CN108283019B - 车辆的碰撞时间的改进型计算 - Google Patents

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Abstract

通过假设前方行驶车辆没有一直制动到停车，而只是减速了一定时间，可计算改进的碰撞时间TTC。借助一直制动到停车的碰撞时间TTC与改进的碰撞时间TTC之间的区别，可减小前方行驶车辆的其他行为的假定的出现概率。

Description

车辆的碰撞时间的改进型计算
本发明涉及一种用于计算与前方行驶车辆的碰撞时间点的装置与方法。
技术现状
诸如紧急制动辅助或自适应巡航系统(ACC)等不同的驾驶员辅助系统为了控制各功能而使用与障碍的碰撞时间区间(TTC—碰撞时间)。
例如借助雷达、激光雷达或摄像系统传感器和/或以无线电为基础的车对多应用系统(C2X)传感器等周围环境探测传感器确定计算碰撞时间TTC的必要参数，提供车辆周围环境信息。该信息例如由其他车辆或外部基础设施(交通标志、警告路牌、服务器等)发送。
例如从US 8,527,172 B2中已知一种防撞和预警系统，从两辆车的速度、加速度以及间距确定与目标车辆的TTC。
本发明的任务是，改进TTC的计算。该任务是通过根据独立权利要求所述的一种方法和装置解决的。其他有益的实施方式是从属权利要求的标的。
根据本发明，通过下列步骤确定与前方行驶车辆的第一碰撞时间点：确定与前方行驶车辆的间距；确定前方行驶车辆与本车的相对速度；确定前方行驶车辆的减速度；假设前方行驶车辆的减速度持续时间；从相对速度、间距、减速度以及假设的减速度持续时间来确定与前方行驶车辆的第一碰撞时间点。
在有益的实施方式中就此假设：减速度没有一直保持到前方行驶车辆停止。例如，前方行驶车辆在转弯过程中仅减速一定的持续时间，之后便离开车辆的车道。限速时，前方行驶车辆的行为相似，因为在这种情况下只是使速度下降到要求的大小。
在前方行驶车辆的制动时间点，转弯或减速都是对于前方行驶车辆的假设的、假定行为。为了对前方行驶车辆现在想要拐弯还是仅想减速作出选择，每个假定行为采用出现几率进行评估。作出选择后，本车对前方行驶车辆可能的假定行为作出反应。
在本发明的另一实施方式中，在假定减速度持续时间期间，可重新计算与前方行驶车辆的间距、前方行驶车辆与本车的相对速度以及前方行驶车辆的减速度，可假设前方行驶车辆的另一减速度持续时间，并根据相对速度、间距、减速和该另一减速度持续时间确定与前方行驶车辆的更新的碰撞时间点。
在有益的实施方式中，由此可通过间距、相对速度和减速度以及所述另一假设持续时间的更新的值来重新确定碰撞时间点。因此，可以以有益的方式持续计算碰撞时间点。
可优选假设前方行驶车辆的假定行为的出现概率。
在本发明一种有益的实施方式中，可根据前方行驶车辆与本车的间距和相对速度，确定附加的碰撞时间点,并根据该附加的碰撞时间点和第一个碰撞时间点或更新的碰撞时间点，计算出修正值，该修正值修正前方行驶车辆的假定行为的出现概率。通常使该出现概率会降低。
在有益的实施方式中，前方行驶车辆的假定行为的出现概率能借助随修正值来改变。借助修正值，可实现根据情形精确调整对前方行驶车辆的假定行为作出的反应。
在有益的实施方式中，借助该修正值能使对假设的前方行驶车辆的假定行为的反应延长，直至一定的阈值。
特别是，当已知的和改进的两个TTC差异很小时，修正值接近1，即：出现概率仅小幅降低。而当差异较大时，修正因子接近0，以便通过很小的修正因子降低假定行为的出现概率，并很少考虑这种假定行为。因此，可限制或阻止对相应的假定行为作出反应。
在本发明的另一优选实施方式中，假设的减速度持续时间可取决于前方行驶车辆的假设的减速。在有益的实施方式中，由假设的下降的速度与所获得的前方行驶车辆的减速度的大小的商，计算假设的减速度持续时间。假设的速度下降描述了前方行驶车辆在制动前后的速度差。尤其假设制动是均匀、恒定的，使得在恒定减速度的条件下根据制动持续时间得出速度差。假设的减速度持续时间可优选取决于前方行驶车辆的减速度的大小或间距的大小。
在有益的实施方式中，在减速度大时，可假设减速度持续时间短；减速度小时，假设减速度持续时间长。在特别有益的实施方式中，同样可考虑间距，以便选择足够长和足够短的假设减速度持续时间。
在本发明的另一优选实施方式中，减速度可小于10m/s2或大于3m/s2。在有益的实施方式中，直到最大减速度都可以假设，前方行驶车辆的制动在停车之前就已停止。此外，3m/s2的最小减速相对于测量精度可有一误差。
假设的前方行驶车辆的减速度持续时间可优选至少为1秒。在有益的实施方式中，在此时间区间中，可利用更新的值重新计算碰撞时间点。
在本发明的另一优选实施方式中，可将碰撞时间点或修正值用于本车的反应，尤其是用于对驾驶员提出预警。在一有益的实施方式中，本车因此不会对假设的前方行驶车辆的假定行为作出反应。例如不会向驾驶员提出预警，因为这很有可能是错误警告。
本车的反应，尤其是对驾驶员的预警，优选根据第一碰撞时间点或更新的碰撞时间点或修正值延迟。在有益的实施方式中，通过对改进的TTC的持续确定而更新出现概率，并延迟发送预警信号，直至假设的前方行驶车辆的假定行为的出现概率足够大。在另一有益的实施方式中，也可将本车的制动作为一种反应执行，尤其是可通过这种方式实现舒适的制动。
根据本发明的一种装置包含用于检测与前方行驶车辆的间距和相对速度的检测单元，确定前方行驶车辆的减速度的确定单元以及用于计算改进的TTC的计算单元。
检测单元可优选以雷达装置或摄像装置构成。
附图说明和实施例
图1示例性地显示相对于前方行驶车辆的不同间距中的两个碰撞时间TTC曲线。
图2显示在与前方行驶车辆间距很小时改进的碰撞时间TTC曲线。
图3显示在与前方行驶车辆间距较大时改进的碰撞时间TTC曲线。
图4显示假设制动持续时间关于前方行驶车辆的减速度大小和间距大小的曲线簇。
图5显示用于匹配有关前方行驶车辆未来行为的假设的假定的出现概率的修正因子的示例性曲线。
图6显示改进的碰撞时间TTC的计算装置。
图1中展示了与作为障碍物的前方行驶车辆碰撞为止的两个碰撞时间TTC(timeto collison)的示例性曲线。纵坐标上记录的是前方行驶车辆的减速度，横坐标是时间轴。在坐标系的原点1识别到前方行驶车辆。示例性地示出了两个关于时间的曲线TTC A和B。实线B和点划线A分别展示了一个碰撞时间TTC，其中，在探测时间点3处，在TTC B中与前方行驶车辆的距离比在TTC A中大。虚线7展示了前方行驶车辆的减速度，该减速度在探测时间点4处为零。在时间点5处，前方行驶车辆突然更强烈地减速，并保持减速度6。与前方行驶车辆的相对速度下降，因而TTC A和B的值下降9。因为前方行驶车辆保持减速度，因此TTC A和B在后续曲线中线性地降低10、11，直至可能的碰撞或停车12、13。两个TTC的走势平行，其中，TTC A中由于间距更小，因此比TTC B中更早出现碰撞。
图2展示了当与前方行驶车辆间距较小时，在探测时间点3处，截至碰撞12，改进的曲线TTC C0与已知的曲线TTC A的比较。纵坐标标记的是前方行驶车辆的减速度，横坐标是时间轴。在坐标系的原点1识别出前方行驶车辆。如图1中所示，虚线7展示了前方行驶车辆的减速度，该减速度在探测时间点4处为零。在时间点5处，前方行驶车辆的突然强烈地减速，并保持该减速度6。为了与现有技术进行比较，还展示了图1的曲线TTC A。在前方行驶车辆制动5后，相对速度立即降低，由此使TTC A和TTC C0的值降低9。
在与前方行驶车辆间距较小时，改进的TTC C0的计算与已知的TTC A区别很小。因此，除在制动后5很短的时间点外，两个TTC曲线的是相同的。
图3展示了当在探测时间点3处与前方行驶车辆间距较大时，截至碰撞(点)13，碰撞时间改进曲线的TTC C1与已知的曲线TTC B的比较。纵坐标标记的是前方行驶车辆的减速度，横坐标是时间轴。在坐标系的原点1识别出前方行驶车辆。如图1和图2中所示，虚线7展示了前方行驶车辆的减速度，该减速度在探测时间点4处为零。在时间点5处，前方行驶车辆减速，并保持减速度6。为了与现有技术进行比较，同样展示了来自图1中的曲线TTC B(点划线)。在前方行驶车辆制动5后相对速度立即降低，因而TTC B和TTC C1的值下降9。在与前方行驶车辆间距大时，改进的TTC C1的计算在前方行驶车辆制动9后立即23显出不同。与TTC B相比，改进的TTC C1下降得更慢。TTC C1的减小的下降的基于如下假设：前方行驶车辆虽然减速，但只是短期减速，而不会持续减速至停车。
图4举例展示了一曲线簇30的两条曲线，通过它们计算改进的碰撞时间TTC。根据通过相对速度计算得出的前方行驶车辆速度变化，确定前方行驶车辆当前的减速度，并假设前方行驶车辆的速度下降。速度下降的幅度的假设依据的是所确定的减速度的大小和与前方行驶车辆的间距的大小。由假设的速度下降和所确定的减速度，可计算出前方行驶车辆达到假设的速度下降所需的持续时间。因为计算所得的减速度持续时间基于假设的速度下降，所以该持续时间同样只是假设。图4中的点37示出的是无减速的零点。
曲线31展示了当间距为25米时假设的减速度持续时间。例如假设前方行驶车辆在间距为25米时，使速度下降了10m/s。根据所确定的前方行驶车辆的减速度，由图4得出假设的减速度持续时间。当减速度为10m/s2时35，前方行驶车辆需要1秒33来将速度降低假设的值。在假设的减速度持续时间结束后，再次确定更新的值(减速度、间距)，并根据曲线簇30关于减速度持续时间或速度下降幅度作出新的假设。
另一曲线39显示根据所确定减速在间距为100米时前方行驶车辆的假设的减速度持续时间。当小距离时(例如在曲线31中25米时)，假设的速度下降的较大，这在减速度较小的情况下会导致假设的减速度持续时间更长。由于距离较短，假设的减速度持续时间长将导致TTC计算如制动一直保持到停车那样。因此，在间距较小的情况下，改进的TTC计算与已知的、基于一直减速到停车的TTC计算相近。
与此相反，当间距较大时39，假设速度下降较小，这将导致假设的减速度持续时间短。与前方行驶车辆之间的距离大时，可在假设的减速度持续时间结束后，重新计算TTC。因为假设减速度持续时间短，且之后不再进行减速，这会导致TTC延长并延迟触发对否则较短的TTC的反应。如果前方行驶车辆一直减速到停车，即假设减速度持续时间很长，则会出现更低的TTC。
假设的减速度持续时间结束后，用新确定的值重新计算TTC。这会导致在一直减速到停车的情况下，改进的TTC接近已知的TTC。换句话说，减速度持续得越长，改进的计算结果越接近已知的计算结果。
图5展示了根据已知TTC和改进TTC例如通过下式计算的修正因子特征曲线40。
Figure BDA0001524629500000051
修正因子用于降低前方行驶车辆的其他行为的假定的概率。当已知的TTC和改进的TTC之间的差异较小时，修正因子41接近1，即：概率降低程度很小。与之相反，当差异较大时，通过小数值43抑制概率，并由此限制或阻止对假定做出反应。
图5中的装置50包括测量与前方行驶车辆间距和相对速度的雷达传感器51。在此，雷达传感器51利用多普勒效应。确定单元53从相对速度及其随时间的变化确定前方行驶车辆的减速度。计算单元55基于所测得和所确定的信息计算改进的TTC。

Claims (10)

1.为本车确定与前方行驶车辆的第一碰撞时间点的方法，包括下列步骤：
确定与前方行驶车辆的间距；
确定前方行驶车辆与本车的相对速度；
确定前方行驶车辆的减速度；
假设前方行驶车辆的减速度持续时间；
从相对速度、间距、减速度以及假设的减速度持续时间来确定与前方行驶车辆的第一碰撞时间点；
其特征在于：
通过所述相对速度计算得出前方行驶车辆的速度变化；
由前方行驶车辆的速度变化确定前方行驶车辆的减速度；
依据所确定的减速度和与前方行驶车辆的间距，假设前方行驶车辆的速度下降；
根据曲线簇(30)来确定前方行驶车辆的假设的减速度持续时间，所述曲线簇包括多条曲线(31，39)，其中每条曲线(31，39)示出在与前方行驶车辆相距规定间距的情况下前方行驶车辆的假设的减速度持续时间与所确定的前方行驶车辆的减速度的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
在假设的减速度持续时间内，重新确定与前方行驶车辆的间距，前方行驶车辆与本车的相对速度以及前方行驶车辆的减速度，
假设前方行驶车辆的另一减速度持续时间，并且
从相对速度、间距、减速度以及所述另一减速度持续时间确定与前方行驶车辆的更新的碰撞时间点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
假设前方行驶车辆的假定行为的出现概率；
从前方行驶车辆与本车的间距和相对速度确定附加的碰撞时间点，以及
从附加碰撞时间点和第一碰撞时间点或更新的碰撞时间点计算出修正值，该修正值修正前方行驶车辆假定行为的概率。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
假设的减速度持续时间取决于前方行驶车辆的假设的速度下降。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
假设的速度下降的幅度小于10m/s或大于3m/s。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
假设的减速度持续时间取决于前方行驶车辆的减速度的幅度或间距的大小。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
假设的前方行驶车辆的减速度持续时间最短为1秒。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
碰撞时间点或修正值被用于本车的反应，所述本车的反应是对驾驶员的预警。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，
本车的反应根据第一或当前碰撞时间点或修正值而被延迟。
10.为本车确定与前方行驶车辆的第一碰撞时间点的装置，包括，
-检测单元(51),该检测单元是雷达或摄像装置，用于检测与前方行驶车辆的间距和相对速度；
-确定单元(53)，用于确定前方行驶车辆的减速度；以及
-计算单元(55)，用于实施根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法。
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