具有预测挂接角功能的挂车倒退辅助系统技术方案

本文提供了一种挂车倒退辅助系统。所述系统包括校准特征，所述校准特征用于校准用于牵引角检测的成像装置。所述系统还采用多种牵引角检测方法，所述方法中的许多方法可以并行运行以增加可测量牵引角的间隔。所述系统另外包括预测特征，在所述预测特征中，可在挂车感测装置发生故障的情况下预测牵引角。所述系统进一步被配置为估算挂车长度并生成转向命令，所述转向命令在某些状况下对于所估算挂车长度是不变的。

Trailer Back-off Assistant System with Predictive Joint Angle Function

This paper provides a trailer backstepping auxiliary system. The system includes a calibration feature for calibrating an imaging device for traction angle detection. The system also employs a variety of traction angle detection methods, many of which can be run in parallel to increase the interval between measurable traction angles. The system also includes a prediction feature in which the traction angle can be predicted in the case of a fault of the trailer sensing device. The system is further configured to estimate the length of the trailer and generate a steering command, which in some cases remains unchanged for the estimated length of the trailer.

【技术实现步骤摘要】
具有预测挂接角功能的挂车倒退辅助系统
本专利技术大体涉及用于辅助驾驶员使挂车倒退的系统，并且更具体地涉及使用基于成像器的挂接角(hitchangle)检测的系统。
技术介绍
在拖挂挂车的同时使车辆倒车对于许多驾驶员来说可能是具有挑战性的，尤其是对于不经常在有挂车的情况下进行驾驶的驾驶员或者在有各种类型的挂车的情况下进行驾驶的驾驶员。用于辅助驾驶员使挂车倒退的一些系统依赖于挂接角测量来确定挂车相对于车辆的位置。因此，挂接角测量的准确度和可靠性对于挂车倒退辅助系统的操作可能是至关重要的。在采用基于成像器的挂接角检测的系统中，成像装置的不正确校准可能导致不准确的挂接角测量。此外，在成像装置被阻碍的情况下，可能迫使此类系统脱机并且使其无法确定车辆与挂车之间的挂接角。为了正确地运行，一些系统要求用户输入诸如挂车长度的测量值。这不仅对用户来说是麻烦的，而且可能导致错误的测量值输入到系统。因此，需要一种克服上述问题的挂车倒退辅助系统。本公开旨在满足这种需要。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本文提供了一种校准方法。所述方法包括以下步骤：使用成像装置捕获后保险杠的图像；以及提供控制器，所述控制器被配置为：处理所述捕获图像、识别将所述后保险杠与地面分开的边界、将所述识别的边界与理想边界进行比较、以及确定所述识别的边界与所述理想边界之间的偏移。所述第一方面的实施例可包括以下特征中的任何一个或其组合：●所述理想边界包括连续线；●所述理想边界包括具有断裂部的线；●所述理想边界覆盖在所述捕获图像上；●所述偏移由具有水平分量、垂直分量和旋转分量的矢量限定；●所述控制器通过迭代所述水平分量、所述垂直分量和所述旋转分量中的每一个的候选值来确定所述偏移，直到所述识别的边界与所述理想边界重叠为止；并且●所述控制器被进一步配置为在无法确定所述偏移时生成警告。根据本专利技术的第二方面，提供了一种挂车倒退辅助系统。所述系统包括：装置，所述装置被配置为感测挂车；以及控制器，所述控制器被配置为基于所述装置提供的数据确定车辆与所述挂车之间的挂接角。如果所述装置发生故障，则所述控制器基于已知最新的挂接角、所述挂车的已知最新的角速度和执行循环时间来预测所述挂接角。所述第二方面的实施例可包括以下特征中的一个或其组合：●所述装置包括成像装置，并且所述控制器被配置为在所述成像装置被阻碍或以其他方式发生故障的情况下预测所述挂接角；●所述控制器被进一步配置为预测所述挂接角，直到误差带达到阈值为止；●所述控制器被进一步配置为确定所述预测挂接角的上误差带和下误差带，并且在所述上误差带达到最大可控挂接角或所述下误差带达到最小可控挂接角的情况下，制定对策，不论哪一种情况先发生；●所述上误差带和所述下误差带各自基于预测挂接角、所述装置发生故障时的初始度数误差、累积车辆行进距离和挂车长度来确定；●所述对策包括以下中的至少一者：使所述车辆转向以防止超过所述最大可控挂接角或所述最小可控挂接角，以及降低所述车辆的速度；并且●所述已知最新的角速度是基于按百分比误差调整的角速度。根据本专利技术的第三方面，提供了一种确定车辆与挂车之间的挂接角的方法。所述方法包括以下步骤：在多个挂接角检测方法中选择至少一个挂接角检测方法；使用所述选定的至少一个挂接角检测方法来确定车辆与挂车之间的挂接角；以及在所述选定的至少一个挂接角检测方法变得不可用的情况下转换到另一个挂接角检测方法。所述第三方面的实施例可包括以下特征中的一个或其组合：●所述多个挂接角检测方法各自采用基于成像器的挂接角检测；●基于赋予每个挂接角检测方法的置信度分数对所述多个挂接角检测方法进行排序，并且其中所述至少一个选定的挂接角检测包括具有最高置信度分数的可用挂接角检测方法；●步骤：基于赋予所述至少一个选定的挂接角检测方法的所述置信度分数来限制所述车辆的所述速度；●步骤：在所述至少一个选定的挂接角检测方法与另一个挂接角检测方法之间的转换期间，或者在所述多个挂接角检测方法中的每一个都变得不可用时，预测所述挂接角；以及●步骤：使用所述确定的挂接角来控制挂接角操作范围、所述车辆的速度限制和所述挂车的倒退路径的所述曲率中的至少一个。根据本专利技术的第四方面，提供了一种挂车倒退辅助系统。转向输入装置被配置为基于用户输入提供曲率命令。控制器被配置为基于车辆和挂车横摆率估算挂车长度。所述控制器基于所述估算的挂车长度、所述曲率命令、最大转向角和车辆速度生成转向命令。所述生成的转向命令在某些状况下对于所述估算的挂车长度是不变的。所述第四方面的实施例可包括以下特征中的一个或其组合：●所述转向输入装置包括可旋转旋钮，所述可旋转旋钮被配置为允许用户输入由车辆倒退的挂车的倒退路径的期望的方向和曲率；●所述控制器包括曲率输入缩放模块，所述曲率输入缩放模块被配置为通过最大有效曲率缩放所述曲率命令，以基于所述最大转向角和所述估算的挂车长度生成曲率输入；●所述控制器进一步包括曲率映射模块，所述曲率映射模块被配置为基于所述曲率输入和所述估算的挂车长度生成参考挂接角；●所述控制器进一步包括减法器，所述减法器被配置为从所述参考挂接角减去估算的挂接角以生成信号，所述信号提供给被配置为生成控制变量的比例积分(PI)控制器，其中所述估算的挂接角是基于所述车辆和挂车横摆率的；●所述控制器进一步包括挂接角控制器，所述挂接角控制器被配置为基于所述控制变量、所述估算的挂车长度和所述车辆速度生成所述转向角；●所述控制器进一步包括所述PI控制器的比例系数，所述PI控制器的比例系数仅仅基于所述估算的挂车长度，使得所述控制器的瞬态响应对于所述估算的挂车长度是不变的；以及●所述某些状况包括零曲率命令、最大曲率命令和最小曲率命令中的一个。通过参考以下说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进一步理解和了解本专利技术的这些和其他特征、优点和目标。附图说明在附图中：图1是与挂车附接的车辆的顶部透视图，其具有用于操作挂车倒退辅助系统的挂接角传感器的一个实施例；图2是示出挂车倒退辅助系统的一个实施例的框图；图3示出车辆与挂车之间的运动学关系；图4示出具有可旋转旋钮的转向输入装置，其用于操作挂车倒退辅助系统；图5示出用于选择挂车的期望曲率的可旋转旋钮和示出在与可选定的期望曲率相关的各种挂车曲率路径情况下的车辆和挂车的对应的示意图；图6是用于校准车辆的成像装置的方法的流程图；图7示出捕获图像，所述捕获图像示出车辆的后保险杠的边缘；图8示出捕获图像，在所述捕获图像中，根据一个实施例，识别后保险杠与地面之间的理想边界；图9示出捕获图像，在所述捕获图像中，根据替代性实施例，识别理想边界；图10示出捕获图像，在所述捕获图像中，将识别的边界与理想边界进行比较，以确定在校准成像装置时使用的偏移；图11是一个图，所述图示出车辆行进距离范围内的实际挂接角与预测挂接角之间的偏差；图12是用于确定车辆与挂车之间的挂接角的方法的流程图；图13示出用于缩放使用转向输入装置输入的曲率命令的曲率输入缩放模块；图14示出包括曲率输入缩放模块的挂车倒退辅助系统的控制器；并且图15是一个图，所述图示出对于多个估算挂车长度作为曲率命令的函数的一族闭环平衡。具体实施方式出于本文的描述的目的，应理解，所公开的挂车倒退辅助系统和相关方法可采用各种替代性实施例和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挂车倒退辅助系统，其包括：装置，所述装置被配置为感测挂车；以及控制器，所述控制器被配置为基于由所述装置提供的数据确定车辆与所述挂车之间的牵引角，其中如果所述装置发生故障，则所述控制器基于已知最新的牵引角、所述挂车的已知最新的角速度和执行循环时间来预测所述牵引角。

【技术特征摘要】
2017.09.01 US 15/693,9991.一种挂车倒退辅助系统，其包括：装置，所述装置被配置为感测挂车；以及控制器，所述控制器被配置为基于由所述装置提供的数据确定车辆与所述挂车之间的牵引角，其中如果所述装置发生故障，则所述控制器基于已知最新的牵引角、所述挂车的已知最新的角速度和执行循环时间来预测所述牵引角。2.如权利要求1所述的挂车倒退辅助系统，其中所述装置包括成像装置，并且所述控制器被配置为在所述成像装置被阻碍或以其他方式发生故障的情况下预测所述牵引角。3.如权利要求1所述的挂车倒退辅助系统，其中所述控制器进一步被配置为预测所述牵引角，一直到误差带达到阈值为止。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正，埃里克·迈克尔·拉瓦伊，达雷尔·艾伦·雷克，约翰·P·乔伊斯，唐纳德·雅各布·马特恩，迈克尔·哈夫纳，徐立，埃里克·弘泰·曾，托马斯·爱德华·皮卢蒂，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US