CN107110970A - 用于通过超声波传感器检测机动车辆的周围区域中的至少一个物体的方法、驾驶员辅助系统和机动车辆 - Google Patents

用于通过超声波传感器检测机动车辆的周围区域中的至少一个物体的方法、驾驶员辅助系统和机动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于检测机动车辆(1)的周围区域(7)中的至少一个物体(9、10)的方法，其中，机动车辆(1)相对于至少一个物体(9、10)移动，在机动车辆(1)相对于所述至少一个物体(9、10)移动期间，在多个连续时刻的每个处都执行测量周期。在每个测量周期中，通过机动车辆(1)的超声波传感器(4)发出超声波信号，且特征(14)被确定。所述特征描述位置值，该位置值描述所述至少一个物体(9、10)的位置且基于超声波信号的第一被接收的回声被确定，且所述特征还描述超声波信号的第二回声的存在，该第二回声在第一回声之后在预确定时间段内被接收。特征(14)基于所述特征的位置值与簇(13)相关联，且簇(13)的特征(14)取决于第二回声的存在而被发信号为属于所述至少一个物体(9、10)。

Description

用于通过超声波传感器检测机动车辆的周围区域中的至少一 个物体的方法、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识别机动车辆的周围区域中的至少一个物体的方法，其中，机动车辆相对于至少一个物体移动，当机动车辆相对于所述至少一个物体移动时，在多个相继时刻的每个处都执行测量周期，其中，每个测量周期涉及机动车辆的被用于发送超声波信号的超声波传感器，和被确定的描述位置值的特征，该位置值描述所述至少一个物体的位置且基于超声波信号的第一被接收的回声来确定，该特征还描述超声波信号的第二回声的存在，该第二回声在第一回声之后在预确定时间段内被接收。本发明此外涉及驾驶员辅助系统和机动车辆。
背景技术
在当前情况下，兴趣特别是指向辅助驾驶员操纵机动车辆且特别地将机动车辆停在停车空间中的驾驶员辅助系统。现有技术已披露了驾驶员辅助系统，其可使用超声波传感器来识别停车空间或自由停车位，并辅助驾驶员的停车操纵。这通常涉及机动车辆移动经过物体，所述物体可由被停放的车辆形成。当其被移动经过时，测量周期在每个被预确定时刻处执行。每个测量周期涉及被用于发射超声波信号的超声波传感器。该超声波信号通过该物体发射，且可被该超声波传感器再次接收。在该情况下，通常的情况是多个回声从被发射的超声波信号接收。
就这点而言，EP 1 643 271 B1描述了一种用于机动车辆的停车系统的对停车空间侧向限制进行分类的方法。在该情况下，机动车辆的距离传感器用于发射信号，且对回声信号进行评价和分类。回声信号的评价和分类在该情况下关于回声信号的脉冲长度和幅度被实现。这允许例如侧向限制的高度被确定，因为高的侧向限制——诸如壁——通常具有比低的侧向限制(例如，路缘)大的脉冲宽度和高的幅度。
此外，EP 1 910 866 B1披露了一种用于通过超声波传感器对停车空间确定深度限制的方法。在该背景下，形成信号集中的多个回声信号的和/或来自超声波传感器的所有回声信号的散射范围的比较特别地用于做出物体是否限制停车空间的深度的认定。如果停车空间例如由壁界定，则可以是所有回声信号由壁反射的情况，这就是所有信号的散射范围非常小的原因。
发明内容
本发明的目的是展示一种关于机动车辆的周围区域中的至少一个物体如何可通过超声波传感器更可靠地识别的方案。
该目的根据本发明通过具有根据相应独立权利要求特征的方法、驾驶员辅助装置和机动车辆来实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。
根据本发明的方法用于识别在机动车辆的周围区域中的至少一个物体。在该情况下，机动车辆相对于至少一个物体移动，当机动车辆相对于所述至少一个物体移动时，在多个时间上相继的时刻的每个处都执行测量周期。每个测量周期涉及机动车辆的被用于发射超声波信号的超声波传感器。另外，对于每个测量周期确定特征。在该情况下，该特征包括描述所述至少一个物体的位置的位置值。该位置值基于超声波信号的第一被接收的回声确定。此外，该特征描述超声波信号的第二回声的存在，该第二回声在第一回声之后在预确定时间段内被接收。相应特征基于它们的位置值与簇相关联，且所述簇的特征基于第二回声的存在被发信号为属于所述至少一个物体。
本发明基于的观点是，如果在相应测量周期中确定的特征成簇，则机动车辆的周围区域中的所述至少一个物体可被更可靠地识别。在该情况下，在各个测量周期的特征的成簇基于各位置值实现。位置值可被用于使各特征有意义(plausibilise)，以确定它们是否代表描述从机动车辆到物体的距离的可靠测量结果。
与簇相关联的特征每个包括与第二回声是否已经在该特征的相应测量周期中被接收有关的信息。这特别地考虑第二回声是否已经在第一回声之后的预确定时间段内被接收。第二回声在相应特征中的存在可作为用于将特征或被确定数量的特征与所述至少一个物体相关联的基础。以此方式，可以可靠地确定物体已经被识别的那些测量周期。这允许所述至少一个物体在机动车辆的周围区域中被更可靠地识别。
优选地，包括簇的预确定数量的特征的区域被确定，且如果对于在预确定区域中的特征存在的第二回声的数量的总和超过预确定临界值，则该预确定区域被发信号为属于物体。换句话说，确定置于簇中的特征上的窗口。由此，处于窗口或区域中的预确定数量的特征被检查。随后，可以确定在该区域中有多少特征具有第二回声。如果预确定区域中的特征的第二回声的数量超过临界值，该临界值例如为50％，则预确定区域被发信号为属于该物体。此外，该物体可被分类为具有预确定高度的物体。因而，确定簇中的哪些特征属于所述至少一个物体是简单的事情。
此外，有利的是，该区域被确定为使得，预确定数量的特征与时间上相继的测量周期相关联。在预确定区域中，用于第二回声的存在的被检查的特征由此是已经对时间上相继的测量周期被确定且已经基于它们的位置值与簇相关联的那些特征。因而，可对于第二回声在与预确定区域相关联的相应组中的存在来检查当机动车辆相对于所述至少一个物体移动时在预确定时刻处被确定的特征。因此可以检查区域是否可与所述至少一个物体相关联。
在另一实施例中，预确定区域沿簇中的特征移位，对预确定区域的每个位置执行检查，以确定预确定区域的特征是否属于所述至少一个物体。换句话说，窗口或区域在簇上移动。在该情况下，该区域可移位，从而其在每个情况下沿预确定方向沿簇中的特征移过一个特征。在该区域的相应移位之后，执行检查，以确定该区域是否可与所述至少一个物体相关联。因而，检查簇中的哪些特征描述所述至少一个物体而哪些没有描述是简单的事情。
优选地，特征基于它们各自的位置值进入地图，特征基于它们在地图中的位置而与簇相关联。例如，地图可在两个相互正交的空间方向上绘制。这些空间方向可对应于世界坐标系统，其描述机动车辆相对于所述至少一个物体的相对位置。在该情况下，在空间上布置在预确定区域中的特征可与簇相关联。地图可被用于以简单的方式几何上解释特征，且因此可作出关于相应特征是否属于至少一个物体的决定。
优选地，进入地图的特征——沿预确定的线布置——与簇相关联。这方面基于的观点是，机动车辆的周围区域中的限制停车空间的物体例如通常具有矩形形状。这样的物体可以例如是被停放的机动车辆、路缘或壁。在该情况下，如果仅考虑沿地图中的线布置的特征，则可假定它们属于矩形物体。这意味着机动车辆的周围区域中的所述至少一个物体可以被可靠地识别。
在另一实施例中，簇的第一组特征基于第二回声的存在被发信号为属于第一物体，簇的第二组特征——其与第一组不同——基于第二回声的存在被发信号为属于第二物体。换句话说，簇中的特征可以分开，且与不同物体相关联。作为例子，第二回声存在的特征可与第一组相关联。没有第二回声或在第一回声之后的预确定时间间隔没有第二回声存在的特征可与第二组相关联。这样，第一组可与诸如被停放机动车辆的第一物体相关联，第二组可例如与路缘相关联。以此方式，还可以可靠地识别机动车辆的周围区域中的多个物体。
优选地，为第一和/或第二物体规定预确定最小尺寸。如果簇的特征被分类为不同的组，且因此与不同物体相关联，则可例如为各物体规定最小长度。当特征被分类为组，由此可以考虑与各组相关联的物体的长度。在该情况下，如果一组属于没有达到最小长度的物体，则特征可以不与该组相关联。在该情况下，簇不能被分割。这被发现是有利的，特别地，具有预确定最小长度的停车空间或空白停车位在机动车辆的周围区域中被识别。
优选地，当机动车辆相对于所述至少一个物体移动时，机动车辆的位置被连续确定，且各测量周期的位置值被确定为使得，当测量周期被执行时，所述位置值额外地描述机动车辆的被确定位置。当机动车辆在所述至少一个物体处被移动时的机动车辆的位置可例如利用基于卫星的定位系统被确定。替换地，当机动车辆在所述至少一个物体处移动时该机动车辆的位置可通过测程法确定。与各特征相关联的各位置值可额外地用于存储描述机动车辆当前位置的信息。因而，各位置值可描述机动车辆相对于所述至少一个物体的相对位置。在该情况下，可还设置为，当机动车辆移动时该机动车辆的位置被确定，且测量周期在预确定位置值执行。用于机动车辆的该位置信息可还在地图中考虑，各个特征进入该地图，且分组以形成簇。
特别地，有利的是，为测量周期的特征确定回声的数量和第二回声的数量的比。由此可以将来自预确定数量的测量周期的回声的总数放置到与来自预确定数量的测量周期的第二回声的数量的比中。这方面基于的观点是，机动车辆的速度在其移动经过所述至少一个物体时可改变。作为例子，当识别到空白停车空间时，机动车辆的速度可减小。如果速度减小，则可以是接收超声波信号的多个回声的情况。如果机动车辆的速度减小，则回声的总数增加，但比保持相同。机动车辆的速度对测量结果没有影响，这是由于当执行相应测量周期时回声数量和第二回声的数量的比的确定。因而，可以实现机动车辆的当前速度对特征与物体的关联没有影响或仅有轻微影响的效果。以此方式，所述至少一个物体可以被可靠地识别。另外，可设置为，当机动车辆相对于所述至少一个物体移动时，机动车辆的位置被连续确定，且特征基于被确定的速度而与所述至少一个物体相关联。
在另一构造中，用于特征的各第二回声用于确定所述至少一个物体的高度。如果第二物体存在或在第一回声之后的预确定时间段内出现，则可认为，机动车辆的周围区域中的所述至少一个物体具有预确定高度。如果第二物体存在或在短时间段内跟着第一回声，则所述至少一个物体可以例如是被停放的车辆。在其他情况下，例如在周围区域中可没有物体存在，或在机动车辆的周围区域中存在相对低的物体。以此方式，机动车辆的周围区域中的所述至少一个物体可被分类。
另外，有利的是，簇的特征对所述至少一个物体的归属被用于确定用于使机动车辆相对于所述至少一个物体移动的行进轨迹。与所述至少一个物体相关联的簇的特征可用于确定所述至少一个物体相对于机动车辆的相对位置。机动车辆相对于物体的相对位置可用于确定可用于使机动车辆移动经过所述物体的行进轨迹。就这点而言，还可以考虑机动车辆的外部尺寸。
在另一实施例中，机动车辆至少半自主地沿被确定的行进轨迹操纵。作为例子，机动车辆的驾驶员辅助系统可沿行进轨迹实现机动车辆的转向。在该情况下，驾驶员加速和操作制动器。替换地，机动车辆可沿行进轨迹自主地移动。在该情况下，驾驶员辅助系统对机动车辆的驱动装置和制动装置起作用。因而，可特别可靠地例如辅助驾驶员停车操纵。
根据本发明的驾驶员辅助系统被设计用于执行根据本发明的方法。驾驶员辅助系统可例如包括控制装置，其被设计用于执行根据本发明的方法。
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。机动车辆特别地为汽车的形式。
关于根据本发明的方法呈现的实施例和其优势相应地应用于根据本发明的驾驶员辅助系统以及根据本发明的机动车辆。
附图说明
本发明的进一步特征由权利要求、附图和附图的说明体现。已在上面描述中引用的所有特征和特征组合以及在以下附图的描述中引用的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合可以不仅用在各指出的组合中，也可以用在其他组合中或单独使用。
现在将使用优选示例性实施例以及参考附图更详细地解释本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的机动车辆的示意性图示；
图2示出当停在停车空间中时的机动车辆，该停车空间被机动车辆的周围区域中的物体限制；和
图3至5示出不同实施例，其中，已经利用机动车辆的超声波传感器确定的特征用于识别在机动车辆的周围区域中的物体。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施例的机动车辆1。在当前示例性实施例中，机动车辆1为汽车的形式。机动车辆1包括驾驶员辅助系统2。驾驶员辅助系统2则包括控制装置3，其可例如通过机动车辆1的控制器(电子控制单元，ECU)形成。此外，驾驶员辅助装置2包括传感器装置9。
在当前示例性实施例中，传感器装置9包括八个超声波传感器4。在该情况下，四个超声波传感器4布置在机动车辆1的前区域5中，四个超声传感器4布置在机动车辆1的后区域6中。超声波传感器4被设计为识别机动车辆1的周围区域7中的物体9、10，并确定距物体9、10的距离。各超声传感器4可发射超声波信号。该超声波信号可通过机动车辆1的周围区域7中的物体反射。超声波信号的该被反射信号或回声可再次被超声波传感器4传感。超声波信号的传播时间——即，超声波信号的发射和回声的接收之间的时间差——可用于确定机动车辆1和物体9、10之间的距离。
此外，机动车辆1包括驱动装置8。驱动装置8可用于促动机动车辆1的传动系。作为例子，驱动装置8可用于促动机动车辆1的驱动马达和/或制动系统。另外，可将驱动装置8设置为能够用于促动机动车辆1的转向。控制装置3连接至超声波传感器4，用于数据传送的目的。出于清楚的目的，相应的数据线没有在当前情况下示出。此外，控制装置3连接至驱动装置8，用于数据传送的目的。
驾驶员辅助系统2可另外地确定机动车辆1的当前位置。为此，可以考虑来自基于卫星的位置寻找系统的信号。此外，机动车辆1的当前位置可通过测程法(odometry)确定。为此，可以例如确定机动车辆1的至少一个轮子的轮转数和/或机动车辆1的转向角。机动车辆1的当前位置以及机动车辆1和物体9、10之间的距离可被用于确定机动车辆1相对于物体9、10的相对位置，所述距离利用至少一个超声传感器4确定。
此外，控制装置3被设计为计算用于机动车辆1的行进轨迹12，其描述了机动车辆1经过机动车辆1的周围区域7中的物体9、10的无碰撞移动。就这点而言，还可以考虑机动车辆1的外尺寸，它们例如存储在控制装置3的存储器装置中。驾驶员辅助系统2可用于将机动车辆1半自主地沿行进轨迹移动。在该情况下，通过驾驶员辅助系统2进行转向。驾驶员继续操作加速器踏板和制动器。替换地，机动车辆1也可沿行进轨迹12自主地移动。在该情况下，驾驶员辅助系统2还控制机动车辆1的驾驶和制动。
图2示出当停在停车空间中时的机动车辆1。为了识别停车空间，机动车辆1移动经过停车空间。机动车辆1的行进方向通过箭头11示出。在该情况下，停车空间通过两个物体9限制。在该情况下，物体9通过被停放的车辆形成。另外，在停车空间前方存在物体10，物体10在该情况下通过路缘形成。机动车辆1由此必须跨过路缘，以便沿行进轨迹12进入停车空间。在该情况下，挑战在于，驾驶员辅助系统2需要确定涉及高的物体9——例如为被停放车辆——还是低的物体10——例如路缘。
如果机动车辆1沿箭头11移动经过物体9、10，则测量周期在每个预确定时刻处执行。在每个测量周期中，超声波传感器4发射超声波信号。此外，超声波信号的回声利用超声波传感器4接收。对于每个测量周期，确定特征14。特征14包括基于超声波信号的第一回声来确定的位置值。位置值由此描述机动车辆1和相应物体9、10之间的相对位置。在该情况下，如上所述，机动车辆1的当前位置也可以在其行进经过物体9、10时被传感，并在位置值中被考虑。此外，对于每个测量周期，特征14描述第二回声存在还是以预确定时间间隔跟随超声波信号的第一回声。如果第二回声没有在预确定时间间隔内跟随第一回声，则可以假定，物体9、10是高的物体，例如被停放的车辆。
各个特征14基于它们的位置值进入地图。在该情况下，还可将来自多个测量周期的特征14组合。这例如是当机动车辆1至物体9、10的距离通过三角测量确定时的这种情况。随后，执行检查，以确定地图中的特征14是否可以分组以形成一簇。为此目的，可以基于特征在地图中的几何布置检查它们是否沿预确定几何元件布置。特别地，可以检查特征部14是否沿地图中的线布置。这是基于机动车辆1的周围区域7中的物体9、10通常具有大体矩形的形状的观点。因而，物体9、10的外部面——该外部面邻接机动车辆1且利用超声波传感器4被传感——通常描述线或直线。回归线可用于确定物体9、10的边缘的位置。
特征14可包含另外的信息。作为例子，当物体9、10被传感时的机动车辆1或超声波传感器4的取向可被存储。另外，可以考虑物体9、10已经被传感的可能性。另外，物体9、10的高度可基于第二回声被确定。另外，描述空间不确定性的值可被确定。
可与直线相关联的特征14继续被检查。特别地，检查特征14是否可与其中一个物体9、10相关联。这如图3所示。与簇13相关联的各个特征14在图3的上部区域中示出。对于每个特征14或测量周期而接收的回声的数量在该情况下在第一排15中描述。第二回声的数量在第二排16中描述。在该情况下可以看到，被接收的回声的数量和第二回声的数量在排15和16的结尾处增加。原因是机动车辆1已经减小其速度。
图3的下部区域显示了位置L在横轴上绘制的图表。作为例子，在该情况下，可执行测量周期，也就是说，特征14可每40cm被传感。临界值S绘制在纵轴上。在该情况下，包括簇13的预确定数量的特征14的窗口或区域被预确定。在该区域或窗口内，执行检查以确定该区域中的第二回声的比例是否超过预确定临界值S。在此所示的例子中，临界值S为50％。
在该情况下，该区域或窗口在簇13的各个特征14上移动。线17描述对于该区域具有2m长度的情况的结果。与之相比，线18示出具有60cm宽度的区域的结果。如果线17、18占据值1，则可假定，在机动车辆1的周围区域7中存在高的物体9。另一方面，如果线17、18占据值0，则可假定，在机动车辆1的周围区域7中不存在物体或存在低的物体10。在该例子中，其对应于图2的情形，区域19和21可与高的物体相关联，而区域20与低的物体相关联。簇13可因此分为三个区域19、20、21，每个区域19、20、21与一物体9、10相关联。
在簇13上移动的区域的宽度可确定用于传感所述物体9、10的空间分辨率。这通过图4的例子示出。在该情况下，单个窄物体——例如其可通过垃圾箱形成——不能被2m的窗口宽度传感。具有60cm宽度的窗口或区域还允许机动车辆1的周围区域7中的窄物体被传感。在该情况下，簇13可分为区域22、23、24、25、26等。在该情况下，区域22、24和26可与高的物体9、10相关联。
当对机动车辆1的周围区域7中的物体9、10进行传感时，可以是第二回声不能被超声波传感器4可靠传感的情况。这在图5中通过箭头31所指示的区域示出。另外，对于例如路缘这样的低的物体，可以是第二回声也可被超声波传感器4接收的情况。这可在通过箭头32指示的区域中看到。在该情况下，通过箭头32指示的区域中的线18的轮廓不正确地指示可与物体9、10相关联的多个区域。在该情况下，例如路缘将被分类为多个物体9、10。为防止这个，可为物体9、10规定预确定最小尺寸。该最小尺寸或最小长度可用于决定簇13是否被划分类成多个单个区域。如果第二回声没有被接收，可以决定整个区域27与物体相关联，因为该区域(在该情况下通过箭头33指出)不能超过最小尺寸。
如果第二回声被不正确地接收，可以决定在该情况下箭头34指示的区域可与单个物体9、10相关联。在该情况下，簇13的区域28和区域29二者与一物体9、10相关联。最后，簇13的区域30与一物体9、10相关联。该方法可更加可靠地识别机动车辆1的周围区域中的物体9、10。另外，用于对物体9、10分类的准确度可被增加。

Claims (15)

1.一种用于识别机动车辆(1)的周围区域(7)中的至少一个物体(9、10)的方法，其中，机动车辆(1)相对于至少一个物体(9、10)移动，当机动车辆(1)相对于所述至少一个物体(9、10)移动时，在多个相继时刻的每个处都执行测量周期，其中，每个测量周期涉及机动车辆(1)的被用于发送超声波信号的超声波传感器(4)，和被正在确定的特征(14)，所述特征描述位置值，该位置值描述所述至少一个物体(9、10)的位置且基于超声波信号的第一被接收的回声而被确定，该特征还描述超声波信号的第二回声的存在，该第二回声在第一回声之后预确定时间段内被接收，
其特征在于，
相应特征(14)基于它们的位置值与簇(13)相关联，且所述簇(13)的特征(14)基于所述第二回声的存在而被发信号为属于所述至少一个物体(9、10)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
包括所述簇(13)的预确定数量的特征(14)的区域被预确定，且如果对于在该预确定区域中的特征(14)存在的第二回声的数量的总和超过预确定临界值(S)，则该预确定区域被发信号为属于所述物体(9、10)。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
该区域被预确定为使得，所述预确定数量的特征(14)与时间上相继的测量周期相关联。
4.根据权利要求2或3所述的方法，
其特征在于，
所述预确定区域沿所述簇(13)中的特征(14)移位，对所述预确定区域的每个位置执行检查，以确定所述预确定区域的特征(14)是否属于所述至少一个物体(9、10)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述特征(14)基于它们各自的位置值进入地图，所述特征(14)基于它们在地图中的位置而与所述簇(13)相关联。
6.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
进入地图的特征(14)，其沿预确定线布置，与所述簇(13)相关联。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述簇(13)的第一组特征(14)基于所述第二回声的存在被发信号为属于第一物体(9)，所述簇(13)的第二组特征(14)，其与所述第一组不同，基于所述第二回声的存在被发信号为属于第二物体(10)。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
为第一物体和/或第二物体(9、10)规定预确定最小尺寸。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
当机动车辆(1)相对于所述至少一个物体(9、10)移动时，机动车辆(1)的位置被连续确定，且各测量周期的位置值被确定为使得，当测量周期被执行时，其额外地描述所述机动车辆(1)的被确定位置。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
确定测量周期的特征(14)的回声的数量与第二回声的数量的比。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
用于所述特征(14)的相应第二回声用于确定所述至少一个物体(9、10)的高度。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述簇(13)的特征(14)属于所述至少一个物体(9、10)被用于确定行进轨迹(12)，所述行进轨迹(12)用于使所述机动车辆(1)相对于所述至少一个物体(9、10)移动。
13.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于，
机动车辆(1)至少半自主地沿被确定的行进轨迹(12)操纵。
14.一种驾驶员辅助系统(2)，具有控制装置(3)，所述控制装置(3)被设计为执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法。
15.一种机动车辆(1)，具有根据权利要求14所述的驾驶员辅助系统(2)。
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