用于检查井盖模式的车辆控制单元、车载设备和方法与流程

1.本发明总体上涉及一种用于检查井盖模式的车辆控制单元，以及包括该车辆控制单元的车载设备，还涉及一种相应的车辆控制方法。


背景技术：

2.检查井是为城市地下基础设施的供电、给水、排水、排污、通讯等维修和安装方便而设置的。检查井一般包括井座、井筒、井盖和相关配件。暴露于路面上井盖会出现松动、突起、下沉等问题，这不仅严重影响城市道路美观，还会影响行车安全。例如，驾驶员为了主动躲避破损的井盖而猛打方向，可能会引发交通安全事故。
3.目前，为了获知检查井盖的状况，需要工人到现场进行检验，然后记录下检查井盖的状况并报告给相应的监管机构。采用这种工人到现场检验的方式非常费时费力。而且，从发现检查井盖破损的情况到监管机构获知该情况再到维护人员去检修破损的检查井盖，往往存在很长的时间延迟，这将导致诸多安全隐患。
4.因此，期望提供一种技术方案来解决现有技术中的上述问题。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述问题，本发明旨在提供一种用于检查井盖模式的车辆控制方案，其能够高效地采集检查井盖的状况信息并进行准确地诊断。
6.根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种用于检查井盖模式的车辆控制单元，其被配置成：接收车辆环境信息和车辆状态信息；基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息确定车辆是否会压过检查井盖，并且在确定为车辆会压过检查井盖的情况下，开启所述检查井盖模式；以及在所述检查井盖模式下，基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息计算出压过检查井盖的车辆的姿态变化，所述姿态变化至少包括所述车辆的振动情况和偏航情况；并且基于所述姿态变化获得表示所述检查井盖的状况的诊断结果。
7.根据本发明第二方面的实施例，提供了一种用于检查井盖模式的车载设备，其包括：检测单元，用于检测车辆环境信息和车辆状态信息；如上所述的车辆控制单元，用于基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息获得表示所述检查井盖的状况的诊断结果；以及通信单元，用于将所述检查井盖的状况信息传送至远程服务器，以便呈现于所述远程服务器中的数字地图上，所述状况信息包含所述诊断结果以及所述检查井盖的图像和位置。
8.根据本发明第三方面的实施例，提供了一种用于检查井盖模式的车辆控制方法，可选地，所述方法由如上所述的车辆控制单元执行和/或由如上所述的车载设备执行，所述方法包括：接收车辆环境信息和车辆状态信息；基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息确定车辆是否会压过检查井盖，并且在确定为车辆会压过检查井盖的情况下，开启所述检查井盖模式；在所述检查井盖模式下，基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息计算出压过检查井盖的车辆的姿态变化，所述姿态变化至少包括所述车辆的振动情况和偏航情况；以及基于所述姿态变化获得表示所述检查井盖的状况的诊断结果。
9.由此可见，根据本发明的技术方案，通过车载传感器来监控检查井盖，并根据压过检查井盖的车辆姿态变化来诊断检查井盖的状况，实现了对检查井盖的自动化和智能化的监控和诊断，大大减少了人力成本和时间延迟，提高了效率和准确率。
附图说明
10.图1是根据本发明的一个可行实施方式的用于检查井盖模式的车载设备的示意性框图。
11.图2示意性示出了可以在其中实施本发明的一些实现方式的操作环境。
12.图3是根据本发明的一个可行实施方式的用于检查井盖模式的车辆控制方法的流程图。
13.图4～图5是图3例示的车辆控制方法中两个主要步骤所包含的分步骤的示意性流程图。
14.图6是根据本发明的另一个可行实施方式的用于检查井盖模式的车载设备的示意性框图。
具体实施方式
15.本发明主要涉及用于检查井盖的监测和诊断的车辆控制方案。鉴于现有的人工检测检查井盖的解决方案十分费时费力，本发明的发明人发现在车辆车轮压过检查井盖的过程中以及之后的预定时间内，由于车辆受力发生改变，车辆姿态会发生变化，并且车辆姿态的变化与检查井盖的状况是相关联的，即，能够采用车辆在这段时间期间的姿态变化来反映检查井盖的状况。发明人还发现可以借助于车辆车轮在压着井盖过程中的车辆振动情况以及车轮压过井盖之后的一段时间内的车辆偏航情况来诊断检查井盖的状况。
16.以下，参考附图来描述本发明的一些实施方式。
17.图1示意性示出了根据本发明的一个可行实施方式的用于检查井盖模式的车载设备100，其主要包括检测单元20、车辆控制单元10和通信单元30。以下具体介绍车载设备100的各单元。
18.检测单元20用于检测车辆环境信息info_1和车辆状态信息info_2。车辆环境信息info_1可以包含辆周围，尤其是车辆前方的视频或图像。车辆环境信息还可以包括这样的信息，即，至少一个对象的至少一个物理上能够测量的特性，例如，电磁信号、声学信号等。车辆状态信息info_2可以包含表示车辆状态的多个车辆状态参数，例如，车速、轮速、车身横摆角。
19.检测单元20可以包括环境传感器21，用于感测车辆周围、尤其是车辆前方(车辆行进方向上的前方)的车辆环境信息info_1。环境传感器21可以包括车载摄像头(单目标或多目标)，用于捕捉视频或时间连续的一系列图像。环境传感器21还可以包括激光雷达器，超声波雷达器(如毫米波雷达)，车载接收器等，用于感测车辆与周围对象之间的相对距离。
20.检测单元20可以包括车辆状态传感器22，用于感测车辆状态参数。例如，车辆状态传感器包括用于测量轮速的轮速传感器和用于测量车身横摆角的横摆角传感器。车速可以由轮速计算得出。
21.可以理解的是，车速、轮速和车身横摆角也可以通过测得的其他车辆状态参数计
算得出。
22.车辆控制单元10借助于车辆环境信息info_1和车辆状态信息info_2执行用于检测井盖模式的控制策略，并输出检查井盖的状况信息，其包括井盖位置data_1、井盖图像data_3和对井盖状况的诊断结果data_2。关于该控制策略，将在下面介绍车辆控制单元10的工作原理和过程时被具体描述。
23.车辆控制单元10可以设置于车辆的电子控制单元(ecu)中，也可以设置于车身稳定性系统的电控单元中。车辆控制单元10还可以一部分设置于车辆的电子控制单元(ecu)中，另一部分设置于车身稳定性系统的电控单元中。
24.车辆控制单元10可以用硬件或者软件或者软件与硬件相结合的方式来实现。
25.在一个实现方式中，车辆控制单元10实现为包括存储器和处理器。存储器包含指令，所述指令在被处理器执行时使得处理器执行用于检测井盖模式的控制策略。
26.在该实现方式的一个实施例中，存储器可以存储软件，其包含使得处理器执行一系列操作以实现上述控制策略的指令。存储器具有多种实现方式，例如，可以实现为便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或它们的合适组合。
27.在该实现方式的一个实施例中，处理器用于运行存储器中存储的软件或程序代码，以实现所述检测井盖模式的车辆功能。处理器具有多种实现方式，例如，可以实现为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或它们的合适组合。通用处理器可以是微处理器、控制器或者微控制器。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与dsp内核的结合，或者其它类似的结构。
28.参见图2，通信单元30将检查井盖的状况信息(data_1～data_3)传输至远程服务器，以便检查井盖的状况信息被更新于远程服务器中的数字地图map中。在数字地图map中，可以采用不同的颜色和/或形状来区分地显示井盖的不同状况。在一个实施例中，通信单元30可以借助于车载t-box来实现。
29.可以理解的是，具备检查井盖的状态信息的数字地图map可以被道路管理的相关机构获取，也可以在车端或其他终端(例如，诸如智能手机之类的智能设备)获取，并在其上的app界面上显示。
30.由此可见，根据本发明的实施例，可以获得检查井盖的多种状况信息，包含能够直观感受井盖状态的图像(例如，可以观测到井盖的破损面)，能够定性地表明井盖状态的诊断结果(例如，可以获知表明井盖的好坏程度的等级)，以及井盖的位置(例如，在城市的一区域中的位置)。
31.下面，介绍车辆控制单元10的工作原理和过程。
32.车辆控制单元10在接收到车辆环境信息info_1和车辆状态信息info_2之后，基于车辆环境信息info_1和车辆状态信息info_2确定是否开启检查井盖模式。可以理解的是，车辆在开启检查井盖模式之后具备监测并诊断检查井盖的功能。
33.在一个实现方式中，车辆控制单元10通过如下方式来确定是否开启检查井盖模式。
34.首先，车辆控制单元10对检测单元20检测到车辆环境信息info_1中的视频或图像进行识别分析，以确定车辆前方是否存在检查井盖，例如，通过判断视频或图像中是否包含检查井盖的图像部分来判断车辆前方是否存在检查井盖。关于具体的图像识别方法，本发明不进行限定。
35.接着，在确定为车辆前方存在检查井盖的情况下，判断车辆的车轮是否会压过检查井盖。例如，根据车辆环境信息info_1中视频或图像获得车辆与检查井盖的相对位置(相对距离和相对方向)，以及车辆状态信息info_2中的车速和车身横摆角确定出车辆的车轮是否会压过井盖，进一步地，还可以确定出哪一车轮(例如，左前轮或右前轮)会压过井盖，以及将压着井盖的压上时刻t1。并且，将该时刻t1作为开启检查井盖模式的时刻，即，车辆控制单元10开始执行检查井盖的状况诊断的起始时刻。
36.可以理解的是，在车辆的左前轮(或右前轮)压过井盖的情况下，很可能车辆的左后轮(或右后轮)也会压过井盖。在之后的计算和处理中，仅采用车辆车轮第一次压过井盖的相关数据进行计算，对于可能出现车辆车轮第二次压过井盖的情况，也可以以类似的方法进行相应的计算和处理。
37.在开启检查井盖模式之后，车辆控制单元10通过计算车辆车轮在压过井盖过程中以及之后一段时间内的姿态变化来获得检查井盖的诊断结果。根据本发明的实施例，车辆的姿态变化可以包括车辆的一车轮压过井盖过程中的车辆振动情况以及该车轮压过井盖之后一段时间内的车辆偏航情况。
38.在一个实现方式中，车辆控制单元10通过如下方式来计算车辆的一车轮在压过井盖过程中的振动情况，并根据该振动情况获得关于井盖状况的第一诊断结果。
39.首先，车辆控制单元10计算出车辆的一车轮压过检查井盖所需要的时间，即，从车辆的一车轮开始压着井盖的时刻t1至车轮压过井盖的时刻t2的时间期间t1。在一个实施例中，采用如下公式计算出时间期间t1，t1＝d/v，其中，d为井盖直径，例如，可以从相关标准得知或者从车辆环境信息info_1中计算出，v为车速。
40.接着，车辆控制单元10计算出压着检查井盖的车轮与没有压着检查井盖的车轮之间的轮速差，优选地，可以采用车辆同一侧的两个车轮来计算轮速差，例如，在左前轮压着井盖的情况下，采用压着井盖的左前轮和没压着井盖的左后轮之间的轮速差。
41.在一个实施例中，在从车辆的一车轮开始压着井盖的时刻t1至车轮压过井盖(即，一车轮完全压过了井盖)的时刻t2的时间期间t1，车辆控制单元10每间隔预定时长(该预定时长可以根据经验或计算模型得出)计算一次轮速差，由此获得多个轮速差，并根据所获得的多个轮速差计算出轮速差方差。
42.在该实施例中，车辆控制单元10可以在获得所有的轮速差之后，根据所述多个轮速差计算出一个轮速差方差。车辆控制单元10还可以在从获得第二个轮速差开始，在每次获得轮速差时都根据之前所获得轮速差计算出轮速差方法，这样获得多个轮速差方差。
43.接着，车辆控制单元10将计算出的轮速差方差与第一阈值(即，预定的关于轮速差方差的阈值)相比较，并根据比较结果得出第一诊断结果。在多个轮速差方差的情况下，将每一轮速差方差与第一阈值相比较，由此得出第一诊断结果。
44.例如，在计算出的轮速差方差大于第一阈值时，可以将第一诊断结果确定井盖状况“差”，并且在轮速差方差小于等于第一阈值时，可以将第一诊断结果确定为井盖状况“良”。或者，根据计算出的轮速差方差与第一阈值的比较结果，将井盖状况确定为几个等级中的一等级，由此给出第一诊断结果。
45.这里，第一阈值是与车辆参数相关联的，车辆参数包括以下至少一个：所述车辆的长度、重量、载荷分配。第一阈值可以采用这些车辆参数并通过数学模型计算得出，然后再通过实车实验来调整并确定。
46.在一个实现方式中，车辆控制单元10通过如下方式来计算车辆的一车轮在压过井盖之后一段时间内的偏航情况，并根据该偏航情况获得关于井盖状况的第二诊断结果。
47.首先，车辆控制单元10在从车辆的一车轮压过井盖之后的时刻t2至经过预定时长t2之后的时刻t3期间，计算车身横摆角随时间的变化。该预定时长t2可以通过经验和/或实验得出。
48.在一个实施例中，在所述预定时长t2期间，车辆控制单元10每间隔预定时长(该预定时长可以根据经验或计算模型得出)计算一次车身横摆角随时间的变化，由此获得多个车身横摆角随时间的变化，并根据该多个变化计算出多个横摆角方差。
49.车身横摆角随时间的变化例如通过如下公式计算出：
50.dd(yaw)＝d2(yaw)/dt2,
51.其中，dd(yaw)表示车身横摆角随时间的变化，dt表示车辆控制系统的运算周期(例如，当关于该车身横摆角的运算在车身稳定系统中执行时，dt为车身稳定性系统的运算周期，例如，20ms)。即，根据该公式，将车辆横摆角对于车辆控制系统的运算周期求导两次。
52.接着，车辆控制单元10将计算出的横摆角方差与第二阈值(即，预定的关于横摆角方差的阈值)相比较，并根据比较结果得出第二诊断结果。在多个横摆角方差的情况下，将每一横摆角方差与第二阈值相比较，由此得出第二诊断结果。
53.例如，在计算出的横摆角方差大于第二阈值时，可以将第二诊断结果确定井盖状况“差”，并且在轮速差方差小于等于第二阈值时，可以将第二诊断结果确定为井盖状况“良”。或者，根据计算出的横摆角方差与第二阈值的比较结果，将井盖状况确定为几个等级中的一等级，由此给出第二诊断结果。
54.这里，第二阈值是与车辆参数相关联的，车辆参数包括以下至少一个：所述车辆的长度、重量、载荷分配。第一阈值可以采用这些车辆参数并通过数学模型计算得出，然后再通过实车实验来调整并确定。
55.在获得第一诊断结果和第二诊断结果之后，车辆控制单元10根据第一诊断结果和第二诊断结果确定出对检查井盖状况的诊断结果。
56.在一个实施例中，在第一和第二诊断结果均为“差”的情况下，车辆控制单元10将诊断结果确定为“差”，并且在第一和第二诊断结果中的一者或二者为“良”的情况下，车辆控制单元10将诊断结果确定为“良”。或者，车辆控制单元10根据第一和第二诊断结果给出表示检查井盖状况的等级，作为所述诊断结果。
57.在另一个实施例中，车辆控制单元10综合第一和第二诊断结果给出的等级，给出一最终等级，作为对检查井盖状况的诊断结果。
58.可以理解的是，诊断结果还可以采用方式来表示，不限于此。
59.另外，车辆控制单元10可以根据来车辆导航系统的位置信号(例如，gps信号)确定车辆位置，并将车辆位置作为检查井盖的位置。可以理解的是，车辆控制单元10可以将在时
刻t1至时刻t3之间的任一时刻的车辆位置作为检查井盖的位置。
60.在获得了检查井盖的状况信息之后，车辆控制单元10将该状况信息输出给通信单元30。该状况信息包括3种数据，即，上述诊断结果data2、检查井盖的图像data3(例如，从车辆环境信息info_1中获得)、检查井盖的位置data1。
61.本发明还提供了一种用于检查井盖模式的车辆控制方法，其可以在上述车辆控制单元10中执行，也可以在上述车载设备100中执行。因此，以上关于车辆控制单元10和车载设备100的各种特征同样适用于车辆控制方法，不再赘述。
62.图3示意性示出了根据本发明的一种可行实施方式的用于检查井盖模式的车辆控制方法，其主要包括下面的步骤。
63.在步骤s1中，接收车辆环境信息和车辆状态信息。
64.接着，在步骤s2中，基于所述车辆环境信息和所述车辆状态信息确定车辆是否会压过检查井盖，并且在确定为车辆会压过检查井盖的情况下，开启所述检查井盖模式。
65.接着，在步骤s3中，在确定为开启检查井盖模式时，基于车辆环境信息和车辆状态信息计算出压过检查井盖的车辆的姿态变化，该姿态变化至少包括车辆的振动情况和偏航情况。
66.并且，在步骤s4中，基于所述姿态变化获得表示所述检查井盖的状况的诊断结果。
67.并且，在步骤s5中，基于来自车辆导航系统的位置信号确定车辆位置，作为所述检查井盖的位置。
68.接着，在步骤s6中，输出检查井盖的状况信息，该状况信息包括检查井盖的位置和图像以及诊断结果。
69.在上述方法中，步骤s5可以在步骤s3之后执行，也可以与步骤s3或步骤s4同时执行。
70.根据一种可行的实现方式，上述步骤s2可以采用如下方式实现。
71.参见图4，在分步骤s21中，识别车辆环境信息中包含的视频或图像，以获得识别结果。
72.接着，在分步骤s22中，基于识别结果，判断车辆前方是否存在检查井盖。
73.在分步骤s22中判断为“否”时，返回分步骤s21。在分步骤s22中判断为“是”时，进入分步骤s23。
74.接着，在分步骤s23中，判断所述车辆的车轮是否会压过所述检查井盖。
75.在分步骤s23中判断为“否”时，返回分步骤s21。在分步骤s23中判断为“是”时，进入分步骤s24。
76.接着，在分步骤s24中，基于车辆环境信息和车辆状态信息确定所述车轮将压上所述检查井盖的压上时刻，并且在所确定的压上时刻开启检查井盖模式。
77.根据一种可行的实现方式，上述步骤s3可以采用如下方式实现。
78.参见图5，在分步骤s31中，在车辆压着所述检查井盖期间，计算出压着检查井盖的车轮与没有压着检查井盖的车轮的轮速差。
79.接着，在分步骤s32中，基于计算出的轮速差和第一阈值获得表示检查井盖的状况的第一诊断结果。
80.接着，在分步骤s33中，在车轮压过检查井盖之后的预定时长内，计算出车身横摆
角随时间的变化。
81.接着，在分步骤s34中，基于计算出的车身横摆角随时间的变化和第二阈值获得表示所述检查井盖的状况的第二诊断结果。
82.图6示出了根据本发明的另一个可行实施方式的用于检查井盖模式的车载设备200，其主要包括前视监控装置210、稳定性控制装置220、定位装置240和通信装置230。
83.在该实施方式中，前视监控装置210用于监视车辆前方环境并获取车辆环境信息info_1，其包含车辆前方环境的视频或图像，由此在车辆前方存在检查井盖的情况下输出检查井盖的图像data_1。并且，前视监控装置210基于车辆环境信息info_1和车辆状态信息info_2中部分信息info_21(例如，包括车速和车身横摆角)判断是否开启检查井盖模式，在判断为开启检查井盖模式时，生成触发信号s_trigger。
84.前视监控装置210可以包括一车载摄像头和用于确定是否开启检查井盖模式的处理单元。前视监控装置210的车载摄像头可以借助于上述环境传感器21来实现。例如，上述环境传感器21包括前视监控装置210的车载摄像头。前视监控装置210的处理单元可以借助于上述车辆控制单元10中的用于确定是否开启所述检查井盖模式的部分来实现。例如，上述车辆控制单元10中的用于确定是否开启所述检查井盖模式的部分设置于前视监控装置210中。
85.在该实施方式中，稳定性控制装置220在接收到触发信号s_trigger的情况下，基于车辆状态信息info_2中部分信息info_22(例如，包括轮速和车身横摆角)计算车辆姿态变化，由此得到对检查井盖的诊断结果data_2。
86.稳定性控制装置220可以包括一车载传感器和用于确定诊断结果的处理单元。稳定性控制装置220的车载传感器可以借助上述车辆状态传感器22来实现。例如，上述车辆状态传感器22包括与稳定性控制装置220关联的传感器。稳定性控制装置220的处理单元可以借助于上述车辆控制单元10中的用于确定诊断结果的部分来实现。例如，上述车辆控制单元10中的用于确定诊断结果的部分设置于稳定性控制装置220中。
87.在该实施方式中，定位装置240用于确定车辆位置，作为检查井盖的位置，并输出该位置信息s_position至前视监控装置210，由此输出检查井盖位置data_1。定位装置240可以借助于上述车辆控制单元10中的用于确定车辆位置的部分来实现。
88.通信装置230将检查井盖的状况信息，即，data_1～data_3传送出去，以便在地图map中呈现。通信装置230可以借助于上述通信单元30来实现。
89.本发明还提供机器可读存储介质，其存储有可执行指令，当所述指令被执行时使得机器执行如上所述的方法。
90.应当理解，机器可读存储介质的示例可以包括用任意方法或技术实现的用以存储信息(例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其它数据)的易失性的和非易失性的、可移动的和不可移动的介质。存储介质可以包括、但不限于：随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪速存储器或其它存储器技术，光盘(cd)、数字多用盘(dvd)或其它光存储，磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或者任何其它的能够用于存储信息的介质。
91.在一些实施例中，机器可读存储介质可以存储可执行的计算机程序指令，其在被
一个或多个处理单元执行时，使得处理单元执行上述方法。可执行的计算机程序指令可以包括任意合适类型的代码，例如，源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码，等等。可执行的计算机程序指令可以使用任意适当的高级的、低级的、面向对象的、可视化的、编译的和/或解释的编程语言来实现。
92.虽然前面描述了一些实施方式，这些实施方式仅以示例的方式给出，而不意于限制本发明的范围。所附的权利要求及其等同替换意在涵盖本发明范围和主旨内做出的所有修改、替代和改变。