CN106796292A - 用于检测在机动车辆的周围区域中的至少一个对象的方法、驾驶员辅助系统和机动车辆 - Google Patents

用于检测在机动车辆的周围区域中的至少一个对象的方法、驾驶员辅助系统和机动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过驾驶员辅助系统(2)在机动车辆(1)的周围环境区域(7)中检测至少一个对象(9a、9b、9c)的方法，其中，在相继的测量周期中，距离传感器(4)用于发射相应的传输信号并用于接收被所述至少一个对象(9a、9b、9c)反射的被发射信号的第一回波和第二回波；以及控制装置(3)基于第一回波确定第一距离值(a1)，基于第二回波确定第二距离值(a2)，和基于第一和第二距离值(a1、a2)确定所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度；其中所述测量周期在机动车辆(1)关于所述至少一个对象(9a、9b、9c)的相对运动期间被执行，测量周期中的至少两个涉及相应差值的确定，所述差值描述所述第二距离值(a2)和所述第一距离值(a1)之间的差；且所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度基于在所述至少两个测量周期中确定的相应的差值的变化来确定。

Description

用于检测在机动车辆的周围区域中的至少一个对象的方法、 驾驶员辅助系统和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于通过驾驶员辅助系统检测在机动车辆的周围环境区域中的至少一个对象的方法，在该方法中，传输信号在每一个时序连续测量周期中通过距离传感器发射，继而传输信号的被所述至少一个对象反射的第一和第二回波被接收；以及，通过控制装置，第一距离值基于第一回波确定，第二距离值基于第二回波确定，且所述至少一个对象的高度基于第一距离值和第二距离值确定。本发明还涉及用于机动车辆的驾驶员辅助系统。最后，本发明涉及包括这种驾驶员辅助系统的机动车辆。
背景技术
兴趣现在被特别引向距离传感器，通过该距离传感器，机动车辆到对象的距离可被确定。这样的距离传感器可以比如被构造成超声波传感器、雷达传感器或光学传感器。驾驶员辅助系统从现有技术中已知，其在驾驶员驾驶机动车辆时基于这种距离传感器的数据来辅助驾驶员。比如，超声波传感器被用于检测距机动车辆的周围环境区域中的障碍物的距离。对于某些应用，比如自主停车，或对于自主制动操作，存在借助距离传感器确定对象的高度的不同途径。因而，比如区分高的障碍物或对象和矮的障碍物或对象是可行。这里，特别具有关键重要性的是被估计或确定的对象高度符合对象的实际高度。基于该信息，比如，做出制动干预的决定，其确定是否能够驾驶越过对象，即，其是否为矮的对象。
目前的用于估计对象高度的方法计算到对象的路程(approach)和行进的距离之间的差。该方法假定车辆自身运动的优异的、性能敏感(performance-sensitive)的计算，其中在该情况下，关键问题是对象本身的未知运动。因而，该方法仅在静止对象的情况下有效。此外，从现有技术中已知这样的方法，其中由距离传感器发射的传输信号的多个回波被检测，且其中第二回波的高度被确定。在该情况下，利用了在高障碍物的情况下一般存在到达障碍物的多个信号路径的认识。第一路径是直接回波；第二信号路径比如是通过地面的回波反射。该信号路径因而在某种程度上更长。如果两个回波在某一方向上紧接着地(inrapid succession)一个跟随一个，则比如可以假定该对象可被理解为是高的。
在该背景下，EP 1 308 751描述了操作用于机动车辆的短程识别系统的方法。在此，对象的高度可基于距离传感器的回波信号确定。在该情况下，还可设置为，机动车辆朝着要被检测的对象行进。
此外，EP 1 643 271 B1描述了对用于停放机动车辆的系统的停车空间中的侧边界进行分类的方法。在该情况下，距离传感器的回波脉冲被评价，以对查明的侧边界进行分类。在此，特别地，将回波脉冲的振幅和脉冲长度与可预先限定的阈值相比较。
此外，EP 1 910 866 B1描述了利用超声波车辆传感器的用于确定停车空间的深度的方法。在该情况下，检查超声波传感器的回波信号的离散和/或分布。如果在分布内形成集中的所有和/或多个传播时间和/或距离的离散范围低于可预限定的阈值，则深度被确定。
发明内容
本发明的目的为阐释在采用距离传感器的驾驶员辅助系统中更可靠地确定对象高度的方法。
根据本发明，通过具有根据相应的独立权利要求的特征的方法、驾驶员辅助系统和机动车辆来实现该目的。本发明的有利实施例为从属权利要求、说明书和附图的主题。
根据本发明的一个方法被用于通过驾驶员辅助系统检测在机动车辆的周围环境区域中的至少一个对象。在此，传输信号在每一个时序连续测量周期中通过距离传感器发射，且所述传输信号的被所述至少一个对象反射的第一回波和第二回波被接收。此外，通过控制装置，第一距离值基于第一回波确定，第二距离值基于第二回波确定，而所述至少一个对象的高度基于所述第一距离值和第二距离值确定。所述测量周期在机动车辆关于所述至少一个对象的相对运动期间被执行。对于至少两个测量周期，在每个情况下确定差值，所述差值描述所述第二距离值和所述第一距离值之间的差；且所述至少一个对象的高度基于在所述至少两个测量周期中确定的相应的差值的变化来确定。
该方法用于检测在机动车辆的周围环境区域中的至少一个对象。机动车辆的周围环境区域中的一个或多个对象因而可被特征化。特别地，所述至少一个对象的高度可被确定。为此，多个测量周期通过驾驶员辅助系统的距离传感器执行。所述距离传感器可以比如是雷达传感器、激光扫描仪或超声波传感器。传输信号在每一个测量周期中通过距离传感器发射。该传输信号被机动车辆的周围环境区域中的所述至少一个对象反射，并作为回波再次击中距离传感器4。在该情况下，传输信号的多个回波一般被接收。距离传感器和对象之间的距离可基于传输信号的发射和相应的回波的接收之间的传播时间来确定。基于第一回波，第一距离值基于传输信号的发射和第一回波的接收之间的传播时间来确定。此外，第二距离值基于传输信号的发射和第二回波的接收之间的传播时间来确定。
在执行测量周期的同时，机动车辆可相对于所述至少一个对象运动。机动车辆因而可以朝向所述至少一个对象运动。替代地，机动车辆可以远离所述至少一个对象运动。还可以设置为，所述至少一个对象运动。在每个测量周期中，描述第二距离值和第一距离值之间的差的差值被确定。所述差值从至少两个测量周期中被比较，特别是时序上连续的测量周期中被比较。因而，第一测量周期期间确定的第一差值被与第二测量周期期间确定的第二差值相比较。两个测量周期之间的差值的变化由此可以被确定。该差值的变化则用于确定对象的高度。
本发明基于不同对象显示第一和第二回波之间的差异的认识。如果只执行一个测量，其中机动车辆不相对于所述至少一个对象运动，则比如，不可能区分对象是一个高对象还是多个矮对象。为此目的，基于不同的位置确定回波之间的差异。因而，对象可被更准确地特征化，尤其是对象的高度可被更可靠地估计。
优选地，如果所述差值的变化超过预确定的阈值，则所述至少一个对象被特征化为高的。如果差值随着机动车辆关于所述至少一个对象的相对运动而变化，则可以假定其是高对象。在该情况下，被纳入考虑的是，第一距离值和第二距离值的比率依据机动车辆到对象的距离而变化。如果差值作为时间的函数保持基本恒定，则可以假定回波不源自从高物体上的反射。
在另一个实施例中，对于每一个测量周期，对于所述差值确定参考值，且将所述参考值与所确定的差值相比较。参考值可基于高对象存在于机动车辆前方而形成。可因此以高概率计算，传输信号如何被对象反射，以及第一回波和第二回波通过传输信号的哪一个反射来提供。因而，所述差值的似真性检查通过参考值来执行。因而，对象可被可靠地特征化。
在另一个实施例中，在所述参考值与所述差值的比较期间，将公差值纳入考虑。该公差值可从所确定的差值中扣除。替代地或另外地，所确定的差值可加到所述公差值上。以这种方式，第一距离和第二距离的确定期间的测量误差可被纳入考虑。
优选地，所述参考值基于所述第二距离值的估计值来确定，所述第二距离值的估计值基于所述第一距离值计算。第一回波可相应地通过距离传感器接收。第一距离值可基于第一回波计算。对于第二距离值计算一估计值。该值基于机动车辆和对象之间的几何特性来确定，其中假定对象为高的。对于高信号，超声波信号的传播路径可相应地被预确定。因而，对于第二距离值可确定一估计值。该估计值可还被用于执行对确定的第二距离值的似真性检查，所述第二距离值基于第二回波确定。
优选地，所述第二距离值的估计值在所述第二回波源自所述传输信号从所述至少一个对象的基部点的区域中的反射的假定下来确定。“基部点”当前被理解为意味着对象的区域，在该区域处，对象比如与表面(特别是道路表面)相邻接。因而，比如，可以假定第一距离值描述距离传感器和对象之间的最短距离。此外，可以假定第二距离值描述距离传感器和对象的基部点之间的距离。因此，第二距离值的估计值，以及因而差值的参考值，可以简单和可靠的方式来确定。
此外，有利的是，如果所述参考值依据在所述机动车辆上和/或在所述机动车辆中的所述距离传感器的安装高度来确定。距离传感器可比如被布置在机动车辆的保险杠中或保险杠后。替代地，距离传感器可布置在主体部分中或主体部分后，所述主体部分比如是机动车辆的门。基于有关距离传感器的安装位置的该信息，距离传感器和对象之间的相对距离可被确定。特别地，距对象的最短距离和距对象的基部点的最短距离可被确定或计算。以这种方式，参考值可被可靠地查明。
根据本发明的驾驶员辅助系统包括至少一个距离传感器和控制装置，所述控制装置被设计为用于执行根据本发明的方法。控制装置可比如由机动车辆的控制单元(电子控制单元，ECU)形成。
优选地，所述控制装置被设计为基于通过所述至少一个距离传感器确定的所述至少一个对象的高度来检测邻近于所述至少一个对象的停车空间。该控制装置被设计为基于第一距离值和第二距离值确定对象的高度。因而，比如，高对象可与矮对象区分开。特别地，路缘(curb)可因此被检测。可特别地检测障碍物是否可被驾驶越过或者机动车辆是否可运动越过对象。因此，比如，可以区分停车位标记、路缘和停放的车辆。以这种方式，停车空间，即空闲停车空间，可被可靠地检测。
在另一个实施例中，所述控制装置被设计为基于通过所述至少一个距离传感器确定的所述至少一个对象的高度来执行紧急制动。基于确定的对象高度，可区分对象是否构成与之即将发生碰撞的障碍物。此外，可查明机动车辆是否可驾驶越过所述对象。基于该信息，可决定是否启动自主紧急制动。
此外，有利的是，如果控制装置被设计为基于通过所述至少一个距离传感器确定的所述至少一个对象的高度来执行对机动车辆的转向系统和/或制动系统和/或驱动装置的干预。换句话说，基于所述至少一个对象的确定的高度，机动车辆可以是至少半自主操控的。比如，可发生对机动车辆的转向系统的干预，同时驾驶员继续操控加速踏板和制动器。还可想象的是，机动车辆通过控制装置自主操控。在该情况下，驾驶员辅助系统还接管车辆的制动器和驱动发动机或驱动装置的干预。
根据本发明的机动车辆包括根据本发明的驾驶员辅助系统。机动车辆特别地构造为乘用车。
参考根据本发明的方法提供的实施例和其优势对应地适用于根据本发明的驾驶员辅助系统和根据本发明的机动车辆。
本发明的其他特征由权利要求、附图和附图说明产生。在上述说明书中提及的所有特征和特征组合，以及在下述说明书中提及的和/或仅在附图中的示出的特征和特征组合不仅可以相应的特定组合应用，也可以其他组合或单独地应用。
附图说明
现将基于优选的示例性实施例以及参照附图更详尽地描述本发明。
以下被示出的是：
图1是根据本发明的一个实施例的机动车辆的示意图；
图2是根据图1的机动车辆，其朝向第一对象运动；以及
图3是根据图1的机动车辆，其朝向第二和第三对象运动。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的机动车辆1。在当前的示例性实施例中，机动车辆1构造为乘用车。机动车辆1包括驾驶员辅助系统2。驾驶员辅助系统2可以比如被构造为自主地执行紧急制动。替代地或附加地，驾驶员辅助系统2可被设计为检测停车空间并且将机动车辆1至少半自主地停放在检测到的停车空间中。
驾驶员辅助系统2还包括控制装置3。控制装置3可比如由机动车辆1的控制单元形成。此外，驾驶员辅助系统2包括至少一个距离传感器4。在当前的示例性实施例中，驾驶员辅助系统2包括八个距离传感器4。四个距离传感器4被布置在机动车辆1的前部分5，四个距离传感器4被布置在机动车辆1的后部分6。距离传感器4可特别地构造成检测在机动车辆1的周围环境区域7中的所述至少一个对象9a、9b、9c。此外，距离传感器4特别地构造成检测距机动车辆1的周围环境区域7中的至少一个对象9a、9b、9c的距离。距离传感器4可以比如被构造成超声波传感器、雷达传感器、激光扫描仪等。
此外，机动车辆1或驾驶员辅助系统2包括促动装置8。促动装置8设计为执行对机动车辆1的转向和/或制动系统和/或驱动发动机的干预。促动装置8连接到控制装置3，用于通过对应的数据电缆进行数据传输。此外，距离传感器4连接到控制装置3，用于数据传输。为清楚起见，相应的数据线未被示出。
距离传感器4中的至少一个现在被用于确定对象9a、9b、9c的高度。为此目的，所述至少一个距离传感器4在时序连续测量周期中操作。在每个测量周期中，传输信号通过距离传感器4发射。该传输信号从所述至少一个对象9a、9b、9c被反射，并再次击中距离传感器4。传输信号一般被多次反射，使得传输信号的多个回波击中距离传感器4。
为确定所述至少一个对象9a、9b、9c的高度，机动车辆1相对于对象9a、9b、9c运动。机动车辆1可以比如朝向所述至少一个对象9a、9b、9c运动。在每一个测量周期中，第一距离值a1基于传输信号的发射和第一回波的接收之间的传播时间来确定。此外，第二距离值a2基于传输信号的发射和第二回波的接收之间的传播时间来确定。此外，通过控制装置3，描述第二距离值a2和第一距离值a1之间的差的差值被确定。
在当前的情况下，测量周期中的至少两个之间的差值的变化现在被确定。基于差值的变化，可检查对象9a、9b、9c是高对象还是矮对象。参考值也可被用于执行差值的似真性检查。该参考值可比如基于第二距离值a2的估计值来确定。该第二距离值a2的估计值可在对象9a、9b、9c为高对象的假定下确定。这将在下文中基于图2来解释。
图2示出了机动车辆1，其朝向第一对象9a运动。对象9a是高对象。当前快照示出了测量周期的执行。在该情况下，传输信号被发射。该信号被对象9a反射。再次，假定第一距离值a1描述距离传感器4和第一对象9a之间的最短距离。此外，假定第二距离值a2描述距离传感器4和第一对象9a的基部点10之间的最短距离。基部点10对应于第一对象9a的邻近于表面11(特别是道路表面)的区域。此外，距离传感器4的安装高度h为已知的。安装高度h指定为从表面11开始并沿着机动车辆的垂直轴线延续。在当前的示例性实施例中，安装高度h可以比如为40cm。
对于第一距离值a1，比如可以得出100cm的值，对于第二距离值a2，比如可以得出109cm的值。为计算第二距离值a2的估计值，现可假定直角三角形由第一距离值a1、第二距离值a2和安装高度h形成。在该情况下，距离值a1描述相邻腿部，安装高度h描述相对的腿部，而第二距离值a2描述斜边。如果第一距离值a1基于传输信号的发射和第一回波的接收之间的传播时间来确定，则第二距离值a2可被计算。该值由安装高度h的平方与第一距离值a1的平方的和的平方根来计算。对于上述的示例，获得107.7cm的估计值。测得的第二距离值a2为109cm。在应用公差值的情况下，现可确定第二距离值a2的估计值基本上符合被测距离值a2。因而可以假定对象为高对象。
图3示出了另一个示例性实施例，其中机动车辆1朝向第二对象9b和第三9c运动。在当前情况下，第二对象9b和第三对象9c为矮的障碍物，其可被机动车辆1驾驶越过。在当前情况下，第一距离值a1的测量得出100cm的值，而第二距离值a2的测量得出119cm的值。在此，根据上述计算，第二距离值a2的估计值得出107.7cm的值。然而，119cm的第二距离值被测得。即使在应用公差值的情况下，测得的第二距离值a2不匹配第二距离值a2的估计值。因而可假定第二回波不源自单个对象，且特别地不源自高对象。
在此，还可以基于距离值a1和a2确定第二对象9b和第三对象9c之间的距离。在当前情况下，将差值，即第二距离值a2和第一距离值a1之间的差在距离传感器4和对象9a、9b、9c之间的距离范围上以不同方式变化纳入了考虑。对于根据图3的示例性实施例，在当前情况下大约为20cm的差在整个距离范围上保持大约恒定，从而对于比如距离传感器4和对象9a、9b、9c之间300cm的距离以及对于比如100cm的短距离，得到相同的差值。
根据图2的示例的差值，其在当前情况下为9cm，在距离范围内变化。对于距离传感器4和对象9a之间的大距离，差值大，而对于距离传感器4和对象9a之间的小距离，差值小。该性质现可被用于区分对象9a、9b、9c。特别地，如果差值，即第一回波和第二回波之间的距离，对于高对象和矮对象巧合地一致，该方法可被运用。在此，不可能仅仅基于计算来做出区分。然而，如果机动车辆1相对于对象9a、9b、9c运动，则差值变化，决定因而是可行的。这特别地发生在距离传感器4和对象9a、9b、9c之间的短距离的情况下。
因而，简单的算法可被提供，用于确定对象9a、9b、9c的高度。这独立于机动车辆1的距离传感器4的数量。此外，使得对象9a、9b、9c的高度的快速估计是可行的。该可行的方法是经济的方法且使用了很少的计算能力。

Claims (12)

1.一种用于通过驾驶员辅助系统(2)检测在机动车辆(1)的周围环境区域(7)中的至少一个对象(9a、9b、9c)的方法，其中，传输信号在每一个时序连续测量周期中通过距离传感器(4)发射，继而所述传输信号的被所述至少一个对象(9a、9b、9c)反射的第一回波和第二回波被接收；以及，通过控制装置(3)，第一距离值(a1)基于第一回波确定，第二距离值(a2)基于第二回波确定，且所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度基于所述第一距离值(a1)和所述第二距离值(a2)确定，
其特征在于，
所述测量周期在机动车辆(1)关于所述至少一个对象(9a、9b、9c)的相对运动期间被执行；在所述测量周期的至少两个中，在每个情况下确定差值，所述差值描述所述第二距离值(a2)和所述第一距离值(a1)之间的差；且所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度基于在所述至少两个测量周期中确定的相应的差值的变化来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
如果所述差值的变化超过预确定的阈值，则所述至少一个对象(9a、9b、9c)被特征化为高的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
对于每一个测量周期，对于所述差值确定参考值，且将所述参考值与所确定的差值相比较。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
在所述参考值与所确定的差值的比较期间，将公差值纳入考虑。
5.根据权利要求3或4所述的方法，
其特征在于，
所述参考值基于所述第二距离值(a2)的估计值来确定，所述第二距离值(a2)的估计值基于所述第一距离值(a1)计算。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
所述第二距离值(a2)的估计值在所述第二回波源自所述传输信号在所述至少一个对象(9a、9b、9c)的基部点(10)的区域中的反射这一假定下来确定。
7.根据权利要求3至6所述的方法，
其特征在于，
所述参考值依据在所述机动车辆(1)上和/或在所述机动车辆(1)中的所述距离传感器(4)的安装高度(h)来确定。
8.一种驾驶员辅助系统(2)，包括至少一个距离传感器(4)，并包括控制装置(3)，所述控制装置(3)被设计为用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的驾驶员辅助系统(2)，
其特征在于，
所述控制装置(3)被设计为基于通过所述至少一个距离传感器(4)确定的所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度来检测停车空间，所述停车空间邻近于所述至少一个对象(9a、9b、9c)。
10.根据权利要求8或9所述的驾驶员辅助系统(2)，
其特征在于，
所述控制装置(3)被设计为基于通过所述至少一个距离传感器(4)确定的所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度来执行紧急制动。
11.根据权利要求8至10所述的驾驶员辅助系统(2)，
其特征在于，
所述控制装置(3)被设计为基于通过所述至少一个距离传感器(4)确定的所述至少一个对象(9a、9b、9c)的高度来执行对机动车辆(1)的转向和/或制动系统和/或驱动发动机的干预。
12.一种机动车辆(1)，包括根据权利要求8至11中任一项所述的驾驶员辅助系统(2)。
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