專利名稱：視覺輔助系統(tǒng)和引導(dǎo)車輛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視覺輔助系統(tǒng)和引導(dǎo)車輛的方法。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)已經(jīng)被用于為車輛引導(dǎo)應(yīng)用提供位置 數(shù)據(jù)。然而，盡管具有差分校正的某些GPS接收機(jī)可以在大多數(shù)操作 時(shí)間內(nèi)具有大約IO厘米(4英寸)的總體定位誤差，但是，對于它們 百分之五的操作時(shí)間來說，大于50厘米(20英寸)的絕對定位誤差是 典型的。并且，GPS信號會被建筑物、樹木或其他障礙物阻擋，這使得 只有GPS的導(dǎo)航系統(tǒng)在某些位置或環(huán)境中是不可靠的。因此，需要用 一個(gè)或更多的附加傳感器來補(bǔ)充或增強(qiáng)基于GPS的導(dǎo)航系統(tǒng)，以便提 高精確度和健壯性。

發(fā)明內(nèi)容
一種引導(dǎo)車輛的方法和系統(tǒng)包括為車輛收集位置數(shù)據(jù)的位置模塊 (例如，位置確定接收機(jī))。視覺模塊為車輛收集視覺數(shù)據(jù)。位置質(zhì) 量估計(jì)器為在評價(jià)時(shí)間窗期間所收集的相應(yīng)位置數(shù)據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù) 據(jù)。視覺模塊為在評價(jià)時(shí)間窗期間所收集的相應(yīng)視覺數(shù)據(jù)估計(jì)視覺質(zhì) 量數(shù)據(jù)。監(jiān)控器模塊基于針對評價(jià)時(shí)間窗或拖尾評價(jià)時(shí)間窗的應(yīng)用間 隔的質(zhì)量數(shù)據(jù)，選擇用于視覺數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)(或者與其相關(guān)聯(lián)的誤 差信號)的混合比。


圖1是根據(jù)本發(fā)明基于位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)來引導(dǎo)車輛的系統(tǒng)的 框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明基于位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)來引導(dǎo)車輛的方法的 流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明為車輛引導(dǎo)確定位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)的相對貢 獻(xiàn)(例如，權(quán)重)的方法的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明為車輛引導(dǎo)確定位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)的相對貢 獻(xiàn)(例如，權(quán)重)的另一方法的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明基于位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)來生成控制信號(例 如，誤差信號)的方法的流程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明生成控制信號(例如，誤差信號)和曲率的方 法的流程圖。
圖7是本發(fā)明系統(tǒng)和方法的模糊邏輯方面的流程圖。
圖8A和圖8B是將視覺數(shù)據(jù)質(zhì)量和位置數(shù)據(jù)質(zhì)量作為輸入，將混
合比作為輸出，以便為車輛引導(dǎo)確定位置數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)(例如，位置數(shù)據(jù)
權(quán)重)和視覺數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)(例如，視覺數(shù)據(jù)權(quán)重)的圖。
圖9是視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的模糊成員函數(shù)的曲線圖。 圖IO是由位置確定接收機(jī)確定的曲率的模糊成員函數(shù)的曲線圖。 圖11是與解模糊過程相關(guān)聯(lián)的每個(gè)混合比的明確值(crisp
value)的曲線圖。
圖12是解釋了諸如差分全球定位系統(tǒng)(GPS)信號的位置數(shù)據(jù)的
靜態(tài)定位誤差的圖。
圖13是解釋了諸如差分全球定位系統(tǒng)(GPS)信號的位置數(shù)據(jù)在
被諸如根據(jù)本發(fā)明視覺模塊的另一個(gè)傳感器"調(diào)節(jié)(tuning)"之后
的定位誤差的圖。
圖14是解釋了為引導(dǎo)系統(tǒng)選擇引導(dǎo)模式的流程圖，該引導(dǎo)系統(tǒng)包
括視覺模塊和位置確定模塊。
優(yōu)選實(shí)施方式的描述
圖1是用于引導(dǎo)車輛的引導(dǎo)系統(tǒng)11的框圖。引導(dǎo)系統(tǒng)11可被安 放在車輛或移動式遙控裝置(mobile robot)上或配備有車輛或移動 式遙控裝置。引導(dǎo)系統(tǒng)ll包括視覺模塊22以及與監(jiān)控器模塊10通信 的位置模塊26。
視覺模塊22可以與視覺質(zhì)量估計(jì)器20相關(guān)聯(lián)。位置模塊26可以 與位置質(zhì)量估計(jì)器24相關(guān)聯(lián)。監(jiān)控器模塊10可以與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16、 車輛控制器25通信，或者與它們一起通信。依次地，車輛控制器25 與操縱系統(tǒng)27相耦合。
位置模塊26包括位置確定接收機(jī)28和曲率計(jì)算器30。位置確定接收機(jī)28可以包括具有差分校正的全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)。位 置確定接收機(jī)提供車輛的位置數(shù)據(jù)(例如，坐標(biāo))。曲率計(jì)算器30估 計(jì)彎曲的車輛路徑或計(jì)劃的車輛路徑的曲率或"銳度，，。曲率就是到 路徑上任意兩個(gè)參考點(diǎn)(例如，相鄰的點(diǎn))之間的車輛路徑的正切角 的變化率。位置模塊26可以向至少監(jiān)控器模塊10或位置質(zhì)量估計(jì)器 24指示一個(gè)或多個(gè)如下的情況或狀態(tài)(例如，借助狀態(tài)信號)(1) 位置模塊26失效的位置，(2)對于一個(gè)或更多相應(yīng)的評價(jià)間隔，位 置數(shù)據(jù)不能得到或者被破壞的位置，以及(3)對于一個(gè)或更多評價(jià)間 隔，位置數(shù)據(jù)的估計(jì)精度或可靠性下降到最小閾值以下的位置。位置 模塊26或位置確定接收機(jī)28為非常適用于全球?qū)Ш交蛉蚵窂揭?guī)劃 的車輛提供位置數(shù)據(jù)。
在一個(gè)說明性實(shí)施例中，位置模塊26以下列格式輸出位置數(shù)據(jù)'.
五^" 一
，其中^,是由位置模塊26 (例如，位置確定接收
P爐 _
機(jī)28)估計(jì)的離軌誤差(off-track error)，五^，是由位置模塊 26估計(jì)的航向誤差(heading error)，而/v是由位置模塊26估計(jì) 的曲率半徑。曲率不代表誤差估計(jì)，沒有與這里所用的曲率半徑相關(guān) 聯(lián)的曲率質(zhì)量；但是，曲率例如是可被用于選擇適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)模式或引 導(dǎo)規(guī)則的參數(shù)。
視覺模塊22可以包括圖像收集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。圖像收集系 統(tǒng)可以包括一個(gè)或更多如下部分(1) 一個(gè)或更多用于收集一組圖像 (例如，利用不同的聚焦設(shè)置或透鏡調(diào)節(jié)的相同場景的多幅圖像，或 者對于不同視場(F0V)的多幅圖像)的單目成像系統(tǒng)；(2)用于確 定與場景中目標(biāo)上的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的深度信息或三維坐標(biāo)的立體視覺系統(tǒng)
(例如，由已知距離和方位分離的兩個(gè)數(shù)字成像單元)；(3)用于確 定場景中目標(biāo)上的點(diǎn)的距離測量或三維坐標(biāo)的測距儀(例如，激光測
距儀)；(4)用于檢測場景中目標(biāo)的速度、高度方向或距離的激光系 統(tǒng)或激光雷達(dá)系統(tǒng)；(5)掃描激光系統(tǒng)(例如，基于脈沖的發(fā)射與對 其反射的接收之間的傳播時(shí)間，發(fā)射光脈沖并估計(jì)激光測量系統(tǒng)與目標(biāo)之間距離的激光測量系統(tǒng))，用于確定到場景中目標(biāo)的距離；以及 (6)用于借助光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、自由空間光學(xué)MEMS或集成 的光學(xué)MEMS來收集圖像的成像系統(tǒng)。自由空間光學(xué)MEMS利用化合物 半導(dǎo)體以及具有距離指數(shù)或折射率的材料來處理可見光、紅外線或紫 外線，而集成的光學(xué)MEMS利用多晶硅成分來反射、衍射、調(diào)制或處理 可見光、紅外線或紫外線。MEMS可被構(gòu)造可根據(jù)各種半導(dǎo)體加工工藝 加工的開關(guān)矩陣、透鏡、鏡面和衍射光柵。由圖像處理系統(tǒng)收集的圖 像可以例如是彩色的、單色的、黑白的或灰度圖像。
視覺模塊22可以支持對應(yīng)于圖像中目標(biāo)特征的位置的位置數(shù)據(jù) (以二維或三維坐標(biāo)形式)的收集。視覺模塊22非常適用于利用(a) 車輛周圍環(huán)境的特征或局部特征，(b )與這些特征相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù) 或坐標(biāo)，或兩者皆有，以便于車輛的導(dǎo)航。局部特征可以包括一個(gè)或 更多如下方面植物行(plant row)位置、圍墻位置、建筑物位置、 區(qū)域邊緣位置、邊界位置、巨石位置、巖石位置(例如，大于最小閾 值尺寸或體積)、土地犁壟和犁溝、樹木位置、修剪邊緣位置、其他 植被(例如，草皮)上的切割邊緣以及參考標(biāo)記。局部特征的位置數(shù) 據(jù)可被用于有規(guī)律地(例如，周期性地)調(diào)節(jié)(例如，校正漂移)來 自位置模塊26的位置。在一個(gè)例子中，參考標(biāo)記可以與高精度的位置 坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。并且，其他局部特征可以與參考標(biāo)記位置相關(guān)。當(dāng)前的 車輛位置可與參考標(biāo)記位置或局部特征的固定位置相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施 例中，視覺模塊22可以用與位置模塊26的坐標(biāo)或數(shù)據(jù)格式相似或基 本上等同的坐標(biāo)或數(shù)據(jù)格式來表達(dá)車輛位置。視覺模塊22借助狀態(tài)或 數(shù)據(jù)消息向至少監(jiān)控器或視覺質(zhì)量估計(jì)器20指示一個(gè)或更多如下內(nèi) 容U)視覺模塊22失效的位置，(2)在一個(gè)或更多評價(jià)間隔期間， 視覺數(shù)據(jù)不能得到的位置，(3)視覺數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或被破壞的位置，以 及(4)圖像數(shù)據(jù)遭受到不能滿足閣值性能/可靠性水平的精度水平、 性能水平或可靠性水平。
在一個(gè)例子中，視覺模塊22能夠以對于大豆來說低至l厘米，對 于玉米來說低至2. 4厘米的誤差來識別植物行位置。
在一個(gè)說明性例子中，視覺模塊22以如下格式輸出視覺數(shù)據(jù)y
，其中~，。 是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，而
&?！猑是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差。
在另一個(gè)說明性例子或可選實(shí)施例中，視覺模塊22以如下格式輸 出視覺數(shù)據(jù)
，其中^r,。。是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，
五一，。 是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差，而/^。 是由視覺模塊22估 計(jì)的曲率半徑。
位置質(zhì)量估計(jì)器24可以包括一個(gè)或更多如下設(shè)備與位置確定接 收機(jī)28相關(guān)聯(lián)的信號強(qiáng)度指示器、與位置確定接收機(jī)28相關(guān)聯(lián)的誤 比特率指示器，以及用于測量信號質(zhì)量、差錯(cuò)率、信號強(qiáng)度或者信號、 信道或?yàn)榱宋恢么_定所發(fā)送的碼的性能的其他設(shè)備。并且，對于基于 衛(wèi)星的位置確定來說，位置質(zhì)量估計(jì)器24可以包括一個(gè)設(shè)備，用于確 定最小數(shù)目的具有足夠信號質(zhì)量的衛(wèi)星信號(例如，在GPS的Ll波段 上來自四個(gè)或更多衛(wèi)星的信號)是否被位置確定接收機(jī)28接收，以便 在評價(jià)間隔期間為車輛提供可靠的位置數(shù)據(jù)。
位置質(zhì)量估計(jì)器24估計(jì)由位置模塊26輸出的位置數(shù)據(jù)的質(zhì)量或 位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，Qw,)。位置質(zhì)量估計(jì)器24可以基于由位置確 定接收機(jī)28接收的每個(gè)信號分量的信號強(qiáng)度指標(biāo)器(或誤比特率)來 估計(jì)位置數(shù)據(jù)的質(zhì)量。位置質(zhì)量估計(jì)器24還可以將質(zhì)量估計(jì)基于任意 的如下因素之上(1)在區(qū)域中能夠得到的衛(wèi)星信號數(shù)目，(2)由 位置確定接收機(jī)用足夠信號質(zhì)量(例如，信號強(qiáng)度輪廓)獲得或接收 的衛(wèi)星數(shù)目以及(3)是否每個(gè)衛(wèi)星信號都具有可以接受的信號水平或 可以接受的誤比特率(BER)或誤幀率(FER)。
在一個(gè)實(shí)施例中，不同的信號強(qiáng)度范圍與不同的相應(yīng)質(zhì)量水平相 關(guān)聯(lián)。例如，最低的信號強(qiáng)度范圍與低質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，中間(medium) 的信號強(qiáng)度范圍與中等(fair)的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，最高的信號強(qiáng)度范圍 與最高質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。相反地，最低的誤比特率范圍與最高的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，中間的誤比特率范圍與中等的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，且最高的誤比特率范
圍與最低的質(zhì)量水平相關(guān)聯(lián)。換句話說，位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，Q^) 可以與語言上的輸入值(例如，低、中間和高)相關(guān)聯(lián)。
視覺質(zhì)量估計(jì)器20估計(jì)由視覺模塊22輸出的視覺數(shù)據(jù)的質(zhì)量或 視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，Qw)。視覺質(zhì)量估計(jì)器20可以考慮在視覺模 塊22操作和獲得相應(yīng)圖像的一系列時(shí)間間隔期間出現(xiàn)的光照度
(illumination),視覺質(zhì)量估計(jì)器20可以包括光電探測器、具有頻 率選擇透鏡的光電探測器、 一組具有相應(yīng)頻率選擇透鏡的光電探測 器、電荷耦合器件(CCD)、光度計(jì)、硫化鎘電池等等。并且，視覺質(zhì) 量估計(jì)器30包括用于時(shí)間標(biāo)記(time stamp)圖《象收集次數(shù)和相應(yīng)的 光照度測量(例如，圖像的光照度值)的時(shí)鐘或計(jì)時(shí)器。如果光照度 在低強(qiáng)度范圍內(nèi)，則視覺質(zhì)量對于該時(shí)間間隔是低的；如果光照度在 中間的強(qiáng)度范圍內(nèi)，則視覺質(zhì)量對于該時(shí)間間隔是高的；如果光照度 在高強(qiáng)度范圍內(nèi)，則視覺質(zhì)量是中等的，對于時(shí)間間隔是高還是低取 決于被定義在高強(qiáng)度范圍內(nèi)的子范圍。換句話說，視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例 如，Q^)可以與語言上的輸入值(例如，低、中間和高)相關(guān)聯(lián)。 在一個(gè)例子中，前面與質(zhì)量相對的強(qiáng)度范圍可以以光頻乘光頻或光色 為基礎(chǔ)。在另一個(gè)例子中，相對于質(zhì)量的強(qiáng)度范圍可以不同于可見光 的方式被應(yīng)用于紅外線范圍的頻率和紫外線范圍的頻率。
視覺質(zhì)量估計(jì)可以與處理圖像中的置信測度相關(guān)。如果想要的特 征(例如，植物行)在一個(gè)或更多圖像中是明顯的，則視覺質(zhì)量估計(jì) 器20會為相應(yīng)圖像分配高的圖像質(zhì)量或高的置信水平。相反地，如果 想要的特征在一個(gè)或更多圖像中不明顯(例如，由于漏掉修剪行)， 則視覺質(zhì)量估計(jì)器20會分配低的圖像質(zhì)量或低的置信水平。在一個(gè)例 子中，對于假設(shè)的偏航/傾斜對(yaw/pitchpair)，置信水平基于每 個(gè)列向量(例如，視覺模塊22的速度向量)平均強(qiáng)度的絕對差分之和
(SAD)來確定。偏航可以被定義為視覺模塊22在x-y平面中的方位， 而傾斜可被定義為視覺模塊22在通常與x-y平面正交的x-z平面中的 方位。
如果視覺模塊22不能定位或參照圖像中的參考特征或參考標(biāo)記， 或者沒有在閾值最大時(shí)間中參照圖像中的參考標(biāo)記，則視覺模塊22會 警惕視覺質(zhì)量估計(jì)器20，這會通過質(zhì)量降低指標(biāo)器來降低視覺數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
總得來說，監(jiān)控器模塊10包括數(shù)據(jù)處理器、微控制器、微處理器、
數(shù)字信號處理器、嵌入式處理器或任意其他的可以用軟件指令編程的
可編程(例如，現(xiàn)場可編程)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控器模塊10 包括規(guī)則管理器12和混合器14。規(guī)則管理器12可以應(yīng)用一種或更多 數(shù)據(jù)混合規(guī)則18、數(shù)據(jù)判決函數(shù)、關(guān)系或條件(if-then)語句，便 于將視覺權(quán)重分配給由視覺數(shù)據(jù)導(dǎo)出的視覺結(jié)果，以及將位置權(quán)重分 配給由相應(yīng)時(shí)間間隔的位置數(shù)據(jù)導(dǎo)出的位置結(jié)果。視覺權(quán)重確定來自 視覺模塊22的視覺數(shù)據(jù)(例如，y^。 )的貢獻(xiàn)所支配的程度。位置權(quán) 重確定來自位置模塊22的位置數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)所支配的程度?；旌掀?4 確定位置數(shù)據(jù)(例如，y,,,)和視覺數(shù)據(jù)(例如，y^)的相對貢獻(xiàn)， 以便基于視覺權(quán)重和位置權(quán)重合計(jì)誤差控制信號(例如，y)。在一個(gè) 實(shí)施例中，混合器14可以包括數(shù)字濾波器、數(shù)字信號處理器，或者被 安排為應(yīng)用一個(gè)或更多如下內(nèi)容的其他數(shù)據(jù)處理器(1)視覺數(shù)據(jù)權(quán) 重，(2)位置數(shù)據(jù)權(quán)重，以及(3)評價(jià)時(shí)間間隔的位置數(shù)據(jù)和視覺
數(shù)據(jù)相對貢獻(xiàn)的混合比表達(dá)。
規(guī)則管理器12可以應(yīng)用模糊邏輯算法或其他算法(例如，卡爾曼 濾波方法)來獲得視覺數(shù)據(jù)權(quán)重和位置數(shù)據(jù)權(quán)重的水平。盡管數(shù)據(jù)混 合規(guī)則18可被存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16中，但是數(shù)據(jù)混合規(guī)則18可以 被存儲或駐留在監(jiān)控器模塊10中。在一個(gè)例子中，視覺數(shù)據(jù)權(quán)重和位 置數(shù)據(jù)權(quán)重被表達(dá)為混合比?；旌媳瓤杀欢x為標(biāo)量或多維矩陣。例 如，混合比可被定義為如下矩陣
<formula>formula see original document page 13</formula> 其中a是合計(jì)混合比矩陣，c^是用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混
合比，"^是用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合比，且"，是用于曲率數(shù)據(jù)的混 合比。
混合器14將規(guī)則管理器12提供的視覺權(quán)重和位置權(quán)重或者混合 比(例如，合計(jì)混合比(a))應(yīng)用到混合函數(shù)中?；旌虾瘮?shù)或混合器 14的輸出是合計(jì)誤差控制信號(例如，y):
￡。#是來自從視覺模塊22和位置模塊26得到的誤差數(shù)
P i
據(jù)的合計(jì)的合計(jì)離軌誤差，￡^是來自從視覺模塊22和位置模塊26得 到的誤差數(shù)據(jù)的合計(jì)的合計(jì)航向誤差，且ya是曲率半徑。合計(jì)誤差控制 信號表示測量的位置數(shù)據(jù)(由視覺模塊22和位置模塊所測量的)和車 輛的實(shí)際位置之間的差(或誤差)。這種合計(jì)誤差控制信號被輸入到 車輛控制器25，用以導(dǎo)出補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?。補(bǔ)償?shù)目刂菩盘柣诤嫌?jì) 誤差控制信號來校正操縱系統(tǒng)27的管理和控制。操縱系統(tǒng)27可以包 括用于與車輛控制器25進(jìn)行通信的電子接口。在一個(gè)實(shí)施例中，電子 接口包括螺線管控制的液壓操縱系統(tǒng)或者用于控制液壓機(jī)液體的其他 機(jī)電設(shè)備。
在其他實(shí)施例中，操縱系統(tǒng)27包括操縱系統(tǒng)單元(SSU) 。 SSU
可以與航向?qū)r(shí)間需求相關(guān)聯(lián)，以便操縱或指引車輛沿著期望路線或
依照期望的路線規(guī)劃行駛。航向與航向誤差(例如，被表達(dá)為實(shí)際的 航向角與期望的航向角之間的差)相關(guān)聯(lián)。
SSU可以被控制用來補(bǔ)償由視覺模塊22或位置模塊26估計(jì)的車輛 位置中的誤差。例如，離軌誤差指示或代表車輛的實(shí)際位置(例如， 以GPS坐標(biāo)的形式)對車輛的期望位置(例如，以GPS坐標(biāo)的形式)。 離軌誤差可被用來與補(bǔ)償航向一起修正車輛的移動。然而，如果在任 意的時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間間隔上都沒有離軌誤差，則未補(bǔ)償?shù)暮较蚓妥銐?了。航向誤差是實(shí)際的車輛航向和由視覺模塊22和位置模塊26估計(jì) 的車輛航向之間的差。曲率是航向在期望路徑上的變化。曲率數(shù)據(jù)可 由SSU用來控制車輛沿著期望的彎曲路徑前進(jìn)。
圖2是利用視覺數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)來引導(dǎo)車輛的方法的流程圖。圖2 的方法從步驟S100開始。
在步驟S100中，位置模塊26或位置確定接收機(jī)28為車輛確定與 其相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)。例如，位置確定接收機(jī)28 (例如，具有差分校 正的GPS接收機(jī))可被用于為一個(gè)或更多的評價(jià)時(shí)間間隔或相應(yīng)的次數(shù)確定車輛坐標(biāo)。并且，在步驟S100中，位置模塊26可以從位置數(shù) 據(jù)確定或?qū)С鑫恢谜`差信號(例如，y^)、由位置導(dǎo)出的曲率(例如， /V)或者兩者皆有。位置誤差信號可以表示(l)對于期望的時(shí)間， 實(shí)際的車輛位置與期望的車輛位置之間的差，(2)對于期望的時(shí)間或 位置，實(shí)際的車輛航向與期望的車輛航向之間的差，(3)或者與位置 數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的誤差的其他表達(dá)。位置誤差信號可被定義為，但不需要 被定義為向量數(shù)據(jù)。位置導(dǎo)出的曲率可以表示對于給定的時(shí)間來說實(shí) 際的曲率與期望的曲率之間的差，或者與曲率相關(guān)聯(lián)的誤差的其他表達(dá)。
在步驟S102中，與車輛相關(guān)聯(lián)的視覺模塊22為一個(gè)或更多所述 評價(jià)時(shí)間間隔或相應(yīng)的次數(shù)確定視覺數(shù)據(jù)。例如，視覺模塊22可以收 集圖像并處理所收集的圖像以確定視覺數(shù)據(jù)。在一個(gè)例子中，視覺數(shù) 據(jù)包括由視覺導(dǎo)出的車輛的位置數(shù)據(jù)，其是通過參照一個(gè)或更多具有 相應(yīng)已知位置的視覺參照標(biāo)記或特征獲得的以便確定車輛的坐標(biāo)。車 輛坐標(biāo)可根據(jù)全球坐標(biāo)系統(tǒng)或局部坐標(biāo)系統(tǒng)來確定。并且，在步驟S102 中，位置模塊26可以由位置數(shù)據(jù)確定或?qū)С鲆曈X誤差信號(例如， y一)、由視覺導(dǎo)出的曲率(例如，，或者兩者皆有。視覺誤差 信號表示(1)對于期望的時(shí)間，實(shí)際的車輛位置與期望的車輛位置之 間的差，(2)對于期望的時(shí)間或位置，實(shí)際的車輛航向與期望的車輛 航向之間的差，(3)或者與視覺數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的誤差的其他表達(dá)。由視 覺導(dǎo)出的曲率可以表示對于給定的時(shí)間來說實(shí)際的曲率與期望的曲率 之間的差，或者與曲率相關(guān)聯(lián)的誤差的表達(dá)。
在步驟S104中，位置質(zhì)量估計(jì)器24在評價(jià)時(shí)間窗期間為位置數(shù) 據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)。步驟S104可以通過交替應(yīng)用或積累應(yīng)用的各種 技術(shù)執(zhí)行。在第一技術(shù)下，位置質(zhì)量估計(jì)器24可以估計(jì)或測量信號質(zhì) 量、誤差率(例如，誤比特率或誤幀率)、信號強(qiáng)度水平(例如，以 dBm為單位)或其他質(zhì)量水平。在第二技術(shù)下，位置質(zhì)量估計(jì)器24首 先估計(jì)或測量信號質(zhì)量、誤差率(例如，誤比特率或誤幀率)、信號 強(qiáng)度水平(例如，以dBm為單位)或其他質(zhì)量水平；然后，位置質(zhì)量 估計(jì)器24將信號質(zhì)量數(shù)據(jù)分類為范圍、語言描述、語言值或其他內(nèi)容。 其中的隨后處理(或者隨后的方法步驟)涉及模糊邏輯方法的第二技 術(shù)是有用的。在步驟S106中，視覺質(zhì)量估計(jì)器20在評價(jià)時(shí)間窗期間估計(jì)視覺 質(zhì)量數(shù)據(jù)。視覺質(zhì)量估計(jì)器20可以包括光照度或光電檢測器以及時(shí)間 標(biāo)記光照度測量的時(shí)間或時(shí)鐘，以便基于周圍的光線條件來確定質(zhì)量 水平。視覺質(zhì)量估計(jì)器20還可以包括處理圖像中的置信或可靠性測 度，以便獲得期望的特征。處理圖像中的置信或可靠性可以取決于任 意的下列因素，其中視覺模塊22的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(例如，分辨率)、識 別目標(biāo)(例如，圖像中的地標(biāo))的可靠性、估計(jì)所識別目標(biāo)或其上的 點(diǎn)的位置的可靠性、將圖像坐標(biāo)或局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)或者在空 間上和時(shí)間上與從位置模塊26得到的位置數(shù)據(jù)相一致的視覺導(dǎo)出的位 置數(shù)據(jù)的可靠性。
步驟S106可以通過交替應(yīng)用或積累應(yīng)用的各種技術(shù)執(zhí)行，在第一 技術(shù)下，視覺質(zhì)量估計(jì)器20可以以視覺導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)的精度來估計(jì) 置信或可靠性。在第二技術(shù)下，視覺質(zhì)量估計(jì)器20首先以視覺導(dǎo)出的 位置數(shù)據(jù)的精度來估計(jì)置信水平、可靠性水平或其他質(zhì)量水平；并且， 然后，視覺質(zhì)量估計(jì)器20將質(zhì)量水平轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語言值。第二技術(shù) 對于在并發(fā)處理中應(yīng)用模糊邏輯方法是有用的。
在步驟S108中，監(jiān)控器模塊10確定或選擇其中一個(gè)或更多的如 下貢獻(xiàn)因素(1)應(yīng)用到位置誤差信號的位置數(shù)據(jù)權(quán)重，U)應(yīng)用 到視覺誤差信號的視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，(3 )位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重， (4)混合比，(5)離軌混合比、航向混合比以及曲率混合比(6)曲 率數(shù)據(jù)權(quán)重，(7 )視覺曲率數(shù)據(jù)權(quán)重以及，(8 )位置曲率數(shù)據(jù)權(quán)重。 位置誤差信號可以表示位置數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)，而視覺數(shù)據(jù)權(quán)重可以表示視 覺數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)?；旌媳葹檎`差控制信號、曲率或這兩者定義視覺數(shù)據(jù) 和位置數(shù)據(jù)的相對貢獻(xiàn)?？梢悦靼?，混合比可以由一個(gè)或更多方程而 與視覺數(shù)據(jù)權(quán)重和位置數(shù)據(jù)權(quán)重相關(guān)。
步驟S108可以通過交替應(yīng)用或積累應(yīng)用的各種技術(shù)執(zhí)行。在用于 執(zhí)行步驟S108的第一技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)混 合規(guī)則18來獲得位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重。
在用于執(zhí)行步驟S108的第二技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10應(yīng)用一個(gè)或 多個(gè)數(shù)據(jù)混合規(guī)則18來獲得定義的混合比。
在用于執(zhí)行步驟S108的第三技術(shù)下，監(jiān)控器將輸入集數(shù)據(jù)作為位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)和視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的輸出集數(shù)據(jù)作為位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重來訪問數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16 (例如，查詢表、數(shù)據(jù)庫、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫、表格文件)。例如，每個(gè)輸入集數(shù)據(jù)與相應(yīng)唯一的輸出 集數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
在用于執(zhí)行步驟S108的第四技術(shù)下，監(jiān)控器將輸入集數(shù)據(jù)作為位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)和視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的輸出集數(shù)據(jù)作為混合比來訪 問數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16(例如，查詢表、數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、表格文件)。
在用于執(zhí)行步驟S108的第五技術(shù)下，監(jiān)控器將輸入數(shù)據(jù)集作為位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)和視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的輸出集數(shù)據(jù)作為位置數(shù)據(jù)權(quán) 重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重來訪問數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16。并且，每個(gè)輸入集數(shù)據(jù)與 相應(yīng)的語言輸入值相關(guān)聯(lián)，每個(gè)輸出集數(shù)據(jù)與相應(yīng)的語言輸出值相關(guān) 聯(lián)。語言輸入和輸出值還被稱為模糊描述符。
在步驟SllO中，監(jiān)控器模塊IO或混合器14將在步驟S108中確 定的用于定義位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)(或位置誤差數(shù)據(jù)和由其導(dǎo)出的視 覺誤差數(shù)據(jù))的相對貢獻(xiàn)的任意貢獻(xiàn)因素應(yīng)用到誤差控制信號、曲率 或這兩者，以用于車輛的導(dǎo)航。例如，監(jiān)控器模塊10或混合器14將 位置數(shù)據(jù)權(quán)重、視覺數(shù)據(jù)權(quán)重以及混合比應(yīng)用到誤差控制信號。位置 數(shù)據(jù)權(quán)重基于為相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)所估計(jì)的位置數(shù)據(jù)質(zhì)量。視覺數(shù)據(jù)權(quán) 重基于為相應(yīng)的視覺數(shù)據(jù)所估計(jì)的視覺數(shù)據(jù)質(zhì)量。
在一個(gè)說明性例子中，位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重可基于評價(jià) 時(shí)間窗而被導(dǎo)出；位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重可以在應(yīng)用時(shí)間窗期 間被應(yīng)用，該應(yīng)用時(shí)間窗滯后于評價(jià)時(shí)間窗，或者基本上與評價(jià)時(shí)間 窗共同延伸。在該例子中，不考慮評價(jià)時(shí)間窗和應(yīng)用時(shí)間窗是如何被 定義的，在其他例子中，監(jiān)控器模塊10可以向車輛控制器25提供預(yù) 測控制數(shù)據(jù)、前饋控制數(shù)據(jù)或者反饋控制數(shù)據(jù)。
圖3是為車輛的車輛引導(dǎo)確定位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)的相對貢獻(xiàn)的 方法流程圖。圖3的方法可被應(yīng)用到圖2的步驟S108，用于選擇適當(dāng) 的位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，還可被應(yīng)用到步驟SllO，以便應(yīng)用 權(quán)重來引導(dǎo)車輛。圖3的方法從步驟S300開始。
在步驟S300中，監(jiān)控器模塊10或規(guī)則管理器12基于與一個(gè)或更 多如下內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的各個(gè)輸入值(例如，質(zhì)量水平或語言值)來識別 關(guān)系(例如，質(zhì)量混合比關(guān)系或規(guī)則)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)、位置質(zhì)量數(shù) 據(jù)和曲率。步驟S300可根據(jù)交替應(yīng)用或積累應(yīng)用的各種技術(shù)執(zhí)行。在第一技 術(shù)下，監(jiān)控器模塊10基于作為輸入值的位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的第一質(zhì)量水平 和視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的第二質(zhì)量水平來識別關(guān)系。質(zhì)量水平(例如，第一 質(zhì)量水平或第二質(zhì)量水平)可以是由位置質(zhì)量估計(jì)器24、視覺質(zhì)量模 塊20或者兩者一起提供的數(shù)值量或測量值。例如，對于位置質(zhì)量來說， 測量可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)信號的信號強(qiáng)度、誤比特率(BER) 或誤幀率(FER)，或者它們的分量。第一質(zhì)量水平和第二質(zhì)量水平的 每一種組合都可以與唯一地應(yīng)用到該組合的相應(yīng)關(guān)系或規(guī)則相關(guān)聯(lián)。
在笫二技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10基于作為輸入值的位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的
第 一質(zhì)量水平和視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的第二質(zhì)量水平來識別關(guān)系。第 一質(zhì)量 水平和第二質(zhì)量水平的組合可以與唯一地應(yīng)用到該組合的相應(yīng)關(guān)系相
關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備可以包括與位置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán) 重的輸出集相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水平和第二質(zhì)量水平的輸入集。可替換 地，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備可以包括與用于誤差信號、曲率或這兩者 的混合比相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水平和第二質(zhì)量水平的輸入集。
在第三技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10基于作為輸入值的位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的 第一質(zhì)量水平、視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的第二質(zhì)量水平和曲率值來識別關(guān)系。 第一質(zhì)量水平、第二質(zhì)量水平和曲率值的組合可以與唯一地應(yīng)用到該 組合的相應(yīng)關(guān)系相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16可以包括與位置數(shù) 據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重的輸出集相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水平、第二質(zhì)量水 平和曲率值的輸入集。可替換地，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16可以包括 與用于誤差信號、曲率或這兩者的混合比相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水平、第
二質(zhì)量水平和曲率值的輸入集。
在笫四技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10應(yīng)用模糊邏輯方法。對于模糊邏輯 方法，兩階段處理被采用。在第一階段中，位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，2^) 的第一質(zhì)量水平、視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，2目。 )的第二質(zhì)量水平以及 曲率值(例如，p)可被從數(shù)值(例如，原始測量)轉(zhuǎn)換到語言值。語 言值或語言輸入值表示視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量或總體質(zhì)
量水平的分類。例如，對于視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，a^)和位置質(zhì)量
數(shù)據(jù)(例如，，語言輸入值可被定義為"好"、"中等"、"差"、 "高"、"一般"或"低"。對于曲率半徑(例如，p或/^。n或p^)， 語言值可以是"小，，、"低"、"大"或"高"。在模糊邏輯方法的第二階段中，用于視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)、位置質(zhì)量數(shù)據(jù)和曲率的語言值的輸
入集與參考列表或數(shù)據(jù)混合規(guī)則18相比較，以便識別與輸入集相關(guān)聯(lián) 的相應(yīng)關(guān)系(例如，質(zhì)量混合比關(guān)系或規(guī)則)。
在可替換實(shí)施例中，語言值可根據(jù)數(shù)值等級(例如，等級l到5， 5是最高)、百分?jǐn)?shù)等級、性能級別(例如， 一星到N星，其中N是大 于1的任意整數(shù))或其他而為視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)據(jù)定義。
在步驟S302中，監(jiān)控器模塊10基于步驟S300所識別的關(guān)系，確 定與用于誤差控制信號、曲率或這兩者的位置數(shù)據(jù)權(quán)重、視覺數(shù)據(jù)權(quán) 重或者其他貢獻(xiàn)因素(例如，曲率或混合比)相關(guān)聯(lián)的輸出值(例如， 數(shù)值輸出值)。如果步驟S300的第一技術(shù)到第三技術(shù)被應(yīng)用，則步驟 S302的輸出值可以包括數(shù)值輸出值，該數(shù)值輸出值包括一個(gè)或更多如 下內(nèi)容視覺數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，《 )、位置數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，cv)、 用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混合比(例如，《。#)、用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合 比(《w)、用于曲率數(shù)據(jù)的混合比。當(dāng)?shù)谒募夹g(shù)或模糊邏輯 方法被用于步驟S300時(shí)，監(jiān)控器模塊10可以在步驟S302中(或者在 其之前)應(yīng)用解模糊處理或其他變換處理，以便將語言值轉(zhuǎn)換為它們 的數(shù)值輸出值。
在步驟S304中，監(jiān)控器模塊10或混合器14向誤差控制信號、曲 率或這兩者應(yīng)用任意如下確定的輸出值視覺數(shù)據(jù)權(quán)重()、位置 數(shù)據(jù)權(quán)重()、混合比、用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混合比(例如，"。# )、 用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合比(&。d)、用于曲率數(shù)據(jù)的混合比 以及用于任意前述項(xiàng)目的數(shù)值。監(jiān)控器模塊10或混合器14應(yīng)用視覺 數(shù)據(jù)權(quán)重和位置數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，或者用于其的數(shù)值)來為針對時(shí)間 間隔(例如，應(yīng)用時(shí)間間隔)的誤差控制信號確定視覺數(shù)據(jù)和位置數(shù) 據(jù)的相對貢獻(xiàn)。
圖4是用于為車輛引導(dǎo)確定位置數(shù)據(jù)和視覺數(shù)據(jù)的相對貢獻(xiàn)的方 法流程圖。圖4的方法可被應(yīng)用到圖2的步驟S108和步驟SllO，用 于選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)奈恢脭?shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重。圖4的方法在步 驟S400中開始。
在步驟S400中，監(jiān)控器模塊10或規(guī)則管理器12基于與視覺質(zhì)量 數(shù)據(jù)、位置質(zhì)量數(shù)據(jù)和曲率相關(guān)聯(lián)的各輸入值(例如質(zhì)量水平或語言 水平)來識別關(guān)系(例如，質(zhì)量混合比關(guān)系或規(guī)則)。步驟S 4 0 0可根據(jù)交替應(yīng)用或積累應(yīng)用的各種技術(shù)執(zhí)行。在第 一技 術(shù)下，監(jiān)控器模塊10基于作為輸入值的位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的第一質(zhì)量水 平、視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的第二質(zhì)量水平和曲率值來識別關(guān)系。質(zhì)量水平(例 如，第一質(zhì)量水平或第二質(zhì)量水平)可以是由位置質(zhì)量估計(jì)器24、視 覺質(zhì)量模塊20或者兩者一起提供的數(shù)值量或測量值。例如，對于位置 質(zhì)量來說，測量可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)信號的信號強(qiáng)度、誤比 特率(BER)或誤幀率(FER)，或者它們的分量。
第一質(zhì)量水平、第二質(zhì)量水平和曲率值的組合可以與唯一地應(yīng)用 到該組合的相應(yīng)關(guān)系相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16可以包括與位 置數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重的輸出集相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水平、第二質(zhì) 量水平和曲率值的輸入集?？商鎿Q地，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16可以 包括與用于誤差信號、曲率或這兩者的混合比相關(guān)聯(lián)的第一質(zhì)量水 平、第二質(zhì)量水平和曲率值的輸入集。
在第二技術(shù)下，監(jiān)控器模塊10應(yīng)用模糊邏輯方法。對于模糊邏輯 方法， 一種兩階段處理被采用。在第一階段中，位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如， 的第一質(zhì)量水平、視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，2w)的第二質(zhì)量水平 以及曲率值(例如，p )可被從數(shù)值(例如，原始測量)轉(zhuǎn)換到語言值。 語言值或語言輸入值表示視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量或總體 質(zhì)量水平的分類。例如，對于視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，2w)和位置質(zhì) 量數(shù)據(jù)(例如，)，語言輸入值可被定義為"好"、"中等"、"差"、 "高"、"一般"或"低"。用于與曲率半徑(例如，P或Pw或/V) 相關(guān)聯(lián)的權(quán)重(例如，cv,或c^")或混合比的語言值可以是"小"、 "低"、"大"或"高"。在模糊邏輯方法的第二階段中，用于視覺 質(zhì)量數(shù)據(jù)、位置質(zhì)量數(shù)據(jù)和曲率的語言值的輸入集與參考列表或數(shù)據(jù) 混合規(guī)則18相比較，以便識別與輸入集相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)關(guān)系(例如，質(zhì) 量混合比關(guān)系或規(guī)則)。
在可替換實(shí)施例中，語言值可根據(jù)數(shù)值等級(例如，等級l到5， 5是最高)、百分?jǐn)?shù)等級、性能級別(例如， 一星到N星，其中N是大 于1的任意整數(shù))或其他而為視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)據(jù)定義。
在步驟S402中，監(jiān)控器模塊10基于步驟S400所識別的關(guān)系，確 定與用于誤差控制信號和曲率的位置數(shù)據(jù)權(quán)重、視覺數(shù)據(jù)權(quán)重或者曲 率數(shù)據(jù)權(quán)重相關(guān)聯(lián)的輸出值(例如，數(shù)值輸出值)。如果步驟S400的第一技術(shù)被應(yīng)用，則步驟S402的輸出值可以包括數(shù)值輸出值，該數(shù)值 輸出值包括一個(gè)或更多如下內(nèi)容視覺數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，、位置 數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，、用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混合比(例如，c^)、 用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合比(《w )、用于曲率數(shù)據(jù)的混合比(《，)、 位置曲率數(shù)據(jù)權(quán)重和視覺曲率數(shù)據(jù)權(quán)重。當(dāng)?shù)诙夹g(shù)或模糊 邏輯方法被用于步驟S400時(shí)，監(jiān)控器模塊10可以在步驟S402中(或 者在其之前)應(yīng)用解模糊處理或其他變換處理，以便將語言值轉(zhuǎn)換為 它們的數(shù)值輸出值。
在步驟S404中，監(jiān)控器模塊10或混合器14向誤差控制信號和曲 率應(yīng)用任意如下確定的輸出值視覺數(shù)據(jù)權(quán)重( ■)、位置數(shù)據(jù)權(quán)重 、混合比、用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混合比(例如，《。#)、用于航 向誤差數(shù)據(jù)的混合比(《w)、用于曲率數(shù)據(jù)的混合比("，)、位置
曲率數(shù)據(jù)權(quán)重(CV,p)、視覺曲率數(shù)據(jù)權(quán)重("w一p)以及用于任意前
述項(xiàng)目的數(shù)值。監(jiān)控器模塊10或混合器14應(yīng)用視覺數(shù)據(jù)權(quán)重和位置 數(shù)據(jù)權(quán)重(例如，或者用于其的數(shù)值)來為針對時(shí)間間隔(例如，應(yīng) 用時(shí)間間隔)的誤差控制信號確定視覺數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)的相對貢獻(xiàn)。
圖5是為車輛確定控制信號(例如，合計(jì)誤差控制信號)的方法 流程圖。圖5的方法可被應(yīng)用到圖2的步驟S108和SllO，用于選擇 適當(dāng)?shù)奈恢脭?shù)據(jù)權(quán)重和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重。圖5與圖3相似，除了圖5用 步驟S500代替了 S304。圖3和圖5中同樣的步驟或過程用同樣的附 圖標(biāo)記來指示。
在步驟S500中，用于車輛的監(jiān)控器模塊10或引導(dǎo)模塊生成用于 操縱車輛的誤差控制信號。例如，用于車輛的監(jiān)控器模塊10根據(jù)如下 方程生成用于操縱車輛的誤差控制信號^ = 0^。,>^。 +0^><>^，其中 y是合計(jì)誤差控制信號，《_是視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，尺_(dá)是由視覺數(shù)據(jù)得到 的誤差控制信號，cv是位置數(shù)據(jù)權(quán)重，且力w是由位置數(shù)據(jù)(例如，GPS 數(shù)據(jù))得到的誤差控制信號。由視覺數(shù)據(jù)得到的誤差控制信號可以被 稱為視覺誤差信號。由位置數(shù)據(jù)得到的誤差控制信號可以被稱為位置 誤差信號。可以明白，y、 l。 、 "^和jv可被表達(dá)為矩陣。例
如，y (合計(jì)誤差控制信號)、cv、 jw (視覺誤差信號)和 l(位置誤差信號)可按照如下方法定義<formula>formula see original document page 22</formula> 是來自從位置模塊26和視覺模塊22得到的離軌誤
差數(shù)據(jù)(例如，~,和￡。#_)合計(jì)的合計(jì)離軌誤差，五w是來自從 位置模塊26和視覺模塊22得到的誤差數(shù)據(jù)(例如，￡一，和&?！?。
) 合計(jì)的合計(jì)航向誤差。
差數(shù)據(jù)的視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，且a 重。
，其中^,。 是視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，涵 是用于離軌誤 是用于航向誤差數(shù)據(jù)的視覺數(shù)據(jù)權(quán)
<formula>formula see original document page 22</formula>
，其中￡ 是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，且
<formula>formula see original document page 22</formula>
是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差,
<formula>formula see original document page 22</formula>
，其中 ,是位置數(shù)據(jù)權(quán)重，
<formula>formula see original document page 22</formula>
是用于離軌誤差數(shù)
據(jù)的位置數(shù)據(jù)權(quán)重，且^。(^是用于航向誤差數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)權(quán)重,
<formula>formula see original document page 22</formula>
，其中^^^是由位置模塊26 (例如，位置確定接收
機(jī)28)估計(jì)的離軌誤差，且&。(^是由位置模塊26估計(jì)的航向誤差。
圖6是為車輛確定控制信號的方法流程圖。圖6的方法可被應(yīng)用 到圖2的步驟S108和S110中，用于選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)奈恢脭?shù)據(jù)權(quán)重 和視覺數(shù)據(jù)權(quán)重。圖6與圖4相似，除了圖6用步驟S502代替步驟 S404。圖3和圖5中的相同步驟用相同的附圖標(biāo)記來指示。
在步驟S502中，用于車輛的監(jiān)控器模塊10或引導(dǎo)模塊生成用于 操縱車輛的誤差控制信號和曲率信號。例如，用于車輛的監(jiān)控器模塊 IO根據(jù)如下方程生成用于操縱車輛的誤差控制信號
y = "w x厶誦+ x;v ，其中y是合計(jì)誤差控制信號，"w是 視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，L,。"是由視覺數(shù)據(jù)得到的誤差控制信號，"^是位置數(shù)
據(jù)權(quán)重，且4,是由位置數(shù)據(jù)(例如，GPS數(shù)據(jù))得到的誤差控制信號。并且，監(jiān)控器模塊10根據(jù)如下方程生成用于操縱車輛的曲率信號。
其中p是曲率信號， 是用于曲
率的視覺數(shù)據(jù)權(quán)重或視覺曲率數(shù)據(jù)權(quán)重，Pw是由視覺數(shù)據(jù)得到的視覺 導(dǎo)出的曲率，《,,用于曲率的位置數(shù)據(jù)權(quán)重或位置曲率數(shù)據(jù)權(quán)重，且
/v是由位置數(shù)據(jù)(例如，GPS數(shù)據(jù))得到的誤差控制信號。并且，
" +" 二 1
由視覺數(shù)據(jù)得到的誤差控制信號可以被稱為視覺誤差信號。由位
置數(shù)據(jù)得到的誤差控制信號可以被稱為位置誤差信號?？梢悦靼祝瑈、
a淘。"、凡《。"、 a朋，、j砂，、a咖。"p、 p咖。"、a朋w和/ ^可被表達(dá)為矩陣。例 如，y (合計(jì)誤差控制信號)、(視覺數(shù)據(jù)權(quán)重)、cv (位置數(shù)據(jù) 權(quán)重)、>u。
(視覺誤差信號)和;v (位置誤差信號)可按照如下方 法定義
少
五
，￡。#是來自從位置模塊26和視覺模塊22得到的離軌誤
差數(shù)據(jù)(例如，￡。#^和￡。#_^合計(jì)的合計(jì)離軌誤差，￡一是來自從位置 模塊26和視覺模塊22得到的航向誤差數(shù)據(jù)(例如，A"j和^。0 )合 計(jì)的合計(jì)航向誤差，P是合計(jì)的曲率半徑。
Of
，其中c^。。是合計(jì)視覺數(shù)據(jù)權(quán)重矩陣，《?！?是用
于離軌誤差數(shù)據(jù)的視覺數(shù)據(jù)權(quán)重，"^),。 是用于航向誤差數(shù)據(jù)的視覺 數(shù)據(jù)權(quán)重，且《_ _是用于曲率誤差數(shù)據(jù)的視覺數(shù)據(jù)權(quán)重。通常，五.
，其中￡。《 是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，
&<*是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差，/^。。是與視覺模塊22相關(guān) 聯(lián)的曲率半徑。如果視覺模塊不提供曲率半徑，則1。 可被設(shè)置為0。"head—gps
砂tS
,其中cv是合計(jì)位置數(shù)據(jù)權(quán)重矩陣，《。#，是用于離
軌誤差數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)權(quán)重，^。d—M,是用于航向誤差數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)權(quán)
重，且《_—^是用于曲率誤差數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)權(quán)重。通常，"，_^ = 0。
少gps —
五。#—砂5 "/iead—砂5
，其中^，是由位置模塊26 (例如，位置確定接收
機(jī)28)估計(jì)的離軌誤差，且Ey,是由位置模塊26估計(jì)的航向誤差， 且/^,是與位置模塊26相關(guān)聯(lián)的曲率半徑。
圖7是利用視覺輔助引導(dǎo)來引導(dǎo)車輛的方法和系統(tǒng)的模糊邏輯方 面的流程圖。圖7的流程圖從步驟S200開始。
在步驟S200中，視覺質(zhì)量估計(jì)器20、位置質(zhì)量估計(jì)器24或這兩 者將明確(crisp)的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸入語言數(shù)據(jù)。明確的輸入數(shù)據(jù) 可以由至少一個(gè)下列部件接收視覺模塊22和位置模塊26。視覺質(zhì)量 估計(jì)器20和位置質(zhì)量估計(jì)器24的每一個(gè)都可以包括轉(zhuǎn)換器或分類 器，用于將數(shù)值數(shù)據(jù)的范圍轉(zhuǎn)換或分類成語言數(shù)據(jù)。輸入語言數(shù)據(jù)可 以包括位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，2朋,)、視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(例如，。 在一個(gè)例子中，位置質(zhì)量數(shù)據(jù)(2^ )具有如下狀態(tài)或語言輸入數(shù)據(jù) 好、中等和差；視覺質(zhì)量(a^。
)具有如下狀態(tài)或語言輸入數(shù)據(jù)好、 中等和差；并且，曲率(/v)是小或大，盡管每一個(gè)前述的質(zhì)量指標(biāo) 器可以具有定義一個(gè)或多個(gè)水平、范圍或性能或質(zhì)量區(qū)域的輸入語言 數(shù)據(jù)的其他輸入集。步驟S200可以被稱為模糊處理。
在步驟S202中，數(shù)據(jù)處理器或監(jiān)控器模塊10做出推理，以便從 步驟200的輸入語言數(shù)據(jù)獲得輸出語言數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備16 中的數(shù)據(jù)混合規(guī)則18可以包括與相應(yīng)輸出語言數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的輸入語言 數(shù)據(jù)。輸入語言值與輸出語言值之間的質(zhì)量混合比關(guān)系基于對視覺模 塊22和位置確定接收機(jī)28的性能進(jìn)行建模的模型。在一個(gè)例子中， 輸出語言數(shù)據(jù)可以包括與 和a^相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。 和
a，的狀態(tài)可以例如是"小"、"中等"或"大"。在另一個(gè)例子中， 輸出語言數(shù)據(jù)可以包括任意如下的狀態(tài)<formula>formula see original document page 25</formula>
在步驟S204中，轉(zhuǎn)換器將輸出語言數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出明確數(shù)據(jù)。例 如，輸出明確數(shù)據(jù)可以被發(fā)送給車輛控制器25、操縱系統(tǒng)(例如，操 縱控制器或操縱系統(tǒng)單元(SSU))。步驟S204可以被稱為解模糊處 理。明確數(shù)據(jù)可以表示為合計(jì)誤差控制信號(y)或者其導(dǎo)數(shù)，諸如補(bǔ) 償?shù)目刂菩盘枴?br> 圖8A是應(yīng)用了步驟S202的圖，其被稱為模糊推理。并且，圖8A 可被應(yīng)用到圖5的S300和S302或者圖6的S400或S402。圖8A的圖 包括一系列規(guī)則或關(guān)系。
圖8A關(guān)于路徑規(guī)劃，其中的路徑規(guī)劃通常是線性或包括大體上直 的行。例如，當(dāng)/v很小或者在一個(gè)指示規(guī)劃路徑或?qū)嶋H路徑(或其一 段)的范圍內(nèi)是大體線性或直的時(shí)，圖8A的關(guān)系可以保持。視覺質(zhì)量 (2w)出現(xiàn)在最上面的行中，而位置質(zhì)量(2^)(例如，GPS質(zhì)量) 出現(xiàn)在最左邊的列中。視覺質(zhì)量(0^。 )與出現(xiàn)在緊跟最上面行的下 面行中的輸入變量、輸入集或輸入語言數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。如圖8A所說明的， 用于視覺質(zhì)量的輸入語言數(shù)據(jù)包括"好"、"中等"和"差"，盡管 其他輸入變量或輸入語言數(shù)據(jù)也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。位置質(zhì)量 (&p)與出現(xiàn)在最左邊行的右邊的列中的輸入變量、輸入集或輸入語 言數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。如圖8A所說明的，用于位置質(zhì)量的輸入語言數(shù)據(jù)包括 "好，，、"中等"和"差"，盡管其他輸入變量或輸入語言數(shù)據(jù)也落 入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
在圖8A中，矩陣(例如，三乘三矩陣)定義輸出變量、輸出集或 輸出語言數(shù)據(jù)的各種組合或排列(例如，這里存在9種可能的排列)。 輸出變量的每種組合對應(yīng)于相應(yīng)的一對視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù) 據(jù)。輸入變量和對應(yīng)的輸出變量的關(guān)系或組合可以被定義在圖8A的查 詢表、 一組規(guī)則、數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件中。其中圖8A的表中的關(guān)系被表 示為規(guī)則，每種規(guī)則可以被表示為條件語句。
圖8A的每種關(guān)系包括如下內(nèi)容(1)與用于視覺質(zhì)量(例如，
)、位置質(zhì)量(例如，)和曲率估計(jì)質(zhì)量(例如，)的輸入 質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的輸入語言數(shù)據(jù)(例如，好、差、中等、大、中等、小)，(2)與用于權(quán)重系數(shù)混合比(例如，《。#、 《一和《_)的輸出 變量相關(guān)聯(lián)的輸出語言數(shù)據(jù)(例如，小、中等、大)，以及(3)在輸 入質(zhì)量變量和輸出變量之間或者在相應(yīng)的輸入語言數(shù)據(jù)和輸出語言數(shù) 據(jù)之間定義的相關(guān)、相關(guān)值、條件關(guān)系或其他邏輯關(guān)系。
對于圖8A中輸入語言數(shù)據(jù)的每個(gè)輸入集來說，存在對應(yīng)的輸出語 言數(shù)據(jù)的輸出集。輸出語言數(shù)據(jù)可以與數(shù)據(jù)權(quán)重系數(shù)或混合比相關(guān) 聯(lián)。在一個(gè)例子中，數(shù)據(jù)權(quán)重系數(shù)或混合比包括《。#、"一和《_。輸入
集的值確定輸出集的相應(yīng)值。例如，如果視覺質(zhì)量(例如，e^。")是
"好"而位置質(zhì)量(例如，2朋,)是"差，，，則"。#等于1，"屮是"大" 且《_是"大"。
輸入集與輸出集之間的關(guān)系可以通過場測試、實(shí)驗(yàn)地或根據(jù)模型 或數(shù)學(xué)導(dǎo)出的解算而經(jīng)驗(yàn)地確定。出現(xiàn)在圖8A中的輸入語言數(shù)據(jù)與輸 出語言數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及對輸入語言數(shù)據(jù)和輸出語言數(shù)據(jù)的選擇和 描述僅僅是說明性的；其他關(guān)系、選擇和描述落入本發(fā)明的保護(hù)范圍 中。
圖8B是可被應(yīng)用到步驟S202的圖，其可被稱為模糊推理。并且， 圖8B可以被應(yīng)用到圖5的步驟S300和S302或者圖6的S400或S402。 圖8B的圖包括一系列規(guī)則或關(guān)系。
圖8B關(guān)于路徑規(guī)劃，其中的路徑規(guī)劃通常是彎曲的或者用于路徑 的彎曲部分。例如，當(dāng)&是大或者在一個(gè)指示規(guī)劃路徑或?qū)嶋H路徑(或 其一段)內(nèi)是大體彎曲或基本不是線性時(shí)，圖8B的關(guān)系可以保持。視 覺質(zhì)量(2w)出現(xiàn)在最上面的行中，而位置質(zhì)量(2^)(例如，GPS 質(zhì)量)出現(xiàn)在最左邊的列中。視覺質(zhì)量(2^。 )與出現(xiàn)在緊跟最上面 行的下面行中的輸入變量、輸入集或輸入語言數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。如圖8B所 說明的，用于視覺質(zhì)量的輸入語言數(shù)據(jù)包括"好"、"中等"和"差"， 但是其他輸入變量或輸入語言數(shù)據(jù)也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。位置 質(zhì)量(2m,)與出現(xiàn)在最左邊行的右邊的列中的輸入變量、輸入集或輸 入語言數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。如圖8B所說明的，用于位置質(zhì)量的輸入語言數(shù)據(jù) 包括"好"、"中等"和"差，，，但是其他輸入變量或輸入語言數(shù)據(jù) 也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
在圖8B中，矩陣(例如，三乘三矩陣)定義輸出變量、輸出集或 輸出語言數(shù)據(jù)的各種組合或排列(例如，這里存在9種可能的排列)。輸出變量的每種組合對應(yīng)于相應(yīng)的一對視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)和位置質(zhì)量數(shù)
據(jù)。輸入變量和相應(yīng)輸出變量的關(guān)系或組合可以被定義在圖8B的查詢 表、 一組規(guī)則、數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件中。其中圖8B的表中的關(guān)系被表示 為規(guī)則，每種規(guī)則可以被表示為條件語句。
圖8B的每種關(guān)系包括如下內(nèi)容(1)與用于視覺質(zhì)量(例如，
)、位置質(zhì)量(例如，)和曲率估計(jì)質(zhì)量(例如，)的輸入 質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的輸入語言數(shù)據(jù)(例如，好、差、中等、大、中等、 小)，(2)與用于權(quán)重系數(shù)混合比(例如，《。#、 《一和《，)的輸出 變量相關(guān)聯(lián)的輸出語言數(shù)據(jù)(例如，小、中等、大)，以及(3)在輸 入質(zhì)量變量和輸出變量之間或者在相應(yīng)的輸入語言數(shù)據(jù)和輸出語言數(shù) 據(jù)之間定義的相關(guān)、相關(guān)值、條件關(guān)系或其他邏輯關(guān)系。
對于圖8B中輸入語言數(shù)據(jù)的每個(gè)輸入集來說，存在對應(yīng)的輸出語 言數(shù)據(jù)的輸出集。輸出語言數(shù)據(jù)可以與數(shù)據(jù)權(quán)重系數(shù)或混合比相關(guān) 聯(lián)。在一個(gè)例子中，數(shù)據(jù)權(quán)重系數(shù)或混合比包括《。#、 "^和"，。輸入 集的值確定輸出集的相應(yīng)值。例如，如果視覺質(zhì)量(例如，0， 。 )是 "好"而位置質(zhì)量(例如，2^)是"差"，則^v是"大"，《^是"中 等"且"，等于零。
輸入集與輸出集之間的關(guān)系可以通過場測試、實(shí)驗(yàn)地或根據(jù)模型 或數(shù)學(xué)導(dǎo)出的解算而經(jīng)驗(yàn)地確定。出現(xiàn)在圖8B中的輸入語言數(shù)據(jù)與輸 出語言數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及對輸入語言數(shù)據(jù)和輸出語言數(shù)據(jù)的選擇和 描述僅僅是說明性的；其他關(guān)系、選擇和描述落入本發(fā)明的保護(hù)范圍 中。
根據(jù)圖8A、圖8B或這兩者的輸出語言數(shù)據(jù)，用于車輛的監(jiān)控器模 塊10根據(jù)如下方程生成用于操縱車輛的誤差控制信號
""xu(l- )x;v，其中y是合計(jì)誤差控制信號，a是混合比，_yws,。
是視覺誤差信號，且;v是位置數(shù)據(jù)誤差信號。可以理解，y、 "、 j^。
和4,可以被表達(dá)為矩陣。該方程可以通過替換 和o^,l-a,由
在此提出的前述方程(r"^xx^+cw爐)導(dǎo)出。例如，y(合計(jì)誤
差控制信號)、《 (合計(jì)混合比)、少一 (視覺誤差信號)和斗(位 置誤差信號)可被定義為如下形式少
，￡。#是來自從位置模塊26和視覺模塊22得到的離軌誤
差數(shù)據(jù)(例如，￡。#,和~>。 )合計(jì)的合計(jì)離軌誤差，五^是來自從 位置模塊26和視覺模塊22得到的航向誤差數(shù)據(jù)(例如，￡^,和
)合計(jì)的合計(jì)航向誤差，p是曲率誤差數(shù)據(jù)。
<formula>formula see original document page 28</formula
，其中"是合計(jì)混合比或混合比矩陣，《。#是用于離軌誤
差數(shù)據(jù)的混合比，c^。d是用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合比，且a，是用于曲
率誤差數(shù)據(jù)的混合比。
少SW _
五
。#—爐
p g，
，其中￡。#,是由位置模塊26 (例如，位置確定接收
機(jī)28)估計(jì)的離軌誤差，且&。(^是由位置模塊26估計(jì)的航向誤差， 且~,是與位置模塊26相關(guān)聯(lián)的曲率估計(jì)誤差。
凡
。Jf
head—W即m
0
，其中~—* 是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，
五wn是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差。在可替換例子中，
凡
，其中￡。#_是由視覺模塊22估計(jì)的離軌誤差，
&。—，是由視覺模塊22估計(jì)的航向誤差，且A^是與視覺模塊22相 關(guān)聯(lián)的曲率估計(jì)。
圖9示出了用于輸入變量的模糊成員函數(shù)。水平軸顯示輸入變量 的值，而垂直軸顯示模糊成員的值。輸入變量可以包括位置質(zhì)量數(shù)據(jù)
(例如，2^)或視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)(a^)。輸入語言數(shù)據(jù)對輸入變量出
現(xiàn)"差、中等、好"。輸入變量被歸一化為從O到1。對于輸入變量，語言輸入值的"中等"范圍從Ai到A3，對于輸入變量靠近或接近Ai到 A3的邊界的范圍不及中等。如果輸入變量小于A1}則它一定是差。如 果輸入變量大于A3，則它一定是好。在Ai和A2之間，輸入變量具有各 種水平的事實(shí)，它們可被語言地定義為差和中等。
圖10示出了由曲率半徑計(jì)算器30提供的用于曲率估計(jì)的說明性 模糊成員函數(shù)。對于圖10中的曲率估計(jì)(例如，，輸入語言數(shù) 據(jù)是"小和大"。水平軸顯示輸入變量的值，而垂直軸顯示模糊成員 的值。輸入變量可以是曲率估計(jì)(例如，。輸入變量值被歸一化 為從0到1。
圖11示出了用于輸出變量的模糊成員函數(shù)。輸出變量可以是混合 比或質(zhì)量權(quán)重，以便確定位置數(shù)據(jù)對視覺數(shù)據(jù)的依賴比例。在一個(gè)例 子中，輸出變量包括c^、 《一或"_。明確混合比(例如，Cl、 C2、 C3、 C4或其他中間或與其接近的水平)可以由混合比《。#、 "^和"，的已 知輸出語言值來確定。每個(gè)輸出語言值具有由C值或C值在水平軸上 的范圍所定義的相應(yīng)明確混合比。盡管圖9和圖11中所說明的模糊成 員函數(shù)是由線性元素組成，以便于進(jìn)行成員值的現(xiàn)成比較，然而，在 可替換實(shí)施例中，模糊成員函數(shù)可以依照曲線或多項(xiàng)式方程來變化， 諸如圖IO的模糊成員函數(shù)的彎曲部分。
圖12是說明諸如差分GPS信號的位置數(shù)據(jù)的靜態(tài)定位誤差的圖。 垂直軸顯示距離誤差(例如，以米為單位)，而水平軸顯示時(shí)間(例 如，以秒為單位)。
圖13是說明諸如差分GPS信號(例如，位置數(shù)據(jù))的位置數(shù)據(jù)在 以期望的更新頻率或速率"調(diào)節(jié)"之后的定位誤差的圖。垂直軸顯示 距離誤差(例如，以米為單位)，而水平軸顯示時(shí)間(例如，以秒為 單位)。圖12將未經(jīng)"調(diào)節(jié)"的原始誤差顯示為圓團(tuán)點(diǎn)，將經(jīng)過"調(diào) 節(jié)"的誤差顯示為三角形點(diǎn)。通過使用視覺數(shù)據(jù)以規(guī)則的時(shí)間間隔(例 如，如圖13中所說明的5秒的時(shí)間間隔或.2Hz)調(diào)整位置數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn) 調(diào)節(jié)。
圖14是用于確定車輛引導(dǎo)系統(tǒng)的操作模式的方法流程圖。該方法 便于確定車輛是否僅僅由位置數(shù)據(jù)(例如，僅僅GPS數(shù)據(jù))、僅僅視 覺數(shù)據(jù)還是既不是視覺數(shù)據(jù)也不是位置數(shù)據(jù)來引導(dǎo)。圖14的方法在步 驟S400中開始。在步驟S400中，位置質(zhì)量估計(jì)器24為位置模塊26針對給定時(shí)間 間隔所輸出的位置數(shù)據(jù)來估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)。
在步驟S402中，監(jiān)控器模塊10確定位置質(zhì)量數(shù)據(jù)的位置質(zhì)量水 平是否大于閾值質(zhì)量(例如，80%的可靠性或置信水平)。如果位置 質(zhì)量水平大于閾值質(zhì)量，則方法繼續(xù)步驟S401。然而，如果位置質(zhì)量 水平不大于閾值質(zhì)量水平，則方法繼續(xù)步驟S404。
在步驟S401和步驟S404中，視覺質(zhì)量估計(jì)器20為視覺模塊22 針對所定義時(shí)間間隔所輸出的視覺數(shù)據(jù)來估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)。所定義 的間隔通常可以與位置質(zhì)量估計(jì)器24所使用的給定時(shí)間間隔共同延 伸。
在步驟S408中，監(jiān)控器模塊10確定視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的視覺質(zhì)量水 平是否大于閾值質(zhì)量(例如，80% ) 如果視覺質(zhì)量水平大于閾值質(zhì) 量，則方法繼續(xù)步驟S410。然而，如果視覺質(zhì)量水平不大于閾值質(zhì)量 水平，則方法繼續(xù)步驟S412。
在步驟S410中，監(jiān)控器模塊10確定視覺偏移是否小于最大可允 許偏置(例如，IO英寸)。最大可允許偏置可以通過用戶數(shù)據(jù)輸入、 經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)、測試或基于環(huán)境因素(例如，修剪選擇、種植日期和車輛 的引導(dǎo)日期)的實(shí)際基準(zhǔn)來設(shè)置。如果視覺偏移大于最大可允許偏置， 則方法繼續(xù)步驟S414。然而，如果視覺偏移小于或等于最大可允許偏 移，則方法繼續(xù)步驟S412。
在步驟S414中，監(jiān)控器模塊10確定GPS校正是否小于最大可允 許校正。最大可允許校正是基于在被探測車輛位置和航向(例如，或 者被探測坐標(biāo))與期望的車輛位置和航向(例如，或者期望坐標(biāo))之 間的最大差(例如，30秒)的偏置。如果GPS校正小于最大可允許校 正，則在步驟S418中監(jiān)控器模塊10或車輛控制器25在與給定時(shí)間間 隔或定義時(shí)間間隔相關(guān)聯(lián)的拖尾(trailing)時(shí)間間隔期間只應(yīng)用位 置數(shù)據(jù)(例如，GPS數(shù)據(jù))來引導(dǎo)車輛。然而，如果GPS校正不小于最 大可允許校正，則在步驟S420中監(jiān)控器模塊10或車輛控制器25對于
據(jù)來引導(dǎo)車輛。
步驟S412可以跟隨步驟S408或步驟S"0，如這里前面所述的。 在步驟S412中，監(jiān)控器模塊10確定GPS校正是否小于最大可允許校正。最大可允許校正是基于在被探測車輛位置和航向(例如，或者被 探測坐標(biāo))與期望的車輛位置和航向(例如，或者期望坐標(biāo))之間的
最大差(例如，30秒)的偏置。如果GPS校正小于最大可允許校正， 則在步驟S422中監(jiān)控器模塊10或車輛控制器25在與給定時(shí)間間隔或 定義時(shí)間間隔相關(guān)聯(lián)的拖尾時(shí)間間隔期間只應(yīng)用位置數(shù)據(jù)(例如，GPS 數(shù)據(jù))來引導(dǎo)車輛。然而，如果GPS校正等于或不小于最大可允許校 正，則在步驟S424中監(jiān)控器模塊10或車輛控制器25不應(yīng)用來自視覺 模塊22或位置模塊26的引導(dǎo)數(shù)據(jù)。例如，車輛可以回到載人模式， 可替換的引導(dǎo)系統(tǒng)可被激活或使用，或者車輛可以被停住，直到視覺 模塊22、位置模塊26或這兩者為引導(dǎo)車輛提供更可靠輸出的隨后時(shí)間 間隔。
如果步驟S404被執(zhí)行，則方法可以在步驟S404之后繼續(xù)步驟 S406。在步驟S406中，監(jiān)控器模塊10確定視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)的視覺質(zhì)量 水平是否大于閾值質(zhì)量(例如，80% )。如果視覺質(zhì)量水平大于閾值 質(zhì)量，則方法繼續(xù)步驟S416。然而，如果視覺質(zhì)量水平不大于閾值質(zhì) 量水平，則方法繼續(xù)步驟S424，其中如前面所述地不應(yīng)用引導(dǎo)。
在步驟S416中，監(jiān)控器模塊10確定視覺偏移是否小于最大可允 許偏置(例如，IO英寸)。最大可允許偏置可以通過用戶數(shù)據(jù)輸入、 經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)、測試或基于環(huán)境因素(例如，修剪選擇、種植日期和車輛 的引導(dǎo)日期)的實(shí)際基準(zhǔn)來設(shè)置。如果視覺偏移大于最大可允許偏置， 則方法繼續(xù)步驟S424,在步驟S424不應(yīng)用引導(dǎo)。然而，如果視覺偏 移小于或等于最大可允許偏移，則方法繼續(xù)步驟S426。
在步驟S426中，監(jiān)控器模塊10或車輛控制器25只應(yīng)用位置數(shù)據(jù) 或GPS引導(dǎo)數(shù)據(jù)來引導(dǎo)車輛的路徑。 —
描述了優(yōu)選實(shí)施例之后，更加顯而易見的是在不脫離如所附權(quán)利 要求中限定的本發(fā)明保護(hù)范圍情況下可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1、一種引導(dǎo)車輛的方法，該方法包括基于與車輛相關(guān)聯(lián)的位置確定接收機(jī)，為車輛收集位置數(shù)據(jù)；基于與車輛相關(guān)聯(lián)的視覺模塊，為車輛收集視覺數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為位置數(shù)據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為視覺數(shù)據(jù)估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)；基于所述質(zhì)量數(shù)據(jù)，選擇用于下面方程的混合比y＝α×yvision+(1-α)×ygps，其中y是合計(jì)誤差控制信號，α是混合比，yvision是視覺誤差信號，ygps是位置數(shù)據(jù)誤差信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定車輛路徑的曲率半徑是否小于曲率的第一參考半徑或者大于 曲率的第二參考半徑；以及如果所述曲率半徑小于曲率的第一參考半徑，則應(yīng)用第一規(guī)則集。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定車輛路徑的曲率半徑是否小于曲率的第一參考半徑或者大于 曲率的第二參考半徑；以及如果所述曲率半徑大于曲率的第二參考半徑，則應(yīng)用第二規(guī)則集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)包括確定 位置質(zhì)量對于一個(gè)時(shí)間間隔來說是處于好狀態(tài)、中等狀態(tài)還是差狀 態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)包括確定 視覺質(zhì)量對于一個(gè)時(shí)間間隔來說是處于好狀態(tài)、中等狀態(tài)還是差狀 態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中y、尺 。 、力,和a是根據(jù) 如下表達(dá)式的多維向量<formula>formula see original document page 3</formula>，五^是來自從位置模塊和視覺模塊得到的離軌誤差數(shù)據(jù)合計(jì)的合計(jì)離軌誤差，A^是來自從位置模塊和視覺模塊得到的航向誤 差數(shù)據(jù)合計(jì)的合計(jì)航向誤差，且p是曲率誤差數(shù)據(jù)；。#，其中a是合計(jì)混合比或混合比矩陣，^v是用于離軌誤差數(shù)據(jù)的混合比，a^是用于航向誤差數(shù)據(jù)的混合比，"，是用于曲率誤差數(shù)據(jù)的混合比；，其中￡。#—^是由位置模塊26估計(jì)的離軌誤差，&。(^是由位置模塊估計(jì)的航向誤差，/V是與位置模塊相關(guān)聯(lián)的曲線 估計(jì)誤差；<formula>formula see original document page 3</formula>，其中￡。#—w是由視覺模塊估計(jì)的離軌誤差，且 是由視覺模塊估計(jì)的航向誤差。
7. —種引導(dǎo)車輛的方法，該方法包括基于與車輛相關(guān)聯(lián)的位置確定接收機(jī)，為車輛收集位置數(shù)據(jù)；基于與車輛相關(guān)聯(lián)的視覺模塊，為車輛收集視覺數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為位置數(shù)據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為視覺數(shù)據(jù)估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)； 基于所述質(zhì)量數(shù)據(jù)，選擇用于下面方程的混合比y=axyvisi。n + (1-a)xygps，其中y是合計(jì)誤差控制信號，a是混合比，少_ 是視覺誤差信號，；v是位置數(shù)據(jù)誤差信號，其中a的值基于小于 曲率的參考半徑的車輛路徑的曲率半徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值應(yīng)用 于Ot: a。^為大、or^為中間、a，《大約為0。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的值應(yīng)用于a: "。#為中間、a^為中間、a^大約為0。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值應(yīng)用于a: 。#為小、 為小、&，大約為o。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于a : a。#為大、 為大、《_《大約為0。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的 值應(yīng)用于a: cv為大、a一為中間、c^^大約為0。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于oc: 。#為中間、《^為小、《_大約為0。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于a: 。#大約等于1、 a^。d為大、a,s為大。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于a : a。#為大、 為中間、《_6為大。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于oc: 。#為中間、"一為中間、《 _為大。
17. —種引導(dǎo)車輛的方法，該方法包括基于與車輛相關(guān)聯(lián)的位置確定接收機(jī)，為車輛收集位置數(shù)據(jù)；基于與車輛相關(guān)聯(lián)的視覺模塊，為車輛收集視覺數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為位置數(shù)據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)；在評價(jià)時(shí)間窗期間，為視覺數(shù)據(jù)估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)； 基于所述質(zhì)量數(shù)據(jù)，選擇用于下面方程的混合比y-axyvisi。n + 0-a)xy卯s，其中y是合計(jì)誤差控制信號，ot是混合比，凡_是視覺誤差信號，4,是位置數(shù)據(jù)誤差信號，其中a的值基于大于 曲率的參考半徑的車輛路徑的曲率半徑。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于ot: c^為中間、"w為中間、"^大約為0。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于ot: "。#為小、0^。d為小、a,e大約為0。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于好狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于oc: 。#大約為0、大約為0、 "^大約為0。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于oc: 。#為大、";w為中間、a，e大約為0。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的值應(yīng)用于a: 。#為中間、"w為小、^_大約為0。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于中等狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于a: 。#為小、 為小、^_大約為0。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于好狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于ot: a。^為大、 為中間、a，e大約為0。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于中等狀態(tài)，則下面的值 應(yīng)用于ot: 。#為中間、Aw為中間、a^e大約為0。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果對于所述時(shí)間間隔位 置質(zhì)量數(shù)據(jù)處于差狀態(tài)并且如果視覺質(zhì)量處于差狀態(tài)，則下面的值應(yīng) 用于oc: "。#為中間、"為中間、大約為0。
全文摘要
一種引導(dǎo)車輛的方法和系統(tǒng)，包括為車輛收集位置數(shù)據(jù)的位置確定接收機(jī)(28)。視覺模塊(22)為車輛收集視覺數(shù)據(jù)。位置質(zhì)量估計(jì)器(24)在評價(jià)時(shí)間窗期間為位置數(shù)據(jù)估計(jì)位置質(zhì)量數(shù)據(jù)。視覺模塊(22)在評價(jià)時(shí)間窗期間為視覺數(shù)據(jù)估計(jì)視覺質(zhì)量數(shù)據(jù)。監(jiān)控器模塊(10)基于所述質(zhì)量數(shù)據(jù)選擇用于視覺數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)(或者與其相關(guān)聯(lián)的誤差信號)的混合比。
文檔編號G06F19/00GK101292244SQ200580045958
公開日2008年10月22日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者F·羅維拉-馬斯, J·F·賴德, S·韓 申請人:迪爾公司