泊车辅助系统、机动两轮车和方法与流程

本发明涉及一种用于机动两轮车的泊车辅助系统、一种具有这种泊车辅助系统的机动两轮车以及一种用于操作机动两轮车的泊车辅助系统的方法。

背景技术：

1、机动两轮车是已知的；例如摩托车、机动踏板车或机动化自行车，如电动自行车，以及踏板车，如电动踏板车。两轮车尤其是一种适用于交通流量较高的地区的交通工具，因为它们比汽车占用的空间小得多，并且更容易操纵。此外，尤其是自行车，相对较轻，并且需要较少的动力来驱动，这使得自行车作为一种环保的交通工具而特别引人注目。

2、对于机动两轮车的使用者来说，有兴趣使两轮车的泊车过程更方便。迄今为止，使用者必须手动将两轮车放到合适的泊车位置，并确保两轮车是安全的。特别是，如果两轮车不能被安全地停放，或者仅能在花很大努力的情况下才能被安全地停放，则使用者被阻止使用他们的两轮车。与汽车相比，两轮车更容易被偷，这就是使用者在停放两轮车时需要特别小心的原因。然而，两轮车是否可以被安全地停放以防止被盗通常取决于一个位置可用的基础设施。如果最近的可用安全泊车选项离使用者的实际目的地太远，这可能会阻碍使用者使用两轮车。

3、在pei， j.、deng， l.、song， s.等人的文章“towards artificial intelligencewith hybrid tianjic chip architecture”（nature 572， 106-111 （2019） https：//doi.org/10.1038/s41586-019-1424-8）中，描述了一种自主自行车，它是自稳定的，并且可以避开物体。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的一个目的是改进机动两轮车的操作。

2、根据第一方面，提出了一种用于机动两轮车的泊车辅助系统。泊车辅助系统被配置用于两轮车的自主控制。泊车辅助系统包括：

3、接收单元，用于接收指示两轮车的环境的环境传感器信号和用于接收指示两轮车的行驶状态的行驶状态传感器信号，

4、定位单元，用于根据接收的环境传感器信号和/或接收的行驶状态传感器信号确定两轮车的当前位置，

5、提供单元，用于提供连接起始位置与目标位置的预定轨迹，以及

6、控制单元，用于根据接收的环境传感器信号、接收的行驶状态传感器信号、所确定的当前位置和预定轨迹来执行两轮车的自主泊车过程。自主泊车过程包括将两轮车从所确定的两轮车的当前位置沿着预定轨迹自主驾驶到目标位置。

7、这种泊车辅助系统的优点在于，它为机动两轮车的使用者提供了自主执行泊车过程的选择。这里的两轮车被自主驾驶到目标位置并且停放在那里。自主泊车过程优选在没有使用者监督的情况下进行。因此，使用者可以简单地将两轮车停在特定的位置，例如直接停在他家、办公室等的入口前，并开始自主泊车过程，而不必自己注意停放两轮车。

8、通过说泊车辅助系统被配置用于两轮车的自主控制，这意味着泊车辅助系统被配置为激活两轮车的相应系统，使得两轮车自身平衡并且自身加速、转向和减速。自主控制一方面基于采集的环境数据和行驶状态数据，另一方面基于预定数据，例如预定轨迹和预定规则和/或参数值来进行。这也可以说是指自动控制自身的自主两轮车。

9、泊车辅助系统的各个单元可以用硬件和/或软件来实施。在以硬件实施的情况下，相应单元可以是例如计算机或微处理器的形式。在以软件实施的情况下，相应单元可以是计算机程序产品、函数、例程、算法、程序代码的一部分或可执行对象的形式。此外，这里提到的每个单元也可以是两轮车的上级控制系统的一部分的形式，上级控制系统例如为中央电子控制装置和/或控制单元（ecu：电子控制单元）。

10、环境传感器信号例如包括由超声波传感器、摄像头、激光雷达、雷达和/或位置传感器输出到泊车辅助系统的传感器信号。环境传感器信号尤其由布置在两轮车上的传感器检测并输出到泊车辅助系统。

11、行驶状态传感器信号例如包括由两轮车的车轮速度传感器、转向角传感器和/或倾斜度传感器检测并输出到泊车辅助系统的传感器信号。因此，行驶状态尤其包括关于两轮车的速度、倾斜度、转向角和/或位置的信息。

12、定位单元被配置成确定两轮车的当前位置。路点，例如两轮车的泊车位置和/或当前位置，既可以相对于两轮车的环境中的其他物体的位置确定，也可以绝对地确定，例如以固定世界坐标系中的坐标的形式。这方面的一个示例是卫星导航系统的坐标系统，例如navstar gps、glonass、galileo或beidou。

13、例如，环境传感器信号包括位置传感器信号，基于该位置传感器信号确定两轮车的绝对位置。此外，环境传感器信号可以包括超声波传感器信号，基于该超声波传感器信号确定两轮车的环境中的物体，其中，这包括两轮车和物体之间的相对位置的确定。此外，环境传感器信号可以包括环境的摄像头图像，基于该摄像头图像确定两轮车的环境中的物体，其中，这包括两轮车和物体之间的相对位置的确定。

14、基于包括例如车轮速度传感器信号和转向角传感器信号的行驶状态传感器信号，当两轮车移动时，定位单元可以使用里程计追踪该两轮车的位置。特别地，在此确定两轮车相对于起始点和/或目标点的相对位置。如果起始点和/或目标点的绝对位置是已知的，则例如基于相应的位置传感器信号，可以基于相对位置推断出绝对位置。

15、提供单元包括例如用于存储预定轨迹的存储单元。存储单元优选地被配置为存储至少一个、两个、三个、四个、五个或更多，特别优选地至少十个轨迹。所述提供单元还可以被配置为提供预定轨迹，该预定轨迹从两轮车外部的单元发送并由泊车辅助系统接收。泊车辅助系统优选被配置为执行与外部服务器的数据交换。例如，由此执行“空中”软件更新。

16、预定轨迹将起始位置与目标位置相连接。这里的起始位置和/或目标位置或者由世界坐标系中的绝对位置定义，或者由相应环境中的物体相对于起始位置或目标位置的相对位置定义。用于定义相对位置的物体特别是位置不变的静态物体，例如建筑物。预定轨迹尤其包括多个位置，这些位置相对于彼此的布置被确定。例如，确定从相应位置到前一和/或后一位置的相应连接向量。

17、预定轨迹具有例如高达50 m的长度，优选高达100 m的长度，优选高达200 m的长度，进一步优选高达500 m的长度。

18、通过说控制单元被配置成执行自主泊车过程，这意味着控制单元控制两轮车，使得两轮车沿着预定轨迹行驶到目标位置。“沿着预定轨迹”并不意味着必须沿着整个轨迹自主驾驶；相反，沿着轨迹的一部分自主驾驶就足够了。在此之后或之前，可以沿着回避轨迹行驶，例如为了避免与物体碰撞。

19、例如，当前位置对应于轨迹的起始位置。控制单元然后将两轮车从起始位置转向目标位置，其中，两轮车的当前位置与轨迹被连续比较。因此，可以确保两轮车不会偏离轨迹。

20、如果自主泊车过程开始时的当前位置不对应于起始位置，而是在离预定轨迹的预定最大距离内，则控制单元可以首先将两轮车转向到预定轨迹上，然后沿着预定轨迹继续泊车过程。这里的预定最大距离可以取决于执行泊车过程的环境。例如，预定的最大距离可以是三米，优选五米，特别优选高达十米。这里，确定当前位置和轨迹的相应最近点之间的距离。

21、如果轨迹的任何点都没有绝对位置（这意味着泊车辅助系统不具有两轮车在该轨迹附近的先验知识），则泊车过程的执行可以取决于控制单元是否识别轨迹的环境，例如基于两轮车的环境中物体的特定布置。在这种背景下，识别可以基于采集的摄像头图像进行，特别是使用vslam技术。

22、应当注意，泊车过程指的是在停车位停放和离开停车位。例如，在停车位停放涉及在使用者已经使用两轮车后停放它。例如，这里，两轮车从车道驶入车库。离开停车位涉及提供两轮车，如果它被停放并且使用者想要使用它。例如，这里，两轮车从车库开到车道上，使用者在那里接管两轮车。

23、根据泊车辅助系统的实施例，提供单元被配置为提供由两轮车的使用者在训练模式中训练的轨迹作为预定轨迹。

24、这也可以称为“训练停放”。这是有利的，因为使用者可以通过沿着期望的轨迹手动驾驶两轮车来创建他自己的轨迹。泊车辅助系统记录行驶轨迹，其中，例如在手动训练运行期间记录环境传感器信号和行驶状态传感器信号。基于所记录的传感器信号或从其导出的测量数据，泊车辅助系统可以在训练轨迹的后续重行过程中自我定向。就此而论，“训练”尤其意味着使用者沿着轨迹手动驾驶两轮车，以便可以记录预定轨迹。两轮车优选地被配置为识别目标位置是否在禁止停车区中。此外，两轮车优选地被配置为不存储训练轨迹，或者如果目标位置在禁止停车区中，则通知使用者。替代地或附加地，两轮车例如被配置为，如果在自主泊车过程期间，两轮车检测到目标位置在禁止停车区中，则规划到新的目标位置的辅助轨迹，并且沿着该辅助轨迹行驶。例如，通过分析摄像头数据来进行检测。例如，这里，可以搜寻禁止停车的标志。

25、根据泊车辅助系统的另一实施例，预定轨迹包括多个绝对位置和/或多个相对于彼此确定的位置。

26、例如，绝对位置由世界坐标系中的坐标确定。例如，起始位置和/或目标位置是绝对确定的。

27、相应的相对位置由其相对于其他位置的定位来确定。该定位包括例如方向和距离。例如，轨迹由二维坐标系中的路径定义。

28、根据泊车辅助系统的另一实施例，接收的环境传感器信号包括两轮车的环境的摄像头图像，其中，定位单元被配置为根据在摄像头图像中确定的光学特征的布置与存储的光学特征的布置之间的比较来定位两轮车。

29、这也可以称为vslam（视觉同步定位和地图绘制），因为定位是基于环境中存在的光学或视觉特征进行的。特别地，vslam是一种使得能够相对于两轮车的先前位置对两轮车进行相对定位的技术。特别地，这有利地适用于训练停放。例如，在手动训练运行的情况下，在每种情况下经过特定距离（例如一米）之后，采集环境的摄像头图像，并对其进行分析，以便确定光学特征。所确定的光学特征及其在摄像头图像中的分布被存储并与轨迹中的相应位置相关联。基于光学特征及其分布，可以为随后接收的摄像头图像确定这些摄像头图像是否是从与训练运行中相同的位置捕获的。也可以说，定位单元基于光学特征及其分布来“识别”环境。如果当前位置相对于原始捕获位置已经偏移，例如偏移一米、两米或者甚至多达三米，这也是可以的。在这种情况下，也可以确定相对于原始捕获位置的偏移；这意味着相对于轨迹的相应位置的当前位置的定位是已知的。例如，两轮车包括被配置成捕获摄像头图像的向前朝向的摄像头。此外，可以提供可选的基于回波的距离传感器，其具有位于自行车前部的至少一个检测区域。替代地或附加地，两轮车可选地包括另一个摄像头，该摄像头向后朝向并被配置为捕获摄像头图像。

30、根据泊车辅助系统的另一实施例，控制单元被配置成根据接收的环境传感器信号确定两轮车周围预定区域中的物体，并且还被配置成确定回避轨迹，从而避免与所确定的物体的碰撞。

31、根据泊车辅助系统的另一实施例，其具有用于接收使用者输入的使用者界面，其中，使用者输入包括从多个预定轨迹中选择预定轨迹和/或从多个目标位置中选择目标位置。

32、这为使用者提供了自己选择相应预定轨迹的选项。泊车辅助系统有利地被配置为缩小预定轨迹的选择，例如基于两轮车的当前位置和相应预定轨迹的相应起始和/或目标位置。

33、根据泊车辅助系统的另一实施例，其具有通信单元，该通信单元被配置成向两轮车外部的设备发送数据和/或从该设备接收数据。

34、特别地，通信单元被配置成经由无线通信网络建立数据链路，该无线通信网络诸如wlan或移动无线电网络，诸如3g、4g或5g。

35、外部设备例如是可以经由互联网等访问的服务器，或者使用者的移动电话，特别是在其上执行相应应用的智能手机。

36、例如，可以经由通信单元接收预定的轨迹，该轨迹由不同的使用者用不同的两轮车训练和/或由两轮车的公共泊车设施的操作者提供。以这种方式，泊车辅助系统可以在使用者还没有使用两轮车到达的新位置以及使用者还没有使用两轮车训练轨迹的新位置处被提供有用于自主泊车过程的预定轨迹。

37、泊车辅助系统还可以经由通信单元向使用者传送其他状态数据，例如在执行自主泊车过程时的当前状态。此外，使用者可以经由通信单元呼叫两轮车，使得泊车辅助系统执行用于自主地将两轮车从泊车位置驱动到使用者接管两轮车的提供位置的过程。

38、此外，泊车辅助系统能够经由通信单元与基础设施中的其他单元通信，例如自动栅栏或自动车库门。因此，预定轨迹也可以延伸到限制进入的区域中。例如，打开车库门所需的电子钥匙与预定轨迹相关联，其中，泊车辅助系统经由通信单元将其发送以便促使车库门打开。

39、应当注意，目标位置也可以被定义为目标区域。这意味着目标位置包括例如两轮车的多个可能的停车位。当泊车辅助系统执行自主泊车过程时，它例如被附加地配置为选择位于目标区域中的特定停车位。因此，泊车辅助系统是灵活的，并且当停车位被其他使用者以不同方式使用时，也可以执行自主泊车过程。这对于公共停车位尤其有利。

40、根据第二方面，提出了一种机动两轮车。该机动两轮车包括：

41、环境传感器单元，用于检测两轮车的环境并输出环境传感器信号，

42、行驶状态检测单元，用于检测两轮车的行驶状态并用于输出行驶状态传感器信号，以及

43、根据第一方面的泊车辅助系统。

44、这种机动两轮车具有与根据第一方面的泊车辅助系统解释的优点相同的优点。针对所提出的泊车辅助系统描述的实施例和特征相应地适用于所提出的机动两轮车，并且反之亦然。

45、根据机动两轮车的实施例，环境传感器单元包括超声波传感器、摄像头、激光雷达、雷达和/或位置传感器。

46、在目前的情况下，“一”或“一个”不应该被理解为仅限于一个元件。相反，也可以提供多个元件，例如两个、三个或更多个。此外，这里使用的任何数字都不应该被理解为对元件的所述数量存在精确限制。相反，向上和向下的数值偏差是可能的，除非有相反的说明。

47、根据机动两轮车的另一实施例，行驶状态检测单元包括车轮速度传感器、转向角传感器和/或倾角传感器。

48、根据机动两轮车的另一实施例，其具有平衡单元，该平衡单元被配置成支撑和/或平衡两轮车。

49、根据机动两轮车的另一实施例，平衡单元包括支撑轮、侧支架、主支架、可移动的配重元件和/或可倾斜的圆形元件。

50、特别地，当两轮车下降到预定速度以下或者一旦它已经停止时，侧支架和/或主支架被展开或延伸。

51、特别地，支撑轮可以被展开，其中它仅在自主泊车过程中被展开，或者例如可以根据需要通过泊车辅助系统被展开。

52、配重元件特别是能够平行于两轮车的车轮轴线位移。位移的结果是，在两轮车上产生扭矩，这有助于两轮车的稳定。这也可以特别用于两轮车转弯时的稳定。

53、圆形元件特别地能够相对于其相应的外形轴线倾斜，从而通过相应作用的圆形力稳定两轮车。

54、根据机动两轮车的另一实施例，两轮车是电力驱动的。

55、这意味着两轮车包括作为驱动器的电马达。

56、优选地，它是电动两轮车，其包括电能存储器，例如蓄电池或电池，该电能存储器提供用于驱动电马达的电能。

57、在实施例中，电马达被专门提供用于自主驾驶功能。

58、在实施例中，两轮车具有充电端口，该充电端口被配置为对两轮车的电能存储器进行充电，其中，泊车辅助系统被配置为将两轮车停放在泊车位置，在该泊车位置，充电端口可以连接到充电站的充电电缆。

59、根据机动两轮车的另一个实施例，该机动两轮车被设计成摩托车、机动踏板车、自行车或踏板车。

60、在优选实施例中，两轮车被设计为电动摩托车、电动机动踏板车、电动自行车或电动踏板车。这意味着两轮车被设计为摩托车、机动踏板车、自行车或踏板车，并且具有作为驱动器的电马达和电能存储器。“两轮车”也被理解为例如指三轮货运自行车。

61、在进一步的实施例中，机动两轮车装备有内燃机或其他马达。

62、根据第三方面，提出了一种用于操作机动两轮车的泊车辅助系统的方法。泊车辅助系统被配置用于两轮车的自主控制。该方法包括以下步骤：

63、接收指示两轮车的环境的环境传感器信号，

64、接收指示两轮车的行驶状态的行驶状态传感器信号，

65、根据接收的环境传感器信号和/或接收的行驶状态传感器信号确定两轮车的当前位置，

66、提供将起始位置与目标位置相连接的预定轨迹，以及

67、根据接收的环境传感器信号、接收的行驶状态传感器信号、所确定的当前位置和预定轨迹来执行两轮车的自主泊车过程，其中，自主泊车过程包括将两轮车从所确定的两轮车的当前位置沿着预定轨迹自主驾驶到目标位置。

68、该方法特别是通过根据第一方面的泊车辅助系统和根据第二方面的机动两轮车来实施。方法步骤例如是可互换的。该方法优选精确地按照列出的顺序执行。

69、经训练的自主泊车过程优选地沿着到自行车泊车基础设施的预定轨迹执行。特别地，自行车泊车基础设施被配置为在接收点自动接收自行车。优选提供一种方法步骤，其中将自行车从自行车泊车基础设施运送到自行车停车位。例如，自行车泊车基础设施被配置成将自行车从泊车基础设施的接收点自动运送到自行车停车位。特别地，自行车泊车基础设施包括夹持臂和/或提升坡道，以便在泊车基础设施内移动自行车。此外，优选地提供一种方法步骤，在该方法步骤中，使用者借助于移动终端设备与自行车和/或泊车基础设施通信，以便促使自行车离开泊车基础设施。例如，自行车随后被运送到泊车基础设施的交付点，以便随后沿着另一预定轨迹向使用者执行进一步训练的自主驾驶过程，或者由使用者直接收集。

70、针对所提出的便携式泊车辅助系统描述的实施例和特征相应地适用于所提出的方法。

71、还提出了一种计算机程序产品，包括指令，当计算机执行该程序时，该指令促使该计算机执行上述方法。例如，计算机被设计为两轮车的泊车辅助系统。

72、计算机程序产品（例如计算机程序装置）可以例如作为存储介质（例如存储卡、usb棒、cd-rom、dvd）或者以可从网络中的服务器下载的文件的形式来提供或供应。这可以例如在无线通信网络中通过传输包含计算机程序产品或计算机程序装置的相应文件而发生。

73、本发明的其他可能实施方式还包括上面或下面关于示例性实施例描述的特征或实施例的未明确提及的组合。在这种情况下，本领域的技术人员也将添加单独的方面作为对本发明的相应基本形式的改进或添加。

74、本发明进一步有利的配置和方面是从属权利要求和下面描述的本发明示例性实施例的主题。下面参照附图基于优选实施例更详细地解释本发明。