CN108473150A - 导轨安装式车辆定位*** - Google Patents

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CN108473150A CN201680062309.0A CN201680062309A CN108473150A CN 108473150 A CN108473150 A CN 108473150A CN 201680062309 A CN201680062309 A CN 201680062309A CN 108473150 A CN108473150 A CN 108473150A
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Abstract

一种***包括在具有第一端和第二端的车辆的第一端上的传感器组，以及控制器。传感器被配置成基于在沿车辆运动的方向上被检测到的标记来生成相应的传感器数据，第一传感器相对于被检测到的标记具有第一倾斜角度，并且第二传感器相对于被检测到的标记具有第二倾斜角度。控制器被配置为将第一传感器检测到标记的时间与第二传感器检测到标记的时间进行比较，以将第一端或第二端识别为车辆的前端，并基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个所生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。

Description

导轨安装式车辆定位***
优先权声明
本申请要求2015年8月26日提交的美国临时专利申请号为62/210,218的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入到本文。
背景技术
导轨安装式车辆包括基于通信列车的控制(CTBC)***，以接收来自路边的与导轨相邻安装的装置的移动指令。CTBC***用于确定导轨安装式车辆的位置和速度。CTBC***通过询问沿导轨定位的应答器来确定位置和速度。CTBC***通过在路边安装的装置将确定的位置和速度报告给集中控制***或分散控制***。
集中式或非集中式控制***存储着在一个控制区内的导轨安装式车辆的位置和速度信息。基于存储的位置和速度信息，集中式或非集中式控制***为导轨安装式车辆生成移动指令。
当导轨安装式车辆与集中式或非集中式控制***之间的通信中断时，导轨安装式车辆被制动至停止以等待驾驶员手动控制导轨安装式车辆。通信中断不仅发生在通信***停止运行时，而且会发生在当通信***发送错误信息时或当由于指令错误排序或指令失效导致CTBC拒绝指令时。
附图说明
在附图中通过示例性而非限制性地示出了一个或多个实施例，其中具有相同附图标记标号的元件始终表示相同的元件。需要强调的是，根据该行业的标准惯例，各种特征可能不会按比例绘制，仅用于说明目的。实际上，为了清楚的论述，附图中各种特征的尺寸可以被任意增加或减小。
图1是根据一个或多个实施例的车辆定位***的示意图；
图2是根据一个或多个实施例的融合传感器布置的框图；
图3A是根据一个或多个实施例的导轨安装式车辆的俯视图；
图3B是根据一个或多个实施例的车辆的侧视图；
图4A是根据一个或多个实施例的导轨安装式车辆的侧视图；
图4B是根据一个或多个实施例的车辆的俯视图；
图5是根据一个或多个实施例的确定导轨安装式车辆的位置、行驶距离和速度的方法的流程图；
图6是根据一个或多个实施例的用于检查车辆同一端上传感器之间的一致性的方法的流程图；
图7是根据一个或多个实施例的用于检查车辆同一端上传感器之间的一致性的方法的流程图；
图8是根据一个或多个实施例的用于检查车辆相对端上传感器之间的一致性的方法的流程图；和
图9是根据一个或多个实施例的车载控制器(“VOBC”)的框图。
具体实施方式
以下公开提供了用于实现本发明的不同特征的多个不同实施例或示例。以下描述的组件和布置的具体示例是用来简化本公开。这些是示例，并不是旨在进行限制。
图1是根据一个或多个实施例中的车辆定位***100的示意图。车辆定位***100与具有第一端104和第二端106的车辆102相关联。车辆定位***100包括一个控制器108、存储器109、包括第一传感器110a第二传感器110b的第一传感器组(在本文中统称为“第一传感器组110”)和在车辆的第二端106的第二传感器组，第二传感器组包括第三传感器112a和第四传感器112b(在此统称为“第二传感器组112“)。在一些实施例中，第一传感器组110可选地包括第一辅助传感器110c。在一些实施例中，第二传感器组112可选地包括第二辅助传感器112c。在一些实施例中，虽然被描述为传感器组，但是一个或多个的第一传感器组110或第二传感器组112中仅包括一个传感器。
控制器108与存储器109、第一传感器组110的传感器以及第二传感器组112的传感器可通信地耦合。控制器108在车辆102上。如果是在车上的，那么控制器108是车载控制器(“VOBC”)。在一些实施例中，控制器108或存储器109中的一个或多个在车辆102外。在一些实施例中，控制器108包括存储器109和处理器(例如，在图9中示出的处理器902)。
车辆102被配置为沿着导轨114在第一方向116或第二方向118中的一个方向移动。在一些实施例中，导轨114包括两个间隔开的轨道。在一些实施例中，导轨114包括一条单轨。在一些实施例中，导轨114是沿着地面。在一些实施例中，导轨114升高到地面上方。基于车辆102沿着导轨114移动的方向，第一端104中的一个是车辆102的前端，或者第二端106是车辆102的前端。车辆102的前端是对应于车辆102沿着导轨114移动的方向的一端。例如，如果车辆102沿第一方向116移动，则第一端104是车辆102的前端。如果车辆102沿着沿第二方向118移动，则第二端106是车辆102的前端。在一些实施例中，车辆102能够相对于导轨114旋转，使得如果车辆102在第二方向118上移动，则第一端104是车辆102的前端，而如果车辆102沿第一方向116移动，则第二端106是车辆102的前端。
当车辆102沿着导轨114在第一方向116或第二方向118上移动时，第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器各自被配置成检测多个标记120a-120n，其中n是大于1的正整数。多个标记120a-120n的标记在本文中统称为“标记120”。第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器各自被配置为生成基于检测到的标记120的相应的传感器数据。
标记120，例如是静态物体，诸如一个物体的符号、形状、图案、可以精确地与特定位置相关联一个或多个导轨特性(例如方向、曲率或其他可识别特性)的明显或急剧变化、或者可用于确定车辆的地理位置的一些其他合适的可检测特征或物体。一个或多个标记120在导轨114上。在一些实施例中，一个或多个标记120是在导轨114的一侧上。在一些实施例中，所有标记120是在导轨上。在一些实施例中，所有标记120是在导轨的路旁(wayside)。在一些实施例中，标记120包括一个或多个安装在导轨114上的轨道、一个或多个安装在导轨114上的枕木或轨枕、一个或多个安装在导轨114上的轨道基板、一个或多个安装在导轨114上的垃圾收集器、一个或多个安装在导轨114的包含信号设备的盒子、一个或多个安装在导轨114一侧上的围栏柱、一个或多个安装在导轨114路旁上的标志，一个或多个与在导轨114上或导轨114路旁上相关联的其他合适物体。在一些实施例中，与其他标记120相比，至少一些标记120包括一个或多个不同物体或物体图案。例如，如果一个标记120包括垃圾收集器，则不同标记120包括铁路轨枕。
连续的标记120间隔距离d。在一些实施例中，连续的标记120之间的距离d在多个标记120a-120n中的所有标记120之间是基本相等的。在一些实施例中，连续的标记120之间的距离d在第一对标记120和第二对标记120之间是不同的。
存储器109具有包含描述标记120的信息和标记120的地理位置的数据。基于对标记120的检测，控制器108被配置为向存储器109查询描述检测到的标记120的信息，于是检测到的标记120具有控制器108所知道的位置。
第一传感器组110中的传感器和第二传感器组112中的传感器位于车辆102的第一端104或车辆102的第二端上，离标记120的相应距离为L。车辆102的移动方向是在第一传感器组110的每个传感器和第二传感器组112的每个传感器之间，当车辆102移动经过相同的标记120时，距离L在与车辆102的移动方向垂直的方向上被测量。例如，如果车辆102沿第一方向116移动，则第一传感器110a位于与标记120a的距离为L1的地方，并且第二传感器110b位于离标记120a的距离为L2的地方。类似地，当车辆102通过标记120a时，第三传感器112a离标记120a的距离为L3，并且第四传感器112b离标记120a的距离为L4。图1中没有示出对应的距离L1、L2、L3和L4以避免使示图不清楚。
第一传感器110a相对于检测到的标记120具有第一倾斜角度α1。第二传感器110b相对于检测到的标记120具有与第一倾斜角度α1不同的第二倾斜角度α2。第三传感器112a相对于检测到的标记120具有第三倾斜角度β1。第四传感器112b相对于检测到的标记120具有与第三倾斜角度β1不同的第四倾斜角度β2。在一些实施例中，所论述的倾斜角度α1、α2、β1和β2是相对于平行于导轨114的对应水平线被测量的。对于第一传感器组110的每个传感器的对应水平线和第二传感器组112的每个传感器的对应水平线是以第一传感器组110的每个传感器或第二传感器组112的每个传感器的相应距离L与标记120分开。
在一些实施例中，倾斜角度α1基本上等于倾斜角度β1，并且倾斜角度α2基本等于倾斜角度β2。如果标记120在导轨上，则第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器是朝向导轨114。在一些实施例中，如果车辆102被配置为在导轨114上移动，并且标记120在导轨上，那么第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器向下朝向导轨114。如果标记120是沿着导轨114并在导轨114的一侧，则第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器朝向导轨114的路旁。
第一传感器组110的每个传感器和第二传感器组112的传感器具有相应的视场。传感器110a在车辆102的第一端104上具有基于传感器110a位置的视场122a和倾斜角度α1，传感器110b在车辆102的第一端104上具有基于传感器110b位置的视场122b和倾斜角度α2。传感器112a在车辆102的第二端106上具有基于传感器112a位置的视场124a和倾斜角度β1。传感器112b在车辆102的第二端部106上具有基于传感器112b位置的视场124b和倾斜角度β2。
视场122a与视场122b重叠，并且视场124a与视场124b重叠。在一些实施例中，视场122a和视场122b中的一个或多个是非重叠的，或者视场124a和视场124b是非重叠的。第一传感器组110的每个传感器110的位置和倾斜角度使得检测到的标记120首先基于车辆102沿着导轨114移动的方向进入视场122a或122b中的一个。类似地，第二传感器组112的每个传感器112的位置和倾斜角度使得检测到的标记120首先基于车辆102沿着导轨114移动的方向进入视场124a或124b中的一个。在一些实施例中，标记120沿导轨114被间隔开，使得一次只有标记120中的一个处于视场122a或122b内。类似地，在一些实施例中，标记120沿导轨114被间隔开，使得一次只有标记120中的一个处于视场124a或124b内。在一些实施例中，标记120沿着导轨114间隔开，使得一次只有标记120中的一个处于视场122a、122b、124a或124b内。在一些实施例中，标记120沿导轨114间隔开，使得一次只有一个标记120被第一传感器组110的传感器或第二传感器组112的传感器检测到。也就是说，在一些实施例中，标记120位于视场122a和122b内、或视场124a和124b内。
在一些实施例中，标记120间隔距离为d，这导致当车辆102沿着导轨114移动时，在连续的标记120检测之间存在非检测时间。例如，多个标记120之间间隔距离为d导致存在非检测时间，与检测时间之比至少约为0.40。在一些实施方案中，非检测时间与检测时间的比率为至少约为0.50。
在一些实施例中，连续标记120之间的距离d使得传感器(例如，第一传感器组110和第二传感器组112)的检测跨度I与连续标记120之间的距离d比率约小于0.50。例如，如果传感器相对于标记120所在的表面的检测跨度I是基于以下公式
I＝L(1/tg(γ-1/2FOV)-1/tn(γ+1/2FOV)) (1)
其中，
I是传感器的检测跨度，
L是传感器和标记之间在垂直于车辆运动方向的方向上的间隔距离，
γ是传感器的倾斜角度，而
FOV是传感器的视场。
在一些实施例中，相比其中多个标记120的间隔大于大约两倍检测跨度I的距离d的其他实施方式，或者其中非检测时间与检测时间的比例大于约0.50的其他实施方式，在连续标记120之间具有明显差异的标记120(例如，当检测到下一个标记120时出现急剧上升边缘或急剧下降边缘)使得有可能减小连续标记120之间的距离d。
在一些实施例中，基于车辆102的速度、控制器108的处理时间和延迟、视场122a、122b、124a和/或124b、倾斜角度α1、α2、β1和β2、传感器与标记120之间的分隔距离L1、L2、L3和/或L4、和/或在车辆102的运动方向上测量的每个标记120的宽度中的一个或多个来设置连续标记120之间的距离d。
第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器是无线电测距(“RADAR”)传感器、激光成像检测和测距(“LIDAR”)传感器、相机、基于红外的传感器或被配置成检测诸如标记120的物体或物体的图案的其他合适的传感器等中的一种或多种。
控制器108被配置成当车辆102沿着导轨114移动时确定车辆102的第一端104或第二端106中的哪一个是车辆102的前端，确定车辆102的前端相对于检测到的标记120的位置，确定车辆102相对于检测到的标记120的位置，以及当车辆102沿着导轨114移动时确定车辆102的速度。
在一些实施例中，控制器108被配置为使用由第一传感器组110的第一传感器110a或第二传感器110b生成的传感器数据中的一个或多个作为用于确定车辆102的前端的位置、车辆102的速度、车辆102的前端的速度、车辆102的另一端的位置，和/或车辆102的速度。类似地，控制器108被配置为使用由第二传感器组112的第三传感器112a或第四传感器112b生成的一个或多个传感器数据作为用于确定车辆102的前端、车辆102的前端的位置、车辆102的速度、车辆102的前端的速度、车辆102的另一端的位置和/或车辆102的另一端的速度的的传感器数据。
在一些实施例中，控制器108被配置为通过对传感器数据进行平均、比较和/或加权来融合由第一传感器组110中和/或第二传感器组112中的不同传感器生成的传感器数据来生成融合的传感器数据，被平均、比较和/或加权的传感器数据通过第一传感器组110中的传感器和/或第二传感器组112中的传感器收集。控制器108然后被配置为使用融合的传感器数据作为用于确定车辆102的前端、计算车辆行驶距离和/或车辆102的速度的传感器数据。在一些实施例中，控制器108被配置为基于由第一传感器组110或第二传感器组112生成的传感器数据的融合来计算从第一标记120行驶的距离。在一些实施例中，控制器108被配置为基于由第一传感器组110和第二传感器组112生成的传感器数据的融合来计算从第一标记120行驶的距离。在一些实施例中，控制器108被配置为基于由第一传感器组110或第二传感器组112生成的传感器数据的融合来计算车辆102的速度。在一些实施例中，控制器108被配置为基于由第一传感器组110和第二传感器组112生成的传感器数据的融合来计算车辆102的速度。
为了确定当车辆102沿着导轨114移动时车辆102的第一端104或第二端106中的哪一个是车辆102的前端，控制器108被配置为将第一传感器110a检测到标记120的时间与第二传感器110b检测到标记120的时间进行比较，并且基于第一传感器110a检测到标记120的时间与第二传感器110b检测到标记120的时间的比较，将第一端104或第二端106识别为车辆102的前端。例如，如果车辆102沿第一方向116移动，并且车辆102的第一端104已经超出标记120a，则在标记120a进入视场122b之前标记120a将进入视场122a。基于在标记器120a进入视场122b之前对标记器120a进入了视场122a的确定，控制器108确定车辆102的第一端104是车辆102的前端。但是，如果车辆102是在第二方向118上移动，并且车辆102的第一端104尚未行驶至超过标记120a，在标记120a将进入视场122a之前标记120a将进入视场122b。如果车辆102继续沿第二方向118移动，使得第一传感器组110检测到标记120a，则基于在标记120a进入视场122a之前确定标记120a进入了视场122b，控制器108确定车辆102的第二端106是车辆102的前端。
在一些实施例中，控制器108被配置为基于确定第一传感器组110的传感器或第二传感器组112的传感器相对于检测到的标记120的相对速度VRELATIVE是正值还是负值，来确定第一端104或第二端106中的哪一个是车辆的前端。例如，如果第一传感器组110的传感器在车辆102沿第一方向116移动时检测到位于车辆102前方的标记120，则相对速度VRELATIVE是负的，因为第一传感器组110“接近”标记120。如果第二传感器组112的传感器在车辆102沿第一方向116移动时检测到车辆102后方的标记120，则相对速度VRELATIVE是正的，因为传感器第二传感器组112“离开”标记120。
为了确定车辆102的位置，控制器108被配置为向存储器109查询描述检测到的标记120的信息。例如，存储器109包括描述检测到的标记120的地理位置的位置信息。在在一些实施例中，存储器109包括描述标记120与先前检测到的标记120之间的距离d的位置信息。控制器108基于由一个或多个第一传感器110a或第二传感器110b生成的传感器数据来使用位置信息进行计算车辆102的前端的位置。例如，控制器108被配置为基于标记120a和标记120b之间的距离d来计算车辆102的前端的位置。
在一些实施例中，控制器108被配置为基于计算到的车辆102速度以及自第一传感器组110中的传感器或者第二传感器组112中的传感器检测到标记120的持续时间来计算车辆102的前端的位置。在一些实施例中，相对于最后检测到的标记120的位置确定车辆102的前端。在其他实施例中，控制器108被配置为计算车辆102的前端的地理位置。在一些实施例中，控制器108被配置为基于车辆102的长度q计算由控制器108确定的第一端104的另一端或不作为车辆102的前端的第二端106相对于车辆102的前端的位置。
在一些实施例中，连续标记120是由存储在存储器109中的距离d分开的标记对。控制器108被配置为在预定持续时间期间对由第一传感器组110或第二传感器组110检测到的标记120的数量进行计数，在存储器109中搜索在预定持续时间期间检测到的每对连续标记120之间的存储着的距离d，并将被检测的标记120数量的每对连续标记120之间的距离d相加以确定车辆102在预定持续时间期间行驶的总距离。
在一些实施例中，控制器108被配置为对从检测到一个特定标记120起对检测到的图案元素的数量进行计数，并且添加检测到的数量之间的距离d以确定在预定持续时间内车辆行驶的距离。在一些实施例中，控制器108被配置为对车辆102的速度进行时域积分以确定车辆行驶的距离。如果例如连续标记之间的距离d大于预定距离，则控制器108被配置为基于车辆在时域中的速度积分来确定车辆102行驶的距离。然后，在检测到下一个标记102时，控制器108被配置为使用连续标记120之间的距离d来校正车辆102行驶的距离。
在一些实施例中，控制器108被配置为计算车辆102行驶的距离，如果多个标记120之间的距离d基本上相等，则基于下面的等式(2)计算
D＝(n-1)*d (2)
其中：
D是距特定标记的行驶距离，
n是持续时间内自检测到特定标记以来所检测到的标记的数量，
d是两个连续标记之间的间隔距离。
在一些实施例中，控制器108被配置为如果车辆102以一个速度行驶并且连续标记120之间的时间间隔恒定，则基于如下等式(3)计算车辆102行驶的距离
D＝ΣVΔt (3)
其中：
D是预定持续时间内从一个已知标记起所行驶的距离，
V是车辆的速度，和
Δt是该预定的持续时间。
在一些实施例中，第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器被配置为在该传感器视场内沿着该传感器的视线确定传感器与检测到的标记120之间的距离。在一些实施例中，控制器108被配置为使用传感器与检测到的标记120之间的距离来计算车辆102的位置。
控制器108被配置成基于车辆102在一个预定持续时间内行驶的距离来计算车辆的速度。在一些实施例中，该预定持续时间具有范围从约1秒到约15分钟的时间间隔。
在一些实施例中，控制器108被配置成基于在一个预定持续时间内检测到的标记120的数量以及连续标记120之间的距离d来计算车辆102的速度。在一些实施例中，控制器108被配置成基于第一传感器组110的传感器和/或第二传感器组112的传感器与检测到的标记120之间的相对速度VRELATIVE来计算车辆102的速度。在一些实施例中，该相对速度VRELATIVE是基于计算到的传感器相对于检测到的标记120的靠近或离开速度。如果标记120之间的距离d大于预定阈值，控制器108被配置为使用第一传感器组110的传感器和/或第二传感器组112的传感器的相对速度VRELATIVE，直到检测到下一个标记120。在检测到下一个标记120时，控制器108被配置为基于自从第一传感器组110和/或第二传感器组112的传感器最后检测到一标记120起的持续时间内车辆102所行驶的距离来计算车辆102的速度。在一些实施例中，第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器被配置为确定相对于在该传感器视场内沿着该传感器的视线所检测到的标记120的相对速度VRELATIVE。
在一些实施例中，控制器108被配置为如果多个标记120之间的距离d基本相等，则基于如下等式(4)计算车辆的速度，
V＝(n-1)*d/t (4)
其中
V是车辆的速度，
n是在预定持续时间内检测到的标记的数量，
d是连续标记之间的距离，和
t是该预定的持续时间。
在一些实施例中，控制器108被配置成通过下面的等式(5)基于相对速度VRELATIVE来计算车辆的速度，
V＝VRELATIVE/Cos(θ) (5)
其中
V是车辆的速度，
VRELATIVE是传感器与检测到的标记之间的相对速度，以及
θ是传感器的倾斜角度。
在一些实施例中，控制器108被配置为将不同的确定车辆102从一个特定标记120起行驶的距离、车辆102的位置和/或车辆102的速度的技术进行组合。
为了将确定车辆102从一个特定标记120起行驶的距离的不同技术进行组合，控制器108被配置为对第一计算距离和第二计算距离进行平均。例如，车辆102行驶的第一计算距离基于检测到的标记120的数量(例如，等式2)，并且车辆102行驶的第二计算距离基于车辆102的速度在时域中的积分(例如，等式3)。在一些实施例中，控制器108被配置为基于预设加权因子来对第一计算距离或第二计算距离进行加权。例如，如果基于多种因素，第一计算距离可能比第二计算距离更精确的话，则控制器108被配置为在对第一计算距离和第二计算距离进行平均时，相比第二计算距离给予第一计算距离更高的权重。类似地，如果基于多种因素，第二计算距离可能比第一计算距离更精确的话，则控制器108被配置为在对第一计算距离和第二计算距离进行平均时，相比第一计算距离给予第二计算距离更高的权重。
在一些实施例中，控制器108被配置为对基于检测到的标记120数量的车辆102行驶的第一计算距离和基于车辆102速度在时域中的积分的车辆102行驶的第二计算距离进行基于速度的加权平均。例如，如果车辆102以低于阈值的速度移动，则控制器108被配置为相比基于检测到的标记120数量的车辆102行驶的第一计算距离，给予基于车辆102速度在时域中的积分的车辆102行驶的第二计算距离更高的权重，因为如果车辆102以大于该阈值的速度行驶的话连续标记120之间的时间间隔是更大的。例如，如果车辆以大于阈值的速度移动，则控制器108被配置为相比基于车辆102速度在时域中的积分的车辆102行驶的第二计算距离，给予基于检测到的标记120数量的车辆102行驶的第一计算距离更高的权重。
为了对用于确定车辆102速度的不同技术进行组合，控制器108被配置为对第一计算速度和第二计算速度进行平均。例如，车辆102的第一计算速度基于在预定持续时间内检测到的标记120的数量(例如，等式4)，并且第二计算速度基于在预定持续时间内第一传感器组110的传感器和/或第二传感器组112的传感器和标记120之间的相对速度VRELATIVE(例如，等式5)。控制器108被配置为如果连续标记120之间的距离d低于预定阈值，则通过对第一计算速度和第二计算速度进行平均来计算车辆102的速度。在一些实施例中，控制器108被配置为基于预设加权因子对第一计算速度或第二计算速度进行加权。例如，如果基于多种因素，第一计算速度可能比第二计算速度更精确，则控制器108被配置为在对第一计算速度和第二计算速度进行平均时，相比第二计算速度给予第一计算速度更高的权重。类似地，如果基于多种因素，第二计算的速度可能比第一计算的速度更精确，则控制器108被配置为在对第一计算的速度和第二计算的速度进行平均时，相比第一计算速度给予第二计算速度更高的权重。
在一些实施例中，第一计算速度和第二计算速度的平均值是基于速度的加权平均值。例如，如果车辆的速度低于预定阈值，则控制器108被配置为相比基于检测到的标记120的数量所计算的车辆速度，给予基于第一传感器组110的传感器和/或第二传感器组110的传感器和标记120之间的相对速度VRELATIVE所计算的速度更高的权重。例如，如果车辆102的速度大于预定的阈值，则控制器108被配置相比基于第一传感器组110的传感器和/或第二传感器组110的传感器和标记120之间的相对速度VRELATIVE所计算的速度，给予在预定持续时间期间基于检测到的标记120的数量计算的速度更高的权重。
控制器108被配置为执行一致性检查以比较基于由第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器生成的传感器数据的所进行的确定或计算。例如，控制器108被配置为判定基于由第一传感器110a生成的传感器数据对前端进行的确定是否与基于由第二传感器110b生成的传感器数据对前端进行的确定相匹配。控制器108还被配置为判定基于由第一传感器110a生成的传感器数据所进行的位置或行驶距离计算是否与基于由第二传感器110b生成的传感器数据所进行的对应位置行驶或距离计算相匹配。控制器108还被配置为判定基于由第一传感器110a生成的传感器数据所进行的速度计算是否与基于由第二传感器110b生成的传感器数据所进行的速度计算相匹配。
在一些实施例中，控制器108被配置为判定基于由第一传感器组110的传感器生成的传感器数据所进行的前端确定是否与基于由传感器112生成的传感器数据所进行的前端确定相匹配。在一些实施例中，控制器108被配置为判定基于由第一传感器组110的传感器生成的传感器数据所进行的位置或行驶距离计算是否与基于由第二传感器组112的传感器生成的传感器数据所进行的对应位置行驶或距离计算相匹配。在一些实施例中，控制器108被配置为判定基于由第一传感器组110的传感器生成的传感器数据所进行的速度计算是否与基于由第二传感器组112的传感器生成的传感器数据所进行的速度计算相匹配。
控制器108被配置为基于对计算的车辆102前端、计算的车辆102的位置，计算的车辆102行驶距离或者计算的车辆102速度中的一个或多个的不匹配判定而导致的这些计算的值之间的误差大于预定的阈值来识别出第一传感器110a、第二传感器110b、第三传感器112a或第四传感器112b中的一个或多个是有故障的。控制器108基于对至少一个传感器是有故障的确定来生成一条指示至少一个传感器出错的消息。在一些实施例中，控制器108被配置为识别第一传感器组110或第二传感器组112中的哪个传感器是故障传感器。在一些实施例中，为了识别有故障的传感器，控制器108被配置为激活第一辅助传感器110c或第二辅助传感器112c中的一个或多个，并将由第一传感器组110或第二传感器组112计算出的车辆102的前端、车辆102的位置、车辆102行驶距离和/或车辆102的速度的值与由第一辅助传感器110c或第二辅助传感器112c中的一个或多个生成的相应传感器数据计算出的值相比较。控制器108被配置为基于对由第一传感器组110或第二传感器组112所计算的值在预定阈值内是否与由第一辅助传感器110c或第二辅助传感器112c生成的相应传感器数据计算出的值相匹配的判定，来识别第一传感器组110a、第二传感器110b、第三传感器112a和/或第四传感器112b中的哪一个是有故障的。
在一些实施例中，控制器108被配置为基于由在判定为车辆102前端的一端上的传感器生成的传感器数据来计算车辆102的前端的第一速度，基于由不作为车辆102前端的端部上的一传感器组生成的传感器数据来计算不作为车辆102前端的第一端或第二端中的另一个的第二速度。控制器108还被配置成基于对第一速度大小与第二速度大小于之差是否多于预定阈值的判定来生成警报。在一些实施例中，如果第一速度与第二速度之差超过预定阈值，则控制器108被配置为使车辆102利用由控制器108致动的紧急制动器制动至停止。
类似地，在一些实施例中，控制器108被配置为如果基于由第一传感器110a或第二传感器110b中的一个或多个生成的传感器数据进行计算的车辆102的前端位置与基于由第三传感器112a或第四传感器112b中的一个或多个生成的传感器数据进行计算的车辆102的前端位置之间的差异超过预定阈值，则发出一个警报。例如，如果车辆102的第一端104被确定为车辆102的前端，则第一传感器组110比第二传感器组112更靠近车辆102的前端。控制器108被配置为基于由第一传感器组110生成的传感器数据和基于由第二传感器组112生成的传感器数据并结合车辆102的长度q来确定车辆102的前端的位置。如果基于由第一传感器组110生成的传感器数据的确定的车辆102的前端位置与基于由第二传感器组112生成的传感器数据并结合车辆102的长度q所确定的车辆102的前端位置之间的差异大于预定阈值，这种差异可以指示车辆102的第一端104和第二端106之间具有意料之外的间隔。或者，所计算车辆前端位置之间的这种差异可以指示在车辆的第一端部104和第二端部106之间存在防撞缓冲区。
在一些实施例中，如果基于由第一传感器组生成的传感器数据计算的车辆前端102的位置与基于由第二传感器组生成的传感器数据计算的车辆前端的位置之间的差异大于预定的阈值，控制器108被配置为使车辆102通过由控制器108致动的紧急制动器制动至停止。
***100消除了对车轮旋转/滑动检测和补偿以及车轮直径校准的需要。车轮周长(circumference)有时会变化约10-20％，这导致基于车轮旋转和/或周长来对速度和/或位置/行驶距离的确定的误差约5％。另外，即使在使用加速计的情况下，在由于如车辆颠簸的变数导致车辆102的车轮和导轨114之间出现不良牵引的情况下，滑移和滑动状况也常常导致关于速度和/或位置/行驶距离的确定出现误差。
第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器定位在车辆102的第一端104或第二端106上，独立于车辆102的任何车轮和/或齿轮。结果，计算出的车辆102的速度、车辆102的位置、车辆102行驶距离或者车辆102的前端的确定对车轮旋转或滑动或车轮直径误差校准是不敏感的，使得由***100进行的计算比基于车轮或基于齿轮的速度或位置计算更精确。在一些实施例中，即使在低速下，相比基于车轮或基于齿轮的技术***100也能够以更高的精度水平来进行计算车辆102的速度和/或位置，至少因为第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器使得有可能计算大约在+/-5厘米(cm)内的从特定标记120处行驶的距离或与特定标记120的位置关系。
另外，通过远离车辆的车轮和齿轮布置第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器，使得与安装在车辆102的车轮或齿轮上或附近的传感器相比，第一传感器组110的传感器和第二传感器组112的传感器不太可能具有可靠性问题并且可能需要较少的维护。
在一些实施例中，***100可用于确定车辆102是否在断电模式中移动。例如，如果车辆102今天断电，则车辆可以在车辆能够开始沿着导轨114移动之前可选地重新建立定位。在启动时，控制器108被配置为将由传感器第一传感器组110的传感器或第二传感器组112的传感器检测到的标记120与在车辆断电之前最后被检测到的标记120进行比较。控制器108然后被配置为如果最后检测到的标记120与当车辆102通电时检测到的标记120相匹配，则确定车辆102保持在与车辆102断电时相同的位置。
图2是根据一个或多个实施例中的融合传感器布置200的框图。融合传感器布置200包括被配置为接收第一类型信息的第一传感器210。融合传感器布置200还包括被配置为接收第二类型信息的第二传感器220。在一些实施例中，第一类型信息不同于第二类型信息。融合传感器布置200被配置成使用数据融合中心230来融合由第一传感器210接收的信息与由第二传感器220接收的信息。数据融合中心230被配置为确定在第一传感器210和第二传感器220的检测场内是否检测到标记120(图1)。数据融合中心230还被配置为解决当一个传感器提供第一指示并且另一个传感器提供另一指示时第一传感器210和第二传感器220之间出现的冲突。
在一些实施例中，融合传感器布置200可用于代替第一传感器110a(图1)、第二传感器110b(图1)、第一辅助传感器110c(图1)、第三传感器112a(图1)、第四传感器112b(图1)或第二辅助传感器112c(图1)中的一个或者多个。在一些实施例中，第一传感器210可用于代替第一传感器110a，第二传感器220可用于代替第二传感器110b。类似地，在一些实施例中，第一传感器210可用来代替第三传感器112a，并且第二传感器220可用来代替第四传感器112b。在一些实施例中，数据融合中心230包含在控制器108内。在一些实施例中，控制器108是数据融合中心230。在一些实施例中，数据融合布置200包括多于第一传感器210和第二传感器220的传感器。
在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220是被配置为捕获可见光谱中的信息的光学传感器。在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括可见光源，该可见光源被配置为发射沿着导轨或导轨路旁被物体反射的光。在一些实施例中，光学传感器包括光电二极管、电荷耦合器件(CCD)或另一合适的可见光检测器件。光学传感器能够识别物体的存在以及与检测到的物体相关的唯一识别码。在一些实施例中，唯一识别码包括条形码、字母数字序列、脉冲光序列、颜色组合、几何表示或其他合适的识别标记。
在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括被一个配置为捕获红外光谱中的信息的热传感器。在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括红外光源，该红外光源被配置为发射沿着导轨或导轨路旁被物体反射的光。在一些实施例中，热传感器包括杜瓦传感器、光电二极管、CCD或其他合适的红外光检测装置。热传感器能够识别物体的存在以及识别类似于能被光学传感器检测的物体的独特识别特征。
在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括配置成捕获微波谱中的信息的雷达传感器。在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括微波发射器，该微波发射器被配置为发射电磁辐射，该电磁辐射沿着导轨或导轨路旁被物体反射。雷达传感器能够识别物体的存在以及识别类似于能被光学传感器检测的物体的独特识别特征。
在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括配置成捕捉窄带宽内的信息的激光传感器。在一些实施例中，第一传感器210和/或第二传感器220包括激光源，该激光源被配置为发射窄带宽的光，该光沿着导轨或导轨路旁被物体反射。激光传感器能够识别物体的存在以及识别类似于能被光学传感器检测的物体的独特识别特征。
第一传感器210和第二传感器220能够不需要附加设备进行识别物体，例如导轨图或导轨位置和速度信息。在没有附加设备的情况下进行操作的能力降低了对于第一传感器210和第二传感器220的操作成本，并减少了融合传感器布置200的故障点。
数据融合中心230包括配置成存储从第一传感器210和第二传感器220接收到的信息的非暂时性计算机可读介质。在一些实施例中，数据融合中心230可连接到存储器109(图1)。数据融合中心230还包括配置为执行用于识别由第一传感器210或第二传感器220检测到的物体的指令的处理器。数据融合中心230的处理器还配置为执行用于解决第一传感器210和第二传感器220之间的冲突的指令。
数据融合中心230还能够将来自第一传感器210的信息与来自第二传感器220的信息进行比较，并且解决第一传感器和第二传感器之间的任何冲突。
在一些实施例中，当一个传感器检测到一物体而另一个传感器没有检测到时，数据融合中心230被配置为确定该物体是存在的。在一些实施例中，数据融合中心230启动对未能识别出该物体的传感器的状态检查。
为了清楚起见，以上描述基于使用两个传感器，第一传感器210和第二传感器220。本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本说明书的范围的情况下，能够将附加传感器结合到融合传感器布置200中。在一些实施例中，融合传感器布置200中包括具有与第一传感器210或第二传感器220相同的传感器类型的冗余传感器。
图3A是根据一个或多个实施例的导轨安装式车辆302的俯视图。车辆302包括关于车辆102(图1)所论述的特征。车辆302包括车辆定位***100(图1)，并且被配置成在导轨314上方移动。导轨314是导轨114(图1)的双轨实例。标记320a-320n(其中n是大于1的整数)对应于标记120(图1)。标记320a-320n位于导轨314上。在该示例实施例中，标记320a-320n是以距离d间隔开的铁路轨枕。
图3B是根据一个或多个实施例的车辆302的侧视图。车辆302被配置为在标记320a-320n上行驶。第一传感器310a对应于第一传感器110a(图1)。第一传感器310a在定位在车辆302的第一端上，离导轨314的距离为L'。第一传感器310a指向导轨314以检测标记320a-320n。因此，第一传感器310a具有与第一传感器110a的倾斜角度α1(图1)对应的倾斜角度γ。第一传感器310a具有对应于视场122a(图1)的视场FOV。基于倾斜角度γ、视场FOV和距离L'，第一传感器310a具有检测跨度I(如基于等式1所计算的)。普通技术人员将认识到，第一传感器组110(图1)的传感器和第二传感器组112(图1)的传感器具有与所论述的传感器310a的性质相类似的性质，其基于传感器在车辆102上的位置而变化。
图4A是根据一个或多个实施例的导轨安装式车辆402的侧视图。车辆402包括所讨论的关于车辆102(图1)的特征。车辆402包括车辆定位***100(图1)，并且被配置成在导轨414上移动。导轨414是导轨114(图1)的双轨实例。标记420a-420n(其中n是大于1的整数)对应于标记120(图1)。标记420a-420n位于导轨414路旁。在该示例实施例中，标记420a-420n是以距离d分隔的导轨414路边上的柱。
图4B是根据一个或多个实施例的车辆402的俯视图。车辆402被配置为在导轨414上方行驶。标记420a-420n位于导轨414的路边。第一传感器410a对应于第一传感器110a(图1)。第一传感器410a位于车辆402的第一端上，与标记420a-420n的距离为L。第一传感器410a指向标记420a-420n。因此，第一传感器410a具有与第一传感器110a的倾斜角度α1(图1)对应的倾斜角度γ。第一传感器410a具有对应于视场122a(图1)的视场FOV。基于倾斜角度γ、视场FOV和距离L，第一传感器410a具有检测跨度I。普通技术人员将认识到，第一传感器组110(图1)的传感器和第二传感器组112(图1)的传感器具有与所论述的传感器410a的性质相类似的性质，其基于传感器在车辆102上的位置而变化。
图5是根据一个或多个实施例的确定导轨安装式车辆的位置、行驶距离和速度的方法500的流程图。在一些实施例中，方法500的一个或多个步骤由诸如控制器108(图1)的控制器实现。
在步骤501中，车辆从诸如已知或检测到的标记的起始位置上沿第一方向或第二方向之一上移动。
在步骤503中，一个或多个传感器基于使用车辆的第一端或第二端上的一传感器组对多个标记进行的检测来生成传感器数据。车辆第一端或第二端上的一传感器组中的每个传感器被配置为生成相应的传感器数据。在一些实施例中，传感器检测车辆沿着移动的导轨上的物体图案，并且控制器基于存储在存储器中的数据将识别物体的图案作为多个标记中被检测到的一个标记，该存储器包括描述多个标记中被检测到的标记的信息。
在步骤505中，控制器将第一传感器在多个标记中检测到该标记的时间与第二传感器多个标记中检测到该标记的时间进行比较。然后，基于时间比较，控制器将第一端或第二端识别为车辆的前端。
在步骤507中，控制器通过基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个生成的传感器数据计算车辆的前端，或者基于车辆前端的位置和车辆的长度来计算不是作为车辆前端的另一端部的位置。
在步骤509中，控制器计算车辆从起始位置或从检测到的标记起行驶的距离。在一些实施例中，控制器在预定的持续时间内对由车辆的第一端上的一传感器组在该多个标记中检测到的标记数量进行计数，然后基于检测到的标记的总量以及多个标记中的每个等距标记之间的距离来计算车辆在预定持续时间内行驶的距离。
在步骤511中，控制器基于车辆在预定持续时间内行驶的距离或车辆相对于多个标记中被检测到的标记的相对速度来计算车辆相对于多个标记中的被检测到的标记的速度。
图6是根据一个或多个实施例的用于检查车辆的同一端上的传感器之间的一致性的方法600的流程图。在一些实施例中，方法600的一个或多个步骤由诸如控制器108的控制器(图1)和一组传感器A和B来实现。传感器A和B是位于车辆的同一端的一对传感器，如第一传感器组110(图1)或第二传感器组112(图1)。
在步骤601中，传感器A检测诸如标记120(图1)的物体并且基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器A与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器A相对于被检测物体的相对速度。基于传感器A生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤603中，传感器B检测物体并基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器B与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器B相对于被检测物体的相对速度。基于传感器B生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤605中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据确定的车辆速度与基于由传感器B生成的传感器数据确定的车辆速度进行比较。在一些实施例中，如果数值匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作。如果这些值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。在一些实施例中，如果速度值在预定阈值内相匹配，则控制器被配置为使用这两个速度值的平均值作为车辆的速度。
在步骤607中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据确定的车辆行驶距离与基于由传感器B生成的传感器数据确定的车辆行驶距离进行比较。在一些实施例中，如果数值匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作。如果这些值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。在一些实施例中，如果车辆行驶的距离值在预定阈值内相匹配，则控制器被配置为使用行驶距离值的平均值作为车辆行驶的距离。
在步骤609中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据确定的车辆前端与基于由传感器B生成的传感器数据确定的车辆前端进行比较。在一些实施例中，如果数值匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作。如果这些值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。在一些实施例中，如果步骤605、607和609的结果中的每一个都为“是”，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作(例如，没有故障)。
图7是根据一个或多个实施例的用于检查车辆的同一端上的传感器之间的一致性的方法700的流程图。在一些实施例中，方法700的一个或多个步骤通过诸如控制器108(图1)的控制器、一组传感器A和B以及辅助传感器C来实现。传感器A和B是一对在车辆相同端上的传感器，例如第一传感器组110(图1)或第二传感器组112(图1)。辅助传感器C是例如第一辅助传感器110c(图1)或第二辅助传感器112c的传感器。
在步骤701中，传感器A检测诸如标记120(图1)的物体并基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器A与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器A相对于被检测物体的相对速度。基于传感器A生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤703中，传感器B检测对象并基于检测到的对象生成传感器数据。传感器数据包括传感器B与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器B相对于被检测物体的相对速度。基于传感器B生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤705中，传感器C检测物体并基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器C与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器C相对于被检测物体的相对速度。根据传感器C生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤707中，控制器将由传感器A生成的传感器数据中的一个或多个与由传感器B生成的相应传感器数据进行比较。例如，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆速度与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆速度、基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离、基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆前端与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆前端中的一个或多个进行比较。如果数值匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作(例如，没有故障)。如果这些值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。
在步骤709中，控制器激活传感器C。在一些实施例中，在步骤701、703、705或707中的一个或多个之前执行步骤709。
在步骤711中，控制器将由传感器A生成的传感器数据中的一个或多个与由传感器C生成的相应传感器数据进行比较。例如，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆速度与基于由传感器C生成的传感器数据所确定的车辆速度、基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离与其基于由传感器C生成的传感器数据所确定车辆行驶的距离、或基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆前端与基于由传感器C生成的传感器数据所确定的车辆前端中的一个或多个进行比较。如果这些数值相匹配，则控制器确定传感器A和传感器C正常工作(例如，没有故障)，并且控制器将传感器B识别为是有故障的。如果这些数值之间的差异超过预定的公差，则控制器将传感器A或传感器C中的一个或多个识别为是有故障的。
在步骤713中，控制器将由传感器B生成的传感器数据中的一个或多个与由传感器C生成的相应传感器数据进行比较。例如，控制器将基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆速度与基于由传感器C生成的传感器数据所确定的车辆速度、基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离与其基于由传感器C生成的传感器数据所确定车辆行驶的距离、或基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆前端与基于由传感器C生成的传感器数据所确定的车辆前端中的一个或多个进行比较。如果这些数值相匹配，则控制器确定传感器B和传感器C正常工作(例如，没有故障)，并且控制器将传感器A识别为是有故障的。如果这些数值之间的差异超过预定的公差，则控制器将传感器A、传感器B或传感器C中的两个或多个识别为是有故障的。
图8是根据一个或多个实施例的用于检查车辆的相对端上的传感器之间的一致性的方法800流程图。在一些实施例中，方法800的一个或多个步骤由诸如控制器108(图1)的控制器和传感器A和B实现。传感器A例如是如第一传感器110a(图1)的一个传感器。传感器B例如是如第三传感器112a(图1)的一传感器。
在步骤801中，传感器A检测诸如标记120(图1)的物体并基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器A与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器A相对于被检测物体的相对速度。基于传感器A生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤803中，车辆相对端上的传感器B检测物体并基于检测到的物体生成传感器数据。传感器数据包括传感器B与被检测物体之间的范围(例如，距离)以及传感器B相对于被检测物体的相对速度。基于传感器B生成的传感器数据，控制器计算车辆的速度、计算车辆行驶的距离、并确定车辆的前端。
在步骤805中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆速度与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆速度进行比较。在一些实施例中，如果大小相匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常运行(例如，没有故障)。如果大小差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。控制器被配置成比较基于由传感器A和传感器B生成的传感器数据所确定的速度的大小，因为车辆前端的传感器将生成传感器数据，该传感器数据随着车辆接近检测到的标记会导致一个负速度，并且车辆的非前端上的传感器将生成传感器数据，当车辆离开检测到的标记时，传感器数据导致一个正速度。在一些实施例中，如果速度值在预定阈值内相匹配，则控制器被配置为使用这些速度值的平均值作为车辆的速度。
在步骤807中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆行驶距离进行比较。在一些实施例中，如果数值相匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作(例如，没有故障)。如果这些数值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。在一些实施例中，如果车辆行驶距离的数值在预定阈值内相匹配，则控制器被配置为使用这些行驶距离值的平均值作为车辆行驶的距离。
在步骤809中，控制器将基于由传感器A生成的传感器数据所确定的车辆前端与基于由传感器B生成的传感器数据所确定的车辆前端进行比较。在一些实施例中，如果数值匹配，则控制器确定传感器A和传感器B正常运行(例如，没有故障)。如果这些数值之间的差异超过预定公差，则控制器将传感器A或传感器B中的一个或多个识别为是有故障的。在一些实施例中，如果步骤805、807和809的结果中的每一个都为是，则控制器确定传感器A和传感器B正常工作(例如，没有故障)。
图9是根据一个或多个实施例中的车载控制器(“VOBC”)500的框图。VOBC 500可单独或与存储器109(图1)组合使用来代替控制器108(图1)或数据融合中心230(图2)中的一个或多个。VOBC 900包括一个专用硬件处理器902和编码有(即，存储)计算机程序代码906(即，一组可执行指令)的一个非暂时性计算机可读存储介质904。计算机可读存储介质904还编码有指令907，以与用于生成存储器阵列的制造机器进行接口连接。处理器902通过总线908电耦合到计算机可读存储介质904。处理器902还通过总线908电耦合到I/O接口910。网络接口912还通过总线908电连接到处理器902。网络接口912是连接到网络914，使得处理器902和计算机可读存储介质904能够通过网络914连接到外部元件。VOBC 900还包括数据融合中心916。处理器902通过总线908连接到数据融合中心916。处理器902被配置为执行在计算机可读存储介质904中编码的计算机程序代码906，以使得***900可用于执行如方法500、600、700或800中所述的部分或全部操作。
在一些实施例中，处理器902是中央处理单元(CPU)、多元处理器、分布式处理***、专用集成电路(ASIC)和/或合适的处理单元。
在一些实施例中，计算机可读存储介质904是电子、磁、光学、电磁、红外和/或半导体***(或装置或设备)。例如，计算机可读存储介质904包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和/或光盘。在使用光盘的一些实施例中，计算机可读存储介质904包括光盘只读存储器(CD-ROM)、光盘读/写(CD-R/W)和/或数字视频盘(DVD)。
在一些实施例中，存储介质904存储配置成使***900执行方法500、600、700或800的计算机程序代码906。在一些实施例中，存储介质904还存储执行方法500、600、700或800所需的信息，以及在执行方法500、600、700或800期间生成的信息，诸如传感器信息参数920、导轨数据库参数922、车辆位置参数924、车辆速度参数926、车辆前端参数928和/或用于执行方法500、600、700或800中的操作的一组可执行指令。
在一些实施例中，存储介质904存储指令907以有效地实现方法500、600、700或800。
VOBC 900包括I/O接口910。I/O接口910耦合到外部电路。在一些实施例中，I/O接口910包括用于向处理器902传递信息和命令的键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、触控板和/或光标方向键。
VOBC 900还包括耦合到处理器902的网络接口912。网络接口912允许VOBC 900与网络914通信，网络914与一个或多个其他计算机***连接。网络接口912包括诸如蓝牙、WIFI、WIMAX、GPRS或WCDMA的无线网络接口；或如ETHERNET、USB或IEEE-1394的有线网络接口。在一些实施例中，方法500、600、700或800在两个或更多个VOBC 900中实现，并且诸如存储器类型、存储器阵列布局、I/O电压、I/O引脚位置和电荷泵的信息在不同的VOBC 900通过网络914交换。
VOBC还包括数据融合中心916。数据融合中心916类似于数据融合中心230(图2)。在VOBC 900的实施例中，数据融合中心916与VOBC 900集成于一体。在一些实施例中，数据融合中心与VOBC 900分开并通过I/O接口910或网络接口912连接到VOBC 900。
VOBC 900被配置为通过数据融合中心916接收与融合传感器布置(例如融合传感器布置200(图2))有关的传感器信息。该信息作为传感器信息参数920存储在计算机可读介质904中。VOBC 900被配置为通过I/O接口910或网络接口912接收与导轨数据库相关的信息。该信息作为导轨数据库参数922存储在计算机可读介质904中。VOBC 900被配置为通过I/O接口910、网络接口912或数据融合中心916接收与车辆位置相关的信息。该信息作为车辆位置参数924被存储在计算机可读介质904中。VOBC 900被配置为通过I/O接口910、网络接口912或数据融合中心916接收与车辆速度相关的信息。该信息作为车辆速度参数926存储在计算机可读介质904中。
在操作期间，处理器902执行一组指令以确定导轨安装式车辆的位置和速度，其用于更新车辆位置参数924和车辆速度参数926。处理器902还被配置为接收LMA指令和来自集中式或非集中式控制***的速度指令。处理器902确定所接收的指令是否与传感器信息冲突。处理器902配置为生成用于控制导轨安装式车辆的加速和制动***的指令以控制沿着导轨行驶。
本说明书的一个方面涉及一种***，该***包括在具有第一端和第二端的车辆的第一端上的一传感器组以及与该传感器组耦合的控制器。该传感器组中的传感器各自被配置成基于在沿车辆运动的方向上的多个标记中的被检测到的标记来生成相应的传感器数据。该传感器组中的第一传感器相对于在多个标记中的被检测到的标记具有第一倾斜角度，并且该传感器组中的第二传感器相对于在多个标记中的被检测到的标记具有不同于第一倾斜角度的第二倾斜角度。控制器被配置为将第一传感器在多个标记中检测到标记的时间与第二传感器在多个标记检测到标记的时间进行比较。控制器还被配置为基于将第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记检测到所述标记的时间进行的比较，将第一端或第二端识别为车辆的前端。控制器还被配置为基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个所生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。
本说明书的另一方面涉及一种方法，该方法包括：基于沿着具有第一端和第二端的车辆的移动方向使用车辆的第一端上的一传感器组对多个标记中的标记进行的检测，来生成传感器数据。车辆的第一端上的一传感器组中的每个传感器被配置为生成相应的传感器数据。该传感器组中的第一传感器相对于在多个标记中的被检测到的标记具有第一倾斜角度，并且该传感器组中的第二传感器相对于在多个标记中的被检测到的标记具有不同于第一倾斜角度的第二倾斜角度。该方法还包括将第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行比较。该方法还包括基于将第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记检测到所述标记的时间进行的比较，将第一端或第二端识别为车辆的前端。该方法另外包括基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。
本领域普通技术人员将容易地看出，所公开的实施例实现了上述优点中的一个或多个。在阅读上述说明书之后，普通技术人员将能够根据本文所公开的内容得到多种改变、等同物的替代以及多种其他实施例。因此，仅仅通过所附权利要求及其对应词中包含的定义来限制所授予的保护。

Claims (20)

1.一种***，包括：
在具有第一端和第二端的车辆的第一端上的传感器组，所述传感器组中的传感器各自被配置成基于沿车辆运动的方向上的多个标记中的被检测到的标记来生成相应的传感器数据，所述传感器组中的第一传感器相对于所述多个标记中被检测到的标记具有第一倾斜角度，并且所述传感器组中的第二传感器相对于所述多个标记中被检测到的标记具有不同于所述第一倾斜角度的第二倾斜角度；和
与所述传感器组耦合的控制器，所述控制器被配置为：
将第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行比较；
基于将所述第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行的比较，将所述第一端或所述第二端识别为车辆的前端；以及
基于由所述第一传感器或所述第二传感器中的一个或多个所生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。
2.根据权利要求1所述的***，其中基于所述多个标记中的第一标记与所述多个标记中的被检测到的标记之间的距离来计算所述车辆前端的位置。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述多个标记的连续标记是以存储在存储器中的距离间隔开的标记对，并且所述控制器还被配置为
对在预定持续时间期间由所述传感器组检测到的所述多个标记中的标记数量进行计数；
在所述预定持续时间期间，搜索所述存储器中存储的由所述传感器组检测到的所述多个标记中每对连续标记之间的距离；和
对由所述传感器组检测到的标记数量的所述多个标记的每对连续标记之间的距离求和，以确定所述车辆在所述预定持续时间期间行驶的距离。
4.根据权利要求3所述的***，其中所述控制器还被配置为基于所述车辆行驶的距离和所述预定持续时间来计算所述车辆的速度。
5.根据权利要求1所述的***，其中
所述多个标记中的一个或多个标记包括物体的图案，
所述传感器组中的传感器被配置为基于物体的图案识别一个或多个标记。
6.根据权利要求1所述的***，其中所述第一标记的视场是基于所述第一倾斜角度，所述第二标记的视场基于所述第二倾斜角度，并且所述多个标记中的标记是沿着车辆的运动方向间隔开，使得所述多个标记中的被检测到的标记被限制在第一标记的视场或第二标记的视场的其中之一内。
7.根据权利要求1所述的***，其中所述车辆配置为沿着导轨移动，并且所述多个标记中的一个或多个标记位于所述导轨上。
8.根据权利要求1所述的***，其中所述车辆配置为沿着导轨移动，并且所述多个标记中的一个或多个标记位于所述导轨的一侧。
9.根据权利要求1所述的***，其中所述传感器组进一步包括第三传感器，并且所述控制器进一步配置为
将基于由第一传感器生成的传感器数据计算的第一计算值与基于由第二传感器生成的传感器数据计算的第二计算值进行比较，
基于对第一计算值与第二计算值的差异是否大于预定阈值的判定，将第一传感器或第二传感器中的一个识别为是有故障的，
激活第三个传感器，
将基于由第三传感器生成的传感器数据计算的第三计算值与第一计算值进行比较和第二计算值进行比较，以及
基于对在预定义阈值内第一计算值与第三计算值的匹配判定或者在预定义阈值内第二计算值与第三计算值的匹配判定来识别第一传感器或第二传感器中的哪一个是有故障的。
10.根据权利要求9所述的***，其中所述第一计算值和所述第二计算值中的每一个都是对所述车辆前端、所述车辆的前端的位置、所述车辆行驶的距离或者所述车辆速度的识别。
11.根据权利要求1所述的***，还包括：
所述车辆的第二端上的传感器组，所述车辆的第二端上的所述传感器组中的传感器各自被配置为基于在所述多个标记中被检测到的标记来生成相应的传感器数据，所述车辆的第二端上的传感器组的第三传感器相对于在多个标记中所述被检测到的标记具有第三倾斜角度，并且车辆的第二端上的传感器组中的第四传感器相对于在多个标记中所述被检测到的标记具有与第三倾斜角度不同的第四倾斜角，
其中所述控制器进一步配置为
将第三传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第四传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行比较；
基于将所述第三传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第四传感器在多个标记检测到所述标记的时间进行的比较，将所述第一端或所述第二端识别为车辆的前端；和
基于由第三传感器或第四传感器中的一个或多个所生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。
12.根据权利要求11所述的***，其中，
所述控制器还被配置成
将基于由所述第一传感器或所述第二传感器中的一个或多个生成的传感器数据计算的第一计算值与基于由所述第三传感器或所述第四传感器中的一个或多个生成的传感器数据计算的第二计算值进行比较；和
基于对第一计算值与第二计算值的差异是否大于预定阈值的判定，将第一传感器、第二传感器、第三传感器或第四传感器中的一个识别为是有故障的。
13.根据权利要求12所述的***，其中所述第一计算值和所述第二计算值中的每一个都是对所述车辆的前端、所述车辆的前端位置、所述车辆行驶的距离或者车辆速度的识别。
14.根据权利要求11所述的***，其中所述控制器进一步配置成
基于由识别为车辆前端的车辆端部上的传感器组所生成的传感器数据来计算车辆前端的第一速度；
基于由不是车辆前端的车辆端部上的传感器组所生成的传感器数据来计算不是车辆前端的第一端或第二端中的另一端的第二速度；和
基于第一速度的大小与第二速度的大小的差异大于预定义阈值的判定来生成警报。
15.根据权利要求1所述的***，其中所述车辆包括至少一个车轮和齿轮，并且所述传感器组中的传感器独立于所述车轮和所述齿轮定位在所述车辆的第一端上。
16.一种方法，包括：
基于使用车辆第一端上的传感器组在沿着具有第一端和第二端的车辆运动的方向上对多个标记中的标记进行的检测来生成传感器数据，其中，车辆第一端上的所述传感器组中的每个传感器被配置为生成相应的传感器数据，该传感器组中的第一传感器相对于在所述多个标记中被检测到的标记具有第一倾斜角度，并且该传感器组中的第二传感器相对于所述多个标记中被检测到的标记具有与所述第一倾斜角度不同的第二倾斜角度；
将第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行比较；
基于将所述第一传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第二传感器在多个标记检测到所述标记的时间进行的比较，将所述第一端或所述第二端识别为车辆的前端；和
基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个所生成的传感器数据来计算车辆前端的位置。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
检测车辆沿着移动的导轨上的物体的图案；和
基于存储在存储器中的数据将所述物体的图案识别为所述多个标记中被检测到的标记，所述存储器包括描述所述多个标记中被检测到的标记的信息。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
基于车辆的前端位置和车辆的长度来计算除了车辆的前端之外的车辆端部的位置。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个标记中的标记沿着所述车辆的运动方向以等距间隔开，并且所述方法还包括：
在预定的持续时间内对由所述车辆的第一端上的所述传感器组检测到的所述多个标记中的标记的数量进行计数；和
基于检测到的标记的总量和多个标记中每个等距间隔开的标记之间的距离，计算车辆在预定持续时间期间行驶的距离。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：
基于使用车辆的第二端上的传感器组对所述多个标记中的标记的检测来生成传感器数据，其中车辆的第二端上的传感器组中的每个传感器被配置为生成相应的传感器数据，车辆的第二端上的传感器组中的第三传感器相对于所述多个标记中被检测到的标记具有第三倾斜角度，并且车辆的第二端上的传感器组中的第四传感器相对于所述多个标记中被检测到的标记具有与第三倾斜角度不同的第二倾斜角度；
将第三传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第四传感器在多个标记中检测到所述标记的时间进行比较；
基于将所述第三传感器在多个标记中检测到所述标记的时间与第四传感器在多个标记检测到所述标记的时间进行的比较，将所述第一端或所述第二端识别为车辆的前端；和
基于由第三传感器或第四传感器中的一个或多个生成的传感器数据来计算车辆前端的位置；以及
如果基于由第一传感器或第二传感器中的一个或多个生成的传感器数据计算出的车辆前端位置与基于由第三传感器或第四传感器中的一个或多个生成的传感器数据计算出的车辆前端位置的差异超过预定阈值，则生成警报。
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