CN103718061B - 使用radar和视频的改进的驾驶员辅助系统 - Google Patents

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Abstract

一种驾驶员辅助系统包括RADAR系统、视频系统、制动控制单元和控制器(例如发动机控制单元)。RADAR系统被安装在车辆的前方且被定位为检测各种对象的位置。视频系统捕获视频图像。控制器接收来自RADAR系统和视频系统的数据并基于RADAR和视频数据识别目标及其位置。然后控制器基于识别出的目标及其位置调整发动机和车辆制动器的操作。在一些实施例中，驾驶员辅助系统还包括人机界面，用于在识别和定位出对象时通知驾驶员。

Description

使用RADAR和视频的改进的驾驶员辅助系统
相关申请
本申请要求2011年6月22日提交的美国临时专利申请No.61/499777的权益，该美国临时专利申请的全部内容在此通过参考被并入。
背景技术
本发明涉及驾驶员辅助系统，例如自适应巡航控制和预测性紧急制动系统。这些系统可以检测例如其他车辆和固定障碍物之类的对象，并相应的调整对发动机的控制或实施车辆制动以在避免碰撞中辅助驾驶员。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种驾驶员辅助系统，其包括RADAR(雷达)系统、视频系统、制动控制单元和发动机控制单元。所述RADAR系统安装在车辆的前方并被定位成检测各种对象的位置。所述视频系统捕获视频图像。所述发动机控制单元接收来自RADAR系统和视频系统的数据，并基于RADAR和视频数据识别对象及其位置。然后基于识别出的对象及其位置，所述发动机控制单元调整发动机的操作和车辆制动器。在一些实施例中，所述驾驶员辅助系统还包括人机界面，该人机界面在对象被识别和定位出时通知驾驶员。
在一些实施例中，所述驾驶员辅助系统被配置为识别由来自邻近车道中的车辆的反射造成的由RADAR系统错误报告的“幻像对象”。基于来自视频系统的数据可将这种检测识别为“幻像对象”。
在一些实施例中，本发明提供了一种驾驶员辅助系统，其被配置为基于RADAR数据和视频数据两者来确定邻近车道中的车辆何时转弯离开道路。在一些实施例中，所述驾驶员辅助系统能够基于RADAR数据和视频数据两者来确定被检测对象何时位于弯道另一边并在驾驶员的车道之外。
在一些实施例中，本发明提供了一种驾驶员辅助系统，其包括RADAR系统，视频系统和车辆控制系统。所述车辆控制系统包括处理器，该处理器被编程为或否则被配置为从RADAR系统接收关于在主车辆占用的驾驶车道中检测到新对象的指示。然后所述车辆控制系统确定是否有另一车辆被预先识别为目标车辆且当前在邻近驾驶车道中正受到车辆控制系统的监控。当没有其他车辆当前在邻近车道中正受到车辆控制系统的监控，则该RADAR系统检测到的新对象被识别为目标车辆。如果另一车辆正在邻近车道中受到监控，则RADAR系统被用于确定新对象的相对速度并将该相对速度与一阈值进行比较。如果新对象的相对速度大于阈值，则该新对象被识别为目标车辆并由车辆控制系统进行追踪。然而，如果在邻近车道中存在另一车辆正受到监控且该新对象的相对速度小于阈值，则所述车辆控制系统核对来自于视频系统的数据。如果视频系统确定主车辆前方的车道畅通，则该新对象被识别为非车辆，并且车辆控制系统不对该新对象进行追踪或监控。
通过考虑详细描述和相应的附图，本发明的其他方面将变得清楚。
附图说明
图1是根据一个实施例的驾驶员辅助系统的框图。
图2是用于确定RADAR系统检测到的新对象是车辆还是幻像对象的方法的流程图。
图3是用于确定临近车道中的车辆是否转弯离开路面的方法的流程图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，应当理解本发明并不限于其对下述说明中列举的及附图中所示的部件的布置和结构的细节的应用。本发明还可以有其他的实施例，并且可以以多种方式被执行和实践。
车辆使用驾驶员辅助系统以检测和识别位于相同路面上的对象。安装有驾驶员辅助系统的车辆被称作“主车辆”。被驾驶员辅助系统检测和识别出的对象被称为“目标车辆”。所述系统将识别、定位并追踪目标车辆，并相应得调整车辆的行动，例如，调节发送机速度或实施制动。
使用例如RADAR或LIDAR(光检测和测距)的单个传感器的系统，由于所使用的传感器类型，呈现了性能限制。有些时候，单传感器技术不能够区分特定的交通状况并以适当的方式作出反应。例如，当以相对较低的速度超过邻近车道中的大卡车时，卡车上的RADAR反射偶尔会在主车辆车道的中间上产生“幻像对象”。然而，其他类型的车辆也会产生这种现象，例如，汽车或厢式货车。因此，当RADAR系统检测出一对象但在该位置实际并不存在对象时，产生“幻像对象”。
单传感器系统不能精确识别的另一交通状况是，在与主车辆相同的车道或邻近车道中的目标车辆急转至另一街道。在这种情况下，目标车辆由于急转而迅速减速，且当目标车辆正旋转至弯道中时后端停留在车道中，直到目标车辆相对于主车辆在横向的方向上开始加速。仅有单个传感器的驾驶员辅助系统很难追踪该目标车辆。进一步的，难以检测路面的单传感器系统也很难确定主车辆的驾驶员是否想跟随目标车辆或沿着另一条路径。同样，该驾驶员辅助系统将不能确定是继续追踪目标车辆还是停止监控转弯车辆。
单传感器系统不能精确处理的另一交通状况是，当主车辆驶入路面中的弯道且静止的对象正好位于车辆的前方，但却在路面中的弯道之外的时候。
在这些情况下，自适应巡航控制系统可使得主车辆制动，指示错误的碰撞警告或在碰撞缓解制动干预不被期望的时候启动碰撞缓解制动干预。进一步，“接管请求”和甚至某些预测性紧急制动系统(PEBS)，例如前向碰撞警告(FCW)，在这些情况下也可能被触发。
图1示出了驾驶员辅助系统，其使用来自RADAR和视频技术的数据来提高驾驶员辅助系统的精度和操作。系统100包括控制器101(在该情况下为发动机控制单元(ECU))，控制器101从RADAR系统103和视频系统105接收数据。所述RADAR系统103包括安装于车辆前方的RADAR传感器。所述视频系统105包括也安装于车辆前方的视频摄像机。所述RADAR系统103和视频系统105各自包括单独的处理器和存储器用于处理来自各自传感器的数据。处理后的数据然后被提供给处理器101。在一些实施例中，所述系统100包括控制器局域网(CAN)用于在不同系统间传递信息。
所述控制器101存取计算机可读存储器107上存储的指令和数据。在对进一步处理来自RADAR系统103和视频系统105的数据之后，所述控制器101调整车辆发动机或制动系统109的操作。
所述视频系统105提供不能从RADAR系统单独获得的增强信息。例如，视频系统允许邻近车道中处于低的相对速度的车辆检测，即使只有该车辆的3／4位于摄像机视场(FoV)中。视频系统还允许车辆转弯相对主车辆的纵轴达75度角的追踪，且只要前方车辆的后端仍完全在摄像机的FoV中。
所述视频系统也被用于提供主车辆前方的车辆行驶区域的“道路空闲”信息。所述车辆行驶区域是主车辆的车道中一直到主车辆前方预定距离的区域。在一些实施例中所述预定距离大约为30米，但其可以根据车辆类型或其他环境因素进行调节。根据通过道路上的车道标记的位置(如果可获得的话)来确定车辆行驶区域的宽度。如果道路标记不可获得或不能通过视频系统确定，则视频系统将使其评估基于被估计的车道宽度，被估计的车道宽度等于主车辆的宽度加上每侧上的可调距离(例如，大约30厘米)。
所述视频系统105将产生三种输出之一：(1)道路是空闲的，(2)道路是非空闲的，或(3)无法确定。当系统能够做出明确确定时，该系统指示道路是空闲的或道路是非空闲的。例如，视频系统105可以分析车辆行驶区域中的路面的颜色和纹理以确定车道是否是空闲的。如果在车辆行驶区域中颜色和纹理是均匀的，则该车道是“空闲”的。然而，如果在车辆行驶区域中定位和识别出一对象，则道路是“非空闲”的。
如果路面是非均匀的表面，则视频系统105无法作出决定性判断并将如此作出指示。如果存在来自其他车辆的轮胎的“磨损”痕迹、如果路面在修理中或如果路面采用诸如砂砾之类的材料建造的话，则会出现这种情况。如果视频系统的摄像机不可用或被遮挡，则所述视频系统105也可能返回“无法确定”的结果。
如果RADAR系统103在主车辆车道中检测到一对象的同时视频系统105指示该车道是非空闲的，则控制器101通过基于ACC或PEBS算法调节车辆发动机/制动系统109的操作来作出反应。然而，如果RADAR系统103在主车辆车道中检测到一对象而视频系统105指示该车道是空闲的，则控制器101忽视由RADAR系统103检测到的该“对象”。
如果视频系统105无法确定车道是否是空闲的(例如，返回“无法确定”)，则控制器101必须根据其他手段作出判断。在一些情况下，驾驶员辅助系统100包括用于在判断时进行辅助的附加传感器。在其他情况下，如果视频系统105的输出是“无法确定”，驾驶员辅助系统100则遵从RADAR系统103，并且控制器101当作检测到对象那样对车辆发动机／制动系统109进行调整。
对于一些驾驶员辅助系统特性，例如PEBS，视频系统将分析扩展的车辆行驶区域。所述扩展的车辆行驶区域的长度比起上面讨论的车辆行驶区域进一步扩展(例如，达到60米)。当系统特征使用该扩展的道路空闲判断时，只评估车道标记之间的区域。如果车道标记是不可获得的，则视频系统105返回“无法确定”的输出。同样地，如果视频系统105无法精确看见特定的指示器区域，则视频系统的输出也将是“无法确定”。当视频系统105针对扩展的范围返回“道路空闲”的指示时，该指示被用于在主车辆即将进入弯道时而金属对象就出现在远处的情况下抑制或推迟FCW或制动干预碰撞缓解事件。
图2和图3示出了驾驶员辅助系统100使用来自RADAR系统103和视频系统105的数据来控制车辆的操作所采用的方法。图2示出了确定由RADAR系统检测到的“对象”是否是“幻像对象”或真实对象的方法。在RADAR系统103在主车辆车道上检测出新对象后(步骤201)，系统判断在邻近车道中是否有另一车辆(例如，小汽车，半挂车等)被之前识别为“目标对象”(步骤203)。如果没有，则RADAR系统103检测到的新对象被选定为“目标对象”(步骤205)并被驾驶员辅助系统100追踪。
如果在邻近车道中之前已经检测出另一车辆，则系统进行另外的检查以判断所述新对象是否实际上是当主车辆以相对低速超过其他车辆时由来自其他车辆的RADAR反射所产生的“幻像对象”。所述系统将其他车辆的相对速度与一阈值进行比较(步骤207)。如果该相对速度大于阈值，则新对象被识别为真实的目标对象(步骤205)。如果该相对速度小于阈值，则系统遵从视频系统105的判断。
如果视频系统105确定主车辆车道是空闲的(步骤209)，则系统忽视由RADAR系统检测到的新对象(步骤211)。如果视频系统105确定车道非空闲，则RADAR系统的输出被确认，且所述新对象被识别为真实的目标对象(步骤205)。进一步，在该例子中，如果视频系统无法确认道路是否空闲并返回“无法确定”的输出，则系统也将该新对象识别为真实对象。
图3示出了用于当之前已被识别为“目标车辆”的车辆急转离开路面且不再应当由驾驶员辅助系统追踪时进行判断的方法。RADAR和视频系统已经将一对象识别为“目标车辆”并对其位置进行追踪(步骤301)。如果系统判断该“目标车辆”正在减速(步骤303)，则系统开始分析是否需要取消将该车辆作为“目标车辆”并停止追踪其位置。否则，系统继续将该对象保持作为“目标车辆”(步骤305)并继续追踪其位置。
如果确定目标车辆正在减速，则系统将该目标车辆的速度与一阈值进行比较(步骤307)。如果目标车辆的速度小于阈值，则系统遵从视频系统以判断其是否离开了车道。否则，系统继续将该车辆作为“目标对象”进行追踪(步骤305)。所述视频系统被配置为检测在主车辆车道中被定位成相对于主车辆成一角度(例如，至少75度)的车辆。因此，即便目标车辆开始转向离开该车道，所述视频系统也能够检测至少部分仍在主车辆车道中的目标车辆。所述视频系统判断目标车辆是否已经离开了主车辆车道(步骤309)并推断目标车辆应当不再被追踪(步骤311)。
然而，如果视频系统没有确认目标车辆正在转向并处于大于角度阈值的角度，则系统继续将该车辆作为“目标对象”进行监控(步骤305)。此外，如果视频系统无法确认车辆是否正在以一大于角度阈值的相对角度进行转向，则系统继续将该车辆作为“目标对象”进行监控。
所述RADAR／视频融合功能是依赖于视频系统105的能力以正确工作。因此，如果视频系统是盲的或无法操作(例如，如果进入错误模式)，则系统将默认采用仅RADAR的方法来控制驾驶员辅助系统。在图2和3所示的方法中，视频系统在步骤209和步骤309将分别返回“无法确定”状况。然而，在其他系统中，当检测到错误状况或被遮蔽视场时，所述视频系统将积极地被禁用。控制单元或RADAR系统将然后运行仅使用RADAR系统的不同算法。
因此，除了其他内容，本发明提供了一种驾驶员辅助系统，该系统通过分析来自RADAR和视频系统的数据来提高系统的精度。另外，尽管上面描述的示例分析RADAR和视频数据，单也可以使用其他检测系统的组合来实施本发明。例如，一系统可以分析RADAR数据和LIDAR(光距离和测距)数据，而其他系统使用LIDAR和视频数据的组合。

Claims (12)

1.一种驾驶员辅助系统，包括：
RADAR系统；
视频系统；和
车辆控制系统，所述车辆控制系统包括处理器，所述处理器被配置为
当所述RADAR系统和所述视频系统两者在主车辆占用的行驶车道中检测到第一对象时，将所述第一对象识别为目标车辆，
当所述视频系统在所述行驶车道中检测到第二对象，而所述RADAR系统没有在所述行驶车道中检测到所述第二对象时，将所述第二对象识别为非目标车辆，
追踪所述目标车辆的位置和速度，并且
至少部分基于所述目标车辆的所述位置和速度来操作所述主车辆；
从所述RADAR系统接收所述主车辆所占用的所述行驶车道中的之前检测到的目标车辆正在减速的指示，并且
当所述之前检测到的目标车辆的所述速度低于阈值，且基于来自所述视频系统的信息，所述之前检测到的目标车辆离开了所述主车辆所占用的所述行驶车道时，取消所述之前检测到的目标车辆作为目标车辆，并停止对所述之前检测到的目标车辆的监控，
其中，所述RADAR系统被配置为确定所述之前检测到的目标车辆的速度。
2.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为，当所述RADAR系统在所述行驶车道中检测到所述第一对象并且所述视频系统识别所述行驶车道并确认所述行驶车道被占用时，将所述第一对象识别为目标车辆。
3.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为，追踪在所述主车辆所占用的所述行驶车道及一个或多个邻近车道中的多个目标车辆。
4.如权利要求3所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置用于
从所述RADAR系统接收指示在所述主车辆占用的所述行驶车道中检测出新对象的信号，
判断在一个或多个邻近车道中是否有另一车辆之前已经被识别为目标车辆，并且
若当前在所述一个或多个邻近车道中没有其他车辆正被追踪，则将由所述RADAR系统检测到的所述新对象识别为目标车辆。
5.如权利要求4所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置用于
将所述RADAR系统检测到的所述新对象的速度与阈值进行比较；并且
当在所述一个或多个邻近车道中另一车辆当前正被追踪且所述新对象的所述速度大于所述阈值时，将所述RADAR系统检测到的所述新对象识别为目标车辆。
6.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为，当所述之前检测到的目标车辆的速度小于所述阈值，并且所述视频系统确认所述之前检测到的目标车辆没有离开所述主车辆所占用的所述行驶车道时，保持所述之前检测到的目标车辆作为目标车辆并继续对所述之前检测到的目标车辆的监控。
7.如权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置用于监控所述目标车辆的所述速度和位置，并且至少部分基于所述目标车辆的所述速度和位置来操作所述主车辆的巡航控制系统。
8.如权利要求7所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为基于所述目标车辆的所述速度和位置发送指示所述主车辆的操作员解除所述巡航控制系统并恢复对所述主车辆的正常操作的信号。
9.如权利要求7所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为当预测到所述目标车辆与所述主车辆之间的碰撞时，激活所述主车辆的预测性紧急制动系统。
10.如权利要求7所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置为发送警告所述主车辆的操作员所预测到的在所述主车辆和所述目标车辆之间的前方碰撞的信号。
11.一种驾驶员辅助系统，包括：
RADAR系统；
视频系统；以及
车辆控制系统，所述车辆控制系统包括处理器，所述处理器被配置为
从所述RADAR系统接收在主车辆占用的行驶车道中检测出新对象的指示，
判断在邻近行驶车道中是否有另一车辆之前已经被识别为目标车辆并且当前正被所述车辆控制系统监控，
当在邻近车道中没有其他车辆当前正被所述车辆控制系统监控时，将所述新对象识别为目标车辆，
通过所述RADAR系统确定所述新对象的相对速度，
当在邻近车道中有另一车辆当前正被所述车辆控制系统监控，并且所述新对象的相对速度大于阈值时，将所述新对象识别为目标车辆，并且
当在邻近车道中有另一车辆当前正被所述车辆控制系统监控，所述新对象的所述相对速度低于所述阈值，并且所述视频系统检测到在所述主车辆前方的空闲车道时，将所述新对象识别为非目标车辆，
从所述RADAR系统接收所述主车辆所占用的所述行驶车道中的之前检测到的目标车辆正在减速的指示，并且
当所述之前检测到的目标车辆的所述速度低于阈值，且基于来自所述视频系统的信息，所述之前检测到的目标车辆离开了所述主车辆所占用的所述行驶车道时，取消所述之前检测到的目标车辆作为目标车辆，并停止对所述之前检测到的目标车辆的监控，
其中，所述RADAR系统被配置为确定所述之前检测到的目标车辆的速度。
12.如权利要求11所述的驾驶员辅助系统，其中，所述车辆控制系统的所述处理器被进一步配置用于，当在邻近车道中有另一车辆当前正被所述车辆控制系统监控，所述新对象的所述相对速度小于所述阈值，且所述视频系统无法判断所述主车道前方是否存在空闲车道时，将所述新对象识别为目标车辆。
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