CN109278855B - 自动化车辆的***和方法、转向***和方法、以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了自动化车辆的***和方法、转向***和方法、以及车辆。提供了一种用于自动化车辆的转向***。该***包括物体检测器和控制器。该物体检测器指示由主车辆接近的物体的高度和/或宽度。该控制器被配置成操控主车辆转向，并且该控制器与物体检测器通信。当物体的高度小于主车辆的离地间隙并且/或者物体的宽度小于主车辆的轮距时，该控制器操控主车辆转向以跨越物体。

Description

自动化车辆的***和方法、转向***和方法、以及车辆
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年7月19日提交的美国申请序列号15/653,846的权益，并要求其优先权。
技术领域
本公开大体涉及用于自动化车辆的转向***，并且更具体地涉及当物体的高度小于主车辆的离地间隙并且/或者物体的宽度小于主车辆的轮距时操控主车辆转向以跨越物体的***。
背景技术
已经观察到自动化车辆可能不必要地绕过实际上足够低而能够驶过(即，跨越)的物体驾驶。
发明内容
根据一个实施例，提供一种用于自动化车辆的转向***。该***包括物体检测器和控制器。物体检测器指示由主车辆接近的物体的高度和/或宽度。控制器被配置成操控主车辆转向，并与物体检测器进行通信。当物体的高度小于主车辆的离地间隙并且/或物体的宽度小于主车辆的轮距时，控制器操控主车辆转向以跨越物体。
阅读优选实施例的下列详细描述并参考各个附图，进一步的特征和优点将进一步得到阐明，优选实施例只是作为非限制性示例给出的。
附图说明
现在将参考各个附图并通过示例的方式描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的用于主车辆的转向***的图；并且
图2是根据一个实施例的由配备了图1的***的主车辆接近的物体的透视图。
具体实施方式
图1示出了适于在自动化车辆(例如主车辆12)上使用的转向***10(以下称为***10)的非限制性示例。如本文中所使用，术语“自动化车辆”可应用于当主车辆12正以自动化模式14(即，完全自主模式)***作时的情况，在该自动化模式14下，主车辆12的人类操作者(未示出)可能几乎不用做指定目的地以外的事情以操作主车辆12。然而，完全自动化不是必需的。构想到，当主车辆12以手动模式16***作时，本文中提供的教导是有用的，在手动模式16下，自动化程度或等级可能仅仅是向总体上控制着主车辆12的转向、加速器和制动器的人类操作者提供可听或可视的警告。例如，***10可以仅仅在需要时帮助人类操作者以变换车道和/或避免与例如主车辆12的行驶路径22中的物体20(图2)碰撞。
***10包括物体检测器24，该物体检测器24可以由相机、激光雷达、雷达、超声换能器或其任何组合形成，但不限于此。虽然图1可以被解释为表明形成物体检测器24的设备共同位于统一组件中，但这不是必需的。构想到，各种设备可以被安装在主车辆12上的分布位置处。实际上，应当认识到，当被放置在主车辆12上的不同位置时，不同类型的设备提供关于物体20的更多有用信息，这将在随后的***10的描述中变得显而易见。
***10包括控制器26，该控制器26被配置为使用车辆控件来操作主车辆12以使主车辆12转向、制动和/或加速。控制器26通过其能够控制主车辆12的转向、加速器、和制动器的装置是本领域技术人员所熟知的。控制器26与物体检测器24通信。如本领域技术人员将认识到的，通信可以通过有线、光缆、数据总线、或无线通信。控制器26可包括诸如微处理器的处理器(未具体示出)或其他控制电路，诸如模拟和/或数字控制电路，包括应当为本领域技术人员熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器26可包括用以存储一个或多个例程、阈值和所捕捉的数据的存储器(未具体示出)，该存储器包括非易失性存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。如本文所描述，一个或多个例程可以由处理器执行，以基于由控制器26从物体检测器24接收到的信号来执行用于确定如何相对于物体20操作主车辆12的步骤。
图2示出了存在于主车辆12(图2中未示出)的行驶路径22中的物体20的非限制性示例。在这个非限制性示例中，该物体是可以从伐木卡车掉落的原木的局部段。如前所述，已经观察到自动化车辆可能不必要地避开足够小而能够跨越28(图1)的物体。如本文中所使用，跨越物体20意味着主车辆以一种方式驶过物体20，使得效果在于物体20在主车辆12的车轮(未示出)之间经过，并且优选地不与主车辆12的底盘接触。也就是说，当物体20的高度30小于主车辆12的离地间隙32并且/或者物体20的宽度34小于主车辆12的轮距36(即，轮胎之间的横向距离)时，控制器26操控主车辆12转向以跨越28物体20。
物体检测器24可以被特别配置成指示由主车辆12接近的物体20的高度30。例如，物体检测器24可以包括安装在主车辆12的相对较低位置处(例如，在保险杠高度处)的激光雷达和/或相机。从这个位置，控制器26可以容易地使用来自激光雷达的数据和/或来自相机的图像以确定物体20的高度30大于还是小于主车辆12的离地间隙32。然而，相对低的位置不是必需的，因为本领域技术人员将认识到，来自安装在相对较高位置处的各种设备的数据/图像可以通过使用考虑了从主车辆12到物体20的距离的已知几何技术来融合和分析，以确定物体20的高度30。
替代地，超声换能器的一个或多个实例也可以安装在主车辆的前保险杠上，并且定向成朝行驶路径22的表面“向下看”。虽然这种配置可能不会以提前预警方式提供很多，但是当物体20的高度30非常接近于主车辆12的离地间隙32时，这种配置对确定主车辆12是否可以跨越物体20可以是有帮助的。
认识到，对于轮距36内部的整个区域，离地间隙32不一定是固定值。因此，离地间隙32可以由主车辆12的底盘的端视轮廓表示。例如，如果物体20在主车辆12的中心下方经过而不是偏离中心并靠近轮胎经过，则主车辆12可以能够跨越具有更大峰值高度的物体。认识到，物体20实际上不在主车辆12下方经过，而是主车辆12当该主车辆12跨过物体20时在该物体20上方经过。然而，从概念上讲，物体20可被描述为在主车辆12下方经过。
物体检测器24也可以被特别配置成指示由主车辆12接近的物体20的宽度34。作为非限制性示例，激光雷达可以包括横跨主车辆12的宽度布置的横向阵列的激光发射器，因此每个发射器发射彼此平行的激光束,并且与主车辆12的直行行驶方向对准。可以竖直地扫描每个光束，因此无论物体20的高度30和到物体20的距离如何，都可以确定物体20的宽度34。然而，这个配置不是必需的，因为本领域技术人员将认识到，来自安装在主车辆上其他位置处的各种设备的数据/图像可以通过使用考虑了从主车辆12到物体20的距离的已知几何技术来融合和分析，以确定物体20的宽度34。
物体检测器24被配置成确定物体20的长度38也可以是有利的。知道长度38对于为高度30和宽度34的确定提供置信度可以是有用的。例如，如果物体20相对较长，例如超过两米，则高度30和/或宽度34可能随物体20的长度38而变化。构想到，物体检测器24的某些配置可以很好地检测最靠近主车辆12的物体20的前面或前缘的高度30和宽度34，但是可能不能可靠地检测最远离主车辆12的物体的后缘的高度30和/或宽度34。因此，控制器26可以限制来自物体检测器24的、从超过检测器范围40的距离收集的信息的使用。检测器范围40的值可以根据经验和/或分析来确定，并且对于物体检测器24的不同配置和主车辆12的不同模型可能是不同的。
长度38可以通过使用安装在主车辆12上的相对较高位置处(例如，在主车辆12的车顶上)的相机、激光雷达、雷达、或其任何组合来确定。给定升高的透视图，可以使用考虑了从主车辆12到物体20的距离的已知的几何技术来融合和分析来自这些设备中的一个或多个的数据，以确定物体20的长度38。
再次参照图2，如果物体20的高度30和宽度34使得主车辆12能够跨越28物体20，则控制器26可以选择这样做。也就是说，当物体20的高度30小于主车辆12的离地间隙21，并且物体20的宽度34小于主车辆12的轮距36时，控制器26可以操控主车辆12转向以跨越28物体20。然而，如果物体20的长度38使物体20的后缘超过检测器范围40，则控制器26可以选择转向绕过42。当物体20的高度30不小于主车辆12的离地间隙21或物体20的宽度34不小于主车辆12的轮距36时，控制器26也可以转向绕过物体20。
图2示出了正在接近的车辆44和道路标记46，该正在接近的车辆44和道路标记46将至少暂时地阻止主车辆12***作以转向绕过42物体20。直到正在接近的车辆44经过，并且没有其他车辆正在接近，控制器26可以被配置成停止48主车辆12，直到情况是使得主车辆12可以转向绕过42主车辆。
因此，提供了一种转向***(***10)、用于***10的控制器26和操作***10的方法。***10提供用于自动车辆的装置，以确定主车辆12的行驶路径22中的物体20可以跨越28还是行驶绕过42物体20，或者确定主车辆12是否必须停止48并等待机会以转向绕过主车辆12。
尽管已经根据本发明的优选实施方式描述了本发明，但是并不旨在受限于此，而是仅由所附权利要求书中阐述的范围限制。

Claims (24)

1.一种用于自动化车辆的***，所述***包括：
物体检测器，所述物体检测器被配置成指示由所述车辆接近的物体的高度和宽度；
控制器电路，所述控制器电路被配置成基于从所述物体检测器接收的数据确定所述车辆是否能够跨越所述物体；以及
车辆控件，所述车辆控件用于根据所述确定而使所述车辆转向、加速以及制动，其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度和宽度提供置信度是有用的。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器电路被配置成使所述车辆控件以所述物体被所述车辆跨越的方式操控所述车辆转向。
3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器电路被配置成使所述车辆控件以所述物体不与所述车辆的底盘接触的方式操控所述车辆转向。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于，确定所述车辆是否能够跨越所述物体包括：
确定所述物体的所述高度小于所述车辆的离地间隙；以及
确定所述物体的宽度小于所述车辆的轮距。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述车辆的所述轮距是所述车辆的轮胎之间的横向距离。
6.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述离地间隙不是固定值，并由所述车辆的底盘的端视轮廓表示。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，如果所述物体在所述车辆的中心下方经过而不是偏离所述车辆的中心经过，则所述车辆能够跨越所述物体。
8.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述物体检测器包括相机、雷达单元、以及超声换能器单元中的一个或多个。
9.如权利要求8所述的***，其中，所述雷达单元包括激光雷达单元。
10.如权利要求8或9所述的***，其特征在于，所述相机、所述雷达单元、以及所述超声换能器单元中的两个或更多个共同位于统一组件中。
11.如权利要求8或9所述的***，其特征在于，所述相机、所述雷达单元、以及所述超声换能器单元中的两个或更多个不在一处。
12.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器电路被配置成：如果所述物体的长度使所述物体的后缘超过检测器范围，则使所述车辆控件操控以转向绕过所述物体。
13.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器电路被配置成：如果正在接近的车辆或道路标记阻止所述车辆转向绕过所述物体，则使所述车辆控件停止所述车辆。
14.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述车辆跨越所述物体包括：所述车辆驶过所述物体，使得所述物体在所述车辆的横向的车轮之间通过。
15.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述物体检测器被安装在所述车辆的相对较高的位置处。
16.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器电路被配置为在所述物***于超过检测器范围的距离处的情况下限制对由所述物体检测器所指示的高度和宽度的使用。
17.一种用于自动化车辆的方法，包括：
接收指示由车辆接近的物体的高度和宽度的数据；
基于所接收的数据确定所述车辆是否能够跨越所述物体；
确定所述物体的长度，其中，所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度和宽度提供置信度是有用的；并且
根据所述确定而使所述车辆转向、加速以及制动。
18.一种自动化车辆，包括：
转向***，所述转向***包括：
物体检测器，所述物体检测器被配置成指示由所述车辆接近的物体的高度和宽度，以及确定所述物体的长度；
控制器电路，所述控制器电路被配置成基于从所述物体检测器接收的数据确定所述车辆是否能够跨越所述物体；以及
车辆控件，所述车辆控件用于根据所述确定而使所述车辆转向、加速以及制动，
其中，所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度和宽度提供置信度是有用的。
19.一种用于车辆的转向***，所述***包括：
物体检测器，指示由所述车辆接近的物体的高度；以及
控制器，被配置成操控所述车辆转向，并与所述物体检测器进行通信，所述控制器操控所述车辆转向使得当所述物体的所述高度小于所述车辆的离地间隙时所述物体在所述车辆下方经过，
其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度提供置信度是有用的。
20.一种用于车辆的转向***，所述***包括：
物体检测器，指示由所述车辆接近的物体的高度和宽度；以及
控制器，被配置成操控所述车辆转向，并与所述物体检测器通信，所述控制器操控所述车辆转向使得当所述物体的所述高度小于所述车辆的离地间隙并且所述物体的宽度小于所述车辆的轮距时所述物体在所述车辆下方经过，
其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度和宽度提供置信度是有用的。
21.一种用于车辆的转向的方法，包括：
通过使用物体检测器检测由车辆接近的物体的高度；以及
通过使用控制器确定所述物体的高度是否小于所述车辆的离地间隙；并且
响应于确定所述物体的高度小于所述车辆的所述离地间隙，操控所述车辆转向使得所述物体在所述车辆下方经过，
其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度提供置信度是有用的。
22.一种用于车辆的转向的方法，包括：
通过使用物体检测器检测由车辆接近的物体的高度和宽度；以及
通过使用与所述物体检测器通信的控制器操控所述车辆转向，使得当所述物体的高度小于所述车辆的离地间隙并且所述物体的宽度小于所述车辆的轮距时，所述物体在所述车辆下方经过，
其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度和宽度提供置信度是有用的。
23.一种车辆，包括：
物体检测器，指示由所述车辆接近的物体的高度；以及
控制器，与所述物体检测器通信，所述控制器被配置成操控所述车辆转向，所述控制器操控所述车辆转向使得当所述物体的高度小于所述车辆的离地间隙时所述物体在所述车辆下方经过，
其中，所述物体检测器还被配置成确定所述物体的长度，并且所述物体的所述长度对于为所述物体的所标识的高度提供置信度是有用的。
24.一种用于自动化车辆的***，所述***包括：
物体检测器，所述物体检测器被配置成指示由所述车辆接近的物体的高度、宽度和长度；
控制器电路，所述控制器电路被配置成基于从所述物体检测器接收的数据确定所述车辆是否能够跨越所述物体；以及
车辆控件，所述车辆控件用于根据所述确定而使所述车辆转向、加速以及制动,
其中，所述控制器电路被配置成：如果所述物体的长度使所述物体的后缘超过检测器范围，则使所述车辆控件操控以转向绕过所述物体。
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