CN102725189B - 一种用于机动车辆的物体碰撞警告系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的物体碰撞警告系统，包括适于感测机动车辆周围的感测装置(11)和处理装置(14)，所述处理装置(14)适于通过处理由所述感测装置(11)提供的信号来探测机动车辆周围的物体，对车辆和探测到的物体之间的碰撞几率进行估算，并且在碰撞几率不可忽略时输出相应的信号。所述处理装置(14)适于在已经穿过弯道后，确定对该穿过的弯道进行描述的信息，存储弯道描述信息，并且利用至少一个先前已穿过的弯道的弯道描述信息用于在碰撞几率的估算中在当前弯道中确定车辆路径。

Description

一种用于机动车辆的物体碰撞警告系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的物体碰撞警告系统，包括适于感测机动车辆周围的感测装置和处理装置，所述处理装置适于通过处理由所述感测装置提供的信号来探测机动车辆的周围的物体，对车辆和探测到的物体之间的碰撞几率进行估算，并且在碰撞几率不可忽略时输出相应的信号。本发明进一步涉及一种对应的物体碰撞警告方法。
背景技术
US 2005 0225477 A1公布一种车辆碰撞警告系统，其包括：道路曲率估算子系统，用于利用来自主车辆运动传感器的测量值来估算道路的曲率；目标状态估算子系统，用于基于雷达测量值来估算目标车辆的状态；和控制子系统，用于确定是否主车辆处于与目标碰撞的危险中，如果是则确定和实现相应的动作。
行人警告系统的目标是如果行人在车辆前面的路上或者接近于路且朝路步行，则警告车辆驾驶员。为了能针对行人进行正确地警告，系统必须知道在车辆前面行人在哪里和路在哪里，这在弯道处是特别困难的。为了向驾驶员做有意义的警告，警告必须被在碰撞预测时间的几秒前启动。然而，基于车辆动态来预测车辆的弯道路径通常最多在几百毫秒前操作良好。
发明内容
本发明的目的是提供一种物体碰撞警告系统和方法，其具有改进的预测性能。
本发用独立权利要求的特征达到了这个目的。本发明是基于假定属于相同类型的路的连续弯道具有相似的特征。因此，利用存储的描述先前穿过的弯道的弯道参数能够预测待穿过的下一个弯道在弯道的开始处将如何表现，不仅仅如同只利用车辆动态来预测车辆路径那样，只预测待穿过的下一个弯道在弯道中间将如何表现。因此，特别是与弯道中的物体碰撞的风险可以比现有技术可靠地显著提前地确定。
在已经穿过弯道之后，描述该弯道的弯道信息优选地从测量的车辆运动变量确定，所述变量包括但是不限于由偏航(yaw)传感器确定的车辆偏航和/或车辆速度，并且优选地存储在电子存储器中。适合描述弯道的弯道信息优选地包括一个或多个弯道变量，如弯道长度、弯道半径和/或预测可靠性。
优选地，存储器适于存储多个信息集，所述信息集描述了多个先前穿过的弯道。利用来自多个先前穿过的弯道的信息，相比于只利用来自最后穿过的弯道的信息，可以导致车辆路径预测的品质增强。如果利用了来自多个先前穿过的弯道的信息，则不同弯道的弯道信息在所述碰撞几率的估算中优选地被加权。特别是，针对已经穿过比较久的弯道，弯道信息的权重选择为较小，因为当前弯道可以假定是最相似于最后穿过的弯道。
感测装置优选地是适于从机动车辆的周围记录图像的成像装置。然而，本发明不仅限于成像装置或视觉系统，也适用于基于例如激光雷达等的非视觉感测装置。
附图说明
接下来，将基于优选实施例参照相关附图来描述本发明，其中：
图1显示了用于机动车辆的安全系统；
图2显示了原理图，其解释了对即将到来的车辆路径的预测；和
图3显示了原理图，其解释了对用于计算弯道信息的参数的更新。
具体实施方式
安全/视觉系统10安装在机动车辆里并且包括用于记录机动车辆周围区域(例如机动车辆前面的区域)的图像的成像装置11。优选地，成像装置11包括一个或多个视觉的和/或红外的成像设备12a、12b(特别是照相机)，红外线覆盖波长5微米以下的近红外(near IR)和/或波长5微米以上的远红外(far IR)。优选地成像装置11包括多个成像设备12a、12b(特别形成了立体成像装置11)；可选地只有一个形成单成像装置的成像设备可以被使用。
成像装置11优选地连接到图像预处理器13，所述图像预处理器适于通过成像装置11控制图像的捕获，从图像传感器12a、12b接收包含图像信息的电信号，扭曲(warp)左/右图像对以排列整齐并且创建视差(disparity)图像，其本身在本技术领域中是已知的。图像预处理器13可以通过专用的硬件电路来实现。可选地，预处理器13或其部分功能可以在电子处理装置14实现。
预处理后的图像数据然后被提供给电子处理装置14，在这里通过相应的软件执行图像和数据处理。具体地说，机动车辆周围的可能的物体(例如行人、其他的车辆、骑自行车的人或大型动物)被识别，其优选地包括分类和核实步骤。随着时间追踪在记录的图像中的被识别物体的位置。与被识别的物体有关的信息优选地在显示装置19上显示给驾驶员。
进一步，基于从车辆传感器15、16、17获得的车辆动态信息来计算车辆的预期路径，车辆传感器包括速度传感器15、偏航传感器16和/或转向角传感器17。当处理装置14根据现场中被识别物体的位置和车辆的预期路径估算出有不可忽略的碰撞风险时，处理装置14输出相应的信号以通过适当的方式启动或控制车辆安全装置18、19、20...。例如，优选地启动适于警告驾驶员的警告装置18。警告装置18适于提供视觉的、听觉的和/或触觉的警告信号，包括在显示装置19上显示视觉的警告。可以启动或合适地控制其他安全装置，例如约束系统(如乘员安全气囊或安全带拉紧装置)；行人安全气囊、发动机罩提升件(hood lifter)等等；或动态的车辆控制系统(例如制动器)。
电子处理装置14优选地是被编程或可编程的，并且可以包括微处理器或微控制器。方便地，电子处理装置14可以访问电子存储器装置25。图像预处理器13、电子处理装置14和存储器装置25优选地实现在电子控制单元(ECU)上，并且可以通过单独的电缆或可选地通过车辆数据总线连接于成像装置11。在另一个实施例中，ECU和照相机12a、12b可以集成到单一单元中。从成像、图像预处理、图像处理到启动或控制安全装置18、19等的全部步骤在驾驶期间实时地自动地和连续地执行。
图2详细地解释了在处理装置14中车辆的预期路径的确定。输入值30从车辆动态传感器15到17获得并且可以特别包括车辆速度、偏航率(yaw rate)和转向角。输入值30以固定的时间间隔被不断地更新，并且输入到卡尔曼(Kalman)滤波器31中，该滤波器进提供滤波后的车辆参数32，特别是滤波后的偏航率和滤波后的车辆速度。
滤波后的车辆参数32被提供给变动探测器33，其适于探测直道和弯道之间的变动。变动探测器33的输出34是弯道的最后开始时间、弯道的最后结束时间以及指示车辆当前是在弯道还是直道上的指示物。从弯道的最后开始时间、当前车辆速度和偏航率在半时估算器35中估算当车辆穿过弯道一半时的时间。最后的弯道的开始和结束时间、半时估算器35输出的半时、和最后的弯道的速度和偏航率被存储在存储器36中，存储器36可以在存储器25中实现，如图1所示。
当车辆驾驶穿过弯道时，当前弯道的预期弯道长度和当前弯道的预期全部弯曲度/半径可以从存储在存储器(例如如图1所示的存储器25)中的查找表格37、38中提取。在表格37中，针对在实际中发生的偏航率和速度的范围来存储弯道长度的值。在表格38中，针对在实际中发生的偏航率和速度的范围来存储全部弯道弯曲度的值。优选使用表格37、38，因为基于新的测量值比更新对应的算法更容易更新表格。
基于来自弯道长度表格37、弯道弯曲度表格38和弯道半时估算器35的信息，在弯道长度和弯曲度估算器39中计算用于估算当前弯道的弯道长度和当前弯道的弯曲度的最终值。基于估算的和弯道长度和弯道弯曲度、和存储在存储器36中的最后弯道的信息，在车辆路径预测器40中预测车辆路径。车辆路径预测器40的输出41例如可以是在某个即将到来时刻车辆的纵向和横向位置。车辆路径信息41可以被用于可靠地估算与探测到的机动车辆前的物体的碰撞几率。
当弯道已经结束时，在更新部件42中计算所述最后弯道的确切的弯道长度和弯道弯曲度。基于这些最近穿过的弯道的确切的弯道的值，更新部件42接着利用弯道进展的通常模型来计算用于表格37、38的新值。例如，通常模型可以基于：通常结构需求，从而弯道通常具有曲率线性地增加的开始部分、基本上曲率恒定的中间部分和曲率线性地减小的结束部分；最小时间下道路的某一最小长度，例如在道路限速下的3s；等等。优选地，不仅根据最后穿过的弯道的信息而且根据多个最近穿过的弯道的信息来计算用于表格37、38的新值，其中弯道的影响优选地用减少的权重(例如呈指数减少的权重)来加权，越久之前的已经穿过的弯道越具有减小的权重。用于表格37、38的新值然后被写进表格37、38以完成表格的更新。
图3示出了一个一般方案，用于更新在计算弯道信息时使用的参数化弯道描述模型中的参数。当弯道被穿过时，在步骤43中，通过如下来计算弯道描述变量(如弯道长度、弯道半径和/或预测误差)：利用描述车辆的动态或运动值的输入值30，特别是利用速度传感器15、偏航传感器16和/或转向角传感器17测量的车辆速度、车辆偏航和/或转向角；以及根据参数化弯道模型，其描述了如何从测量值30和可变的输入参数44来预测弯道。在步骤45中，利用确定的弯道变量来计算损失函数(lossfunction)，其描述了该模型预测最后穿过的弯道的好坏。在步骤46中，基于损失函数来计算更好地适合最后穿过弯道的更新参数，并且更新参数被反馈到弯道变量计算步骤43。最初，如果还没有更新参数可用，一组初始参数48作为输入参数在弯道变量计算步骤43中使用。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的物体碰撞警告系统，包括适于感测机动车辆周围的感测装置(11)和处理装置(14)，所述处理装置(14)适于通过处理由所述感测装置(11)提供的信号来探测机动车辆周围的物体，对车辆和探测到的物体之间的碰撞几率进行估算，并且在碰撞几率不可忽略时输出相应的信号，其特征在于，所述处理装置(14)适于在已经穿过弯道之后确定对穿过的弯道进行描述的信息，存储弯道描述信息，并且利用至少一个先前穿过的弯道的弯道描述信息用于在碰撞几率的估算中在当前弯道中确定车辆路径；
其中所述弯道描述信息确定自测量的车辆运动变量，以及所述弯道描述信息包括一个或多个弯道变量；
所述警告系统包括至少一个表格(37，38)，其将至少一个弯道变量与在相应的车辆运动变量的操作范围内的至少一个车辆运动变量相关联。
2.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述至少一个弯道变量包括弯道长度。
3.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述至少一个弯道变量包括弯道半径。
4.根据权利要求1所述的警告系统，其中所述至少一个弯道变量包括预测误差。
5.根据任一上述权利要求所述的警告系统，其中所述处理装置(14)适于存储多个信息集，所述多个信息集描述了多个先前穿过的弯道。
6.根据权利要求5所述的警告系统，其中不同弯道的弯道信息在所述碰撞几率的估算中被加权。
7.根据权利要求6所述的警告系统，其中针对已经穿过比较久的弯道，所述弯道信息的权重选择为较小。
8.根据权利要求7所述的警告系统，包括变动探测器(33)，其适于探测直道和弯道之间的变动。
9.根据权利要求8所述的警告系统，包括用于当车辆在弯道的中间部分时进行估算的装置(35)。
10.根据权利要求9所述的警告系统，包括用于当车辆已经穿过弯道一半时进行估算的装置(35)。
11.根据权利要求10所述的警告系统，其中所述处理装置(14)适于基于估算的弯道变量来预测车辆路径。
12.根据权利要求11所述的警告系统，其中所述感测装置是适于从机动车辆的周围记录图像的成像装置(11)。
13.一种用于机动车辆的物体碰撞警告方法，包括：通过感测装置感测机动车辆的周围，通过处理由所述感测装置提供的信号来探测机动车辆周围的物体，对车辆和探测到的物体之间的碰撞几率进行估算，以及在碰撞几率不可忽略时输出相应的信号，其特征在于，包括如下步骤：在已经穿过弯道之后确定对穿过的弯道进行描述的信息，存储弯道描述信息，并且利用至少一个先前穿过弯道的弯道描述信息用于在碰撞几率的估算中在当前弯道中确定车辆路径；
其中所述弯道描述信息确定自测量的车辆运动变量，以及所述弯道描述信息包括一个或多个弯道变量；
使用至少一个表格(37，38)，其将至少一个弯道变量与在相应的车辆运动变量的操作范围内的至少一个车辆运动变量相关联。
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