CN110884308A - 挂接辅助*** - Google Patents

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CN110884308A CN201910749598.7A CN201910749598A CN110884308A CN 110884308 A CN110884308 A CN 110884308A CN 201910749598 A CN201910749598 A CN 201910749598A CN 110884308 A CN110884308 A CN 110884308A
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卢克·尼维亚多姆斯基
张臣
布鲁诺·西利·贾尔斯科斯塔
尼基尔·纳格拉拉奥
维迪亚·纳里亚曼特穆拉里
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Abstract

本文提供一种挂接辅助***，其包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测***。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器用于：检测所述挂车的耦接器；基于耦接器取向来确定挂车航向方向；以及基于所述挂车航向方向来确定用于将所述车辆上的挂接组件与所述挂车上的耦接器对准的路径。

Description

挂接辅助***
技术领域
本公开总体涉及自主和半自主车辆***，并且更具体地，涉及有利于将车辆挂接到挂车的挂接辅助***。
背景技术
将车辆挂接到挂车的过程可能是困难的，尤其对那些缺乏经验的人而言。因此，需要一种通过以简单但直观的方式辅助用户来简化过程的***。
发明内容
根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助***。所述挂接辅助***包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测***。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器用于：检测所述挂车的耦接器；基于耦接器取向来确定挂车航向方向；以及基于所述挂车航向方向来确定用于将所述车辆上的挂接组件与所述挂车上的所述耦接器对准的路径。
根据本公开的一些方面，本文提供了一种估计挂车取向的方法。所述方法包括捕获后部车辆图像。所述方法还包括从所述捕获的图像提取挂车特征和地面特征。所述方法还包括基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移。所述方法另外包括基于车辆运动位移和所述挂车特征的光流来估计每个挂车特征的高度。最后，所述方法包括基于所述挂车特征的至少一部分来确定挂车航向方向。
根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助***。所述挂接辅助***包括用于捕获后部车辆图像的成像器。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器被配置为从所述捕获图像提取地面特征和潜在的挂车特征；基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移；基于车辆运动位移和所述潜在的挂车特征的光流来估计每个潜在挂车特征的高度；将所述潜在的挂车特征分类为在挂车上或在挂车外；并且基于被分类为在挂车上的所述潜在的挂车特征来确定挂车的最终挂车航向方向。
在研究以下说明书、权利要求和附图后，本领域技术人员将理解并了解本发明的这些和其他方面、目标和特征。
附图说明
在附图中：
图1是车辆和挂车的顶部透视图，所述车辆配备有根据一些示例的挂接辅助(hitch assistance)***(也称为“挂接辅助(hitch assist)”***)；
图2是示出根据一些示例的挂接辅助***的各种部件的框图；
图3是根据一些示例的车辆在与挂车对准的顺序的一个步骤期间的顶视示意图；
图4是根据一些示例的车辆在与挂车对准的顺序的后续步骤期间的顶视示意图；
图5是根据一些示例的车辆在与挂车对准的顺序的后续步骤期间的顶视示意图；
图6是根据一些示例的车辆在与挂车对准的顺序的一个后续步骤期间的顶视示意图，并且示出在导出的对准路径的端部处的车辆的挂接球的位置；
图7是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中挂车和耦接器设置在车辆的移动区域内；
图8是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中耦接器设置在车辆的移动区域之外；
图9是根据一些示例的用于确定挂车航向方向的挂接辅助***的操作程序的流程图；
图10是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中挂车航向方向在第一方向上从车辆偏移；
图11是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中挂车航向方向在第二方向上从车辆偏移；
图12是示出根据一些示例的挂车的前部部分和围绕挂车的边界的示例性图像块；
图13是示出根据一些示例的挂车的前部部分和围绕挂车的边界的示例性图像块，其中挂车从边界的中心线偏移；
图14是示出根据一些示例的挂车的前部部分和围绕挂车的边界的示例性图像块，其中挂车从边界的中心线偏移；
图15是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中挂车航向方向在第一方向上从车辆偏移；
图16是根据一些示例的车辆与挂车分离的顶视示意图，其中挂车航向方向在第二方向上从车辆偏移；
图17是根据一些示例的用于确定挂车航向方向的挂接辅助***的操作程序的流程图；
图18表示捕获的图像，其中地面和挂车由控制器从稀疏表示模型提取；
图19示出用于计算车辆运动位移的模型；并且
图20示出根据挂车特征计算的可用于确定挂车航向方向的本征向量。
具体实施方式
这里为了说明目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及它们的派生词应当与如图1中取向的发明相关。然而，应当理解，除非明确指明相反，否则本发明可以采用各种替代取向。还应当理解，附图中所示的以及以下说明书中所述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的创造性概念的示例性示例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与本文公开的示例相关的具体尺寸和其他物理特性不应当被视为是限制性的。
如所要求的，本文公开了本发明的详细示例。然而，应当理解，所公开的示例仅仅是可以各种和替代形式体现的本发明的示例。附图不一定是详细设计，并且一些示意图可被扩大或最小化以示出功能概况。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。
在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际的这样的关系或次序。术语“包括”(“comprises”)、“包括”(“comprising”)或其任何其他变型意图涵盖非排他性的包括，使得包括元件列表的过程、方法、制品或设备不仅包括那些元件，而且可包括没有明确列出或非此类过程、方法、制品或设备固有的其他元件。在没有更多约束的情况下，“包括”之后的元件并不排除在包括所述元件的过程、方法、物品或设备中存在另外的相同元件。
如本文所用，当用于列举两个或更多个项时，术语“和/或”意思是：可单独地采用所列项中的任一个，或可采用所列项中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，那么组合物可含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
如本文所使用，术语“约”意指数量、大小、配方、参数以及其他量及特性不是并且不需要是精确的，而是可视需要为近似的和/或更大或更小，从而反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素。当术语“约”用于描述范围的值或端点时，应将本公开理解为包括所提及的特定值或端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否表述“约”，范围的数值或端点旨在包括两个实施例：一个由“约”修饰，而一个不由“约”修饰。进一步应当理解，范围中的每一个的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。
如本文所使用的术语“基本上(substantial\substantially)”及其变型意图指出所描述的特征等于或近似等于一定的值或描述。例如，“基本上平面的”表面意图指示平面的或近似平面的表面。此外，“基本上”意图指示两个值是相等的或近似相等的。在一些实施例中，“基本上”可以表示值在彼此的约10％内。
以下公开内容描述了一种用于车辆的挂接辅助***。本文提供一种挂接辅助***，其包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测***。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器用于检测挂车的耦接器；基于耦接器取向来确定挂车航向方向；并且基于所述挂车航向方向来确定用于将所述车辆上的挂接组件与所述挂车上的耦接器对准的路径。在一些情况下，当挂车与车辆分离大于阈值范围的距离时，控制器可通过一个或多个接近传感器确定初始挂车航向方向，并且当车辆等于并设置在距挂车的阈值范围内时，可通过一个或多个成像器确定最终挂车航向方向。
参照图1和图2，附图标号10表示车辆12的挂接辅助***(也称为“挂接辅助”***)。特别地，挂接辅助***10包括控制器14，所述控制器14获取挂车18的耦接器16的位置数据并且导出用于使车辆12的挂接组件22与耦接器16对准的车辆路径20(图3)。在一些示例中，挂接组件22可包括支撑挂接球26的球座24。挂接球26可固定在从车辆12延伸的球座24上和/或挂接球26可固定到车辆12的一部分，诸如车辆12的保险杠。在一些示例中，球座24可与固定到车辆12的接收器28耦接。
如图1所示，车辆12示例性地体现为具有卡车车厢30的敞蓬小型载货卡车，所述卡车车厢30能够经由可旋转的后挡板32进入。挂接球26可由挂接耦接器16接收，所述挂接耦接器16呈设置在挂车耦接器16的末端部分处的耦接器球窝34的形式。挂车18示例性地被体现为单轴挂车，耦接器16从所述单轴挂车纵向延伸。应当理解，挂车18的另外的示例可以可替代地与车辆12耦接以提供枢转连接部，诸如通过与第五车轮连接器连接。还可预期，在不背离本文提供的教义的情况下，挂车18的另外的示例可包括多于一个的轴，并且可具有被配置用于不同的负载和物品项(诸如拖船挂车或平板挂车)的各种形状和大小。
相对于如图2所示的挂接辅助***10的总体操作，挂接辅助***10包括感测***46，所述感测***46包括获得或以其他方式提供车辆状态相关信息的各种传感器和装置。例如，在一些情况下，感测***46并入成像***36，所述成像***36包括一个或多个外部成像器38、40、42、44或任何其他基于视觉的装置。一个或多个成像器38、40、42、44各自包括区域型图像传感器(诸如CCD或CMOS图像传感器)和捕获成像视野(例如，视野48、50、52a、52b，图5)的图像的图像捕获光学器件，所述成像视野由图像捕获光学器件限定。在一些情况下，一个或多个成像器38、40、42、44可从可示出在显示器118上的多个图像帧导出图像块54。在各种示例中，挂接辅助***10可包括中央高位刹车灯(CHMSL)成像器38、后部成像器40、左侧侧视成像器42和/或右侧侧视成像器44中的任一个或多个，尽管在不背离本公开的范围的情况下包括另外的或替代性成像器的其他布置是可能的。
在一些示例中，成像***36可仅包括后部成像器40，或者可被配置成使得挂接辅助***10仅利用具有多个外部成像器38、40、42、44的车辆12中的后部成像器40。在一些情况下，包括在成像***36中的各种成像器38、40、42、44可定位成在它们相应的视野中大致重叠，在图5的所描绘的布置中，所述相应的视野包括视野48、50、52a、52b以分别与CHMSL成像器38、后部成像器40和侧视图成像器42和44对应。以这种方式，来自成像器38、40、42、44中的两个或更多个的图像数据56可以在图像处理程序58中或在成像***36内的另一个专用图像处理器中组合成单个图像或图像块54。在此类示例的扩展中，图像数据56可用于导出立体图像数据56，所述立体图像数据56可用于重建各种视野48、50、52a、52b的重叠区域内的一个或多个区域(包括其中的任何对象(例如障碍物或耦接器16))的三维场景。
在一个示例中，鉴于通过成像器38、40、42、44的投影几何得到的成像器38、40、42、44之间的已知的空间关系，可以使用包括同一对象的两个图像来确定对象相对于两个成像器38、40、42和/或44的位置。在这方面，图像处理程序58可使用已知的编程和/或功能来识别来自成像***36内的各种成像器38、40、42、44的图像数据56内的对象。图像处理程序58可包括与存在于车辆12上或由挂接辅助***10利用的成像器38、40、42、44中的任一个的定位(包括相对于车辆12的中心62(图1)的定位)相关的信息。例如，成像器38、40、42、44相对于车辆12的中心62和/或相对于彼此的位置可用于对象定位计算并且利用相对于车辆12的中心62的已知位置产生相对于例如车辆12的中心62或车辆12的其他特征件(诸如挂接球26(图1))的对象位置数据，其方式类似于2017年9月19日提交的标题为“HITCH ASSISTSYSTEM WITH HITCH COUPLER IDENTIFICATION FEATURE AND HITCH COUPLER HEIGHTESTIMATION”的共同转让的美国专利申请号15/708,427中描述的方式，所述专利申请的整个公开内容以引用方式并入本文。
进一步参考图1和图2，接近传感器64或其阵列和/或其他车辆传感器70可提供传感器信号，挂接辅助***10的控制器14利用各种程序处理所述传感器信号以确定各种对象接近车辆12、挂车18和/或挂车18的耦接器16。接近传感器64还可用于确定耦接器16的高度和位置。接近传感器64可被配置为任何类型的传感器，诸如超声波传感器、无线电检测和测距(radar)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器、光检测和测距(LIDAR)传感器、基于视觉的传感器和/或本领域已知的任何其他类型的传感器。
仍然参考图1和图2，定位***66可包括航迹推算装置68，或者除此之外或作为替代，包括确定车辆12的坐标位置的全球定位***(GPS)。例如，航迹推算装置68可以至少基于车辆速度和/或转向角δ(图3)在局部坐标系内建立和追踪车辆12的坐标位置。控制器14还可与各种车辆传感器70(诸如速度传感器72和横摆率传感器74)可操作地耦接。另外，控制器14可与用于测量车辆12的位置、取向、方向和/或速度的一个或多个陀螺仪76和加速度计78通信。
为了实现对车辆12的自主或半自主控制，挂接辅助***10的控制器14可进一步被配置为与各种车辆***通信。根据一些示例，挂接辅助***10的控制器14可以控制车辆12的动力辅助转向***80以在车辆12沿着车辆路径20移动时操作车辆12的转向负重轮82。动力辅助转向***80可以是包括电动转向马达84的电动辅助转向(electric power-assisted steering，EPAS)***，所述电动转向马达84用于基于由控制器14生成的转向命令来将转向负重轮82转动到转向角δ，其中所述转向角δ可由动力辅助转向***80的转向角传感器86感测并被提供给控制器14。如本文所述，转向命令可在操纵期间提供以用于自主地使车辆12转向，并且可替代地可经由方向盘88(图3)或转向输入装置90的旋转位置(例如，方向盘角度)手动地提供，所述方向盘88或转向输入装置90可被设置为使得驾驶员能够控制或以其他方式修改车辆12的路径20的所期望曲率。转向输入装置90可以有线或无线方式通信地耦接到控制器14，并且向控制器14提供限定车辆12的路径20的所期望曲率的信息。作为响应，控制器14处理所述信息并生成对应转向命令，所述对应转向命令被提供给车辆12的动力辅助转向***80。在一些示例中，转向输入装置90包括能够在多个旋转位置之间操作的可旋转旋钮92，每个旋转位置提供对车辆12的路径20的所期望曲率的增量改变。
在一些示例中，车辆12的方向盘88可与车辆12的转向负重轮82机械地耦接，使得方向盘88在车辆12的自主转向期间经由内部扭矩与转向负重轮82一致地移动。在此类情况下，动力辅助转向***80可包括扭矩传感器94，所述扭矩传感器94感测方向盘88上的扭矩(例如，夹紧和/或转动)，所述扭矩预计并非来自对方向盘88的自主控制并且因此指示驾驶员的手动干预。在一些示例中，施加到方向盘88的外部扭矩可用作到控制器14的信号，即驾驶员已经采取手动控制并且挂接辅助***10停止自主转向功能。然而，如下文更详细地提供，挂接辅助***10可在中断车辆的自主转向的同时继续一个或多个功能/操作。
挂接辅助***10的控制器14还可以与车辆12的车辆制动控制***96通信，以接收车辆速度信息，诸如车辆12的单个车轮速度。另外或可替代地，车辆速度信息可由动力传动系控制***98和/或车辆速度传感器72以及其他可想到的装置提供给控制器14。动力传动系控制***98可包括节气门100和变速器***102。档位选择器104可设置在变速器***102内，所述档位选择器104通过变速器***102的一个或多个档位控制车辆变速器***102的操作模式。在一些示例中，控制器14可向车辆制动控制***96提供制动命令，从而允许挂接辅助***10在车辆12的操纵期间调节车辆12的速度。应当理解，另外或可替代地，控制器14可经由与动力传动系控制***98的交互来调节车辆12的速度。
通过与车辆12的动力辅助转向***80、车辆制动控制***96和/或动力传动系控制***98的交互，可降低在车辆12沿路径20移动时所不可接受的状况的可能性。不可接受的状况的示例包括但不限于车辆超速状况、传感器故障等。在此类情况下，驾驶员可能无法意识到故障，直到不可接受的倒退状况即将发生或已经发生为止。因此，本文公开：挂接辅助***10的控制器14可生成对应于实际的、即将发生的、和/或预期的不可接受的后退状况的通知的警示信号，并且在驾驶员干预之前，生成防止这种不可接受的后退状况的对策。
根据一些示例，控制器14可与一个或多个装置通信，所述一个或多个装置包括可提示视觉、听觉和触觉通知和/或警告的车辆通知***106。例如，车辆制动灯108和/或车辆紧急闪光灯可提供视觉警示。车辆喇叭110和/或扬声器112可提供听觉警示。另外，控制器14和/或车辆通知***106可与用户输入装置，诸如车辆12的人机接口(human machineinterface，HMI)114通信。HMI 114可包括触摸屏116或其他用户输入装置，诸如安装在驾驶舱模块、仪表盘和/或车辆12内的任何其他位置内的导航和/或娱乐显示器118，所述导航和/或娱乐显示器118可能够显示图像、指示警示。
在一些情况下，HMI 114还包括输入装置，所述输入装置可以通过将显示器118配置为具有电路120的触摸屏116的一部分以接收与显示器118上的位置对应的输入来实现。代替触摸屏116或除了触摸屏116之外，可使用其他形式的输入(包括一个或多个操纵杆、数字输入盘等)。
此外，挂接辅助***10可经由有线和/或无线通信与HMI 114的一些实例和/或与一个或多个手持式或便携式装置122(图1)通信，所述一个或多个手持式或便携式装置122可另外和/或可替代地被配置为用户输入装置。网络可以是各种有线或无线通信机构中的一种或多种，包括有线(例如，电缆和光纤)和/或无线(例如，蜂窝、无线、卫星、微波和射频)通信机构以及任何期望的网络拓扑结构(或当使用多个通信机构时的拓扑结构)的任何期望组合。示例性无线通信网络包括提供数据通信服务的无线收发器(例如，蓝牙模块、ZIGBEE收发器、Wi-Fi收发器、IrDA收发器、RFID收发器等)、局域网(LAN)和/或广域网(WAN)，包括互联网。
便携式装置122还可包括用于向用户U显示一个或多个图像和其他信息的显示器118。例如，便携式装置122可以在显示器118上显示挂车18的一个或多个图像，并且可进一步能够经由触摸屏电路120接收远程用户输入。此外，便携式装置122可提供反馈信息，诸如视觉、听觉和触觉警示。应当理解，便携式装置122可以是各种计算装置中的任何一种，并且可包括处理器和存储器。例如，便携式装置122可以是手机、移动通信装置、密钥卡、可穿戴式装置(例如，健身手环、手表、眼镜、珠宝、钱包)、服装(例如，T恤、手套、鞋或其他附件)、个人数字助理、耳机和/或包括用于无线通信和/或任何有线通信协议的能力的其他装置。
控制器14配置有微处理器124和/或用于处理存储在存储器126中的一个或多个逻辑程序的其他模拟和/或数字电路。逻辑程序可包括一个或多个程序，所述一个或多个程序包括图像/信号处理程序58、挂接检测程序、路径导出程序128和操作程序130。来自成像器40或感测***46的其他部件的信息可经由车辆12的通信网络供应给控制器14，所述通信网络可包括控制器局域网(controller area network，CAN)、局域互连网(localinterconnect network，LIN)、或汽车行业中使用的其他协议。应当理解，除了任何其他可想到的车载或车外车辆控制***之外，控制器14可以是独立的专用控制器或者可以是与成像器40或挂接辅助***10的其他部件集成的共用控制器。
控制器14可包括适合于控制本文所述的挂接辅助***10的各种部件的软件和/或处理电路的任意组合，包括但不限于微处理器、微控制器、专用集成电路、可编程门阵列以及任何其他数字和/或模拟部件，以及前述的组合，连同用于收发控制信号、驱动信号、功率信号、传感器信号等的输入和输出。所有此类计算装置和环境旨在落入本文所使用的术语“控制器”或“处理器”的含义内，除非明确提供不同的含义或从上下文中另外清楚地指出。
进一步参考图2至图6，控制器14可根据所接收的信息的全部或一部分来生成车辆转向信息和命令。然后，可以将车辆转向信息和命令提供给动力辅助转向***80，以用于影响车辆12的转向，从而实现用于与挂车18的耦接器16对准的经命令的行进路径20。还应当理解，图像/信号处理程序58可以由例如车辆12的独立成像***36内可将其图像/信号处理的结果输出到车辆12的其他部件和***的专用处理器(包括微处理器124)实施。此外，不管诸如本文所述的完成图像/信号处理功能的任何***、计算机、处理器等还可实现(包括与执行图像/信号处理程序58同时进行)何种其他功能，它都可以在本文中称为“图像处理器”。
在一些示例中，图像/信号处理程序58可被编程为或以其他方式配置为在图像数据56内定位耦接器16。在一些情况下，图像/信号处理程序58可以基于存储的或以其他方式已知的耦接器16(或总的来说，挂接件)的视觉特性来识别图像数据56内的耦接器16。在一些情况下，呈贴纸等形式的标记可以与标题为“TRAILER MONITORING SYSTEM AND METHOD”的共同转让的美国专利号9,102,271中描述的方式类似的方式在相对于耦接器16的特定位置中与挂车18附连，所述专利的整个公开内容以引用方式并入本文。在此类示例中，图像/信号处理程序58可被编程为：识别标记的用于图像数据56中的位置的特性以及耦接器16相对于这种标记的定位，使得可基于标记位置确定耦接器16的位置。另外或可替代地，控制器14可经由触摸屏116和/或便捷式装置122上的提示来寻求对耦接器16的确认。如果未对耦接器16确定进行确认，则可提供另外的图像/信号处理，或者可使用触摸屏116或另一输入来允许用户U移动触摸屏116上的耦接器16的所描绘位置134，以促进对耦接器16的位置134进行用户调整，控制器14使用所述触摸屏116或另一输入以基于上述图像数据56的使用来调整耦接器16相对于车辆12的位置134的确定。可替代地，用户U可在HMI 114上呈现的图像内可视地确定耦接器16的位置134，并且可以与在以下中所描述的方式类似的方式提供触摸输入：2017年5月1日提交并且标题为“SYSTEM TO AUTOMATE HITCHING A TRAILER”的共同未决的共同转让的美国专利申请号15/583,014，所述申请的整个公开内容以引用方式并入本文。然后，图像/信号处理程序58可以将触摸输入的位置与应用于图像块的坐标系54关联。
如图3至图6所示，在挂接辅助***10的一些示例性实例中，图像/信号处理程序58和操作程序130可以彼此结合地用于确定路径20，挂接辅助***10可沿着所述路径20引导车辆12，以将挂接球26与挂车18的耦接器16对准。在所示的示例中，车辆12相对于挂车18的初始位置可以使得耦接器16位于侧向成像器42的视野52a中，其中车辆12从挂车18横向定位但是耦接器16与挂接球26几乎纵向对准。以这种方式，在例如像通过触摸屏116上的用户输入启动挂接辅助***10时，图像/信号处理程序58可识别成像器42的图像数据56内的耦接器16并根据上述示例或通过其他已知手段使用图像数据56来估算耦接器16相对于挂接球26的位置134，包括通过接收图像数据56内的焦距信息来确定距耦接器16的距离Dc和耦接器16与车辆12的纵向轴线146之间的偏移的角度αc。当耦接器16的定位Dc、αc已经确定并且任选地由用户U确认时，控制器14可至少控制车辆转向***80来控制车辆12沿期望路径20的移动以将车辆挂接球26与耦接器16对准。
继续参考图3，在一些示例中，如上所述已经估算了耦接器16的定位Dc、αc的控制器14(图2)可执行路径导出程序128以确定车辆路径20，从而将车辆挂接球26与耦接器16对准。控制器14可以存储车辆12的各种特性，包括轴距W、从后轴到挂接球26的距离D(本文称为拉杆长度)以及转向轮82可转动δ最大的最大角度。如图所示，轴距W和当前转向角δ可用于根据以下等式确定车辆12的对应转弯半径ρ：
Figure BDA0002166732110000141
其中轴距W是固定的，并且转向角δ可由控制器14通过与转向***80的通信进行控制，如上所述。以这种方式，当已知最大转向角δ最大时，转弯半径的最小可能值ρ最小被确定为：
Figure BDA0002166732110000142
路径导出程序128可被编程为导出车辆路径20以将车辆挂接球26的已知位置与耦接器16的估算位置134对准，所述路径导出程序128考虑所确定的最小转弯半径ρ最小，这可允许路径20使用最小的空间和最少的操纵。以这种方式，路径导出程序128可使用车辆12的位置(其可以基于车辆12的中心62、沿后轴的位置、航迹推算装置68的位置或坐标系上的另一已知位置)来确定距耦接器16的横向距离和距耦接器16的前向或后向距离，并导出路径20，所述路径20在转向***80的限制内实现车辆12的横向和/或前向-后向移动。路径20的导出进一步考虑了挂接球26相对于车辆12的追踪位置的定位(其可以与车辆12的质量的中心62、GPS接收器的位置或另一个指定的已知区域对应)，以确定所需的车辆12的定位，从而将挂接球26与耦接器16对准。
当已经确定包括端点132的投影路径20时，控制器14可至少用(无论是由驾驶员控制还是由控制器14控制的)控制车辆12的速度(前向或后向)的动力传动系控制***98和制动控制***96控制车辆12的转向***80。以这种方式，控制器14可以从定位***66接收关于车辆12在其移动期间的位置的数据，同时控制转向***80，以保持车辆12沿着路径20。已经基于车辆12和转向***80几何确定的路径20可根据车辆12沿着其的位置调整由路径20决定的转向角δ。
如图3所示，诸如当挂车18在纬度上偏移至车辆12的侧面时，挂车18相对于车辆12的初始定位可以使得需要车辆12在期望的车辆路径20内进行前向移动。以这种方式，路径20可包括由拐点138分开的车辆12的前向行驶或后向行驶的各种区段136，在所述拐点138处，车辆12在前向移动与后向移动之间进行转变。如本文所用，“拐点”是沿着车辆路径20改变车辆状况的任意点。车辆状况包括但不限于速度改变、转向角δ改变、车辆方向改变和/或可以调整的任何其他可能的车辆状况。例如，如果车辆速度更改，那么拐点138可位于速度更改的位置处。在一些示例中，路径导出程序128可被配置为包括在到达挂接球26与耦接器16的位置134对准的点之前的限定距离的笔直倒退区段136。剩余的区段136可被确定为在可能的最小区域内和/或利用最小数量的总区段136或拐点138实现横向和前向/后向移动。在图3所示的示例中，路径20可包括共同穿过车辆12的横向移动的两个区段136，同时提供笔直向后倒退以使得挂接球26进入耦接器16的偏移位置134的区段136，所述区段136中一个包括沿向右转动的方向以最大转向角δ最大进行前向行驶，并且另一个包括沿向左转动的方向以最大转向角δ最大进行前向行驶。随后，包括拐点138，在所述拐点138中，车辆12从前向行驶转变成后向行驶，之后是前述笔直的向后倒退区段136。应注意，可使用所描绘的路径20的变型，其包括以下变型，所述变型具有：以小于最大转向角δ最大的向右转向角δ行驶的单个前向行驶区段136，之后是拐点138和以最大向左转向角δ最大行驶的后向行驶区段136连同较短的笔直倒退区段136，其中可能存在又一些路径20。
在一些情况下，挂接辅助***10可被配置为仅在倒车时与车辆12一起操作，在这种情况下，挂接辅助***10可根据需要提示驾驶员驾驶车辆12以将挂车18定位在相对于车辆12的指定区域中(包括在其后方)，使得路径导出程序128可确定包括向后行驶的车辆路径20。此类指令可进一步提示驾驶员将车辆12相对于挂车18定位以补偿挂接辅助***10的其他限制，包括用于识别耦接器16的具体距离、最小偏移角αc等。应进一步注意，对耦接器16的定位Dc、αc的估算结果可在车辆12穿过路径20时(包括将车辆12定位在挂车18的前面以及在车辆12靠近耦接器16时)变得更准确。因此，此类估算结果可导出并且用于在确定路径20的调整后的初始端点132时根据需要更新路径导出程序128。
参考图5和图6，用于确定车辆路径20的将挂接球26置于用于与耦接器16对准的投影位置的初始端点132的策略涉及计算在将耦接器16降低到挂接球26上时耦接器16的移动的实际或近似轨迹。然后，如上所述或以其他方式导出初始端点132，以将挂接球26放置在该轨迹上的期望位置140处。实际上，这种方案通过确定耦接器16的高度Hc与挂接球26的高度Hb之间的差值来实现，所述差值表示耦接器16将降低以与挂接球26接合的竖直距离。然后，使用所确定的轨迹来将竖直距离与由竖直距离产生的耦接器16在行驶方向上的移动的对应水平距离Δx相关。当路径20以笔直倒退区段136结束(如图3所示)时，此水平距离Δx可以作为其期望的初始端点132输入到路径导出程序128中，或者可以应用为到从耦接器16的初始确定位置134导出的初始端点132的偏移量。
再次参考图5和图6，操作程序130可继续引导车辆12，直到挂接球26处于相对于耦接器16的期望的最终端点140，以便当耦接器16降低到与挂接球26对准和/或接合处时，耦接器16与其接合。在上文所述的示例中，图像处理程序58在执行操作程序130期间(包括当耦接器16随着车辆12沿路径20继续移动进入后部成像器40的更清晰的视图时)监测耦接器16的定位Dc、αc。如上所述，车辆12的位置也可由航迹推算装置68监测，其中耦接器16的位置134被更新并且被馈送到路径导出程序128中，在所述情况下(包括当车辆12更接近挂车18移动时)，路径20和/或初始端点132可被完善或者应被更新(因为例如由于更接近的分辨率或另外的图像数据56而改进的高度Hc、距离Dc或偏移角αc信息)。在一些情况下，可假设耦接器16是静止的，使得可通过继续追踪耦接器16来追踪车辆12的位置，以消除使用航迹推算装置68的需要。以类似的方式，操作程序130的修改的变型可通过预定的操纵顺序进行，所述操纵涉及以等于或低于最大转向角δ最大的角度将车辆12转向，同时追踪耦接器16的位置Dc、αc以将已知的挂接球26的相对位置会聚到其相对于耦接器16的追踪位置134的期望最终端点140。
参考图7和图8，车辆12可基于例如由感测***46(图2)、定位***66(图2)或其组合提供的信息来检测挂车18。在一些情况下，控制器14(图2)可生成移动区域142，所述移动区域142源自挂接组件22并且从其向后投影。移动区域142由车辆12的最大转向角限定，同时向后移动。如图7和图8示例性地所示，挂车18的航向方向(其可由挂车18的纵向轴线144限定)可从车辆12的航向方向(其可由车辆12的纵向轴线146限定)偏移。
在一些示例中，如图7中大体所示，当耦接器16设置在移动区域142内时，车辆12可能够通过车辆12的向后运动来使挂接组件22与耦接器16对准。在其他情况下，诸如图8所示的示例，挂车18可设置在移动区域142内，但是耦接器16可设置在移动区域142之外，使得挂接组件22和耦接器16在没有另外的校正(诸如车辆12向前移动)的情况下不可能对准。此外，在一些情况下，即使当挂车航向方向从车辆航向方向偏移并且车辆12沿车辆备用路径20移动时，车辆12的转向***的转向角也可能经历突然和/或快速的改变，从而潜在地对用户U造成不利条件。此外，在一些情况下，当车辆12沿车辆路径20操纵时，耦接器16可从移动区域142内的位置移动至移动区域142之外的位置。为了减轻这些潜在问题和/或任何其他问题，挂接辅助***10可整体检测和/或跟踪挂车18，直到可检测到耦接器16。
基于对挂车18的检测和跟踪，控制器14可预测挂车18的航向方向，所述航向方向可用于确定路径20的初始端点132和/或最终端点140。例如，如果挂车18偏移成面向车辆航向方向的略微右侧，如图7和图8所示，那么车辆12可从挂车18的中心略微向右操纵，从而期望耦接器16接近这一位置。在挂车18的航向方向可以为不可检测的情况下，挂接辅助***10可假设挂车18的航向方向与车辆12的航向方向是共同的。然而应当理解，在此类情况下，在不脱离本公开教示内容的情况下，也可使用任何其他预限定关系。此外，如下文将更详细地描述，一个或多个成像器38、40、42、44(图2)可在车辆12沿路径20操纵时与图像处理操作(在图像/信号处理程序58内)一起使用，并且在挂车18处于所述一个或多个成像器38、40、42、44的视野内之时或之前开始搜索耦接器16，使得挂车18相对于车辆12的航向方向可在最早可能的时刻之一处确定。
参考图9，根据一些示例，示出了在考虑车辆航向方向和/或挂车航向方向的同时将挂接组件22与耦接器16对准的操作程序148。具体地，在步骤150处，启动挂接辅助***10。在启动挂接辅助***10后，程序148继续至步骤152，在步骤152中使用来自感测***46的数据(其可包括可用的图像数据56)并使用图像/信号处理程序58检测接近车辆12的挂车18。另外和/或可替代地，一个或多个传感器可向控制器14提供信号响应，所述信号响应可在信号处理程序内使用以检测挂车18。在一些情况下，用户U(诸如通过HMI 114)可确认耦接器16。
接着，在步骤154处，挂接辅助确定挂车航向方向。如在图10和图11中示例性地所示，挂车18可在向右或向左方向上从车辆航向方向偏移。应当理解，可相对于挂接组件22、车辆12的车辆航向方向和/或任何其他坐标系计算挂车航向方向。在一些情况下，可利用车辆12上的一个或多个接近传感器(诸如雷达传感器60)来确定车辆12的航向方向以检测挂车18和/或耦接器16，所述雷达传感器60由于波长长于遮挡物颗粒可穿过大多数雪、雨或灰尘成功地操作而基本上没有影响。接近传感器还可用于在挂接辅助***10的操作期间在任何挂接辅助操作之前和/或期间检测接近车辆12的其他各种对象。应当理解，能够向挂接辅助***10提供信息以确定挂车航向方向的任何其他传感器可与雷达传感器60一起使用或代替雷达传感器60使用。除接近传感器之外和/或代替接近传感器，可使用成像器38、40、42、44。在一些情况下，可能在沿路径20的一定时段内无法获得挂车航向方向。在此类情况下，标称挂车航向方向可用作航向方向。例如，标称航向方向相对于车辆12可以为0度。然而，应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，标称挂车航向方向也可以为任何其他角度。
在步骤156处，成像器38、40、42、44结合图像/信号处理程序58可跟踪检测到的挂车18并且在图像块54中限定围绕挂车18的边界158，如图12示例性地示出。边界158可围绕挂车18的检测到的外周边。为了确定车辆路径20的初始端点132和/或最终端点140，挂接辅助***10确定边界158内的使挂接组件22与耦接器16对准的点。
初始端点132和/或最终端点140被分段为x值和y值，所述x值可对应于车辆左右方向，所述y值可对应于车辆竖直方向或高度方向。在一些情况下，当车辆12相对于地面在二维平面上瞄准耦接器16的投影时，如图12所示，初始端点132和/或最终端点140的y值可以为沿边界158的基部的值。如果挂车18相对于车辆12的航向方向被确定为0度和/或无法获得挂车航向方向，那么x值被确定为沿边界158的基部的中心点。
如果挂车航向方向从车辆航向方向偏移(例如，挂车航向方向相对于车辆的航向方向的角度为±0度)，那么x值可沿边界158的基部从中心点偏移，如图13和图14所示。在一些情况下，x值的位置可基于偏移量计算为距中心线的百分比。在一些情况下，标准的挂车架构集合可用来开发x值的查找表。在一些实施方式中，从中心线偏移的x值可被计算为沿边界158的基部的百分比，所述百分比是车辆航向方向与挂车航向方向之间的相对角度的1.5倍。例如，相对航向方向+5度的挂车18可具有从中心点+7.5％的偏移量。另外，在一些示例中，挂车18相对于车辆12的-8度的相对航向角可与-12％的偏移量关联。然而，应当理解，可在查找表内使用和/或存储任何关系式，以用于基于挂车航向方向相对于车辆航向方向的偏移量来计算x值。
在一些情况下，如图14所示，挂车航向方向可高于预定阈值角度(例如，±25度)。在此类情况下，可在边界158的外拐角处确定x值。因此，边界158内的估计的初始端点132和/或最终端点140可由边界158的下拐角限定。
返回参考图9，当在步骤154处确定车辆12与挂车18之间的偏移量时，路径导出程序128可用于在步骤160处确定车辆路径20，以使挂接球26与耦接器16对准。以这种方式，控制器14使用路径导出程序128来确定路径20，以使挂接组件22与初始端点132和/或最终端点140对准。当已经导出路径20时，挂接辅助***10可在车辆12执行自动挂接操作时要求用户U至少放弃对车辆12的方向盘88(以及任选地，在控制器14在执行操作程序130期间负责控制动力传动系控制***98和制动控制***96的挂接辅助***10的各种实现方式中，节气门100和制动器)的控制。当(例如，使用扭矩传感器94)已经确认用户U并未试图控制转向***80时，控制器14开始使车辆12沿确定的路径20移动。此外，挂接辅助***10可确定变速器***102是否处于正确的档位并且可换档到期望的档位或者提示用户U换档到期望的档位。然后，当用户U或控制器14使用动力传动系控制***98和制动控制***96控制车辆12的速度时，挂接辅助***10可控制转向***80以保持车辆12沿着路径20。
当车辆12沿路径20操纵时，监测挂接组件22与耦接器16之间的偏移距离。在一些示例中，挂接辅助***10可存储挂接组件22与耦接器16之间的阈值范围，在所述阈值范围处可以检测耦接器16的实际位置。例如，检测距离可以为约1米至5米，或约2米至4米，或约2米至3米，或其间的任何和所有值和范围，或大于5米的任何其他距离。阈值范围可以为大于检测距离的例如5％以上的值，使得感测***46在可检测到耦接器16之前和/或之时开始搜索耦接器16。当在步骤162处车辆12靠近阈值范围时感测***46开始搜索耦接器16时，挂接辅助***10可具有最大量的时间行进距离以在车辆12沿路径20操纵时采用更新的挂车耦接器16坐标。
在步骤164处，挂接辅助***10通过感测***46可搜索耦接器16。当在步骤166处通过视觉处理算法检测到耦接器16时，挂接辅助***10停止搜索耦接器16并且在步骤168处开始跟踪检测到的耦接器16。由于耦接器16在挂车边界158内的初始预测位置，可增加耦接器16被感测***46检测到的可能性，因为搜索更加局部化并且更准确。另外，在基于耦接器16的预测位置操纵车辆12的情况下，当车辆12达到阈值范围时，车辆12可与耦接器16和/或挂车18处于更加对准的位置。
在步骤170处，可基于视觉处理算法检测到的耦接器16的位置来更新最终端点140。在利用挂接辅助***期间，可以任何期望的频率更新端点140。车辆12继续沿路径20更新和操纵以使挂接组件22与耦接器16对准，此时方法在步骤172处结束。
参考图15至图20，在一些示例中，如果相对于车辆12的挂车航向方向大于阈值角度θT，那么***可结束和/或暂停挂接辅助操作并且通过车辆12通知***警告用户U。由于车辆感测***46在大于阈值角度θT的角度下可能较不准确，因而在挂接辅助操作中可能发生这种暂停以便在挂接组件22与耦接器16之间创建可能更准确的对准。此外，由于相对于车辆12的较大的挂车航向方向角度也可能导致出现挂车折叠的风险、挂车18与接近挂车18的对象之间潜在的接触事件和/或挂车18与车辆12之间拐角接触，因而暂停可能发生。
进一步参考图17，根据一些示例，示出了在考虑车辆航向方向和/或挂车航向方向的同时将挂接组件22与耦接器16对准的操作程序174。具体地，在步骤176处，启动挂接辅助***10。在启动挂接辅助***10后，程序174继续至步骤178，在步骤178中使用来自感测***46的数据(其可包括可用的图像数据56)并使用图像/信号处理程序58检测挂车18。另外和/或可替代地，可使用一个或多个传感器来检测挂车18。在一些情况下，用户U(诸如通过HMI 114)可确认耦接器16。
当在步骤178处检测到挂车18时，路径导出程序128可用于在步骤180处确定车辆路径20，以使挂接球26与耦接器16对准。以这种方式，控制器14使用路径导出程序128来确定路径20，以使挂接球26与耦接器16在挂接球26上方的重叠位置中对准。当已经导出路径20时，挂接辅助***10可在车辆12执行自动挂接操作时要求用户U至少放弃对车辆12的方向盘88(以及任选地，在控制器14在执行操作程序130期间负责控制动力传动系控制***98和制动控制***96的挂接辅助***10的各种实现方式中，节气门100和制动器)的控制。当(例如，使用扭矩传感器94)已经确认用户U并未试图控制转向***80时，控制器14开始使车辆12沿确定的路径20移动。此外，挂接辅助***10可确定变速器***102是否处于正确的档位并且可换档到期望的档位或者提示用户U换档到期望的档位。然后，当用户U或控制器14使用动力传动系控制***98和制动控制***96控制车辆12的速度时，挂接辅助***10可控制转向***80以保持车辆12沿着路径20。
当在步骤182处沿路径20操纵车辆12时，挂接辅助***10在步骤184处继续跟踪挂车18。当车辆12靠近挂车18时，由一个或多个成像器38、40、42、44提供给视觉处理算法的图像数据检测一个或多个特征。这些特征可以是图像块54中的感兴趣点，由于这些点与图像内的其他点的可区分性，因而可通过连续帧鲁棒地检测它们。如本文所提供，特征可以是边缘交叉点、线末端和/或局部强度最大值或最小值，其中的每一个可设置在挂车18的任何部分上。在步骤186处，收集并跟踪特征。
在步骤188处，控制器14(例如，微处理器124)分析捕获的图像并且从中提取挂车特征和地面特征。挂车特征可以是图像块54内的可设置在挂车18上的任何检测点。地面特征可以是图像块54内的可能位于挂车18周围地面表面上的任何检测点。例如，如图18的捕获图像190中所示，挂车特征通常由圆圈表示，并且地面特征通常由正方形表示。挂车特征和地面特征可由控制器14从稀疏表示模型提取，但是也可设想密集表示模型。在提取挂车特征和地面特征时，控制器14可采用任何合适的图像处理技术，诸如但不限于边缘检测。在某些实施例中，控制器14可对在步骤188处提取的挂车特征执行另外的处理，以区分更可能位于挂车18上的挂车特征和较不可能位于挂车18上的那些挂车特征。在这样做时，控制器14可聚焦于位于接近检测到的挂车18的挂车特征。因此，关于控制器14将挂车特征分类为在挂车上或在挂车外的示例，应当理解，在步骤188处从捕获图像提取的挂车特征通常用作潜在的挂车特征。通过进一步仔细检查这些潜在的挂车特征，可实现提高挂车检测准确度。
在步骤192处，控制器14计算车辆12的位移，所述位移在本文称为车辆运动位移。例如，车辆运动位移的计算可基于图19所示的模型194。参考其，通过求解以下等式来计算车辆运动位移ΔD：
Figure BDA0002166732110000231
其中H是成像器40的已知高度，并且θ1和θ2从接地特征的光流导出。
在步骤196处，控制器14估计每个挂车特征的高度。例如，可通过求解以下等式来估计每个挂车特征的高度：
Figure BDA0002166732110000241
其中He是给定挂车特征的估计高度，ΔD是在步骤192处计算的车辆运动位移，H是成像器40的已知高度，并且γ1和γ2从挂车特征的光流导出。
在步骤198处，控制器14可通过对估计的高度进行阈值处理来对挂车特征进行分类。也就是说，具有等于或高于某个阈值的估计高度的挂车特征可被分类为在挂车上，而具有低于阈值的估计高度的挂车特征可被分类为在挂车外。
在步骤200处，计算图像块54的挂车特征以形成局部协方差矩阵，并且计算局部协方差矩阵的至少一个本征向量212(图20)。协方差矩阵具有矩阵元素，所述矩阵元素取决于在不同方向上间隔开的位置的挂车特征之间的差异。值得注意的是，协方差矩阵的矩阵元素取决于挂车特征的局部梯度场的分量的乘积。本征向量212表示图像结构的主导方向，其存在于图像块54的挂车特征所取自的部分中，如图20示例性地示出。可通过本领域中已知的任何方法来执行一个或多个本征向量212的计算。在一些示例中，对于三维或四维协方差矩阵的对角化，可使用雅可比方法。
与局部协方差矩阵的本征向量212有关的本征值表示沿图像块54的方向的结构量，其对应于本征向量212。当在二维图像块54中时，一个本征值远大于另一个本征值，并且然后沿与本征向量212相关的方向存在与较大本征值相关联的图像结构。当本征值更大时，对应的图像结构沿相关联的本征向量212的方向更加相关。当本征值没有太大差异时，图像中几乎没有任何方向结构。因为图像处理涉及协方差矩阵的本征值，所以考虑图像结构的方向性量。如由一个或多个相对较大的本征值所指示，方向相关性越多，由噪声或扰动引起的这种结构的可能性越小。在一些情况下，经处理的挂车特征从图像的挂车特征之间的差异的加权平均值导出，所述加权平均值涉及取决于局部协方差矩阵的一个或若干个本征值的权重。权重与从噪声或随机分布的扰动或从局部主导方向偶然出现局部主导方向的概率相关联，所述局部主导方向与图像块54中的相关细节的图像结构相关联。由于由挂接辅助***10选择和过滤的点具有成为耦接器16上的点的可能性，因而基于这些点的本征向量212可在步骤202处指定挂车航向方向。
返回参考图17，在步骤204处，***确定由挂接辅助***10检测到的挂车航向角度是否有效。如果挂车航向角度无效，那么方法返回至步骤184。挂车航向角度可能由于多种原因而无效，包括但不限于挂车18与车辆12之间的相对距离高于阈值距离；挂车航向角度的多个测量结果变化太大(即，方差大于误差阈值)；和/或尚未获得最小数量的跟踪特征。如果挂车航向方向有效，那么方法继续至步骤206，在步骤206中相对挂车航向角度被存储并且用于确定车辆路径20的更新的最终端点140。
在步骤208处，基于存储的相对挂车航向方向更新车辆路径20。车辆12继续沿更新的车辆路径20移动，直到确定挂接组件22与耦接器16对准，和/或用户U干预中断程序174，此时方法在步骤210处结束。
通过使用本公开可以得到各种优点。例如，使用所公开的挂接辅助***提供用于确定挂接航向方向的***。当挂接组件和耦接器彼此垂直地对准时，挂车航向方向可在车辆与挂车之间提供更准确的对准。车辆航向方向与挂车航向方向的对准还可有助于减轻不想要的情况，诸如潜在的折叠条件和/或车辆与挂车之间的接触事件。此外，挂接辅助***可在车辆设置在阈值范围之外时使用第一传感器，并且当车辆位于与车辆的阈值范围内时可使用成像器。成像器可使用各种技术，诸如利用本征向量，以进一步确定相对于车辆的挂车航向方向。
根据各种示例，本文提供了一种挂接辅助***。所述挂接辅助***包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测***。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器用于检测所述挂车的耦接器；基于耦接器取向来确定挂车航向方向；并且基于所述挂车航向方向来确定用于将所述车辆上的挂接组件与所述挂车上的所述耦接器对准的路径。所述挂接辅助***的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：
·所述挂车航向方向是基于所述挂车的纵向轴线，并且所述挂车航向方向是根据从所述挂车的前向部分提取的一个或多个特征确定的；
·所述控制器被配置为创建涵盖所述挂车的边界，并且所述路径的端点设置在所述边界的周边上；
·当所述挂车航向方向大于阈值角度时，所述端点设置在所述边界的底部拐角上；
·当所述挂车航向方向相对于车辆航向方向大于阈值角度时，向用户提供通知；
·所述控制器进一步被配置为通过对每个挂车特征的估计高度进行阈值处理来将所述每个挂车特征分类为在挂车上或在挂车外；
·所述控制器基于被分类为在挂车上的挂车特征的本征向量来确定所述挂车航向方向；
·所述感测***被配置为当所述车辆设置在阈值范围之外时检测所述车辆与所述挂车之间的距离，并且当所述车辆在所述阈值范围内时利用成像器确定挂车航向方向；
·在成像器检测到所述耦接器之前，所述车辆沿一定路径移动；并且/或者
·第一传感器用于确定第一车辆路径，并且成像器用于确定第二更新路径。
此外，本文提供一种估计挂车取向的方法。所述方法包括捕获后部车辆图像。所述方法还包括从所述捕获的图像提取挂车特征和地面特征。所述方法还包括基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移。所述方法另外包括基于车辆运动位移和所述挂车特征的光流来估计每个挂车特征的高度。最后，所述方法包括基于所述挂车特征的至少一部分来确定挂车航向方向。所述方法的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：
·当所述车辆设置在阈值范围之外时，预测在围绕所述挂车的边界内的挂车航向方向；
·当车辆航向方向与挂车航向方向之间的角度大于阈值角度时，提供通知；并且/或者
·当耦接器设置在移动区域之外时，暂停车辆运动。
根据一些示例，在本文提供了一种挂接辅助***。所述挂接辅助***包括用于捕获后部车辆图像的成像器。所述挂接辅助***还包括控制器，所述控制器被配置为从所述捕获图像提取地面特征和潜在的挂车特征；基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移；基于车辆运动位移和所述潜在的挂车特征的光流来估计每个潜在挂车特征的高度；将所述潜在的挂车特征分类为在挂车上或在挂车外；并且基于被分类为在挂车上的所述潜在的挂车特征来确定挂车的最终挂车航向方向。所述挂接辅助***的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：
·车辆运动位移的计算进一步基于成像器的已知高度；
·接近传感器向所述控制器提供用于在所述车辆设置在阈值范围之外时确定初始挂车航向方向的传感器信号；
·所述初始挂车航向方向确定初始车辆路径；
·所述最终挂车航向方向确定最终车辆路径；并且/或者
·计算所述挂车特征的本征向量以确定所述挂车航向方向。
本领域普通技术人员应当理解，所述发明和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有描述，否则本文所公开的本发明的其他示例性示例可由广泛多种材料形成。
出于本公开的目的，术语“耦接”(以其所有形式，耦接(couple)、耦接(coupling)、耦接(coupled)等)总体上意指两个部件(电气或机械)与彼此的直接或间接连结。这种连结可以是本质上固定的或本质上可移动的。这种连结可用两个部件(电气或机械)实现，并且任何另外的中间构与彼此或与两个部件一体地形成为单个整体主体。除非另有陈述，否则这种连结可以是本质上永久的，或者可以是本质上可移动的或可释放的。
此外，实现相同功能性的任何部件布置有效地“相关联”，使得实现期望的功能性。因此，在本文中组合以便实现特定功能性的任何两个部件可被看做彼此“相关联”，使得实现期望的功能性，不论架构或中间部件。同样地，如此相关联的任何两个部件也可被视作彼此“可操作地连接”或“可操作地耦接”以实现期望的功能性，并且能够如此相关联的任何两个部件也可被视作彼此“能可操作地耦接”以实现期望的功能性。能可操作地耦接的一些示例包括但不限于可物理地配对的和/或物理地交互的部件、和/或可无线地交互的和/或无线地交互的部件、和/或逻辑地交互的和/或可逻辑地交互的部件。此外，应当理解，术语“……的”前面的部件可设置在任何可行的位置处(例如，在车辆上、在车辆内和/或设置在车辆外部)，使得所述部件可以本文所述的任何方式起作用。
本文所公开的***、设备、装置和方法的实现方式可包括或利用包括计算机硬件的专用或通用计算机，所述计算机硬件诸如像一个或多个处理器和***存储器，如本文所论述。在本公开的范围内的实现方式还可包括用于携载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理或其他计算机可读介质。此类计算机可读介质可以是可由通用或专用计算机***访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是计算机存储介质(装置)。承载计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，作为示例而非限制，本公开的实现方式可包括两种明显不同种类的计算机可读介质：计算机存储介质(装置)和传输介质。
计算机存储介质(装置)包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、固态驱动器(“solid statedrive，SSD”)(例如，基于RAM)、闪存器、相变存储器(“phase-change memory，PCM”)、其他类型的存储器、其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置、或者可用于以计算机可执行指令或数据结构的形式存储期望程序代码手段且可由通用或专用计算机访问的任何其他介质。
本文所公开的装置、***和方法的实现方式可通过计算机网络进行通信。“网络”被定义为使得能够在计算机***和/或模块和/或其他电子装置之间传送电子数据的一个或多个数据链路。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线、或者硬连线或无线的任何组合)而传输或提供给计算机时，计算机将连接适当地视为传输介质。传输介质可包括网络和/或数据链路，所述网络和/或数据链路可用于以计算机可执行指令或数据结构的形式携载期望程序代码手段且可由通用或专用计算机访问。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
计算机可执行指令包括例如指令和数据，当在处理器处被执行时，所述指令和数据致使通用计算机、专用计算机或专用处理装置执行特定功能或功能组。计算机可执行指令可以是例如二进制中间格式的指令，诸如汇编语言或甚至源代码。虽然已经以特定于结构特征和方法论动作的语言描述了主题，但应当理解，所附权利要求中所限定的主题不一定受限于所述的特征或上述的动作。相反，所述的特征和动作作为实现权利要求的示例性形式被公开。
本领域技术人员应当了解，本公开可在具有许多类型的计算机***配置的网络计算环境中实践，所述计算机***配置包括内置式车辆计算机、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器***、基于微处理器的或可编程的消费电子器件、网络PC、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、平板、寻呼机、路由器、交换机、各种存储装置等。本公开还可在分布式***环境中实践，其中通过网络链接(通过硬连线数据链路、无线数据链路，或者通过硬连线数据链路和无线数据链路的任何组合)的本地计算机***和远程计算机***都执行任务。在分布式***环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置两者中。
此外，在适当的情况下，本文所述的功能可在以下中的一者或多者中执行：硬件、软件、固件、数字部件或模拟部件。例如，一个或多个专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)可被编程为实施本文所述的***和规程中的一者或多者。某些术语贯穿本说明书和权利要求使用来指代特定***部件。如本领域技术人员应当了解，部件可用不同名称进行指代。本文档并不意图在名称上不同而非在功能上不同的部件之间进行区分。
应当指出，上文所论述的传感器示例可包括计算机硬件、软件、固件或者它们的组合以执行它们的功能中的至少一部分。例如，传感器可包括被配置为在一个或多个处理器中执行的计算机代码，并且可包括由计算机代码控制的硬件逻辑/电路。这些示例性装置在本文中出于说明的目的而提供，而不意图是限制性的。本公开的示例可在其他类型的装置中实现，如一个或多个相关领域的技术人员所知晓的。
本公开的至少一些示例已针对包括存储在任何计算机可用介质上的此类逻辑(例如，呈软件的形式)的计算机程序产品。当在一个或多个数据处理装置中被执行时，此类软件致使装置如本文所述地操作。
同样重要的是要指出，如示例性示例中所示出的本发明的元件的构造和布置仅仅是说明性的。虽然本公开仅详细描述了本发明创新的一些示例，但本领域中审查本公开内容的技术人员将容易了解，在本质上不脱离所述主题的新颖教义和优点的情况下，许多修改是可行的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、取向等方面的变化)。例如，被示出为一体形成的元件可由多个零件构成，或者被示出为多个零件的元件可一体形成，接口的操作可反向或以其他方式改变，***的结构和/或构件或连接器或其他元件的长度或宽度可改变，在元件之间提供的调整位置的本质或数目可改变。应当指出，***的元件和/或组件可由广泛多种材料中的任一种构造而成，所述材料以广泛多种颜色、纹理和组合中的任一种来提供足够的强度或耐久性。因此，所有此类修改意图包括在本发明创新的范围内。在不脱离本发明创新的精神的情况下，可在期望和其他示例性示例的设计、工况和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
应当理解，任何所述过程或所述过程内的步骤可与其他公开的过程或步骤组合以形成本发明范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是出于说明目的的，而不应当解释为限制性的。
还应当理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可对前述结构和方法进行改变和修改，并且还应当理解，除非以下权利要求以其语言以其他方式明确陈述，此类概念意图由这些权利要求覆盖。
根据本发明，提供一种挂接辅助***，其具有成像器，所述成像器用于捕获后部车辆图像；以及控制器，所述控制器被配置为从所述捕获图像提取地面特征和潜在的挂车特征；基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移；基于车辆运动位移和所述潜在的挂车特征的光流来估计每个潜在挂车特征的高度；将所述潜在的挂车特征分类为在挂车上或在挂车外；并且基于被分类为在挂车上的所述潜在的挂车特征来确定挂车的最终挂车航向方向。
根据实施例，车辆运动位移的计算进一步基于成像器的已知高度。
根据实施例，本发明的进一步特征在于接近传感器向所述控制器提供用于在所述所述车辆设置在阈值范围之外时确定初始挂车航向方向的传感器信号。
根据实施例，所述初始挂车航向方向确定初始车辆路径。
根据实施例，所述最终挂车航向方向确定最终车辆路径。
根据实施例，计算所述挂车特征的本征向量以确定所述挂车航向方向。

Claims (14)

1.一种挂接辅助***，其包括：
感测***，所述感测***被配置为检测接近车辆的挂车；以及
控制器，所述控制器用于：
检测所述挂车的耦接器；
基于所述耦接器取向来确定挂车航向方向；以及
基于所述挂车航向方向来确定用于将所述车辆上的挂接组件与所述挂车上的所述耦接器对准的路径。
2.如权利要求1所述的挂接辅助***，其中所述挂车航向方向是基于所述挂车的纵向轴线，并且所述挂车航向方向是根据从所述挂车的前向部分提取的一个或多个特征确定的。
3.如权利要求2所述的挂接辅助***，其中所述控制器被配置为创建涵盖所述挂车的边界，并且所述路径的端点设置在所述边界的周边上。
4.如权利要求3所述的挂接辅助***，其中当所述挂车航向方向大于阈值角度时，所述端点设置在所述边界的底部拐角上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的挂接辅助***，其中当所述挂车航向方向相对于车辆航向方向大于阈值角度时，向用户提供通知。
6.如权利要求1-4中任一项所述的挂接辅助***，其中所述控制器进一步被配置为通过对每个挂车特征的估计高度进行阈值处理来将所述每个挂车特征分类为在挂车上或在挂车外。
7.如权利要求6所述的挂接辅助***，其中所述控制器基于被分类为在挂车上的所述挂车特征的本征向量来确定所述挂车航向方向。
8.如权利要求1-4中任一项所述的挂接辅助***，其中所述感测***被配置为当所述车辆设置在阈值范围之外时检测所述车辆与所述挂车之间的距离，并且当所述车辆在所述阈值范围内时利用成像器确定挂车航向方向。
9.如权利要求1-4中任一项所述的挂接辅助***，其中在成像器检测到所述耦接器之前，所述车辆沿一定路径移动。
10.如权利要求1所述的挂接辅助***，其中第一传感器用于确定第一车辆路径，并且成像器用于确定第二更新路径。
11.一种估计挂车取向的方法，其包括以下步骤：
捕获后部车辆图像；
从所述捕获的图像提取挂车特征和地面特征；
基于所述地面特征的光流来计算车辆运动位移；
基于车辆运动位移、所述挂车特征的光流来估计每个挂车特征的高度；以及
基于所述挂车特征的至少一部分来确定挂车航向方向。
12.如权利要求11所述的估计挂车取向的方法，其还包括：
当所述车辆设置在阈值范围之外时，预测在围绕所述挂车的边界内的挂车航向方向。
13.如权利要求12所述的估计挂车取向的方法，其还包括：
当车辆航向方向与所述挂车航向方向之间的角度大于阈值角度时，提供通知。
14.如权利要求11-13中任一项所述的估计挂车取向的方法，其还包括：
当耦接器设置在移动区域之外时，暂停车辆运动。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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Application publication date: 20200317