苹果获两项新专利 可确定车速和滑移角及改善夜间行驶

据外媒报道，近期，美国专利商标局正式授予苹果泰坦项目（Project Titan）相关两项专利。其中一项提出了一种可在车辆坐标系中确定车辆速度和滑移角的技术，从而使车辆在湿滑冰冷路面上稳定行驶；另一项是多模式传感器，可帮助自动驾驶汽车在夜间检测和识别物体，性能优于传统大灯，未来可挽救很多生命。

测量滑移角和车速的设备和方法

该技术专利由一组传感器组成。实例中，车辆下方会安装一个或多个正交布置（orthogonally arranged）的传感器，可用于检测其视场内的车辆行驶道路或其他表面。该传感器信息可用于计算车辆滑移角。在很多情况下，该传感器可能是天线阵列式，也可能是超声波传感器。

此外，正交布置的传感器还可与惯性测量单元（IMU）结合使用，在正交传感器确定速度和滑移角之前或同时，可以独立推断出车速。此外，IMU也可独立或者与其它组件结合达到降噪效果。

不仅如此，其他外部定位和测速系统，如全球定位系统（GPS），可与传感器一起进行误差矫正和位置同步。此外，还可将其他传感器（如偏航、车轮速度、陀螺仪、超声传感器）置于车辆底侧，从而形成三合一传感器。相对于双传感器系统，三合一传感器可为速度测量提供更多信息，并消除车辆起伏率、侧倾率和俯仰率的影响。本专利还提供收集数据的机制，以收集滑移角和车速数据。在特定示例中，该系统使用车辆底侧传感器收集到的信息可对滑移角和车速进行估算。

新系统提供了一种解决方案，可在各种条件以及处于或超出车辆操控极限的情况，如车辆打滑或者更明显的情况下，提高车速估算能力。对这些操控极限的了解非常重要，特别是遇到路面结冰等情况。因为在这种情况下，轮胎可能会打滑，且无法根据轮胎转速等信息判断车辆行驶。此外，该系统还可以提供反馈信号，辅助当前现有的驾驶员系统，如巡航控制、防抱死制动（ABS）、电子稳定控制（ESC）等。

图2是滑移角的曲线图。图3A展示了位于车辆底侧的正交定向传感器的水平定位；图3B展示了车辆底侧的正交定向传感器的非水平定位；图7为测量滑移角和车速方法的流程图。

苹果专利图2、3A、3B、7（图片来源：patentlyapple.com）

多模式传感器

苹果公司表示，夜间或弱光环境对自动车辆控制系统非常具有挑战性。例如，车辆大灯在夜间发出的光照强度可能会受限于法律或法规，而法律或法规又可能会限制用于检测车辆路径内或附近的可见光传感器（如摄像头）的有效监测范围。

检测或分类物体的有效范围（如大约60米或180英尺）若有限，则车辆安全行驶的速度也会降低。而采用多种互补的图像传感技术组合可解决上述挑战。例如，可在车辆上安装近红外照明器，从而降低或消除照明限制。

带有近红外照明器的近红外传感器可用来捕获一些高分辨率图像信息。这些信息通常与车辆路径中或其附近物体相关。此外，该传感器也可以提高检测范围（例如，提高至200米或600英尺）。

相对于现有的自动驾驶车辆视觉系统而言，此项苹果专利技术有所改进。在某些应用中，可增加对车辆路径内及附近物体检测和分类的有效距离，而在另外一些应用中可以在低光照环境中对物体进行更准确地分类，从而改善自动驾驶车辆控制系统的安全性，并增加弱光环境下的最大安全速度。

下图4为采用多模式传感器、可在夜间自动检测识别物体的车辆的示例框图。图7为车辆上多种传感器的重叠视场实例。

苹果专利图4、7（图片来源：patentlyapple.com）