本發(fā)明涉及扭矩轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域，并且尤其涉及一種基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

自主車輛可以通過調(diào)節(jié)車輛的轉(zhuǎn)向角被轉(zhuǎn)向以遵循路徑的中心線。這與典型的人類駕駛行為不同，其將行駛操縱過程中施加在轉(zhuǎn)向柱上的自對(duì)準(zhǔn)扭矩考慮在內(nèi)，以及還典型地為與中心線的更多偏差留出余地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種包含具有處理器和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行的指令以使計(jì)算機(jī)被編程為：

沿著車輛將要行駛的標(biāo)準(zhǔn)路徑確定代表用于車輛的行駛通道的勢(shì)場(chǎng)；

識(shí)別在當(dāng)前時(shí)間車輛相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)的第一位置；以及

至少部分地基于第一位置將扭矩施加到車輛的轉(zhuǎn)向柱上；其中勢(shì)場(chǎng)包括引導(dǎo)車輛保持在通道中的引力勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被編程為隨著第一位置到標(biāo)準(zhǔn)路徑的第一距離的增加而增加引力勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中引力勢(shì)和第一距離之間的第一關(guān)系為二階的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中引力勢(shì)被限定為使得標(biāo)準(zhǔn)路徑沿著行駛方向處于勢(shì)場(chǎng)的近似中心。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程為：

識(shí)別相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)的第二位置，第二位置表示車輛在當(dāng)前時(shí)間后的第一預(yù)定時(shí)間段的計(jì)劃的未來位置，其中至少部分地基于第二位置來確定施加到車輛的轉(zhuǎn)向柱上的扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中施加的扭矩至少部分地基于車輛行駛的第一方向以及車輛的第一速度被確定，以及計(jì)算機(jī)進(jìn)一步被編程為將第二位置計(jì)算為等于第一位置加第一位移，該第一位移等于沿著行駛的第一方向的第一速度與第一預(yù)定時(shí)間段的乘積。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中勢(shì)場(chǎng)進(jìn)一步包括推斥勢(shì)，推斥勢(shì)引導(dǎo)車輛遠(yuǎn)離在標(biāo)準(zhǔn)路徑的預(yù)定距離內(nèi)的物體。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程為：

基于車輛與物體的第二距離來計(jì)算推斥勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中推斥勢(shì)隨著第二距離的減小而增加。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中勢(shì)場(chǎng)為引力勢(shì)場(chǎng)與推斥勢(shì)場(chǎng)的和。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程為：

計(jì)算負(fù)梯度以及

部分地基于負(fù)梯度確定扭矩；

其中U_(x)為在二維平面上的位置x上的勢(shì)場(chǎng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程為：

確定扭矩其中：

F(x_t+L)為在計(jì)劃的未來位置x_t+L上的勢(shì)場(chǎng)的負(fù)梯度；

t為當(dāng)前時(shí)間；

L為預(yù)定時(shí)間段；

K_p為比例增益；以及

K_d為微分增益。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一種方法，包含：

沿著車輛將要行駛的標(biāo)準(zhǔn)路徑確定代表用于車輛的行駛通道的勢(shì)場(chǎng)；

識(shí)別當(dāng)前時(shí)間車輛相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)的第一位置；以及

至少部分地基于第一位置向車輛的轉(zhuǎn)向柱施加扭矩；其中勢(shì)場(chǎng)包括引導(dǎo)車輛保持在通道中的引力勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被編程為隨著第一位置到標(biāo)準(zhǔn)路徑的第一距離的增加而增加引力勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中引力勢(shì)和第一距離之間的第一關(guān)系為二階的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中引力勢(shì)被限定為使得標(biāo)準(zhǔn)路徑沿著行駛方向處于勢(shì)場(chǎng)的近似中心。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程以：

識(shí)別相對(duì)于引力勢(shì)的第二位置，第二位置表示車輛在當(dāng)前時(shí)間后的第一預(yù)定時(shí)間段之后的計(jì)劃的未來位置，其中至少部分地基于第二位置來確定施加到車輛的轉(zhuǎn)向柱上的扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中施加的扭矩至少部分地基于車輛行駛的第一方向以及車輛的第一速度被確定，以及計(jì)算機(jī)進(jìn)一步被編程為將第二位置計(jì)算為等于第一位置加第一位移，該第一位移等于沿著行駛的第一方向的第一速度與第一預(yù)定時(shí)間段的乘積。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中勢(shì)場(chǎng)進(jìn)一步包括推斥勢(shì)，該推斥勢(shì)引導(dǎo)車輛遠(yuǎn)離在標(biāo)準(zhǔn)路徑的預(yù)定距離內(nèi)的物體。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含：

基于車輛與物體的第二距離來計(jì)算推斥勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中推斥勢(shì)隨著第二距離的減小而增加。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中勢(shì)場(chǎng)為引力勢(shì)場(chǎng)與推斥勢(shì)場(chǎng)的和。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含：

計(jì)算負(fù)梯度以及

部分地基于負(fù)梯度來確定扭矩；

其中U_(x)為在二維平面上的位置x上的勢(shì)場(chǎng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中計(jì)算機(jī)被進(jìn)一步編程以：

確定扭矩其中：

F(x_t+L)為在預(yù)計(jì)的未來位置x_t+L上的勢(shì)場(chǎng)的負(fù)梯度；

t為當(dāng)前時(shí)間；

L為預(yù)定時(shí)間段；

K_p為比例增益；以及

K_d為微分增益。

附圖說明

圖1是包括基于勢(shì)場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向控制的示例車輛的示意圖；

圖2為包括勢(shì)場(chǎng)的表示的道路上的圖1的示例車輛的示意圖；

圖3為用于基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示例反饋控制的示意圖；

圖4為用于基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示例流程的示意圖；

圖5為用于測(cè)試示例的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的測(cè)試軌跡的示意圖；

圖6A為表示在示例的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第一部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖6B為表示在圖6A所示的示例的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖6C為表示在圖6A和6B所示的示例的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第三部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖6D為表示在圖6A、6B和6C所示的示例的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第四部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖6E為表示在對(duì)應(yīng)于圖6A的車輛軌跡的第一部分測(cè)試過程中勢(shì)場(chǎng)梯度和施加的扭矩的圖；

圖6F為表示在對(duì)應(yīng)于圖6B的車輛軌跡的第二部分測(cè)試過程中勢(shì)場(chǎng)梯度和施加的扭矩的圖；

圖6G為表示在對(duì)應(yīng)于圖6C的車輛軌跡的第三部分測(cè)試過程中勢(shì)場(chǎng)梯度和施加的扭矩的圖；

圖6H為表示在對(duì)應(yīng)于圖6D的車輛軌跡的第四部分測(cè)試過程中勢(shì)場(chǎng)梯度和施加的扭矩的圖；

圖7A為表示在方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第一部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖7B為表示在圖7A中所示的方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖7C為表示在圖7A和圖7B中所示的方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第三部分測(cè)試過程中車輛軌跡的圖；

圖7D為表示在對(duì)應(yīng)于圖7A的車輛軌跡的方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第一部分測(cè)試過程中施加的扭矩的圖；

圖7E為表示在對(duì)應(yīng)于圖7B的車輛軌跡的方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二部分測(cè)試過程中施加的扭矩的圖；

圖7F為表示在對(duì)應(yīng)于圖7C的車輛軌跡的方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第三部分測(cè)試過程中施加的扭矩的圖；

圖8A為表示基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟蹤性能的圖；

圖8B為表示SWA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟蹤性能的圖；

圖9為表示基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和SWA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總功(以焦耳計(jì))的圖表；

圖10為具有基于場(chǎng)的轉(zhuǎn)向控制的示例車輛中道路上的示意圖，該基于場(chǎng)的轉(zhuǎn)向控制包括沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑的第一勢(shì)場(chǎng)以及與障礙物相關(guān)的第二勢(shì)場(chǎng)。

具體實(shí)施方式

綜述

使用勢(shì)場(chǎng)和扭矩轉(zhuǎn)向控制操縱自主車輛允許車輛在限定的通道(corridor)中偏離標(biāo)準(zhǔn)路徑，并更近似于人類的駕駛?；趫?chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)限定了勢(shì)場(chǎng)，其代表了沿著車輛將要行駛的標(biāo)準(zhǔn)路徑的車輛的駕駛通道。系統(tǒng)識(shí)別當(dāng)前時(shí)間相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)的車輛位姿?！败囕v位姿”(pose of the vehicle)至少包括在特定時(shí)間上的車輛的位置，以及可以進(jìn)一步包括與車輛相關(guān)的附加信息——諸如在特定時(shí)間上車輛的行駛方向、車輛的速度、車輛的加速度等。系統(tǒng)基于相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)的車輛位姿確定被施加到車輛轉(zhuǎn)向柱上的扭矩。勢(shì)場(chǎng)包括引導(dǎo)車輛保持在通道之中的引力勢(shì)。

通過測(cè)試結(jié)果示出，這樣的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以引發(fā)與方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟蹤相似的跟蹤，該方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被開發(fā)用于自主車輛，同時(shí)基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還使用了更少的功(以焦耳計(jì)量)來操縱車輛。這將使在駕駛體驗(yàn)上具有與由人駕駛的車輛的感覺相似的更自然的感覺。

示例性系統(tǒng)元件

示例車輛10——包括被編程為使用勢(shì)場(chǎng)及扭矩控制以操縱車輛10的計(jì)算機(jī)——在圖1中被示出。車輛10包括計(jì)算機(jī)12、存儲(chǔ)道路網(wǎng)絡(luò)定義文件(RNDF)16的存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)采集器14、用戶界面18、以及一個(gè)或多個(gè)控制器20。車輛10通常為具有三個(gè)或更多個(gè)車輪的路基車輛——例如，乘用車輛、輕型卡車等。車輛10具有前部、后部、左側(cè)和右側(cè)，其中術(shù)語前部、后部、左側(cè)和右側(cè)以處于標(biāo)準(zhǔn)的操作位置——即面向方向盤——坐在駕駛員座椅上的車輛10的操作者的視角來理解。

車輛10的計(jì)算機(jī)12通常包括處理器和存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包括一個(gè)或多個(gè)形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，并存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行的指令以實(shí)施包括此處所公開的各種操作。進(jìn)一步，車輛10的計(jì)算機(jī)12可以包括和/或可通信地連接到包含在車輛10中的一個(gè)或多個(gè)其他計(jì)算裝置以監(jiān)測(cè)和/或控制各種車輛部件——例如諸如控制器20這樣的電子控制單元(ECU)。車輛10的計(jì)算機(jī)12總體上被編程并被設(shè)置用于在控制器局域網(wǎng)(CAN)總線或其類似物上通信。

車輛10的計(jì)算機(jī)12還可以具有與車載診斷連接器(OBD-II)、CAN(控制器局域網(wǎng))總線、和/或其他有線或無線機(jī)構(gòu)的連接。通過一個(gè)或多個(gè)這樣的通信機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)12可以將消息傳送到車輛10中的各種裝置和/或從各種裝置接收消息，各種裝置是例如致動(dòng)器傳感器等，包括數(shù)據(jù)收集器14和控制器20?？蛇x擇地或可附加地，在車輛10實(shí)際上包含多種裝置的情況下，在本公開中的CAN總線或其類似物可以用于在以計(jì)算機(jī)12為代表的裝置之間進(jìn)行通信。此外，計(jì)算機(jī)12可以被配置用于通過各種有線的和/或無線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——例如蜂窩、藍(lán)牙、通用串行總線(USB)、有線的和/或無線的分組網(wǎng)絡(luò)等——與其他裝置進(jìn)行通信。

計(jì)算機(jī)12的存儲(chǔ)器通常存儲(chǔ)收集的數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)可以包括通過數(shù)據(jù)收集器14在計(jì)算機(jī)12中收集的各種數(shù)據(jù)和/或由此得出的數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步包括通過與例如車輛10外部的數(shù)據(jù)源通信收到的數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)的示例可以包括與車輛10相關(guān)的數(shù)據(jù)——諸如車輛10正在運(yùn)行的區(qū)域中的物體的位置、物體的類型、其他車輛的位置和速度、道路特征等。收集的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步包括涉及車輛狀態(tài)的數(shù)據(jù)——諸如車輛10的速度、車輛10的行駛方向、施加到轉(zhuǎn)向柱上的扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)速度等。此外，該數(shù)據(jù)可以包括——例如從全球定位系統(tǒng)(GPS)接收到的位置數(shù)據(jù)、或在車輛10正在運(yùn)行或計(jì)劃運(yùn)行的區(qū)域的地圖數(shù)據(jù)。通常，收集的數(shù)據(jù)可以包括——可以通過數(shù)據(jù)收集器14收集的、通過車輛與車輛之間(V2V)或車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間(V2I)的通信接收到的、通過衛(wèi)星通信接收到的、從其他數(shù)據(jù)源收集或接收到的——任何數(shù)據(jù)和/或從這些數(shù)據(jù)計(jì)算得到的任何數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)12可以進(jìn)一步被編程為收集與車輛10的目標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及與車輛10相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。如此處所使用的，車輛10的“目標(biāo)”指的是旅程的目標(biāo)，諸如最終的目的地、中間的目的地、將要行駛的路線，優(yōu)選的抵達(dá)時(shí)間、所使用的行駛方式(保守式、運(yùn)動(dòng)式)等。

舉例來說，計(jì)算機(jī)12可以通過用戶界面18從用戶接收輸入，該輸入表明了用戶的目的地和用戶想要采用的路線。如下所述，基于收集的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)12可以依據(jù)道路地圖上的行駛指示來規(guī)劃到所需的目的地的標(biāo)準(zhǔn)路線。計(jì)算機(jī)12可以進(jìn)一步限定圍繞標(biāo)準(zhǔn)路徑的可接受的偏差的通道?；谒薅ǖ耐ǖ?，計(jì)算機(jī)12可以確定并向車輛控制器20發(fā)送指令以通過調(diào)節(jié)施加到車輛轉(zhuǎn)向柱上的扭矩來控制車輛10沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑并處于通道中行駛。

通常，每個(gè)控制器20可以包括處理器，該處理器被編程為從車輛10接收指令，執(zhí)行指令，并將消息發(fā)送給計(jì)算機(jī)12。電子控制單元(ECU)——諸如現(xiàn)有的以及此外具有用于進(jìn)行此處所述的操作的編制程序的——為控制器20的示例。此外，每個(gè)控制器20可以包括致動(dòng)器或其類似物或與其通信地連接，該致動(dòng)器或其類似物被提供以驅(qū)動(dòng)車輛部件——例如制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向器、節(jié)氣門等。舉例來說，扭矩控制器20可以包括處理器和用于將扭矩施加到轉(zhuǎn)向柱上的電動(dòng)機(jī)。在這個(gè)示例中，一旦從計(jì)算機(jī)12接收到指令，則處理器可以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)以便調(diào)節(jié)車輛10的轉(zhuǎn)向。

此外，控制器20的每個(gè)可以包括傳感器或以其他方式作為數(shù)據(jù)收集器14運(yùn)行以向計(jì)算機(jī)12提供與車輛10的速度、轉(zhuǎn)向角、懸架高度等相關(guān)的數(shù)據(jù)。舉例來說，扭矩控制器20可以將對(duì)應(yīng)于被施加到轉(zhuǎn)向柱上的扭矩的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)12。

數(shù)據(jù)收集器14可以包括各種裝置。舉例來說，數(shù)據(jù)收集器14可以包括用于感測(cè)環(huán)境的激光雷達(dá)(LIDAR)、雷達(dá)、攝像機(jī)、超聲傳感器、紅外線傳感器。數(shù)據(jù)收集器14可以進(jìn)一步包括收集動(dòng)態(tài)車輛10數(shù)據(jù)——諸如速度、橫擺率、轉(zhuǎn)向角等——的部件。此外，前述示例并非意在限制。其他類型的數(shù)據(jù)收集器14——舉例來說加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、溫度計(jì)、氣壓計(jì)、高度計(jì)等——可以被用于向車輛10提供數(shù)據(jù)。

道路網(wǎng)絡(luò)定義文件(RNDF)16可以包括車輛10可以運(yùn)行的編碼的道路網(wǎng)絡(luò)的地志計(jì)量的地圖。該地志計(jì)量的地圖包括用于道路特征的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)以及環(huán)境中的其他物體并基于RNFD文檔格式的導(dǎo)數(shù)進(jìn)行編碼。RNDF 16可以向例如計(jì)算機(jī)12提供地圖數(shù)據(jù)。

車輛10可以進(jìn)一步包括用戶界面18，其可以被包括在車輛10中或與其通信地連接。用戶界面18可以被用于例如接收來自用戶的與車輛10的所需的目的地、所需采用的路線等相關(guān)的輸入。界面18可以包括一個(gè)或多個(gè)輸出裝置——諸如顯示器、揚(yáng)聲器等——用于向用戶傳送信息。界面18可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)輸入裝置——諸如觸摸顯示器、鍵盤、手勢(shì)識(shí)別裝置、開關(guān)等——用于接收來自用戶的輸入。

過程

用于控制車輛10沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以包括圍繞路徑30的通道32以及使用基于扭矩的界面的轉(zhuǎn)向控制器20。通道32可以以勢(shì)場(chǎng)34構(gòu)建，該勢(shì)場(chǎng)34引導(dǎo)車輛10沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30。勢(shì)場(chǎng)34可以包括引導(dǎo)車輛10朝向標(biāo)準(zhǔn)路徑30的轉(zhuǎn)向分量以及引導(dǎo)車輛10遠(yuǎn)離處于標(biāo)準(zhǔn)路徑30的預(yù)定距離內(nèi)的障礙物——例如靜止物體、其他車輛等——的障礙分量。舉例來說，預(yù)定距離可以被限定例如處于與標(biāo)準(zhǔn)路徑的固定的橫向距離中——例如20米。如另一示例，預(yù)定距離可以被限定為處于以勢(shì)場(chǎng)表示的通道中。如另一示例，預(yù)定距離可以為與車輛狀態(tài)(位置、速度、加速度等)相關(guān)的距離和/或與環(huán)境中的狀況(道路類型、天氣狀況等)相關(guān)的距離。轉(zhuǎn)向控制器20可以向轉(zhuǎn)向柱施加扭矩，該扭矩根據(jù)車輛10相對(duì)于勢(shì)場(chǎng)34的位置和/或另一計(jì)劃位置來確定。

構(gòu)建勢(shì)場(chǎng)

代表車輛10的行駛通道32的勢(shì)場(chǎng)34可以通過勢(shì)場(chǎng)能量函數(shù)的方式構(gòu)建：

U_(x)＝U_att+U_rep (1)

其中x為車輛10的二維平面上的點(diǎn)，U_att為引導(dǎo)車輛10朝向標(biāo)準(zhǔn)路徑30的引力勢(shì)以及U_rep為引導(dǎo)車輛10遠(yuǎn)離環(huán)境中的障礙物的推斥勢(shì)。車輛10的目標(biāo)是通過基于勢(shì)場(chǎng)的負(fù)梯度控制轉(zhuǎn)向扭矩輸入來最小化這個(gè)勢(shì)的能量：

引力勢(shì)U_att可以圍繞標(biāo)準(zhǔn)路徑30——例如行駛路線的中心——生成，舉例來說，標(biāo)準(zhǔn)路徑30可以從之前的道路網(wǎng)絡(luò)地圖或使用已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃獲得。將標(biāo)準(zhǔn)路徑30Π給定為一系列N個(gè)二維導(dǎo)航點(diǎn)Π＝ω₁,…,ω_N,，引力勢(shì)U_att(x)可以被看作處于車輛10的本地街區(qū)中的所有點(diǎn)x，其具有以下形式：

其中，d(x,Π)為標(biāo)準(zhǔn)路徑30П中從點(diǎn)x到最靠近的段之間的距離。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)確定的是二階的勢(shì)——即i＝2提供了充分的控制權(quán)以在標(biāo)準(zhǔn)路徑30上操縱控制車輛10，而線性勢(shì)(i＝1)需要在導(dǎo)致不穩(wěn)定的反饋控制系統(tǒng)上的高比例增益。此外，已經(jīng)確定的是高階(i＞2)不提供與二階勢(shì)相比實(shí)質(zhì)上改進(jìn)的性能。根據(jù)這種簡化，勢(shì)可以被限定為

U_att(x)＝d²(x，Π)。 (4)

等式4中的場(chǎng)勢(shì)通過具有零值中心線避免了局部極小值，其相對(duì)于與標(biāo)準(zhǔn)路徑30的橫向偏移是凸面的，并允許甚至處于障礙物區(qū)域中的直接的導(dǎo)數(shù)計(jì)算。

類似地，在障礙物附近二階勢(shì)U_rep(x)可以被使用。通過增加引力勢(shì)和推斥勢(shì)，總勢(shì)U_(x)＝U_att+U_rep可以被獲得。按照等式2，勢(shì)函數(shù)被限定為勢(shì)場(chǎng)的負(fù)梯度范數(shù)，并通過以下等式得到：

勢(shì)場(chǎng)34特別地被構(gòu)建為控制車輛的轉(zhuǎn)向控制器20(忽略縱向控制)。一種劣化情況——其中行駛通道32被障礙物完全阻礙——可以通過縱向控制器20處理，一旦檢測(cè)到行駛通道32被完全阻礙則命令車輛10停止。

以扭矩為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)向控制

根據(jù)實(shí)證測(cè)試，已經(jīng)確定的是成比例的、導(dǎo)出的(PD)反饋控制器足以穩(wěn)定用于車輛10的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該P(yáng)D控制器可以根據(jù)勢(shì)場(chǎng)34向控制器20發(fā)出扭矩指令?？刂颇繕?biāo)為遵循等式5中的勢(shì)函數(shù)操縱車輛10。

更準(zhǔn)確地，對(duì)控制器20的輸入變量為勢(shì)函數(shù)，其在位于未來中的前向時(shí)間L上的點(diǎn)x_t+L上被評(píng)估，其中x_t為在時(shí)間t上車輛10的后車軸中心的位置。相應(yīng)地，時(shí)間t上的扭矩指令以以下等式得出：

其中K_p為比例增益以及K_d為導(dǎo)數(shù)增益(調(diào)節(jié)參數(shù))。前向時(shí)間L可以為固定的時(shí)間，例如50ms。作為選擇，前向時(shí)間可以根據(jù)與車輛10相關(guān)的數(shù)據(jù)——諸如車輛速度——和/或與環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)——諸如行駛的道路類型、交通密度、天氣狀況等——來確定。

基于場(chǎng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)40的框圖在圖3中被示出。如上所述，車輛10包括計(jì)算機(jī)12和一個(gè)或多個(gè)控制器20。計(jì)算機(jī)12被編程為根據(jù)如等式6中所描述的勢(shì)梯度來確定扭矩指令。計(jì)算機(jī)12向一個(gè)或多個(gè)控制器20發(fā)出扭矩指令。一個(gè)或多個(gè)控制器20包括扭矩轉(zhuǎn)向控制器20。扭矩轉(zhuǎn)向控制器調(diào)節(jié)施加到車輛10的轉(zhuǎn)向柱上的扭矩，從而調(diào)整車輛10的行駛方向。

車輛10持續(xù)在勢(shì)場(chǎng)34中行駛。根據(jù)車輛10在勢(shì)場(chǎng)34中的位置x，更新的勢(shì)梯度被提供作為對(duì)車輛10的計(jì)算機(jī)12的輸入。

示例的方法流程

圖4為使用基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)40控制車輛10的示例性方法400的示意圖。該方法400在框405開始。

在框405，計(jì)算機(jī)12接收和/或更新用于車輛10的路徑數(shù)據(jù)。舉例來說，在旅程的起點(diǎn)，車輛10的操作者可以通過用戶界面18輸入旅程的目的地?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)目的地?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)12可以例如從路徑網(wǎng)絡(luò)定義文件(RNDF)16中檢索地圖。計(jì)算機(jī)12可以進(jìn)一步檢索例如從全球定位系統(tǒng)(GPS)檢索當(dāng)前位置數(shù)據(jù)。如已知的，根據(jù)目的地?cái)?shù)據(jù)、檢索的地圖、以及當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)12可以確定用于車輛10的標(biāo)準(zhǔn)路徑30。計(jì)算機(jī)12可以進(jìn)一步識(shí)別已知的沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑的障礙物——例如，舉例來說損壞的路段、建筑工地等。障礙物數(shù)據(jù)可以從RNDF 16中檢索，從GPS中接收，從車輛與基礎(chǔ)設(shè)置(V2I)間的通信接收，從車輛與車輛(V2V)間通信接收等。方法400在框410繼續(xù)。

在框410，計(jì)算機(jī)12可以限定沿著如上所述的標(biāo)準(zhǔn)路徑30的勢(shì)場(chǎng)34。方法400在框415繼續(xù)。

在框415處，計(jì)算機(jī)確定在勢(shì)場(chǎng)34中的車輛10的位姿。位姿可以包括車輛10的當(dāng)前位置、當(dāng)前速度、當(dāng)前的行駛方向、當(dāng)前的加速度等。計(jì)算機(jī)12可以使用——至少部分地使用——GPS數(shù)據(jù)以確定車輛10的位姿。計(jì)算機(jī)12可以進(jìn)一步使用來自數(shù)據(jù)收集器14的數(shù)據(jù)、來自控制器20的數(shù)據(jù)等以確定車輛10的位姿。該方法在框420繼續(xù)。

在框420，計(jì)算機(jī)12基于當(dāng)前時(shí)間的位姿計(jì)劃在預(yù)定前向時(shí)間之后的車輛的未來位置。如上所述，預(yù)定前向時(shí)間可以為固定的時(shí)間——例如50毫秒(ms)?？蛇x擇地，預(yù)定前向時(shí)間可以基于車輛10的相關(guān)數(shù)據(jù)——諸如車輛速度，或與旅途環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)——諸如道路的類型、交通密度、天氣狀況等。

如上所述，計(jì)算機(jī)12可以將未來的位置計(jì)劃為等于當(dāng)前位置加上位移，該位移等于當(dāng)前速度與沿著當(dāng)前行駛方向的前向時(shí)間的乘積。該方法在框430繼續(xù)。

在框430，計(jì)算機(jī)12計(jì)算施加到轉(zhuǎn)向柱上的扭矩。如上所述，計(jì)算機(jī)12基于等式5計(jì)算勢(shì)場(chǎng)34的勢(shì)函數(shù).

該計(jì)算機(jī)接著基于等式6計(jì)算施加到轉(zhuǎn)向柱上的扭矩：

該方法接著在框435繼續(xù)。

在框435，計(jì)算機(jī)12將指令發(fā)送給控制器20并特別地發(fā)送給扭矩轉(zhuǎn)向控制器20。扭矩轉(zhuǎn)向控制器調(diào)節(jié)施加到車輛10的轉(zhuǎn)向柱上的扭矩。車輛10繼續(xù)沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30行駛。方法400在框440繼續(xù)。

在框440，計(jì)算機(jī)12決定方法400是否應(yīng)當(dāng)繼續(xù)。舉例來說，車輛10可以繼續(xù)沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30行駛，并且尚未抵達(dá)目的地。在這種情況下，方法400在框445繼續(xù)。

可選擇地，車輛10可能例如已經(jīng)抵達(dá)目的地，已經(jīng)通過用戶界面18接收到車輛10應(yīng)當(dāng)靠邊停車的輸入，已經(jīng)從操作者處接收到轉(zhuǎn)換到手動(dòng)控制的指令等。在這樣的情況下，計(jì)算機(jī)12可以確定方法400應(yīng)當(dāng)結(jié)束。

在框445，計(jì)算機(jī)12確定路徑數(shù)據(jù)是否需要更新。舉例來說，計(jì)算機(jī)12可能已經(jīng)通過界面18從操作員處接收到車輛10應(yīng)當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行到新的目的地或遵循不同的路線的輸入?？蛇x擇地，車輛10可以沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30繼續(xù)進(jìn)行，但是地圖數(shù)據(jù)可能需要更新以應(yīng)對(duì)沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30的進(jìn)度。仍進(jìn)一步地，車輛10可能已經(jīng)檢測(cè)到沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30的障礙物，并需要更新地圖數(shù)據(jù)以包括障礙物。在這種情況下，方法400可以在框405繼續(xù)。

在其他情況下，沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑30的進(jìn)度可能已經(jīng)增長，以及當(dāng)前可能不需要更新地圖數(shù)據(jù)。在這種情況下，方法400可以在框415繼續(xù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

測(cè)試跑道

測(cè)試的自主車輛裝配有如上所述的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)40并使用動(dòng)態(tài)車輛測(cè)試場(chǎng)(vehicle dynamics area)(VDA)，轉(zhuǎn)向及操作路線(steering and handing)(SHC)以及低速直線跑道(LSSA)測(cè)試表面被測(cè)試。該VDA提供了開放的、鋪設(shè)的表面用于實(shí)施自由形式的轉(zhuǎn)向測(cè)試。該SHC包括具有急彎以及明顯的斜度變化的雙車道道路。該LSSA包括具有兩個(gè)長直線跑道的雙車道環(huán)路。

測(cè)試車輛

如上所述，用于實(shí)驗(yàn)的自主車輛裝配有線控系統(tǒng)，該線控系統(tǒng)以可以被配置接受扭矩請(qǐng)求的轉(zhuǎn)向界面為特征。該轉(zhuǎn)向界面可選擇地被配置為接受方向盤轉(zhuǎn)角(SWA)請(qǐng)求，其與當(dāng)前已有的用于自主車輛的系統(tǒng)是可比較的。裝配了兩種類型的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的車輛10允許在相同的測(cè)試車輛10中比較兩種類型的轉(zhuǎn)向控制的性能。

測(cè)試車輛裝配有四個(gè)威利登HDL-32E型號(hào)的3D激光掃描器(Velodyne HDL-32E 3D LIDAR scanners)，Applanix公司的POS-LV 420型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)，GPS，以及多個(gè)其他的傳感器。在測(cè)試車輛中的車載五節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)簇實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行所有規(guī)劃、控制與感測(cè)。特別地，所推薦的基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向控制方法以20Hz在測(cè)試車輛上實(shí)施。

測(cè)試車輛使用其運(yùn)行所處的區(qū)域的地圖，該地圖捕捉與環(huán)境相關(guān)的信息——諸如激光雷達(dá)反射率和道路高度，并用于定位、障礙物探測(cè)以及其他感測(cè)任務(wù)。使用路線網(wǎng)絡(luò)定義文件(RNDF)格式的導(dǎo)數(shù)將道路網(wǎng)絡(luò)編碼為度量的地志地圖，由此提供與位置相關(guān)的以及與其中路段和車道連通性相關(guān)的信息。所需行駛路徑可以利用現(xiàn)有知識(shí)獲取。

對(duì)其他交通參與者的狀態(tài)的估算通過在車輛上運(yùn)行的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤器提供，該跟蹤器使用已知的LIDAR距離測(cè)量值。靜止障礙物的幾何結(jié)構(gòu)和位置也使用LIDAR測(cè)量值在車上進(jìn)行推斷。

測(cè)試結(jié)果

對(duì)于測(cè)試的裝配有基于場(chǎng)的測(cè)試扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自主車輛的評(píng)估結(jié)果在以下提出。最初，直線操縱以及具有增大的曲率的自由形式的轉(zhuǎn)向操縱在VDA表面上實(shí)施。這些測(cè)試在低速下實(shí)施(～4m/s)。多個(gè)測(cè)試運(yùn)行接著在SHC上實(shí)施，以增加至7m/s的速度運(yùn)動(dòng)。最終，多個(gè)測(cè)試運(yùn)行以涉及存在障礙物的操縱以低速在VDA上再次實(shí)施(即，涉及具有障礙物分量的勢(shì)場(chǎng))。

初始測(cè)試

最初，多個(gè)自由形式的轉(zhuǎn)向軌跡在VDA表面上實(shí)施并在LSSA上遵循直線路徑?；趫?chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用相關(guān)聯(lián)的勢(shì)場(chǎng)成功地沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑操縱測(cè)試車輛。標(biāo)準(zhǔn)路徑包括了多個(gè)不同的曲率，以及所有的曲率都以4m/s的恒定速度被跟蹤。

如前所討論的，圖2示出了一個(gè)測(cè)試結(jié)果?？梢钥吹降氖?，該測(cè)試車輛遭受與勢(shì)場(chǎng)的零曲線(沿著標(biāo)準(zhǔn)路徑)的偏移。然而，其為用于測(cè)試車輛在導(dǎo)航上的可接受的勢(shì)場(chǎng)區(qū)域，其允許測(cè)試車輛在遵循緩和曲線的曲線上行駛，獲得了與標(biāo)準(zhǔn)路徑的可允許的偏差的益處。

轉(zhuǎn)向及操作路線

測(cè)試在SHC上實(shí)施以測(cè)試基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并將其與基于SWA的轉(zhuǎn)向控制器相比較，基于SWA的轉(zhuǎn)向控制器遵循沿著該路線的相同的標(biāo)準(zhǔn)路徑?；赟WA的控制器使用測(cè)試車輛的動(dòng)態(tài)模型以命令SWA值在最低跨軌跡誤差的情況下遵循標(biāo)準(zhǔn)路徑30，其以與完全遵循路徑跟蹤算法相似的方式運(yùn)行?；趫?chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能在施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的扭矩、并根據(jù)路徑跟蹤誤差和控制效果方面與SWA控制器進(jìn)行比較。

圖5示出了由測(cè)試車輛在多個(gè)試驗(yàn)運(yùn)行的一個(gè)中遵循的測(cè)試軌跡。圖6A-6H示出了在對(duì)控制器的輸入信號(hào)以及輸出(施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的扭矩)方面，基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。通過對(duì)比，圖7A-7F示出了由基于SWA的控制器施加的扭矩。

可以觀察到的是基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在扭矩信號(hào)中產(chǎn)生一些低頻振蕩，但是來自駕駛員的視角的轉(zhuǎn)向行為與人類駕駛員典型的轉(zhuǎn)向行為沒有定性差別。相反地，作為試圖在特定的角度上剛性地鎖定車輪的結(jié)果，基于SWA的控制器在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上施加非常高頻的扭矩。

在路徑跟蹤誤差以及控制效果方面，基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與基于SWA控制器的性能上的定性比較在以下被提出。路徑跟蹤誤差作為標(biāo)準(zhǔn)路徑中的車輛位置與臨近路段的符號(hào)距離被計(jì)算，如果車輛處于路徑的右側(cè)則為正值否則為負(fù)值?？刂菩Ч鳛橛芍聞?dòng)器完成的功的量被給定：

其中τ(t)為時(shí)間t上施加到車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的扭矩，t₀和t_f分別為運(yùn)行的起動(dòng)和停止的瞬間，以及θ為轉(zhuǎn)向柱角度。

圖8a示出了沿著用于測(cè)試扭矩控制系統(tǒng)的典型測(cè)試運(yùn)行的路徑跟蹤誤差以及圖8b示出了沿著用于基于SWA控制器的相同路徑的路徑跟蹤誤差。圖9示出了控制效果。由于對(duì)徑向速度進(jìn)行了區(qū)分，因此軌跡具有不同的持續(xù)時(shí)間：通過基于扭矩的控制器跟蹤的軌跡持續(xù)255s以及通過基于SWA控制器跟蹤的軌跡持續(xù)了160s。然而，標(biāo)準(zhǔn)路徑30對(duì)于兩個(gè)控制器是相同的，因此在轉(zhuǎn)向方面，測(cè)試對(duì)兩種方法設(shè)置了相同的挑戰(zhàn)。

關(guān)于路徑跟蹤誤差，兩個(gè)控制器表現(xiàn)了相似的性能，對(duì)于大多數(shù)軌跡在30cm的精度內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)通過急劇的彎道曲線時(shí)，基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在穿過軌跡的半途中在僅小于90厘米(cm)的跟蹤誤差上顯示了明顯的峰值。這種情況的發(fā)生是由于在該區(qū)域中需要非常大的轉(zhuǎn)向力?；趫?chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)權(quán)衡跟蹤精度以實(shí)施更平滑的轉(zhuǎn)向行為。然而，基于SWA的控制器在高于60cm的誤差上同樣表現(xiàn)了高峰值。

然而，關(guān)于扭矩力，基于場(chǎng)的扭矩轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在運(yùn)行過程中積累了接近1500J(焦耳)?；赟WA的控制器需要超過4500J的功。這樣明顯的區(qū)別證實(shí)了基于扭矩的控制系統(tǒng)的更平滑的轉(zhuǎn)向行為。

在勢(shì)場(chǎng)中包含障礙物

如上所討論的，障礙物可以在勢(shì)場(chǎng)的構(gòu)建中被包含作為推斥勢(shì)。這可以消除對(duì)明確地計(jì)算/更新標(biāo)準(zhǔn)路徑以包括被識(shí)別的障礙物的需要。圖10示出了VDA表面的測(cè)試運(yùn)行，在此靜態(tài)障礙物處于標(biāo)準(zhǔn)路徑的左側(cè)。如上所述的計(jì)算機(jī)12限定了圍繞標(biāo)準(zhǔn)路徑的勢(shì)場(chǎng)34a。計(jì)算機(jī)12進(jìn)一步限定了圍繞靜態(tài)物體的第二勢(shì)場(chǎng)34b。結(jié)合的勢(shì)場(chǎng)34a、34b沿著行駛路徑31引導(dǎo)車輛10平滑地繞開障礙物。

結(jié)論

如此處使用的，副詞“實(shí)質(zhì)上”意為形狀、結(jié)構(gòu)、測(cè)量值、數(shù)量、時(shí)間等由于材料、加工、制造等方面的不完全相同，可以偏離精確描述的幾何結(jié)構(gòu)、距離、測(cè)量值、數(shù)量、時(shí)間等。

術(shù)語“示例性”用于此處為表示舉例的意思，例如關(guān)于“示例性的部件”應(yīng)當(dāng)被解讀為僅僅指代該部件的示例。

諸如此處討論的計(jì)算裝置通常每個(gè)都包括諸如以上指出的由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置可執(zhí)行的指令，以及用于執(zhí)行上述的方法的框圖或步驟。舉例來說，以上討論的方法框圖可以被具體化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。

計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令可以從使用多種程序語言和/或技術(shù)建立的計(jì)算機(jī)程序中編輯或翻譯，這些程序語言和/或技術(shù)包括，但不限于，單獨(dú)的或組合的Java^TM，C，C++，Visual Basic，Java Script，Perl等。通常，處理器(例如，微處理器)接收例如來自存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)等的指令，并且執(zhí)行這些指令，因此完成一個(gè)或多個(gè)過程，這些過程包括一個(gè)或多個(gè)在此描述的過程?？梢允褂枚喾N計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)并傳輸該指令及其他數(shù)據(jù)。計(jì)算裝置中的文檔通常為存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中——諸如存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等——的數(shù)據(jù)的集合。

計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(也被稱為處理器可讀介質(zhì))包括任何參與提供可以由計(jì)算機(jī)(即，由計(jì)算機(jī)的處理器)讀取的數(shù)據(jù)(即，指令)的永久(即，有形的)介質(zhì)。這樣的介質(zhì)可以采取多種形式，包括，但不限于非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)。非易失性介質(zhì)可以包括，例如光盤或磁盤及其他永久存儲(chǔ)器。易失性介質(zhì)可以包括，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(DRAM)，該存儲(chǔ)器通常形成主存儲(chǔ)器。這些指令可以由一個(gè)或多個(gè)傳輸介質(zhì)傳輸，這些傳輸介質(zhì)包括同軸線纜、銅線和光學(xué)纖維，其包括包含耦接到計(jì)算機(jī)處理器的系統(tǒng)總線的電線。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的常見形式包括，例如軟盤、可折疊磁盤、硬盤、磁帶、其他磁介質(zhì)，只讀光盤驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM)、數(shù)字化視頻光盤(DVD)、其他任何光學(xué)介質(zhì)，穿孔卡片、紙帶、其他任何有孔式樣的物理介質(zhì)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、可編程序只讀存儲(chǔ)器(PROM)、電可編程序只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、閃存電可擦可編程序只讀存儲(chǔ)器(FLASH-EEPROM)、其他任何存儲(chǔ)器芯片或盒式磁盤，或者其他計(jì)算機(jī)可從中讀取的任何介質(zhì)。

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。此外，這些元件中的一些或全部可以被改變。關(guān)于在此描述的過程、系統(tǒng)、方法、啟示等，應(yīng)該明白，雖然此過程等的步驟等已經(jīng)被描述為按照特定有序序列發(fā)生，該過程可以通過以與本發(fā)明所描述的不一樣的順序執(zhí)行所述的步驟來進(jìn)行實(shí)施。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，相關(guān)步驟可以被同時(shí)地執(zhí)行，其他步驟可以被加入，或在此描述的某些步驟可以被忽略。換言之，在此對(duì)過程的描述被提供用于描述特定實(shí)施例，并且絕不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明的限制。

因此，可以理解的是以上的說明是為了解釋而不是限制。提供的示例以外的許多實(shí)施例和應(yīng)用通過閱讀以上的描述將變得顯而易見。不應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述的說明書來確定本發(fā)明的保護(hù)范圍，而是應(yīng)該根據(jù)所附的權(quán)利要求書連同該權(quán)利要求書所享有的全部等效范圍來確定?？梢灶A(yù)期或想到，此處討論的技術(shù)會(huì)發(fā)生未來的改進(jìn)，所公開的系統(tǒng)和方法將合并入這些將來的實(shí)施例。總而言之，應(yīng)該理解為本發(fā)明是可以修改和改變以及通過所附的權(quán)利要求書進(jìn)行限定的。

除非本發(fā)明另有明確相反的指示，使用在權(quán)利要求書中的所有的術(shù)語旨在被賦予它們最廣義的合理解釋以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的通常含義。特別地，除非權(quán)利要求書詳述出明確相反的限制，使用的單個(gè)冠詞——例如“一”、“這個(gè)”、“所述”等——應(yīng)該理解為敘述一個(gè)或多個(gè)所示的元件。