CN104870276A - 车辆停止识别的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种确定车辆的“真实”停止的方法。所述方法包括：通过摄像头检测车辆外的物体；在存储器中储存基于被检测的物体的第一数据；在一延迟后检测同一物体；在所述延迟后，在存储器中储存基于所述被检测的物体的第二数据；利用控制器分析所述第一数据和所述第二数据；基于分析结果确定“真实”停止是否已经发生。

Description

车辆停止识别的系统和方法
相关申请
本发明专利申请要求在前提交的未决的美国临时专利申请No.61/746,898的权益，该申请在2012年12月28日提交并且其全部内容在此以参考方式并入。
技术领域
本发明的实施例涉及利用朝前摄像头检测车辆的打滑状态。
背景技术
越来越多的车辆配置有朝前视频摄像头。该摄像头主要用于提供“组合”益处(例如雷达和视频信息的组合从而避免自适应巡航控制(ACC)系统的“假阳性”干涉)或用于在独立的应用中的使用(所述独立的应用例如车灯(例如自动“远光灯”)或前方碰撞预警系统(Forward CollisionWarning System)的自动控制)。
与此同时，“停止管理”功能变得越来越受欢迎。停止管理功能的示例包括：自适应巡航控制(ACC)停走、车辆自动保持(AVH)、希尔保持控制(HHC)、以及驻车制动控制减速(CDP)。
发明内容
一般而言，“停止管理”功能包含或集成在车辆的电子控制单元(ECU)内。通常地，该功能作为电子稳定控制(ESC)系统的一部分被包含电子稳定控制(ESC)系统内。一种ESC是由Robert Bosch GmbH制造的ESP系统。停止管理功能在车辆停止时或停止期间被自动地或基于驾驶员的输入而启动。
许多现有的停止检测方法仅仅在车轮速度/横摆角速度传感器完全发挥功能的情况下有效。更具体地，下述两个方法中的任一经常用于检测车辆的打滑。
第一个方法涉及在一个车轮上释放制动压力。ECU寻找可能增加打滑的风险的标示(例如低速下ABS的启动)。如果算法已经确定出存在较高的打滑风险，则一旦停止被检测到(基于车轮速度/边界值)，一个非驱动车轮的制动压力就立刻被释放。如果非驱动车轮开始转动，则打滑被检测到。当车轮开始转动时，“停止管理”功能被取消。
上述减小压力式检测方法的缺陷在NVH中放大。在该方法中，制动系统中的回流泵不得不被启动以从一个车轮释放制动压力。
第二个方法涉及横摆角速度的监测。横摆角速度传感器的信号在车辆停止(基于车轮速度/边界值)时被分析从而检查车辆的打滑。如果横摆角速度传感器信号高于某一阈值，则打滑被判断(或检测)出处并且所有的“停止管理”功能被取消。
与这两个方法不同，视频摄像头可独立于车轮速度、制动压力和横摆角速度传感器地操作。
在一个实施例中，本发明提供一种确定车辆的“真实”停止的方法。所述方法包括：通过摄像头检测车辆外的物体；在存储器中储存基于被检测的物体的第一数据；在一延迟后检测同一物体；在所述延迟后，在存储器中储存基于所述被检测的物体的第二数据；利用控制器分析所述第一数据和所述第二数据；基于分析结果确定“真实”停止是否已经发生。
在另一实施例中，本发明提供一种用于确定车辆的“真实”停止状态的系统。所述系统包括摄像头和控制器所述摄像头构造为捕捉车辆外的物体的图像。所述控制器构造为从所述摄像头接收物体的图像、将接收到的图像储存在存储器中、比较储存在存储器中的图像、从存储器中的图像的比较结果确定出车辆是否正在移动、并且提供车辆是否处于“真实”停止的标示。
本发明的其它方面将通过考虑下述详细说明和附图而变得明确。
附图说明
图1为示例性AVH操作的图表。
图2为车辆停止检测系统的实施例的块图。
图3为车辆的示意图。
图4为朝前视频摄像头用于检测车辆停止的视图。
图5为停止检测系统的操作的流程图。
具体实施方式
在本发明的任何实施例被详细说明以前，需要理解的是，本发明没有将它的应用局限于下述说明中提出的或者下述附图示出的结构的细节和部件的布置上。本发明还可为其它实施例并且以多种方法实践或实施。
作为示例，图1展示了AVH图表以示出“停止管理”功能是如何工作的(其它功能例如ACC停走、HHC、CDP等也需要确认真实停止)。该图表的横轴代表时间并且该图表的竖轴代表速率。在AVH中，驾驶员通过踩踏制动器而使车辆减速(点105处示出)。一段时间的减速发生。一旦车辆停止，则由驾驶员提供的制动压力用于保持车辆(点110)。然后，驾驶员释放制动踏板(点115)。在一段时间的自动保持后，AVH将控制交付与自动驻车制动器(点120)，并且随后驾驶员踩踏加速踏板(要求起步)并且自动驻车制动器(APB)被释放(点125)。随后是一段时间的加速。
车辆停止通常在ESC-ECU内通过参看轮速传感器数据而被确定。一旦四个车轮的全部的车轮速度低于某一阈值，则可判断(或检测)出车辆处于“停止”。如果车辆停止的更准确的确定被期待，则轮速传感器边界值的原始输入的评估被执行。如果在某一量的时间内(通常为300-740毫秒)没有接收到边界值，则判断处为“停止”。
图表中的点110是有必要知晓车辆处于“真实”停止还是在打滑(例如在四个车轮锁定的情况下)的关键区域。
在制动过程中，难以区分“真实”停止和打滑，特别是在低摩擦(low-mue)表面上难以区分“真实”停止和打滑。在这样的表面上，在低速或接近停止时可能锁定全部的四个车轮。这可能发生的一种典型情况是在防抱死制动系统(ABS)停车结束时(ABS正在退出控制但是车辆还没有达到停止的情况下)。问题在于，仅仅基于轮速传感器的数据是不可能区分出“真实”停止和车轮锁定时的打滑的。然而，知晓这样的区别是重要的。错误地启动“停止管理”功能可能会导致车辆无法操控并且由此使得车辆驾驶员和乘坐人处于危险。
例如，在AVH的情况下，这将会导致当前制动压力被保持。在AVH中，仅仅释放制动踏板不会释放制动压力。只有当APB接管或者“起步”被检测到时AVH系统才会释放制动压力。由此，除非打滑状态被检测到、APB接管、或起步发生，否则AVH系统将会保持制动。
本发明的AVH系统使用上述描述的检测方法来确定：打滑状态是否正在发生从而制动压力是否应当被释放并且控制是否应当交还给驾驶员。
一旦“打滑”被检测到，则“停止管理”功能被取消，从而允许驾驶员完全控制车辆。“真实”停止和打滑之间的区分在ESC-ECU内被实时地执行。
如图2所示，本发明的一个实施例包括连接至朝前视频摄像头205、多个轮速传感器210、横摆角速度传感器215和多个车辆制动器220的ESC-ECU 200。
图3展示了车辆300的示意图。车辆300具有四个车轮305A、305B、305C和305D。在一些其它实施例中，车辆300可具有不同数量的车轮。车轮305A、305B、305C和305D连接至两个轮轴310A和310B，如图所示。四个车轮被多个轮速传感器210A、210B、210C和210D监测。轮速传感器210A、210B、210C和210D联接至电子处理单元(“ECU”)315(即控制器)。车辆300还包括其它传感器如横摆角速度传感器215、朝前摄像头205、以及一个或一个以上物体检测装置(如雷达)320。在一些实施例中，ECU 315通过总线330(例如CAN总线)与车辆300上的其它装置(例如传感器、其它控制器)通信。
ECU 315包括处理器(例如微型处理器、微型控制器、ASIC、DSP等)、计算机可读介质或存储器(例如闪存器、ROM、RAM、EEPROM等)、以及输入/输出电路，所述可读介质或存储器可内置于处理器、外置于处理器、或者为这两种的组合。
本发明利用朝前视频摄像头来确定“真实”的车辆停止。视频摄像头的图像处理算法确定(基于视频图像)车辆是否处于“真实”停止。在一些实施例中，系统识别物体并且观察它们的轨迹，从而利用这些信息来确定“真实”停止。为了确保较短的检测时间，固定的物体(例如交通标志)被选取/识别/判断从而确定“真实”停止。在其它实施例中，特别的车道标记(例如“点划线(bot-dots)”)被使用，这是因为它们已经被用于车道检测的摄像头予以评估。
例如，如图4所示，车辆400具有检测停车标志405的摄像头。通过评估停车标志405的图像(例如图像的大小是否正在变化)，ESP-ECU可确定出车辆400是否处于停止。
移动的物体(例如正在穿过车辆前方的街道的行人)可被使用。然而，由于移动的物体具有更多的自由度(例如左/右运动和前/后运动)，因此评估更困难并且花费更多的时间。
用于确定“真实”停止的检测时间可为固定的时间段，或者可基于所使用的物体的类型(例如静止的物体检测时间较短，移动的物体检测时间较长)或到所使用的物体的距离(例如离该物体越近，检测时间越短，这是因为当物体越近时，能够更快地检测出物体的变化)而改变。检测时间保持为尽可能地少从而使得系统能够尽快地反应，在一些实施例中，快速检测时间被使用，并且多个图像被储存和比较以确定“真实”停止。例如，物体的图像可被非常快地捕捉(例如1毫秒1张)。如果算法确定出两个连续的图像已经发生变化，则打滑被确定。不过，如果算法不能检测出连续的图像的变化，则系统可比较最近的图像和最早的图像，并且确定出最后的变化发生的时间。这将在可能的情况下允许非常快速的反应，并且还能捕捉到系统利用连续的图像无法确定的打滑(例如在较慢的打滑过程中)。
在一些实施例中，“真实”停止的确定仅仅在低于某一速度阈值时被执行。因为车轮的锁定不太可能发生在较高速度下(即使在低摩擦表面上)，因此不需要执行“真实”停止的确定，直至车辆的速度低于预定的阈值。
基于视屏摄像头的“真实”停止信息以两种方式提供向其它的ECU：(1)摄像头通过CAN持续地提供“真实”停止的标志(flag)，或(2)摄像头仅仅(在例如被另一ECU要求时)通过CAN提供“真实”停止的确认。
如上说明的，知晓“真实”停止和四个车轮锁定时的打滑/滑行之间的区别对于大多数“停止管理”功能是重要的。
基于朝前摄像头判断“真实”车辆停止具有下述优点：
-“真实”停止的独立验证(即完全不同的计算方法被使用)；
-在ESC系统和/或某些传感器由于故障而没有在工作的情况下，该判断仍然发挥作用(对于仍然要求停止信息的其它ECU(例如APB)是有利的)；
-在一个或一个以上传感器信号具有噪音的情况下，该判断也将有效(而ESC-ECU对确定“真实”停止具有困难)；
-验证可在单独的ECU内执行；
-“真实”停止信息可从CAN自动获取；
-没有相关的噪音/振动/热(NVH)(与要求ESC回流泵期待的方法相比)；
-不需要额外的硬件。
“真实”停止的独立验证对于安全标准(例如ISO26262)的遵守是有利的，这是因为通过能够阻止/减少不想要的制动扭矩(通过识别打滑状态并且取消“停止管理”功能)可以降低车辆停止识别功能的测试要求(例如通过降低这一功能所指定的Automative Safety Integrity Level(ASIL)的评级)。确定真实的车辆停止的改进方法或第二方法也有利于“自动驾驶”方案。
图5展示了停止检测系统的操作的实施例。在图示的实施例中，该系统检查车辆的行进是否慢于预定阈值(步骤500)。如果速度大于所述阈值，则停止检测系统不执行停止检测并且退出(步骤505)。如果速度小于所述阈值，则系统通过摄像头205检测在停止检测中所使用的物体(步骤510)。如上所述，该物体通常为固定的物体；然而，移动的物体也可被使用。接下来，系统延迟一时间段(步骤515)。该时间段可利用车辆的速度(例如，如果车辆移动地越快，则该时间段越短)、设定的时间段(例如几毫秒)、或可变的时间段(例如作为ECU中更大的处理程序的一部分或者基于到物体的距离而变化)来确定。在所述延迟之后，同一物体被再一次检测(步骤520)和分析(步骤525)。该分析结果确定出物体的被检测特征是否从物体的先前的检测结果发生改变并且该改变是否表示车辆的移动。然后，系统基于分析结果确定出车辆是否处于真实的停止(步骤530)。如果车辆处于真实停止，则系统设置停止标志(步骤535)，如果车辆没有处于真实停止，则系统重置停止标志(步骤540)，并且再一次返回到延迟(步骤515)并且继续检查真实停止。如上所述，所述停止标志可提供为能够被持续地获取(例如通过CAN总线)或在被另一系统要求时才予以提供。
由此，本发明提供一种用于确定车辆的真实停止的系统和方法。

Claims (15)

1.一种确定车辆的“真实”停止的方法，所述方法包括：
通过摄像头检测车辆外的物体；
在存储器中储存基于被检测的物体的第一数据；
在一延迟后检测同一物体；
在所述延迟后，在存储器中储存基于所述被检测的物体的第二数据；
利用控制器分析所述第一数据和所述第二数据；
基于分析结果确定“真实”停止是否已经发生。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，检测步骤由摄像头执行，并且所述第一数据和所述第二数据是所述被检测的物体的图像。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述被检测的物体是静止的物体。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述被检测的物体是移动的物体。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括当“真实”停止被确定时，设置停止标志。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括当确定“真实”的停止确定出车辆正在移动时，重置停止标志。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括当被要求时，提供停止状态的标示。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括在车辆上的总线上持续地提供停止状态的标示。
9.一种用于确定车辆的“真实”停止状态的系统，所述系统包括：
摄像头，所述摄像头构造为捕捉车辆外的物体的图像；以及
控制器，所述控制器构造为
从所述摄像头接收物体的图像，
将接收到的图像储存在存储器中，
比较储存在存储器中的图像，
从存储器中的图像的比较结果确定出车辆是否正在移动，并且
提供车辆是否处于“真实”停止的标示。
10.根据权利要求1的系统，其特征在于，被捕捉的物体是静止的物体。
11.根据权利要求1的系统，其特征在于，被捕捉的物体是移动的物体。
12.根据权利要求1的系统，其特征在于，当“真实”停止被确定时，所述控制器设置停止标志。
13.根据权利要求1的系统，其特征在于，当确定“真实”的停止确定出车辆正在移动时，所述控制器重置停止标志。
14.根据权利要求1的系统，其特征在于，当被要求时，所述控制器提供停止状态的标示。
15.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述系统还包括总线，所述控制器在所述总线上持续地提供停止状态的标示。
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