本公開內(nèi)容總體上涉及無(wú)線電力傳輸，并且更具體地涉及與向遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如包括電池的車輛)進(jìn)行無(wú)線電力傳輸有關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。更特別地，本公開內(nèi)容涉及可能影響到無(wú)線電力傳輸裝備的未來(lái)操作的異物的檢測(cè)和分類。

背景技術(shù)：

1、無(wú)線電力傳輸(wireless?power?transfer，wpt)技術(shù)基于如通過(guò)楞次定律(lenz’s?law)和法拉第第一感應(yīng)定律(faraday's?1st?law?of?induction)所描述的電磁感應(yīng)的科學(xué)原理。開發(fā)wpt的早期工作是由發(fā)明家尼古拉·特斯拉(nikola?tesla)在19世紀(jì)90年代早期完成的，如1900年3月20日發(fā)布的題為“systemof?transmissionof?electricalenergy”的美國(guó)專利第645,576號(hào)中所教導(dǎo)。

2、使用在電力傳輸期間的電氣測(cè)量結(jié)果(即，效率下降、功率損失、電流減小、電阻、電感和電容的變化)的監(jiān)測(cè)或使用非電氣測(cè)量結(jié)果和附加傳感器(重量、溫度、壓力)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)wpt系統(tǒng)的氣隙內(nèi)引入的潛在危險(xiǎn)外來(lái)雜物的檢測(cè)。異物檢測(cè)(foreignobjectdetection，fod)也已經(jīng)電光地(例如，用可見光進(jìn)行成像、用紅外光進(jìn)行成像、雷達(dá))和聲波地(超聲成像)被完成。

3、數(shù)字?jǐn)z像裝置使用固態(tài)傳感器(例如，ccd(電荷耦合器件)或cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體))來(lái)捕獲通過(guò)透鏡收集的光并將捕獲的光轉(zhuǎn)換成電子圖像數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像包含一定數(shù)目的像素，其中每個(gè)像素被映射至平面網(wǎng)格上。每個(gè)像素都有其自己的色調(diào)值，色調(diào)值確定圖像的色調(diào)或顏色。圖像分辨率由傳感器的每英寸像素(ppi)的數(shù)目確定。數(shù)字圖像的格式限定位深度、動(dòng)態(tài)范圍、文件大小、文件格式和壓縮(例如，如在建議itu-r?bt.2020-2中)。視頻(幀速率下的圖像流)成像也是如此限定的(例如，數(shù)字電影系統(tǒng)規(guī)范(dcss))。

4、如在1893年12月12日獲得專利的題為“amethod?of?photogrammetry”的美國(guó)專利第510,758號(hào)以及在1944年9月26日發(fā)布的題為“method?and?means?for?oblique?aerialphotographic?mapping”的美國(guó)專利第2,358,777號(hào)中，由于航空攝影和測(cè)繪，使用圖像進(jìn)行測(cè)量和所涉及的數(shù)學(xué)技術(shù)變得普遍。最近，已經(jīng)使用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)圖像內(nèi)的物體。圖像識(shí)別是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)或者用于標(biāo)識(shí)圖像中的物體、人、地點(diǎn)和動(dòng)作的能力。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以使用人工智能和經(jīng)訓(xùn)練的算法來(lái)通過(guò)攝像裝置系統(tǒng)識(shí)別圖像。

5、可以直接測(cè)量復(fù)雜電路的阻抗。直接測(cè)量將包括對(duì)供應(yīng)至電路的電壓(v)除以電流(i)的測(cè)量。電路阻抗的變化可以通過(guò)對(duì)設(shè)定電壓信號(hào)的電流響應(yīng)的多次測(cè)量來(lái)確定。

6、在第一ac電壓下的第一電流響應(yīng)測(cè)量將設(shè)置標(biāo)稱阻抗(v/i)，然后將監(jiān)測(cè)隨后的測(cè)量以獲得(v/i)比率的變化，其中在電流響應(yīng)的幅度和相位二者中都可檢測(cè)到電路的任何擾動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、現(xiàn)在描述各種示例來(lái)以簡(jiǎn)化的形式介紹一系列構(gòu)思，所述構(gòu)思在下面的具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

2、使用兩級(jí)異物檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)影響到無(wú)線電力傳輸(wpt)站的地面收發(fā)器組件(gta)的異物。在第一階段，至少一個(gè)攝像裝置被定位成觀察具有至少一個(gè)gta的充電位置(即，地面收發(fā)器站(gts))和充電位置周圍的區(qū)域。在第二階段，阻抗測(cè)量電路測(cè)量gta的無(wú)線電力傳輸線圈的阻抗。成像處理器分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像，以標(biāo)識(shí)指示在gta的暴露表面上或在充電位置周圍的區(qū)域中引入異物的變化或特征。異物檢測(cè)(fod)控制器觸發(fā)通過(guò)阻抗測(cè)量電路對(duì)gta的阻抗檢查，并且當(dāng)檢測(cè)到物體移動(dòng)而越界進(jìn)入充電位置或逾越充電位置時(shí)啟動(dòng)故障保護(hù)操作。

3、在示例配置中，一種檢測(cè)影響到無(wú)線電力傳輸(wpt)站的地面收發(fā)器組件(gta)的異物的方法包括：使用至少一個(gè)攝像裝置觀察gta的充電位置周圍的區(qū)域；以及分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像，以標(biāo)識(shí)指示在gta的暴露表面上或在gta周圍的區(qū)域中引入異物的變化或特征。當(dāng)圖像指示在gta的暴露表面上或在gta周圍的區(qū)域中存在異物時(shí)，觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查。當(dāng)通過(guò)阻抗檢查確認(rèn)在gta的表面上存在異物時(shí)，啟動(dòng)故障保護(hù)操作。

4、在示例配置中，當(dāng)車輛接近、存在或計(jì)劃存在于充電位置處時(shí)，啟動(dòng)使用至少一個(gè)攝像裝置觀察gta的充電位置周圍的區(qū)域。使用至少一個(gè)攝像裝置觀察gta的充電位置周圍的區(qū)域可以包括：當(dāng)wpt站不被使用時(shí)，針對(duì)可能干擾wpt站的充電的人、動(dòng)物或車輛，監(jiān)控充電位置周圍的區(qū)域，并且當(dāng)檢測(cè)到人、動(dòng)物或車輛中的至少一個(gè)時(shí)，觸發(fā)在wpt站可以被使用之前要進(jìn)行的阻抗檢查。此外，使用至少一個(gè)攝像裝置觀察gta的充電位置周圍的區(qū)域可以包括：當(dāng)wpt站被使用時(shí)，針對(duì)可能干擾wpt站的充電的人、動(dòng)物或車輛，監(jiān)控充電位置周圍的區(qū)域，并且當(dāng)檢測(cè)到人、動(dòng)物或車輛中的至少一個(gè)時(shí)，啟動(dòng)故障保護(hù)操作以進(jìn)行以下中的至少一個(gè)：減少或移除來(lái)自wpt站的電力、發(fā)信號(hào)通知車輛的駕駛員或乘員、或者設(shè)置視覺(jué)警報(bào)或音頻警報(bào)以警示至少一個(gè)人、動(dòng)物或車輛。

5、在示例配置中，分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像可以包括：接收基于充電位置或充電位置周圍的區(qū)域中的至少一個(gè)的最近圖像或編輯的圖像或代表性模型的圖像數(shù)據(jù)，并且將最近圖像或編輯的圖像或代表性模型與在觀察充電位置或充電位置周圍的區(qū)域時(shí)捕獲的圖像進(jìn)行比較，以標(biāo)識(shí)指示異物的圖像差異。分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像還可以包括：檢測(cè)gta的邊緣或角中的至少一個(gè)，并且將由至少一個(gè)攝像裝置拍攝的圖像與gta的檢測(cè)到的邊緣或角中的至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像還可以包括：對(duì)來(lái)自一系列多個(gè)后續(xù)圖像的像素進(jìn)行平均。

6、在其他配置中，分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像可以包括：等待直到來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像流被接收；將圖像流中的圖像中的gta的位置、數(shù)目和間距與參考圖像進(jìn)行比較；對(duì)圖像流中的多個(gè)圖像進(jìn)行平均以濾除圖像誤差；執(zhí)行像素減法以消除被平均的多個(gè)圖像的靜態(tài)部分；將所得的前景圖像與先前前景圖像進(jìn)行比較，以確定相對(duì)于gta的當(dāng)前位置；并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)異物在gta周圍的預(yù)設(shè)安全界限內(nèi)、接近gta或計(jì)劃將穿越gta時(shí)，進(jìn)行以下中的至少一個(gè)：提供警報(bào)或者暫停充電或阻抗檢查中的至少一個(gè)。

7、在其他配置中，分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像可以包括：等待直到與gta的完整圖像對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)完整圖像被接收；使用gta的完整圖像的檢測(cè)到的邊緣或角中的至少一個(gè)對(duì)至少一個(gè)完整圖像定中心；對(duì)gta的多個(gè)圖像進(jìn)行平均以濾除圖像誤差；執(zhí)行像素減法以將gta的完整圖像與gta的顯示出gta沒(méi)有異物的先前圖像進(jìn)行比較；將像素減法的結(jié)果與檢測(cè)閾值進(jìn)行比較，并且當(dāng)像素減法的結(jié)果超過(guò)檢測(cè)閾值時(shí)，進(jìn)行提供警報(bào)或暫停gta的可用性中的至少一個(gè)，直到阻抗檢查被完成。

8、在其他配置中，分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像可以包括：分析圖像以識(shí)別在充電位置處進(jìn)行充電期間接近車輛的人或動(dòng)物，并且當(dāng)在充電位置周圍的區(qū)域中檢測(cè)到人或動(dòng)物時(shí)暫停充電。

9、在示例配置中，當(dāng)在gta的暴露表面上檢測(cè)到物體超過(guò)設(shè)定的持續(xù)時(shí)間時(shí)，觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查。對(duì)gta的阻抗檢查可以包括：以在充電電平以下的電平給wpt站通電，以相當(dāng)于過(guò)去的阻抗讀數(shù)或模型來(lái)測(cè)量gta的阻抗，并且在檢測(cè)到指示在gta上或gta附近的導(dǎo)電物體的阻抗增加時(shí)，啟動(dòng)故障保護(hù)操作。對(duì)gta的阻抗檢查還可以包括：在測(cè)試電流電平下以正弦波、方波或脈沖串的形式向wpt站的線圈組件發(fā)送測(cè)試交流電流，該測(cè)試電流電平以在充電期間施加至wpt站的線圈組件的標(biāo)稱無(wú)線電力的5％至50％向wpt站的線圈組件供電；測(cè)量通過(guò)線圈組件的電流和在wpt站的線圈組件兩端的差分電壓；以及根據(jù)測(cè)量的電流和差分電壓來(lái)確定wpt站的阻抗。

10、在其他配置中，對(duì)gta的阻抗檢查可以包括：對(duì)gta進(jìn)行至少一次基線阻抗測(cè)量并存儲(chǔ)阻抗值，以用于與在當(dāng)檢測(cè)到物體移動(dòng)而越界進(jìn)入充電位置或逾越充電位置時(shí)觸發(fā)的阻抗檢查期間的阻抗值進(jìn)行比較。還可以跟蹤由于溫度變化或變化的環(huán)境條件引起的阻抗變化；并且可以基于測(cè)量的溫度或環(huán)境條件中的至少一個(gè)來(lái)調(diào)整存儲(chǔ)在查找表中的作為溫度變化或變化的環(huán)境條件的函數(shù)的gta的基線阻抗測(cè)量值。

11、在其他配置中，調(diào)整gta的基線阻抗測(cè)量值可以包括：監(jiān)控從一個(gè)阻抗測(cè)量至下一個(gè)阻抗測(cè)量的阻抗，并且當(dāng)檢測(cè)到在第一閾值以下的阻抗變化時(shí)，將基線阻抗更新成新的基線阻抗。另一方面，當(dāng)阻抗變化大于第一閾值但低于第二閾值時(shí)，不更新基線阻抗并且不引發(fā)物體檢測(cè)事件。此外，當(dāng)阻抗變化超過(guò)第二閾值時(shí)，也不更新基線阻抗，并且引發(fā)物體檢測(cè)事件。

12、在其他配置中，當(dāng)充電位置未被占用并且靜止以用于充電時(shí)，觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查。當(dāng)gta未被占用并且對(duì)來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像的分析顯示出以下中的至少一個(gè)時(shí)也可以觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查：指示在gta上存在持久物體的變化、物體穿越距gta預(yù)定距離的界限、或者行人或非充電車輛逾越gta。當(dāng)gta被車輛占用以用于充電，并且對(duì)來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像的分析顯示出人、動(dòng)物或物體突破gta周圍的預(yù)設(shè)安全界限時(shí)，還可以觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查。此外，在檢測(cè)到電動(dòng)車輛接近以在充電位置處通過(guò)wpt站進(jìn)行充電時(shí)，或者在檢測(cè)到電動(dòng)車輛離開充電位置時(shí)，可以觸發(fā)對(duì)gta的阻抗檢查。

13、在示例配置中，啟動(dòng)故障保護(hù)操作可以包括：在充電位置沒(méi)有被車輛占用以用于充電時(shí)，使gta停止服務(wù)。另一方面，當(dāng)充電位置被車輛占用以用于充電時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到異物移動(dòng)而越界進(jìn)入充電位置或逾越充電位置時(shí)，可以啟動(dòng)故障保護(hù)操作。當(dāng)在阻抗檢查期間或在車輛充電期間檢測(cè)到物體朝向充電位置移動(dòng)時(shí)，可以發(fā)出警報(bào)或啟動(dòng)故障保護(hù)操作。

14、在其他配置中，當(dāng)對(duì)gta的阻抗檢查呈現(xiàn)測(cè)量的阻抗相對(duì)于測(cè)量的基線阻抗的變化在幅度或相位中的至少一個(gè)方面超過(guò)檢測(cè)閾值范圍時(shí)，可以啟動(dòng)故障保護(hù)操作。

15、在示例配置中，第一攝像裝置被部署用于近距離觀察充電位置，并且第二攝像裝置被部署用于廣域觀察充電位置周圍的區(qū)域。此外，可以部署一系列攝像裝置，其中每個(gè)攝像裝置從升高的位置覆蓋一個(gè)或更多個(gè)gta上方?？梢葬槍?duì)每個(gè)攝像裝置設(shè)置多個(gè)邊界，以呈現(xiàn)用于處理和報(bào)警的攝像裝置輸出的分層優(yōu)先次序。

16、在示例配置中，當(dāng)在gta的暴露表面上或在充電位置周圍的區(qū)域中檢測(cè)到異物時(shí)，可以派遣機(jī)器人清理裝置或移動(dòng)人員以從gta的暴露表面移除檢測(cè)到的異物。

17、除了檢測(cè)異物的方法之外，還描述了一種用于檢測(cè)影響到無(wú)線電力傳輸(wpt)站的地面收發(fā)器組件(gta)的異物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：至少一個(gè)攝像裝置，其被定位成觀察gta的充電位置周圍的區(qū)域；阻抗測(cè)量電路，其測(cè)量gta的無(wú)線電力傳輸線圈的阻抗；成像處理器，其分析來(lái)自至少一個(gè)攝像裝置的圖像，以標(biāo)識(shí)指示在gta的暴露表面上或在gta周圍的區(qū)域中引入異物的變化或特征；以及異物檢測(cè)(fod)控制器。當(dāng)圖像指示在gta的暴露表面上或在gta周圍的區(qū)域中存在異物時(shí)，fod控制器觸發(fā)通過(guò)阻抗測(cè)量電路對(duì)gta的阻抗檢查，并且當(dāng)通過(guò)阻抗檢查確認(rèn)在gta的表面上存在異物時(shí)，fod控制器啟動(dòng)故障保護(hù)操作。

18、在示例配置中，至少一個(gè)攝像裝置包括：第一攝像裝置，其被定位用于近距離觀察充電位置；以及第二攝像裝置，其被定位用于廣域觀察充電位置周圍的區(qū)域。至少一個(gè)攝像裝置可以包括一系列攝像裝置，每個(gè)攝像裝置從升高的位置覆蓋一個(gè)或更多個(gè)gta上方。可以針對(duì)每個(gè)攝像裝置設(shè)置多個(gè)邊界，以呈現(xiàn)用于處理和報(bào)警的攝像裝置輸出的分層優(yōu)先次序。通過(guò)第一攝像裝置檢測(cè)異物或通過(guò)第二攝像裝置檢測(cè)充電位置周圍的區(qū)域中的人或動(dòng)物，可以觸發(fā)通過(guò)阻抗測(cè)量電路進(jìn)行阻抗測(cè)量。

19、在示例配置中，fod控制器可以啟用并設(shè)置檢測(cè)閾值和gta周圍的周界，調(diào)度由圖像處理器進(jìn)行的圖像處理，以及向用于控制wpt站的操作的本地和遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)的實(shí)體發(fā)送警報(bào)和警告。聯(lián)網(wǎng)的實(shí)體可以包括站控制器，該站控制器管理充電調(diào)度、電力分配、以及與wpt站相關(guān)聯(lián)的有線或無(wú)線通信中的至少一個(gè)。該系統(tǒng)還可以包括預(yù)約系統(tǒng)。站控制器可以執(zhí)行以下中的至少一個(gè)：響應(yīng)于來(lái)自fod控制器的警報(bào)而禁用gta；重置至gta的本地定向信號(hào)；當(dāng)確認(rèn)在gta上檢測(cè)到異物時(shí)，向預(yù)約系統(tǒng)通知gta是離線的；以及呼叫g(shù)ta的本地維護(hù)人員或遠(yuǎn)程維護(hù)人員。

20、在示例配置中，fod控制器還可以包括處理器，該處理器被編程成：收集本地?cái)?shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)、設(shè)置和軟件，并且使用所收集的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證通信鏈路并向wpt站應(yīng)用安全設(shè)置。fod控制器還可以查詢至少一個(gè)攝像裝置、成像處理器和wpt站中的每個(gè)gta，以收集在觀察充電位置周圍的區(qū)域時(shí)捕獲的數(shù)據(jù)。

21、在其他示例配置中，該系統(tǒng)還包括機(jī)器人清理裝置，當(dāng)在gta的暴露表面上或在充電位置周圍的區(qū)域中檢測(cè)到異物時(shí)，該機(jī)器人清理裝置被派遣以從gta的暴露表面移除檢測(cè)到的異物。可以無(wú)線地或使用指引布線將機(jī)器人清理裝置引導(dǎo)至gta。機(jī)器人清理裝置可以包括適于移除異物的纖維掃帚、旋轉(zhuǎn)掃帚、電磁體、抗霍爾效應(yīng)渦流生成器、真空吸塵器或抽吸設(shè)備中的至少一個(gè)。機(jī)器人清理裝置還可以包括通過(guò)wpt站進(jìn)行充電的電動(dòng)車輛。機(jī)器人清潔裝置還可以使用安全無(wú)線局域數(shù)據(jù)網(wǎng)或感應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)來(lái)與wpt站進(jìn)行通信。

22、提供本發(fā)明內(nèi)容部分來(lái)以簡(jiǎn)化的形式介紹本發(fā)明主題的各方面，后面在具體實(shí)施方式的正文中進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明主題。本發(fā)明內(nèi)容部分中列出的元素的特定組合和順序不旨在對(duì)所要求保護(hù)的主題的元素提供限制。相反，將理解的是，本部分提供了在下面的具體實(shí)施方式中描述的實(shí)施方式中的一些的概括示例。