CN102576075B - 用于成像车辆周围环境的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于成像车辆(5)的周围环境的方法，其中，借助传感器探测车辆(5)的周围环境中的目标，并且分别通过两个坐标点(11，13)和一个对应于相应坐标点(11，13)的位置模糊度(15)来描述探测到的目标，其中，将坐标点(11，13)和位置模糊度(15)作为数据存放在一个接口中，所述接口能够由车辆(5)的驾驶辅助系统访问。本发明还涉及一种用于求得车辆(5)与目标的碰撞概率的方法，其中，首先在使用用于成像车辆(5)的周围环境的方法时成像车辆(5)的周围环境，在下一步骤中求得待由车辆(5)驶过的行驶通道(23)，最后在考虑位置模糊度(15)的情况下确定目标与行驶通道(23)的重叠度以及因此确定碰撞概率。

Description

用于成像车辆周围环境的方法
技术领域
本发明从根据权利要求1前序部分的用于成像车辆周围环境的方法出发。此外，本发明涉及用于求得车辆与目标的碰撞概率的方法。
背景技术
在考虑车辆周围环境的驾驶辅助系统中，例如在泊车时支持机动车的驾驶员的系统或者用于保持与在前行驶的车辆的足够大的距离的系统，需要良好地检测周围环境。例如在用于通过超声传感器支持泊车过程的系统中实现周围环境的检测。尤其是在应观测车辆周围环境的较大区域时，也使用雷达传感器或摄像机。
例如由DE-A102004047484或者由EP-A1270367公开了将驾驶员引导到泊车位中的泊车辅助系统。在这样的泊车辅助系统中，首先在从旁驶过期间测量泊车位，随后借助于指示将驾驶员引导到所述泊车位中。在此可以通过被动的形式引导到泊车位中，其中，向驾驶员传输转向角预给定以及启动和停车命令，或者通过主动的形式引导到泊车位中，其中，驾驶员仅仅获得启动和停车预给定，但转向自动地通过转向调节系统实现。在此由所使用的泊车辅助系统确定：是否以及如何能够将车辆从当前位置引导到泊车位中并且确定泊车过程的最终位置。
在泊车期间，通过通常设置在车辆的保险杠中的测距传感器来监控周围环境。可以向驾驶员显示与探测到的目标的距离并且在与周围目标面临碰撞之前警告驾驶员。当泊车辅助系统包括倒车摄像机时，驾驶员也通过视频图像获得关于车辆后面的区域的信息。在已知的系统中，对泊车过程中的加速和减速的控制在于驾驶员。通过调整加速踏板来确定泊车速度并且要求驾驶员在即将到达泊车过程的最终位置之前将车辆制动至静止状态。在所述系统中，驾驶员在整个泊车过程期间在任何时候完全负责纵向引导——即向前运动或者向后运动。这尤其在不可预见的情况中(例如在泊车期间突然出现事先没有识别到的障碍物时)导致驾驶员独立地对由此得出的未知制动过程负责。
在泊车辅助系统的最新发展中，纵向引导也应由对驱动和/或制动的自动干预来承担。在这些系统中非常重要的是：及时地探测车辆可能与其碰撞的目标，以便通过随后自动进行的制动过程来禁止面临的碰撞。
发明内容
在根据本发明的用于成像车辆周围环境的方法中，其中，借助传感器来探测车辆周围环境中的目标，探测到的目标分别通过两个坐标点和对应于相应坐标点的位置模糊度来描述，其中，坐标点和位置模糊度作为数据存储在接口中，所述接口可以由车辆的驾驶辅助系统访问。根据本发明的方法的优点是：所求得的数据仅须检测一次并且随后可以由车辆中的所有驾驶辅助系统使用。为了数据可以由驾驶辅助系统使用，需要一个通用的目标接口，借助所述目标接口来描述目标的特性。在此，对于驾驶辅助系统而言尤其重要的是：识别车辆周围的不存在目标的自由区域。出于所述原因，通常通过可以由一个区段连接的两个点足以用于描述目标。则通过两个点标记的区段是自由区域通过目标的限界。
为了能够在驾驶辅助系统中使用所求得的数据，此外有利的是：作为另外的要素在接口中存放探测到的目标是否是点状的或者坐标点是否标记一个区段。当坐标点标记一个区段时，此外有利的是：附加地定义这些点是否分别描述了所述区段的实际端点并且(由此)是否描述了探测到的目标的角点。
因为二维表示通常已经足够并且目标的高度对于驾驶辅助系统中的应用没有作用，所以这些点有利地表示在一个二维的笛卡尔坐标系中。例如使用后轴的中心点作为笛卡尔坐标系的原点。但也可以使用关于车辆的任意其他清楚定义的点作为坐标系的原点。笛卡尔坐标系的横坐标和纵坐标通常彼此成直角地布置。在此，横坐标可以在每个任意方向上。但优选的是：横坐标定向在行驶方向上。当后轴的中心点用作坐标系的原点时，纵坐标垂直于所述横坐标沿着后轴定向。
为了能够通过接口实现目标识别，优选在接口中存放以下数据：
-目标的识别码，
-目标的第一点的横坐标位置，
-第一点的纵坐标位置，
-第一点的横坐标位置的不精确度，
-第一点的纵坐标位置的不精确度，
-目标的第二点的横坐标位置，
-第二点的纵坐标位置，
-第二点的横坐标位置的不精确度，
-第二点的纵坐标位置的不精确度，
-目标的类型定义。
作为目标的类型定义说明：是点状的目标还是限界车辆周围环境中的一个区段的目标。附加地，作为类型定义也说明：是否涉及无效目标。当目标是点状的时，第一点的坐标与第二点的坐标相同。这例如是圆柱的情形。
当探测到具有不同坐标的两个点但没有识别目标的实际大小时，通过第一点和第二点描述探测到的区段，但这些点不说明目标的角点。所述目标可以沿着所述区段在这些点上延展。在另一种可能出现的类型中，仅仅探测到目标的一个端点。目标的探测到的所述端点由第一点定义。第二点描述探测到的区段的端点，其中，目标可以延伸超过第二点。作为其他目标类型，探测目标的实际大小。目标端点在此由第一点和第二点描述。通过目标类型的说明，通知使用接口数据的驾驶辅助系统：在怎样的程度上探测到目标的实际长度或宽度或者目标是否可以延伸超过探测到的点。
在根据本发明的用于求得车辆与目标的碰撞概率的方法中包括以下步骤：
(a)成像车辆的周围环境，
(b)求得待由车辆驶过的行驶通道，
(c)在考虑位置模糊度的情况下确定目标与车辆路径的重叠度和(由此)碰撞概率。
为了成像车辆的周围环境，借助传感器探测车辆周围环境中的目标并且分别借助两个坐标点和对应于相应坐标点的位置模糊度来描述探测到的目标，其中，坐标点和位置模糊度作为数据存放在一个接口中，所述接口可以由机动车的驾驶辅助系统访问。
通过确定碰撞概率能够实现：驾驶辅助系统、例如用于支持泊车过程的驾驶辅助系统在碰撞危险时自动地将车辆置于静止状态。由此通过泊车辅助系统能够实现车辆的自主引导。
除泊车辅助系统中的应用以外，例如也可以实现用于机动车驾驶员的智能车辆显示，例如其方式是，在鸟瞰显示中向驾驶员显示探测到的目标连同可能的行驶路线并且彩色地突出强调潜在的碰撞情况。此外，例如也可考虑调整过程期间的侧面安全，其方式是，当位于传感机构的视野以外的目标面临与车辆的碰撞时(这例如可能是在绕着一个角部过窄地调整时)，通过探测到的周围环境目标的追踪向驾驶员传输警告。
除以上描述的存放在接口中的数据以外，尤其在使用泊车辅助系统时有意义的是：探测到的目标的运动状态附加地存放在接口中。通过存放目标的运动状态，例如可以在考虑车辆运动的情况下实现可能的碰撞时刻的预测并且(因此)向驾驶员发出及时的警告。也可以在全自动的系统中及时地将车辆置于静止。当目标横越或驶出并且(因此)通过运动重新远离行驶通道时，可以禁止不必要的警告。
行驶通道的侧边界(即车辆在行驶时覆盖的区域)通常在后轴高度上由转弯外侧的前车辆角部的路径和转弯内侧的车辆侧面的路径确定。这些点形成由车辆扫过的面积的最外边界，从而当这些点用于限界行驶通道时在车辆运动期间车辆的区域不会位于行驶通道以外。
坐标点的位置模糊度优选通过围绕所述坐标点的高斯分布来描述。在此，高斯分布的最大值位于所述坐标点的高度上。通过使用高斯分布来确定位置模糊度，例如考虑检测坐标点时的测量不精确度。
当用于描述目标的两个坐标点位于行驶通道的相同侧时，仅仅使用目标的最接近行驶通道的坐标点来确定重叠度就足够了。由此可以节省计算时间，由此能够更快地确定碰撞概率。使用最接近行驶通道的坐标点已经足够，因为碰撞概率随着与行驶通道的距离增大而减小。此外，最接近行驶通道的坐标点表示目标相对于行驶通道最紧密的点。
为了减少计算时间并且(因此)简化碰撞概率的确定，仅仅考虑目标坐标点的纵坐标足以确定重叠度。仅仅使用纵坐标具有以下优点：不必确定交叠的面，而是仅仅确定纵坐标方向上位置模糊度与行驶通道的边缘交叠的部分。
当目标的坐标点位于行驶通道的不同侧上或者一个坐标点位于行驶通道中时，碰撞概率假定为100％。碰撞概率可以假定为100％，因为在坐标点位于不同侧上时由这些坐标点描述的目标横向地位于行驶通道中。即使仅仅一个坐标点位于行驶通道中，目标的至少一部分位于行驶通道中，从而在车辆不制动行驶的情况下肯定会发生碰撞。
当两个坐标点位于行驶通道以外但探测到与位置模糊度的交叠时，优选在碰撞概率为至少30％时在到达目标的位置之前将车辆置于静止。
在此，例如可以求得碰撞概率，其方式是，行驶通道内的位置模糊度的y分量与y方向上的整个位置模糊度相关联。如此计算出的商随后得出碰撞概率。
原则上，当这些坐标点在一侧位于行驶通道以外时，碰撞概率小于50％，而当这些坐标点中的一个位于行驶通道中时，碰撞概率大于50％。
附图说明
在附图中示出并且在以下说明中详细阐述本发明的实施例。
附图示出：
图1：用于绕过目标的、由路径规划点组成的路线轨迹，
图2：没有在先的路径规划的行驶轨迹，
图3：具有通过两个坐标点表征的目标的行驶通道，
图4：在纵坐标方向上行驶通道与坐标点的位置模糊度交叠的示意图，
图5：行驶通道，具有与其横向地位于行驶通道中的目标。
具体实施方式
在图1中示出了用于绕过目标的路线轨迹，其由路径规划点组成。
由路径规划点1组成的路线轨迹3例如用于受引导的泊车过程，在所述受引导的泊车过程之前进行相应的路径规划。为此，首先测量适合的泊车位并且由如此测量的数据计算经由路径规划点1的路线轨迹3。在此，路线轨迹3通常是由后轴的中心点驶过的路径。表征路线轨迹3的路径规划点1例如可以等距地设置在路线轨迹3上。但替换地，路径规划点1的间隔也可以取决于路线轨迹3的相应路径曲率。例如在一个区域中在路径曲率较大时使用路径规划点1的更小间隔。各路径规划点1可以通过直线段彼此连接。但替换地，也可以通过回旋曲线段将路径规划点组成路线轨迹3。使用回旋曲线段的优点是：在各路径规划点1处不出现弯折，而是产生连续的曲线。通过直线段连接路径规划点的优点是：与使用回旋曲线段相比简化了计算。各路径规划点1通过笛卡尔坐标系中的坐标来描述。所述坐标系优选如在图1中示出的那样如此定向，使得坐标系的原点位于车辆5的后轴的中心点上。在所述坐标系中，横坐标7以字母x表示而纵坐标9以字母y表示。
为了周围环境识别，在车辆5上安装了一些未示出的传感器。借助这些传感器可以检测车辆的周围环境。通常，这些传感器定位在车辆5的前保险杠和后保险杠中。通常使用的传感器例如是超声传感器或者雷达传感器。例如也可以使用摄像机来检测目标。当由传感器探测到目标时，所述目标由第一坐标点11和第二坐标点13来描述。在必要时，出现的测量不精度由位置模糊度15的说明来描述，所述位置模糊度在图1中通过相应的坐标点11、13周围的矩形示出。彼此连接第一坐标点11和第二坐标点13的区段17表示由探测到的目标得出的边界线。不求得目标的准确的几何形状。由第一坐标点11和第二坐标点13限界的区段17是识别到的目标与车辆5的最近边界。
根据本发明，第一坐标点11、第二坐标点13以及坐标点11和13的位置模糊度15存储在一个接口中，所述接口可以由驾驶辅助系统访问。通过所述方式例如可以计算路线轨迹3，所述路线轨迹如在图1中示出的那样绕过探测到的目标。除泊车辅助系统以外，这些数据也可供在车辆中存在的任意其他辅助系统使用。通过所述方式，无需针对每个车辆辅助系统实施单独测量，而是所有驾驶辅助系统可以访问一次求得的数据。
在图2中示出了没有在先的路径规划的行驶轨迹。与通过相应的驾驶辅助系统来计算路线轨迹3以到达确定目的地的图1不同，对于不存在路径规划的情况，例如当驾驶员在没有使用相应的泊车辅助系统的情况下自主地泊入泊车位时，例如由当前的车辆运动状态求得行驶轨迹。因此，例如使用目前行驶的圆形路径19作为路线轨迹3，所述圆形路径由当前施加的转向回转得出。所述圆形路径19在此围绕中心点21。所述中心点21在此位于车辆5的后轴的高度上。
在图3中示出了行驶通道，具有由两个坐标点表征的目标。
车辆5与目标的碰撞不仅在目标位于路线轨迹3上时得出而且在目标的一部分位于在驶过时由车辆5覆盖的行驶通道23中时得出。行驶通道23的侧边界25通过转弯外侧的前车辆角部27和后轴31上的转弯内侧的车辆侧29一次得出。
现在可以在考虑位置模糊度的情况下使用目标位置与行驶通道23的重叠度作为确定目标的碰撞概率的度量。位置模糊度15通过关于相应的坐标点11、13的、横坐标方向上的区段33和纵坐标方向上的区段35给出。横坐标方向上的区段33或者纵坐标方向上的区段35的长度(位置模糊度15通过所述长度表示)例如取决于点相对于车辆的位置。
因为碰撞概率随着目标相对于行驶通道23的距离减小而增大，所以仅仅基于具有相对于行驶通道23或者相对于路线轨迹3的较小间距的坐标点13足以确定碰撞概率。在图4中示出了行驶通道23与坐标点在纵坐标方向上的位置模糊度的交叠的示意图。在图4中示出的坐标点相应于图2的第二坐标点13，所述第二坐标点标记接近于路线轨迹3的坐标点。在图4中也通过虚线示出了行驶通道23的侧边界25。
当为了确定碰撞概率而仅仅确定纵坐标方向上的重叠度时可以实现进一步的简化。在此情况下，不确定交叠面积，而是确定纵坐标方向上的位置模糊度与行驶通道23的侧边界25交叠的部分，所述部分通过区段35示出。在此，位置模糊度可以假定为高斯分布37的形式。所述高斯分布37的最大值在此位于坐标点13的高度上。随着与坐标点13的距离增大，高斯分布37的值减小。在计算碰撞概率时，这意味着：随着行驶通道23与坐标点13的距离增大，碰撞概率同样减小。
当坐标点13位于行驶通道23以外时，在考虑高斯分布形式的位置模糊度的情况下得出小于50％的碰撞概率，而在坐标点13位于行驶通道中的情况下得出大于50％的碰撞概率。
在图5中示出了一种特殊情况。在此，所述目标横向地位于行驶通道中，其中，坐标点分别位于行驶通道的不同侧上。
为了确定碰撞概率，在此情况下一方面可以分析两个坐标点11、13的位置模糊度。在此，位置模糊度15再次假定为高斯分布37。作为重要度量可确定：第二坐标点13可以以怎样的概率位于与第一坐标点11相对置的一半行驶通道以外。
因为通常对于第一坐标点11和第二坐标点13位于行驶通道的相对置侧上的情况可以得出通过坐标点11、13表征的目标横向于行驶通道23，则由此可以得出100％的碰撞概率。

Claims (11)

1.用于成像车辆(5)的周围环境的方法，其中，借助传感器探测所述车辆(5)的周围环境中的目标，其特征在于，分别通过恰好两个坐标点(11，13)以及一个对应于相应坐标点(11，13)的位置模糊度(15)来描述探测到的目标，由所述目标导致一碰撞概率，其中，将所述坐标点(11，13)和所述位置模糊度(15)作为数据存放在一个接口中，所述接口由所述车辆(5)的驾驶辅助系统访问，并且通过围绕所述坐标点(11，13)的高斯分布(37)来描述所述位置模糊度(15)，其中，由第一坐标点(11)和第二坐标点(13)限界的区段(17)是所探测的目标与所述车辆的最近边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为另外的要素在所述接口中存放：所述探测到的目标是否是点状的或者所述坐标点(11，13)是否标记一个区段(17)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在通过所述坐标点(11，13)标记一个区段的情况下附加地定义：所述坐标点(11，13)是否分别描述所述区段(17)的实际端点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用笛卡尔坐标系作为参考坐标系，其中，后轴的中心点作为原点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，横坐标(7)在行驶方向上定向，并且纵坐标(9)垂直于所述横坐标沿着所述后轴定向。
6.用于求得车辆(5)与目标的碰撞概率的方法，由所述目标导致一碰撞概率，所述方法包括以下步骤：
(a)在使用根据权利要求1至5中任一项所述的方法的情况下成像所述车辆(5)的周围环境，
(b)求得待由所述车辆(5)驶过的行驶通道(23)，
(c)在考虑所述位置模糊度(15)的情况下确定所述目标与所述行驶通道(23)的重叠度以及因此确定所述碰撞概率，所述位置模糊度通过围绕所述坐标点(11，13)的高斯分布(37)来描述。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过在后轴(31)的高度上转弯外侧的前车辆角部(27)的路径和转弯内侧的车辆侧面(29)的路径来确定所述行驶通道(23)的侧边界(25)。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，当用于描述所述目标的两个坐标点(11，13)位于所述行驶通道(23)的相同侧上时，仅仅考虑所述目标的最接近所述行驶通道(23)的坐标点(13)来确定所述重叠度。
9.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用笛卡尔坐标系作为参考坐标系，其中，后轴的中心点作为原点，横坐标(7)在行驶方向上定向，并且纵坐标(9)垂直于所述横坐标沿着所述后轴定向，为了确定所述重叠度仅仅考察所述目标的坐标点(11，13)的纵坐标。
10.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，当所述目标的坐标点(11，13)位于所述行驶通道(23)的不同侧上或者一个坐标点(11，13)位于所述行驶通道(23)中时，假定所述碰撞概率为100％。
11.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述碰撞概率为至少30％的情况下，在到达所述目标的位置之前将所述车辆(5)置于静止状态。
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