CN108146410B - 自动制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种适于在自动化车辆上使用的制动系统(10)包括测距传感器(18)、制动执行器(42)以及与测距传感器(18)和制动执行器(42)通信的控制器(28)。测距传感器(18)用于在接近主车辆(12)的物体(16)存在于测距传感器(18)的视场(24)中时检测所述物体(16)。视场(24)限定了视场(24)的底部边缘(32A)和冲突区(36)的边界(34)，其中，所述边界(34)对应于所述底部边缘(32A)的一部分。所述制动执行器(42)用于控制主车辆(12)的移动(22)。控制器(28)确定物体(16)的高度(14)，确定与物体(16)相距的距离，确定在物体处于所述视场(24)中时所述物体(16)的距离变化率(30)，并在估计的与物体(16)相距的距离(48)小于距离阈值(50)、物体(16)的高度(14)大于高度阈值(52)、并且物体(16)已经跨越了边界(34)并因此进入冲突区(36)时，激活制动执行器(42)。

Description

自动制动系统
技术领域
本公开总体上涉及适于在自动化车辆上使用的制动系统，并且更具体而言涉及跟踪物体的制动系统。
背景技术
已知的是自动激活车辆上的制动系统以避免与另一车辆或物体发生相撞。在检测到尺寸可能不准许制动的物体时，车辆可能错误地激活制动系统。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种适于在自动化车辆上使用的制动系统。所述制动系统包括测距传感器、制动执行器以及与测距传感器和制动执行器通信的控制器。所述测距传感器用于在接近主车辆的物体存在于测距传感器的视场内时检测所述物体。所述视场限定了该视场的底部边缘以及冲突区的边界，其中，所述边界对应于所述底部边缘的一部分。所述制动执行器用于控制主车辆的移动。所述控制器确定物体的高度，确定与物体相距的距离，在物体处于所述视场内时确定所述物体的距离变化率(range-rate)，并且在估计的与物体相距的距离小于距离阈值、物体的高度大于高度阈值、并且物体跨越了边界并因此进入冲突区时，激活制动执行器。
在阅读了优选实施例的以下具体实施方式之后，其它特征和优点将看起来更加清楚，仅通过非限制性示例的方式并参考附图给出所述具体实施方式。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的配备有制动系统的主车辆的顶视图；
图2是根据一个实施例的配备有制动系统的图1的主车辆的侧视图；以及
图3是根据一个实施例的配备有制动系统的图1的主车辆的侧视图。
具体实施方式
图1示出了制动系统10的非限制性示例，下文将制动系统称为系统10，其适于在例如主车辆12的自动化车辆上使用。如下文将更加详细描述的，系统10是相对于现有技术制动系统的改进，因为系统10被配置为使用测距传感器18和相似三角形20的属性来更加准确地确定物体16的高度14，并基于高度14来控制主车辆12的移动22。如文中使用的，术语“自动化车辆”并非旨在表明要求主车辆12的完全自动化或自主运行。可以设想，文中提出的教导适用于如下情况：主车辆12完全由人进行手动操作，并且自动化只是为人提供车道保持辅助(LKA)或车道中心保持(LC)，并且有可能对主车辆12的制动器进行操作以避免主车辆12进入正在接近的车辆的行驶路径。
系统10包括测距传感器18，其用于在接近主车辆12的物体16存在于测距传感器18的视场24内时检测所述物体16。测距传感器18可以是雷达传感器、激光雷达传感器或者超声波传感器。车辆上的雷达系统通常只能确定相对于目标的距离(range)26和方位角(未示出)，因而该雷达系统可以被称为二维(2D)雷达系统。其它雷达系统能够确定相对于目标的仰角，因而它们可以被称为三维(3D)雷达系统。在图1所示的非限制性示例中，测距传感器18为2D雷达传感器。可从美国密歇根州特洛伊的Delphi公司获得具有类似配置的雷达传感器的雷达传感器系统，并且这种系统作为电子扫描雷达(ESR)或后侧检测系统(RSDS)被销售。可以设想文中的教导适用于具有一个或多个传感器装置(即，雷达传感器的多个实例)的2D雷达系统和3D雷达系统这二者。雷达传感器一般被配置为检测可以包括指示所检测到的接近主车辆12的目标的数据的雷达信号(未示出)。如文中所使用的，所检测到的目标可以是被雷达传感器检测到并被控制器28跟踪的物体16，如下文所述。
通过示例而非限制的方式，雷达传感器可以被配置为输出包括与所检测到的每个目标相关联的各种信号特性的连续或周期性数据流。所述信号特性可以包括或者可以指示但不限于从主车辆12到目标的距离26、目标相对于主车辆纵轴的方位角(未示出)、雷达信号的幅度(未示出)以及相对于目标的相对闭合速度(即，距离变化率30)。
如文中所述，测距传感器18是2D雷达传感器，并且视场24可以限定视场24的边缘32A和冲突区36的边界34，其中，边界34对应于视场24的边缘32A的一部分(图1和图2)。边界32A限定了雷达信号撞击地面的线。冲突区36的边界34在主车辆12的左侧和右侧上从主车辆12的每个拐角延伸出来。如果主车辆12继续朝物体16的方向移动，那么处于冲突区36中的物体16将与主车辆12发生碰撞。视场24还具有已知的竖直角38和已知的水平角40，它们是测距传感器18的设计特征，并且确定了可以检测到的地面上的物体16与主车辆12的接近程度。
如果测距传感器18是3D装置，那么测距传感器18的视场24可以限定视场24的边缘32A和顶部边缘32B两者(图2)。在该情况下，冲突区36的边界34还可以存在于测距传感器18上方，其中，顶部边缘32B限定了测距传感器18的视场24可以与主车辆12的顶部的水平投影相交的线。如果物体16存在于测距传感器18上方的冲突区36内(例如，树枝或者带悬臂构件)，那么如果主车辆12继续朝物体16的方向移动，则将会与物体16发生碰撞。
系统10还包括用于控制主车辆12的移动22的制动执行器42。移动22可以被定义为主车辆12的向前移动和/或向后移动。在图1-3所示的非限制性示例中，移动22是向后移动，即，主车辆12正在执行后退动作。制动执行器42可以安装在主车辆12的每个轮上，并且可以是摩擦装置。制动执行器42也可以是电动机，其可以利用可以存在于混合型电动车辆或者电动车辆上的再生制动的，如本领域技术人员将理解的。
系统10还包括与测距传感器18和制动执行器42通信的控制器28。控制器28可以包括诸如微处理器的处理器(未特别示出)或者其它控制电路，所述其它控制电路例如模拟和/或数字控制电路，包括用于处理器数据的专用集成电路(ASIC)，如对于本领域技术人员应当显而易见的。控制器28可以包括用于存储一个或多个例程、阈值和所采集的数据的存储器(未特别示出)，其包括非易失性存储器，例如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可以由处理器执行，以执行如本文所述的用于基于由控制器28从测距传感器18接收到的信号而判断所检测到的物体16的实例是否将要处于主车辆12的预期路径中的步骤。
控制器28可以分析雷达信号，以针对先前检测到的具有确立的轨迹的目标的列表而对来自每个检测到的目标的数据进行分类。如文中使用的，轨迹是指与所检测到的目标中的特定目标相关联的一个或多个数据集。通过示例而非限制的方式，如果雷达信号的幅度处于预定幅度阈值以上，那么控制器28判断所述数据是否对应于先前检测到的目标或者是否检测到了新目标。如果数据对应于先前检测到的目标，那么将所述数据添加到先前数据中或者使所述数据与先前数据相结合，以更新先前检测到的目标的轨迹。如果数据例如由于其所处位置离任何先前检测到的目标都太远而不对应于任何先前检测到的目标，那么可以将该数据表征为新目标，并为其分配唯一轨迹标识号。可以根据新检测到的目标的数据被接收的顺序来分配所述标识号，或者可以根据视场24的网格位置而分配标识号。
控制器28还被配置为在物体16处于雷达传感器的视场24内时确定物体16的高度14。控制器28可以使用相似三角形20的属性来确定高度14，如图3所示。图3示出了朝物体16移动的主车辆12，其中，视场24的边缘32A刚刚移动到物体16之外。如前文所讨论的，控制器28可以跟踪物体16，并且可以基于来自2D雷达传感器的雷达信号来确定物体16的长度(未示出)和宽度(未示出)，如雷达系统领域的技术人员将理解的。控制器28可以识别出当在视场24内不再检测到物体16时的时刻上的最后已知距离44。由于主车辆12上的测距传感器18的安装高度46是已知的，而且雷达信号撞击地面的点(未特别示出)也是已知的，因而控制器28可以适用相似三角形20的属性确定物体16的高度14，如几何学领域的技术人员将理解的。
控制器28还可以基于在物体16跨越边界34时确定的最后已知距离44和距离变化率30来确定从主车辆12到物体16的估计距离48。通过使最后已知距离44与物体16的已知长度相结合，可以确定估计距离48并基于主车辆12的速度(未示出)在控制器28中对估计距离48进行更新，如本领域技术人员将理解的。控制器28还可以通过在物体16离开视场24之后跟踪与视场24内的其它目标(未示出)的距离26而确定估计距离48，并在主车辆12相对于其它目标移动时对估计距离48进行更新。控制器28还可以通过在物体16离开视场24之后对来自车轮传感器(未示出)的脉冲进行计数而确定估计距离48，并且基于脉冲数量和车轮旋转方向(未示出)而对估计距离48进行更新。控制器28还可以在物体16离开视场24之后基于全球定位系统(GPS)信号(未示出)来确定估计距离48，并且基于主车辆12的全球位置对估计距离48进行更新。
控制器28可以在与物体16的估计距离48小于距离阈值50、高度14大于高度阈值52并且物体16跨越了边界34并进入冲突区36时激活制动执行器42。距离阈值50可以是冲突区36内的任何用户定义的长度并且可以是零米，其表示物体16位于主车辆12的保险杠(未示出)的竖直投影处。高度阈值52可以是任何用户定义的高度14，其可以超出主车辆12的离地距离(未特别示出)，并且可以例如大于150毫米。
控制器28还可以通过用于确定何时物体16正在移动并且将退出冲突区36的侧面56的运动向量54(图1)来进一步描述物体16的特征。控制器28可以在物体16正在移动并且被确定为退出冲突区36的侧面56、不再处于主车辆12的行驶路径内时不激活制动执行器42。运动向量54可以具有一定幅度和方向，并且在物体16处于视场24内时可以是基于雷达信号中包含的数据，如前文所述。
相应地，提供了制动系统10和用于制动系统10的控制器28。系统10是相对于现有技术制动系统的改进，因为系统10被配置为使用测距传感器18和相似三角形20的属性来更加准确地确定物体16的高度14，并且基于高度14来控制主车辆12的移动22。
尽管已经按照本发明的优选实施例对本发明做出了描述，但是其并非旨在限制于此，而是仅被限制于在下述权利要求中所阐述的范围。此外，使用术语第一、第二、上、下等并不表示关于重要性的任何顺序、位置或取向，相反术语第一、第二等仅用于将一个元件与其它元件区分开。此外，术语“一”等的使用并不表示对数量的限制，而是表示所提及的物项的至少其中之一的存在。

Claims (4)

1.一种适于在自动化车辆上使用的制动系统(10)，所述系统(10)包括：
测距传感器(18)，其用于在接近主车辆(12)的物体(16)存在于所述测距传感器(18)的视场(24)中时检测所述物体(16)，其中，所述视场(24)限定了所述视场(24)的边缘(32A)和冲突区(36)的边界(34)，由此在所述主车辆(12)朝向处于所述冲突区(36)中的所述物体(16)移动时，所述物体(16)和所述主车辆(12)将发生碰撞，所述边界(34)从所述主车辆(12)的左侧和右侧延伸出来并终止于所述视场(24)的所述边缘(32A)，所述边界(34)对应于所述边缘(32A)的一部分，所述边缘(32A)限定了测距传感器信号撞击地面的线，以使得处于所述冲突区(36)中的所述物体(16)不被所述测距传感器(18)检测到；
制动执行器(42)，其用于控制所述主车辆(12)的移动(22)；以及
控制器(28)，其与所述测距传感器(18)和所述制动执行器(42)通信，其中，所述控制器(28)确定所述物体(16)的高度(14)，确定与所述物体(16)相距的距离，确定在所述物体(16)处于所述视场(24)中时所述物体(16)的距离变化率(30)，并且在估计的与所述物体(16)相距的距离(48)小于距离阈值(50)、所述物体(16)的所述高度(14)大于高度阈值(52)、并且所述物体(16)已经跨越了所述边界(34)并因此进入所述冲突区(36)时，激活所述制动执行器(42)
其中，在所述主车辆(12)移动时，所述控制器(28)基于在所述物体(16)跨越所述边界(34)进入所述冲突区(36)并且由此未被所述测距传感器(18)检测到时确定的最后已知距离(44)和所述距离变化率(30)两者，来确定所述估计的与所述物体(16)相距的距离(48)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述控制器(28)基于相似三角形(20)属性来确定所述物体(16)的所述高度(14)。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述测距传感器(18)是二维(2D)雷达传感器。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述物体(16)的特征在于运动向量(54)，所述运动向量(54)用于确定何时所述物体(16)将退出所述冲突区(36)的侧面(56)，并且当所述物体(16)正在移动并且退出所述冲突区(36)的所述侧面(56)时，不激活所述制动执行器(42)。
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