用于确定湿路状况的系统和方法

文档序号:887093 发布日期:2021-03-23 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 用于确定湿路状况的系统和方法 (System and method for determining wet road condition ) 是由 M·克雷奇曼 A-S·钦波内留 于 2020-09-18 设计创作,主要内容包括:本发明涉及用于确定湿路状况的系统和方法。根据本发明的一个方面,一种用于确定湿路状况的方法包括接收从与车辆(11)的车轮(W1)相关联的传感器(12-1)接收的RF信号(R1)的接收信号强度指数(RSSI)的值,将该值与预定阈值进行比较,并且在该值小于预定阈值的情况下,确定满足湿路状况并输出预滑水警告信号。(The invention relates to a system and a method for determining wet road conditions. According to one aspect of the invention, a method for determining wet road conditions includes receiving a value of a Received Signal Strength Index (RSSI) of an RF signal (R1) received from a sensor (12-1) associated with a wheel (W1) of a vehicle (11), comparing the value with a predetermined threshold, and in the event that the value is less than the predetermined threshold, determining that wet road conditions are met and outputting a pre-hydroplaning warning signal.)

用于确定湿路状况的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定湿路状况的系统和方法。确定湿路状况可以用于辅助和/或增加检测车辆的预滑水状况的可靠性。

背景技术

滑水或打滑描述了车辆轮胎在湿路上的水膜上漂浮的现象。在轮胎接触区域下方推出了水楔,这导致了轮胎和道路之间的附着力的损失。因此,在滑水期间,转向和制动力不能从车辆经由轮胎传递到道路,使得车辆也不能通过主动车辆控制系统来控制。因此,将期望在滑水状态实际发生之前识别出滑水的风险,以便驾驶车辆的驾驶员或主动车辆控制系统可以采取适当的动作来避免发生滑水。

文献WO 2019/020536 A1公开了一种用于监测车辆轮胎的行为以在滑水发生之前确定滑水风险的方法,其中确定轮胎印迹的前侧和后侧之间的不对称性。US 2018/293448A1公开了一种用于确定湿路状况的方法,该方法使用摄像机来确定和评估车辆的一个或多个车轮的周围空间处和周围空间中的水花的特性性质,以便确定滑水的增加风险。然而,更可靠且容易地确定指示滑水风险的状况的进一步改进是合期望的。

发明内容

根据本发明的第一方面,提供了一种用于确定湿路状况的方法,该方法包括接收从与车辆的车轮相关联的传感器发送的RF(射频)信号的接收信号强度指数(RSSI)的值。将RF信号的RSSI的值与预定阈值进行比较,并且在RF信号的RSSI的值小于预定阈值的情况下,确定满足湿路状况并输出预滑水警告信号。

RF信号的接收信号强度指数(RSSI)是表示设备正在接收的RF信号的功率的相对单位。RSSI值越高,信号强度越好。一些系统使用负标度,使得更接近0的RSSI的值指示更高的信号强度。

RF信号受到被称为雨衰(rain fade)的现象的影响,雨衰是指射频信号被大气雨水吸收。因此,通过含有水滴(例如,当车辆在湿表面(例如湿路)上行驶时车辆车轮溅起的水的情况)的路径而发射的RF信号的RSSI小于在干燥状况下发射的信号的RSSI值。

传感器通常是装配到车辆车轮的另一组件的一部分,因此与该车轮相关联。传感器或包括传感器的组件也可装配到车身构造,并定位成邻近车轮,因此与该车轮相关联。

托管传感器的车轮装配组件(WFC)与车辆的车轮相关联,例如附接到车辆的车轮,而接收RF信号的接收器可以位于车辆内或车辆下。这种布置意味着,RF信号从传感器到接收器的传播路径包括当车轮在诸如湿路的湿表面上行驶时水溅起的车轮周围。传感器发射的RF信号的RSSI将受到车辆车轮处的传感器与接收器之间的水的存在的影响。

因此,由接收器设备测量或接收的RSSI值可与已知的对应于道路干燥状况的预定或参考RSSI值进行比较。如果接收到的RSSI值低于参考RSSI值,则这指示湿路和滑水的增加风险。

RSSI值不仅取决于传播环境的RF传输特性,而且取决于传播路径的几何形状。例如,当传感器靠近制动钳时,其发射的功率中的较少功率通过并被接收,因此RSSI对应于小的RF信号。这相当于RSSI值不仅依赖于干或湿路状况,而且也依赖于托管传感器的车轮的旋转角度。旋转角度通常由每个车轮上的ABS/ESP传感器来提供,并且可以使其可用于接收器/处理单元。

在一些实施例中,可以接收RSSI的值。在其他实施例中,接收由传感器发射的RF信号,然后根据接收到的RF信号确定RF信号的RSSI。

在一些实施例中,RSSI的平均值可以用于该方法中。通过对在各种旋转角度处发射的若干RSSI值求平均,可以减小角度依赖性。在这样的实施例中,将平均接收RSSI与参考平均RSSI进行比较,以决定是否存在湿路状况,或者在一些实施例中,是否存在干路状况。

在一些实施例中,RSSI针对发射RF信号的传感器被附接或关联到的车轮的角度(在接收时间)进行映射,并且将值与已知的对应于该同一角度处的干路状况的参考RSSI进行比较。对应地,可以做出干或湿路状况决定。

在一些实施例中,可以预先确定用于干路状况的RSSI值的平均或角度映射(例如在产品开发期间测量的),并且在接收单元/处理器程序存储器中预先编程。

在一些实施例中,可以通过包括道路是干燥的信息来原位学习用于干路状况的RSSI值的平均或角度映射。例如,该信息可以从与车辆的挡风玻璃相关联的雨水传感器获得或使用该传感器来确定。

在一些实施例中,可以将干燥状况下的参考RSSI用作预定阈值。在一些实施例中,预定阈值可以关于参考RSSI来确定。例如,预定阈值可以小于用于干燥状况的参考RSSI。

由于车辆的每个车轮之间的距离、并且因此发射RF信号的传感器和接收RF信号的接收器之间的距离对于每个车轮可能不同,所以在一些实施例中,针对特定车轮建立用于干燥状况的参考RSSI。在一些实施例中,可以针对每个特定车轮或车轮中的仅一些(例如两轮驱动车辆的两个驱动轮)预先确定预定阈值。

由传感器发射的RF信号的RSSI还可以取决于车轮的角位置,因为车轮的角位置也影响传感器的发射器和接收器之间的距离。当发射RF信号时车轮的角位置可以从与该车轮相关联的ABS或ESP系统的传感器来确定。

在一些实施例中,根据特定车轮的角位置针对该特定车轮建立用于干燥状况的参考RSSI。预定阈值也可以根据车轮的角位置来预先确定。在这些实施例中,在其处发射RF信号的车轮的角位置通过与车轮相关联的传感器(例如ABS或ESP系统的传感器)来确定,并且在确定是否满足湿路状况时考虑其。

与车辆的车轮相关联的传感器可以是附接到车辆的车轮的轮胎参数监测系统(TPMS)的传感器。例如,传感器可以用于确定与轮胎相关联的一个或多个参数,例如轮胎压力或温度或径向加速度或切向加速度。与信号相关联的信息(例如轮胎压力或温度)不需要在这里描述的方法中起任何作用,因为在该方法中使用的是RF信号的接收信号强度指数(RSSI)。因此,可以使用主要具有不同功能的车辆组件来执行本文描述的方法,使得可以成本有效地实现该方法,而不必在车辆的一个或多个车轮上包括专门用于确定湿路状况的附加传感器。

预滑水警告信号可以用于触发对车辆驾驶员的被动警告,例如音频、视觉和/或触觉警告,其警告存在滑水状况的增加风险,使得驾驶员可以采取适当的动作,例如降低车辆的速度以避免或至少降低滑水风险。

在一些实施例中,预滑水警告信号被发送到车辆的主动车辆控制系统,例如ABS(防抱死制动系统)或ESP(电子稳定程序)系统,使得主动车辆控制系统可以控制车辆以避免或至少降低发生滑水的风险。

在一些实施例中,预滑水警告信号可以用于触发对驾驶员的被动警告以及被发送到主动车辆控制系统两者。在一些实施例中,首先触发被动警告,接着将警告信号输出到主动车辆控制系统。例如,如果驾驶员没有以适当的方式响应于被动警告,则主动车辆控制系统可以主动地控制车辆。在一些实施例中,被动警告和车辆的主动控制可以同时发生。

在一些实施例中,预滑水警告信号被发送到车辆外部的另一物体。该物体可以是具有合适接收器的另一车辆。在车辆外部发送的预滑水警告信号可以是信息,并且还可以包括地理标记,该地理标记指示在其处已经确定滑水的增加风险的车辆的地理位置。在一些实施例中,预滑水警告信号在车辆外被发送到周围区域中的一个或多个其他车辆(即经由Car2Car通信),或发送到一些其他基础设施或云系统(即经由Car2X通信)。还可能的是,一个或多个其他车辆能够访问该信息、使用该信息或更新该信息,例如在众包检测和共享中,其类似于用于经由移动车辆的交通密度估计的方法和系统。

在一些实施例中,车辆的车轮是车辆的驱动器或驱动轮。驱动器或驱动轮是机动车辆的传输力的车轮,其将扭矩转换为从轮胎向道路的使车辆移动的牵引力。由于驱动轮用于使车辆转向,所以驱动轮与道路之间的牵引损失会导致转向控制的损失。通过确定针对该车轮的湿路状况,可以采取适当的动作以允许驱动轮并维持向路面的牵引。

在一些实施例中,除了所接收的RF信号的RSSI之外,指示湿路状况或滑水的增加风险的一个或多个其他参数可以在该方法中用于确定湿路状况并输出预滑水信号。

在一些实施例中,接收从与车辆的另一第二车轮相关联的另一传感器(例如第二传感器)发射的另一RF信号(例如第二RF信号)的接收信号强度指数(RSSI)的另一第二值。在一些实施例中,接收从与车辆的另一车轮相关联的另一传感器发射的另一RF信号,并确定另一RF信号的RSSI的值。将RSSI的第二值与另一预定阈值(例如第二预定阈值)进行比较,并且如果RSSI的第二值小于另一预定阈值且来自第一传感器的第一RSSI的值小于第一预定阈值,则确定满足湿路状况并且输出预滑水警告信号。在一些实施例中,第一车轮和第二车轮是车辆的驱动轮。

另一或第二预定阈值可以与第一预定阈值相同或不同。由于来自与车辆的不同车轮相关联的每个传感器的RF信号的RSSI可能不同,所以这可以在确定用于该车轮或与该车轮相关联的传感器的合适阈值时被考虑。

在一些实施例中,接收至少一个另外的附加信号,其是非RF信号,其指示湿路状况和/或预滑水状况。响应于该附加信号以及RSSI的一个或多个值满足预滑水状况,确定满足预滑水状况。

因此,在一些实施例中,在确定是否满足湿路状况或预滑水状况时考虑附加标准。例如,附加信号可以是来自与车辆的挡风玻璃相关联的雨水传感器的正信号,由此正信号指示挡风玻璃上存在雨水,并且因此车辆所行进的道路可能是湿的。正信号也可以是来自用于检测湿路的摄像机的信号,例如,用于检测与车辆相关联的水花模式。

通过组合不同类型的信号来确定湿路状况,可以增加该方法的可靠性。例如,在隧道中,即使道路由于被先前车辆带入隧道中的水而变湿,挡风玻璃上的雨水传感器也将不会检测到雨水。因此,在这种情况下,本文所述的方法可用于确定湿路状况。在另一个示例中,在黑暗中,例如在夜晚或在隧道中,可能更难以分析从摄像机捕获的数据以建立水花模式,使得可以在湿路状况的确定中代替使用来自传感器的RF信号的RSSI值、或给予其更高加权。

在一些实施例中,干燥状况下的参考RSSI可以根据针对与车辆的车轮相关联的传感器所发射的RF信号而接收或确定的多个RSSI值的平均来确定。例如,可以在一段时间内接收或确定多个值,以便更准确地确定干燥状况下的RSSI的参考值。

在一些实施例中,针对与车辆的车轮相关联的传感器所发射的RF信号而接收或确定多个RSSI值,并使用该多个RSSI值来确定是否满足湿路状况。例如,可以在一段时间内接收或确定多个值,以便更准确地确定RSSI值是否在一段时间内保持小于预定阈值,或者确定平均RSSI是否在一段时间内小于预定阈值,以便确定是否满足湿路状况。

在一些实施例中,RSSI的接收值之间的时间间隔或从传感器接收的RF信号之间的时间间隔基本上相同。在一些实施例中,如果一个或多个接收值满足特定标准,例如,小于干燥状况下的RSSI的参考但高于预定阈值,则减小接收RF信号或RSSI的接收值之间的时间间隔。例如,当开始下雨时,接收RSSI可能稍微减小但仍高于与更可能导致滑水状况的雨量相关联的值。可以减小这些信号的RSSI和接收RF信号之间的间隔来增加采样率,以便更确切地确定何时首次满足湿路状况。

在本发明的另一方面中还提供了一种用于确定湿路状况的系统。该系统包括发送或发射RF信号的至少一个传感器。传感器可以附接到车辆的车轮,例如车辆的驱动轮。该系统还包括用于从传感器接收RF信号的接收单元、以及用于确定RF信号的RSSI和用于将RF信号的RSSI与存储在存储器中的预定阈值进行比较的处理单元。如果RSSI值低于预定阈值,则系统也输出预滑水警告信号。该系统可以用在车辆上,例如汽车或重型货车或在道路上驾驶的任何类型的车辆。

存储器可以是处理单元的一部分,或者可以与处理单元分离。传感器可以是轮胎参数监测系统(TPMS)的传感器,并且可以感测轮胎压力、温度、轮胎径向加速度或轮胎切向加速度。然而,从RF信号中解释的物理信息可以完全独立于用于确定湿路状况的系统,因为系统仅使用RF信号的RSSI。处理单元可包括处理器,该处理器包括可执行指令,即处理器可执行指令,诸如软件代码,其用于确定RF信号的RSSI、将RSSI与预定阈值进行比较、并输出预滑水警告信号。处理单元可以包括用于执行本文描述的实施例中的任何一个的方法的可执行指令。

在一些实施例中,系统将预滑水警告信号发送到输出单元,所述输出单元将被动警告信号输出到车辆的驾驶员,例如音频、视觉和/或触觉信号。此外或代替被动警告信号,可以将预滑水警告信号发送到车辆的主动车辆控制系统。系统可以通过有线传输路径或无线传输路径来发送预滑水信号。系统还可以将信号发送到另一车辆和/或发送到车辆外和外部的另一物体。车辆外的这些发送是无线的。

在一些实施例中,预滑水警告信号例如经由Car2Car通信被发送到一个或多个另外的车辆,或者经由另外的基础设施(诸如云)被发送到一个或多个另外的车辆。可以将预滑水警告信号发送到车辆外部的具有接收器的任何物体。在车辆外发送的滑水警告信号还可以包括地理标记,该地理标记指示在其处已经确定滑水的增加风险的车辆的地理位置。

系统还可以进一步包括装配到车辆的被配置为检测湿路的摄像机、和/或例如与车辆的挡风玻璃相关联的雨水传感器。系统还可以进一步接收指示湿路状况或预滑水状况的至少一个附加信号,并且响应于接收到至少一个附加信号并且接收RF信号的RSSI的值小于预定阈值,而确定满足预滑水状况并且输出预滑水警告信号。

根据本文所述的实施例中的任何一个的系统的处理单元可包括用于执行本文所述的实施例中的任何一个的方法的可处理可执行指令,例如软件代码。

还公开了一种包括根据本文所述的实施例中的任何一个的系统的车辆。还提供了一种计算机程序产品,包括用于执行本文所述的实施例中的任何一个的方法的可处理可执行指令,例如软件代码。计算机程序产品可以是存储介质。

附图说明

现在将参考附图描述实施例。

图1示出用于确定湿路状况的系统的示意图;

图2示出从与车辆的车轮相关联的传感器发射的RF信号的RSSI作为车轮的旋转角度的函数的图形;

图3示出使用极坐标从传感器发射的RF信号的RSSI的图形;

图4示出在干燥状况和潮湿状况下从传感器接收的RF信号的RSSI的图形;

图5示出用于确定湿路状况的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于确定湿路状况的系统10的示意图。系统10用在车辆11上并且可以是车辆11的一部分。车辆11包括四个车轮W1、W2、W3、W4,每个车轮包括与相应车轮相关联的传感器12-1、12-2、12-3、12-4。如图1中由R1、R2、R3、R4所示,每个传感器12-1、12-2、12-3、12-4经由各自的发射器(未示出)向系统10的接收器13发射RF信号。传感器12-1、12-2、12-3、12-4可以是轮胎参数监测系统(TPMS)的传感器。RF信号R1、R2、R4、R4主要用于监测轮胎的参数。然而,RF信号R1、R2、R3、R4的接收信号强度指数(RSSI)被系统10用于确定车辆11的湿路状况,而不管可从RF信号导出的指示轮胎参数的任何信息如何。

系统10包括处理单元14,其可以包括处理器15和存储器16。处理单元14从接收器13接收RF信号的RSSI的值,并将RSSI的该值与存储在存储器16中的预定阈值进行比较。如果RSSI值低于预定值,则系统10向车辆11的驾驶员输出警告信号,例如音频和/或视觉和/或触觉信号的被动警告信号,或者向车辆11的另一主动车辆控制系统(例如ABS或ESP系统)输出警告信号。

RF信号的RSSI取决于发射器即传感器12-1、12-2、12-3、12-4中的每一个中的发射器和接收器13之间的大气状况。在干燥状况下,RF信号R1、R2、R3、R4的RSSI大于由于雨衰现象的潮湿状况下的RSSI。由于传感器12-1、12-2、12-3、12-4位于车辆11的相应车轮W1、W2、W3、W4上,并且车轮W1、W2、W3、W4与湿路表面进行接触,所以由传感器12-1、12-2、12-3、12-4发射的RF信号受到潮湿状况的影响,使得RF信号的RSSI在潮湿状况下比在干燥状况下更低。因此,通过确定来自传感器12-1、12-2、12-3、12-4的RF信号的RSSI,并将该值与已知的预定阈值(例如该传感器在干燥状况下的RSSI或一些其他预定阈值)进行比较,可以确定潮湿状况和指示滑水的增加风险的湿路状况。

图2示出了附接到车辆的车轮的传感器的RSSI的测量值作为车轮的旋转角度的函数的图形。图3示出了这些值的极图。

来自与车辆的四个车轮中的每一个相关联的传感器的RF信号的RSSI值被示出为指示平均RSSI值对于每个车轮是不同的,因为传感器中的每一个与接收器之间的传输路径不同。例如,传感器和接收器13之间的距离对于不同的车轮可以不同。来自每个传感器的RF信号通过其被发射到接收器的材料也可以是不同的,从而导致针对车辆的不同车轮的RSSI的不同平均值。

图2和3还指示RSSI的值可以取决于车轮围绕其轴的旋转角度。在一些实施例中,可以通过收集该特定车轮在一段时间内在干燥状况下的RSSI值来计算RSSI值的平均值,并且可以将独立于车轮角度的RSSI的平均值用作预定阈值或用作用于确定预定参考值的参考值。

在一些实施例中,该车轮在干燥状况下的RSSI的角相关值可以用作角相关预定阈值或用作用于确定角相关预定参考值的参考值。

在一些实施例中,从与车轮中的单个车轮相关联的单个传感器发射的RF信号的RSSI值可被用于确定湿路状况。车轮可以是驱动轮,因为这些车轮需要轮胎和道路之间的牵引来提供转向控制。在一些实施例中,在该方法中可以使用来自与两个或更多个车轮相关联的两个或更多个传感器的RF信号。在一些实施例中,可以使用来自与两个驱动轮相关联的两个传感器的RF信号。

图4示出了在干燥状况期间在区域D中以及在潮湿状况下在区域W中从附接到车辆车轮的传感器所接收的RSSI值作为时间的函数的图形。RSSI值在图4中用点指示。另外,实线指示作为时间的函数的车辆速度(以km/h为单位)。在干燥状况下,从附接到车轮的传感器所接收的RF信号的平均RSSI值(在图4中由线RD示意性地指示)高于在潮湿状况下用线RW示意性地指示的平均RSSI值。这指示了,通过确定RF信号的RSSI的值并确定该值是否小于预定值(例如RD),可以确定潮湿状况的存在,并且因此确定是否满足湿路状况。湿路状况的确定可以当做存在滑水的增加风险的指示。

在其他实施例中,由于滑水更可能发生在非常潮湿状况下,这将导致比较不潮湿状况下更低的RF信号的RSSI,所以可以将预定值选择为在值RD和RW之间。

图5示出了用于确定车辆的湿路状况的方法的流程图20。在框21中,接收从与车辆的车轮相关联的传感器发射的RF信号的接收信号强度指数(RSSI)的值。在判决菱形框22中,将RSSI的值与预定阈值进行比较。如果值小于预定阈值(判决为是),则该方法确定满足湿路状况并前进到框23,并输出预滑水警告信号。如果值大于或等于预定阈值(判决为否),则该方法继续接收从传感器或与车辆的另一车轮相关联的另一传感器发射的另一RF信号的另一RSSI值,并且重复流程图所描述的方法。

总之,雨水对RF信号的传输特性和强度的影响被用于提供预滑水检测。

在一个实施例中,相对于车轮的旋转以某一速度和在随机时间对RF信号的RSSI进行采样,并且其平均值针对该车轮而被计算和存储。使用足够数量的样本,使得消除角度变化中的变化。当道路变潮或变湿并且出现溅水时,确定平均RSSI相对于所存储的参考值的减小,由此可以确定水的存在。水的存在的这种确定可以与潮湿状况的其他指示(例如来自车辆挡风玻璃上的雨水传感器的信号,其指示雨水)结合使用以确定湿路状况。

在另一实施例中,使用RSSI的高速采样。RSSI值与ESP/ABS传感器提供的车轮旋转角度一起被测量。计算取决于旋转角度的平均值和标准偏差,并且以选定数量的范围(bin)将其存储为当道路已知为干燥时的参考值。方法的该阶段可以被称为学习阶段。然后,继续测量RSSI及其对应的角度。如果在某一点处,RSSI下降到从存储的平均值和标准偏差确定的可接受范围以下,则怀疑存在水。该方法继续,并且如果该行为在许多角度范围内维持直到获得足够的可能性,则证实(validate)用于水存在的信号。

附图标记列表

10系统

11车辆

12-1传感器

12-2传感器

12-3传感器

12-4传感器

13接收器

14处理单元

15处理器

16存储器

20流程图

21框

22判决菱形

23框

R1、R2、R3、R4 RF信号

W1、W2、W3、W4 车轮。

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