倒车操作检测系统和方法与流程

1.本公开总体上涉及车辆，并且更具体地涉及用于检测车辆的倒车(reverse)驾驶操作的系统和方法。


背景技术：

2.多数所有车辆都能够在向前和倒车方向上行驶。通常，车辆驾驶员在道路上在向前的方向上操作车辆。在某些情况下，车辆驾驶员选择在道路上在倒车方向操作车辆。例如，当操作员错过高速公路上的出口时，操作员可以选择停止并朝着错过的出口的倒车方向操作车辆。沿道路的这种操作是不希望的，因为这可能导致交通流中断和/或碰撞，并且在许多情况下是非法的。
3.因此，期望提供用于检测沿道路在倒车方向行驶的车辆的方法和系统。进一步期望提供用于向其他人通知车辆的倒车操作的方法和系统。此外，结合附图以及前述技术领域和背景技术，根据随后的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。


技术实现要素：

4.提供了用于通知车辆的操作者车辆倒车操作的系统和方法。在一个实施例中，一种方法包括：由处理器确定第一车辆在道路上的倒车操作；由处理器基于倒车操作、地图数据、摄像机数据和速度数据选择性地生成通知数据，其中通知数据包括通知第二车辆的操作者倒车操作的信息；以及由处理器基于倒车操作选择性地生成通信数据，其中所述通信数据包括通知第三车辆和远程传输系统中的至少一个倒车方向操作的信息。
5.在各种实施例中，该方法包括接收指示另一车辆的倒车操作的消息，并且其中基于该消息确定第一车辆的倒车方向操作。在各种实施例中，该方法包括基于地图数据确定另一车辆正在与第二车辆相同的道路上行驶，并且其中基于该确定选择性地生成该通知数据。在各种实施例中，选择性地生成通知数据包括基于地图数据确定另一车辆正在第二车辆前方行驶，并且其中基于该确定选择性地生成该通知数据。
6.在各种实施例中，选择性地生成该通知数据包括确定道路的速度极限高于阈值。
7.在各种实施例中，该方法包括基于第一车辆的变速器状态和第一车辆的速度来检测第一车辆的倒车方向操作，并且其中基于该检测来确定倒车方向操作。在各种实施例中，第一车辆和第二车辆是同一车辆。在各种实施例中，该方法包括确定道路的速度极限高于阈值，并且其中确定倒车方向操作是基于该确定。
8.在各种实施例中，该方法包括将通信数据传送到远程传输系统。
9.在各种实施例中，该方法包括将通信数据传送给第三车辆。
10.在另一实施例中，计算机实现的系统包括倒车方向检测模块，该倒车方向检测模块包括由编码在非暂时性计算机可读介质中的编程指令配置的一个或多个处理器。倒车方向检测模块被配置为：确定第一车辆在道路上的倒车方向操作；基于所述倒车操作、地图数
据、摄像机数据和速度数据选择性地生成通知数据，其中所述通知数据包括通知第二车辆的操作者所述倒车操作的信息；以及基于所述倒车操作选择性地生成通信数据，其中所述通信数据包括通知第三车辆和远程传输系统中的至少一个倒车方向操作的信息。
11.在各种实施例中，倒车方向检测模块还被配置成接收指示另一车辆的倒车操作的消息，并且其中确定第一车辆的倒车操作是基于该消息。在各种实施例中，倒车方向检测模块还被配置为基于地图数据确定另一车辆正在与第二车辆相同的道路上行驶，并且基于该确定选择性地生成通知数据。在各种实施例中，倒车方向检测模块被配置为通过基于地图数据确定另一车辆正在第二车辆前方行驶来选择性地生成通知数据，并基于该确定生成通知数据。
12.在各种实施例中，倒车方向检测模块被配置为通过确定道路的速度极限高于阈值来选择性地生成通知数据，并且基于该确定来生成通知数据。
13.在各种实施例中，倒车方向检测模块还被配置为基于第一车辆的变速器状态和第一车辆的速度来检测第一车辆的倒车操作，并基于该检测来确定倒车操作。在各种实施例中，第一车辆和第二车辆是同一车辆。
14.在各个实施例中，倒车方向检测模块还被配置为确定道路的速度极限在阈值以上，并且基于该确定来确定倒车操作。
15.在各个实施例中，倒车方向检测模块还被配置为将通信数据传送到远程传输系统。
16.在各个实施例中，倒车方向检测模块还被配置为将通信数据传送到第三车辆。
附图说明
17.下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
18.图1是示出根据各种实施例的具有倒车方向检测系统的车辆的功能框图；
19.图2是示出根据各种实施例的车辆的操作环境并具有倒车方向检测系统的功能框图；
20.图3是示出根据各种实施例的倒车方向检测模块的数据流图；
21.图4-6示出了根据各种实施例的倒车方向检测模块的实施例；和
22.图7和图8是示出根据各种实施例的可以由倒车方向检测系统执行的反向检测方法的流程图。
具体实施方式
23.以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和使用。此外，不打算受前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。如这里所使用的，术语模块指的是任何硬件、软件、固件、电子控制组件、处理逻辑和/或处理器设备，单独地或以任何组合，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。
24.本公开的实施例可以在这里根据功能和/或逻辑块组件和各种处理步骤来描述。
应当理解，这种块组件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。此外，本领域技术人员将理解，本公开的实施例可以结合任何数量的系统来实施，并且这里描述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。
25.为了简洁起见，这里可能不详细描述与信号处理、数据传输、信令、控制和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作组件)相关的传统技术。此外，本文包含的各图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当注意，在本公开的实施例中可以存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。
26.参照图1，根据各种实施例，总体上以100示出的倒车方向检测系统与车辆10相关联。一般来说，倒车方向检测系统100接收并处理传感器数据、地图数据、车辆到一切的通信(v2x)和/或车辆到车辆的通信(v2v)，以确定车辆10何时沿道路在反向上操作，并警告其他车辆的操作者采取适当的行动。
27.如图1的示例所示，车辆10是汽车，并且通常包括底盘12、车身14、前轮16和后轮18。车身14布置在底盘12上，并且基本上封闭车辆10的组件。车身14和底盘12可以共同形成框架。车轮16-18每个都在车身14的相应拐角附近可旋转地联接到底盘12。
28.如所示，车辆10通常包括推进系统20、变速器系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储设备32、至少一个控制器34和通信系统36。在各种实施例中，推进系统20包括内燃机、电机(例如由一个或多个电池供电的牵引电动机)、单独的(例如作为纯电动车辆)或与内燃机和/或燃料电池推进系统(例如作为混合电动车辆)结合的。
29.变速器系统22被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统20传递到车轮16-18。根据各种实施例，变速器系统22可包括有级变速的自动变速器、无级变速器或其他合适的变速器。制动系统26被配置为向车轮16-18提供制动扭矩。在各种实施例中，制动系统26可包括摩擦制动器、线控制动器、再生制动系统如电机和/或其他合适的制动系统。转向系统24影响车轮16-18的位置。
30.传感器系统28包括一个或多个感测设备40a-40n，其感测车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察状况。感测设备40a-40n可以包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学摄像机、热摄像机、超声波传感器、惯性测量单元和/或其他传感器。在各种实施例中，传感器系统28还包括一个或多个感测设备41a-41n，其感测一个或多个车辆组件的可观察状况。例如，感测设备41a-41n中的一个或多个感测变速器档位(range)或状态以及车速。然后，传感器测量值用于确定车辆10何时正在倒车操作。
31.致动器系统30包括一个或多个致动器设备42a-42n，其控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、变速器系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆特征可进一步包括内部和/或外部车辆特征，例如但不限于门、行李箱和车厢特征，例如空气、音乐、照明等(未编号)。
32.通信系统36被配置成与其他实体48无线通信信息，例如但不限于其他车辆(“v2v”通信)、基础设施(“v2i”通信)、一切(“v2x”通信)、远程系统、充电站和/或个人设备(参考图2更详细地描述)。在一个示例性实施例中，通信系统36是被配置为使用ieee 802.11标准或
通过使用蜂窝数据通信经由无线局域网(wlan)进行通信的无线通信系统。然而，附加的或替代的通信方法，例如专用短程通信(dsrc)信道、lte-v2x、c-v2x，也被认为在本公开的范围内。dsrc信道是指专为汽车使用而设计的单向或双向短程至中程无线通信信道，以及相应的一组协议和标准。
33.数据存储设备32存储用于控制自主车辆10的数据。在各种实施例中，数据存储设备32存储可导航环境的已定义地图。在各种实施例中，定义的地图可以由远程系统预定义并从远程系统获得(参考图2进一步详细描述)。例如，所定义的地图可以由远程系统组装并传送到自主车辆10(无线和/或有线方式)，并存储在数据存储设备32中。路线信息也可以存储在数据存储设备32中——即，一组路段(在地理上与一个或多个定义的地图相关联)，这些路段一起定义了用户从起始位置(例如，用户的当前位置)行进到目标位置可以采用的路线。如可以理解的，数据存储设备32可以是控制器34的一部分，与控制器34分离，或者是控制器34的一部分和独立系统的一部分。
34.控制器34包括至少一个处理器44和计算机可读存储设备或介质46。处理器44可以是任何定制的或市场上可买到的处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、与控制器34相关联的几个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、它们的任何组合、或通常用于执行指令的任何设备。计算机可读存储设备或介质46可以包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储。kam是永久性的或非易失性存储器，当处理器44断电时，其可用于存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质46可以使用多种已知存储设备中的任何一种来实现，例如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、闪存或能够存储数据的任何其他电、磁、光学或组合存储设备，其中一些表示控制器34在控制自主车辆10时使用的可执行指令。在各种实施例中，控制器34被配置成实现倒车方向检测系统和方法，如下文详细讨论的。
35.在各种实施例中，控制器34的指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器44执行时，这些指令接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制车辆10的组件的逻辑、计算、方法和/或算法，并生成控制信号给致动器系统30，以基于逻辑、计算、方法和/或算法自动控制车辆10的组件。尽管图1中仅示出了一个控制器34，但是车辆10的实施例可以包括任意数量的控制器34，这些控制器34通过任意合适的通信介质或通信介质的组合进行通信，并且协作来处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法，并且生成控制信号以控制车辆10的特征。如上面简要提到的，图1的倒车方向检测系统100的全部或部分被包括在控制器34内。
36.现在参考图2，其中倒车方向检测系统100的操作环境总体上以50示出，其包括与一个或多个车辆10a-10n相关联并与之通信的远程传输系统52，如参考图1所述的。在各种实施例中，操作环境50还包括一个或多个用户设备54，其经由通信网络56与车辆10a-10n和/或远程传输系统52通信。
37.通信网络56支持操作环境50支持的设备、系统和组件之间所需的通信(例如，经由有形通信链路和/或无线通信链路)。例如，通信网络56可以包括无线载波系统60，例如蜂窝电话系统，其包括多个蜂窝塔(未示出)、一个或多个移动交换中心(msc)(未示出)，以及将无线载波系统60与陆地通信系统连接所需的任何其他联网组件。每个蜂窝塔包括发送和接
收天线以及基站，来自不同蜂窝塔的基站直接或经由中间设备如基站控制器连接到msc。无线载波系统60可以实现任何合适的通信技术，包括例如数字技术，例如cdma(例如，cdma2000)、lte(例如，4g lte或5g)、gsm/gprs，或其他当前或新兴的无线技术。其他蜂窝塔/基站/msc布置也是可能的，并且可以与无线载波系统60一起使用。例如，基站和蜂窝塔可以共同定位在同一地点，或者它们可以彼此远程地定位，每个基站可以负责单个蜂窝塔，或者单个基站可以服务各种蜂窝塔，或者各种基站可以联接到单个msc，仅举几个可能的布置为例。
38.除了包括无线载波系统60之外，可以包括卫星通信系统64形式的第二无线载波系统，以提供与车辆10a-10n的单向或双向通信。这可以使用一个或多个通信卫星(未示出)和上行链路发射站(未示出)来完成。单向通信可以包括例如卫星无线电服务，其中节目内容(新闻、音乐等。)由发射台接收，打包上传，然后发送到卫星，卫星将节目广播给用户。双向通信可以包括例如卫星电话服务，该服务使用卫星来中继车辆10和站之间的电话通信。除了无线载波系统60之外或者代替无线载波系统60，可以使用卫星电话。
39.还可以包括陆地通信系统62，其是连接到一个或多个陆线电话并将无线载波系统60连接到远程传输系统52的传统的基于陆地的电信网络。例如，陆地通信系统62可以包括公共交换电话网(pstn)，例如用于提供硬连线电话、分组交换数据通信和互联网基础设施的网络。陆地通信系统62的一个或多个部分可以通过使用标准有线网络、光纤或其他光网络、电缆网络、电力线、其他无线网络如无线局域网(wlan)、或提供宽带无线接入的网络(bwa)或其任意组合来实现。此外，远程传输系统52不需要经由陆地通信系统62连接，而是可以包括无线电话设备，使得它可以直接与无线网络通信，例如无线载波系统60，通信。
40.尽管图2中仅示出了一个用户设备54，但是操作环境50的实施例可以支持任意数量的用户设备54，包括由一个人拥有、操作或以其他方式使用的多个用户设备54。操作环境50支持的每个用户设备54可以使用任何合适的硬件平台来实现。在这点上，用户设备54可以以任何常见的形式实现，包括但不限于：台式计算机；移动计算机(例如，平板计算机、膝上型计算机或上网本计算机)；智能手机；视频游戏设备；数字媒体播放器；一件家庭娱乐设备；数码摄像机或摄像机；可穿戴计算设备(例如，智能手表、智能眼镜、智能服装)；或者诸如此类。由操作环境50支持的每个用户设备54被实现为计算机实现的或基于计算机的设备，其具有执行这里描述的各种技术和方法所需的硬件、软件、固件和/或处理逻辑。例如，用户设备54包括可编程设备形式的微处理器，该微处理器包括存储在内部存储器结构中的一个或多个指令，并被应用于接收二进制输入以创建二进制输出。在一些实施例中，用户设备54包括能够接收gps卫星信号并基于这些信号生成gps坐标的gps模块。在其他实施例中，用户设备54包括蜂窝通信功能，使得该设备使用一个或多个蜂窝通信协议在通信网络56上执行语音和/或数据通信，如这里所讨论的。在各种实施例中，用户设备54包括视觉显示器，例如触摸屏图形显示器或其他显示器。
41.远程传输系统52包括一个或多个后端服务器系统，这些后端服务器系统可以是基于云的、基于网络的，或者驻留在远程传输系统52所服务的特定校园或地理位置。远程传输系统52可以由现场顾问、自动顾问或两者的组合来操纵。远程传输系统52可以与用户设备54和/或车辆10a-10n通信，以安排乘坐、调度车辆10a-10n、传递信息等，这将在下面更详细地讨论。
42.如可以理解的，本文公开的主题为可以被认为是标准或基线车辆10和/或远程传输系统52提供了某些增强的特征和功能。为此，车辆和远程传输系统可以被修改、增强或以其他方式补充，以提供在此公开的倒车方向检测系统100的附加特征。
43.如参照图3更详细地示出的，并且继续参照图1，倒车方向检测系统100可以被实现为被配置为通过例如处理器来执行一种或多种方法的一个或多个模块。如可以理解的，图3所示的模块可以被组合和/或进一步分割，以便执行这里描述的功能或方法。此外，模块的输入可以从传感器系统28接收，从与车辆10相关联的其他控制模块(未示出)接收，从通信系统36接收，和/或由图1的控制器34内的其他子模块(未示出)确定/建模。此外，输入还可能经过预处理，如子采样、降噪、归一化、特征提取、缺失数据减少等。
44.在各种实施例中，倒车方向检测系统100包括倒车方向检测模块102、通知模块104和通信模块106。所示的模块可以在车辆10a-10n的每一个上和/或远程传输系统52上实现。例如，倒车方向检测模块102基于指示例如速度和变速器状态的车辆操作数据108来检测车辆何时倒车操作。通知模块104基于地图数据111和/或摄像机数据113(例如，包括交通标志的图像)，经由通知数据110选择性地向车辆的操作者通知或警告检测到的倒车操作。通信模块106基于反向检测选择性地经由消息数据112将消息传送到远程传输系统52、用户设备54和/或车辆10a-10n。
45.例如，图4示出了在车辆200和远程传输系统52上实施的倒车方向检测系统100的实施例，并且车辆200检测其自身的倒车操作，自我报告该检测，并自我警告操作的危险。例如，如所示，车辆200的倒车方向检测模块102基于车辆操作数据108检测到车辆200正在倒车操作。车辆200的通知模块104基于地图数据111和/或摄像机数据113识别车辆200在高速公路或其他高速交通道路上的位置。通知模块104(经由通知数据110)警告操作员关于反向操纵。通信模块106向远程传输系统52报告倒车操作(经由消息数据112)。如果车辆装备有v2x，则通信模块106广播标准消息(经由消息数据112)，该标准消息包括车辆200的变速器状态为倒车。
46.在另一示例中，图5示出了在车辆200、202和204以及远程传输系统52上实施的倒车方向检测系统100的实施例，并且车辆202、204接收关于车辆200的倒车操作的消息。例如，车辆204的倒车方向检测模块102接收来自车辆200的消息广播(经由消息数据114)，并识别车辆200在其路径上倒车。车辆204的通知模块104经由通知数据110警告车辆204的操作者关于其路径中的倒车操作。车辆204的通信模块106经由消息数据112向远程传输系统52报告倒车操作的位置。
47.在另一个例子中，车辆202的倒车方向检测模块102接收从车辆200广播的消息，并识别车辆200没有在其路径上倒车。通信模块106经由消息数据112向远程传输系统52报告车辆200倒车操作的位置。
48.图6示出了在车辆206和远程传输系统52上实施的倒车方向检测系统100的实施例，远程传输系统52检测倒车操作，向其他车辆206报告，并且车辆206警告它们的操作者。
49.例如，远程传输系统52的倒车方向检测模块102从一个或多个车辆200-204接收指示倒车操作的消息。远程传输系统52的通信模块106经由消息数据112向倒车操作的区域中的相关车辆206推送指示倒车操作的消息。
50.车辆206的通知模块接收指示倒车操作的消息，并经由通知数据110警告操作者车
辆206的路径中的倒车操作。
51.现在参考图7和8，并继续参考图1-6，流程图示出了可以由根据本公开的图1-6的倒车方向检测系统100执行的方法300、500。如根据本公开可以理解的，该方法内的操作顺序不限于如图7和8所示的顺序执行，而是可以根据本公开以一个或多个合适的不同顺序来执行。在各种实施例中，方法300和500可以基于一个或多个预定事件被调度操作，和/或可以在车辆10或远程传输系统52的操作期间连续操作。
52.在各种实施例中，方法300可以从305开始。此后，在310处，在车辆处接收到指示另一车辆倒车操作的消息。车辆(hv)和另一车辆(rv)的纬度和经度在320处转换为以地球为中心的固定地球(ecef)坐标(x_ecef、y_ecef、z_ecef)。在330处，将所有rv的ecef坐标转换为东北向上(east north up，enu)坐标(x_enu、y_enu)。rv的全局坐标系相对于hv行驶方向在340处旋转。然后，位置、路径历史记录和行驶方向用于将相对于hv的rv分类为：在350处在前方、后方、相交、迎面、左侧、右侧。
53.然后在360处验证rv的变速器状态和速度。例如，如果rv变速器状态不是倒车或者rv的速度为零，则方法300可以在370处结束。如果rv的变速器状态是反向的并且rv的速度大于零，则在380处评估地图数据以确定rv是否在速度极限高于阈值的道路上，如果是，则在390处将rv作为倒车操作报告给远程传输系统52。
54.如果在400处rv被分类为在hv之前，则在410处将hv和rv高程(elevation)之间的差异与高程阈值进行比较和/或使用地图匹配来确定rv和hv是否在同一道路上，如果在410处rv和hv不在同一条道路上，则该方法可以在370处结束。但是，如果在410处，rv和hv正在同一条道路上行驶，则在420处评估hv和rv的操作状况。例如，如果hv的变速器状态为驱动，则hv速度大于阈值，rv倒车速度大于阈值，并且到rv的距离小于距离阈值，在420处，到达rv的时间小于时间阈值，在430处，生成通知以向hv的操作员通知在前方车辆的倒车操作。此后，方法300可以在370处结束。
55.如果hv的变速器状态不是驱动，则hv速度不大于阈值，rv倒车速度不大于阈值，到rv的距离不小于距离阈值，或到rv的时间不小于时间阈值，则方法300可以在370处结束而不进行报告。
56.在各种实施例中，方法500可以从505处开始。此后，在510处评估hv的变速器状态和速度，并且在520-530处确认高速道路上的倒车操作。例如，如果在510处，人hv的变速器状态是反向的并且hv速度大于零，则在520-530处评估道路状况。例如，如果在520处，地图数据和/或摄像机数据(例如，包括捕获的路标)指示车辆在高速公路或其他快速道路上，则在540处，断定hv正在快速道路上操作，并且生成通知以通知hv的操作者车辆的倒车操作。附加地或可替代地，在530处评估刚好在变速器状态改变之前和之后的车辆运动历史，寻找特定模式，例如但不限于，在tbd秒内，hv以高于阈值(例如40英里/小时)的速度行驶，则操作者施加高于阈值的制动车辆减速，hv完全停止，变速器状态改变为倒档，并且hv倒档移动大于阈值(例如15米)的距离。如果模式发生，则在540处，断定hv正在快速道路上操作，并且生成通知以通知hv的操作者车辆的倒车操作。
57.在550处，通知消息被传送到远程传输系统52以报告倒车操作的位置，并且可选地，在560处，远程传输系统52向附近的车辆生成倒车操作的批量消息。此后，方法500可以在570处结束。
58.虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变化。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供实现一个或多个示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等同物中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。