CN108263278B - 基于传感器整合的行人检测和行人防碰撞装置及方法 - Google Patents

基于传感器整合的行人检测和行人防碰撞装置及方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于操作车辆的行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)功能的装置及方法，所述装置包括：前方检测传感器，检测所述车辆的行驶车道上的行人的出现以及所述行人和所述车辆之间的距离和相对速度；车辆传感器，检测所述车辆的速度；电子控制单元，基于由所述前方检测传感器和所述车辆传感器检测的信息来激活PDCMS功能；以及警告单元，运行以用于通过所述电子控制单元的控制向驾驶员通知所述行人与所述车辆的碰撞。

Description

基于传感器整合的行人检测和行人防碰撞装置及方法
技术领域
本公开涉及一种基于传感器整合的行人检测和行人防碰撞装置和方法，以及更具体地，涉及这样一种装置和方法，其用于通过允许前方检测传感器整合来自不同类型传感器的感测结果而激活能够识别行人的车辆的行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)，并且在发生事故时通过激活PDCMS功能来保护行人。
背景技术
近来，正在开发高级驾驶员辅助系统(ADAS)以辅助驾驶员的驾驶。ADAS有多种子技术类别。其中，ADAS包括行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)。
PDCMS是一种预计行人与车辆发生碰撞时警告驾驶员可能碰撞到行人并自动激活紧急制动的技术。
和行人相关的交通事故的致死率和受伤率如此之高，导致很多人丧失生命。PDCMS系统在不可避免的行人碰撞中可以帮助降低车辆的速度，从而缓解行人撞击，降低致死率和受伤率。
因此，需要用于PDCMS的特定应用的技术开发。
发明内容
本公开的目的涉及一种用于激活行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)的装置，包括前方检测传感器，该前方检测传感器能够通过整合来自不同类型的传感器的感测结果，更准确地测量行人的出现以及车辆和该行人之间的距离和相对速度，甚至是在低照明条件下或在夜间。
本公开的另一目的是提供一种通过准确激活PDCMS功能来更安全地保护行人的系统。
本公开的其他目的和优点通过以下描述可以理解，并且参考本公开的实施例变得显而易见。而且，对于本公开所属领域的技术人员显而易见的是，本公开的目的和优点可以通过所要求保护的手段及其组合来实现。
根据本公开的一方面，提供了一种用于激活车辆的行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)功能的装置，包括：前方检测传感器，其检测所述车辆的行驶车道上的行人的出现以及所述行人和所述车辆之间的距离和相对速度；车辆传感器，其检测所述车辆的速度；电子控制单元，其基于由所述前方检测传感器和所述车辆传感器检测的信息来激活PDCMS功能；以及警告单元，其运行以用于通过所述电子控制单元的控制向驾驶员通知所述行人与所述车辆的碰撞，其中所述前方检测传感器可以包括：雷达传感器，其使用从所述行人反射的无线电波检测所述车辆的行驶车道上的行人以产生雷达检测信息；远红外相机传感器，其对从所述行人辐射的热进行成像以产生远红外识别信息；以及信息整合处理器，其整合所述雷达检测信息和所述远红外识别信息，并且所述PDCMS功能可以包括：激活所述警告单元的操作，以及无论驾驶员是否操作制动器，都激活所述制动器的操作。
所述信息整合处理器可以包括：一致性确定处理器，其计算所述雷达检测信息与所述远红外识别信息之间的相关性以形成二进制矩阵；相似性计算处理器，其使用由所述一致性确定处理器形成的所述二进制矩阵产生测量值，并且在状态变量的区域中计算所述测量值和前一次轨迹跟踪信息之间的相似性；状态变量更新处理器，其通过使用所述测量值和所述状态变量执行卡尔曼滤波来更新每个跟踪信息；以及跟踪信息管理处理器，其执行所述轨迹的合并、生成和删除。
所述相似性计算处理器可以使用极坐标系表示所述雷达检测信息和所述远红外识别信息的纵向/横向相对位置，以生成所述测量值。
所述状态变量更新处理器可以应用扩展卡尔曼滤波器来执行所述卡尔曼滤波。
所述前方检测传感器还可以包括雷达检测信息后处理处理器，所述雷达检测信息后处理处理器在整合所述雷达检测信息中除了所述行人之外的结果与所述远红外识别信息整合之前去除该结果。
所述雷达检测信息可以由等于或小于64的数生成。
所述远红外识别信息可以由等于或小于8的数生成。
所述电子控制单元可以执行所述制动器的操作的所述激活，使得从所述制动器的操作被激活时到所述车辆与所述行人发生碰撞时，所述车辆的速度被减少至至少预定速度或更多。
所述电子控制单元可以即使在所述制动器的操作的激活开始之后，允许驾驶员操作所述制动器，以便最大可能减速。
所述电子控制单元可以控制所述警告单元通知驾驶员所述PDCMS功能处于可用状态。
所述警告单元可以包括可视地通知所述行人与所述车辆碰撞的显示器，或可听地通知所述行人与所述车辆碰撞的扬声器。
所述PDCMS功能还可以包括后刹车灯的操作。
所述PDCMS功能还可以包括电子稳定性控制系统(ESC)的操作。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于激活车辆的行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)功能的方法，包括：使用从所述行人反射的无线电波检测所述车辆的行驶车道上的所述行人以产生雷达检测信息；整合所述雷达检测信息和所述远红外识别信息，以检测行人信息，所述行人信息包括所述车辆的所述行驶车道上所述行人的出现以及所述行人与所述车辆之间的距离和相对速度；检测包括所述车辆的速度的车辆信息；以及基于所述行人信息和所述车辆信息激活PDCMS功能，其中，所述PDCMS功能可以包括：激活警告单元的操作，以及无论驾驶员是否操作制动器激活所述制动器的操作，所述警告单元运行以用于通知驾驶员所述行人与所述车辆的碰撞。
附图说明
从以下结合附图进行的详细描述中，本公开的上述和其他方面、特征和其他优点将变得更为显而易见，在附图中：
图1是示出行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)的示意性概念的图；
图2是示出根据车辆的PDCMS状态的变化的框图；
图3是示意性地示出根据本公开的实施例的用于激活车辆的PDCMS的装置的框图；
图4A-4C是示出AEB VRU场景的示例性视图；
图5是示出CVFA场景中的初始位置设置的示例性视图；
图6是示出在仿真中使用的行人速度曲线的示例性视图；
图7A至图7F是示出行人的相对距离和相对角度的仿真结果的示例性视图；
图8是示出雷达的距离和速度测量原理的示例性视图；
图9A和9B是示出使用消失点的图像中的距离计算原理的示例性视图；
图10A和图10B是示出远红外图像行人识别的示例性视图；
图11是示出使用LEDDAR的行人检测的示例性视图；
图12是示出使用3D激光定位器的行人信号的示例性视图；
图13是示出使用雷达的行人检测的示例性视图；
图14是根据本公开的实施例的前方检测传感器的配置图；
图15A至图15D是示出根据本公开的实施例的雷达检测信息后处理处理器的雷达检测信息后处理过程的示例性视图；
图16A和图16B是示出根据本公开的实施例的通过相似性计算处理器生成测量值的示例性视图；
图17A和图17B是示出根据本公开实施例将直角坐标系中的雷达检测信息和远红外识别信息的纵向/横向相对位置的积分与极坐标系中的雷达检测信息和远红外识别信息的纵向/横向相对位置的积分进行比较的示例性视图；
图18A至图18F是示出根据本公开实施例的前方检测传感器的输出结果的示例性视图；
图19是示出行人移动速度的概念的视图；
图20是示出根据本公开实施例的用于操作PDCMS功能的映射表的示例的图；以及
图21是示出根据本公开的实施例的用于激活PDCMS功能的方法的流程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，使得本领域技术人员可以很容易地实践本公开。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，所有这些均不脱离本公开的精神或范围。
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中相同的元件将由相同的附图标记表示。
在整个本说明书中，当任何一个部件被称为“连接到”另一部件时，这意味着任何一个部件和另一部件彼此“直接连接”，或“彼此间接连接”而其间放置其他部件。此外，除非明确地、相反地予以描述，“包括”任何组件将被理解为暗示包含其他组件，而不排除任何其他组件。
提及任何部分存在于“另一部分”上是指任何部分可以直接形成在另一部分上，或者第三部分可以介于一部分和另一部分之间。相反，提及任何部分“只”存在于另一部分上意味着第三部分可不介于一部分和另一部分之间。
贯穿说明书使用的“第一”、“第二”、“第三”等术语可被用于描述但不限于各种部分、组件、区域、层和/或部分。这些术语仅用于区分任何部分、组件、区域、层或部分与其他部分、组件、区域、层或部分。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将下面将要描述的第一部分、组件、区域、层或部分作为第二部分、组件、区域、层或部分。
这里使用的术语仅仅是指特定的示例性实施例，并不限制本公开。此处使用的单数形式包括复数形式，只要短语不清楚地表示相反的含义即可。在本说明书中使用的术语“包括”具体地指示具体性质、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件，并且不排除存在或添加其他特定性质、区域、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合。
表达“下”、“上”等的相对空间的术语可用于更容易地描述附图中示出的一个部分的其他部分之间的关系。这些术语旨在包括与附图中预期含义一起使用的装置的其它意义或操作。例如，翻转图中的装置时，被描述为位于其他部分“下”的任何部分将被描述为位于其他部分“上”。因此，示例性术语“下”包括上下两个方向。装置可以旋转90°或者可以以不同的角度旋转，并且相应地解释表达相对空间的术语。
除非另外定义，否则本文使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在通常使用的词典中定义的术语被另外解释为具有与相关技术文献和当前公开的内容匹配的含义，并且除非明确限定，否则不被解释为理想的或形式的含义。
图1是示出行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)的示意性概念的图。
PDCMS是一种预计行人与车辆发生碰撞时警告驾驶员可能碰撞到行人并自动激活紧急制动的技术。
参考图1，基于行人的操作判定和车辆的操作判定来判定PDCMS是否被操作。当确定PDCMS的操作时，通过向驾驶员发出警告并激活车辆控制来执行PDCMS功能。
系统设计者可以将PDCMS功能设计成仅在行人与车辆碰撞的风险下操作，或者可以将PDCMS功能设计成结合其他驾驶辅助系统操作。
图2是示出根据车辆的PDCMS状态的变化的框图。
在PDCMS关闭状态下，不对车辆的操作采取行动。当车辆的发动机失速时，产生PDCMS关闭状态。
在PDCMS去激活状态下，用于激活PDCMS的装置监测车辆的速度并且确定PDCMS是否处于适当的状态以便激活。PDCMS去激活状态是通过在PDCMS关闭状态下启动发动机而产生的。此外，即使当车辆处于除了车辆从PDCMS激活状态被激活的条件之外的状态时，也产生PDCMS去激活状态。例如，当车辆的速度低于预定值Vmin时，产生PDCMS去激活状态。
当车辆的速度等于或大于预定值Vmin并且等于或小于预定值Vmax时，产生PDCMS激活状态。为了确定是否在PDCMS激活状态下操作PDCMS功能，监控行人的操作和车辆的操作。当用于激活PDCMS的装置确定需要激活PDCMS功能时，PDCMS功能启动。PDCMS功能包括对驾驶员的碰撞警告和紧急制动器的操作，或者可选地包括驾驶员的制动动作。
图3是示意性地示出根据本公开的实施例的用于激活车辆的PDCMS的装置的框图。
参考图3，根据本公开的实施例的用于激活车辆的PDCMS的装置100包括前方检测传感器200、车辆传感器300、电子控制单元400和警告单元500。
前方检测传感器200包括雷达传感器和远红外相机传感器，并且可以整合并使用每个传感器的输出结果，以在低照明条件下或晚上更准确地检测车辆和行人之间的距离和相对速度。前方检测传感器200可以提取在车辆前方检测的障碍物的特征以标识物体并检测诸如路边的车辆以及行人的各种物体。前方检测传感器200甚至可以检测构成行人的部分以及行人的整体外观以检测行人，甚至是在检测由诸如路旁的车辆的多种物体遮挡的行人的仅一部分时。前方检测传感器200将检测的行人信息发送给电子控制单元400。
车辆传感器300测量来自车辆发动机的车轮的每分钟转数(RPM)，并且基于车轮的已知周长和所测量的RPM和时间来计算车辆的行驶速度。此外，发动机管理系统300可以确定制动踏板是否被操作。车辆传感器300将有关所计算的行驶速度以及制动踏板是否被操作的信息发送到电子控制单元400。
电子控制单元400基于从前方检测传感器200和车辆传感器300接收的信息来确定是否操作车辆的PDCMS功能。具体地，电子控制单元400通过组合行人状态和车辆状态确定是否满足可以操作PDCMS功能的条件。也就是说，如果确定障碍物是行人时，电子控制单元400使用行人的当前位置、车辆的当前位置和车辆的速度信息来确定车辆与行人之间的碰撞风险。例如，如果行人和车辆之间的距离低于预定距离并且行人的运动方向与车辆的运动方向相同，则确定满足可以操作PDCMS功能的条件，因为很有可能发生碰撞，并且如果行人和车辆之间的距离低于预定距离但行人的运动方向和车辆的运动方向不同，则确定不满足可以操作PDCMS功能的条件，因为不太可能发生碰撞。
优选地，电子控制单元400基于映射表来确定是否满足可以操作PDCMS功能的条件。下文将参考图20来描述映射表。
如果电子控制单元400确定行人状态和车辆状态满足可以开始PDCMS功能的条件，则操作车辆的PDCMS功能。PDCMS功能包括操作警告单元500，警告驾驶员行人与车辆的碰撞，或者在驾驶员未操作的情况下操作制动器。
通过操作警告单元500来警告驾驶员行人与车辆的碰撞。通过电子控制单元400的控制来操作警告单元500。警告单元500可以包括显示器或扬声器。警告单元500中包括的显示器可以通过平视显示器、导航显示器等向驾驶员提供视觉警告。警告单元500中包括的扬声器可以通过音频向驾驶员提供听觉警告。警告单元500执行的警告的内容是由于车辆的行驶车道的前方出现障碍物，所以存在车辆与行人碰撞的潜在风险。
无论驾驶员是否操作制动器都激活制动器的操作，这仅通过电子控制单元400的控制来执行，而不需要驾驶员的操作。如果发现行人碰撞正好在拐角处，则制动器的操作的激活是自动降低车辆与行人之间的相对速度。
激活制动器的操作，使得可以从激活制动器的操作到行人与车辆发生碰撞时，将车辆的速度减少到至少预定速度或减少更多。优选地，所述预定速度可以是20km/h。
此外，即使在开始激活制动器的操作之后，驾驶员也可以手动操作制动器，从而执行最大可能的减速。也就是说，驾驶员可以手动操作制动器，使得车辆的速度被减少超过预定速度。例如，驾驶员可以手动操作制动器，使得车辆的速度被最大限度地减速到预定速度20km/h或减少更多。
另外，电子控制单元400可以通知驾驶员PDCMS功能处于可用状态。具体地，电子控制单元400可以控制警告单元500通过警告单元500的显示器单元或扬声器单元通知驾驶员PDCMS功能处于可用状态。
另外，PDCMS功能可以控制制动灯的操作，以防止与后面的车辆发生碰撞的潜在风险。
另外，PDCMS功能还可以包括电子稳定性控制系统(ESC)的操作。ESC是一种装置，其允许车辆自身在紧急情况下介入制动器的操作，例如车辆转向过度(当车辆向内进入超出道路的转弯半径时)或转向不足(当车辆向外偏离超出道路的转弯半径时)，从而帮助驾驶员逃离紧急情况。
图4A-4C是示出AEB VRU场景的示例性视图。
在描述根据本公开的实施例的前方检测传感器200的详细配置之前，需要分析新的汽车评估程序(欧洲NCAP)的行人AEB场景，其可能是用于理解前方检测传感器200的配置的最重要的应用领域。
欧洲NCAP通过将行人AEB定义为以易受害道路(AEB VRU)使用之名的测试项目，将行人AEB设置为测试项目，并详细描述以测试协议之名的测试过程和评分方法。
在欧洲NCAP测试协议中，行人的出现被定义为车辆到VRU远侧成人(CVFA)、车辆到VRU近侧成人(CVNA)和车辆到VRU近侧儿童(CVNC))，如图4所示。
假定CVFA是成人以8km/h的速度移动而与车辆中央碰撞的情况，假定CVNA是成人以5km/h的速度移动而与对应于车宽25％和75％的点碰撞的情况，假定CVNC是儿童以5km/h的速度在停止的障碍物车辆之间移动而与车辆中央碰撞的情况。
在每种情况下，车辆的移动速度被设置为20至60km/h，并且车辆的移动被设置为从大约4.0秒的碰撞时间(TTC)开始。
AEB制动之后的评分标准取决于车辆的速度从第一移动速度减速多少而改变。为了获得完美的分数，碰撞不需要达到40km/h，而需要以比这更高的速度进行减速。
为此，在第一制动时间设置在制动时间减速被认为是重要因素，但是本公开涉及行人识别，与制动控制相关的算法对应于偏离本公开的范围的情况。然而，对于警告，第一识别需要在警告时间之前进行。在这里，该时间对应于大约2秒的TTC。
图5是示出CVFA场景中的初始位置设置的示例性视图。
在测试协议中，根据场景设置如图5所示的初始位置。根据所定义的内容，由于行人具有恒定的加速度段和第一横向位置，因此行人的整体运动是停止、均匀加速运动和均匀速度运动的顺序。
图6是示出在仿真中使用的行人速度曲线的示例性视图。
每个运动的时间间隔是最终速度、初始位置和加速距离的函数。假定行人速度曲线如图6所示，CVFA在t1具有1.075秒的时间间隔，在t2具有0.90秒的时间间隔，在t3具有2.025秒的时间间隔，CVNA在t1具有1.10秒的时间间隔，在t2具有0.72秒的时间间隔，在t3具有2.16秒的时间间隔，并且CVNC在t1具有1.10秒的时间间隔，在t2具有0.72秒的时间间隔，在t3具有2.16秒的时间间隔。
图7A至图7F是示出行人的相对距离和相对角度的仿真结果的示例性视图。
通过基于计算获得的速度曲线来计算车辆的位置和行人的位置来计算相对位置和相对角度，获得如图7A和7F所示的结果。每个图的横轴是时间，以毫秒为单位，从4.0秒的TTC到0.0秒的TTC，计算总计4秒。
也就是说，图7A示出了计算CVFA的相对距离随时间变化的结果，其中所述相对距离根据车辆的速度均匀增加，图7B示出了CVFA的相对角度随时间变化的结果，其中行人在车辆的左侧并且因此角度值表现为负数。在开始时，可以确定角度的绝对值随着车辆接近而增加，然后在车辆进入均匀速度段时具有恒定的相对角度。
图7C和图7D可以示出根据CVNA25/75的情况下的相对角度，在0.0的TTC处的相对角度是-90°或90°，图7E和图7F示出了CVNC的相对距离和相对角度以及正面碰撞情况，并且因此可以确认CVNC的行为表现为与CVFA的行为相同，但是在开始时并未观察到障碍物，其上的信息从约2.0秒的TTC处出现。
如上所述，当基于作为警告时间的大约2秒的TTC来计算识别目标时，需要满足在60km/h的车速下40m的最大识别距离，在20km/h的车速下44°的最大识别角度。
为了通过满足上述识别距离和识别角度来实现行人识别，AEB行人识别系统需要包括用于行人识别的传感器，并且可以具有根据所应用的传感器的识别特征。
图8是示出雷达的距离和速度测量原理的示例性视图。
例如，雷达使用一种方法，其用于比较接收的无线电波和发射的无线电波以通过相位差输出距离并且通过多普勒效应的频率变化来输出速度。由于雷达测量的两个物理量，距离和速度，都是从传感器直接获得的，所以雷达传感器被分类为测量距离和速度的传感器。
图9A和9B是示出使用消失点的图像中的距离计算原理的示例性视图。
与雷达相反，相机需要通过使用所获得的像素信息来计算三维空间，并且使用相机模型或者使用所识别对象的像素单元的尺寸和距离之间的相关性来计算距离，因此被分类为估计距离的传感器。然而，图9A和图9B是示出使用消失点的图像中的距离计算原理的一个示例，并且距离估计结果可以根据相机的内部和外部参数而变化。
另外，发光二极管检测和测距(LEDDAR)或激光定位器是测量距离的传感器，类似于雷达，但可不感测多普勒效应，因此对测量点的数据执行贝叶斯滤波以计算速度。也就是说，它可以被分类为测量距离并估计速度的传感器。
实际上当前使用的单目(多功能正面)相机具有52°视角(或水平视角)。当在夜间使用单目相机识别行人时，识别范围已知为头灯的照射范围内的30m。另一方面，它测量距离和速度，因此具有比距离测量传感器略低的准确度。
图10A和图10B是示出远红外图像的行人识别的示例性视图。
优点在于：远红外相机可以对从目标物体辐射的热量进行成像，以便即使在低照明或极低照明条件下也能识别行人，并且在直至50m相对长的距离识别行人。然而，远红外相机的缺点在于，由于视角为38°，有些不足，分辨率只有单目相机的1/10，所以距离和速度的估算准确度比单目相机的相对较低。
图11是示出使用LEDDAR的行人检测的示例性视图。
LEDDAR传感器的限制在于，由于16个检测器被水平布置并且输出是限制性的，因此不可能识别行人，并且检测也仅可以在约20m内进行。
图12是示出使用3D激光定位器的行人信号的示例性视图。
3D激光定位器传感器在竖直方向上具有多个层，因此在有限制的情况下应用竖直/水平方向信息和模式识别技术，由此识别行人。具体来说，可以识别15米内的行人，可以检测40米内的行人。参考图12，可以看出，当为两个行人收集大量数据时，显露出等高线，但是数据的量随着距离的增加而减小，并且在45m或者更多的距离处仅出现对应于一个层的数据。在这种情况下，数据的量随着距离的增加而减小，并且只有对应于一个层的数据被显示超过45米。在这种情况下，竖直方向和水平方向的分辨率都不足，难以进行检测。另外，因为LEDDAR和3D激光定位器传感器使用近红外波长信号，因此都有受目标物体的材料和颜色影响很大的缺点。
图13是示出使用雷达的行人检测的示例性视图。
雷达传感器是使用从车辆前方的障碍物反射的无线电波的传感器，并且可以确认，在检测行人的情况下，从行人反射的无线电波的功率低，因此可以在比检测车辆更短的40m内的距离处检测行人。参考图13，可以看出，根据周围环境，检测概率比检测车辆略低。在图13中，水平轴和竖直轴的单位是m，并且出现不连续信号的部分对应于在预定时间没有检测行人时发生的现象。
如参考图8至图13所述，在低照明条件下或者在夜间，只有一个传感器不可能以适合于AEB应用的水平来识别行人。由于单目相机的识别距离有些不足，远红外相机的视角和距离准确度不够，LEEDAR和雷达传感器可能无法识别行人，因此不易于应用，3D激光定位器传感器的识别距离有限，单个传感器很难满足驱动AEB系统的传感解决方案。
图14是根据本公开的实施例的前方检测传感器的配置图。
根据本公开的实施例的前方检测传感器200可以解决上述问题，并且可以通过满足40m的识别距离和44°的水平视角，更准确地识别行人，即使是在低照明条件下或是在夜间。具体来说，前方检测传感器200包括：雷达传感器210，其使用从行人反射的无线电波来检测行人并生成雷达检测信息；远红外相机传感器220，其对从物体辐射的热进行成像以生成远红外识别信息；以及信息整合处理器230，其整合雷达检测信息和远红外识别信息。
如上所述，雷达传感器210具有诸如90°的水平视角、约40米的检测距离以及可能无法识别的距离和速度估计的特征，并且远红外相机传感器220具有诸如38°的水平视角、50m的检测/识别距离以及低准确度的距离估计的特征。
最大识别距离是检测距离和识别距离中的较短距离，但是即使在第一识别之后仅从两个传感器中之一输出结果，也可以保持行人信息，因此识别角度成为识别角度和检测角度的较宽的水平视角。也就是说，组合本公开的雷达传感器210和远红外相机传感器220以满足40m的识别距离和44°的水平视角。
为了整合具有不同特性的两个传感器的输出结果，有必要确定两个结果是从一个对象产生的。根据本公开的实施例，信息整合处理器230整合从雷达传感器210产生的雷达检测信息和从远红外相机传感器220产生的远红外识别信息。
尽管可以整合雷达检测信息与远红外识别信息，为了实现更高效的整合，本公开可以包括去除行人之外的结果的雷达检测信息后处理处理器211，其在整合每个信息之前，在整合雷达检测信息中除行人之外的结果与远红外识别信息之前，去除该结果。
在行人的情况下，由于无线电波的反射相对较低，雷达的检测受到限制。通过行人检测实验可以确认，检测仅在预定距离和角度以下进行，并且雷达输出信息中的反射功率、宽度等的数值似乎较低。
因此，雷达检测信息后处理处理器211基于关于检测距离、角度、宽度、反射功率等的条件的实验数据，预先去除了除行人之外的检测结果。
图15A至图15D是示出根据本公开的实施例的雷达检测信息后处理处理器的雷达检测信息后处理过程的示例性视图。具体来说，它是在配备有雷达传感器210的车辆停止的状态下，通过后处理横向移动的行人的检测结果而获得的结果。
图上表示的值是每个轨迹随时间变化的角度值，图15A示出了初始输入值，可以确认它包括64个轨迹的全部信息作为初始输入值，并且观察某个值是非常困难的。然而，在图15B的只剩下有效状态的情况中，可以看到某些值出现。由于该图表示的是随时间变化的角度值，即使时间流逝，对应于水平方向上平行的直线的轨迹也可被视为处于停止状态的对象，并且出现在对角线方向上的直线可被视为角度随时间变化的横向移动的行人的信号。图15C示出了在距离和角度的条件下去除图15B之后的结果，可以确认减少了大量的数据。图15D示出了在反射功率和检测宽度的条件下去除图15C的信号之后的结果。保留了有关出现的行人的数据以及未被过滤的其他物体的信息。通过该过程，雷达传感器210的总输出的90％以上被去除，从而可以减少后续步骤中执行的信息整合(组合)的误差。
在雷达检测信息后处理处理器211的后处理(或者包括没有后处理的情况)之后，信息整合处理器230整合雷达检测信息与远红外识别信息。信息整合处理器230被配置为包括：一致性确定处理器231，其计算雷达检测信息和远红外识别信息之间的相关性以形成二进制矩阵；相似性计算处理器232，其使用由相似性计算处理器232形成的二进制矩阵生成测量值，并且在状态变量的区域中计算所述测量值和轨迹跟踪信息之间的相似性；状态变量更新处理器233，其使用所述测量值和所述状态变量执行卡尔曼滤波来更新每个跟踪信息；以及跟踪信息管理处理器234，其执行所述轨迹的合并、生成和删除。每个配置的描述如下。
一致性确定处理器231计算最多64个雷达检测信息和最多8个远红外识别信息之间的相关性，以形成8×64二进制矩阵。如果每个传感器的输出处的角度和距离具有等于或小于根据条件形成的三级阈值(thresholds of 3steps)的差异，则确定两个结果很可能由同一对象产生，并且因此矩阵值被设置为1，否则，矩阵值被设置为0。这样确定的结果用作发送到计算跟踪信息和测量值之间的相似度的步骤的一种候选组。
相似性计算处理器232通过在矩阵中对具有值1的传感器输出进行积分来生成要在卡尔曼滤波器中使用的测量值，并添加一行一列，使得即使单个传感器的输出可以生成过滤结果，从而计算并使用作为单个传感器的结果而生成的测量值。
图16A和图16B是示出根据本公开的实施例的通过相似性计算处理器生成测量值的示例性视图。
参考图16A和图16B，对于所生成的测量值和前一次的所有轨迹跟踪信息，在状态变量区域中计算相似性，以连接具有最大相似性的测量值和先前轨迹跟踪度，并且执行使用GNN的匹配以确保整个轨迹测量值对的相似性。
在这种情况下，为了计算轨迹信息的相似性，要生成的测量值需要被输出到是变量的纵向/横向相对位置，可以将所述变量与状态变量进行比较，并且相对位置是雷达检测信息和远红外识别信息中包括的值，因此需要对两个结果进行整合。
图17A和图17B是示出根据本公开实施例将直角坐标系中的雷达检测信息和远红外识别信息的纵向/横向相对位置的积分与极坐标系中的雷达检测信息和远红外识别信息的纵向/横向相对位置的积分进行比较的示例性视图。具体来说，根据本公开的实施例，通过使用极坐标系而不是直角坐标系来对纵向/横向相对位置进行积分。
首先，图17A示出了使用直角坐标系对纵向/横向相对位置进行积分的情况，并且从反射误差的角度来看，相对于雷达传感器210的误差区域在纵向上发生的误差和相对于远红外相机传感器220的误差区域在横向上发生的误差被反映到积分结果。在这种情况下，当目标物体在车辆前方时，发生相对较小的误差，而当目标物体在侧方时，发生椭圆的对角线方向上的误差。
相反，图17B示出了使用极坐标系对纵向/横向相对位置进行积分的情况，可以确认，在目标物体位于车辆的前方或侧方的两种情况下都会出现小的误差。由极坐标系积分的角度和距离可以通过简单的三角运算转换成直角坐标系，使得如上所述在输出最终测量值的步骤中的转换和积分可以是用于产生更小误差的方法。
另外，状态变量更新处理器233可以通过使用积分测量值和状态变量执行卡尔曼滤波来更新每个轨迹跟踪信息。本公开内容还可以应用扩展卡尔曼滤波器，其被配置为考虑到产生远红外相机传感器220的输出的时间可以每次取决于候选组的数量而改变的这样的事实，来改变状态变量转换矩阵的元素值。
此外，跟踪信息管理处理器234执行轨迹的合并、生成和删除。
在轨迹合并的情况下，如果两个轨迹的位置和速度具有一定的相似性，则后面生成的轨迹被配置为被合并到第一生成的轨迹中。
在轨迹生成的情况下，雷达传感器210的对应轨迹和雷达检测信息，通过观察是否存在不作为远红外相机传感器220的输出中的轨迹的测量值的结果，以在极坐标系上被积分，来相同地生成，并且当远红外识别信息的可靠性高而相应的雷达检测信息可能不被发现时，轨迹可以被配置为单独产生。
在轨迹删除的情况下，对预定时间段，不分配测量值，使得轨迹仅被预测值删除。例外地，考虑到在5m以内的接近情况下难以产生传感器的输出的事实，边线跟踪(coasttracking，海岸追踪)被设置为保持更长时间。在其他例外的情况下，即使每次分配测量值，在确定为仅通过一个传感器的结果连续进行分配的情况而不是整合结果异常且被删除的情况下，即使在状态变量上的纵向/横向速度分量超过15km/h的情况下，对应物体被视为不是行人，并因此删除。
不言而喻，上述特定条件可以根据要实现的系统的特征和目的而改变。
图18A至图18F是示出根据本公开实施例的前方检测传感器的输出结果的示例性视图。具体来说，图18A至图18F是示出根据本公开实施例的前方检测传感器的最终输出结果的示例性视图。
图18A至图18C中，白点表示雷达检测信息，红点表示远红外识别信息，天蓝色圆圈表示信息整合结果。此外，图18B、18D和18F示出了在整合时由远红外相机传感器220成像的信息。
因此，可以确认从前方检测传感器200正常地输出行人的相对位置的整合结果。
因此，根据本公开的实施例的前方检测传感器200包括应用于车辆的自动紧急制动系统中的雷达传感器210和远红外相机传感器220，并且使用极坐标系来整合和使用结果，使得即使在低照明条件下或在夜间也可以更准确地计算车辆与行人之间的距离和相对速度。
图19是示出行人移动速度的概念的图。
参考图19，前方检测传感器200可以检测正在行驶车道上移动的行人600与车辆700之间的距离以及行人600的移动速度。
例如，如果行人600相对于车辆700的前视野从左向右移动，则行人600具有负(-)移动速度，如果行人600相对于车辆700的前视野从右向左移动，则行人600具有正(+)移动速度。
此外，前方检测传感器200可以基于车辆前方收集的图像来检测在车辆的行驶车道上移动的车辆700和行人600之间的距离。
图20是示出根据本公开实施例的用于激活PDCMS功能的映射表的示例的图。
电子控制单元400使用映射表来确定行人与车辆的碰撞风险，此外，确定PDCMS功能是否被操作。
参考图20，电子控制单元400基于在行人移动的行驶车道的边界处的初始速度和车辆的初始速度来确定PDCMS功能的操作。
具体地，如果在行人正移动的行驶车道的边界处的初始速度的绝对值和车辆的初始速度处于在确定PDCMS功能是否被操作的时间处PDCMS功能被实质操作的区域中，电子控制单元400确定PDCMS功能被操作。操作可能区域是指根据制造商的选择可以调节Vmin或Vmax的区域。
例如，如果车辆的速度下降到8.4m/s(30km/h)以下作为Vmin，或者上升到16.6m/s(60km/h)以上作为Vmax，则电子控制单元400可以确定PDCMS处于去激活状态并且因此PDCMS功能不被操作。
此外，当车辆的初始速度处于Vmin和Vmax之间并且行人在其上移动的行驶车道的边界处的初始速度的绝对值在0.83m/s和1.5m/s之间时，电子控制单元400可以确定PDCMS功能被操作。
图21是示出根据本公开的实施例的用于激活PDCMS功能的方法的流程的流程图。
参考图21，一种根据本公开的实施例的用于激活车辆的行人检测和碰撞减轻系统(PDCMS)功能的方法，包括：通过使用从行人反射的无线电波检测车辆的行驶车道上的行人，产生雷达检测信息(S100)；通过对从行人辐射的热进行成像，生成远红外识别信息(S200)；通过整合所述雷达检测信息与所述远红外识别信息，检测行人信息，所述行人信息包括所述行人在所述车辆的行驶车道上的出现、所述行人的注视信息以及所述行人与所述车辆之间的距离和相对速度(S300)；检测车辆信息，所述车辆信息包括车辆的速度、加速度、转向角度、转向角速度和主缸压力中的至少任何一个(S400)；以及基于所述行人信息和所述车辆信息激活PDCMS功能(S500)。
在通过使用从行人反射的无线电波来检测车辆的行驶车道上的行人来检测雷达检测信息(S100)中，可以对由目标物体辐射的热进行成像，因此即使在低照明或极低照明条件下也能识别行人。
在通过对由行人辐射的热进行成像来产生远红外识别信息(S200)中，对由目标物体辐射的热进行成像，因此即使在低照明或极低照明条件下也能识别行人。
在通过整合雷达检测信息和远红外识别信息来检测包括行人在车辆的行驶车道上、行人的注视信息以及行人与车辆之间的距离和相对速度的行人信息(S300)中，即使在低照明条件下或在夜间，也可以更准确地检测车辆与行人之间的距离和相对速度。
在检测包括车辆速度的车辆信息(S400)中，基于车辆发动机测量车轮的RPM数量，并且基于车轮的已知周长和测量的RPM数量以及时间，计算车辆的行驶速度。此外，可以确定制动踏板是否被操作。
在基于行人信息和车辆信息的PDCMS功能的操作中(S500)，使用所获取的车辆信息和检测的行人信息，基于映射表来确定是否操作车辆的PDCMS功能。具体地，基于行人信息与车辆信息的整合来确定是否满足可以操作映射表上的PDCMS功能的条件。也就是说，使用行人的当前位置、车辆的当前位置和车辆的速度信息，在映射表上确定行人与车辆的碰撞风险。
此外，在基于行人信息和车辆信息的PDCMS功能的操作(S500)中，如果确定行人状态和车辆状态满足PDCMS功能可以在映射表上开始的条件，则操作车辆的PDCMS功能。PDCMS功能包括激活警告单元的操作，以及无论驾驶员是否操作都激活制动器的操作，该警告单元运行以用于通知驾驶员行人与车辆的碰撞。
同时，应该理解，为了便于在本说明书中进行描述，PDCMS被描述为示例。如上所述，应该理解，PDCMS只是数个ADAS功能中的一个，本公开所提供的PDCMS实现方式可以用于实现所涉及的其他ADAS功能。例如，本公开所提出的系统可被应用于实现ADAS功能中的一个或其组合，诸如PDCMS、车道变换决定辅助系统(LCDAS)、陆地离开警告系统(LDWS)、自适应巡航控制(ACC)、车道保持辅助系统(LKAS)、道路边界偏离预防系统(RBDPS)、弯道速度警告系统(CSWS)、前向车辆碰撞警告系统(FVCWS)以及低速追踪(LSF)。
根据本公开的实施例的用于激活车辆的PDCMS的装置可以包括不同类型的传感器，可以整合和使用相应的感测结果来更准确地检测行人的出现以及车辆与行人之间的距离和相对速度，即使在低照明条件下和夜间。
此外，根据本公开的实施例的用于激活PDCMS的装置可以更准确地检测行人以警告驾驶员行人碰撞，并且在行人与车辆很可能会发生碰撞时自动激活制动器以降低车辆的速度。
以上包括一个或多个实施例的示例。当然，为了描述上述实施例的目的，没有描述组件或方法的所有可能组合，但是本领域技术人员可以认识到，各种实施例的许多组合和替换是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有替换、修改和变化。此外，结合术语“包括”在详细描述或所附权利要求中使用的程度，该术语旨在以与当使用术语“配置”作为所附权利要求中的过渡词时所解释的类似于“由......组成”的方式，是包含性的。

Claims (14)

1.一种用于激活车辆的行人检测和碰撞减轻系统功能的装置，行人检测和碰撞减轻系统功能即PDCMS功能，所述装置包括：
前方检测传感器，检测所述车辆的行驶车道上的行人的出现以及所述行人和所述车辆之间的距离和相对速度；
车辆传感器，检测所述车辆的速度；
电子控制单元，基于由所述前方检测传感器和所述车辆传感器检测的信息来激活PDCMS功能；以及
警告单元，运行以用于通过所述电子控制单元的控制向驾驶员通知所述行人与所述车辆的碰撞，
其中，所述前方检测传感器包括：
雷达传感器，使用从所述行人反射的无线电波来检测所述车辆的行驶车道上的所述行人，从而产生雷达检测信息，并且基于所述行人与所述车辆之间的相对速度来确定所述行人的移动速度；
远红外相机传感器，对从所述行人辐射的热成像，以产生远红外识别信息；以及
信息整合处理器，整合所述雷达检测信息和所述远红外识别信息，并且
所述PDCMS功能包括：激活所述警告单元的操作，以及无论所述驾驶员是否操作制动器都激活所述制动器的操作；
其中，所述电子控制单元配置为，如果所述车辆的速度在第一速度范围内且在所述行驶车道上的所述行人的移动速度在第二速度范围内，确定激活所述PDCMS功能。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信息整合处理器包括：
一致性确定处理器，计算所述雷达检测信息与所述远红外识别信息之间的相关性，以形成二进制矩阵；
相似性计算处理器，使用由所述一致性确定处理器形成的所述二进制矩阵产生测量值，并且在状态变量的区域中计算所述测量值和前一次轨迹跟踪信息之间的相似性；
状态变量更新处理器，通过使用所述测量值和所述状态变量执行卡尔曼滤波来更新每个跟踪信息；以及
跟踪信息管理处理器，执行所述轨迹的合并、生成和删除。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述相似性计算处理器使用极坐标系表示所述雷达检测信息和所述远红外识别信息的纵向和/或横向相对位置，以生成所述测量值。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述状态变量更新处理器应用扩展卡尔曼滤波器来执行所述卡尔曼滤波。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述前方检测传感器还包括雷达检测信息后处理处理器，所述雷达检测信息后处理处理器在将所述雷达检测信息中去除所述行人之外的结果与所述远红外识别信息整合之前进行该去除。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述雷达检测信息由等于或小于64的数生成。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述远红外识别信息由等于或小于8的数生成。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子控制单元执行所述制动器的操作的激活，使得从所述制动器的操作被激活时到所述车辆与所述行人发生碰撞时，所述车辆的速度被降低到至少一预定速度或比降低到该至少一预定速度降低更多。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子控制单元允许所述驾驶员即使在激活所述制动器的操作开始之后也能操作所述制动器，以便最大可能减速。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子控制单元控制所述警告单元通知所述驾驶员所述PDCMS功能处于可用状态。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述警告单元包括可视地通知所述行人与所述车辆碰撞的显示器或可听地通知所述行人与所述车辆碰撞的扬声器。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述PDCMS功能还包括后刹车灯的操作。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述PDCMS功能还包括电子稳定性控制系统的操作。
14.一种用于激活车辆的行人检测和碰撞减轻系统功能的方法，行人检测和碰撞减轻系统功能即PDCMS功能，所述方法包括：
通过前方检测传感器，使用从所述行人反射的无线电波检测所述车辆的行驶车道上的所述行人以产生雷达检测信息；
通过所述前方检测传感器，对从所述行人辐射的热进行成像以产生远红外识别信息；
通过所述前方检测传感器，整合所述雷达检测信息和所述远红外识别信息，以检测行人信息，所述行人信息包括所述车辆的行驶车道上的行人的出现以及所述行人与所述车辆之间的距离和相对速度；
通过车辆传感器，检测包括车辆速度的车辆信息；
基于所述行人与所述车辆之间的相对速度，确定所述行人的移动速度；以及
通过电子控制单元，基于所述行人信息和所述车辆信息来激活PDCMS功能，
其中，所述PDCMS功能包括：激活警告单元的操作，以及无论驾驶员是否操作制动器都激活所述制动器的操作，所述警告单元运行以用于通知所述驾驶员所述行人与所述车辆的碰撞；
其中，所述方法进一步包括：如果所述车辆的速度在第一速度范围内且在所述行驶车道上的所述行人的移动速度在第二速度范围内，激活所述PDCMS功能。
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