CN105620409A - 车辆底部碰撞避免 - Google Patents

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Abstract

车辆底部碰撞避免。摄像机被配置为面向车辆的前方安装。计算机被编程为从摄像机接收第一和第二图像，使用至少第一和第二图像确定位于车辆的前方的障碍物的高度，且至少部分地根据障碍物的高度，通过通信总线发送指令到部件控制器以控制车辆的速度。

Description

车辆底部碰撞避免
背景技术
即使在低速下，当驾驶员过分向前驶入具有高路缘的停车位、越过减速带、遇到道路上的隆起物或其它障碍物等时，可以造成车辆前护板或车身底板损坏。因此，用于避免可以对车辆底部造成损坏的碰撞的机构将是有用的。
附图说明
图1是装备有底部碰撞避免的示例性车辆的框图；
图2说明了包括造成底部损坏的风险的障碍物的示例性车辆操作环境；
图3说明了包括不造成底部损坏的风险的障碍物的示例性车辆操作环境；
图4是用于避免底部碰撞的示例性过程的过程流程图。
具体实施方式
系统概述
图1是装备有路缘检测和监控的示例性车辆101的框图。车辆101通常包括在车辆101的操作——例如，当以比如小于每小时15公里这样的相对低的速度驾驶时——过程中可以用来将数据115提供到车辆计算机105的一个或多个传感器数据收集器110，特别是视频摄像机。有利地是，计算机105可以被编程为使用数据115来检测路缘、隆起物、或其它障碍物，并且此外可以被配置为确定障碍物是否从驾驶表面(例如，道路、停车场等)延伸到造成碰撞和/或损坏车辆底部——例如，护板、车身底板等——的风险的高度。计算机105可以进一步被编程为将指令提供到车辆101中的部件控制器，以使由障碍物造成的风险减轻，例如，将指令提供到发动机控制器125以改变车辆101油门，将指令提供到制动控制器130以应用制动，例如，自动制动功能等。更进一步地，计算机105可以被配置为通过车辆101中的人机界面(HMI)120提供警报。
示例性系统元件
如上所述，车辆101包括车辆计算机105。车辆101通常是具有三个或更多车轮的陆上车辆，例如，客车、轻型货车等。计算机105通常包括处理器和存储器，存储器包括计算机可读介质的一个或多个形式，且存储通过处理器可执行的指令，该指令用于执行各种操作，包括如本文所公开的。此外，计算机105可以包括和/或通信地连接到多于一个计算设备，例如，包括在车辆101中用于监控和/或控制各种车辆部件的控制器等等，例如发动机控制单元、变速器控制单元等。计算机105通常被配置用于在一个或多个车辆101通信机构——例如，控制器局域网(CAN)总线等等——上通信。计算机105还可以具有到车载诊断连接器(OBDII)的连接。
通过CAN总线、OBDII、和/或其它有线的或无线的机构，计算机105可以将信息传送到车辆中的各种设备和/或从各种设备——例如，控制器、执行器、传感器等，包括数据收集器110、发动机控制单元(ECU)125、制动控制器130等——接收消息。可选择地或另外，在计算机105实际上包括多个设备的情况下，CAN总线等可以用于在本公开内容中表示为计算机105的设备之间通信。此外，计算机105可以被配置用于通过各种有线的和/或无线的网络技术(例如，蜂窝、蓝牙、通用串行总线(USB)、有线的和/或无线的包交换网络等)与其它设备通信。
车辆101通常包括至少一个摄像机数据收集器110。例如，摄像机数据收集器110可以被装备以获得静止和/或视频图像，并且可以是单目或立体摄像机。如图2和3中最佳所示，摄像机数据收集器110通常安装在车辆101的前部，例如，在车辆101挡风玻璃的中央顶部位置，以便提供视场215。如下面进一步所讨论的，视场215包括用于车辆101的操作表面205的部分，借此，摄像机110，可能连同一个或多个其它数据收集器110，可以提供数据115，通过该数据115，计算机105可以确定车辆101的前方的障碍物210的高度，并且确定障碍物210是否构成损坏车辆101的底部的风险。
如已经提到的，数据收集器110可以包括除了一个或多个摄像机数据收集器110以外的各种的设备。例如，数据收集器110可以包括超声波传感器数据收集器110，和/或收集车辆101的动态数据(比如速度、横摆率、转向角等)的其它数据收集器110。此外，上述示例并不旨在是限制性的，其它类型的数据收集器110可以用来将数据115提供到计算机105。例如，车辆中的各种控制器可以作为数据收集器110运行，以通过CAN总线提供数据115，例如，关于车辆速度、加速度、位置等的数据115。
除了用于执行包括如本文所描述的操作的程序指令以外，计算机105的存储器通常存储收集数据115。收集数据115可以包括在车辆101中收集的各种数据。收集数据115的示例包括对象——例如，潜在的障碍物210，比如路缘、隆起物等——的距离和/或高度的测量值和/或从这样的测量值的计算结果。通常，收集数据115可以包括可以通过收集设备110收集和/或从这样的数据计算的任何数据。
车辆101通常包括人机界面(HMI)120。通常，HMI120装备成接受用于计算机105的输入，和/或从计算机105提供输出。例如，车辆101可以包括配置为提供图形用户界面(GUI)等的显示器、交互式语音应答(IVR)系统、音频输出设备、用于例如通过车辆101的方向盘或座椅等提供触觉输出的机构中的一个或多个。此外，用户设备(例如，便携式计算设备，比如平板电脑、智能电话等等)可以用来为计算机105提供HMI120的一些或全部。例如，用户设备可以使用上面所讨论的技术(例如，USB、蓝牙等)连接到计算机105，且可以用来接受对计算机105的输入和/或从计算机105提供输出。在任何情况下，HMI120可以提供关于障碍物210的输出，例如，该输出描述障碍物210的高度、距离等、障碍物210是否对车辆101造成风险等。此外，如下实施方式是可能的，其中HMI120用来接受输入以开始检测障碍物210的过程，如下面所述。
ECU125是发动机控制单元，比如已知的那些，例如，其包括处理器和存储器，并且被编程为提供控制车辆101动力传动系统和/或发动机的指令。例如，ECU可以通过车辆101CAN总线等接收关于用于车辆101动力传动系统的适当的油门水平、扭矩量等的指令。此外，计算机105可以被编程为根据障碍物210的检测来提供这样的指令。
制动控制器130通常包括处理器和存储器，并且被编程为提供指令来控制车辆101制动器，例如众所周知的那些。例如，制动控制器130可以通过车辆101CAN总线等接收关于车辆101制动器的应用的指令，并且可以被编程为根据障碍物210的检测来提供这样的指令。
图2和3说明了包括具有在其上的障碍物210的道路205的示例性车辆101操作环境200，障碍物210可以对车辆101造成底部损坏的风险。例如，图2示出了高度足以损坏车辆101底部(比如护板或车身底板)的障碍物210a。与此相反，图3示出了不具有可能损坏车辆101底部的高度的障碍物210b。
同样如图2和3中所示，摄像机数据收集器110通常具有视场215。相对于沿车辆101的纵向轴线测量的车辆101的前方的距离，视场215在距离Dmin开始和在距离Dmax结束。观测距离Dv——也沿车辆101的纵向轴线测量——被定义为Dmax和Dmin之间的差。应该理解的是，观测距离可以取决于特定的摄像机数据收集器110的性能，例如，摄像机110透镜的视角等。此外，摄像机数据收集器110通常捕获由观测距离Dv和垂直于观测距离Dv的宽度所限定的表面205上的总体上矩形的观测区域，观测区域根据特定的摄像机数据收集器110的性能被提供。
示例性过程流程
图4是用于避免底部碰撞的示例性过程400的过程流程图。过程400开始于框405，其中计算机105开始障碍物210的检测。例如，在一个实施方式中，当车辆101速度降到低于预定阈值(例如，每小时15公里)时，开始过程400。可选择地或另外，底部碰撞避免过程400可以根据通过HMI120接收到的输入——例如，指示停车操作正在开始，车辆101正在穿过潜在地包括障碍物210(比如减速带等)的操作表面——来开始，全球定位系统(GPS)数据115可以用来指示车辆101靠近停车场和包括减速带或其它障碍物210等的操作表面205。
接下来，在框410中，计算机105确定观测区域中的障碍物210的高度。例如，计算机105可以接收收集数据115，该收集数据115可以用来构建可以被称为观测区域的“纹理图”的图。也就是说，如果观测区域是矩形表面，则它可以被分配X和Y坐标，且高度——例如，车辆101所处的操作表面205的高度的上面的距离——可以被分配给在纹理图上(即观测区域内)的各种X-Y位置。此外，观测区域的障碍物210高度H可以被定义为观测区域中的对象的最大高度，例如，与纹理图上X-Y坐标相关联的最大高度。那个高度可以被识别为观测区域的障碍物210高度。这样的数据115通常包括图像且可以包括其它数据，例如来自超声波传感器、雷达、激光雷达、或其它数据收集器110的数据。
因此，障碍物210高度可以以各种方式来确定。例如，在一个实施方式中，摄像机数据收集器110可以在连续时间点提供观测区域的两个或多个图像。此外，除了图像以外，收集数据115可以包括第一和最后这样时间点之间的车辆101的速度，例如，平均速度。障碍物210的高度因此可以从这样的图像例如以已知的方式来确定。例如，在最小距离Dmin处的障碍物210的第一图像可以与在最大距离Dmax处的障碍物210的第二图像比较，并且障碍物210的高度H因此通过考虑在距离Dv中各自的第一个第二图像中的障碍物210的视在高度的变化来确定，距离Dv可以根据车辆101速度来确定。也就是说，如应当理解的，在距离Dmin和Dmax之间的第一和第二图像中的障碍物210的视在高度随时间的变化可以用来确定障碍物210的绝对或实际高度。可选择地或另外，附加数据115可以用来构建纹理图，例如，超声波传感器数据收集器110等可以被使用。此外，如上所述，可以使用立体摄像机数据收集器110，例如，在单一时间提供两个图像来例如以已知的方式测量高度H。
此外，除了高度H以外，要注意的是，计算机105可以使用图像或其它数据115来确定障碍物210的坡度。例如，众所周知，坡度可以通过在距车辆101的不同距离(即至少两个距离)测量障碍物210的各自的高度来推断，并且因此根据高度的变化来确定坡度。
跟随框410，在框415中，计算机105确定观测区域中的障碍物210是否具有超过阈值高度的高度H。例如，阈值高度可以根据避免对车辆101的底部(例如，护板或车身底板)的碰撞所需的间隙来确定。阈值高度可以存储在计算机105的存储器中。如果超过阈值高度，则接下来执行框420。否则，过程400进行到框425。要注意的是，除了阈值高度以外，在框410中，计算机105可以考虑障碍物210的阈值坡度。此外，阈值高度和阈值坡度可以彼此依赖。例如，完全不考虑阈值坡度的情况下，阈值高度可以是车辆101的车身底板间隙所需的高度，但较小的阈值高度可以用于大于预定阈值(例如，30度、45度等)的坡度。
在可以跟随框415的框420中，计算机105提供指令以避免车辆101和具有超过阈值高度的高度H的检测到的障碍物210之间的碰撞。例如，计算机105可以发送指令到制动控制器132，以应用车辆101制动器。指令可以取决于障碍物210的坡度以及高度，例如，如果障碍物210具有在一定范围内的坡度，例如大体上90度，则可能需要更大的制动，然而低于某一阈值的坡度，例如10度或更小，可以需要更平缓的制动。另外或可选择地，通过进一步举例的方式，计算机105可以命令ECU125减小车辆101油门。将被应用的制动、油门减小等的量可以取决于在车辆101的当前速度下和/或在障碍物210坡度上的车辆101的停止距离。跟随框420，过程400进行到框430。
在可以跟随框415的框425中，计算机105可以根据检测到的障碍物210具有处于或低于阈值高度的高度H的确定来采取行动。在某些情况下，框425可以被省略和/或计算机105可以被编程为不采取行动。然而，在一些实施方式中，计算机105可以被编程为当车辆101在障碍物210的预定距离内时控制车辆101速度。例如，将计算机105编程为，当车辆101接近停车路缘等时，即使停车路缘不是将损坏车辆101护板或底部的障碍物210，也减速(例如制动)车辆101，这会是便利的。在这个背景下，“接近”可意味着当车辆101在距障碍物210半米或更近距离之内的时候，从而制动导致当车辆101在靠近障碍物210处停止时车辆101轮胎在10厘米或更小的距离内。
在跟随框420的框430中，计算机105可以更新关于过程400的状态的HMI120。例如，如果在框415之后到达框430，则HMI120可以指示“障碍物检测在进行中”，或一些类似消息。另一方面，如果在框420之后到达框430，则HMI120可以指示“警报-潜在的障碍物碰撞”、“警告-执行障碍物避让”和/或一些其它类似的消息。更进一步地，如果在框425之后到达框430，则HMI120可以指示“接近停车路缘”和/或一些其它类似的消息。
跟随框430，在框435中，计算机105确定过程400是否应该继续。例如，车辆101可以熄火，可以接收表明过程400将要结束的用户输入，车辆101可以停车、置于“驻车”模式等。如果过程400应该继续，则过程400返回到框410。否则，过程400结束。
结论
比如本文所讨论的那些计算设备通常各自包括通过一个或多个计算设备——比如上面所识别的那些——可执行的并用于执行上面所描述的过程的框或步骤的指令。例如，上面所讨论的过程框可以体现为计算机可执行指令。
计算机可执行指令可以从使用多种程序设计语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解读，这些语言和/或技术包括但不限于JavaTM、C、C++、VisualBasic、JavaScript、Perl、HTML等中单独一个或结合。通常，处理器(例如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括在此描述的一个或多个过程。这样的指令和其它数据可以使用多种计算机可读介质存储和传送。计算设备中的文件通常是存储在计算机可读介质上的数据，该介质比如为存储介质、随机存取存储器等。
计算机可读介质包括参与提供计算机可读数据(例如指令)的任何介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质等。非易失性介质包括，例如光盘或磁盘以及其他持续存储器。易失性介质包括动态随机存取存储器(DRAM)，其典型地构成主存储器。计算机可读介质的普遍形式包括，例如软盘(floppydisk)、可折叠磁盘(flexibledisk)、硬盘、磁带、其它磁性介质、CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(数字化视频光盘)、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其它具有孔排列模式的物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM(闪速电可擦除可编程只读存储器)、任何其它存储芯片或内存盒、或者任何其他计算机可读取的介质。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。而且，这些元件中的一些或全部可以改变。关于在此描述的介质、过程、系统、方法等，应当理解的是，虽然这些过程等的步骤被描述成根据一定的有序序列发生，但是这些过程可以实施为以不同于本发明描述顺序的顺序来执行所述的步骤。进一步应当理解的是，某些步骤可以同时执行，其它步骤可以增加，或在此所述的某些步骤可以省略。换句话说，提供在此的过程的描述目的在于说明某些实施例，而不应以任何方式被解释为限制要求保护的发明。
如本文所使用的，修饰形容词的副词“大体上”意味着结构或过程可以偏离精确描述的几何结构、形状、时间等，这是因为材料、机械加工、制造、处理和/或处理速度、网路连通性等方面的瑕疵。
因此，应当理解的是，上述说明书旨在说明而不是限制。除了提供的示例以外，对于本领域技术人员而言，在阅读上述说明书的基础之上许多实施例和应用是显而易见的。本发明的范围不应参照上述说明书来确定，而是应该参照所附权利要求连同这些权利要求所享有的全部等效范围来确定。可以预见和预期未来的发展将会发生在在此所讨论的领域，且所公开的系统和方法将被结合到这些未来的实施例中。总之，应当理解的是，本发明能够进行修改和变化，并且仅由下面的权利要求限定。
在权利要求中使用的所有术语旨在被给予它们如本领域中技术人员理解的清楚的和通常的含义，除非在此做出明确相反的指示。特别是单数冠词如“一”，“该”，“所述”等的使用应被理解为叙述一个或多个所示元件，除非权利要求中叙述了明确相反的限制。

Claims (20)

1.一种安装在车辆中的系统，包含：
摄像机，所述摄像机被配置为面向所述车辆的前方安装；以及
计算机，所述计算机包括处理器和存储器，且所述计算机被编程为：
从所述摄像机接收第一和第二图像；
使用至少所述第一和第二图像确定位于所述车辆的前方的障碍物的高度；以及
至少部分地根据所述障碍物的所述高度，通过通信总线发送指令到部件控制器以控制所述车辆的速度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中到所述部件控制器的所述指令是降低车辆速度的指令。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述部件控制器是制动控制器和发动机控制器中的一个。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机被进一步编程为生成记录所述摄像机的观测区域中的多个点的高度的纹理图，其中所述障碍物高度被包括在所述纹理图中。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述障碍物高度是根据所述纹理图中的最高点来确定。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机被进一步编程为至少部分地根据所述障碍物的坡度来发送所述指令。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机被编程为当所述车辆以低于预定阈值的速度移动时确定所述障碍物的所述高度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机被编程为，至少部分地通过确定所述车辆分别距所述第一和第二图像中的所述障碍物的第一和第二距离并且使用所述图像和所述距离的对比来确定所述障碍物的所述高度。
9.根据权利要求1所述的系统，进一步包含至少一个非摄像机传感器，其中所述计算机被进一步编程为除了所述第一和第二图像之外还使用来自所述非摄像机传感器的数据确定所述障碍物的所述高度。
10.根据权利要求1所述的系统，进一步包含至少一个第二摄像机，其中所述计算机被进一步编程为从所述至少一个第二摄像机接收至少一个第三图像，且使用所述第三图像确定所述障碍物的所述高度。
11.一种方法，包含：
从安装在车辆中的摄像机接收第一和第二图像；
使用至少所述第一和第二图像确定位于所述车辆的前方的障碍物的高度；
至少部分地根据所述障碍物的所述高度，通过通信总线发送指令到部件控制器来控制所述车辆的速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中到所述部件控制器的所述指令是降低车辆速度的指令。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述部件控制器是制动控制器和发动机控制器中的一个。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包含生成记录所述摄像机的观测区域中的多个点的高度的纹理图，其中所述障碍物高度被包括在所述纹理图中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述障碍物高度是根据所述纹理图中的最高点来确定。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包含至少部分地根据所述障碍物的坡度来发送所述指令。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包含当所述车辆以低于预定阈值的速度移动时确定所述障碍物的所述高度。
18.根据权利要求11所述的方法，进一步包含至少部分地通过确定所述车辆分别距所述第一和第二图像中的所述障碍物的第一和第二距离并且使用所述图像和所述距离的对比来确定所述障碍物的所述高度。
19.根据权利要求11所述的方法，进一步包含从至少一个非摄像机传感器接收数据，且除了所述第一和第二图像之外还使用来自所述非摄像机传感器的数据确定所述障碍物的所述高度。
20.根据权利要求11所述的方法，进一步包含从至少一个第二摄像机接收至少一个第三图像，且使用所述第三图像确定所述障碍物的所述高度。
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