CN103770730B - 识别路肩空间的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的是一种使用超声波传感器、雷达和成像装置识别路肩空间的方法和系统。该方法包括：控制雷达基于车辆位置在预设范围内发射雷达波束；使用由雷达接收的雷达波束的反射波来检测位于预设范围内的固定对象；当固定对象位于预设范围内时，使用雷达计算固定对象与车辆之间的距离；在从成像装置获得的前方行车道图像中检测实线车道标志；以及当实线车道标志处在前方行车道图像中时，将所计算的固定对象与车辆之间的距离识别为路肩空间的宽度。

Description

识别路肩空间的方法和系统
技术领域
本发明涉及使用包括在车辆中的超声波传感器、雷达和视频成像装置识别路肩空间的方法和系统。
背景技术
如在本领域中所公知的，路肩是例如高速公路或车辆专用道路上的道路宽度外侧的边缘，并且供应急车辆或故障车辆使用。当车辆在高速公路或车辆专用道路上行驶时，若紧急情况发生，则需要将车辆平稳地驾驶到路肩之上。
为在紧急情况下将车辆平稳驾驶到路肩上，有必要识别路肩的空间(宽度)以确定能够容纳车辆的空间。换言之，驾驶者必须确认路肩空间是否是车辆可驶入或停车的空间。
识别路肩空间的常规技术的示例性实施例使用激光扫描仪。然而，根据用于识别路肩空间的常规技术的激光扫描仪昂贵。此外，根据常规技术的激光扫描仪对于不同的天气条件敏感。同样公知的是难以将此方法应用于车辆，因为对路肩空间的识别并不稳定。
在本部分中所公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能包含不构成本国内本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明已致力于提供一种识别路肩空间的方法和系统，其具有使用雷达的多普勒效应识别固定对象(例如，护栏)和可移动对象，使用雷达和超声波传感器识别与固定对象的距离，当与固定对象的距离保持了预定时间或更久时判定固定对象为护栏，以及通过使用成像装置识别实线车道标志来识别路肩空间等优点。
根据本发明的实施例，使用布置于车辆上的距离测量模块、雷达和成像装置识别路肩空间的方法可包括：控制雷达基于车辆位置在预设范围内发射雷达波束；使用该雷达所接收的雷达波束的反射波来检测位于预设范围内的固定对象；当固定对象位于预设范围内时，使用雷达和距离测量模块计算固定对象与车辆之间的距离；在从成像装置获得的前方行车道图像中检测实线车道；以及当实线车道处于前方行车道图像中时，将所计算的固定对象与车辆之间的距离识别为路肩空间的宽度。
距离测量模块可以是超声波传感器，其发射超声波信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与外部对象的距离。此外，计算固定对象与车辆之间的距离的处理可包括：当固定对象位于预设范围内时，控制雷达和超声波传感器，使得从固定对象反射并接收雷达波束和超声波信号；以及基于从固定对象反射并接收的雷达波束和超声波信号计算固定对象与车辆之间的距离。
该方法还可包括：判定所计算的固定对象与车辆之间的距离是否保持不变达预设时间或更久；以及当所计算的固定对象与车辆之间的距离保持不变达预设时间或更久时，判定该固定对象为护栏，而当所计算的固定对象与车辆之间的距离未能保持不变达预设时间或更久时，判定该固定对象为位于路肩空间内的障碍物。
该方法还可包括：基于车辆的宽度数据判定所识别的路肩空间的宽度是否为车辆可用的空间；以及当所识别的路肩空间的宽度可容纳车辆时，用表明所识别的路肩空间的宽度能够容纳车辆的信息通知驾驶者。此外，该方法还可包括当所识别的路肩空间的宽度由于宽度限制可能不能容纳车辆时，用表明所识别的路肩空间的宽度可能不能容纳车辆的信息通知驾驶者。
雷达波束的收发区域可广于超声波信号的收发区域。该方法还可包括当实线车道未包括在车道图像中时将行车道改变至正确的车道。
根据本发明的实施例，识别路肩空间的系统可包括用于执行识别路肩空间的方法的一系列命令，该系统包括：布置于车辆上用来收发信号的雷达，用于识别车辆周围的固定对象和可移动对象并计算与固定对象的距离；布置于车辆上用来收发信号的距离测量模块，用于计算与固定对象的距离；布置于车辆上的成像装置，用于拍摄路面图像；以及控制器，用于根据雷达、距离测量模块和成像装置的信号识别路肩空间，其中控制器包括至少一个处理器或微处理器并可由预定程序执行。
该预定程序可包括：控制雷达在基于车辆的预设范围内发射雷达波束；使用雷达所接收的雷达波束的反射波来检测位于预设范围内的固定对象；当固定对象位于预设范围内时，使用雷达和距离测量模块计算固定对象与车辆之间的距离；在由成像装置拍摄的前方行车道图像中检测实线车道标志；以及当实线车道标志处于前方行车道图像中时，将所计算的固定对象与车辆之间的距离识别为路肩空间的宽度。
距离测量模块可以是超声波传感器，其发射超声波信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与外部对象的距离。距离测量模块可以是超声波传感器，配置为发射超声波信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与外部对象的距离。此外，距离测量模块可以是红外传感器，配置为发射红外信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与外部对象的距离。控制器可包括通知单元，用于通知关于识别路肩空间的信息。超声波传感器可安装在车辆一侧，用以从车辆该侧收发超声波信号，成像装置可安装在车辆的向前方向，用以拍摄车辆前方的路面图像，并且雷达可安装在车辆的向前方向或向后方向，用以在车辆行驶期间使用多普勒效应识别固定对象和可移动对象并计算与固定对象的距离。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，可使用雷达的多普勒效应识别出固定对象(例如，护栏)和可移动对象，可使用雷达和超声波传感器识别与固定对象的距离，当与固定对象的距离保持不变达预定时间或更久时可将固定对象判定为护栏，并且通过使用成像装置识别实线车道标志可识别路肩空间。
根据本发明的示例性实施例，可不受不同天气条件的影响而识别路肩空间。另外，可将路肩空间的信息提供给需要该路肩空间信息的系统，例如紧急停车系统。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的系统的配置的示例性视图。
图2是示出应用于本发明的示例性实施例的雷达、超声波传感器和成像装置的信号收发区域的示例性视图。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法的示例性流程图。
图4是示出本发明的示例性实施例的示例性视图。
图5是示出根据本发明的示例性实施例使用雷达识别固定对象并计算与固定对象的距离的示例性图。
具体实施方式
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各类商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具，以及飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他代用燃料车辆(例如，燃料来源于石油以外的资源)。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性处理，但是应当理解示例性处理也可由一个或多个模块执行。此外，应当理解术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块/单元，并且处理器专门配置为执行所述模块，以执行以下进一步描述的一个或更多处理。
此外，本发明的控制逻辑可实施为计算机可读介质上的包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网(CAN)，以分布的方式存储和执行。
本文所使用的术语仅用于说明特定的实施例，而不意图限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一种”和“该”意在同样包括复数形式，除非上下文另外清楚地表明。还将理解的是，词语“包含”和/或“包括”，当在本说明书中使用时，是指所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或更多相关列出项目的任何和所有组合。
在下文中，将参照附图更全面地说明本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。本发明可以各种不同方式进行改动，而不限于本文所述的示例性实施例。在说明书中，如果没有单独的说明，则与附图标记一起使用的英文字符L、R和C是指左侧、右侧和中间。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的系统的配置的示例性视图。根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的系统可以是识别用于应急车辆或故障车辆的路肩空间的系统。
根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的系统可包括：雷达110，布置于车辆100上并配置为收发信号，用于识别车辆周围的固定对象(例如，护栏)和可移动对象(例如，周边行驶车辆)；超声波传感器120R，布置于车辆上并配置为测量和计算与固定对象的距离以及收发超声波信号；成像装置130，布置于车辆上并配置为拍摄路面图像；和控制器200，配置为分别基于雷达110、超声波传感器120R和成像装置130的信号来识别路肩空间。
在本发明的示例性实施例中，雷达110可以是利用电波的反射波的多普勒效应广泛用于识别固定对象和/或可移动对象的雷达(或雷达传感器)。替代性地，雷达110可以是与雷达对应的雷达扫描仪，但应理解的是，本发明的范围并不局限于此。能够基本上识别固定对象和可移动对象的其他配置也可用于本发明。由于根据本发明的示例性实施例使用多普勒效应的雷达的配置和操作对于本领域的普通技术人员来说是显然的，因此省略其详细说明。
另外，在根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的系统中，雷达110可安装在车辆的向前方向，并可用于识别车辆周围的固定对象和可移动对象以及计算与固定对象的距离。如图1中所示，雷达110可安装在车辆向后方向的左侧和右侧，并可在更广泛的区域内识别车辆周围的固定对象和可移动对象以及与固定对象的距离。因此，可以理解当雷达150L和150R安装在车辆的向前或向后方向时也包括在本发明的范围内。
在本发明的示例性实施例中，使用雷达识别被测物体(例如，固定对象和可移动对象)、计算与被测物体的距离和被测物体的速度的处理，在图5中示出并使用下列等式确定。
fD＝(δfd+δfu)/2
其中，fD是雷达波束的多谱勒频移；R是与被测物体的距离；v是被测物体的速度；ΔF是最大多普勒频移；f0是中心频率；并且fm是调制频率。
根据图5和以上等式可以理解，利用雷达波束的多普勒频移效应，区分固定对象与可移动对象是可能的。
在本发明的示例性实施例中，作为用于计算与固定对象的距离的距离测量模块，可使用超声波传感器120L和120R，但应理解的是本发明的范围并不局限于此。例如，可收发信号用以大致计算与固定对象的距离的红外传感器可应用于本发明。
超声波传感器可安装在车辆100的一侧以使车辆100的该侧收发超声波信号。
另外，由于车辆100可用的路肩通常位于车辆100的右侧，因此超声波传感器可仅安装在车辆100的右侧方向。然而，当驾驶右侧驾驶(RH)车辆时，由于路肩位于车辆的左侧，因此超声波传感器120L可安装在车辆的左侧方向。相应地，应该理解的是安装在车辆的左侧方向和/或右侧方向的各种形式的超声波传感器都包括在本发明的范围内。超声波传感器的配置和操作对于本领域的普通技术人员来说是显然的，故省略详细说明。
在本发明的示例性实施例中，成像装置130可以是举例来说广泛应用的包括电荷耦合器件(CCD)的视频成像装置，应当理解的是本发明的范围并不局限于此。当另一配置可大致拍摄道路和车道的表面时，该配置可应用于本发明。成像装置的配置和操作对于本领域的普通技术人员来说是显然的，故省略详细说明。
控制器200可包括至少一个由预定程序操作的处理器或微处理器210，通知由微处理器210处理的结果信息的通知单元220，允许用户从视觉和听觉上识别与来自通知单元220的信号相应的结果的灯222和扬声器224，并且可通过用于执行下述根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法的一系列命令来配置预定程序。来自通知单元220的信号可被传送到需要路肩空间信息的系统，例如紧急停车系统，使得该系统可使用空间信息。
在本发明的示例性实施例中，控制器200可包括在控制车辆多媒体的多媒体控制系统和控制车身电气部件的车身控制模块(BCM)中。
在下述根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法中，部分处理可由多媒体控制系统执行，而剩余处理可由与雷达和超声波传感器相关联的BCM执行。然而，本发明的范围并不局限于以下示例性实施例。控制器可通过结合本发明的示例性实施例的描述来实现。
在下文中，将参照附图详细说明根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法的示例性流程图。
如图3中所示，控制器200的微处理器210可控制雷达110如图2中所示基于车辆位置在预设范围内发射雷达波束(S110)。微处理器210可控制安装在车辆后侧的左侧和右侧的雷达150L、150R以增加精度。微处理器210还可控制雷达110和超声波传感器120R，使得雷达波束发射到的预设范围广于和大于超声波信号发射到的范围，如图2中所示。
此外，微处理器210可判定雷达110是否接收到从位于预设范围内的固定对象(例如，护栏或障碍物，图4)反射的反射波(S120)。微处理器210可使用雷达波束的反射波的多普勒效应识别固定对象和可移动对象，并可通过组合下述超声波传感器的操作，计算与固定对象的距离。微处理器210可响应于判定固定对象位于预设范围内(S130)，控制超声波传感器120R接收从固定对象反射的超声波信号(S140)。
此外，微处理器210可基于从固定对象反射的超声波信号计算固定对象与车辆100之间的距离(S150)。微处理器210可对比通过雷达反射波的多普勒效应获得的关于固定对象的距离信息与超声波信号，以提高与固定对象的距离的可靠性。
如上所述，当基于超声波信号和雷达波束的反射波的多普勒效应计算固定对象与车辆100之间的距离时，微处理器210可判定固定对象与车辆100之间的距离是否保持不变达预设时间(例如，3秒)或更久(S160)。
当固定对象与车辆100之间的距离保持不变达预设时间或更久时，微处理器210可判定固定对象为图4的护栏20(S170)。当固定对象与车辆100之间的距离未能保持不变达预设时间(例如，3秒)或更久时，微处理器210可判定固定对象为路肩10空间中的障碍物30(S180)。当固定对象与车辆100之间的距离保持不变达预设时间或更久时，车辆100可能位于图4中的点C。当固定对象与车辆100之间的距离未能保持不变达预设时间或更久时，车辆100可能位于图4中的点B。
此外，微处理器210可控制成像装置130并从成像装置130接收行车道前方的车道图像，以在车道图像中检测图4所示的实线车道标志52(S210和S220)。在成像装置130的车道图像中判定实线车道标志52或虚线车道标志54的处理对于本领域的普通技术人员来说是显然的，故省略其详细说明。
当实线车道标志52未处在车道图像中时，车辆100可能位于图4中的点A，微处理器210可控制并通过灯222或扬声器224通知通知单元220将车道改变至正确的车道(S230)。此外，当实线车道标志52处在车道图像中并且确定固定对象为护栏20时(S300)，微处理器210可将所计算的护栏20与车辆100之间的距离识别为路肩空间的宽度(S310)。
在将所计算的护栏20与车辆100之间的距离识别为路肩空间的宽度之后，微处理器210可基于车辆100的宽度数据判定该空间宽度是否为车辆100可用的空间(S320)。微处理器210可基于车辆100的宽度数据判定路肩空间的宽度是否为车辆100可用的宽度，但应该理解的是本发明的范围并不局限于此。在存储器(未示出)中存储和使用车辆的宽度数据的处理对于本领域的普通技术人员来说将是显然的。
当该空间宽度是能够容纳车辆的长度(宽度)时，微处理器210可控制通知单元220通过灯222或扬声器224通知驾驶者或通知其他系统(例如，在紧急情况下通知紧急停车系统)(S330)。替代性地，当该空间宽度并非能够容纳车辆的长度(宽度)时，微处理器210可控制通知单元220通过灯222或扬声器224通知驾驶者或通知其他系统(例如，在紧急情况下通知紧急停车系统)(S340)。
因此，根据本发明的示例性实施例的识别路肩空间的方法和系统可使用超声波传感器、雷达和视频成像装置识别路肩空间。
虽然已连同目前被认为实用的示例性实施例说明了本发明，但是可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等效配置。

Claims (14)

1.一种使用布置于车辆上的雷达和成像装置识别路肩空间的方法，该方法包括以下步骤：
通过控制器控制所述雷达基于所述车辆的位置在预设范围内发射雷达波束；
通过所述控制器使用由所述雷达接收的雷达波束的反射波来检测位于所述预设范围内的固定对象；
当固定对象位于所述预设范围内时，通过所述控制器使用所述雷达计算所述固定对象与所述车辆之间的距离；
通过所述控制器在从所述成像装置获得的前方行车道图像中检测实线车道标志；以及
当实线车道标志处在所述前方行车道图像中时，通过所述控制器将所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离识别为路肩空间的宽度，
还包括以下步骤：
通过所述控制器判定所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离是否保持不变达预设时间或更久；
当所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离保持不变达所述预设时间或更久时，通过所述控制器判定所述固定对象为护栏；以及
当所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离未能保持不变达所述预设时间或更久时，通过所述控制器判定所述固定对象为位于所述路肩空间内的障碍物。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括使用配置为发射超声波信号并接收从外部对象反射的反射波的超声波传感器来计算与所述固定对象的距离的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
当所述固定对象位于所述预设范围内时，通过所述控制器控制所述雷达和所述超声波传感器，以便从所述固定对象反射并接收雷达波束和超声波信号；以及
通过所述控制器基于从所述固定对象反射并接收的雷达波束和超声波信号，计算所述固定对象与所述车辆之间的距离。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
通过所述控制器基于所述车辆的宽度数据，判定所识别的路肩空间的宽度是否为所述车辆可用的空间；以及
响应于所识别的路肩空间的宽度被判定为所述车辆可用的空间，通过所述控制器向驾驶者通知表示所识别的路肩空间的宽度是所述车辆可用的空间的信息。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：
当所识别的路肩空间的宽度不是所述车辆可用的空间时，通过所述控制器向驾驶者通知表示所识别的路肩空间不是所述车辆可用的空间的信息。
6.根据权利要求2所述的方法，其中雷达波束的收发区域广于超声波信号的收发区域。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当实线车道标志未处在所述车道图像中时，通过所述控制器通知驾驶者触发向正确车道的车道变换的步骤。
8.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
通过所述控制器控制所述超声波传感器从所述车辆的侧面收发超声波信号；
通过所述控制器控制所述成像装置拍摄所述车辆前方的路面图像；以及
通过所述控制器控制所述雷达在所述车辆行驶期间使用多普勒效应识别固定对象和可移动对象、并计算与所述固定对象的距离。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括使用配置为发射红外信号并接收从外部对象反射的反射波的红外传感器来测量与所述外部对象的距离的步骤。
10.一种用于识别路肩空间的系统，该系统包括：
雷达，布置于车辆上并配置为收发信号；
超声波传感器，布置于所述车辆上并配置为收发信号；
成像装置，布置于所述车辆上并配置为拍摄道路的路面图像；以及
控制器，配置为：
控制所述雷达基于所述车辆的位置在预设范围内发射雷达波束；
使用由所述雷达接收的雷达波束的反射波检测位于所述预设范围内的固定对象；
当固定对象位于所述预设范围内时，使用所述雷达和所述超声波传感器计算所述固定对象与所述车辆之间的距离；
在从所述成像装置获得的前方行车道图像中检测实线车道标志；以及
当实线车道标志处在所述前方行车道图像中时，将所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离识别为路肩空间的宽度，
所述控制器被配置为：
判定所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离是否保持不变达预设时间或更久；
当所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离保持不变达所述预设时间或更久时，判定所述固定对象为护栏；以及
当所计算的所述固定对象与所述车辆之间的距离未能保持不变达所述预设时间或更久时，判定所述固定对象为位于所述路肩空间内的障碍物。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述超声波传感器配置为发射超声波信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与所述外部对象的距离。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器还配置为向驾驶者通知关于路肩空间的识别的信息。
13.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述超声波传感器安装在所述车辆的侧面，以便从所述车辆的该侧面收发超声波信号；
所述成像装置安装在所述车辆的向前方向，以便拍摄所述车辆前方的路面图像；并且
所述雷达安装在所述车辆的向前方向或向后方向，以便在所述车辆行驶期间使用多普勒效应识别固定对象和可移动对象，并计算与所述固定对象的距离。
14.根据权利要求10所述的系统，还包括红外传感器，配置为发射红外信号并接收从外部对象反射的反射波，以测量与所述外部对象的距离。
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