CN107806884A - 用于车辆导航的水深检测 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于具有水深检测的车辆导航的方法和装置。一个示例公开的方法包括确定到目的地的当前路线中及其周围的路段的当前水深和预计的水深。此外，示例性方法包括响应于当前路线的路段的当前水深或预计水深超过第一阈值，确定到目的地的替代路线。

Description

用于车辆导航的水深检测
技术领域
本公开总体涉及车辆导航，更具体地涉及水深检测。
背景技术
在骤发洪水和危险天气条件下，由于不当的排水***和/或当地地理条件，街道上的水位可能达到危险水平。通常，当街道淹没时，驾驶员会错误判断水深认为他们的车辆可以穿过。这会对车辆造成严重破坏，并可能导致驾驶员被困。
发明内容
所附权利要求限定了本申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不被用于限制权利要求。根据本文所描述的技术，可设想其他实施方式，这对于本领域普通技术人员通过查阅以下附图和具体实施方式将是显而易见的，并且这些实施方式旨在落在本申请的范围内。
公开了用于具有水深检测的车辆导航的示例性实施例。示例性公开的方法包括确定到目的地的当前路线中和周围的路段的当前和预计水深。此外，示例方法包括响应于当前路线的路段的当前或预计水深超过第一阈值，确定到目的地的替代路线。
一种示例性车辆包括存储器和处理器。存储器存储具有水深检测的车辆导航指令。示例处理器执行指令以使车辆确定到目的地的当前路线中和周围的路段的当前和预计水深。此外，指令使得车辆响应于当前路线的路段的当前或预计水深超过第一阈值，确定到目的地的替代路线。
一种有形计算机可读介质包括指令，当执行该指令时，使得车辆确定到目的地的当前路线中和周围的路段的当前和预计水深。指令还使得车辆响应于当前路线的路段的当前或预计水深超过第一阈值，确定到目的地的替代路线。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在某些情况下可能会夸大其中的比例，以便强调并清楚地说明本文所描述的新颖特征。此外，如本领域已知的，***组件可以进行各种布置。此外，在附图中，在几个视图中相同的附图标记表示相应的部分。
图1示出了根据本公开的教导操作的车辆；
图2描绘了具有水深风险评级的示例性地图；
图3是图1的车辆的电子部件的框图；
图4是可以由图3的电子部件实现的具有水深检测的车辆导航方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明可以以各种形式实施，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，同时应理解本公开被认为是本发明的示例并不意图将本发明限制于所示的具体实施例。
在下雨期间，由于洪水泛滥或排水不良，大量的雨水可能积聚在道路上。通常。司机应避免水淹道路。六英寸深的水可能会对车辆造成伤害，车辆可以在十二英寸深的水中被冲走。然而，在某些情况下，司机需要(如果能够的话)穿过水淹的道路。然而，在驾驶时，很难估计积水的深度，特别是因为水位标志浸泡在道路中。另外，很难知道潜在的替代路线的状况。如下所述，水深检测器接收导航数据、气象数据和/或历史洪水数据等，以确定道路上水的当前和/或未来深度。水位检测器向驾驶员显示地图，该地图显示水淹区域并高亮显示已知对车辆危险的区域。在一些示例中，水深检测器提供到车辆目的地的一个或多个替代路线。在一些示例中，水深检测器控制液压装置和减震器刚度，以便在通过水淹的道路行驶时保持离开地面尽可能高的距离。
图1示出了根据本公开的教导操作的车辆100。车辆100可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他机动实施的车辆。车辆100包括与机动性相关的部件，例如具有发动机、变速器、悬架、传动轴和/或车轮等的动力传动***。车辆100可以是非自主的、半自主的(例如，由车辆100控制一些例行动力功能)或自主的(例如，由车辆100控制动力功能而不需要直接驾驶员输入)。在所示示例中，车辆100包括车载通信平台102、信息娱乐主机单元104和水深检测器106。
车载通信平台102包括能够与外部网络108通信的有线或无线网络接口。车载通信平台102还包括控制有线或无线网络接口的硬件(例如，处理器、存储器、存储装置、天线等)和软件。在所示示例中，车载通信平台102包括用于基于标准网络(例如，全球移动通信***(GSM)、通用移动通信***(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址(CDMA)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16m)；近场通信(NFC)；局域无线网络(包括IEEE 802.11a/b/g/n/ac或其他)和无线千兆位(IEEE 802.11ad)等)的一个或多个通信控制器。在一些示例中，车载通信平台102包括与移动设备(例如智能手机，智能手表，平板电脑等)通信地连接的有线或无线接口(例如，辅助端口、通用串行总线(USB)端口、蓝牙无线节点等)。在一些示例中，车载通信平台102包括提供车辆100的坐标的全球定位(GPS)接收器。
附加地或替代地，在一些示例中，车载通信平台102包括专用短距离通信(DSRC)控制器，其用于与其他附近车辆和/或安装在基础设施(例如气象站、交通信号灯、桥梁、建筑物等)上的无线节点进行通信。DSRC是车对车(V2V)和车对基础设施(V2I)通信的实施方式。可以使用任何其他实施方式。有关DSRC网络以及网络如何与车辆硬件和软件进行通信的更多信息，请参见美国运输部2011年6月的“核心***要求规范”(SyRS)报告(可从http://www.its.dot.gov/meetings/pdf/CoreSystem_SE_SyRS_RevA％20(2011-06-13).pdf)获取，其全部内容连同SyRS报告第11至14页引用的所有文献通过引用并入本文。在一些这样的示例中，车辆100可以经由DSRC控制器与外部网络108通信。在一些示例中，车辆经由DSRC控制器从基础设施节点、其他车辆和/或气象站接收当前道路状况数据(例如，实时积水数据等)。此外，在一些示例中，车载通信平台102包括用于有线连接的辅助端口(AUX)和/或用于与移动设备110(例如，智能电话、智能手表、平板电脑等)无线连接的短距离无线模块。短距离无线模块包括建立与移动设备110的连接的硬件和固件。在一些示例中，短距离无线模块使用蓝牙和/或蓝牙低功耗(BLE)协议。蓝牙和BLE协议在蓝牙特别兴趣组维护的蓝牙规范4.0(及其后的修订版)的第6卷中阐述。在一些示例中，车载通信平台102经由移动设备110连接到外部网络108。在这样的示例中，车辆100可以经由连接的移动设备与外部网络108通信。
外部网络108可以是诸如因特网的公共网络；如内联网的私有网络；或其组合，并且可以利用现在可用或稍后开发的各种网络协议，包括但不限于基于TCP/IP的网络协议。车辆100与一个或多个服务器112通信。服务器112由关注天气和/或导航的任何合适的实体来维护，例如政府机构(例如，国家气象局、国家海洋和大气管理局，等等)、商业天气预报提供商(例如等)和/或地图服务(如Maps、 Maps、等)等。在一些示例中，车辆100通过由管理实体提供的应用程序接口(API)来访问来自服务器112的数据。服务器112提供天气和交通数据。例如，服务器112可以提供(a)实时天气数据(例如，当前降雨量、预测的降雨量、预期的积水率等)，(b)历史洪水数据(例如，通常水淹区域、废弃车辆历史位置、历史积水)，(c)导航数据(例如，车辆100周围区域的路段数据)和/或(d)来自天气无人机114的数据(例如，实时积水数据、危险检测数据等等)等。在一些示例中，从服务器112接收的数据被限制在车辆100的位置周围的地理区域内的数据(例如，通过API提供)。如本文所使用的，路段是具有共同特征(例如车道配置、速度限制、海拔、坡度、曲率等)的道路的连续部分。例如，路段可以表示两个十字路口之间的道路的一部分。
信息娱乐主机单元104提供车辆100和用户之间的接口。信息娱乐主机单元104包括用于接收来自用户的输入和显示信息的数字和/或模拟接口(例如，输入设备和输出设备)。输入设备可以包括例如控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字摄像机、触摸屏、音频输入设备(例如，客舱麦克风)、按钮或触摸板。输出设备可以包括仪表板输出(例如，刻度盘、照明设备)、致动器、抬头显示器、中控台显示器(例如，液晶显示器(“LCD”)、有机发光二极管(“OLED”)显示器、平板显示器，固态显示器等)和/或扬声器。在所示的示例中，信息娱乐主机单元104包括用于信息娱乐***116(例如，的和MyFord (福特车载多媒体***)、的 的)的硬件(例如，处理器或控制器、存储器、存储装置等)和软件(例如，操作***等)。此外，信息娱乐主机单元104在例如中控台显示器上显示信息娱乐***116。信息娱乐***116包括显示地图(例如，下面图2的地图200)并且提供导航方向的导航应用。
水深检测器106估计车辆100下的当前水深、当前路线和周围路线上的水深、当前的水深是否已经达到警告阈值、以及路线的水深在车辆到达那里时是否超过或预期超过车辆100的深度极限。如下所示，如图2所示，水深检测器106更新地图200以警告驾驶员当前水位或路线上的预期水位。在一些示例中，水深检测器106分析车辆100的当前位置和目的地之间的路段，以确定是否存在包括风险评级较低的路段的路线。在这种示例中，如果存在这样的路线，则水深检测器106将替代路线呈现给驾驶员。
图1的示例性水深检测器106根据(a)道路上的水的风险和/或(b)道路上的预计水深度，将路段划分为类别。在一些示例中，水深检测器106以最小风险评级、低风险评级、中等风险评级和高风险评级对路段进行分类。例如，最小风险评级指定路段没有积水的历史。低风险评级规定，例如，(a)鉴于目前的降雨量，路段有足够的排水历史，和/或(b)路段上报告的积水量(例如通过其他车辆、气象站、天气无人机等等)小于第一阈值的积水量(例如六英寸)。中等风险评级规定，例如，(a)路段具有给定当前降雨量的积水历史(例如，水的积累速率大于排水***所能排走水的速率)，和/或(b)在路段上报告的积水量在第一阈值的积水量和第二阈值的积水量之间(例如十二英寸)之间。高风险评级规定，例如(a)鉴于目前的降雨量，路段有水淹史，和/或(b)路段报告的积水量大于第二阈值积水量。在一些示例中，基于车辆100的离地间隙和/或水位间隙(water clearance level)来调节第一阈值积水量和第二阈值积水量。例如，如果车辆的离地间隙为8.7英寸，则第一阈值可以为8.7，第二阈值可以为14.7英寸。一些车辆100在被设计成涉水而过时具有水位间隙。例如，车辆可以具有27英寸的水位间隙。
为了估计(i)车辆100下的当前水深、(ii)当前路线和周围路线上的水深、(iii)当前水深是否已经达到警告阈值(例如，第二阈值的积水量)、以及(iv)路线的水深在车辆100到达那里时是否超过或预期超过车辆100的深度限制，则水深检测器106分析从服务器112接收的数据、从其他车辆(例如通过车对车通信)接收到的数据、从天气无人机接收的数据和/或从气象站接收的数据(例如，经由车辆到基础设施通信)等。在一些示例中，收到的数据包括(a)目前的降雨率、(b)预测的降雨率(例如在五分钟内、十分钟内等)、(c)车辆100的海拔、(d)历史洪水数据(e)历史车辆丢弃数据、(f)暴雨***率数据、(g)来自其他车辆的传感器数据、和/或(h)当前路线信息(例如路线使用的路段)等。另外，在一些示例中，水深检测器106分析来自车辆100的传感器118(例如，接近传感器、摄像机、红外传感器等)的数据和车辆100的离地间隙和/或水位间隙。在一些示例中，当水深检测器106检测到水的深度(例如，采用车辆传感器118)时，水深检测器106通过车载通信平台102将水的深度传输到其他车辆。
当车辆100进入具有低、中等或高风险评级的路段时，水深检测器106提供音频、视觉和/或触觉警告(例如，经由信息娱乐主机单元104)。警告的紧迫性是基于风险评级的水平。例如，音频警告的音调、响度和/或频率可能随风险评级的增加而增加。
图2描绘了具有水深风险评级的示例性地图200。示例性地图200可以显示在信息娱乐主机单元104的中央控制台显示器上。在所示示例中，地图200描绘了车辆100周围区域中的道路。另外，地图200包括替代路线202。替代路线202是在分析车辆100和目的地204之间的路段之后由水深检测器106选择的路线，其最小化要由车辆100穿过的风险评级区域206a-206c的风险评级。在一些示例中，地图200还显示原始路线208(例如，在选择替代路线202之前的车辆100的路线)，在所示示例中，地图200还显示气象站210的位置。气象站210包括广播预报来自水深仪和/或雨量仪的测量数据的基础设施节点。
地图200包括风险评级区206a-206c。风险评级区206a-206c反映相应路段的风险评级。在所示的示例中，风险评级区域206a-206c包括低风险评级区域206a、中等风险评级区域206b和高风险评级区域206c。风险评级区域206a-206c是彩色编码和/或图案化的，以提供风险的视觉指示。在一些示例中，低风险评级区域206a为黄色，中等风险评级区域206b为橙色，高风险评级区域206c为红色。风险评级区域206a-206c可以以任何合适的方式进行颜色编码和/或图案化。例如，地图200可以包括便于车辆100的色盲乘客使用的模式
图3是图1的车辆100的电子部件300的框图。在所示示例中，电子部件300包括车载通信平台102、信息娱乐主机单元104、车载计算平台302、传感器304和车辆数据总线306。
车载计算平台302包括处理器或控制器(MCU)308和存储器310。在一些示例中，车载计算平台302被构造为包括水深检测器106。或者，在一些示例中，水深检测器106可以结合到具有自己的处理器308和存储器310的另一个电子控制单元(ECU)中。处理器或控制器308可以是任何合适的处理设备或一组处理设备，例如但不限于：微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。存储器310可以是易失性存储器(例如，RAM(随机存取存储器)，其可以包括非易失性RAM、磁性RAM、铁电RAM和任何其它合适的形式)；非易失性存储器(例如，磁盘存储器、闪速存储器、电可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、基于忆阻器的非易失性固态存储器等)、不可变存储器(例如，EPROM)、只读存储器和/或高容量存储设备(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器310包括多种存储器，特别是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器310是其上可以嵌入一组或多组指令的计算机可读介质，指令诸如为用于操作本公开的方法的软件。指令可以体现本文所述的一种或多种方法或逻辑。在特定实施例中，指令可以在执行指令期间完全或至少部分地驻留在存储器310、计算机可读介质和/或在处理器308中的任何一个或多个中。
术语“非暂时计算机可读介质”和“计算机可读介质”应被理解为包括单个介质或多个介质，例如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关联的高速缓存和服务器。术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”还包括能够存储、编码或携带用于由处理器执行的指令集或使***执行任何一种或更多的本文公开的方法或操作的任何有形介质。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储磁盘并排除传播信号。
传感器304可以以任何合适的方式布置在车辆100内和车辆100周围。传感器304可以测量车辆100的外部周围的性质。另外，一些传感器304可以安装在车辆100的车厢内或车辆100的车身内(例如，发动机舱、车轮拱等)以测量车辆100内部的性质。例如，这种传感器304可以包括加速度计、里程表、转速计、俯仰和横摆传感器、车轮速度传感器、麦克风、轮胎压力传感器和生物测定传感器等。在所示示例中，传感器304包括接近传感器、摄像机、雷达(RADAR)和激光雷达(LiDAR)。水深检测器106使用传感器304来检测道路上的水和/或检测道路上的水的深度。
车辆数据总线306通信地连接车载通信平台102、信息娱乐主机单元104、车载计算平台302和传感器304。在一些示例中，车辆数据总线306包括一个或多个数据总线。车辆数据总线306可以根据由国际标准组织(ISO)11898-1定义的控制器局域网(CAN)总线协议、面向媒体的***传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO 11898-7)和/K(K-line)总线协议(ISO 9141和ISO 14230-1)和/或以太网TM总线协议IEEE 802.3(2002年以前)等来实施。
图4是可以由图3的电子部件300实施的具有水深检测的车辆导航的方法的流程图。最初，在框402处，水深检测器106经由信息娱乐***116接收目的地的输入。在框404，水深检测器106确定针对在框420接收到的当前位置和目的地之间的区域的风险评级区206a-206c的位置和风险评级。在一些示例中，水深检测器106将该确定基于(a)实时天气数据(例如，当前降雨量、预测的降雨量、预期的积水率等)，(b)历史洪水资料(例如，通常水淹区域、通常车辆被废弃的区域、历史积水量)，(c)导航数据(例如，车辆100周围地区的路段数据)和/或(d)从天气无人机114获取的数据(例如，实时积水量数据、危险检测数据等)等。
在框406，水深检测器106基于(a)车辆100的离地间隙和/或水位间隙和/或(b)从气象站210接收的道路状况数据来调整在框404处进行的测定。在框408，水深检测器106分析与当前路线的路段相关联的风险评级区域206a-206c(例如，图2的路线208)。如果当前路线的路段包括危险，则该方法继续到框410。否则，如果当前路线的路段不包括危险，则该方法继续到框416。在一些示例中，如果任何路段与低风险评级区206a，中等风险评级区206b或高风险评级区206c相关联，则水深检测器106确定存在危险。或者，在一些示例中，如果任何路段与中等风险评级区206b或高风险评级区206c而不是低风险评级区206a相关联，则存在危险。
在框410，水深检测器106通过分析车辆100的当前位置和目的地之间的路段来重新计算路线(例如，成为图2的替代路线202)。在框412，水深检测器106确定是否存在到目的地的可穿越替代路线。如本文所使用的，可穿越路线是没有危险的路线。如果没有可穿越路线，则该方法继续到框414。否则，如果存在可穿越路线，则该方法在框416继续。在方框414，水深检测器106经由信息娱乐***116指示驾驶员，进入安全区域或选择新的目的地。在一些示例中，安全区域被(例如，通过紧急响应器等)指定为可能不会遇到水淹的区域。在框416，水深检测器106指示水深检测器106通过信息娱乐***116指示驾驶员小心进行到目的地。在框418，水深检测器106确定车辆100是否在框402处接收的目的地。如果车辆100在目的地，则该方法结束。否则，如果车辆100不在目的地，则该方法返回到框406。
图4的流程图是存储在存储器(例如图3的存储器310)中的机器可读指令的代表，其包括一个或多个程序，当由处理器(诸如图3的处理器308)执行时，该程序使车辆100以实施图1和图3的示例性水深检测器106。此外，尽管参照图4所示的流程图描述了示例程序，可以替代地使用许多实施示例性水深检测器106的其它方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合描述中的某些框。
在本申请中，反义连接词的使用旨在包括连接词。使用定冠词或不定冠词不是要表示基数。特别地，对“这个(the)”对象或“一个(a)”和“一个(an)”对象的引用也旨在表示可能的多个这样的对象中的一个。此外，连接“或”可以用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代。换句话说，连词“或”应该被理解为包括“和/或”。“包括(includes)”、“包括(including)”和“包括(include)”是包含性的，具有与“包含(comprises)”、“包含(comprising)”和“包含(comprise)”相同的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并由所附权利要求保护。

Claims (17)

1.一种车辆，包括：
存储器，所述存储器存储指令；和
处理器，所述处理器执行所述指令以使车辆执行以下操作：
确定到目的地的当前路线中及其周围的路段的当前水深和预计水深；和
响应于所述当前路线的路段的所述当前水深或所述预计水深超过第一阈值，确定到所述目的地的替代路线。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述指令使得所述车辆基于所述车辆的离地间隙以及到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的所述当前水深和所述预计水深，来分配到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的风险评级。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述指令使所述车辆进行以下操作以确定到所述目的地的所述替代路线：
比较到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的风险评级；和
选择包括具有较低风险评级的路段的所述替代路线。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述指令使得所述车辆基于从与所述路段中的一个相邻的气象站接收的天气数据来调整所述风险评级。
5.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述指令使得所述车辆基于从测量所述路段之一的水深的天气无人机接收的天气数据来调整所述风险评级。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述指令使得所述车辆基于从外部服务器接收到的天气数据和历史洪水数据，来确定到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的所述当前水深和所述预计水深。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中所述天气数据包括当前降雨量和预期降雨量，并且所述历史洪水数据包括与所述当前降雨量和所述预期降雨量相关联的先前的路段水深测量值。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中所述历史洪水数据包括由于洪水而被废弃的车辆的历史位置。
9.一种方法，包括：
使用处理器确定到目的地的当前路线中及其周围的路段的当前水深和预计水深；和
响应于所述当前路线的路段的所述当前水深或所述预计水深超过第一阈值，确定到所述目的地的替代路线。
10.根据权利要求9所述的方法，包括基于所述车辆的离地间隙以及到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的所述当前水深和所述预计水深，来分配到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的风险评级。
11.根据权利要求10所述的方法，其中确定到所述目的地的所述替代路线包括：
将到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的风险评级进行比较；和
选择包含具有较低组合风险评级的路段的所述替代路线。
12.根据权利要求10所述的方法，包括基于从邻近所述路段之一的气象站接收的天气数据来调整所述风险评级。
13.根据权利要求10所述的方法，包括基于从测量所述路段之一的水深的天气无人机接收的天气数据来调整所述风险评级。
14.根据权利要求9所述的方法，包括基于从外部服务器接收的天气数据和历史洪水数据，来确定到所述目的地的所述当前路线中及其周围的路段的所述当前水深和所述预计水深。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述天气数据包括当前降雨量和预期降雨量，并且历史洪水数据包括与所述当前降雨量和所述预期降雨量相关联的先前的路段水深测量值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述历史洪水数据包括由于洪水而被废弃的车辆的历史位置。
17.一种有形计算机可读介质，包括指令，所述指令在被执行时使得车辆进行以下操作：
确定到目的地的当前路线中及其周围的路段的当前水深和预计水深；和
响应于所述当前路线的路段的所述当前水深或所述预计水深超过第一阈值，确定到所述目的地的替代路线。
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