阅读说明：本技术 挂接辅助系统 (Hitching auxiliary system ) 是由 道格拉斯·罗根 于 2019-08-05 设计创作，主要内容包括：本文提供一种挂接辅助系统,其包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器,所述控制器用于：确定环境可见度水平；在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量；并且沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径操纵所述车辆。(A hitch assistance system is provided herein that includes a sensing system configured to detect a trailer approaching a vehicle. The hitch assist system further includes a controller for: determining an ambient visibility level; determining an offset from the first sensor at a high visibility level and from the second sensor at a low visibility level; and maneuvering the vehicle along a path for aligning a hitch ball with a coupler of the trailer.)

挂接辅助系统

技术领域

本公开总体涉及自主和半自主车辆系统，并且更具体地，涉及有利于将车辆挂接到挂车的挂接辅助系统。

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系统。

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系统。所述挂接辅助系统包括被配置为检测接近车辆的挂车的感测系统。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器用于确定环境可见度水平；在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量；并且沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径控制所述车辆。

根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助方法。所述方法包括确定环境可见度水平。所述方法还包括在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量。所述方法还包括将指示挂车的两个或更多个点相对于彼此进行定位和地图创建。最后，所述方法包括沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径控制所述车辆。

根据本公开的一些方面，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括传感器，所述传感器被配置为在高可见度条件和低可见度条件期间以基本类似的准确度操作。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器用于响应于由所述传感器提供的传感器信号来对接近车辆的对象进行定位和地图创建，并且沿用于使挂接球与挂车的耦接器对准的路径操纵所述车辆。

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)系统(也称为“挂接辅助(hitch assist)”系统)；

图2是示出根据一些示例的挂接辅助系统的各种部件的框图；

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是根据一些示例的与挂车分离的车辆的顶视示意图；

图8是图7的区域VIII的增强视图；并且

图9是根据一些示例的基于环境可见度水平的挂接辅助系统的操作程序的流程图。

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。

如本文所用，“可见度”是可清晰辨别对象或光的距离的量度。因此，每当对象或光从阈值距离难以辨别时可存在低可见度条件，并且每当对象或光能够从阈值距离辨别时可存在高可见度条件。由于类似夜晚的条件(即，较低的光水平条件)和/或大气扰动(诸如雾、雨或悬浮的任何其他颗粒)，对象可能难以辨别，这降低了从阈值距离辨别对象的能力。

以下公开内容描述了一种用于车辆的挂接辅助系统。挂接辅助系统可包括感测系统，所述感测系统用于检测接近车辆的挂车的耦接器；以及控制器，所述控制器用于生成车辆路径以使车辆与耦接器对准和/或沿路径移动车辆。感测系统可包括能够在高可见度条件和低可见度条件下产生可重复和/或准确接近度数据的无线电检测和测距(雷达)传感器或其他传感器。在一些情况下，控制器可确定环境可见度水平；在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量；并且沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径控制所述车辆。

参见图1和图2，附图标号10表示车辆12的挂接辅助系统。特别地，挂接辅助系统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所示的挂接辅助系统10的总体操作，挂接辅助系统10包括感测系统46，所述感测系统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，感测系统46并入成像系统36，所述成像系统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，挂接辅助系统10可包括中央高位刹车灯(CHMSL)成像器38、后部成像器40、左侧侧视图成像器42和/或右侧侧视图成像器44中的任一者或多者，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，成像系统36可仅包括后部成像器40，或者可被配置成使得挂接辅助系统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，包括在成像系统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和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中或在成像系统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系统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上或由挂接辅助系统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，挂接辅助系统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(雷达)传感器、声音导航和测距(SONAR)传感器、光检测和测距(雷达)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，定位系统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系统(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，挂接辅助系统10的控制器14可进一步被配置为与各种车辆系统通信。根据一些示例，挂接辅助系统10的控制器14可以控制车辆12的动力辅助转向系统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。动力辅助转向系统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)系统，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可由动力辅助转向系统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的动力辅助转向系统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，动力辅助转向系统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系统10停止自主转向功能。然而，如下文更详细地提供，挂接辅助系统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。

挂接辅助系统10的控制器14还可以与车辆12的车辆制动控制系统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系统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。动力传动系控制系统98可包括节气门100和变速器系统102。档位选择器104可设置在变速器系统102内，所述档位选择器104通过变速器系统102的一个或多个档位控制车辆变速器系统102的操作模式。在一些示例中，控制器14可向车辆制动控制系统96提供制动命令，从而允许挂接辅助系统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系统98的交互来调节车辆12的速度。

通过与车辆12的动力辅助转向系统80、车辆制动控制系统96和/或动力传动系控制系统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：挂接辅助系统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/或警告的车辆通知系统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/或车辆通知系统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，挂接辅助系统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或感测系统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，除任何其他可想到的车载或车外车辆控制系统之外，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或挂接辅助系统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系统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系统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的独立成像系统36内可将其图像/信号处理的结果输出到车辆12的其他部件和系统的专用处理器(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系统、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关联。

如图3至图6所示，在挂接辅助系统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，挂接辅助系统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系统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D_c和耦接器16与车辆12的纵向轴线之间的偏移的角度α_c。当耦接器16的定位D_c、α_c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系统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D_c、α_c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：

其中轴距W是固定的，并且转向角δ可由控制器14通过与转向系统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：

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在转向系统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)的动力传动系控制系统98和制动控制系统96控制车辆12的转向系统80。以这种方式，控制器14可以从定位系统66接收关于车辆12在其移动期间的位置的数据，同时控制转向系统80，以保持车辆12沿着路径20。已经基于车辆12和转向系统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，挂接辅助系统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，挂接辅助系统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系统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α_c等。应进一步注意，对耦接器16的定位D_c、α_c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H_c与挂接球26的高度H_b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D_c、α_c。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H_c、距离D_c或偏移角α_c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D_c、α_c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。

参见图7和图8，在一些环境中，雪、雨和/或其他遮挡物可降低在约500Thz或400μm至900μm大小范围内的波长下操作的车辆传感器(诸如成像器38、40、42、44)的准确度，因为由此类传感器产生的波可能被遮挡物阻挡。因此，在一些示例中，挂接辅助系统10可利用各种其他接近传感器(诸如雷达传感器60)来检测挂车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而可穿过大多数雪、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系统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，能够在高可见度条件和/或低可见度条件期间向挂接辅助系统10提供信息的任何其他传感器可与雷达传感器60结合使用或代替雷达传感器60使用。

通常，雷达传感器60通过传输无线电信号并且检测对象的反射来操作。在一些示例中，雷达传感器60可用于检测物理对象，诸如挂车18(或挂车18的部分)、耦接器16、其他车辆、景观(诸如树木、悬崖、岩石、山丘等)、道路边缘、标志、建筑物或其他对象。雷达传感器60可使用反射的无线电波来确定关于物理对象或材料的大小、形状、距离、表面纹理或其他信息。例如，雷达传感器60可扫描区域以获得雷达传感器64的范围和视角内的数据或对象。在一些示例中，雷达传感器60被配置为从车辆12附近的区(诸如车辆12的后部附近或周围的一个或多个区)生成感知信息。在一些示例中，雷达传感器60可向挂接辅助系统10提供包括二维或三维地图或模型的感知数据以供参考或处理。此外，雷达传感器60可在一些最恶劣和不利的天气条件和/或类似夜晚的条件下操作，并且感知数据的质量或准确度几乎没有或没有降低。例如，湿表面、雪和雾可对雷达传感器60准确地定位并检测对象范围的能力几乎没有影响。因此，在一些情况下，雷达传感器60可在高可见度环境中用作次检测系统，并且当车辆12在低可见度环境中操作时用作主检测系统。

在一些示例中，通过使用感测系统46，挂接辅助系统10可被配置为根据传感器信号执行同时定位和地图创建(SLAM)，以确定车辆12相对于挂车18和/或耦接器16的位置和对准。SLAM在本公开中被理解为如下问题：其中初始地，车辆12相对于挂车18和/或任何其他障碍物的位置和对准两者都是未知的。当解决SLAM问题时，可同时确定车辆12的位置和对准以及挂车18和/或耦接器16的位置。

在一些示例中，包括在感测系统46中的各种接近传感器可定位成在它们相应的视野中大致重叠，在图7所描绘的布置中，所述相应的视野包括视野64a、64b、64c、64d。以这种方式，来自接近传感器64中的两个或更多个的传感器信号可以在图像/信号处理程序58中或在感测系统46内的另一个专用图像/信号处理器中组合成全局帧。在此类示例的扩展中，传感器信号可用于导出立体图像数据，所述立体图像数据可用于重建各种视野64a、64b、64c、64d的重叠区域内的一个区域或多个区域(包括其中的任何对象(例如障碍物或耦接器16))的三维场景。

在一些情况下，挂车18可包括对应于挂车18的前外拐角或其他外形的一对点142、144。挂接耦接器16可在挂车18的前向部分146处居中设置在一对点142、144或外拐角之间。因此，挂接辅助系统10可检测可常见地在挂车18上找到并且因此在SLAM问题内可辨识的这些点142、144或任何其他期望的点。一旦这些点142、144相对于可基于车辆12的中心62或任何其他坐标系的全局帧被确定、辨识、定位和/或地图创建，从耦接器16到第一点142或拐角的长度L₁、从耦接器16到第二点144或拐角的长度L₂以及在第一点142和第二点144或拐角之间的长度L₃就可用于根据如下等式确定挂车18的形状、耦接器位置和/或挂车18相对于车辆12的前进方向：

参考图9，根据一些示例，示出了将挂接组件22与耦接器16对准的操作程序148。具体地，在步骤150处，启动挂接辅助系统10。在启动挂接辅助系统10时，感测系统46可用于在步骤152处确定车辆12周围的环境可见度水平。环境可见度水平可由本领域已知的任何传感器检测，所述任何传感器包括但不限于设置在车辆12上的任何成像器。

在低环境可见度条件不存在的情况下，程序继续至步骤154，其中使用来自感测系统46的数据(其可包括可用的图像数据56)并使用图像处理程序58确定耦接器16相对于挂接组件22的偏移量。在一些情况下，用户U(诸如通过HMI 114)可确认耦接器16。

在存在低环境可见度条件的情况下，程序继续至步骤156，其中车辆12上的一个或多个接近传感器基于传感器信号中的检测点142、144提供关于对象在接近传感器的视野64a、64b、64c、64d(图7)中的位置的传感器测量结果。在步骤158处将传感器信号提供给控制器14，以用于进行地图创建和/或定位/导航。地图创建使用来自接近传感器的测量结果来使用本领域普通技术人员已知的技术测量和估计对象在接近传感器视野中的位置。定位/导航使用本领域技术人员已知的技术估计车辆12的运动状态和全局帧中的对象位置。例如，在一些示例中，扩展卡尔曼滤波器用于混合来自不同传感器的测量结果以估计车辆12的运动状态。不同的传感器可包括但不限于如上所述的不同类型的雷达传感器64，其提供车辆12的运动状态的测量结果。如本文所用，车辆12的运动状态是指车辆的位置、速度、姿态(三维取向)和/或角速度。全局帧是基于车辆12的中心62的参考帧。

当检测到接近车辆12的对象并对其进行地图创建时，如本文所提供，通过SLAM过程或任何其他可行的方法，挂接辅助系统10试图区分收集的测量结果内指示挂车18和/或耦接器16的点142、144。例如，如本文所论述，一对点142、144或挂车18的拐角可与耦接器16等距地横向间隔开，从而形成三角形图案。这种图案可指示挂车18并且由此通过挂接辅助系统10来区分。这种图案可用于计算挂车18的一个或多个特性，诸如挂车前进方向和/或耦接器16的位置。

在步骤160处，在全局帧中检测到的位置或点142、144之间形成投影矢量。例如，投影矢量在指示挂车18的至少三个点142、144(和耦接器16)的位置之间形成。投影矢量可指示耦接器16的长度、耦接器16的位置和/或耦接器16的前进方向。

在步骤162处，通过解析在全局帧中相对于车辆12的估计的对象位置来计算全局帧中的点142、144位置。作为步骤164，挂车18和/或耦接器16和车辆12的位置用于确定挂接组件22与耦接器16之间的偏移量。当在步骤154或步骤164处确定偏移量时，路径导出程序128可用于在步骤166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，挂接辅助系统10可在步骤168处车辆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系统98和制动控制系统96的挂接辅助系统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并未试图控制转向系统80时，控制器14开始使车辆12沿确定的路径20移动。此外，挂接辅助系统10可确定变速器系统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系统98和制动控制系统96控制车辆12的速度时，挂接辅助系统10可控制转向系统80以保持车辆12沿着路径20。当挂接球26与耦接器16对准时，操作程序130在步骤170处结束。

通过使用本公开可得出多种优点。例如，使用所公开的挂接辅助系统提供一种用于在高可见度条件和低可见度条件下利用挂接辅助系统的系统。在一些情况下，多个传感器可产生车辆周围区域的三维数据，以提供周围区域的更准确的环境。此外，基于车辆周围区域的同时定位和地图创建，挂接辅助系统可能够检测指示挂车的多个点。作为响应，挂接辅助系统可给予车辆的使用者确定车辆的挂接组件与挂车的耦接器对准的路径的选项。

根据各种示例，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括感测系统，所述感测系统被配置为检测接近车辆的挂车。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器用于确定环境可见度水平；在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量；并且沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径控制所述车辆。所述挂接辅助系统的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：

·所述第一传感器是成像器，并且所述第二传感器是接近传感器；

·所述接近传感器是无线电检测和测距(雷达)传感器；

·所述第二传感器设置在车辆保险杠内并且具有在所述车辆后方的视野；

·所述控制器使用来自所述第二传感器的传感器信号来对接近所述车辆的区域进行同时定位和地图创建(SLAM)过程；

·所述SLAM过程被配置为定位挂车上的一个或多个点，并且所述一个或多个点用于确定所述挂车的特性；

·所述特性是所述耦接器的位置；

·所述特性是所述挂车的前进方向；

·所述一个或多个点包括指示所述耦接器的第一点、指示所述挂车的第一拐角的第二点，以及指示所述挂车的第二拐角的第三点；并且/或者

·所述耦接器的长度基于所述第一点、所述第二点和所述第三点之间的关系来计算。

此外，在本文提供一种挂接辅助方法。所述方法包括确定环境可见度水平。所述方法还包括在高可见度水平下根据第一传感器确定偏移量并且在低可见度水平下根据第二传感器确定偏移量。所述方法还包括将指示挂车的两个或更多个点相对于彼此进行定位和地图创建。最后，所述方法包括沿用于使挂接球与所述挂车的耦接器对准的路径控制所述车辆。所述挂接辅助方法的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：

·基于所述两个或更多个点来确定所述耦接器的位置；

·基于所述两个或更多个点来确定所述挂车的前进方向；

·所述两个或更多个点包括指示所述耦接器的第一点、指示所述挂车的第一拐角的第二点，以及指示所述挂车的第二拐角的第三点；

·所述第一传感器是成像器，并且所述第二传感器是接近传感器；并且/或者

·同时进行所述定位和地图创建以检测接近车辆的对象。

根据一些示例，本文提供了一种挂接辅助系统。所述挂接辅助系统包括传感器，所述传感器被配置为在高可见度条件和低可见度条件期间以基本类似的准确度操作。所述挂接辅助系统还包括控制器，所述控制器用于响应于由所述传感器提供的传感器信号来对接近车辆的对象进行定位和地图创建，并且沿用于使挂接球与挂车的耦接器对准的路径操纵所述车辆。所述挂接辅助系统的示例可包括以下特征中的任一者或它们的组合：

·所述定位和地图创建被配置为定位挂车上的一个或多个点，并且所述点用于确定所述挂车的特性；

·所述特性是所述耦接器的位置；并且/或者

·所述特性是所述挂车的前进方向。

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。

本文所公开的系统、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系统存储器，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系统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、系统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系统和/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系统配置的网络计算环境中实践，所述计算机系统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、多处理器系统、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系统环境中实践，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)的本地计算机系统和远程计算机系统都执行任务。在分布式系统环境中，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 circuits，ASIC)可被编程为实施本文所述的系统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系统部件。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，系统的结构和/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，系统的元件和/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。

根据实施例，同时进行所述定位和地图创建以检测接近车辆的对象。

根据本发明，提供一种挂接辅助系统，其具有传感器，所述传感器被配置为在高可见度条件和低可见度条件期间以基本类似的准确度操作；以及控制器，所述控制器用于响应于由所述传感器提供的传感器信号来对接近车辆的对象进行定位和地图创建，并且沿用于使挂接球与挂车的耦接器对准的路径操纵所述车辆。

根据实施例，所述定位和地图创建被配置为定位挂车上的一个或多个点，并且所述点用于确定所述挂车的特性。

根据实施例，所述特性是所述耦接器的位置。

根据实施例，所述特性是所述挂车的前进方向。