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CN110235072B - 控制车辆的运动 - Google Patents

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CN110235072B CN201880009253.1A CN201880009253A CN110235072B CN 110235072 B CN110235072 B CN 110235072B CN 201880009253 A CN201880009253 A CN 201880009253A CN 110235072 B CN110235072 B CN 110235072B
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安德鲁·费尔格雷夫
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Jaguar Land Rover Ltd
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Abstract

公开了一种用于控制车辆(100)的运动的设备(101)、包括设备(101)的系统(201)和车辆5(100)，以及用于控制车辆(100)的运动的方法(500，600)。设备(101)包括控制器(10)，该控制器被配置成根据从远程控制装置(200)接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号而从接收装置(202)接收第一信号，以及接收指示车辆的牵引力值的第二信号。根据车辆的牵引力值和/或检测到的车辆(100)的俯仰角度和侧倾角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度10值。控制器(10)基于被请求运动来提供用于控制车辆(100)的速度的输出信号。根据由控制器(10)确定的最大速度值而限制输出信号。

Description

控制车辆的运动
技术领域
本公开内容涉及控制车辆的运动。特别地，但非排他地，本公开内容涉及在远程控制操作模式下控制诸如汽车的道路车辆的运动。
本发明的各方面涉及用于控制车辆的运动的设备、用于控制车辆的运动的系统、车辆、控制车辆的运动的方法以及计算机程序。
背景技术
可以经由远程装置(例如具有合适的远程控制驾驶程序的智能电话)在远程控制驾驶模式下操作被适当装配的车辆，以向车辆的操作者提供从车辆之外的位置控制车辆的运动的便利手段。例如，这可以允许操作者获得更直接和全面的地形视图，允许操作者在车辆之外执行任务(例如，打开并随后关闭跨车辆路径的门并且操纵车辆通过门)或停驻车辆——特别是在有限的空间内停驻车辆。
这样的设置的一个问题是如何在远程控制车辆时使车辆和车辆附近的人员(包括车辆操作者)的安全性最大化。
本发明的一个目的即是解决该问题。
发明内容
本发明的各方面和实施方式提供了如所附权利要求中所要求保护的用于控制车辆的运动的设备、用于控制车辆的运动的系统、车辆、控制车辆的运动的方法以及计算机程序。
根据一方面，提供了用于控制车辆的运动的设备，该设备包括处理装置，该处理装置被配置成：根据来自远程控制装置的、指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；接收指示车辆的牵引力值的第二信号；根据车辆的牵引力值来确定车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制该输出信号。车辆的牵引力值被分类成离散水平，并且根据牵引力值被分类到的水平将最大速度值设置在对应的离散水平处。
以这种方式，可以根据车辆可用的牵引力来限制能够以远程控制驾驶模式操作车辆的最大速度，从而确保可以使车辆在一定距离或时间内停止。因此，远程控制的操作者可以确信将不会允许车辆以可能危及车辆和车辆附近的人员(包括操作者)的安全的速度无意地行驶。
在某些实施方式中，将牵引力值分类为离散水平包括将处理装置配置成：将车辆的牵引力值与第一阈值(T1)和第二阈值(T2)进行比较。如果车辆的牵引力值在第二阈值(T2)以上，则将牵引力值分类为“高”并且设置相对高的最大速度值水平(S2)。然而，如果车辆的牵引力值在第一阈值(T1)以上并且在第二阈值(T2)以下，则将牵引力值分类为“中等”并且设置相对低的最大速度值水平(S1)。如果车辆的牵引力值在第一阈值(T1)以下，则将牵引力值分类为“低”并且设置为零的最大速度值水平(S0)。因此，可以根据当前条件满足三个牵引力水平中的哪个来以简单的方式限制在远程控制驾驶模式下车辆的最大可用速度。因此，对于特别滑的条件，例如对于与0.1至0.40范围内的“低”摩擦系数对应的牵引力值，可以防止以远程控制驾驶模式操作车辆——即，可以将车辆速度限制到0kph的最大速度。对于可获得高水平抓地力的条件，例如对于与0.61至1.0范围内的“高”摩擦系数对应的牵引力值，可以在远程控制驾驶模式下以至多完全可用速度(通常为6kph)操作车辆。对于这些极端条件之间的条件，在这些条件下仅能够获得中等水平的抓地力(此处是与0.41至0.60范围内的“中等”摩擦系数对应的牵引力值)，可以相应地限制车辆速度。作为示例，可以将操作车辆的最大速度限制到3kph。因此，如果操作者试图请求更快的运动则会被阻止。在某些实施方式中，低摩擦系数类别、中等摩擦系数类别和高摩擦系数类别可以对应于远程控制驾驶模式下可允许的对应的低最大速度、中等最大速度和高最大速度；即，并非在低摩擦条件下阻止运动，而是允许至多例如2kph的运动，并且在存在中等摩擦分类时允许最多4kph的速度的运动，并且在高摩擦条件下允许最多6kph的速度的运动，如上述示例所示。在其他实施方式中，可以利用对应数量的阈值将牵引力水平划分成多于或少于三个类别。
处理装置可以被配置成根据第二信号来确定牵引力值。在该实施方式中，在处理装置处执行对牵引力值的确定，而不是从另一元件接收预先确定的牵引力值。
处理装置可以被配置成从至少一个车辆传感器接收第二信号。车辆传感器可以提供指示以下至少之一的数据：车轮速度；车轮负荷；悬架高度；车辆取向；侧倾角度；俯仰角度；车辆对地速度；车辆加速度和减速度；以及转向齿条力。换句话说，处理装置可以从车辆传感器接收原始数据并且根据该数据确定车辆的牵引力值。
除了或替代从一个或更多个车辆传感器接收第二信号，处理装置可以被配置成从至少一个车辆控制器接收第二信号。在这种情况下，所述至少一个车辆控制器可以提供指示以下至少之一的数据：轮胎与轮胎所接触的表面的摩擦系数；ABS干预；以及牵引力控制干预。因此，可以在独立于处理装置的元件中执行对牵引力值的确定，并且以准备好用于限制能够操作车辆的速度的形式将其传送至处理装置，或者处理装置可以接受该输入并将其与其他数据组合以更全面地确定牵引力值。
根据一个方面，提供了一种用于确定车辆的牵引力值的控制器，该控制器包括处理装置，该处理装置被配置成：接收指示转向齿条力的转向力信号；接收指示车辆的可转向轮处的法向力的法向力信号；根据转向力信号和法向力信号来确定可转向轮与地面之间的摩擦系数；以及提供取决于摩擦系数的指示车辆的牵引力值的输出信号。因此，可以在任何给定时间处从可转向轮处的法向力和转向齿条力推断出可转向轮胎(单独地或作为一组)的摩擦系数。由此，可以确定车辆的总牵引力值。来自控制器的用于确定车辆的牵引力值的输出信号可以对应于上文所述的指示车辆的牵引力值的第二信号。
除了根据可获得的牵引力来限制最大可允许速度之外，还可以根据可获得的牵引力类似地限制来自远程控制装置的其他请求。作为示例，可以根据情况限制加速请求，其中加速度曲线是可获得的牵引力的函数：例如，在高牵引力条件下遵循相对陡峭的加速度曲线，在低牵引力条件下降至遵循平缓的加速度曲线。可选地，可以提供与针对车辆的牵引力值的离散分类对应的离散加速度曲线。
处理装置可以被配置成根据第一信号或者从接近度感测装置接收到的另外的接近度信号来确定指示从车辆上的点到障碍物的距离的距离值，在这种情况下，车辆的最大速度值是根据车辆的牵引力值和距离值确定的。因此，附近障碍物的接近度可以被视为用于确定车辆应该被允许行驶的最大速度的附加因素，以确保车辆将能够在与这样的障碍物碰撞之前停止。接近度感测装置还能够确定车辆与障碍物的相对接近速度。以这种方式，对于要确保使车辆能够在碰撞之前停止的情况，可以在对适当的最大速度的计算和确定中考虑到障碍物(例如人、动物或其他车辆)的运动。
处理装置可以被配置成根据从角度感测装置接收到的另外的角度信号来确定车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者，在这种情况下，车辆的最大速度值是根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者以及车辆的牵引力值而确定的。因此，也可以考虑地形的轮廓，以确保将车辆保持在控制之下。例如，可以结合可获得的牵引力水平以及可选地结合障碍物的接近度来与坡度的陡度成反比地调整可允许的最大车辆速度。换句话说，如果远程操作者请求最大的6kph的速度来爬坡或下坡，则处理装置将通过考虑俯仰角度以及摩擦水平来调整实际车辆速度。还可以考虑侧倾角或以其代替俯仰角，以防止远程操作者使车辆进入可能的侧倾情况，这对于远程操作者而言可能难以从车辆之外感知到。可以允许在远程控制操作模式下操作车辆的角度可能受到车轮可获得的牵引力的影响，因此可以通过考虑牵引力和角度二者的组合而将车辆保持在安全的操作情况下。
处理装置可以被配置成：根据最大速度值被确定为零来提供用于使车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。因此，可以在需要使车辆停正(stop due)时使车辆进入安全保护状态。
这本身可以被认为是独立的发明，因此根据另一方面，提供了用于控制车辆的运动的设备，该设备包括处理装置，该处理装置被配置成：根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；从角度感测装置接收指示车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号；处理装置被配置成根据最大速度值被确定为零来提供用于使车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。
根据该方面，可以仅根据地形的轮廓来限制可以在远程控制驾驶模式下操作车辆的最大速度(不必还考虑车辆可获得的牵引力)，从而确保可以使车辆在一定距离或时间内安全地停止。因此，远程控制的操作者可以确信不允许车辆以可能危及车辆和车辆附近的人员(包括操作者)的安全的速度无意地行驶。此外，因为处理装置被配置成根据最大速度值被确定为零来提供用于使车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号，因此在需要使车辆停止时车辆可以进入安全保护状态。
角度信号可以指示侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的绝对值以及侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的变化率二者。通过不仅考虑俯仰角度和/或侧倾角度的当前的绝对值，而且还考虑侧倾角度和俯仰角度变化得多快，可以对安全操作条件以及因此的安全操作速度进行更准确的确定。
角度感测装置可以包括至少一个传感器，该传感器选自包括以下的组：侧倾角度传感器；俯仰角度传感器；车辆惯性测量单元(IMU)；以及悬架高度传感器。因此，可以直接或间接地测量俯仰角度和侧倾角度以及它们的变化率。
在某些情况下，处理装置可以被配置成提供用于防止在远程控制驾驶模式下操作车辆的输出信号，从而仅允许在手动模式下驾驶车辆，直到条件改变使得确定最大速度值大于零。因此，在需要使车辆停止的情况下可以保持车辆处于安全保护状态。在某些情况下，可以防止用户以远程控制模式操作车辆直到条件改变——例如通过将车辆(在手动模式下)移动到牵引力较高并且/或者轮廓较不陡峭的不同地形，并且可以安全地恢复在远程控制驾驶模式下对车辆的操作。相同的原理可以应用于防止车辆在远程控制驾驶模式下从静止状态出发的情况。
处理装置可以包括电子处理器，该电子处理器电耦接至其中存储有指令的电子存储器装置，并且电子处理器可以具有用于接收第一信号和第二信号的电输入。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制车辆的运动的系统，该系统包括根据上述方面中任一方面所述的设备，以及用于经由无线局域网接收来自远程控制装置的所发送信号的接收装置。
根据又一方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据上述方面中任一方面所述的设备或系统，其中，车辆的速度被限制到取决于最大速度值的速度。
根据本发明的一方面，提供了一种如上所述的设备，其中，所述处理装置被配置成：接收所述第一信号；接收所述第二信号；确定车辆的最大速度值；以及提供用于控制车辆的速度的输出信号，该处理装置包括：电子处理器，其具有用于接收所述第一信号和所述第二信号的电输入；以及电子存储器装置，其电连接至电子处理器并且其中存储有指令；其中，处理器被配置成访问存储器装置并且执行存储在该存储器装置中的指令，使得处理器能够操作成根据车辆的牵引力值来确定车辆的最大速度值并且基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
根据另一方面，提供了一种如上所述的设备，其中，所述处理装置被配置成：接收所述第一信号；接收所述角度信号；确定车辆的最大速度值；以及提供用于控制车辆的速度的输出信号，该处理装置包括：电子处理器，其具有用于接收所述第一信号和所述角度信号的电输入；以及电子存储器装置，其电耦接至电子处理器并且其中存储有指令；其中，处理器被配置成访问存储器装置并且执行存储在该存储器装置中的指令，使得处理器能够操作成根据车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度值并且基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
还公开了一种用于控制车辆的运动的设备，该设备包括处理装置，该处理装置被配置成：根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；接收指示拖车连接至车辆的一个或更多个第二信号；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆的运动的输出信号，其中，根据所述一个或更多个第二信号而限制该输出信号。
当拖车附接至车辆时，拖车可能会遮挡车辆的某些传感器，例如驻车传感器、雷达或摄像装置中的一个或更多个。来自那些传感器的信号在远程控制操作模式期间可能在维持对车辆的完全控制方面是有用的——例如接近度传感器防止与车辆附近的障碍物碰撞；来自那些接近度传感器的信号被作为到防撞系统的输入，如果检测到障碍物太靠近车辆的路径，该防撞系统将自动使车辆受控制地停止。这在倒退运动的情况下特别重要。因此，如果这些传感器中的至少一些不能够以其全部能力进行操作，则可能无法依靠防撞系统来避免这样的碰撞。此外，连接的拖车通常会造成车辆的停止距离增加。因此，在附接拖车的情况下，在以远程控制模式操作车辆时，与障碍物碰撞的可能增加。因此，通过检测连接至车辆的拖车的存在，可以限制(例如，约束)远程控制操作模式以降低碰撞风险。
可以根据所述一个或更多个第二信号来禁止输出信号。因此，在某些实施方式中，完全防止了远程控制模式下的操作，而且仅可以通过以手动模式驾驶车辆来将其移动。
输出信号可以用于将车辆的速度限制到最大速度值。通过在连接有拖车的情况下限制远程控制模式下车辆的最大速度，车辆所需的制动距离将减小，并且将允许操作者有更长的时间来对任何潜在的碰撞做出反应。限制远程控制操作模式的另一方式是防止倒退运动，因为倒退是拖车可能遮挡相关传感器的视场的方向。
最大速度值可以为零。这实际上对应于完全防止远程控制模式下的操作的限制。输出信号可以用于向车辆施加制动力。因此，如果检测到连接有拖车，则可以应用车辆制动器以防止车辆移走，或者如果仅在车辆在远程控制操作下开始移动之后检测到拖车的存在，则使车辆受控制地停止。
接收一个或更多个第二信号可以包括：从拖车连接传感器接收拖车连接信号。接收拖车连接信号可以包括：接收车辆CAN总线上的指示拖车与车辆之间的电连接的信号。
拖车连接传感器可以包括一个或更多个接近度传感器，并且接收拖车连接信号可以包括：接收根据一个或更多个接近度传感器检测到在与车辆相距设定距离处存在对象而输出的信号。对于给定的拖车和连接机构，从车辆后部(车辆后部的接近度传感器)到拖车前部的距离将是已知的。这样，如果接近度传感器在该已知距离处检测到对象，则可以推断出给定的拖车已连接至车辆。一个或更多个接近度传感器可以选自包括以下的组：超声传感器、雷达传感器和光学传感器。应当理解，可以采用可以用于检测在与车辆相距特定距离处是否存在对象的任何传感器或传感器组。该设定距离在车辆运动期间可以是恒定的。利用已知的拖车和已知的连接机构，可以在车辆静止时推断拖车的连接。然而，存在误报的风险，因为在该位置处可能恰好存在另一对象，例如未连接的拖车或墙壁。如果简单地因为障碍物处于可能被认为是连接的拖车的距离处而导致操作者无法使用远程控制模式将车辆从该障碍物移开，那这将是不方便的。因此，为了避免这样的误报，在某些实施方式中，在远程控制操作下允许运动(可能以有限的能力，例如仅远离障碍物和/或以低速运动)，但在该初始运动期间继续监测来自接近度传感器的信号并且如果到对象的距离保持基本恒定，则可以推断该对象实际上是连接至车辆的(即，是拖车)。一旦确定连接有拖车，则通常通过使车辆受控制地停止(即，通过应用车辆制动器)并且阻止对车辆的任何其他远程控制来结束远程控制模式下的操作直到拖车断开连接。利用检测连接至车辆后部的对象的存在的该手段，即使当对象本身不是拖车时，也可以限制或禁止远程控制模式；作为示例，经由牵引绳连接另一车辆。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制车辆的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；接收指示车辆的牵引力值的第二信号；根据车辆的牵引力值来确定车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。车辆的牵引力值被分类成离散水平，并且根据牵引力值被分类到的水平将最大速度值设置在对应的离散水平处。
确定最大速度值可以包括：根据从至少一个车辆传感器接收到的第二信号来确定牵引力值。
确定牵引力值可以包括：接收指示转向齿条力的转向力信号；接收指示车辆的可转向轮处的法向力的法向力信号；根据转向力信号和法向力信号来确定可转向轮与地面之间的摩擦系数；以及根据摩擦系数来提供指示车辆的牵引力值的输出信号。
该方法可以包括：根据第一信号或从接近度感测装置接收的另外的接近度信号来确定指示从车辆上的点到障碍物的距离的距离值；其中，确定车辆的最大速度值依赖于车辆的牵引力值和距离值。
该方法可以包括：根据从角度感测装置接收到的另外的角度信号来确定车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者；其中，确定车辆的最大速度值依赖于车辆的牵引力值以及侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制车辆的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；从角度感测装置接收指示车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度值；基于被请求运动来提供用于控制车辆的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号；以及根据最大速度值被确定为零来提供用于使车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。
角度信号可以指示侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的绝对值以及侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的变化率。
提供输出信号可以包括：向制动控制器和动力系控制器中至少一者提供输出信号，以使车辆的速度被限制到与最大速度值对应的速度。
还公开了一种控制车辆的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；接收指示拖车连接至车辆的一个或更多个第二信号；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆的运动的输出信号，其中，根据所述一个或更多个第二信号而限制输出信号。
提供输出信号可以包括：向动力系控制器、变速器控制器、制动控制器和转向控制器中至少一者提供输出信号，以使车辆根据被请求运动移动。输出信号可以用于将车辆的速度限制到最大速度值。最大速度值可以为零。
根据再一方面，提供了一种计算机程序，当其被处理器执行时，该计算机程序被布置成执行如上所述的方法。可选地，计算机程序存储在计算机可读介质上。
在本申请的范围内，明确意在的是，可以单独地或以任意组合的方式采用在前述段落中、权利要求书中和/或以下描述和附图中所阐述的各个方面、实施方式、示例和替选方式、并且特别是其独特的特征。也就是说，可以按任何方式和/或组合来组合所有实施方式和/或任何实施方式的特征，除非这些特征不可兼容。申请人保留修改任何原始提交的权利要求或因此提交任何新的权利要求的权利，包括将任何原始提交的权利要求修改成从属于任何其他权利要求和/或并入任何其他权利要求的任何特征(尽管最初没有以该方式要求保护)的权利。
附图说明
现在将参照附图仅通过举例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的适合与远程控制驾驶系统结合使用的车辆的示意图；
图2示出了车辆和用于控制车辆的运动的相关联的远程控制装置；
图3示出了用于控制车辆的运动的控制器的框图；
图4示出了车辆内的主要输入装置的示意图；
图5示出了根据一个实施方式的在远程控制模式下控制车辆的运动的方法的流程图；
图6示出了根据另一实施方式的在远程控制模式下控制车辆的运动的方法的流程图；
图7示出了根据本发明的用于控制车辆的运动的系统和设备的示意图；
图8示出了车辆和连接的拖车以及用于在控制车辆的运动时使用的相关联的远程控制装置；以及
图9示出了根据一个实施方式的在远程控制模式下控制车辆的运动的方法的流程图。
具体实施方式
附图示出了用于控制车辆100的运动的设备101，该设备包括处理装置10，该处理装置10被配置成：根据从远程控制装置200接收的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收501第一信号；接收503指示车辆的牵引力值的第二信号；根据车辆的牵引力值来确定505车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供507用于控制车辆100的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
以这种方式，可以根据车辆可获得的牵引力来限制以远程控制驾驶模式操作车辆的最大速度，从而确保可以使车辆在一定距离或时间内停止。因此，远程控制的操作者可以确信不允许车辆以可能危及车辆和车辆附近的人员(包括操作者)的安全的速度无意地行驶。
附图还示出了用于控制车辆100的运动的设备101，该设备包括处理装置10，该处理装置10被配置成：根据从远程控制装置200接收的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收601第一信号；从角度感测装置接收603指示车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定605车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供607用于控制车辆100的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
因此，可以仅根据地形的轮廓来限制可以在远程控制驾驶模式下操作车辆的最大速度(不必还考虑车辆可获得的牵引力)，从而确保可以使车辆在一定距离或时间内安全地停止。因此，远程控制的操作者可以确信不允许车辆以可能危及车辆和车辆附近的人员(包括操作者)的安全的速度无意地行驶。
此外，附图示出了控制车辆100的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置200接收的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收501第一信号；接收503指示车辆的牵引力值的第二信号；根据车辆的牵引力值来确定505车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供507用于控制车辆100的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
附图还示出了控制车辆100的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置200接收的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收601第一信号；从角度感测装置接收603指示车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定605车辆的最大速度值；以及基于被请求运动来提供607用于控制车辆100的速度的输出信号，其中，根据最大速度值而限制输出信号。
附图还示出了用于控制车辆100的运动的设备101，该设备包括处理装置10，该处理装置10被配置成：根据从远程控制装置200接收的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收第一信号；接收指示拖车300连接至车辆100的一个或更多个第二信号；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆100的运动的输出信号。根据所述一个或更多个第二信号而限制输出信号。
附图还示出了控制车辆100的运动的方法，该方法包括：根据从远程控制装置200接收的、指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置202接收第一信号；接收指示拖车300连接至车辆100的一个或更多个第二信号；以及基于被请求运动来提供用于控制车辆100的运动的输出信号。根据所述一个或更多个第二信号而限制输出信号。
图1示出了根据本发明的实施方式的车辆100。车辆100具有发动机121的动力系129，发动机121连接至具有自动变速器124的传动系130。应当理解，本发明的实施方式也适合于在具有手动变速器、无级变速器或任何其他合适的变速器的车辆中使用。此外，本发明的实施方式还适合于在具有其他类型的动力系的车辆(例如电池电动车辆、燃料电池动力车辆和混合动力车辆)中使用。
在图1的实施方式中，借助于变速器模式选择器标度盘124S，可以将变速器124设置为以下多种变速器操作模式中的一种模式：驻车模式P、倒车模式R、空挡模式N、驾驶模式D或运动模式S。选择器标度盘124S向动力系控制器11提供输出信号，动力系控制器11响应于该输出信号使变速器124根据所选择的变速器模式进行操作。因此，在该实施方式中，将变速器控制器(未示出)结合到动力系控制器11中。然而，在其他实施方式中，变速器控制器可以是与控制器10可操作地通信的分立元件。
传动系130被布置成借助于前差速器137和一对前驱动轴118来驱动一对前车轮111、112。传动系130还包括辅助传动系部分131，其被布置成借助于辅助传动轴或后驱传动轴132、后差速器135和一对后传动轴139来驱动一对后车轮114、115。前车轮111、112与前驱动轴118和前差速器137组合可以被称为前桥136F。后车轮114、115与后传动轴139和后差速器135组合可以被称为后桥136R。
车轮111、112、114、115各自具有相应的制动器111B、112B、114B、115B。各个速度传感器111S、112S、114S、115S与车辆100的每个车轮111、112、114、115相关联。传感器111S、112S、114S、115S被安装至车辆100并且被布置成测量对应车轮的速度。
本发明的实施方式适合与其中变速器被布置成驱动仅一对前轮或仅一对后轮的车辆(即前轮驱动车辆或后轮驱动车辆)或是可选择的两轮驱动/四轮驱动车辆结合使用。在图1的实施方式中，变速器124能够借助于动力传递单元(PTU)131P可释放地连接至辅助传动系部分131，从而允许以两轮驱动模式或四轮驱动模式操作。应当理解，本发明的实施方式可以适合于具有多于四个车轮的车辆或仅驱动两个车轮(例如三轮车辆或四轮车辆或具有多于四个车轮的车辆的两个车轮)的车辆。
用于车辆100的控制系统包括被称为车辆控制单元(VCU)10的中央控制器10、动力系控制器11、制动控制器13和转向控制器170C。制动控制器13是防抱死制动系统(ABS)控制器13并且形成制动系统22(图3)的一部分。VCU 10从设置在车辆上的各种传感器1000和子系统(未示出)接收多个信号以及向这些传感器和子系统输出多个信号。VCU 10包括图3所示的低速前进(LSP)控制系统12、稳定性控制系统(SCS)14S、牵引力控制系统(TCS)14T、巡航控制系统16和陡坡缓降控制(HDC)系统12HD。SCS 14S通过检测和管理转弯时的牵引力损失来提高车辆100的稳定性。当检测到转向控制减弱时，SCS 14S被自动配置成命令制动控制器13应用车辆100的一个或更多个制动器111B、112B、114B和115B来帮助使车辆100沿用户希望行驶的方向转向。如果检测到过度的车轮空转，则TCS 14S被配置成通过施加制动力以及减少动力系驱动扭矩来减少车轮空转。在所示的实施方式中，SCS 14S和TCS 14T通过VCU 10来实现。在一些替选实施方式中，SCS 14S和/或TCS 14T可以通过制动控制器13来实现。另外替选地，SCS 14S和/或TCS 14T可以通过一个或更多个另外的控制器来实现。
类似地，控制器10、11、13、170C中的一个或更多个可以以运行于相应的一个或更多个计算装置(例如一个或更多个电子控制单元(ECU))上的软件来实现。在一些实施方式中，控制器10、11、13、170C中的两个或更多个可以以运行于一个或更多个常见计算装置上的软件来实现。两个或更多个控制器10、11、13、170C可以以呈组合软件模块的形式的软件来实现。
应当理解，一个或更多个计算装置可以被配置成允许多个软件模块在同一计算装置上运行而且模块之间互不干扰。例如，计算装置可以被配置成使各模块运行以使得：如果实现第一控制器的软件代码的执行错误地终止，或者计算装置进入关于模块之一的意外死循环，则这不影响由实现第二控制器的软件模块所包括的软件代码的执行。
应当理解，控制器10、11、13、170C中的一个或更多个可以被配置成基本上不具有单点故障模式，即，控制器中的一个或更多个可以具有双重或多重冗余。应当理解，已知用于使得能够引入冗余的鲁棒划分技术，如使得在常见计算装置上正执行的各软件模块能够隔离的技术。应当理解，常见计算装置通常包括至少一个微处理器、可选地包括可以彼此并行地操作的多个处理器。在一些实施方式中可以设置监视器，监视器可选地以软件代码实现并且被配置成在确定软件模块已经发生故障的情况下发出警报。
SCS 14S、TCS 14T、ABS控制器22C和HDC系统12HD提供指示例如SCS活动、TCS活动和ABS活动的输出，其包括对单个车轮的制动干预以及从VCU 10至发动机121的发动机扭矩请求，例如在发生车轮打滑事件时如此操作。上述事件中的每一个均指示车轮打滑事件已经发生。也可以存在其他车辆子系统例如侧倾稳定性控制系统等。
如上所述，车辆100包括巡航控制系统16，其可操作成当车辆以超过25kph的速度行驶时将车辆速度自动保持在选定速度。巡航控制系统16设置有巡航控制HMI(人机接口)18，通过巡航控制HMI 18，用户可以以已知的方式向巡航控制系统16输入目标车辆速度。巡航控制系统输入控件安装至方向盘171(图4)。巡航控制系统16可以通过按下巡航控制系统选择器按钮176来开启。当巡航控制系统16开启时，压下“设定速度”控件173将巡航控制设定速度参数cruise_set-speed的当前值设置成当前车辆速度。压下呈“+”按钮174形式的巡航控制增大设定速度按钮允许增大cruise_set-speed的值，而压下“-”按钮175允许减小cruise_set-speed的值。设置有恢复按钮173R，其可操作成控制巡航控制系统16在驾驶员超驰干预之后将速度控制恢复成到cruise_set-speed的瞬时值。应当理解，包括本系统16的已知公路巡航控制系统被配置成使得如果用户压下制动器或者在具有手动变速器的车辆的情况下如果用户压下离合器踏板，则巡航控制功能被取消，并且车辆100恢复到需要用户进行的加速器踏板输入以保持车辆速度的手动操作模式。此外，对车轮打滑事件(如可能由牵引力损失而引起)的检测也具有取消巡航控制功能的效果。如果驾驶员随后压下恢复按钮173R，则恢复由系统16进行的速度控制。
LSP控制系统12也为用户提供基于速度的控制系统，该基于速度的控制系统使得用户能够选择非常低的目标速度，车辆可以在用户未要求任何踏板输入的情况下以该目标速度行进。仅以25kph以上的速度进行操作的公路巡航控制系统16不提供低速速度控制(或者行进控制)功能。
借助于安装在方向盘171上的LSP控制系统选择器按钮172来激活LSP控制系统12。系统12能够操作成对车辆100的一个或更多个车轮共同地或单独地应用选择性动力系、牵引力控制和制动动作，以将车辆100保持在期望速度。应当理解，在一些实施方式中，LSP控制系统选择器按钮172可以安装在除了方向盘171以外的位置，如仪表板中或任意其他适当位置。
LSP控制系统12被配置成使得用户能够经由低速前进控制HMI(LSP HMI)20(图1、图3)将设定速度参数user_set-speed的期望值输入至LSP控制系统12，低速前进控制HMI20与巡航控制系统16和HDC控制系统12HD共享某些输入按钮173至175。如果车辆速度在LSP控制系统的允许操作范围(在本实施方式中为2kph至30kph的范围，但是其他范围也是有用的)内，则LSP控制系统12通过将参数LSP_set-speed设置为等于user_set-speed的值(除非系统12确定需要LSP_set-speed的较低值，如下面参照图5更详细地讨论的)来根据user_set-speed的值控制车辆速度。与巡航控制系统16不同，LSP控制系统12被配置成独立于牵引事件的发生来进行操作。也就是说，LSP控制系统12在车轮打滑被检测到时不会取消速度控制。相比之下，在检测到打滑时，LSP控制系统12主动管理车辆的行为。
LSP控制HMI 20设置在车厢内，以便用户可以容易地接近。车辆100的用户能够以与巡航控制系统16类似的方式借助于“设定速度”按钮173以及“+”/“-”按钮174、175经由LSP HMI 20向LSP控制系统12输入用户期望车辆行驶的速度的指示user_set-speed。LSPHMI 20还包括视觉显示器，在该视觉显示器上可以向用户提供关于LSP控制系统12的状态的信息和指导。
LSP控制系统12接收来自车辆的制动系统22的指示用户借助于制动踏板163已经施加制动的程度的输入。LSP控制系统12还接收来自加速器踏板161的指示用户已经压下加速器踏板161的程度的输入。还从变速器或变速箱124向LSP控制系统12提供输入。该输入可以包括表示例如变速箱124的输出轴的速度、扭矩变换器打滑和齿轮比请求的信号。到LSP控制系统12的其他输入包括来自巡航控制HMI 18的表示巡航控制系统16的状态(开/关)的输入以及来自LSP控制HMI 20的输入。
HDC系统12HD被配置成在下坡时限制车辆速度。在HDC系统12HD处于活动状态时，系统12HD(经由制动控制器13)控制制动系统22以将车辆速度限制到与可以由用户设置的HDC设定速度参数HDC_set-speed的值对应的值。HDC_set-speed也可以被称为HDC目标速度。如果在HDC系统12HD处于活动状态时用户没有通过压下加速器踏板来超驰HDC系统，则HDC系统12HD控制制动系统22以防止车辆速度超过HDC_set-speed的值。在本实施方式中，HDC系统12HD不能操作成施加正的驱动扭矩。相比之下，HDC系统12HD仅可操作成借助于制动系统22来施加负的制动扭矩。
设置有HDC系统HMI 20HD，用户可以借助于该HDC系统HMI 20HD来控制HDC系统12HD，包括设定HDC_set-speed的值。在方向盘171上设置有HDC系统选择器按钮177，用户可以借助于该HDC系统选择器按钮177来激活HDC系统12HD以控制车辆速度。
如以上所指出的，HDC系统12HD可操作成使用户能够使用与巡航控制系统16和LSP控制系统12相同的控制来设定HDC设定速度参数HDC_set-speed的值以及调节HDC_set-speed的值。因此，在本实施方式中，当HDC系统12HD正在控制车辆速度时，可以以与巡航控制系统16和LSP控制系统12的设定速度类似的方式使用相同的控制按钮173、173R、174、175使HDC系统设定速度增加、减小或者间期设定成车辆的即时速度。HDC系统12HD可操作成允许将HDC_set-speed的值设定为从2kph至30kph的范围内的任意值。
应当理解，VCU 10被配置成实现上述类型的地形响应(TR)(RTM)系统，其中VCU 10根据所选择的驾驶模式控制一个或更多个车辆系统或子系统(例如动力系控制器11)的设置。驾驶模式可以由用户借助于驾驶模式选择器141S(图1)来选择。驾驶模式也可以被称为地形模式、地形响应模式或控制模式。在图1的实施方式中提供了四种驾驶模式：适合于在相对硬的平整驾驶表面(在驾驶表面与车辆的车轮之间存在相对高的表面摩擦系数)上驾驶的“公路”驾驶模式或“特殊程序关闭”(SPO)模式；适合于驶过多沙地形的“沙地”驾驶模式(SAND)；适合于驶过草地、砾石或雪地的“草地、砾石或雪地”(GGS)驾驶模式；适合于缓慢驶过岩石表面的“岩石爬行”(RC)驾驶模式；以及适合于在泥泞、有车辙地形中驾驶的“泥浆和车辙”(MR)驾驶模式。可以另外或替选地提供其他驾驶模式。
车辆100上的传感器包括向VCU 10提供连续传感器输出的传感器，包括如先前提及的且如图1中所示的车轮速度传感器111S、112S、114S、115S以及其他传感器(未示出)，如环境温度传感器、大气压力传感器、轮胎压力传感器、车轮铰接传感器、用于检测车辆横摆角度、侧倾角度和俯仰角度及速率的陀螺仪传感器、车辆速度传感器、纵向加速度传感器、发动机扭矩传感器(或发动机扭矩估算器)、转向角度传感器、转向齿条传感器、方向盘速度传感器、坡度传感器(或坡度估算器)、可以作为SCS 14S的一部分的横向加速度传感器、制动踏板位置传感器、制动压力传感器、加速器踏板位置传感器、纵向、横向和竖直运动传感器、惯性测量单元(IMU)以及形成车辆涉水辅助系统(未示出)的一部分的水检测传感器。在其他实施方式中，可以仅使用选自前述传感器中的一些传感器。在一些实施方式中，其他传感器可以有助于进行附加或替代。在图7中将车辆传感器的集合示意性地描绘为车辆传感器1000。
VCU 10还接收来自转向控制器170C的信号。转向控制器170C是电子助力转向单元(ePAS单元)的形式。转向控制器170C向VCU 10提供指示施加至车辆100的可转向着地轮111、112的转向力的信号。该力与用户施加至方向盘171的力与由ePAS单元170C生成的转向力结合而成的力对应。
如图2和图7所示，控制器10被配置成从接收装置202接收信号，该接收装置202被布置成接收来自远程控制装置200的指示车辆的被请求运动的所发送信号。
在图7中示出了合并有设备101的系统201的示例。该系统包括图3的设备和呈无线电单元形式的接收装置202。无线电单元202可以包括接收器和发送器，或者收发器，其被配置成接收从远程控制装置200发送的无线电信号并且将信号发送至远程控制装置200。无线电单元202和远程控制装置200可以被布置成提供无线局域网，经由该无线局域网可以在无线电单元202与远程控制装置200之间进行双向通信。例如，无线电单元202可以被布置成通过WiFi与远程控制装置200通信。在替选实施方式中，可以将其他无线电通信标准用于通信。在一个示例中，经由蓝牙提供无线电单元202与远程控制装置200之间的通信。
远程控制装置200可以是可以由车辆100之外的人携带和使用的便携式装置。在示例中，远程控制装置200包括具有应用的移动电话(或蜂窝电话)以使人能够提供手动输入以请求车辆100的运动。例如，手动输入可以包括对所需的节气门和制动或者所需的速度以及所需的行驶(转向)方向的指示。远程控制装置200被布置成在发送至无线电单元202的信号内包括指示接收到的用户输入的数据。无线电单元202被布置成提取该数据并且将数据提供给控制器10。
该系统使人能够以向远程控制装置200提供用户输入的方式通过远程控制来控制车辆100的移动。为了实现这样的远程控制，首先在远程控制装置200与无线电单元202之间建立双向通信链路。在建立了链路的情况下，远程控制装置200然后可以用于向控制器10指示请求实现车辆100的远程控制运动的远程控制模式。在启用车辆的远程控制之前，控制器10可以确定是否满足一个或更多个标准。例如，控制器10可以确定车辆100内是否存在智能钥匙(未示出)并且如果存在，则可以禁用远程控制运动或者可以将车辆的最大可允许速度设置为零。
在建立了通信链路的情况下，远程控制装置200的用户然后能够向远程控制装置200提供手动输入以请求和控制车辆的运动，包括速度或动力的增加或减少、制动的增加或减少、档位选择和行驶(转向)的方向。远程控制装置200可以生成包括限定被请求运动的信息的数据，然后经由通信链路将其发送至无线电单元202。
为了确保远程控制驾驶模式下的安全操作，可以限制在远程控制驾驶模式下能够操作车辆的最大速度，从而确保可以使车辆在一定距离或时间内停止。在下面更全面描述的某些实施方式中，可以根据车辆可获得的牵引力来确定最大速度。
车辆的“牵引力值”这一度量是在车辆的从动轮处可获得的牵引力的量度，并且是根据从动轮的各个轮胎与其所接触的表面(“地面”)之间的摩擦系数μ得出的。根据车辆的牵引力值来限制在远程控制驾驶模式下车辆的最大速度。如果确定摩擦系数μ对于不同的车轮具有不同的值，则可以将车辆的牵引力值取为这些值的平均值或这些值中的最小值，从而保守地限制车辆速度。
替选地或另外，可以根据车辆的侧倾角度和/或俯仰角度来确定最大速度。
无线电单元202确定限定由远程控制装置200请求的运动的数据并且将数据提供给控制器10。控制器10根据接收到的数据向动力转向控制器170C、制动控制器13和动力系控制器11(结合变速器控制器)提供输出信号，并且因此用户能够远程地操作车辆100。然而，提供给制动控制器13和动力系控制器11的输出信号也可以依赖于上面提及的最大速度值。具体地，无论远程控制装置200请求怎样的车辆速度，控制器10都向制动控制器13和/或动力系控制器11提供输出信号，以将车辆100的速度调整到不大于与最大速度值对应的速度。也就是说，车辆的速度被限制为不大于与最大速度值对应的速度。例如，在来自远程控制装置202的数据涉及增加发动机功率和/或减少制动的用户请求(其可以将速度增大到每小时3公里)并且最大速度值对应于每小时1公里的情况下，控制器10向制动器和动力系提供用于使速度仅为每小时1公里的输出信号。除了根据可获得的牵引力来限制最大可允许速度之外，也可以根据可获得的牵引力类似地来限制来自远程控制装置202的其他请求。作为示例，可以根据情况限制加速的请求，其中加速度曲线是可获得的牵引力的函数：例如，在高牵引力条件下遵循相对陡峭的加速度曲线，在低牵引力条件下降至遵循平缓的加速度曲线。可选地，可以提供与针对车辆的牵引力值的离散分类对应的离散加速度曲线。也可以根据可获得的牵引力的水平来调整或限制转向速率。
在一些情况下，远程控制装置200所请求的速度可能在一段时间内保持不变，但是所确定的最大速度值可能变得小于车辆的当前速度，并且因此可以对到动力系控制器11和/或制动控制器13的输出信号进行调整以降低车辆的速度，使得车辆的速度对应于最大速度值。
可以根据当前情况满足三个牵引力水平中的哪个来以简单的方式限制在远程控制驾驶模式下车辆的最大可用速度。因此，对于特别滑的条件，例如对于与0.1至0.40范围内的“低”摩擦系数对应的牵引力值，可以防止以远程控制驾驶模式操作车辆——即，可以将车辆速度限制到0kph的最大速度。对于可获得高水平抓地力的情况，例如对于与0.61至1.0范围内的“高”摩擦系数对应的牵引力值，可以在远程控制驾驶模式下以至多完全可用速度(通常为6kph)操作车辆。对于这些极端情况之间的情况，在这些情况下仅能够获得中等水平的抓地力(此处是与0.41至0.60范围内的“中等”摩擦系数对应的牵引力值)，可以相应地限制车辆速度。作为示例，可以将操作车辆的最大速度限制到3kph。
因此，如果操作者试图请求更快的运动则会被阻止。在某些实施方式中，低摩擦系数类别、中等摩擦系数类别和高摩擦系数类别可以对应于远程控制驾驶模式下可允许的对应的低最大速度、中等最大速度和高最大速度；即，并非在低摩擦情况下阻止运动，而是允许至多2kph的运动，并且在存在中等摩擦分类时允许最多4kph的速度的运动，并且在高摩擦情况下允许至多6kph的速度的运动，如上述示例所示。在其他实施方式中，可以利用对应数量的阈值将牵引力水平划分成多于或少于三个类别。可选地，可以提供与针对车辆的牵引力值的离散分类对应的离散加速度曲线。
在某些实施方式中，也可以考虑地形的轮廓，以确保将车辆100保持在控制之下。来自角度感测装置的指示车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号被传送至控制器10，以用于根据车辆100的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度值。角度信号可以指示侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的绝对值以及侧倾角度和俯仰角度中一者或两者的变化率二者。通过不仅考虑俯仰角度和/或侧倾角度的当前的绝对值，而且还考虑侧倾角度和俯仰角度变化得多快，可以对安全操作条件以及因此的安全操作速度进行更准确的确定。
角度感测装置可以包括至少一个传感器，该传感器选自包括以下的组：侧倾角度传感器；俯仰角度传感器；车辆惯性测量单元(IMU)；以及悬架高度传感器。因此，可以直接或间接地测量俯仰角度和侧倾角度以及它们的变化率。
例如，可以结合可获得的牵引力水平以及可选地结合障碍物的接近度来与坡度的陡度成反比地调整可允许的最大车辆速度。换句话说，如果远程操作者请求最大的6kph的速度来爬坡或下坡，则处理装置将通过考虑俯仰角度(以及可选地，牵引力水平)来调整实际车辆速度。还可以考虑侧倾角或以其代替俯仰角，以防止远程操作者使车辆进入可能的侧倾情况，这对于远程操作者而言可能难以从车辆之外感知到。可以允许在远程控制操作模式下操作车辆的角度可能受到车轮可获得的牵引力的影响，因此可以通过考虑牵引力和角度二者的组合而将车辆保持在安全的操作情况下。
从某些类型的传感器输出的信号可以在向前传输至VCU 10之前在子模块级处被接收和处理。例如，可以在侧倾控制模块(例如，上述侧倾稳定性控制系统内的专用处理器)处处理来自任何或所有传感器的可以指示车辆的侧倾角的信号，以确定瞬时侧倾角度和/或其变化率。类似地，可以在俯仰控制模块(其本身例如可以是SCS或HDC系统12HD的一部分)处处理来自任何或所有传感器的可以指示车辆的俯仰角度的信号，以确定瞬时俯仰角度和/或其变化率。这在图7中被示例性地示出，在图7中，从车辆传感器1000到各个车辆控制器11、13和170C的虚线箭头描绘了用于将数据从传感器1000传送到各个控制器以向前传送到中央控制器10的可选连接。合适的传感器将包括：侧倾角度传感器；俯仰角度传感器；车辆惯性测量单元(IMU)；以及悬架高度传感器。在相应的侧倾控制模块和俯仰控制模块处确定的侧倾角度数据和俯仰角度数据可以输出到VCU，在VCU处侧倾和俯仰角度数据可以与诸如转向角度、车辆速度和/或加速度以及车辆牵引力的其他输入结合使用，以根据情况确定在远程控制模式下操作车辆的适当安全的最大速度。因此，可以在独立于中央控制器10的相应元件中执行对牵引力值和/或俯仰/侧倾角度的确定并且以准备好用于限制能够操作车辆的速度的形式将其传送至中央控制器，或者中央控制器10可以从车辆传感器1000接收原始数据，并且根据该数据来确定车辆的牵引力值和/或俯仰/侧倾角度。可选地，中央控制器10可以将来自传感器1000的原始数据与其他数据组合以更全面地确定牵引力值。
在一些实施方式中，可以在确定最大速度时考虑车辆100到障碍物的距离。可以基于来自车辆上的呈一个或更多个接近度传感器(未示出)形式的接近度感测装置(例如，已知的用于辅助车辆的驻车的传感器)的信号来确定车辆与障碍物之间的距离。接近度传感器可以包括超声波接近度传感器，但替选地可以是电磁接近度传感器。已知在车辆上设置这样的传感器以在驻车时辅助驾驶员。每个接近度传感器可以被布置成向控制器10提供指示从传感器到最接近该传感器的障碍物的距离的传感器信号。控制器10可以被配置成通过执行传感器融合(或多传感器数据融合)来处理来自传感器的信号，以获得从车辆100到最接近车辆的障碍物的距离的更准确指示。也就是说，可以组合从传感器接收到的数据以使得与单独使用来自每个传感器的数据的情况相比，得到的对距离的指示的不确定性较小。
因此，附近障碍物的接近度可以被视为用于确定车辆应当被允许行驶的最大速度的附加因素，以确保车辆将能够在与这样的障碍物碰撞之前停止。接近度感测装置还可以能够确定车辆与障碍物的相对接近速度。以这种方式，对于要确保使车辆能够在碰撞之前停止的情况，可以在对适当的最大速度的计算和确定中考虑到障碍物(诸如人、动物或其他车辆)的运动。
感测装置还可以包括位于车辆100内的一个或更多个摄像装置，其被配置成向控制器10提供指示到最近的障碍物的距离的信号。
由于这样的接近度传感器可以在远程控制操作模式期间用作到碰撞检测系统的输入，因此如果存在这些传感器中的一个或更多个可能由于其视场至少部分地被遮挡而受损的风险，则对该车辆和附近的人员造成危险。因此，则本发明通过在检测到有拖车连接至车辆的情况下至少限制——并且优选地完全禁止——远程控制操作的功能来解决该问题。
存在可以做出该确定的几种方式。通常，拖车既机械又电气地连接至车辆。可以通过牵引杆进行机械连接。可以经由在拖车与车辆上的连接器之间连接电缆来进行电连接，例如以提供电信号和电力来操作拖车上的灯。因此，可以基于用于检测机械连接的传感器或用于检测电缆的连接的传感器或其组合来进行拖车的检测。后一种电连接的检测可以经由连接器处的传感器或者可以响应于CAN总线上的拖车连接信号。
进行确定的另一方式是通过使用一个或更多个接近度传感器来检测在与车辆相距设定距离处有对象的存在。对于给定的拖车和连接机构，从车辆后部(车辆后部处的接近度传感器)到拖车前部的距离是已知的。这样，如果接近度传感器在该已知距离处检测到对象，则可以推断出给定的拖车已连接至车辆。通过将车辆的运动作为因素计入可以提高确定的置信水平。因此，如果间隙在车辆移动时保持基本恒定，则可以更可靠地推断出对象正随车辆移动并且因此已连接至车辆。
这些传感器可以是与在远程控制操作模式期间用作到碰撞检测系统的输入的接近度传感器非常相同的接近度传感器。替选地，用于检测拖车的接近度传感器或是接近度传感器的子组或交叠组，在这种情况下，各组接近度传感器的视场至少部分地交叠有利于确信遮挡碰撞检测接近度传感器的任何对象都会被拖车检测接近度传感器捕捉到。
在某些实施方式中，可以得益于形状识别软件和对拖车的已知或预期形状特征与由拖车检测接近度传感器输出的信号之间的比较来确定是否有拖车连接至车辆。这尤其适用于接近度传感器包括摄像装置的情况。
在图9中示出了用于利用远程驾驶系统控制车辆的运动的方法的示例。
在要检测的障碍物是远程控制装置200的用户的情况下，从远程控制装置200到接收器202的第一信号可以用作确定远程控制装置200与接收器202的接近度(因此也是该远程装置的用户与车辆100的接近度)的代表。例如，接收到的信号的强度可以指示距离。
在图5中示出了用于利用远程驾驶系统控制车辆的运动的方法的示例。在图3中示出了用于控制车辆的运动的呈控制器形式的处理装置的示意性示例。控制器10包括被布置成执行体现本发明的方法的处理器10a。一种计算机程序，当其被处理器10a执行时，该计算机程序被布置成执行体现本发明的方法。该计算机程序可以存储在计算机可读介质上。
通过图5所示的流程图概述了控制车辆的运动的方法500。在框501处，根据接收装置接收到来自远程控制装置200的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号。第一信号可以取决于接收到的所发送信号的信号强度。
在框503处，由控制器10接收指示车辆100的牵引力值的第二信号。在框505处，控制器10根据车辆的牵引力值来确定车辆的最大速度值，并且在框507处，基于被请求运动来提供用于控制车辆100的速度的输出信号。根据最大速度值而限制该输出信号。如上所述，可以基于从至少一个车辆传感器1000接收到的第二信号来进行对牵引力值的确定。可选地，如上面所说明的，在障碍物是远程控制装置200的用户的情况下，可以根据针对车辆确定的牵引力值和指示从车辆上的点到障碍物的距离的距离值来进行对最大速度的确定，正如根据来自接近度感测装置的接近度信号或根据第一信号确定的那样。
通过图6中所示的流程图概述了控制车辆的运动的另一方法600。在框601处，根据接收装置接收到来自远程控制装置200的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号。第一信号可以取决于接收到的所发送信号的信号强度。
在框603处，控制器10从角度感测装置接收指示车辆100的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号。在框605处，控制器10根据侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者来确定车辆的最大速度值，并且在框607处，基于被请求运动来提供用于控制车辆100的速度的输出信号。根据最大速度值而限制输出信号。可选地，可以考虑侧倾角度和俯仰角度的变化率并将其包括在角度信号中。
在根据描述的方法中的任一种方法的一些实施方式中(即，不论是否基于牵引力或地形的轮廓来确定最大速度)，输出信号都被提供给动力系控制器11和制动控制器13中的一者或两者，使得可以例如通过在车辆的当前速度在远程控制装置200的用户所请求的速度以下(并且也不超过针对情况的最大可允许速度)的情况下通过传动系124施加动力或者在当前车辆速度在针对情况的最大可允许速度以上的情况下通过施加制动力来根据通过最大速度确定的那样控制车辆的速度，正如可能例如由于车辆100移动到地形中更滑或更陡峭的部分而发生的那样。
在一些实施方式中，再次说明，无论使用哪些输入信号来确定车辆的最大速度，如果情况为使得最大速度被确定为零，则输出信号使得驻车制动器被应用并且车辆变速器124被置于驻车模式P。以这种方式，在以远程控制操作模式操作车辆不安全的情况下，在需要使车辆停止时将车辆100置于安全保护状态。用户可以例如通过检查地形来调查使得进入该安全状态的原因，并且可以采取行动(例如通过将车辆从该位置移开)来修正该情况。这可以通过用户进入车辆并且手动驾驶车辆直到条件再次适合于实现远程控制操作来完成。因此，处理装置可以被配置成提供用于防止在远程控制驾驶模式下操作车辆的输出信号，从而仅允许以手动模式驾驶车辆，直到条件改变使得最大速度值被确定为大于零。在某些情况下，可以防止用户以远程控制模式操作车辆，直到条件已改变——例如通过将车辆(在手动模式下)移动到牵引力较高以及/或者轮廓较不陡峭的不同地形——然后可以安全地恢复在远程控制驾驶模式下对车辆的操作。相同的原理可以应用于防止车辆在远程控制驾驶模式下从静止状态出发的情况。
在某些实施方式中，用户能够仍然在远程控制模式下回溯车辆在去往被确定为不适合于远程控制模式下的行驶(即，已经确定最大速度为零)的地形的路线上经过的路径。
如上面所说明的，为了准确地确定车辆的牵引力值，需要车轮与地面之间的摩擦系数。在某些情况下，可以对车辆轮胎与其所接触的表面(“地面”)之间的摩擦系数进行合理估计，例如其中地面是干燥的柏油路面并且轮胎的橡胶化合物和胎面是已知的，或者可以作出合理的假设。然而，期望更准确地确定摩擦系数并且因此确定车辆的牵引力值，特别是在地面条件可能可变的情况下(例如对于旨在于道路条件和越野条件二者中使用的车辆而言)。
根据标准模型，两种材料之间的摩擦力f等于这些材料之间的法向力N乘以这些材料的摩擦系数μ：
f＝μN
在使转向轮111、112转向时克服摩擦力，因此遵循：
fsteering∝μNsteering
其中，fsteering是由于用户施加到方向盘171的力与ePAS单元170C生成的转向力结合而得到的施加到可转向着地轮111、112的转向力，并且Nsteering是施加转向力期间转向轮处的法向力(对地面)。
对于已知的转向几何形状，可以直接从检测到的转向齿条力得到fsteering。设置转向齿条力感测装置以检测施加在转向齿条处的力。该转向齿条力感测装置可以是位于转向齿条本身处或远离转向齿条(例如，在转向柱上或与ePAS单元170C连接)的传感器。
许多因素都可能影响法向力Nsteering，包括：车辆重量；重量分布；车轮负荷；车轮速度；车辆取向；车辆对地速度；车辆加速度和减速度；以及轮胎压力。可以独立地检测这些参数，或者可以根据诸如下述参数的其他感测到的车辆参数来得出或估计这些参数，其他感测到的车辆参数例如，悬架高度和/或位移(指示车辆重量，并且可能地指示重量分布)；侧倾角度(指示左/右重量分布/负荷)；俯仰角度(指示前/后重量分布/负荷)。如果根据合适的车辆传感器输出而已知这些因素，则可以从所施加的转向力推断出转向轮胎与地面的摩擦系数μ。
摩擦系数是每个转向轮处的转向力和法向力的函数。因此，可以通过测量转向齿条力的大小并且通过确定或至少估计转向轮处的法向力来计算或至少估计摩擦系数。因为每个转向轮的法向力可能不同，因此针对这些车轮的各个摩擦系数也可能不同。可以使用这些力的平均力。
因此，可以根据条件(其可能随着车辆沿地形行进而改变)根据如以上所估计的摩擦系数μ来准确且实时地确定车辆100的牵引力值。如果确定对于不同的车轮摩擦系数μ具有不同的值，则可以将车辆的牵引力值取为这些值中的最小值以保守地限制车辆速度。
可以设置控制器以用于确定车辆100的牵引力值。控制器可以是针对该唯一功能的专用控制器(未示出)，或者可以与一个或更多个其他车辆控制器(例如，中央控制器10)集成。控制器可以从转向控制器170C接收指示转向力的信号。因此，可以在任何给定时间处从可转向轮处的法向力和转向齿条力来推断可转向轮胎(单独地或作为一组)的摩擦系数。由此，可以确定车辆的总牵引力值。来自控制器的用于确定车辆的牵引力值的输出信号可以对应于上述指示车辆的牵引力值的第二信号。因此，图5的方法可以包括通过以所述方式推断车辆的转向轮中的至少一个的摩擦系数来确定车辆的牵引力值的可选步骤。可以在远程控制驾驶操作期间连续地执行或者可以在远程控制驾驶操作期间以一定间隔间歇地执行对摩擦系数的所述推断以及因此对车辆牵引力的推断。可选地，可能需要例如在发起以远程控制驾驶模式进行操作的请求时执行推断摩擦系数这样的步骤，作为允许该远程控制驾驶操作的条件。
通过图9所示的流程图概述了控制车辆的运动的方法900。在框901处，根据接收装置接收到来自远程控制装置200(参见图8，其对应于图2但添加了连接至车辆100的拖车300)的指示车辆100的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号。车辆的被请求运动包括车辆100的所请求的减速。第一信号可以取决于接收到的所发送信号的信号强度。
在框903处，接收指示拖车连接至车辆的一个或更多个第二信号。如上所述，可以从一个或更多个专用连接传感器或者从一个或更多个接近度传感器直接接收指示拖车300与车辆100的连接的这些第二信号。在框905处，控制器10基于被请求运动来提供用于控制车辆100的速度的输出信号。根据所述一个或更多个第二信号而限制该输出信号。因此，在无拖车存在的正常操作条件下，第二信号将指示不存在连接的拖车，并且远程控制模式将完全运行(所有其他条件相同)。然而，如果第二信号指示存在(或可能存在)连接的拖车300，则输出信号至少受到限制，以减少由于拖车可能遮挡车辆接近度传感器中的一个或更多个而导致的可能增加的碰撞可能。
总之，本发明的各方面提供了用于确保在远程控制驱动模式下安全操作车辆100的设备和相关联的方法，其根据车辆行驶的地形来限制车辆的最大可允许速度。特别地，可以在打滑条件下(牵引力在特定阈值以下的情况)或者在陡峭轮廓上(车辆100的侧倾或俯仰角度超过特定阈值)限制最大速度。因此，可以控制车辆速度以使得能够在任何时间让车辆100根据需要安全地停止。本发明的其他方面提供了用于确保在远程控制驾驶模式下安全操作车辆的设备和相关联的方法，其在拖车连接至车辆的情况下例如通过设置最大可允许速度或仅允许车辆向前运动或完全禁止在远程控制模式下进行操作来限制远程控制的功能。可以通过一个或更多个专用传感器、通过CAN总线上的信号或通过来自接近度传感器的推断来检测拖车的存在。特别地，驻车传感器可以指示在与车辆相距设定间隙处存在对象，并且这可以指示拖车的连接，尤其是在车辆的运动期间该间隙保持基本恒定的情况下。
本文中对块(如功能块)的引用应被理解成包括对各项车辆硬件(如电子模块)的引用以及对用于执行指定功能或动作的软件代码的引用，所述指定功能或动作可以是响应于一个或更多个输入而提供的输出。代码可以是由主计算机程序调用的软件例程或功能的形式，或者可以是形成代码流的一部分而不是作为单独的例程或功能的代码。引用功能块是为了便于说明本发明的实施方式的操作方式。
应当理解，本发明的实施方式可以以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式来实现。任何这样的软件可以以易失性或非易失性存储装置(例如像ROM之类的存储装置，无论是否可擦或可重写)的形式存储，或者以存储器(例如RAM、存储器芯片、器件或集成电路)的形式存储，或者存储在光或磁可读介质(例如CD、DVD、磁盘或磁带)上。应当理解，存储装置和存储介质是机器可读存储装置的实施方式，存储装置和存储介质适于存储当被执行时实现本发明的实施方式的一个或多个程序。相应地，实施方式提供了程序和存储这样的程序的机器可读存储装置，该程序包括用于实现如任一前述权利要求所要求保护的系统或方法的代码。此外，本发明的实施方式可以经由任何介质比如通过有线或无线连接承载的通信信号而被电传送，并且实施方式适当地包含这些介质。
拖车被限定为可以连接在车辆后端、由车辆牵引或以其他方式随车辆移动的任何部件。拖车通常是轮式部件，但是在某些实施方式中可以具有其他占用地面的装置，例如，轨道或滑板，或者可以根本不占用地面，例如用于附接到车辆后部的齿条(例如，自行车架)。最简单的是，拖车可以通过绳索或类似连接件连接至车辆。其他拖车将通过专用机械连接构件连接例如以用于附接至车辆上的牵引杆，如本领域所公知的那样。此外，拖车可以具有可以电子地连接至车辆以经由车辆的电气系统供电和控制的电气部件，例如灯。
在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合结合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤相互排斥的组合之外。
除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由用作相同、等同或相似目的的替选特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是通用系列的等同或类似特征的一个示例。
本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖特征或任何新颖组合，或者扩展到因此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖组合。权利要求不应被解释为仅涵盖前述实施方式，还涵盖落在权利要求的范围内的任何实施方式。

Claims (25)

1.一种用于控制车辆的运动的设备，所述设备包括处理装置，所述处理装置被配置成：
根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；
接收指示所述车辆可用的牵引力值的第二信号；
根据所述车辆可用的所述牵引力值来确定所述车辆的最大速度值；以及
基于所述被请求运动来提供用于控制所述车辆的速度的输出信号，以将所述车辆的速度限制为处于或低于所述最大速度值的速度，
其中，所述车辆可用的所述牵引力值被分类成离散水平，并且所述最大速度值取决于所述车辆可用的所述牵引力值被分类到的水平。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，将所述牵引力值分类成离散水平包括将所述处理装置配置成：
将所述车辆可用的所述牵引力值与第一阈值和第二阈值进行比较；以及
根据所述车辆可用的所述牵引力值在所述第二阈值以上而提高最大速度值水平；
根据所述车辆可用的所述牵引力值在所述第一阈值以上并且在所述第二阈值以下而降低所述最大速度值水平；并且
根据所述车辆可用的所述牵引力值在所述第一阈值以下而将所述最大速度值水平设置为零。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成根据所述第二信号确定所述车辆可用的所述牵引力值。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成从至少一个车辆传感器接收所述第二信号。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述车辆传感器提供指示以下至少之一的数据：车轮速度；车轮负荷；悬架高度；车辆取向；侧倾角度；俯仰角度；车辆对地速度；车辆加速度和减速度；以及转向齿条力。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成从至少一个车辆控制器接收所述第二信号。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述至少一个车辆控制器提供指示以下至少之一的数据：轮胎与所述轮胎所接触的表面的摩擦系数；ABS干预；以及牵引力控制干预。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成根据所述第一信号或从接近度感测装置接收到的另外的接近度信号来确定指示从所述车辆上的点到障碍物的距离的距离值，并且其中，所述车辆的所述最大速度值是根据所述车辆可用的所述牵引力值和所述距离值而确定的。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成根据从角度感测装置接收到的另外的角度信号来确定所述车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者，并且其中，所述车辆的所述最大速度值是根据所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者以及所述车辆可用的所述牵引力值而确定的。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理装置被配置成根据所述最大速度值被确定为零来提供用于使所述车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。
11.一种用于控制车辆的运动的设备，所述设备包括处理装置，所述处理装置被配置成：
根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；
从角度感测装置接收指示所述车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；
根据所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者来确定所述车辆的最大速度值；以及
基于所述被请求运动来提供用于控制所述车辆的速度的输出信号，以将所述车辆的速度限制为处于或低于所述最大速度值的速度，
其中，所述处理装置被配置成根据所述最大速度值被确定为零来提供用于使所述车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述角度信号指示所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者的绝对值以及所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者的变化率二者。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述角度感测装置包括至少一个传感器，所述至少一个传感器选自包括以下的组：侧倾角度传感器；俯仰角度传感器；车辆惯性测量单元；以及悬架高度传感器。
14.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述处理装置被配置成提供用于防止在远程控制驾驶模式下对所述车辆进行操作的输出信号，从而仅允许在手动模式下驾驶所述车辆直到条件改变以使得所述最大速度值被确定为大于零。
15.根据权利要求11或12所述的设备，其中：
所述处理装置包括电子处理器，所述电子处理器电耦接至其中存储有指令的电子存储器装置，并且所述电子处理器具有用于接收所述第一信号和所述第二信号的电输入。
16.一种用于控制车辆的运动的系统，所述系统包括根据任一前述权利要求所述的设备，以及用于经由无线局域网接收来自远程控制装置的所发送信号的接收装置。
17.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1至15中任一项所述的设备或者根据权利要求16所述的系统，其中，所述车辆的速度被限制成取决于所述最大速度值的速度。
18.一种控制车辆的运动的方法，所述方法包括：
根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；
接收指示所述车辆可用的牵引力值的第二信号；
根据所述车辆可用的所述牵引力值来确定所述车辆的最大速度值；以及
基于所述被请求运动来提供用于控制所述车辆的速度的输出信号，以将所述车辆的速度限制为处于或低于所述最大速度值的速度；
其中，所述车辆可用的所述牵引力值被分类成离散水平，并且所述最大速度值取决于所述车辆可用的所述牵引力值被分类到的水平。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定所述最大速度值包括：
根据从至少一个车辆传感器接收到的所述第二信号来确定所述车辆可用的所述牵引力值。
20.根据权利要求18或19所述的方法，包括：
根据所述第一信号或从接近度感测装置接收到的另外的接近度信号来确定指示从所述车辆上的点到障碍物的距离的距离值；
其中，根据所述车辆可用的所述牵引力值和所述距离值确定所述车辆的所述最大速度值。
21.根据权利要求18或19所述的方法，包括：
根据从角度感测装置接收到的另外的角度信号来确定所述车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者；
其中，根据所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者以及所述车辆可用的所述牵引力值确定所述车辆的所述最大速度值。
22.一种控制车辆的运动的方法，所述方法包括：
根据从远程控制装置接收的指示车辆的被请求运动的所发送信号，从接收装置接收第一信号；
从角度感测装置接收指示所述车辆的侧倾角度和俯仰角度中的一者或两者的角度信号；
根据所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者来确定所述车辆的最大速度值；
基于所述被请求运动来提供用于控制所述车辆的速度的输出信号，以将所述车辆的速度限制为处于或低于所述最大速度值的速度；以及
根据所述最大速度值被确定为零来提供用于使所述车辆的驻车制动器被应用并且车辆变速器被置于驻车模式的输出信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述角度信号指示所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者的绝对值以及所述侧倾角度和所述俯仰角度中的一者或两者的变化率二者。
24.根据权利要求18、19、22、23中任一项所述的方法，其中，提供输出信号包括：向制动控制器和动力系控制器中至少一者提供输出信号，以使所述车辆的速度被限制成与所述最大速度值对应的速度。
25.一种计算机程序，当在处理器上运行时，所述计算机程序执行根据权利要求18至24中任一项所述的方法。
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