CN107526075B - 拖车估计改进 - Google Patents

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Abstract

拖车检测系统(10)包括雷达传感器(38)、角度检测器(26)和控制器(32)。雷达传感器(38)用来检测出现在接近本车辆(12)的盲区(18)中的其他车辆(40)。角度检测器(26)用来确定由本车辆(12)拖曳的拖车(14)相对本车辆(12)的拖车角度(22)。控制器(32)与角度检测器(26)和雷达传感器(38)通信。控制器(32)配置为基于雷达信号(41)和拖车角度(22)来确定拖车(14)的拖车存在。

Description

拖车估计改进
技术领域
本公开一般地涉及车辆雷达系统，并更具体地涉及判定检测到的目标是否对应于由车辆拖曳的拖车的系统，并定义由拖车占据并因而从物体可以被检测到的定义区域中排除的拖车区。
背景技术
已经知道用雷达系统装配本车辆，该雷达系统用于检测诸如接近本车辆的其他车辆的物体。这样的物体检测对于检测例如在由本车辆的操作者使用典型的侧视镜和后视镜不能方便地观察的所谓盲点中的其他车辆和对于检测由本车辆拖曳的拖车是可取的。这样的物体检测对于警告邻道中快速接近的车辆的操作者——如果所述操作者通过例如激活转向信号指示灯来指示将要执行变线，或者对于倒车时检测本车辆后面的物体也是有用的。如果本车辆拖曳拖车，拖车对雷达信号的反射可能干扰对于不对应或者不关联于拖车的物体的检测。而且，当本车辆转向时，由于拖车检测区只适用于本车辆正后方的区域，拖车可能导致警告系统激活并给出有另一个物体或车辆接近本车辆的错误指示。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种拖车检测系统，配置为检测接近车辆的物体。该系统包括角度检测器、雷达传感器和控制器。角度检测器用来确定由本车辆拖曳的拖车相对本车辆的拖车角度。雷达传感器用来检测出现在接近本车辆的盲区中的其他车辆。控制器与角度检测器和雷达传感器通信。控制器配置为基于雷达信号和拖车角度来确定拖车的拖车存在(trailer-presence)。
进一步的特征和优点将随着阅读以下通过仅非限制性示例和参考附图的方式给出的优选实施例的详细描述而变得更清楚。
附图说明
现在将通过参考附图的示例的方式描述本公开，附图中：
图1是根据一个实施例装备了拖车检测系统和拖曳拖车的本车辆的俯视图；
图2是根据一个实施例的图1的特写；
图3是根据一个实施例装备了拖车检测系统和拖曳拖车的本车辆的俯视图；以及
图4是由根据一个实施例的图3中的系统执行的方法的流程图。
具体实施方式
本文所描述的是车辆雷达系统的改进，该车辆雷达系统用来检测诸如靠近或接近安装了雷达系统的本车辆的其他车辆的物体。改进涉及当本车辆转向时检测本车辆拖曳拖车并确定拖车的尺寸以便雷达系统可以容易地将对应于(即，关联于)拖车的检测目标与不对应于拖车的检测目标区别开。此改进是有利的，因为当由本车辆拖曳的拖车出现在操作者的盲区中时盲点检测系统不会警告本车辆的操作者。拖车尺寸信息还可以用于例如调整期望车辆的动态特性和因而补偿由拖车产生的额外负载。其他好处包括对于车辆在拖曳拖车时的活跃安全特征的改进，和改进拖曳拖车的自动车辆的控制。
图1示出了此后称为系统10的拖车检测系统10的非限制性示例。系统10一般地配置为检测接近装备了系统10的本车辆12的物体。如下面将更详细描述的，系统10是现有雷达系统的改进，因为系统10配置为当本车辆12转向时确定拖车14的存在(即，拖车存在)和尺寸，并且基于拖车角度22来调整定义本车辆12的操作者20的盲区18的传感边界16。此改进使系统10能够在拖车14不在本车辆12的正后方时继续确定拖车的存在和尺寸，并消除来自警报设备24的错误警告。
系统10包括角度检测器26，用来确定相对于拖车14的本车辆12的拖车角度22，所述拖车14由本车辆12拖曳。拖车角度22定义为本车辆纵向轴28和拖车纵向轴30之间的角度，并在图1中示为零度(0°)(即，拖车14在本车辆12的正后方)。角度检测器26与控制器32电通信，并可以是挂载在本车辆12的拖车挂钩34上或在拖车14上的设备(未示出)，该设备配置为提供对本车辆纵向轴28和拖车纵向轴30之间存在的角度的测量。角度检测器26可以是后置摄像头(未示出)、雷达传感器(未示出)、或任何其他检测拖车角度22的适当方法。优选地，角度检测器26的功能可由已经在大多数车辆上存在的偏航传感器36(诸如，来自美国明尼苏达州金谷的霍尼韦尔传感控制(Honeywell Sensing and Control)的6DF-1N6-C2-HWL)提供，并用来确定本车辆12的偏航率37，控制器32可基于该偏航率来确定拖车角度22。使用本车辆12的偏航传感器36结合雷达传感器38来确定拖车角度22以消除系统10的一个单独组件从而降低成本和复杂度是有利的。
系统10还包括用来检测在接近本车辆12的盲区18中出现的其他车辆40的雷达传感器38。雷达传感器38配置为朝接近本车辆12的定义区域42发送雷达信号41，并检测由检测目标46反射的从雷达信号41产生的反射信号44。当拖车14被拖曳时，一般会有一些从诸如拖车14的前部的强目标或诸如拖车14的轮舱或轮罩的其他高反射性物体产生的持续性反射信号；和一些来自诸如拖车14的后挡板的弱目标或诸如例如摩托车的其他物体40的较小示例的间隙性反射信号。来自弱目标46B的反射信号44可以是例如由于信号在拖车14和地面之间弹射的来自拖车14以下的多路径反射，或者通过在带栅格的开放式拖车或者拖车14的框架的跨框架构件间通行的多路径反射。
在图1中解说的非限制性示例中，雷达传感器38包括左传感器38A和右传感器38B。具有相似配置的雷达传感器38的雷达传感器系统可从美国密歇根州特洛伊城的德尔福(Delphi)公司获得，并以电子扫描雷达(ESR)或者后侧检测系统(RSDS)出售。可以构想的是本文所呈现的教示可应用于具有一个或多个传感器设备的雷达系统。
雷达传感器38一般配置为输出包括指示在定义区域42中出现的检测目标46的数据的反射信号48。对应于强目标46A的数据一般来自持续的、非间隙性的信号。然而，对应于弱目标46B的数据可以是间歇性的或者有一些由于低信噪比带来的大量的变化。
作为示例和非限制，雷达系统38可配置为输出连续或者周期性数据流，该数据流包括与每一个检测到的目标相关联的各种信号特性。该信号特性包括但不限于从本车辆12到检测目标46的范围50(图2)、相对于本车辆纵向轴28的到检测目标46的目标角度52、反射信号44的幅度(未示出)、和相对于检测目标46的闭合的相对速度54。目标一般是由于来自检测目标46的反射信号有足够的信号强度来满足一些预定阈值而被检测到的。即，可能有目标反射了雷达信号41但其反射信号44的强度不足以表征为检测目标46中的一个。
系统10包括配置为接收来自雷达传感器38的反射信号48和接收来自角度检测器26的拖车角度22的控制器32。如对本领域技术人员应该显而易见的，控制器32包括诸如微处理器的用于处理数据的处理器(未示出)或者诸如包括专用集成电路(ASIC)的模拟和/或数字控制电路的其他控制电路。控制器32包括用于存储一个或多个例程、阈值和捕获的数据的存储器，包括非易失性存储器，诸如电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。该一个或多个例程可由处理器执行，以执行用于判定由控制器32接收的信号是否如本文所述指示物体的存在的步骤。控制器32还可配置为接收车辆相关的数据，诸如偏航率37、车辆速度(未示出)、和传动齿轮(未示出)。
控制器32一般配置为判定从检测目标46产生的反射数据48是否对应于(即，关联于)由本车辆12拖曳的拖车14。即，控制器32判定拖车14是否存在，因而实际上由本车辆12拖曳。控制器32还一般配置为定义拖车边界56，该拖车边界56表征为由拖车14占据，并因而从物体可以在盲区18中被检测到的定义区域42中排除。通过定义是拖车边界56的定义区域42的部分，控制器32可以更容易地确定根据反射信号44指示看上去是新目标的内容是否有可能来自拖车14，或者有可能来自拖车14之外的诸如其他车辆40的一些东西。控制器32还配置为如果在盲区18中检测到其他车辆40，则激活警报设备24。优选地，盲区18在拖车14的尾部之外延伸四米(4米)的距离并可校准到任何想要的距离。优选地，盲区18垂直于本车辆12的左边和右边延伸4米的距离以传感相接路道中的物体并可校准到任何想要的距离。定义区域42的边界延伸至雷达信号41的极限并且出于此示例的目的认为是无穷的。如本文所使用的，拖车边界56和盲区18二者都是传感边界16的子集。
可分析反射信号48以将来自每一个检测目标46的数据相对于先前的具有已经建立的轨道的检测目标46的列表进行分类。如本文所使用的，轨道指已经与检测目标46中的特定一个相关联的一个或多个数据集。作为示例和非限制，如果反射信号48中所指示的反射信号44的幅度超过了预定的幅度阈值，那么控制器32确定数据是否对应于先前的检测目标46或是是否检测到新目标。如果数据对应于先前的检测目标46，那么数据与现有数据相加或组合以更新先前检测目标46的轨道。如果因为例如与任何先前检测目标46相距太远而数据不对应于任何先前检测目标46，那么可将它表征为新目标并分配唯一的轨道标识号。可根据新检测目标46的数据被接收的次序而分配标识号，或者根据定义区域42中的网格位置来分配标识号。
期望的是，对应于(即，关联于)拖车14的检测目标46或者轨道应该有接近零的相对速度54，并且此条件在扩展的时间段内持续。即，如果在大于时间阈值(例如，大于5秒)的时间内到检测目标46的范围50的变化小于变化阈值(例如，小于0.25米)，则该检测目标46对应于拖车14。注意，将目标表征为有接近零的相对速度54和在范围50中有小于变化阈值的变化实际上是相同的表征。因此，在随后的讨论中对术语“范围-速率”的引用与术语“相对速度”、“相对速率”和“范围内变化”是直接可比的。
图3示出了当本车辆12在拖曳拖车14时转向时的图1中的同一系统10。在此非限制性示例中控制器32还配置为基于拖车角度22而调整传感边界16。控制器32还配置为基于经调整的传感边界16来调整拖车边界56，从而检测目标46或对应于拖车14的轨道可继续由系统10如前所述跟踪。控制器32进一步配置为基于经调整的拖车边界56来调整盲区18，以维持盲区18接近拖车边界56。如果没有进行这些调整，系统10会认为拖车边界56中的先前检测目标46是在盲区18中(由于本车辆12的偏航)，很可能产生对新目标的错误检测并导致警报设备24被激活。控制器32还配置为用雷达传感器38来确定与拖车14相关联的跟踪目标的相对速度54，并基于检测目标46的纵向速度58和横向速度60(图2)来确定拖车角度22。
控制器32进一步配置为检测轴距离72，该轴距离72被定义为拖车挂钩34和拖车轴74(图2)之间的距离。轴距离72可根据与拖车轴74相关联的检测目标46的零范围速率(ZRR)轨道来确定，随着信号在拖车14和地面之间弹射，该拖车轴74可被检测为来自拖车14下面的反射信号44的多路径反射的弱目标46B。
基于拖车角度22而调整拖车边界56的额外好处可在其他自动车辆或半自动车辆应用中实现，其中控制器32配置为基于本车辆12和拖车14的组合的转向路径来确定本车辆12和拖车14的当前路径是否会和物体或其他车辆40相撞。在这样的情景中，控制器32还配置为激活警报设备24以警告操作者20即将发生的相撞。
图4示出了非限制性方法100，该方法是由控制器32执行的用于确定拖车角度22并且基于拖车角度22来调整传感边界16的步骤的概述。
步骤110——“确定拖车角度”，可包括控制器32接收来自角度检测器26的对拖车角度22的指示，用来确定相对于拖车14的本车辆12的拖车角度22，该拖车14由本车辆12拖曳。拖车角度22定义为本车辆纵向轴28和拖车纵向轴30之间的角度，并在图1中示为零度(0°)(即，拖车14在本车辆12的正后方)。角度检测器26与控制器32电通信，并可以是挂载在本车辆12的拖车挂钩34上或在拖车14上的设备(未示出)，该设备配置为提供对本车辆纵向轴28和拖车纵向轴30之间存在的角度的测量。优选地，角度检测器26是已经在大多数车辆上存在的偏航传感器36(诸如，来自美国明尼苏达州金谷的霍尼韦尔传感控制(HoneywellSensing and Control)的6DF-1N6-C2-HWL)提供，并用来确定本车辆12的偏航率37，控制器32可基于偏航率来确定拖车角度22。使用本车辆12的偏航传感器36结合雷达传感器38来确定拖车角度22以消除系统10的一个单独组件从而降低成本和复杂度是有利的。优选地，控制器32通过使用雷达传感器38确定与拖车14相关联的跟踪目标的相对速度54来确定拖车角度22，并基于检测目标46的纵向速度58和横向速度60(图2)来确定拖车角度22。
步骤120——“确定传感边界”，可包括控制器32从雷达传感器38接收信号，该雷达传感器38配置为朝接近本车辆12的定义区域42发送雷达信号41，并检测由检测目标46反射的从雷达信号41产生的反射信号44。当拖车14被拖曳时，一般会有一些从诸如拖车14的前部的强目标或诸如拖车14的轮舱或轮罩的其他高反射性物体产生的持续性反射信号；和一些来自诸如拖车14的后挡板的弱目标或诸如例如摩托车的其他物体40的较小示例的间隙性反射信号。来自弱目标46B的反射信号可以是例如由于信号在拖车14和地面之间弹射的来自拖车14以下的多路径反射，或者通过在带栅格的开放式拖车或者拖车14的框架的跨框架构件间通行的多路径反射。优选地，传感边界16在拖车14的尾部之外延伸4米的距离，并垂直于本车辆12的左边和右边延伸4米的距离。
步骤130——“确定拖车边界”，可包括使用零范围速率(ZRR)轨道来确定拖车14的长度62和拖车14的宽度64(图2)。给定轨道数据时，每一个轨道与本车辆12后面的定义边界区域相比较且只使用在这些边界内的轨道。边界是通过校准设定的且当前边界是2.4米宽和16.2米长。可应用诸如最小幅度或检测源的额外限制以在使用轨道来确定长度62和宽度64以前证明其合格。在确定最终轨道集之后，用两步来确定长度62和宽度64：确定未过滤的(原始(raw))值，和将原始值过滤成最终值。未过滤的长度62是通过取从本车辆12的后挡板的最大纵向距离来确定的，且原始宽度64是通过取边界区域内的任意两个点之间的最大横向距离来确定的。随后过滤掉未过滤的测量。过滤的一种方式是使用具有诸如五秒钟长时间常量的低通过滤器。过滤的第二种方式是创建未过滤测量的直方图，其中一个计数加到对应于当前未过滤测量的柱中，并随后将具有最高计数的柱选为经过滤的测量。直方图过滤器方案呈现出创建了比低通过滤测量更稳定的估计。通过执行上述过程，拖车边界56的长度62可以基于到对应于拖车14并距离本车辆12比最大拖车长度(16.2米)近的最远目标66的水平距离来确定。相似地，拖车边界56的宽度64可以基于对应于拖车14的最左目标68和对应于拖车14的最右目标70之间的横向距离来确定。
步骤132——“确定轴距离”，可包括确定被定义为拖车挂钩34和拖车轴74(图2)之间的距离的轴距离72。轴距离72可根据与拖车轴74相关联的检测目标46的ZRR轨道来确定，随着信号在拖车14和地面之间弹射，该拖车轴74可被检测为来自拖车14下面的反射信号44的多路径反射的弱目标46B。
步骤140——“确定盲区”，可包括确定在由本车辆12拖曳的拖车14的尾部之外延伸4米的距离和垂直于本车辆12的左边和右边延伸4米的距离的接近本车辆12的盲区18。
步骤150——“拖车角度改变？”，基于关于拖车角度22是否已经改变得多于预定阈值的判断的结果来指引方法100的逻辑路径。对于正常驾驶条件可将阈值设为5°，在这之上控制器32认为拖车角度22已经改变。阈值可基于本车辆12的速度和方向而变化。例如，阈值可在较高的速度时增加以适应拖车摆动，或者在较低的速度时降低以提高当执行拖车14的倒车操作时系统10的敏感度。
步骤160——“调整传感边界”，可包括调整传感边界16从而其保持基本沿拖车纵向轴30为中心的步骤。此调整通常与如由角度检测器26所确定的拖车角度22的变化相匹配。
步骤170——“调整拖车边界”，可包括调整拖车边界56的步骤，并可包括如前所述使用零范围速率(ZRR)轨道来确定拖车14的长度62和拖车14的宽度64。
步骤180——“调整盲区”，可包括调整盲区18来维持接近拖车14的边。此调整通常与如由角度检测器26所确定的拖车角度22的变化相匹配。
步骤190——“其他车辆出现？”，基于关于其他车辆40是否在盲区18中出现的判断的结果来指引方法100的逻辑路径。控制器32一般配置为确定从检测目标46产生的反射数据48是否对应于(即，关联于)由本车辆12拖曳的拖车14。控制器32还一般配置为定义表征为由拖车14占据并因而从物体可以在盲区18中被检测到的定义区域42中排除的拖车边界56。通过定义是拖车边界56的定义区域42的部分，控制器32可以更容易地确定根据反射信号44指示看上去是新目标的内容是否有可能来自拖车14，或者有可能来自拖车14之外的诸如其他车辆40的一些东西。
步骤200——“激活警报设备”，包括激活警报设备24以警告操作者20其他车辆40已经进入盲区18。警报设备24可以是音频警告、视觉警告、和振动警告。
因此，提供了拖车检测系统10(系统10)、系统10的控制器32和操作系统10的方法100。本文所呈现的教示有利地改进系统10的性能：当本车辆12转向时检测本车辆12拖曳拖车14，并确定拖车14的尺寸以便雷达系统可以容易地将对应于(即，关联于)拖车14的检测目标46与不对应于拖车14的检测目标46区别开。
尽管以优选实施例的术语描述了本发明，但不旨在如此限制本发明，而仅限于随后的权利要求书中所阐述的程度。

Claims (18)

1.一种拖车检测系统，配置为检测由本车辆拖曳的拖车，所述系统包括：
雷达传感器，用来检测指示接近所述本车辆的物体的雷达信号；
角度检测器，用来确定相对于拖车的本车辆的拖车角度，所述拖车由所述本车辆拖曳；以及
控制器，与所述角度检测器和所述雷达传感器通信，所述控制器配置为：
基于所述雷达信号和所述拖车角度来确定拖车的拖车存在；
确定定义所述本车辆的操作者的盲区的传感边界；
基于所述雷达信号确定所述传感边界内的拖车边界；
当所述本车辆正在转向时并且响应于所述拖车角度的改变，基于所述拖车角度的改变调整所述传感边界；
基于经调整的传感边界调整所述拖车边界；以及
基于经调整的拖车边界调整所述盲区，以维持盲区接近拖车边界。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置为当所述拖车不在所述本车辆正后方时确定拖车存在。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，零度的拖车角度被定义为与本车辆纵向轴平行的拖车纵向轴，并且当所述拖车角度大于5度时确定所述拖车存在。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括可由所述本车辆的操作者检测的警报设备，并且所述控制器进一步配置为当检测到的物体不是所述拖车时激活所述警报设备。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述角度检测器包括用来确定所述本车辆的偏航率的偏航传感器，并且所述拖车角度是基于所述偏航率来被确定。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置为使用所述雷达传感器来确定与所述拖车相关联的跟踪目标的相对速度，其中所述跟踪目标的期望位置是基于所述拖车角度来被确定。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器基于所述雷达信号来确定拖车的长度。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器基于所述雷达信号来确定拖车的宽度。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器基于所述雷达信号来确定从拖车挂钩到拖车轴的轴距离。
10.一种检测由本车辆拖曳的拖车的方法，所述方法包括：
从雷达传感器接收雷达信号，所述雷达信号指示接近所述本车辆的物体；
从角度检测器接收对由所述本车辆拖曳的拖车的拖车角度的指示；以及
利用与所述雷达传感器以及所述角度检测器通信的控制器基于所述雷达信号和所述拖车角度来确定所述拖车的拖车存在；
利用所述控制器确定定义所述本车辆的操作者的盲区的传感边界；
利用所述控制器基于所述雷达信号确定所述传感边界内的拖车边界；
利用所述控制器在所述本车辆正在转向时并且响应于所述拖车角度的改变而基于所述拖车角度的改变来调整所述传感边界；
利用所述控制器基于经调整的传感边界调整所述拖车边界；以及
利用所述控制器基于经调整的拖车边界调整所述盲区，以维持盲区接近拖车边界。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述拖车不在所述本车辆正后方时执行确定所述拖车存在的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，零度的拖车角度被定义为与本车辆纵向轴平行的拖车纵向轴，并且当所述拖车角度大于5度时确定所述拖车存在。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括当检测到的物体不是所述拖车时激活警报设备，所述警报设备可被所述本车辆的操作者检测。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用偏航传感器确定所述本车辆的偏航率，并且基于所述偏航率来确定所述拖车角度。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述雷达传感器确定与所述拖车相关联的跟踪目标的相对速度，并且基于所述相对速度来确定所述拖车角度。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定拖车边界包括基于所述雷达信号来确定所述拖车的长度。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定拖车边界包括基于所述雷达信号来确定所述拖车的宽度。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于所述雷达信号来确定从拖车挂钩到拖车轴的距离。
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