用于车辆转向以遵循弯曲路径的设备和方法与流程

用于车辆转向以遵循弯曲路径的设备和方法
发明领域
[0001]
本公开一般来说涉及车辆转向，并且更特定来说地涉及用于车辆转向以遵循弯曲路径的设备和方法。


背景技术：

[0002]
近年来，农用车辆已经变得越来越自动化。农用车辆可以半自主或完全自主地驱动，并且使用用于种植、喷洒、收获、施肥、剥皮(stripping)/耕种(tilling)等的工具在田地上执行操作。这些自主农用车辆包括多个传感器(例如，全球导航卫星系统(gnss)、全球定位系统(gps)、光检测和测距(lidar)、无线电检测和测距(radar)、声音导航和测距(sonar)、远程信息处理传感器等)，以在没有来自人类用户的辅助的情况下或在有限的辅助的情况下帮助导航。
附图说明
[0003]
图1是根据本文中所公开的教导构造的示例性前车轮转向车辆和示例性后车轮转向车辆的示意性图示。
[0004]
图2是图1的前车轮和后车轮转向车辆的示例性跟踪模式控制器的框图。
[0005]
图3是表示示例性机器可读指令的流程图，所述示例性机器可读指令可以被执行以实施图1的跟踪模式控制器，以促使车辆遵循弯曲路径。
[0006]
图4是表示示例性机器可读指令的流程图，所述示例性机器可读指令可以被执行以实施图1的跟踪模式控制器，以确定前馈车轮角度。
[0007]
图5是表示示例性机器可读指令的流程图，所述示例性机器可读指令可以被执行以实施图1的跟踪模式控制器，以确定航向误差补偿调整量。
[0008]
图6a是对应于如根据本文中所公开的教导计算的用于前车轮转向车辆的前馈车轮角度的计算的示例性示意图。
[0009]
图6b是对应于如根据本文中所公开的教导计算的用于后车轮转向车辆的前馈车轮角度的计算的示例性示意图。
[0010]
图7a是对应于如根据本文中所公开的技术所计算的用于前车轮转向车辆的航向误差补偿调整量的计算的示例性示意图。
[0011]
图7b是对应于如根据本文中所公开的技术所计算的用于后车轮转向车辆的航向误差补偿调整量的计算的示例性示意图。
[0012]
图8是被构造成执行图3到图5的指令以实施图1和图2的跟踪模式控制器的示例性处理平台的框图。
[0013]
附图不是按比例绘制的。通常，在所有附图和所附书面描述中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
[0014]
当标识可以单独指代的多个元件或部件时，本文中使用描述符“第一”、“第二”、“第三”等。除非基于它们的使用上下文另有规定或理解，否则这样的描述符并不意在赋予
任何优先级或时间排序的含义，而仅仅是为了便于理解所公开的示例，作为用于单独地指代多个元件或部件的标签。在一些示例中，描述符“第一”可以被用于指代详细描述中的元件，而相同的元件可以在权利要求书中用例如“第二”或“第三”的不同描述符来指代。在这样的例项中，应该理解，使用这样的描述符仅仅是为了便于引用多个元件或部件。
具体实施方式
[0015]
农用车辆的自动化在商业上是高度可期望的，因为自动化可以改进执行操作的准确性，减少操作员疲劳，改进效率，并且产生其它益处。自动车辆通过遵循引导路线移动。用以产生引导路线的传统方法包括使用依赖于控制参数和/或控制器增益的反馈控制系统来控制系统。举例来说，这样的控制参数包括比例积分微分(pid)控制器。这样的传统控制器需要至少三个控制参数(例如，控制器增益)以在特定的操作模式中控制车辆。控制器可以具有许多不同的操作模式，包括获取操作模式和跟踪操作模式。如本文中所使用的，“跟踪”、“跟踪模式”、“跟踪操作模式”和/或它们的派生词指代遵循和/或跟踪引导路线。如本文中所使用的，“获取”、“获取模式”、“获取操作模式”和/或它们的派生词指代到达引导路线、路径和/或获取与引导路线基本上类似(例如，在一米内、在半米内、在两米内等)的位置。
[0016]
由导航和/或定位设备(例如，gnss接收器)和控制器在跟踪模式中使用引导路线，以使车辆遵循规定的路径。在一些示例中，规定的路径包括当在田地中操作时车辆要遵循的转弯、曲线等。当使用传统设计方法时，为了设计可以可靠地跟踪规定的弯曲路径的令人满意的控制器，需要许多小时的车辆操作(例如，在不同路径曲率的圆圈中驾驶车辆)来调整控制参数，以确定控制参数的多个数据集，传统控制器可以使用所述控制参数的多个数据集来建立/设计控制参数(例如，车轮角度命令对路径曲率)的表，以促使gnss接收器跟踪规定的弯曲路径。举例来说，传统上使用表来基于路径曲率值而提供前馈车轮角度命令。如本文中所使用的，“车轮角度命令”、“转向角度命令”、“前馈车轮角度命令”等是确定车辆的车轮应该转弯以遵循规定的路径(例如，弯曲路径)的角度的控制信号。另外，当车辆操作员将车辆置于表中定义的所设计控制参数之外的情况中时，性能可能显著降级，因为控制参数需要通过在表中的值之间进行插值来确定。在这样的示例中，车辆将不太可能准确地和精确地遵循规定的弯曲路径。
[0017]
每个控制参数是车辆位置相对于引导路线的函数。因此，在设计期间，控制参数中的每一个必须针对预设定数量的速度和距离引导路线的预设定数量的距离来单独地调谐。在车辆经历滑移、软与硬土壤、田地粗糙度等的情况下，传统方法设计一个或多个控制增益值，所述控制增益值基于控制参数中的误差来调谐，并且将所有误差调整(例如，驱动)为零，以便补偿不期望的田地条件/情况。举例来说，控制增益值是基于垂直于路径的所测量的横向误差、相对于路径航向误差的所测量的航向误差以及相对于航向误差的路径改变率的航向误差的改变率来调谐的。航向误差指代在gps接收器的当前位置处与导航曲线相切的线和车辆的当前航向(方向性定向)之间的差。在传统实施方案中，航向误差可以被驱动为零。然而，为了遵循规定的弯曲路径，航向误差补偿必须不被驱动为零，否则性能会降级。
[0018]
另外，传统控制器必须包括针对每个操作模式为控制参数数据集分配的大量存储器。举例来说，如果传统控制器处于跟踪模式中，则在控制器存储器中存储具有与用于规定
的弯曲路径的前车轮角度和用于规定的弯曲路径的后车轮角度相对应的多个值的表。除了被存储的每个表所需要的已经很大的存储器之外，还需要额外的逻辑开销来维护、读取和写入存储器。在多个不同的操作模式中，传统控制器可靠地控制车辆所需要的数据量可以容易地进入千位和兆位的范围。
[0019]
与传统的控制方法不同，本文中所公开的示例通过消除实验性地开发用以确定遵循弯曲路径所需要的正确前馈命令的车轮角度的值表的需要而减少了在跟踪模式中操作控制器所需要的存储器。此外，本文中所公开的示例不需要场调谐。用以遵循弯曲路径的车轮角度是基于可由机器可读指令实施的公式来确定的。本文中所公开的示例使得位置传感器(例如，gnss接收器、gps接收器等)即使当位置传感器从前桥或后桥偏移时也能够保持定位在弯曲路径上。举例来说，在后车轮转向车辆上，位置传感器可以定位成比前桥更靠近车辆的前端部，并且在前车轮转向车辆上，位置传感器可以定位在后桥和前桥中间。
[0020]
本文中所公开的示例性方法、设备、系统和制造物品(例如，物理存储介质)描述了一种用以实时确定前车轮转向或后车轮转向车辆的前馈车轮角度命令的有效方法。举例来说，本文中所公开的示例连同车辆参数和导航路径数据一起实时获得所期望的路径曲率，以确定用于车辆的正确车轮角度命令。
[0021]
本文中所公开的示例性方法、设备、系统和制造物品(例如，物理存储介质)确定航向误差补偿调整量，以使得能够在车辆遵循弯曲路径时改进跟踪性能。通过利用本文中所公开的车辆航向偏移调整量，用于直线跟踪的相同控制增益值可以被用于弯曲路径跟踪。
[0022]
本文中所公开的示例性方法、设备、系统和制造物品(例如，物理存储介质)利用所确定的前馈车轮角度和车辆航向误差补偿调整量来确保位置传感器(例如，gnss接收器)保持在规定的路径上，而不管位置传感器定位在车辆上何处。
[0023]
为了有效地跟踪规定的弯曲路径，本文中所公开的示例利用机器运动学和几何原理来确定所命令的转向角度，以促使车辆根据弯曲路径来转弯。在一些示例中，车辆可以在一个方向上转弯，或者车辆可以遵循s形曲线，因此在两个不同的方向上转弯。本文中所公开的示例利用实时接收的数据(例如，路径曲率数据)来计算车辆的前车轮转向的正确角度，而不管行驶方向是否改变。
[0024]
图1是示例性前车轮转向车辆102a和示例性后车轮转向车辆102b的框图。在所图示的示例中，前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b两者都包括示例性车辆控制网络104a、104b，以引导前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b。
[0025]
前车轮转向车辆102a包括车辆控制网络104a、示例性位置传感器105a、示例性用户显示器106a、示例性前车轮108a和示例性后车轮110a。
[0026]
后车轮转向车辆102b包括车辆控制网络104b、示例性位置传感器105b、示例性用户显示器106b、示例性前车轮108b和示例性后车轮110b。
[0027]
如本文中所图示和所描述，车辆控制网络104b、位置传感器105b、用户显示器106b、前车轮108b和/或后车轮110b中的任何一个的结构和/或功能可以与前车轮转向车辆102a上的对应部件相同。因此，举例来说，与前车轮转向车辆102a的用户显示器106a相关联的描述和/或图示可以被视为同样适用于后车轮转向车辆102b的用户显示器106b。如本文中所使用的，当提及“车辆102”时，应当理解，描述和/或图示适用于前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b。类似地，当提及前车轮转向车辆102a或后车轮转向车辆102b的部件
中的任何一个或多个时，如果讨论了部件(例如，车辆控制网络104、位置传感器105、用户显示器106、前车轮108、后车轮110等)，则应当理解，图示和/或描述适用于前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b两者上的这些相应部件。
[0028]
在图1中所图示的示例中，前车轮转向车辆102a是拖拉机，并且后车轮转向车辆102b是棉铃机。前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b可以是被配置成跟踪所投射路径和/或弯曲路径的任何类型的车辆(例如，拖拉机、前装载机、收割机、耕整机或任何其它合适的车辆)。举例来说，前车轮转向车辆102a可以是能够自动地跟踪一排农作物以收获所述一排农作物的拖拉机。如本文中所使用的，前车轮转向车辆(例如，前车轮转向车辆102a)通过旋转其前车轮(例如，前车轮108a)来转向，而后车轮转向车辆(例如，后车轮转向车辆102b)通过旋转其后车轮(例如，后车轮110b)来转向。在本文中所公开的示例中，车辆102配备有车辆控制网络104，以控制和/或以其它方式命令车辆102获取和/或跟踪预定路径。下文关于车辆控制网络104中的部件更详细地解释了车辆控制网络104。
[0029]
在图1中，车辆102包括的示例性用户显示器106是交互式显示器，用户可以在车辆102的操作之前、期间和/或之后在所述交互式显示器上选择和/或键入所期望的输入(例如，选择屏幕显示、键入所期望的车辆速度、键入积极性(aggressiveness)变量、选择采样间隔、打开和/或关闭车辆等)。另外，示例性用户显示器106被用于向操作车辆102的用户显示规定的路径。在本文中所公开的一些示例中，用户显示器106是液晶显示器(lcd)触摸屏幕，例如，平板电脑、第四代commandcenter
tm
显示器、计算机监视器等。所图示示例的用户显示器106可以被用于显示导航路径数据和/或车辆位置数据。
[0030]
在图1中所图示的示例中，前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b包括前车轮108a、108b和后车轮110a、110b。在图1中，前车轮转向车辆102a响应于前车轮108a的旋转而转弯。举例来说，如果用户决定左转弯，则将前车轮108a向左旋转。后车轮转向车辆102b响应于后车轮110b的旋转而转弯。在本文中所公开的示例中，前车轮108a、108b位于具有一个或多个附加对应前车轮的前车轮轮轴上。同样地，在本文中所公开的示例中，后车轮110a位于具有一个或多个附加对应后车轮的后车轮轮轴上。
[0031]
车辆控制网络104包括示例性车辆数据接口112、示例性导航管理器114和示例性跟踪模式控制器116。
[0032]
在图1中，示例性车辆控制网络104包括示例性车辆数据接门112，以向示例性跟踪模式控制器116提供对应于车辆数据的信息，例如，车辆部件的测量结果、车辆的相对区域之间的距离等。在一些示例中，车辆数据接口112可以包括车辆102的预设值和/或预定值、测量结果、距离。示例性车辆数据接口112可以在车辆的操作可以发生之前需要用户输入，以便在跟踪模式中正确地操作。在其它示例中，车辆数据接口112可以是存储器，例如，图8的非易失性存储器816或本地存储器813，当跟踪模式控制器116需要车辆数据来确定车辆的所命令转向角度时，存储器从跟踪模式控制器116接收通知。
[0033]
在图1中所图示的示例中，图1的车辆控制网络104的导航管理器114从位置传感器105访问导航数据。车辆控制网络104可以包括一个或多个电子部件和/或硬件部件，以支持车辆数据接口112、导航管理器114和/或跟踪模式控制器116。举例来说，导航管理器114可以访问指示车辆102要遵循以执行场地操作的一个或多个弯曲的导航路径数据。在一些示例中，导航管理器114访问对应于位置传感器105的位置的当前位置数据。导航管理器114将
导航和/或位置数据传输到跟踪模式控制器116。
[0034]
在一些示例中，位置传感器105是车辆控制网络104a的一部分(例如，集成在其中)。在一些示例中，位置传感器105定位成与车辆102上的车辆控制网络104分离。然而，即使当位置传感器105与车辆控制网络104分离时，它仍然与车辆控制网络104通信(例如，有线或无线地)。
[0035]
在图1的所图示的示例中，前车轮转向车辆102a上的位置传感器105a定位在后车轮110和前车轮108之间(例如，在前桥和后桥之间)。在图1的所图示的示例中，后车轮转向车辆102b上的位置传感器105b定位成比前车轮108b或前桥更靠近车辆的前端部。在其它示例中，位置传感器105可以位于车辆102上的任何位置和/或可以集成到另一部件(例如，导航管现器114)中。
[0036]
位置传感器105与导航管理器114和/或跟踪模式控制器116通信，以提供和/或以其它方式传输车辆102的地理位置和/或导航路径数据。在本文中所公开的一些示例中，位置传感器105以阈值间隔对车辆102的地理位置进行采样。举例来说，每0.1秒，位置传感器105可以向车辆控制网络104发送车辆102的地理位置。在本文中所公开的示例中，位置传感器105可以与跟踪模式控制器116通信，以获得车辆102将要行驶的所期望路径。在本文中所公开的一些示例中，位置传感器105是gnss接收器控制器、gps接收器、gps接收器控制器和/或能够感测和/或确定位置信息的任何其它部件。
[0037]
在一些示例中，位置传感器105基于导航路径数据而确定车辆102何时接近弯曲路径，并且向车辆控制网络104提供信号、通知等。举例来说，位置传感器105可以包括存储器，所述存储器接收和存储对应于预定路径信息的数据，车辆102将遵循所述预定路径信息以将位置传感器105保持在预定路径上。在一些示例中，位置传感器105与跟踪模式控制器116通信，以向跟踪模式控制器116提供位置数据和预定路径数据(例如，经由导航管理器114)。
[0038]
在跟踪模式期间，车辆控制网络104计算车辆102的横向误差、车辆102的航向误差、车辆102的航向误差的改变率和车辆102的路径曲率测量结果。举例来说，因为在跟踪模式期间，车辆102可以或可以不在对应于弯曲路径、直线路径或路径的开始位置的地理位置处，所以车辆控制网络104可以计算横向误差。在本文中所公开的示例中，横向误差是位置传感器105和所期望路径之间的最短距离。在另一示例中，横向误差可以被定义为垂直于路径的到位置传感器105的距离。
[0039]
在本文中所公开的示例中，车辆102的航向(也被称为车辆102的“偏航”)被定义为车辆102指向的方向。举例来说，航向可以由从车辆102的前方开始并且在车辆行驶的方向上延伸的直线来绘制。此外，航向误差可以被定义为特定位置的规定路径的切线和车辆的实际航向之间的距离或角度。
[0040]
在本文中所公开的示例中，路径曲率被定义为车辆102要遵循的路径的曲率。在车辆处于运动中并且执行操作(例如，播种、施肥等)之前，路径曲率是预定的。路径曲率存储在导航路径数据中，以供示例性跟踪模式控制器116在确定导致车辆102遵循规定的弯曲路径的所命令转向角度和航向误差补偿调整量时使用。
[0041]
所图示示例的跟踪模式控制器116计算车轮转向角度(例如，前车轮转向车辆102a的前车轮转向角度和/或后车轮转向车辆102b的后车轮转向角度)和/或航向误差补偿调整值，以促使车辆102(更具体地，车辆102的位置传感器105)遵循导航数据中表示的预定曲
线。在本文中所公开的一些示例中，车轮转向角度是表示角度测量结果的数值(例如，14度、负30度等)，以应用于前车轮转向车辆102a的前车轮108a或后车轮转向车辆102b的后车轮110b。所图示示例的跟踪模式控制器116输出一个或多个示例性转向命令118，以促使车辆102的转向车轮移动，以将位置传感器150保持在预定曲线上。
[0042]
在一些示例中，跟踪模式控制器116试图利用跟踪模式控制器增益来将相对于导航路径的所有误差(例如，横向误差、航向误差等)驱动为零，以迫使位置传感器105精确地遵循规定的路径。举例来说，当误差是零时，位置传感器105准确地遵循路径。然而，在一些示例中，当车辆102要遵循弯曲路径时，示例性跟踪模式控制器116不试图将航向误差驱动为零。相反，在本文中所公开的一些这样的示例中，跟踪模式控制器116确定航向误差补偿调整量以应用于跟踪模式控制器航向误差增益以遵循弯曲路径。下文结合图2描述示例性跟踪模式控制器116的进一步细节。
[0043]
在一些示例中，由跟踪模式控制器116生成的一个或多个转向命令被提供给车辆102上的转向设备。举例来说，跟踪模式控制器116可以向前车轮转向车辆102a的前车轮转向设备发出转向命令。类似地，跟踪模式控制器116可以向后车轮转向车辆102b的后车轮转向设备发出转向命令。
[0044]
图2是图1的前车轮转向车辆102a和后车轮转向车辆102b的示例性跟踪模式控制器116的框图。跟踪模式控制器116包括示例性导航分析器208、示例性前馈车轮角度确定器210、示例性航向误差补偿确定器214和示例性转向控制器218。
[0045]
图2的所图示示例的导航分析器280访问示例性车辆位置数据202。举例来说，导航分析器208可以从车辆102的位置传感器105访问车辆位置数据202。车辆位置数据202可以包括位置传感器105的位置和/或特定于车辆的特定部分的位置数据(例如，前桥的位置、后桥的位置等)。在一些示例中，导航分析器208基于车辆位置数据202和示例性车辆数据204(例如，车辆102上的尺寸和相对位置)而确定车辆102的特定部件或部分的位置。
[0046]
所图示示例的导航分析器208从车辆数据接口112访问车辆数据204。在一些示例中，车辆数据包括车辆的尺寸或车辆的其它参数(例如，当前速度、转弯能力等)。导航分析器208可以基于车辆数据204和/或车辆位置数据202而确定车辆的特定部分的位置(例如，前桥的位置、后桥的位置等)。
[0047]
所图示示例的导航分析器208访问示例性导航路径数据206，示例性导航路径数据206包括车辆102要遵循的一个或多个曲线。举例来说，导航路径数据206可以包括一个或多个引导路线。在一些示例中，导航分析器208基于如从车辆位置数据202确定的路径中的当前位置而确定导航路径数据206的特定特性，例如，曲率值。所图示示例的导航分析器208将车辆位置数据202、车辆数据204和/或导航路径数据206传输到前馈车轮角度确定器210、航向误差补偿确定器214和/或转向控制器218。
[0048]
图2的所图示示例的前馈车轮角度确定器210确定示例性车轮转向角度212，以保持车辆102在弯曲导航路径上。在后车轮转向车辆的情况下，前馈车轮角度确定器210输出后车轮应该移动以停留在弯曲导航路径上的角度。在前车轮转向车辆的情况下，前馈车轮角度确定器210输出前车轮应该移动以停留在弯曲导航路径上的角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定车轮转向角度，以将位置传感器105保持在弯曲导航路径上。
[0049]
在一些示例中，前馈车轮角度确定器210利用以下等式1到4以确定转向控制器218
要利用的车轮转向角度。
[0050]
在一些示例中，使用等式1，前馈车轮角度确定器210可以确定从转弯中心位置到位置传感器105的位置的转弯半径。变量“r
rec”指代从转弯中心位置到位置传感器105的转弯半径，并且“ρ”指代如基于导航路径数据(例如，其由gps接收器报告)确定的路径曲率。
[0051][0052]
在一些示例中，使用等式2a或2b，前馈车轮角度确定器210确定从转弯中心位置到车辆的轮轴的转弯半径。如果车辆102是后车轮转向车辆，则前馈车轮角度确定器210使用等式2a计算从转弯中心位置到车辆102的前桥的转弯半径。如果车辆102是前车轮转向车辆，则前馈车轮角度确定器210使用等式2b计算从转弯中心位置到车辆102的后桥的转弯半径。在等式2a中，r
fa
表示从转弯中心位置到前桥的转弯半径，并且l
fa-rec
表示前桥和位置传感器105之间的距离。在等式2b中，r
ra
表示从转弯中心位置到后桥的转弯半径，并且l
ra-rec
表示后桥和位置传感器105之间的距离。
[0053][0054][0055]
前馈车轮角度确定器210可以利用针对后车轮转向车辆的等式3a来确定后桥转弯半径和车辆的中心线之间的角度。前馈车轮角度确定器210可以利用针对前车轮转向车辆的等式3b来确定前桥转弯半径和车辆的中心线之间的角度。在两个等式中，wb表示前桥和后桥之间的距离。
[0056][0057][0058]
前馈车轮角度确定器210可以利用等式4来计算前馈车轮转向角度(例如，车轮转向角度212)。在等式4中，符号函数被用于控制器中的假设角度符号规约。
[0059]
δ＝(90
°-
α)
×
sign(ρ)
[0060]
等式4
[0061]
等式1到5表示前馈车轮角度确定器210可以利用来计算前馈转向角度的一种技
术。然而，前馈车轮角度确定器210可以利用任何计算来利用来自导航分析器的车辆位置数据202、车辆数据204和/或导航路径数据206，或者从这些数据源导出的参数来计算车轮角度，以使得位置传感器105能够停留在规定的弯曲路径上。前馈车轮角度确定器210将车轮转向角度212传输到转向控制器218，以促使车辆基于车轮转向角度212而移动。结合图6a到图6b图示并且描述了计算前馈车轮角度的示例性示意图。
[0062]
航向误差补偿确定器214计算示例性航向误差补偿调整量216。在一些示例中，航向误差补偿确定器214访问车辆位置数据202、车辆数据204和/或导航路径数据206中的一个或多个，以计算航向误差补偿调整量216。航向误差补偿确定器214将航向误差补偿调整量216传输到转向控制器218，以促使转向控制器218减小航向误差值，直到车辆102根据航向误差补偿调整量216来定向为止。
[0063]
所图示示例的航向误差补偿确定器214利用等式1以及等式6和等式7来计算航向误差补偿调整量216。先前描述并且在下文重印以供参考的等式1使得航向误差补偿确定器214能够基于导航路径数据206和/或车辆位置数据202中表示的曲率半径而确定从转弯中心位置到位置传感器105的转弯半径。
[0064][0065]
所图示示例的航向误差补偿确定器214利用等式5a来计算后车轮转向车辆的所期望的航向误差值。在等式5a中，l
fa-rec
表示前桥和位置传感器105之间的距离。所图示示例的航向误差补偿确定器214利用等式5b来计算前车轮转向车辆的所期望的航向误差值，其中l
ra-rec
表示后桥和位置传感器105之间的距离。
[0066][0067][0068]
所图示示例的航向误差补偿确定器214利用等式6来计算航向误差补偿调整量216。在等式6中，θ
mmeas
表示如由位置传感器105和/或导航分析器208报告的所测量的航向误差。在等式6中，θ
adj
表示航向误差补偿调整量216。
[0069]
θ
adj
＝θ
meas-θ
des
[0070]
等式6
[0071]
航向误差补偿确定器214将航向误差补偿调整量216传输到转向控制器218。通过从所测量的航向误差(θ
meas
)减去所期望的航向误差(θ
des
)，转向控制器218可以利用航向误差补偿调整量216来减小航向误差，直到航向误差对应于使用等式5a或5b计算的所期望的航向误差为止。结合图7a到图7b图示并且描述了计算前馈车轮角度的示例性示意图。
[0072]
图2的所图示示例的转向控制器218基于车轮转向角度212和/或航向误差补偿调
整量216而生成转向命令118中的一个或多个。在一些示例中，转向控制器218通过利用车轮转向角度212和/或鉴于航向误差补偿调整量216修改车轮转向角度212来输出转向车轮的转向角度(例如，后车轮转向车辆的后车轮、前车轮转向车辆的前车轮转向角度)。在一些示例中，转向控制器218将车辆位置数据202与导航路径数据206进行比较，以确定相对于弯曲导航路径的误差(例如，横向误差、航向误差等)。在一些这样的示例中，转向控制器218生成转向命令118以减少这些误差。当生成转向命令118时，转向控制器218试图移动车辆102，以通过利用航向误差补偿调整量216将航向误差减小到所期望的航向值。转向控制器218将转向命令118传输到一个或多个转向设备。举例来说，转向控制器218可以将转向命令118传输到前车轮转向车辆102a上的前车轮转向设备和/或后车轮转向车辆102b上的后车轮转向设备。
[0073]
虽然在图2中图示了实施图1的跟踪模式控制器116的示例性方式，但是图2中图示的元件、过程和/或装置中的一个或多个可以以任何其它方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实施。此外，图2的示例性导航分析器208、示例性前馈车轮角度确定器210、示例性航向误差补偿确定器214、示例性转向控制器218和/或更一般地示例性跟踪模式控制器116可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实施。因此，举例来说，示例性导航分析器208、示例性前馈车轮角度确定器210、示例性航向误差补偿确定器214、示例性转向控制器218和/或更一般地示例性跟踪模式控制器116中的任何一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、(多个)可编程处理器、(多个)可编程控制器、(多个)图形处理单元(gpu)、(多个)数字信号处理器((dsp)、(多个)专用集成电路(asic)、(多个)可编程逻辑装置(pld)和/或(多个)现场可编程逻辑装置(fpld)来实施。当阅读本专利的设备或系统权利要求中的任何一个以覆盖纯软件和/或固件实施方案时，示例性导航分析器208、示例性前馈车轮角度确定器210、示例性航向误差补偿确定器214和/或示例性转向控制器218中的至少一个借此被明确定义为包括非暂时性计算机可读存储装置或存储光盘，例如，存储器、数字通用光盘(dvd)、压缩光盘(cd)、蓝光光盘等，包括软件和/或固件。更进一步地，图2的示例性跟踪模式控制器116可以包括除了图2中所图示的元件、过程和/或装置之外或代替图2中所图示的元件、过程和/或装置的一个或多个元件、过程和/或装置，和/或可以包括任何或所有所图示的元件、过程和装置中的一个以上。如本文中所使用的，包括其变型的短语“通信”囊括直接通信和/或通过一个或多个中间部件间接通信，并且不需要直接物理(例如，有线)通信和/或持续通信，而是另外包括以周期性间隔、调度间隔、非周期性间隔和/或一次性事件的选择性通信。
[0074]
在图3到图5中示出了表示用于实施图2的跟踪模式控制器116的示例性硬件逻辑、机器可读指令、硬件实施的状态机和/或其任何组合的流程图。机器可读指令可以是一个或多个可执行程序或可执行程序的一个(多个)部分，以用于由计算机处理器(例如，下文结合图8讨论的示例性处理器平台800中所示出的处理器812)执行。程序可以实施在存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如，cd-rom、软盘、硬盘驱动器、dvd、蓝光光盘或与处理器812相关联的存储器)上的软件中，但是整个程序和/或其部分可以可替选地由除了处理器812之外的装置执行和/或实施在固件或专用硬件中。此外，尽管参考图3到图5所图示的流程图描述了示例性程序，但是可替选地，可以使用实施示例性跟踪模式控制器116的许多其它方法。举例来说，可以改变块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合所描述的块中的一些。
另外或可替选地，任何或所有块可以由被构造成在不执行软件或固件的情况下执行对应的操作的一个或多个硬件电路(例如，离散和/或集成模拟和/或数字电路、fpga、asic、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)来实施。
[0075]
本文中所描述的机器可读指令可以以压缩格式、加密格式、分段格式、编译格式、可执行格式、打包格式等中的一个或多个来存储。如本文中所描述的机器可读指令可以存储为可以被用于创建、制造和/或产生机器可执行指令的数据(例如，指令的多个部分、代码、代码的表示等)。举例来说，机器可读指令可以被分段并且存储在一个或多个存储装置和/或计算装置(例如，服务器)上。机器可读指令可能需要安装、修改、改编、更新、组合、补充、配置、解密、解压缩、解包、分发、重新分配、编译等中的一个或多个，以便使它们可由计算装置和/或其它机器直接读取、解释和/或执行。举例来说，机器可读指令可以存储在多个部分中，所述多个部分被单独压缩、加密并且存储在单独的计算装置上，其中所述部分在被解密、解压缩和组合时形成实施例如本文中描述的程序的一组可执行指令。
[0076]
在另一示例中，机器可读指令可以以它们可以由计算机读取的状态存储，但是需要添加库(例如，动态链接库(dll))、软件开发工具包(sdk)、应用编程接口(api)等，以便在特定计算装置或其它装置上执行指令。在另一示例中，在机器可读指令和/或(多个)对应的程序可以整体或部分地执行之前，可能需要配置机器可读指令(例如，存储的设置、数据输入、记录的网络地址等)。因此，所公开的机器可读指令和/或(多个)对应的程序意在囊括这样的机器可读指令和/或(多个)程序，而不管机器可读指令和/或(多个)程序在被存储时或在以其它方式处于静止或传输中时的特定格式或状态。
[0077]
本文中所描述的机器可读指令可以由任何过去、现在或将来的指令语言、脚本语言、编程语言等来表示。举例来说，机器可读指令可以使用以下语言中的任何一个来表示：c、c++、java、c#、perl、python、javascript、超文本标记语言(html)、结构化查询语言(sql)、swift等。
[0078]
如上文所提及，图3到图5的示例性过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质上的可执行指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实施，所述非暂时性计算机和/或机器可读介质例如是硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器、压缩光盘、数字通用光盘、高速缓存、随机存取存储器和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂的情况、临时缓冲和/或信息的高速缓存)的任何其它存储装置或存储光盘。如本文中所使用的，术语非暂时性计算机可读介质被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储光盘，并且排除传播信号和排除传输介质。
[0079]“包括”和“包括”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括”或“包括”(例如，包括(comprises)、包括(includes)、含有(comprising)、拥有(including)、具有等)作为前序或在任何种类的权利要求叙述内，应理解，附加的元件、术语等可以在不落在对应权利要求或叙述的范围之外的情况下存在。如本文中所使用的，当短语“至少”在举例来说权利要求的前序中被用作过渡术语时，它以与术语“包括”和“包括”是开放式的相同的方式是开放式的。术语“和/或”当举例来说以例如a、b和/或c的形式使用时指代a、b、c的任何组合或子集，例如(1)单独的a、(2)单独的b、(3)单独的c、(4)a与b、(5)a与c、(6)b与c和(7)a与b并且与c。如本文中在描述结构、部件、物项、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“a和b中的至少一个”意在指代包括(1)至少一个a、(2)
至少一个b和(3)至少一个a和至少一个b中的任何一个的实施方案。类似地，如本文中在描述结构、部件、物项、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“a或b中的至少一个”意在指代包括(1)至少一个a、(2)至少一个b和(3)至少一个a和至少一个b中的任何一个的实施方案。如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的性能或执行的上下文中使用的，短语“a和b中的至少一个”意在指代包括(1)至少一个a、(2)至少一个b和(3)至少一个a和至少一个b中的任何一个的实施方案。类似地，如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的性能或执行的上下文中使用的，短语“a或b中的至少一个”意在指代包括(1)至少一个a、(2)至少一个b和(3)至少一个a和至少一个b中的任何一个的实施方案。
[0080]
如本文中所使用的，单数引用(例如，“一(a)”、“一个(an)”、“第一”、“第二”等)不排除多个。如本文中所使用的，术语“一(a)”或“一个(an)”实体指代该实体中的一个或多个。术语“一(a)”(或“一个(an)”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换地使用。此外，尽管单独地列出，但是多个装置、元件或方法动作可以由例如单个单元或处理器来实施。另外，尽管个别特征可以包括在不同的示例或权利要求中，但是这些特征可以有可能被组合，并且包括在不同的示例或权利要求中并不意指特征的组合是不可行的和/或不利的。
[0081]
在图3中图示了可由图1和图2的跟踪模式控制器116执行以促使车辆遵循弯曲路径的示例性机器可读指令300。参考前面的附图和相关联的描述，图3的示例性机器可读指令300以示例性跟踪模式控制器116访问导航路径数据、车辆位置数据和车辆参数数据开始(框302)。在一些示例中，导航分析器208访问导航路径数据、车辆位置数据和车辆参数数据。举例来说，可以从车辆控制网络104的导航管理器114访问导航路径数据和/或车辆位置数据。在一些示例中，可以从车辆控制网络104的车辆数据接口112防问车辆参数数据。
[0082]
在框304处，示例性跟踪模式控制器116确定前馈车轮角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定前馈车轮角度。结合图4图示并且描述了用以确定前馈车轮角度的详细指令。
[0083]
在框306处，示例性跟踪模式控制器116确定航向误差补偿调整量。在一些示例中，航向误差补偿确定器214确定航向误差补偿调整量。结合图5图示并且描述了用以确定航向误差补偿调整量的详细指令。
[0084]
在框308处，示例性跟踪模式控制器116控制车辆102以减少控制误差并且遵循前馈车轮角度。在一些示例中，转向控制器218控制车辆102以减少控制误差并且遵循前馈车轮角度。举例来说，转向控制器218可以生成转向命令118，以促使车辆102遵循规定的弯曲路径。
[0085]
在框310处，示例性跟踪模式控制器116确定是否继续跟踪操作。举例来说，跟踪模式控制器116可以基于导航分析器208是否确定车辆与一个或多个规定的路径对准和/或基于用户输入而确定是否继续跟踪操作。响应于继续跟踪操作，处理转移到框302。相反地，响应于不继续跟踪操作，处理终止。
[0086]
在图4中图示了可以由图1和图2的跟踪模式控制器116执行以确定前馈车轮角度的示例性机器可读指令400。参考前面的附图和相关联描述，图4的示例性机器可读指令400以示例性跟踪模式控制器116基于导航路径数据中的曲率半径而确定转弯中心位置开始(框402)。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210基于导航路径数据中的曲率半径而确定转弯中心位置。举例来说，可以利用由导航分析器208访问的导航路径数据206来确定当前
位置(例如，沿着导航路径的与在车辆位置数据202中表示的位置对应的位置)处的转弯中心位置。在一些示例中，导航分析器208基于导航路径数据中的曲率半径而确定转弯中心位置。
[0087]
在框404处，示例性跟踪模式控制器116确定车辆轴距距离。在一些示例中，车辆数据204包括表示车辆的前桥和车辆的后桥之间的距离的车辆轴距距离。在一些示例中，导航分析器208基于车辆数据204而确定车辆轴距距离。
[0088]
在框406处，示例性跟踪模式控制器116确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，导航分析器208确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式1计算转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。
[0089]
在框408处，示例性跟踪模式控制器116确定车辆是否是前车轮转向车辆。在一些示例中，导航分析器208基于车辆数据204而确定车辆是否是前车轮转向车辆。响应于车辆是前车轮转向车辆，处理转移到框410。相反地，响应于车辆不是前车轮转向车辆(即，而是后车轮转向车辆)，处理转移到框416。
[0090]
在框410处，示例性跟踪模式控制器116确定从转弯中心位置到后桥的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定从转弯中心位置到后桥的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式2b来确定从转弯中心位置到后桥的距离。
[0091]
在框412处，示例性跟踪模式控制器116确定车辆轴距线和从后桥延伸到转弯中心位置的线之间的第一角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定车辆轴距线和从后桥延伸到转弯中心的线之间的第一角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式3b和/或另一三角关系来确定车辆轴距线和从后桥延伸到转弯中心的线之间的第一角度。
[0092]
在框414处，示例性跟踪模式控制器116基于第一角度而确定前车轮转向角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式4基于第一角度(在框412处计算的)而确定前车轮转向角度。
[0093]
在框416处，示例性跟踪模式控制器116确定从转弯中心位置到前桥的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定从转弯中心位置到前桥的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式2a来确定从转弯中心位置到前桥的距离。
[0094]
在框418处，示例性跟踪模式控制器116确定车辆轴距线和从前桥延伸到转弯中心位置的线之间的第一角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定车辆轴距线和从前桥延伸到转弯中心的线之间的第一角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式3a和/或另一三角函数来确定车辆轴距线和从前桥延伸到转弯中心的线之间的第一角度。
[0095]
在框420处，示例性跟踪模式控制器116基于第一角度而确定后车轮转向角度。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式4基于第一角度(在框418处计算的)而确定后车轮转向角度。
[0096]
在图5中图示了可以由图1和图2的跟踪模式控制器116执行以确定航向误差补偿调整量的示例性机器可读指令500。参考前面的附图和相关联描述，图5的示例性机器可读指令500以示例性跟踪模式控制器116基于导航路径数据中的曲率半径而确定转弯中心位置开始(框502)。在一些示例中，航向误差补偿确定器214基于导航路径数据中的曲率半径
而确定转弯中心位置。举例来说，可以利用由导航分析器208访问的导航路径数据206来确定当前位置(例如，沿着导航路径的与在车辆位置数据202中表示的位置对应的位置)处的转弯中心位置。在一些示例中，导航分析器208基于导航路径数据中的曲率半径而确定转弯中心位置。
[0097]
在框504处，示例性跟踪模式控制器116确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，导航分析器208确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210确定转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，前馈车轮角度确定器210使用等式1计算转弯中心位置和位置传感器105之间的距离。
[0098]
在框506处，示例性跟踪模式控制器116确定车辆是否是前车轮转向车辆。在一些示例中，导航分析器208基于车辆数据204而确定车辆是否是前车轮转向车辆。响应于车辆是前车轮转向车辆，处理转移到框508。相反地，响应于车辆不是前车轮转向车辆(即，而是后车轮转向车辆)，处理转移到框512。
[0099]
在框508处，示例性跟踪模式控制器116确定后车轮轮轴和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，航向误差补偿确定器214确定后车轮轮轴和位置传感器105之间的距离。
[0100]
在框510处，示例性跟踪模式控制器116基于(1)转弯中心位置和位置传感器105之间的距离和(2)后车轮轮轴和位置传感器105之间的距离而确定相对于导航路径航向的所期望的航向误差角度。在一些示例中，航向误差补偿确定器214基于(1)转弯中心位置和位置传感器105之间的距离和(2)后车轮轮轴和位置传感器105之间的距离而使用等式5b来确定相对于导航路径航向的所期望的航向误差角度。
[0101]
在框512处，示例性跟踪模式控制器116确定前车轮轮轴和位置传感器105之间的距离。在一些示例中，航向误差补偿确定器214确定前车轮轮轴和位置传感器105之间的距离。
[0102]
在框514处，示例性跟踪模式控制器116基于(1)转弯中心位置和位置传感器105之间的距离和(2)前车轮轮轴和位置传感器105之间的距离而确定相对于导航路径航向的所期望的航向误差角度。在一些示例中，航向误差补偿确定器214基于(1)转弯中心位置和位置传感器105之间的距离和(2)前车轮轮轴和位置传感器105之间的距离而使用等式5a来确定相对于导航路径航向的所期望的航向误差角度。
[0103]
在框516处，示例性跟踪模式控制器116基于所测量的航向误差和所期望的航向误差角度而确定航向误差补偿值。在一些示例中，航向误差补偿确定器214基于所测量的航向误差和所期望的航向误差角度而确定航向误差补偿值。在一些示例中，航向误差补偿确定器214基于所测量的航向误差和所期望的航向误差角度而使用等式6来确定航向误差补偿值。
[0104]
图6a是对应于如根据本文中所公开的教导计算的用于前车轮转向车辆的前馈车轮角度的计算的示例性示意图600。示意图600包括示例性前车轮转向车辆602。举例来说，前车轮转向车辆602可以是图1的前车轮转向车辆102a。
[0105]
前车轮转向车辆602包括示例性位置传感器604。位置传感器604位于车辆的示例性后桥606和示例性前桥608之间。举例来说，位置传感器604可以是gnss接收器。
[0106]
如图6a中所图示，前车轮转向车辆602处于遵循规定的弯曲路径的跟踪模式中。当前车轮转向车辆602遵循规定的弯曲路径时，前桥608、后桥606和位置传感器604都遵循不同的弯曲路径(例如，示例性位置传感器路径610、示例性前桥路径612和示例性后桥路径614)。在跟踪模式中，图1和图2的跟踪模式控制器116试图促使位置传感器604遵循位置传感器路径610。
[0107]
在图6a中，前车轮转向车辆602围绕示例性转弯中心位置616转弯。跟踪模式控制器116可以基于导航路径数据206和当前车辆位置(例如，如车辆位置数据202中所表示的)而确定转弯中心位置616。跟踪模式控制器116可以使用如先前所描述的并且在下文重印以供参考的等式1来确定从转弯中心位置616到位置传感器604的第一段618的长度(r
rec
)。
[0108][0109]
类似地，跟踪模式控制器116可以确定转弯中心位置616和后桥606之间的示例性第二段620的长度。举例来说，跟踪模式控制器116可以基于第一段618的长度以及后桥606和位置传感器604之间的距离而使用如先前所描述的等式2b(下文重印以供参考)来计算第二段620的长度。第一段618、第二段620和从位置传感器604到后桥606的线形成直角三角形，并且因此第二段620的长度可以使用勾股定理来确定。
[0110][0111]
在确定第二段620的长度之后，从转弯中心位置616延伸到前桥608的示例性第三段622和前车轮转向车辆602的中心线(例如，连接后桥606和前桥608的线)之间的角度α可以使用如先前所描述的等式3b(在下文重复以供参考)来确定。
[0112][0113]
最后，跟踪模式控制器116可以通过使用等式4(下面重印以供参考)来确定前馈转向角度。等式4的输出δ表示为了使位置传感器604遵循位置传感器路径610而使前车轮转向车辆602的前桥608转向的角度。
[0114]
δ＝(90
°-
α)
×
sign(ρ)
[0115]
等式4
[0116]
在等式4中，计算为90度减去α的角度乘以路径曲率值。在等式4中，变量sign(ρ)表示由示例性位置传感器604分配给路径曲率值的负号或正号。
[0117]
图1的跟踪模式控制器116通过假设相对于前车轮转向车辆602的车轮(例如，图1的后车轮110和/或前车轮108)不发生滑动来计算前馈转向角度(例如，δ)。图1的跟踪模式控制器116计算促使前车轮转向车辆602的前车轮(例如，图1的前车轮108)在促使前车轮转
向车辆602遵循位置传感器路径610的方向上转弯的初始前馈转向角度(例如，δ)。在一些示例中，将前馈转向角度(例如，δ)计算一次，并且在后续操作中需要进一步的计算以将前车轮转向车辆602保持在规定的路径上。
[0118]
图6b是对应于如根据本文中所公开的教导计算的用于示例性后车轮转向车辆626的前馈车轮角度的计算的示例性示意图624。举例来说，后车轮转向车辆626可以是图1的后车轮转向车辆102b。
[0119]
后车轮转向车辆626包括示例性位置传感器628。位置传感器628定位成比示例性前桥630更朝向车辆的前端部。举例来说，位置传感器628可以是gnss接收器。
[0120]
如图6b中所图示，后车轮转向车辆626处于遵循规定的弯曲路径的跟踪模式中。当后车轮转向车辆626遵循规定的弯曲路径时，前桥630、示例性后桥632和位置传感器628都遵循不同的弯曲路径(例如，示例性位置传感器路径634、示例性前桥路径636和示例性后桥路径638)。在跟踪模式中，图1和图2的跟踪模式控制器116试图促使位置传感器628遵循位置传感器路径634。
[0121]
在图6b中，后车轮转向车辆626围绕示例性转弯中心位置640转向。跟踪模式控制器116可以基于导航路径数据206和当前车辆位置(例如，如车辆位置数据202中所表示的)而确定转弯中心位置640。跟踪模式控制器116可以使用如先前所描述的并且在下文重印以供参考的等式1来确定从转弯中心位置640到位置传感器628的第四段642的长度(r
rec
)。
[0122][0123]
类似地，跟踪模式控制器116可以确定转弯中心位置640和前桥630之间的示例性第五段644的长度。举例来说，跟踪模式控制器116可以基于第四段642的长度以及前桥630和位置传感器628之间的距离而使用如先前所描述的等式2a(下文重印以供参考)来计算第五段644的长度。第四段642、第五段644和从位置传感器628到前桥630的线形成直角三角形，并且因此第五段644的长度可以使用勾股定理来确定。
[0124][0125]
在确定第五段644的长度之后，从转弯中心位置640延伸到后桥632的示例性第六段646和后车轮转向车辆626的中心线(例如，连接后桥632和前桥630的线)之间的角度α可以使用如先前所描述的等式3a(在下文重复以供参考)来确定。
[0126][0127]
最后，跟踪模式控制器116可以通过使用等式4(下面重印以供参考)来确定前馈转向角度。等式4的输出δ表示为了使位置传感器628遵循位置传感器路径634而使后车轮转向
车辆626的前桥630转向的角度。
[0128]
δ＝(90
°-
α)
×
sign(ρ)
[0129]
等式4
[0130]
在等式4中，计算为90度减去α的角度乘以路径曲率值。在等式4中，变量sign(ρ)表示由示例性位置传感器628分配给路径曲率值的负号或正号。
[0131]
图1的跟踪模式控制器116通过假设相对于后车轮转向车辆626的车轮(例如，图1的后车轮110和/或前车轮108)不发生滑动来计算前馈转向角度(例如，δ)。图1的跟踪模式控制器116计算促使后车轮转向车辆626的前车轮(例如，图1的前车轮108)在促使后车轮转向车辆626遵循位置传感器路径634的方向上转弯的初始前馈转向角度(例如，δ)。在一些示例中，将前馈转向角度(例如，δ)计算一次，并且在后续操作中需要进一步的计算以将后车轮转向车辆626保持在规定的路径上。
[0132]
图7a是对应于如根据本文中所公开的技术所计算的用于图6a的前车轮转向车辆602的航向误差补偿调整量的计算的示例性示意图700。如在图6a中，前车轮转向车辆602包括后桥606、前桥608和设置在后桥606和前桥608之间的位置传感器604。此外，类似于图6a，跟踪模式控制器116可以计算转弯中心位置616、第一段618的长度(r
rec
)、第二段620的长度(r
ra
)和第三段622的长度。
[0133]
图7a图示了由虚线图示的示例性受干扰的车辆配置702。受干扰的车辆配置702表示车辆从所期望的定向偏离。举例来说，前车轮转向车辆602可以在受干扰的车辆配置702中开始，并且在调整控制值以减小航向误差值之后，转换到由实线图示的前车轮转向车辆602的定向。
[0134]
示意图700包括示例性所测量的航向704。所测量的航向704对应于当处于受干扰的车辆配置702中时前车轮转向车辆602的航向(例如，定向)。示意图700包括在前车轮转向车辆602的当前位置处与前桥608的规定的曲线路径的方向对应的示例性路径航向706。在一些示例中，基于在导航分析器208处访问的导航路径数据206而确定路径航向706。所测量的航向704和路径航向706之间的角度差被称为航向误差。使用传统技术，如果控制车辆转向以将航向误差减小到零(例如，以使车辆与路径航向706精确地对准)，性能将会降级。因此，根据本文中所公开的技术，跟踪模式控制器116计算航向误差补偿调整量(θ
adj
)，以促使前车轮转向车辆602与示例性所期望的航向708对准。
[0135]
为了计算航向误差补偿调整量，跟踪模式控制器116首先计算在所测量的航向704和所期望的航向708之间的所期望航向角度(θ
des
)。举例来说，跟踪模式控制器116可以基于后桥和位置传感器604之间的距离(l
ra-rec
)的知识并且基于位置传感器604和转弯中心位置616之间的距离的长度(r
rec
)而计算所期望的航向角度(θ
des
)。跟踪模式控制器116可以利用如先前所描述的等式5b(下文重印以供参考)来计算所期望的航向角度。
[0136][0137]
虽然等式5b表示可以被用来确定所期望的航向角度的一种可能的三角关系，但是跟踪模式控制器116可以利用任何一个或多个测量结果和任何一个或多个三角关系来确定
所期望的航向角度。
[0138]
在计算所期望的航向角度之后，跟踪模式控制器116可以使用先前所描述的等式6(下面重印以供参考)来计算航向误差补偿调整值(θ
adj
)。等式6从所测量的航向角度减去所期望的航向角度。当跟踪模式控制器116使用航向误差补偿调整值并且将超过该值的任何航向误差减小到零时，车辆变得与所期望的航向708对准。
[0139]
θ
adj
＝θ
meas-θ
des
[0140]
等式6
[0141]
图7b是对应于如根据本文中所公开的技术所计算的用于图6b的后车轮转向车辆626的航向误差补偿调整量的计算的示例性示意图710。
[0142]
如在图6b中，后车轮转向车辆626包括后桥632、前桥630和设置在后车轮转向车辆626的前端部处的位置传感器628。此外，类似于图6b，跟踪模式控制器116可以计算转弯中心位置640、第四段642的长度(r
rec
)、第五段644的长度(r
fa
)和第六段646的长度。
[0143]
图7b图示了由虚线图示的示例性受干扰的车辆配置712。受干扰的车辆配置712表示车辆从所期望的定向偏离。举例来说，后车轮转向车辆626可以在受干扰的车辆配置712中开始，并且在调整控制值以减小航向误差值之后，转换到由实线图示的后车轮转向车辆626的定向。
[0144]
示意图710包括示例性所测量的航向714。所测量的航向714对应于当处于受干扰的车辆配置702中时后车轮转向车辆626的航向(例如，定向)。示意图710包括在位置传感器628处与规定的曲线路径的方向对应的示例性路径航向716。在一些示例中，基于在导航分析器208处访问的导航路径数据206而确定路径航向716。所测量的航向714和路径航向716之间的角度差被称为航向误差。使用传统技术，如果控制车辆转向以将航向误差减小到零(例如，以使车辆与路径航向716精确地对准)，则性能将会降级。因此，根据本文中所公开的技术，跟踪模式控制器116计算航向误差补偿调整量(θ
adj
)，以促使后车轮转向车辆626与示例性所期望的航向718对准。
[0145]
为了计算航向误差补偿调整量，跟踪模式控制器116首先计算所测量的航向714和所期望的航向718之间的所期望航向角度(θ
des
)。举例来说，跟踪模式控制器116可以基于前桥和位置传感器628之间的距离(l
ra-rec
)的知识并且基于位置传感器628和转弯中心位置640之间的距离的长度(r
rec
)而计算所期望的航向角度(θ
des
)。跟踪模式控制器116可以利用如先前所描述的等式5a(下文重印以供参考)来计算所期望的航向角度。
[0146][0147]
虽然等式5a表示可以被用来确定所期望的航向角度的一种可能的三角关系，但是跟踪模式控制器116可以利用任何一个或多个测量结果和任何一个或多个三角关系来确定所期望的航向角度。
[0148]
在计算所期望的航向角度之后，跟踪模式控制器116可以使用先前所描述的等式6(下面重印以供参考)来计算航向误差补偿调整值(θ
adj
)。
[0149]
θ
adj
＝θ
meas-θ
des
[0150]
等式6
[0151]
在一些示例中，车辆要遵循的规定的弯曲路径可以是s形的、圆形的或半圆形的或任何其它形式的曲线。以这种方式，图1的跟踪模式控制器116可以取决于曲线的形状而执行等式1到6任何次数。举例来说，如果规定的弯曲路径是s形的，则图1的跟踪模式控制器116在第一转弯处第一次并且在第二转弯处第二次确定前馈转向角度(例如，δ)和所调整的航向误差(例如，θ
adj
)，因为两个转弯在相反的方向上弯曲。在一些示例中，跟踪模式控制器116在规定的弯曲路径的曲率改变的任何时候连续地调整前馈转向角度和/或所调整的航向误差。
[0152]
图8是被构造成执行图3到图5的指令以实施图2的跟踪模式控制器116的示例性处理器平台800的框图。处理器平台800可以是举例来说服务器、个人计算机、工作站、自学习机器(例如，神经网络)、移动装置(例如，蜂窝电话、智能电话、例如ipad
tm
的平板电脑)、个人数字助理(pda)、因特网工具、dvd播放器、cd播放器、数字视频记录器、蓝光播放器、游戏控制台、个人视频记录器、机顶盒、耳机或其它可佩戴装置或任何其它类型的计算装置。
[0153]
所图示示例的处理器平台800包括处理器812。所图示示例的处理器812是硬件。举例来说，处理器812可以由来自任何所期望的家族或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、gpu、dsp或控制器来实施。硬件处理器可以是基于半导体的(例如，基于硅的)装置。在这个示例中，处理器实施示例性导航分析器208、示例性前馈车轮角度确定器210、示例性航向误差补偿确定器214和示例性转向控制器218。
[0154]
所图示示例的处理器812包括本地存储器813(例如，高速缓存)。所图示示例的处理器812经由总线818与包括易失性存储器814和非易失性存储器816的主存储器通信。易失性存储器814可以由同步动态随机存取存储器(sdram)、动态随机存取存储器(dram)、动态随机存取存储器和/或任何其它类型的随机存取存储器装置来实施。非易失性存储器816可以由闪存存储器和/或任何其它所期望的类型的存储装置来实施。对主存储器814、816的访问由存储器控制器控制。
[0155]
所图示示例的处理器平台800还包括接口电路820。接口电路820可以由任何类型的接口标准来实施，例如，以太网接口、通用串行总线(usb)、接口、近场通信(nfc)接口和/或pci高速接口。
[0156]
在所图示示例中，一个或多个输入装置822连接到接口电路820。(多个)输入装置822准许用户将数据和/或命令键入到处理器812中。(多个)输入装置可以由举例来说音频传感器、麦克风、相机(静态或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏幕、跟踪板、轨迹球、等点(isopoint)和/或语音辨识系统来实施。
[0157]
一个或多个输出装置824也连接到所图示示例的接口电路820。输出装置824可以举例来说由显示装置(例如，发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、液晶显示器((lcd)、阴极射线管显示器(crt)、就地切换(ips)显示器、触摸屏幕等)、触觉输出装置、打印机和/或扬声器来实施。因此，所图示示例的接口电路820通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。
[0158]
所图示示例的接口电路820还包括通信装置，例如，发射器、接收器、收发器、调制解调器、住宅网关、无线接入点和/或网络接口，以促进经由网络826与外部机器(例如，任何
种类的计算装置)交换数据。通信可以经由举例来说以太网连接、数字用户线路(dsl)连接、电话线连接、同轴电缆系统、卫星系统、现场线路无线系统、蜂窝电话系统等。
[0159]
所图示示例的处理器平台800还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储装置828。这样的大容量存储装置828的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、压缩光盘驱动器、蓝光光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(raid)系统和数字通用光盘(dvd)驱动器。
[0160]
图3到图5的机器可执行指令300、400、500、832可以存储在大容量存储装置828中、易失性存储器814中、非易失性存储器816中、和/或可移除非暂时性计算机可读存储介质(例如，cd或dvd)上。
[0161]
依据前文，将了解，已经公开了实时地确定所命令的前车轮角度和航向误差补偿以命令车辆遵循规定的弯曲路径的示例性方法、设备和制造物品。通过借助于利用车辆运动学和几何原理而基于规定的路径曲率值计算准确的航向误差和车轮角度来消除在操作现场调谐车辆的需要，所公开的方法、设备和制造物品改进用以计算所命令的车轮角度以遵循规定的弯曲路径的传统方法的效率。
[0162]
尽管本文中已经公开了特定示例性方法、设备和制造物品，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利覆盖了完全落入本专利的权利要求书范围内的所有方法、设备和制造物品。

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