具有气流控件的传感器组件
技术领域
本公开的各方面总体上涉及车辆传感器。
背景技术
自主车辆包括多种传感器。一些传感器检测车辆的内部状态，例如车轮转速、车轮取向以及发动机和变速器变量。一些传感器检测车辆的位置或取向，这些传感器例如全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。一些传感器检测外部环境，这些传感器例如雷达传感器、扫描激光测距仪、光检测和测距(激光雷达)装置以及图像处理传感器(诸如相机)。激光雷达装置通过发射激光脉冲并测量脉冲行进至对象并返回的飞行时间来检测距对象的距离。一些传感器是通信装置，例如车辆对基础设施(V2I)或车辆对车辆(V2V)装置。
发明内容
一种传感器组件包括车辆传感器、位于车辆传感器上游且可枢转的防护面板、以及通信地耦合到防护面板的计算机。所述计算机被编程为基于表示风速的数据枢转防护面板。
所述传感器组件还可以包括侧板，所述侧板被定位成与防护面板相邻并且向上延伸。所述侧板可以是静止的。
所述侧板可以是第一侧板，并且所述传感器组件还可以包括第二侧板，所述第二侧板被定位成在与所述第一侧板相对的侧上与所述防护面板相邻并且向上延伸。
所述防护面板可以包括防护面板边缘，所述侧板可以包括侧板边缘，并且所述防护面板可以枢转到升高位置，在所述升高位置，所述防护面板边缘与所述侧板边缘对齐。所述侧板可以从侧板边缘沿下游方向延伸。
所述侧板可以是第一侧板，所述侧板边缘可以是第一侧板边缘，所述防护面板边缘可以是第一防护面板边缘，所述传感器组件还可以包括第二侧板，所述第二侧板被定位成在与第一侧板相对的侧上与防护面板相邻且向上延伸，所述防护面板可以包括第二防护面板边缘，所述第二侧板可以包括第二侧板边缘，并且当所述防护面板处于升高位置时，所述第二防护面板边缘可以与第二侧板边缘对齐。所述第一侧板可以从所述第一侧板边缘沿下游方向延伸，并且所述第二侧板可以从所述第二侧板边缘沿下游方向延伸。
所述传感器组件还可以包括壳体，车辆传感器可以从壳体向上突出，并且防护面板可以安装到壳体。所述壳体可以被成形为适形于车辆的车顶。
所述防护面板可以包括面板部分和枢转部分，并且所述枢转部分可以是形状记忆材料。所述计算机可以通过控制供应到枢转部分的电压来枢转防护面板。
所述传感器组件还可以包括相对于车辆传感器固定并且通信地耦合到计算机的风速计。
所述计算机可以被编程为响应于风速大于阈值而将防护面板枢转到升高位置。
计算机可以被编程为响应于安装有车辆传感器的车辆静止而将防护面板枢转到降低位置。
所述防护面板可以在降低位置和升高位置之间枢转，并且在升高位置，车辆传感器比防护面板延伸得更高。
附图说明
图1是具有传感器组件的示例性车辆的透视图。
图2是具有传感器组件的车辆的壳体的透视图。
图3是具有传感器组件的壳体的侧截面视图。
图4是具有传感器组件的壳体的前视图。
图5A是传感器组件的防护面板和侧板的透视图，其中防护面板处于升高位置。
图5B是传感器组件的防护面板和侧板的透视图，其中防护面板处于降低位置。
图6是用于传感器组件的控制系统的框图。
图7是用于控制传感器组件的示例性过程的过程流程图。
具体实施方式
用于车辆30的传感器组件32包括车辆传感器34、位于车辆传感器34上游且可枢转的防护面板36、以及通信地耦合到防护面板36的计算机38。计算机38被编程为基于表示风速的数据枢转防护面板36。
防护面板36可以在保护有用时为车辆传感器34提供这种保护，而当没有好处时可以缩回。例如，防护面板36可以减少由车辆传感器34引起的阻力，并且防护面板36可以减少撞击车辆传感器34的水滴或碎屑(诸如昆虫)等的量。
参考图1，车辆30可以是任何乘用车或商用车，诸如轿车、卡车、运动型多用途车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。
车辆30可以是自主车辆。车辆计算机可以被编程为完全地或者或在较小程度上独立于人类驾驶员的介入而操作车辆30。车辆计算机可以被编程为至少部分地基于从传感器(诸如下面描述的传感器34)接收的数据来操作推进、制动系统、转向和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指车辆计算机在没有人类驾驶员输入的情况下控制推进、制动系统和转向；半自主操作意指车辆计算机控制推进、制动系统和转向中的一者或两者，而人类驾驶员控制其余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进、制动系统和转向。
车辆30包括车身40。车辆30可以是一体式构造，其中车辆30的车架和车身40是单个部件。替代地，车辆30可以是车身车架分离式构造，其中车架支撑车身40，所述车身是与车架分开的部件。车架和车身40可以由任何合适的材料(例如，钢、铝等)制成。
车身40包括部分地限定车辆30的外部的车身面板42、44。车身面板42、44可以呈现A级表面，例如，暴露于客户视线的且没有不美观的瑕疵和缺陷的精加工表面。车身面板42、44包括例如车顶44等。
参考图2至图4，用于传感器(包括车辆传感器34)的壳体46可附接到车辆30，例如附接到车辆30的车身面板42、44中的一者，例如，车顶44。例如，壳体46可以被成形为适形于车顶44，例如，可以具有匹配车顶44的轮廓的形状。壳体46可以附接到车顶44，这可以为传感器提供车辆30周围的区域的无障碍视野。壳体46可以由例如塑料或金属形成。
车辆传感器34由壳体46支撑并安装到壳体46。车辆传感器34设置在壳体46的顶部，例如设置在壳体46的最高点处。车辆传感器34在壳体46的外部并且从壳体46向上突出。车辆传感器34在车辆30的中央横向定位，即沿着相对于车辆30的左右维度。车辆传感器34具有限定基本上竖直取向的轴线的圆柱形形状。
车辆传感器34被提供来检测外部世界的特征；例如，车辆传感器34可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光检测和测距(激光雷达)装置或诸如相机的图像处理传感器。特定地说，车辆传感器34可以是激光雷达装置，例如扫描激光雷达装置。激光雷达装置通过发射特定波长的激光脉冲并测量脉冲传播到对象并返回的飞行时间来检测距对象的距离。
防护面板36由壳体46支撑并安装到壳体46。防护面板36设置在壳体46的顶部上。防护面板36在壳体46的外部。防护面板36在车辆30的中央横向定位。防护面板36位于车辆传感器34上游，例如，紧邻上游。为了本公开的目的，“上游”被定义为当在无环境风的情况下车辆30笔直向前行驶时对着风经过车辆30的流动的方向，而“下游”被定义为当在无环境风的情况下车辆30笔直向前行驶时随着风经过车辆30的流动的方向。
参考图5A至图5B，防护面板36包括面板部分48和枢转部分50。面板部分48附接到枢转部分50，并且枢转部分50附接到壳体46。面板部分48仅经由枢转部分50附接到壳体46。面板部分48从枢转部分50悬伸，即，从由枢转部分50支撑的一端延伸出来且不以其他方式支撑。面板部分48从附接到枢转部分50的底边缘52延伸到与枢转部分50间隔开的上边缘54，并且面板部分48从第一防护面板边缘56延伸到第二防护面板边缘58。防护面板边缘56、58从底边缘52延伸到上边缘54。面板部分48具有弯曲的矩形形状，所述弯曲的矩形形状关于从底边缘52到上边缘54的中线M对称。中线M从在底边缘52上的第一防护面板边缘56和第二防护面板边缘58之间的中间点延伸到上边缘54上的第一防护面板边缘56和第二防护面板边缘58之间的中间点。面板部分48是刚性的，即保持其形状并且没有移动部件。
枢转部分50从壳体46向上延伸。枢转部分50从壳体46延伸到面板部分48的底边缘52，并且从第一防护面板边缘56延伸到第二防护面板边缘58。
枢转部分50是形状记忆材料，例如形状记忆合金或形状记忆聚合物。形状记忆材料在施加电或热下可逆地变形。例如，形状记忆材料可以基于施加在枢转部分50两端的电压差而变形。枢转部分50可以在第一形状和第二形状之间双峰变形。为了本公开的目的，“可双峰变形”意指在电或热被调整使得枢转部分50切换到另一形状之前，两种形状中的每一种都是稳定的。例如，施加第一电压使枢转部分50适形于第一形状并保持在第一形状，施加第二电压使枢转部分50适形于第二形状并保持在第二形状，并且施加介于第一电压和第二电压之间的电压使枢转部分移动或保持在第一形状或第二形状，这取决于电压是高于还是低于转变电压。替代地，枢转部分50可以从第一形状连续变形为第二形状。为了本公开的目的，“可连续变形”意指第一形状和第二形状之间的稳定形状是可能的，这取决于施加到枢转部分50的电量或热量。例如，施加第一电压使枢转部分50适形于第一形状并保持在第一形状，施加第二电压使枢转部分50适形于第二形状并保持在第二形状，并且施加介于第一电压和第二电压之间的电压使枢转部分50适形于第一形状和第二形状之间的形状或保持在所述形状。
防护面板36可在如图5B所示的降低位置和如图5A所示的升高位置之间枢转。具体地，当枢转部分50处于第一形状时，防护面板36处于降低位置，而当枢转部分50处于第二形状时，防护面板36处于升高位置。如果枢转部分50是可连续变形的，则防护面板36可以枢转到降低位置和升高位置之间的位置。当防护面板36处于降低位置时，在底边缘52处与中线M相切的切线与水平向后的线形成锐角θ1，并且当防护面板36处于升高位置时，在底边缘52处与中线M相切的所述切线与水平向后的线形成锐角θ2。角θ2大于角θ1。例如，角θ1可以是大约10°，而角θ2可以是大约45°。
第一侧板60被定位成与防护面板36相邻，并且第二侧板62被定位成在与第一侧板60相对的侧上与防护面板36相邻。侧板60、62位于防护面板36的侧面；即，侧板60、62中的一者位于防护面板36的左侧，而侧板60、62中的另一者位于防护面板36的右侧。侧板60、62关于防护面板36的中线M彼此对称。侧板60、62由壳体46支撑并安装到壳体46。侧板60、62设置在壳体46的顶部。侧板60、62在壳体46的外部。侧板60、62从壳体46向上延伸。侧板60、62是静止且刚性的。
侧板60、62各自具有弯曲的四边形形状。第一侧板60包括第一侧板边缘64、第一侧板底边缘66、第一侧板下游边缘68和第一侧板上边缘70。第一侧板60从第一侧板边缘64沿下游方向延伸到与第一侧板边缘64间隔开的第一侧板下游边缘68。第一侧板边缘64和第一侧板下游边缘68从第一侧板底边缘66延伸到第一侧板上边缘70，并且第一侧板底边缘66和第一侧板上边缘70从第一侧板边缘64延伸到第一侧板下游边缘68。第一侧板60沿着第一侧板底边缘66连接到壳体46。第二侧板62包括第二侧板边缘72、第二侧板底边缘74、第二侧板下游边缘76和第二侧板上边缘78。第二侧板62从第二侧板边缘72沿下游方向延伸到与第二侧板边缘72间隔开的第二侧板下游边缘76。第二侧板边缘72和第二侧板下游边缘76从第二侧板底边缘74延伸到第二侧板上边缘78，并且第二侧板底边缘74和第二侧板上边缘78从第二侧板边缘72延伸到第二侧板下游边缘76。第二侧板62沿着第二侧板底边缘74连接到壳体46。
当防护面板36处于升高位置时，第一防护面板边缘56与第一侧板边缘64对齐，并且第二防护面板边缘58与第二侧板边缘72对齐。当防护面板36处于升高位置时，防护面板36相对于风的流动与第一侧板60和第二侧板62形成连续表面。为了本公开的目的，“相对于风的流动的连续表面”意指所述表面不会将任何不可忽略的湍流或不连续性引入风的流动中。因此，当防护面板36处于升高位置时，防护面板36与第一侧板60或第二侧板62之间的任何间隙都不会引起湍流。当防护面板36处于升高位置时，第一侧板上边缘70、上边缘54和第二侧板上边缘78形成基本连续的曲线。
如图3和图4所示，防护面板36的枢转部分50的底边缘52在竖直方向上在车辆传感器34的底部下方。当防护面板36处于升高位置时，上边缘54在车辆传感器34的底部上方并且在车辆传感器34的顶部下方；即，在升高位置，车辆传感器34比防护面板36延伸得更高。当防护面板36处于降低位置时，上边缘54在车辆传感器34的底部下方。当防护面板36处于降低位置时，上边缘54在第一侧板上边缘70下方并且在第二侧板上边缘78下方。
参考图6，计算机38是基于微处理器的控制器。计算机38包括处理器、存储器等。计算机38的存储器包括介质，所述介质用于存储可由处理器执行的指令并且用于电子地存储数据和/或数据库。
计算机38可以通过通信网络80(诸如控制器局域网(CAN)总线、以太网、WiFi、局域互连网(LIN)、车载诊断连接器(OBD-II))和/或通过任何其他有线或无线通信网络发送和接收数据。计算机38可以经由通信网络80通信地耦合到车辆传感器34、速度计82、风速计84、电压源86和其他部件。
速度计82可以是适合于测量车辆30速度的任何传感器，例如，如已知的机械或涡流速度计、或车辆速度传感器。车辆速度传感器可以使用磁场检测器来通过设置在车辆30的驱动轴上的齿形金属盘对磁场的中断进行计数。
风速计84相对于传感器是固定的。风速计84可以是适合于测量窗相对于车辆30的速度的任何传感器，例如，如已知的皮托管静态风速计或风扇风速计。
电压源86电连接到枢转部分50，从而在枢转部分50两端施加电压。电压源86可以是例如电池、电容器、由车辆30的发动机驱动的发电机等。
图7是示出用于控制传感器组件32(特定地说，升高和降低防护面板36)的示例性过程700的过程流程图。计算机38的存储器存储用于执行过程700的步骤的可执行指令。作为过程700的总体概述，计算机38在车辆30处于运动中并且风速高于阈值时将防护面板36升高到升高位置，并且在车辆30静止或风速低于阈值时将防护面板36降低到降低位置。
过程700在框705中开始，其中计算机38从速度计82和风速计84接收数据。来自速度计82和风速计84的数据是以速度为单位的数值数量，例如每小时英里。
接下来，在决策框710中，计算机38确定车辆30是处于运动中还是处于静止。如果来自速度计82的数据指示车辆30的速度不是基本上等于零，则车辆30处于运动中；如果车辆30的速度为零，则车辆30是静止的。如果车辆30是静止的，则过程700前进到框715。如果车辆30处于运动中，则过程700前进到决策框720。
在框715中，计算机38通过控制由电压源86施加到枢转部分50的电压来将防护面板36枢转到降低位置。计算机38指示电压源86施加第一电压。选择第一电压以对应于枢转部分50的形状记忆材料的第一形状；因此，第一电压使枢转部分50移动防护面板36或将防护面板36保持在降低位置。如果防护面板36已经处于降低位置，则计算机38保持由电压源86施加的相同电压，使得防护面板36保持在相同位置。在框715之后，过程700返回到框705以继续监控传感器数据。
在决策框720中，计算机38确定风速是否大于阈值。风速可以是风速在纵向方向(即相对于车辆30的上游到下游方向)上的分量。风速是相对风速，即相对于车辆30。相对风速由风速计84直接测量。替代地，计算机38可以使用绝对风速，即相对于地面的风速，其可从相对风速导出。绝对风速是相对风速减去车辆30的速度。阈值可以选择为与以下风速相对应，高于该风速时，处于升高位置的防护面板36使气流大部分围绕车辆传感器34偏转，而低于该风速时，防护面板36提供的益处较小，如通过实验计算(例如，昆虫或水滴)对车辆传感器34的撞击来确定的。例如，阈值可以是每小时25英里。所述阈值可以包括迟滞，即基于防护面板36当前处于降低位置还是升高位置而不同的值。当防护面板36处于降低位置时的阈值可以是基线阈值(例如，每小时25英里)加上增量(例如，每小时2英里)，并且当防护面板处于升高位置时的阈值可以是基线阈值减去增量。可以选择所述增量以防止防护面板36太频繁地切换位置，例如，频繁地足以在不到保修期限的时间内磨损部件。如果风速低于阈值，则过程700前进到框715以将防护面板36降低到降低位置。如果风速高于阈值，则过程700前进到框725。
在框725中，计算机38通过控制由电压源86施加到枢转部分50的电压来将防护面板36枢转到升高位置。计算机38指示电压源86施加第二电压。选择第二电压以对应于枢转部分50的形状记忆材料的第二形状；因此，第二电压使枢转部分50移动防护面板36或将防护面板36保持在升高位置。如果防护面板36已经处于升高位置，则计算机38保持由电压源86施加的相同电压，使得防护面板36保持在相同位置。在框725之后，过程700返回到框705以继续监视传感器数据。
一般来讲，所描述的计算系统和/或装置可以采用许多计算机操作系统中的任一者，包括但绝不限于以下版本和/或变型：Ford
计算装置通常包括计算机可执行指令，其中所述指令可由诸如以上列出的那些的一个或多个计算装置执行。可以由使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解译计算机可执行指令，所述编程语言和/或技术单独地或者组合地包括但不限于JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Python、Perl、HTML等。这些应用中的一些可以在虚拟机(诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等)上编译和执行。通常，处理器(例如，微处理器)接收来自例如存储器、计算机可读介质等的指令，并执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括本文所述过程中的一个或多个。可以使用各种计算机可读介质来存储和传输此类指令和其他数据。计算装置中的文件通常是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等计算机可读介质上的数据集合。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可以由一种或多种传输介质传输，所述一种或多种传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含联接到ECU的处理器的系统总线的线。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、快闪EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带，或计算机可从中读取的任何其他介质。
数据库、数据存储库或本文所描述的其他数据存储装置可包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，包括分层数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用程序数据库、关系型数据库管理系统(RDBMS)、非关系型数据库(NoSQL)、图形数据库(GDB)等。每个这样的数据存储装置总体上包括在采用诸如以上提及那些中的一种的计算机操作系统的计算装置内，并且以多种方式中的任一种或多种经由网络来访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行所存储程序的语言(诸如以上提及的PL/SQL语言)之外，RDBMS通常还采用结构化查询语言(SQL)。
在一些示例中，系统元件可以实施为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计机算等)上的存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上的计算机可读指令(例如，软件)。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的用于执行本文所述功能的此类指令。
在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。此外，可以改变这些元件中的一些或全部。关于本文描述的介质、过程、系统、方法、启发等，应理解，虽然此类过程等的步骤已被描述为按照某一有序的顺序发生，但是可以在以与本文所述顺序不同的顺序执行所述步骤的情况下来实践此类过程。还应当理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。
已经以说明性方式描述了本公开，并且将理解，已经使用的术语意图在本质上是描述性的而不是限制性的字词。除非本文作出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语旨在给出如本领域技术人员所理解的普通和通常的含义。特定地说，诸如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词的使用应当被解读为叙述所指示的要素中的一个或多个，除非权利要求叙述相反的明确限制。形容词“第一”和“第二”贯穿本文档用作标识符，而并非旨在表示重要性或顺序。本文使用的“基本上”意指尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、机加工或其他制造中的变化等而与所描述的略有不同。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。
根据本发明，提供了一种传感器组件，其具有：车辆传感器；位于车辆传感器上游且可枢转的防护面板；以及通信地耦合到所述防护面板的计算机；其中所述计算机被编程为基于表示风速的数据枢转防护面板。
根据一个实施例，本发明的特征还在于侧板，其被定位成与防护面板相邻并向上延伸。
根据一个实施例，所述侧板是静止的。
根据一个实施例，所述侧板是第一侧板，所述传感器组件还包括第二侧板，所述第二侧板被定位成在与所述第一侧板相对的侧上与所述防护面板相邻并且向上延伸。
根据一个实施例，所述防护面板包括防护面板边缘，所述侧板包括侧板边缘，并且所述防护面板可枢转到升高位置，在所述升高位置，所述防护面板边缘与所述侧板边缘对齐。
根据一个实施例，所述侧板从侧板边缘沿下游方向延伸。
根据一个实施例，所述侧板是第一侧板，所述侧板边缘是第一侧板边缘，所述防护面板边缘可以是第一防护面板边缘，所述传感器组件还包括第二侧板，所述第二侧板被定位成在与第一侧板相对的侧上与防护面板相邻且向上延伸，其中所述防护面板包括第二防护面板边缘，所述第二侧板包括第二侧板边缘，并且当所述防护面板处于升高位置时，所述第二防护面板边缘与第二侧板边缘对齐。
根据一个实施例，所述第一侧板从所述第一侧板边缘沿下游方向延伸，并且所述第二侧板从所述第二侧板边缘沿下游方向延伸。
根据一个实施例，本发明的特征还在于壳体，其中所述车辆传感器从壳体向上突出，并且所述防护面板安装到壳体。
根据一个实施例，所述壳体被成形为适形于车辆的车顶。
根据一个实施例，所述防护面板包括面板部分和枢转部分，并且所述枢转部分是形状记忆材料。
根据一个实施例，所述计算机通过控制供应到枢转部分的电压来枢转防护面板。
根据一个实施例，本发明的特征还在于风速计，所述风速计相对于车辆传感器固定并且通信地耦合到所述计算机。
根据一个实施例，所述计算机被编程为响应于风速大于阈值而将防护面板枢转到升高位置。
根据一个实施例，计算机被编程为响应于安装有车辆传感器的车辆静止而将防护面板枢转到降低位置。
根据一个实施例，所述防护面板可在降低位置和升高位置之间枢转，并且在升高位置，车辆传感器比防护面板延伸得更高。
