CN104865579A - 具有判断检测对象运动状况的功能的车载障碍物检测装置 - Google Patents

具有判断检测对象运动状况的功能的车载障碍物检测装置 Download PDF

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Abstract

本车中的障碍物检测装置得到诸如前车的目标对象的绝对速度值，以及该对象距本车的距离，并且将该绝对速度与阈值比较，该阈值根据不利地影响得到目标对象的绝对速度的精度的参数值的增加而增加，所述参数诸如目标对象距本车的距离或者本车的行驶速度。基于比较结果进行关于目标对象是静止的还是运动的判断。

Description

具有判断检测对象运动状况的功能的车载障碍物检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于安装在机动车辆中的障碍物检测装置。具体地，本发明涉及一种具有用于判断位于装置的本车前方的检测对象静止还是运动的功能的障碍物检测装置。
背景技术
已知用于检测位于装置的本车前方的区域中并且是潜在的障碍物的对象(以下称为目标对象)，并且判断任何检测到的目标对象是否是前车(即，在同一行进路径中在本车前面行驶的另一车辆)的各种类型的车载装置。已知在车辆控制系统中使用这种障碍物检测装置，该车辆控制系统控制本车的行驶速度以按特定的间隔距离跟随该前车。通常，目标对象检测基于发射波(例如，毫米段雷达波、光波或声波)并且分析从接收到的反射波获得的信号。
已提出了用于基于障碍物检测装置的本车的行驶速度和目标对象相对于本车的相对速度以及基于检测到的目标对象的绝对位置的发散来判断检测到的目标对象的运动状况的方法(例如日本专利公布No.2008-026030，以下称为对比文件1，在采用发射激光光波的激光雷达装置的车载障碍物检测装置的情况下，用于具有前车跟随控制功能的车辆控制系统)。
通过该车辆控制系统，根据目标对象的运动状况应用控制本车速度的不同方法。因此，有必要可靠地确定目标对象是运动的还是静止的。
已知可以使用诸如对比文件1中提出的方法来判断目标对象的运动状况，从而判断基于目标对象的连续检测位置的记录以及基于将目标对象的绝对速度与速度阈值比较的结果。然而，如果速度阈值不合适，则从目标对象检测装置(例如，雷达装置)获得的检测结果中的错误可能导致运动状况的错误判断，具体地，当目标对象实际静止时错误地判断其是运动的。
可以考虑通过将阈值增加到充分的程度来防止这种错误判断。然而，这带来了当目标对象实际上以低速移动时错误地判断其静止的增加的可能性。
发明内容
因此期望通过提供一种能够可靠地判断目标对象的运动状况的、安装在本车上的障碍物检测装置来克服以上问题。具体地，期望提供一种障碍物检测装置，其能够可靠地防止当目标对象实际上静止时错误地判断其是运动的，同时还使得当目标对象实际上移动时错误地判断其静止的概率最小。这通过考虑以下事实来实现，估计目标对象的绝对速度的精度根据特定因素变化，诸如目标对象距本车的距离以及本车的行驶速度。
本发明适用于配备有如下装置的本车，所述装置能够操作用于检测位于本车前方的目标对象距本车的各自距离，以及移动目标对象相对于本车的相对速度。基于该相对速度以及基于本车的行驶速度来计算该移动目标对象的绝对速度(例如，基于检测本车的轮旋转速度来计算行驶速度)。
障碍物检测装置包括运动状况判断部，其将计算的检测到的目标对象的速度的绝对值与运动判断阈值进行比较。当目标对象的速度的绝对值超过阈值时判断检测到的目标对象是移动对象，否则，目标对象被判断为静止对象。
将判断确定参数指定为参数(诸如目标对象距本车的距离或者本车的行驶速度)，从而计算的检测到的目标对象的速度的绝对值的错误概率根据增加的判断确定参数的值而变得增加，运动状况判断部被配置成，当判断确定参数处于相对高的值时，较之判断确定参数处于相对低的值时，将运动判断阈值设定在较高的值。
结果，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值的错误量大的概率相当大时(例如，由于各自的运动状况以及本车和目标对象的相对位置)，可以防止因运动判断阈值的不够高的值引起的运动判断错误。然而，此外，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值的错误量不太可能大时，可以防止因运动判断阈值的极高的值引起的运动判断错误。
优选地，在判断确定参数的值的特定范围内，运动判断阈值与判断确定参数成比例地变化。
判断确定参数可以包括本车的行驶速度或者从本车到检测到的目标对象的距离。
替选地，本车的行驶速度以及从本车到检测到的目标对象的距离可以被用作各个判断确定参数。在该情况下，运动状况判断部可以被配置成，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值超过第一运动判断阈值和第二运动判断阈值二者时，判断检测到的目标对象是移动对象，否则判断目标对象是静止对象，其中根据本车的行驶速度确定第一运动判断阈值，并且根据从本车到检测到的目标对象的距离确定第二运动判断阈值。
作为另一替选方案，运动状况判断部可以被配置成，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值超过第一运动判断阈值和第二运动判断阈值中的至少之一时，判断检测到的目标对象是移动对象，否则判断目标对象是静止对象。
附图说明
图1是示出并入了根据本发明的障碍物检测装置的车辆控制系统的实施例的一般配置的框图；
图2是用于描述由实施例针对检测到的目标对象执行的判断处理的流程图；
图3A是用于描述如实施例利用的速度阈值和目标对象距本车的距离值之间的关系的曲线图，以及图3B是用于描述如实施例利用的速度阈值和本车的行驶速度值之间的关系的曲线图；以及
图4A和4B是用于描述利用固定速度阈值时出现的问题的曲线图。
具体实施方式
图1中所示的车辆控制装置1安装在以下称为本车的机动车辆上，并且用于检测位于本车前方的对象的位置、(相对于本车的航向方向的)方向以及对象(目标对象)的速度。车辆控制装置1还用于识别作为前车(即，在同一行进路径中直接位于本车前方的车辆)的目标对象，并且控制本车的速度以跟随前车。具体地(作为所并入的障碍物检测装置的功能)，车辆控制装置1判断诸如前车的检测到的目标对象的运动状况，即判断目标对象是静止的还是运动的。
如图1中所示，车辆控制装置1基于车辆间间距控制器10，其包括CPU(中央处理单元)、输入/输出接口、诸如ROM和RAM的数据存储介质、驱动电路、检测电路等。车辆间间距控制器10的CPU执行预先存储在数据存储介质中的程序，以实现后面描述的对象运动判断部11、控制对象选择部12和控制目标值计算部13的各个功能。车辆间间距控制器10的硬件配置可以具有通常已知的类型，从而略去详细描述。
车辆间间距控制器10接收来自偏航率传感器22的表示本车的偏航率的检测信号，以及来自路轮速度传感器23的表示本车的路轮的旋转速度的检测信号。车辆间间距控制器10还接收来自控制启用/禁用开关24的控制启用/禁用信号以及来自模式选择开关25的模式选择信号。
雷达装置21将诸如毫米段电磁波的波发射到本车前面的区域中，用于检测任何目标对象，并且基于来自目标对象的接收到的反射波得到从本车到检测到的目标对象的距离、目标对象相对于本车的相对速度等。雷达装置21不限于任何特定类型的对象检测装置，从而略去详细描述。
偏航率传感器22检测本车的偏航率，并且输出相应的检测信号。路轮速度传感器23利用检测本车的路轮的旋转速度(即，与车辆的行驶速度相关)的传感器，并且输出相应的检测信号。车辆间间距控制器10使用来自路轮速度传感器23的检测信号得到本车的行驶速度，并且用在各种计算处理中。偏航率传感器22和路轮速度传感器23可以具有通常已知的配置，从而略去详细描述。
开关24和25分别由本车的驾驶员通过来自控制启用/禁用开关24的指定是否要应用控制模式(当前由来自模式选择开关25的模式选择信号指明，其选自多个控制模式中的一个控制模式)的启用/禁用信号来操作。该实施例的控制模式包括控制本车的行驶速度以跟随前车的模式。
对象运动判断部11(针对雷达装置21当前检测到的一个或更多个目标对象中的每个)执行处理以判断目标对象是静止对象还是移动对象。以下描述处理的细节
基于对象运动判断部11获得的结果，控制对象选择部12执行用于选择作为前车的检测到的移动对象的处理。控制目标值计算部13计算本车的加速度的控制目标值，作为跟随已被控制对象选择部12选择的前车所需的加速度值，并且生成表示加速度的控制目标值的控制信号，所述控制信号从车辆间间距控制器10提供给引擎ECU 31和制动ECU 32。加速度的控制目标值根据需要加速度或减速度而具有正值或负值。
车辆间间距控制器10还向仪表ECU 33提供表示所选择的控制模式状况以及控制对象的信号(例如，关于所选择的前车的信息)。
引擎控制ECU 31通过基于加速度的控制目标值确定引擎产生的输出功率来控制本车的加速度。通过制动ECU 32以及引擎ECU 31基于加速度的控制目标值相似地控制本车的制动。
制动ECU 33基于表示控制模式状况的信号以及关于控制目标对象的信息，通过本车的仪表板等的显示设备来控制信息显示。
下文更具体地描述了车辆控制装置1执行的控制。首先描述与车辆跟随控制相关的一般操作。随后描述运动状况判断处理，用于确定已被判断为前车的目标对象是静止的还是运动的。
在向车辆控制装置1供给操作功率的同时，从包括雷达装置21和偏航率传感器22的传感器产生的检测信号连同从控制启用/禁用开关24和模式选择开关25输出的信号一起被输入到车辆间间距控制器10。
控制对象选择部12基于输入的检测信号来执行处理，用于计算已被判断为移动对象的一个或更多个检测到的目标对象中的每个的本车路径概率的各个值。本车路径概率是在与本车相同的行进路径(相同的交通车道)中目标对象位于本车前方(即，没有另一目标对象置于其间)的概率
通过控制对象选择部12基于来自路轮速度传感器23的轮旋转速度检测信号来计算本车的行驶速度。基于行驶速度值以及来自偏航率传感器22的检测信号表示的本车的偏航率来计算本车的行进路径的曲率。此外，控制对象选择部12基于从雷达装置21输入的表示相对方向(测量为相对于本车的前进方向的角度)以及目标对象相对于本车的距离的信号来执行处理，用于计算目标对象相对于本车的位置。随后基于目标对象的位置和行进路径的曲率来计算目标对象的本车路径概率。得到该本车路径概率的方法在现有技术中是已知的，从而这里略去详细描述。
控制目标值计算部13执行判断处理，用于判断目标对象是否是前车(即，是否是直接位于本车前方，在同一行进路径中行驶的另一车辆)。基于控制对象选择部12获得的关于目标对象的本车路径概率是否超过预定阈值来执行判断。如果目标对象被选择为前车，则控制目标值计算部13执行处理，用于计算本车维持距前车的预定需要间隔距离所需的目标加速度值(即，正值或负值)。控制对象选择部12和控制目标值计算部13执行的各种类型的处理在本领域中是已知的，从而这里略去详细描述。
当控制目标值计算部13得到目标加速度值时，相应的控制信号被输出到引擎ECU 31和制动ECU 32，用于以目标值对本车进行加速/减速。例如，如果前车和本车之间的间隔距离超过预定距离，则得到目标加速度的正值，使得引擎ECU 31增加引擎的输出功率。本车的行驶速度从而增加，使得间隔距离适当地减小。
在下文中参照图2的流程图描述作为本发明的特定特征的、该实施例的11x执行的用于判断目标对象是静止的还是运动的处理(在下文中称为对象运动判断处理)。
当从雷达装置21产生并且输入到车辆间间距控制器10的检测信号表示一个或更多个检测到的目标对象时，针对每个检测到的目标对象执行图2中所示的移动对象判断处理，用于判断目标对象是静止的还是运动的。具体地，基于从雷达装置21获取的检测信号，对象运动判断部11首先计算目标对象相对于本车的相对速度以及目标对象和本车之间的距离(步骤S11)。
接下来，获取来自路轮速度传感器23的检测信号，并且基于检测信号表示的轮旋转速度的值计算本车的行驶速度。随后基于步骤S11中获得的相对速度值以及本车的行驶速度来计算目标对象的绝对速度(步骤S12)。
对象运动判断部11随后执行处理以获得运动判断阈值(步骤S13)。通过该实施例，根据各不相同的参数(以下称为判断确定参数)获得、确定两个运动判断阈值，阈值具有图3A和3B的曲线图示出的各个变化特性。根据本车和目标对象之间的距离(m)确定图3中所示的判断阈值，并且在下文中称为距离相关判断阈值(即，目标对象距离作为相应的判断确定参数)。根据本车的行驶速度(m/s)确定图3B中所示的判断阈值，并且在下文中称为本车速度相关判断阈值(即，本车行驶速度作为相应的判断确定参数)。
在如图3A中所示的距离相关判断阈值的情况下，对于0至L1(m)的范围内的本车和目标对象之间的距离值，这取固定值Th1(m/s)。在本车和目标对象之间的距离增加到L1(m)以上时，距离相关判断阈值成比例增加(对于该示例，成线性比例增加)。
在如图3B中所示的本车速度相关判断阈值的情况下，对于0至S1(m/s)的范围内的本车的行驶速度值，这取固定值Th2(m/s)。在本车的行驶速度增加到S1(m/s)以上时，本车速度相关判断阈值成比例增加(对于该示例，成线性比例增加)。
基于来自雷达装置21的检测信号，对象运动判断部11执行处理，用于获得与距目标对象的距离对应的距离相关判断阈值，并且基于本车的行驶速度(从路轮速度传感器23的检测信号得到)对象运动判断部11执行处理，用于获得与该行驶速度值对应的本车速度相关判断阈值。
对象运动判断部11可以被配置成通过表格查找操作，即通过参照与图3A和3B的曲线图对应的存储数据表格，获得距离相关判断阈值和本车速度相关判断阈值。替选地，对象运动判断部11可以被配置成通过执行与图3A和3B的曲线图对应的计算处理，获得距离相关判断阈值和本车速度相关判断阈值。
当已获得距离相关判断阈值和本车速度相关判断阈值时，对象运动判断部11随后(步骤S14)执行用于将在步骤S12中获得的绝对速度值与这些阈值中的每个进行比较的处理。具体地，判定目标对象的绝对速度值是否超过距离相关判断阈值还有本车速度相关判断阈值。如果超过这两个阈值(判定“是”)，则对象运动判断部11判断(步骤S15)目标对象是运动的，否则(判定“否”)，则判断(步骤S16)目标对象是静止的。
通过本实施例，如果目标对象的绝对速度值超过距离相关判断阈值还有本车速度相关判断阈值两者，则判断目标对象是运动的。然而，替选地，当目标对象的绝对速度值超过距离相关判断阈值和本车速度相关判断阈值之一或两者时，可以配置对象运动判断部11以判断目标对象是运动的(执行步骤S15)。
此外，该装置可以仅利用距离相关判断阈值，或者仅利用本车速度相关判断阈值。
用于调整如上所述的判断阈值的基础如下。当目标对象距本车相对远时，与目标对象较接近本车的情况相比，可以预期在针对目标对象计算的相对速度值中，将存在增加的错误概率，以及较大的错误幅值。得到的相对速度值的错误将导致针对目标对象计算的绝对速度值的错误。绝对速度值的该错误可能导致当对象实际上静止时被错误地判断为运动的。利用该实施例，通过根据目标对象的增加距离增加运动判断阈值，基本上消除了该错误。
然而，当在目标对象和本车之间仅存在短的间隔距离，使得可以准确地估计目标对象的绝对速度时，运动判断阈值被设定在低的值，从而减小静止对象可能被错误地检测为移动对象的概率。
相似地，当本车的行驶速度相对高时，可以预期与本车的行驶速度相对低的情况相比，在基于来自路轮速度传感器23的检测信号计算的行驶速度值中存在错误的较大的概率和幅值。在该情况下，计算的本车的行驶速度值的错误也将导致针对目标对象计算的绝对速度值的错误，从而当目标对象实际上静止时，可能被错误地判断为运动的。在该情况下，通过根据本车的增加的行驶速度增加运动判断阈值，也基本上消除了该错误。
然而，当本车以低速行驶，使得可以准确地估计目标对象的绝对速度时，运动判断阈值被设定在低的值，从而减小静止对象可能被错误地检测为移动对象的概率。
如可以根据上文理解的，利用本实施例，根据估计的目标对象的绝对速度是否超过各个运动判断阈值两者，即距离相关判断阈值和本车速度相关判断阈值，来判定检测到的目标对象是运动的还是静止的。与预期相对小的错误概率的判断确定参数的值的范围相比，在存在参数值错误(即，将导致计算的目标对象的绝对速度值的错误)的增加概率的相应的(如上文限定的)判断确定参数的值的范围内，这些阈值中的每个阈值增加。
更具体地，利用图3A和3B中所示的本实施例，每个运动判断阈值保持固定在相应的判断确定参数的小的值的范围内，并且在该范围以上，与相应的判断确定参数值的增加成比例地增加。
因此利用图3A的示例，距离相关判断阈值在从0到L1(m)的范围内，即在可以预期雷达装置21检测到的目标对象的距离的错误发生概率以及错误量小的范围内，相对于检测到的目标对象的估计距离的改变保持固定(在低的值)。对于超过L1(m)的距离值，其中可以预期目标对象距离检测错误的概率和幅值增加，距离相关判断阈值根据检测到的目标对象距离的增加而线性增加。
相似地，利用图3B的示例，本车速度相关判断阈值在从0到S1(m/s)的范围内，即在可以预期(基于来自路轮速度传感器23的检测信号计算的)行驶速度值的错误的概率和幅值小的范围内，相对于计算的本车的行驶速度的改变保持固定(在低的值)。对于超过S1(m/s)的行驶速度值，即可以预期计算的本车行驶速度值的错误的概率和数量增加的范围，本车速度相关判断阈值根据计算的本车行驶速度值的增加而线性增加。
当目标对象相对远和/或本车以相对高速行驶时出现的静止的目标对象被不正确地判断为运动的运动判断错误从而被有效地防止。然而，该实施例实现了目标对象相对近并且本车的行驶速度相对低的条件下判断目标对象移动还是静止的高的准确性。
图4A和4B是用于图示与使用图3A、3B中所示的以上实施例的阈值特性相反的、使用用于判断目标对象的运动状况的固定运动判断阈值的效果。在图4A和4B中，十字符号X指示在本车以低速移动时估计的处于实际运动中并且位于本车前方短距离处的目标对象的(如上文所述获得的)绝对速度值。星号符号Y指示当目标对象位于本车前方相当大的距离处和/或本车以相对高的速度移动时估计的实际静止的目标对象的绝对速度值。图4A、4B中所示的虚线部分对应于本发明的运动判断阈值变化特性，其在上文中参照图3A、3B描述。
如图4A所示，如果运动判断阈值将保持固定在低的值(即，当目标对象接近本车并且本车缓慢移动时适当的值)，则将正确地判断与X符号对应的目标对象的运动状况(静止)。然而，将错误地判断与Y符号对应的目标对象是运动的。利用以上实施例，通过根据目标对象的距离和本车的行驶速度的增加而适当地增加判断阈值，确保了与Y符号对应的估计的目标对象的绝对速度将在运动判断阈值以下，从而将正确地判断目标对象是静止的。
在图4B的示例中，判断阈值保持固定在高的值(即，足以防止上文针对图4A中的Y符号描述的判断错误)。在该情况下，当与X符号对应的目标对象实际上运动时将错误地判断其是静止的(由于其估计的绝对速度在运动判断阈值以下)。然而，利用以上实施例，确保了与X符号对应的估计的目标对象的绝对速度将在运动判断阈值以上，使得将正确地判断目标对象是运动的。
针对利用毫米段雷达装置估计与本车相关的各个检测到的目标对象的相对距离和角方向的情况，描述了以上实施例。然而，本发明不限于任何特定类型的检测装置，并且同样可以利用声呐类型的检测装置等，或者利用拍摄本车前方区域的图像的相机装置，并且基于拍摄的图像的内容估计目标对象相对于本车的相对距离和方向。
因此应当理解，可以设想以上实施例的各种修改和替选形式，所述修改和替选形式涵盖于所附权利要求限定的本发明的要求保护的范围内。
在所附权利要求中，运动状况判断部由以上实施例的对象运动判断部例示。判断确定参数由目标对象的距离(实施例的图3A)和本车的行驶速度(实施例的图3B)例示。

Claims (8)

1.一种安装在本车上的车用障碍物检测装置，本车配备有目标对象检测部和速度检测部，所述目标对象检测部被配置用于检测位于本车前方区域中的目标对象并且用于得到检测到的目标对象距本车的距离值和检测到的目标对象相对于本车的相对速度值，所述速度检测部被配置用于得到本车的行驶速度值，
所述障碍物检测装置包括运动状况判断部，所述运动状况判断部被配置用于基于所得到的检测到的目标对象的相对速度值和本车的行驶速度值来计算检测到的目标对象的速度的绝对值，用于将计算的检测到的目标对象的速度的绝对值与运动判断阈值进行比较，用于当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值超过所述运动判断阈值时，判断检测到的目标对象是移动对象，否则判断检测到的目标对象是静止对象；
其中将判断确定参数指定为如下参数：计算的检测到的目标对象的速度的绝对值的错误概率根据所述判断确定参数的增加的值而变得增加，所述运动状况判断部被配置成，当所述判断确定参数处于相对高的值时，较之当所述判断确定参数处于相对低的值时，将所述运动判断阈值设定在较高的值。
2.根据权利要求1所述的障碍物检测装置，其中在所述判断确定参数的值的特定范围内，所述运动判断阈值与所述判断确定参数成比例地变化。
3.根据权利要求1所述的障碍物检测装置，其中所述判断确定参数包括本车的行驶速度。
4.根据权利要求1所述的障碍物检测装置，其中所述判断确定参数包括从本车到检测到的目标对象的距离。
5.根据权利要求1所述的障碍物检测装置，其中本车的行驶速度和从本车到检测到的目标对象的距离构成了各个判断确定参数。
6.根据权利要求5所述的障碍物检测装置，其中所述运动状况判断部被配置成，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值超过第一运动判断阈值和第二运动判断阈值二者时，判断检测到的目标对象是移动对象，根据本车的行驶速度确定所述第一运动判断阈值，并且根据从本车到检测到的目标对象的距离确定所述第二运动判断阈值。
7.根据权利要求5所述的障碍物检测装置，其中所述运动状况判断部被配置成，当计算的检测到的目标对象的速度的绝对值超过第一运动判断阈值和第二运动判断阈值中的至少之一时，判断检测到的目标对象是移动对象，根据本车的行驶速度确定所述第一运动判断阈值，并且根据从本车到检测到的目标对象的距离确定所述第二运动判断阈值。
8.根据权利要求1所述的障碍物检测装置，其中所述运动状况判断部被配置成，当所述判断确定参数在从零值延伸的低的值的特定范围内时，将所述运动判断阈值设定在固定的相对低的值，并且根据所述判断确定参数的值增加到所述低的值的特定范围以上，连续地增加所述运动判断阈值。
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