CN109270548A - 用于机动车辆的物体检测 - Google Patents
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Abstract
提出了一种用于机动车辆的物体检测系统。该系统包括电致发光光源阵列、光传感器阵列和计算单元。电致发光光源中的至少一个能够发射信号。传感器中的至少一个能够接收已被物体反射的发射信号。计算单元能够基于能够发射信号的电致发光光源中的所述至少一个在电致发光光源阵列中的一个中的位置和能够接收被物体反射的信号的传感器中的所述至少一个在光传感器阵列中的一个中的位置，通过三角测量计算物体的位置。
Description
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的物体检测系统和方法的领域。
背景技术
查看机动车辆周围的环境是必不可少的，尤其是在自动驾驶汽车的背景下。它需要检测和评估与道路上存在的或道路附近存在的物体的距离。
现在，对自动驾驶车辆的环境中存在的物体的检测主要通过激光雷达(lidar，light detection and ranging的首字母缩写)或雷达来实施。这两种系统使得可以计算与位于车辆附近的物体的距离。这些系统将波(例如激光束或甚至微波束)发送至反射所述束的物体：然后根据发射波的时刻和被物体反射的波被接收的时刻之间经过的时间推导出与物体的距离。
雷达和激光雷达虽然在机动车辆领域中很普遍，但是具有许多缺点。首先，它们需要增加车载硬件，这会增加车辆的负担。通常，这种沉重的硬件位于车辆的车顶上，从而可能引起空气动力学问题以及美学问题。此外，激光雷达所测量的距离的准确性与物体所处的距离无关。具体而言，激光雷达通过发送非常短的光脉冲来操作：通过激光雷达所测量的距离的准确性取决于该光脉冲的持续时间，而与物体的距离无关。几纳秒的误差或变化可能导致米量级的距离的评估误差，这在机动车辆安全的背景下是不可接受的。
因此，在这种背景下，需要改进机动车辆与在其环境中存在的物体之间的距离的评估。尤其重要的是研发一种解决方案，该解决方案在物体移近车辆时提高距离估计的准确性，并且不需要增加使车辆负担的附加硬件。
发明内容
为此，提出了一种用于机动车辆的物体检测系统。该系统包括一个或多个电致发光光源阵列、一个或多个光传感器阵列、计算单元，并且其中，电致发光光源中的至少一个能够发射信号，传感器中的至少一个能够接收已被物体反射的发射信号，计算单元能够基于能够发射信号的电致发光光源中的所述至少一个在电致发光光源阵列中的一个中的位置和能够接收被物体反射的信号的传感器中的所述至少一个在光传感器阵列中的一个中的位置，通过三角测量计算物体的位置。
此外，该系统还可以包括：
-电致发光光源中的所述至少一个能够沿包含在发射锥体中的方向发射信号，传感器中的所述至少一个能够沿包含在接收锥体中的方向接收被物体反射的信号，以及计算单元能够进一步基于发射锥体的立体角和接收锥体的立体角通过三角测量计算物体的位置。
-发射锥体和接收锥体的交叉部限定了反射所发射的信号的物体所在的体积；
-电致发光光源中的所述至少一个还能够通过所发射的信号的编码来标记发射的信号；
-所述一个或更多个阵列是发光二极管的单片阵列；
-所述一个或更多个光传感器阵列选自以下阵列：具有用作光传感器的电致发光光源的电致发光光源阵列；光电传感器阵列；用作光传感器的发光二极管的单片阵列；
-发射锥体的立体角大于接收锥体的立体角；
-所述一个或更多个光传感器阵列定位在摄像机中；
-所述一个或更多个光源阵列中的至少一个包含在第一机动车辆大灯中；
-摄像机包含在第一大灯或第二大灯中。
还提出了一种用于机动车辆的物体检测方法，该机动车辆包括或集成根据本发明的系统。该方法包括以下步骤：通过电致发光光源中的至少一个发射信号；通过传感器中的至少一个接收已被物体反射的发射信号；通过计算单元基于发射信号的电致发光光源中的所述至少一个在光源阵列中的一个中的位置和接收由物体反射的信号的传感器中的所述至少一个在光传感器阵列中的一个中的位置，计算物体的位置。
该方法还可包括：
-被物体反射的信号由多个光传感器接收，并且在接收步骤之后还包括以下步骤：从接收被物体反射的光的所述多个光传感器中确定接收到信号的最大强度的传感器；并且其中，利用已被识别为已接收到被物体反射的信号的最大强度的传感器在光传感器阵列中的一个中的位置来实施计算步骤；
-形成至少两组电致发光光源，一组电致发光光源包括以下多项中的至少一项：所述一个或更多个电致发光光源阵列中的一行或更多行中的电致发光光源；所述一个或更多个电致发光光源阵列中的一列或多列中的电致发光光源；与先前发射被接收的信号的电致发光光源中的至少一个相邻的电致发光源中的至少一个；选取电致发光光源的组中的一组；并且其中发射步骤由所选取的组中的电致发光光源来实施；
-在该方法的第一次迭代之后，识别发射所接收的信号的电致发光光源中的所述至少一个的步骤；并且其中，电致发光光源中的所选取的组中的所述一个包括与所识别的电致发光光源中的所述至少一个相邻的电致发光源中的至少一个；
-该方法的步骤的重复周期小于或等于10ms。
还提出了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码指令，当在处理单元上执行所述程序时，所述程序代码指令执行根据本发明的方法的步骤。处理单元可以是系统的计算单元。
还提出了一种能够由处理单元读取或访问并且在其上存储计算机程序的介质。介质可以是存储器。存储器可集成到根据本发明的系统中。
这种检测系统和方法改进了对定位在机动车辆上的物体的检测。它们属于像素化光束投影技术。由于其像素化特性，这种光束使得可以在明确定义的方向上投射一个或更多个信号。因此，与已知的系统和方法相比，提高了检测的准确性。准确性不取决于发送的信号的特性，例如光脉冲的持续时间，而是取决于系统的几何特性和通过三角测量的计算。此外，根据本发明的系统能够容易地集成到机动车辆中而没有额外的负担。尤其是，电致发光光源阵列和光传感器阵列由于它们的小尺寸可以集成到机动车辆的大灯中。此外，光源阵列也可以用作传感器，从而限制在根据本发明的检测系统中所使用的部件的数量。此外，检测系统能够容易地与已经存在于车辆中的设备集成：例如，向车载计算机提供关于车辆的环境信息的摄像机可以用作检测系统的传感器。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的各种示例，这些示例绝不是限制性的，其中：
-图1示出能够在本发明的背景下使用的光源阵列的第一示例；
-图2示出能够在本发明的背景下使用的光源阵列的第二示例；
-图3示出能够在本发明的背景下使用的光源阵列的第三示例；
-图4示出根据本发明的物体检测系统的示例，其中信号由阵列中的一个电致发光光源发射；
-图5示出根据本发明的物体检测系统的示例，其中信号由阵列中的两个电致发光光源发射；
-图6示出根据本发明的用于检测物体的方法的第一示例的流程图；
-图7示出根据本发明的用于检测物体的方法的第二示例的流程图；
-图8示出根据本发明的物体检测系统集成到机动车辆中的示例；
-图9示出物体检测系统的示例中的三角测量原理。
具体实施方式
图4示出了根据本发明的物体(405)检测系统(400)的示例。该物体检测系统可包含在机动车辆中。例如，根据本发明的检测系统可完全或部分地集成到车辆的照明装置中，尤其是集成到车辆的大灯(Headlamp)中。下面进一步描述根据本发明的物体检测系统的集成的示例。
用于机动车辆的物体检测系统400是可以自动地确定在车辆行驶的环境中的一个或更多个物体的存在的系统。自动地意思是使用者未参与检测。当物体检测系统被集成到车辆中时，物体检测系统优选地使得可以检测位于机动车辆的路径上的物体，并且更普遍地，检测位于车辆场景中的物体。车辆场景可以是车辆周围的空间，例如在车辆周围360°的半径内。一个特定的场景是“道路场景”，该“道路场景”是能够被车辆的大灯照亮的车辆环境。集成到车辆中的检测系统使得可以计算这些物体相对于机动车辆的位置。结果是，该系统使得可以评估被检测到的物体相对于机动车辆的距离、速度和路径。
物体检测系统400包括一个或更多个电致发光光源407阵列401。表述“电致发光光源阵列”参照多个电致发光光源的网络，这些电致发光光源以可以是以规则的图案定位。如能够在图4中所看到的那样，这种图案可以是电致发光光源的网格；网格由电致发光光源的行409和电致发光光源的列410形成。在这种背景下，电致发光光源也可以称为阵列的像素；此时参照像素网格。
阵列包括一个或更多个电致发光光源。电致发光光源可以是但不限于发光二极管(缩写形式为LED)，有机发光二极管(缩写形式为OLED)或聚合物发光二极管(缩写形式为PLED)。更普遍地，电致发光光源是响应于流过其的电流或强电场而发射光的任何材料。
电致发光光源阵列还可以是单片阵列，此时称为单片源：这意思是电致发光元件位于同一个基板上，并且优选位于基板的同一个面上，该基板可以例如是蓝宝石或硅。电致发光光源沉积在基板的至少一个面上或从基板的至少一个面延伸。这些电致发光光源可以例如是LED。当电致发光光源的阵列是单片时，阵列可以是高密度的，也就是说它包括非常多的电致发光元件，至少数百个电致发光元件。实际上，源包括在同一基板上的多于500个的电致发光光源。像素密度优选高于每平方厘米500像素。它通常在每平方厘米500至2500像素之间。应当理解，具有高密度的电致发光光源的光源的像素密度可以高于每平方厘米2500像素。
阵列中的电致发光光源中的每一个可与其它电致发光光源是电气独立的，也就是说，发射或不发射光，与阵列的其它电致发光光源的状态(开启、关闭、故障)无关。在这种情况下，阵列中的每个电致发光光源由称为驱动器或微控制器的电子电路单独控制。驱动器管理对阵列(所述阵列可以是单片，也可以不是单片)的电力供应，这与说驱动器单独管理对阵列中的每个电致发光光源的电力供应相同。作为替代方案，电致发光光源可以电气地组合在一起，例如通过使用并联或串联连接为它们提供电力，以便减少要管理的元件的数量。这些组可以例如包括两个和四个之间的数量的电致发光光源，该数量使得可以保持足够像素化的光束。因此，驱动器是能够控制电致发光光源阵列的元件的电子设备。可以使用多个驱动器来驱动阵列中的元件。
电致发光光源阵列的示例在图1至图3中示出。
图1示出电致发光光源阵列50，在该示例中该电致发光光源阵列50是单片源。使得可以控制电致发光光源阵列中的电致发光光源的驱动器504位于电致发光光源阵列50和载体60之间。
图2示出与图1的元件相同的元件，但布置不同。电致发光光源的单片阵列50和驱动器504位于载体60上。驱动器504控制对阵列中的元件的供电。图1的示例比图2的示例提供了更好的空间节省。然而，图2的示例比图1的示例允许更好地冷却驱动器504。
图3示出与图2的示例类似的示例，但是，在图3中电致发光光源阵列不是单片的。阵列50中的电致发光光源51位于载体60上并形成网格，如参照图4所讨论的那样。在该示例中，两个驱动器504控制阵列50中的电致发光光源51。在另一个实施例中，也可以由一个驱动器控制电致发光光源中的每一个。
检测系统还包括一个或多个光传感器408阵列402。表述“光传感器阵列”参照多个光传感器的网络，这些光传感器以可以是规则的图案定位。图4中示出了规则图案的示例。在该示例中，图案是由光传感器402的行412和光传感器402的列411形成的网格；也可以使用传感器的网格表述。
光传感器是使得可以将电磁辐射转换成电信号的装置，该电信号可以是电流或电压的变化。电磁辐射可以是可见光(例如白光)或非可见光，例如UV(紫外线)或IR(红外线)。这些光传感器也称为光电探测器。
一些电致发光光源可以用作光传感器，例如发光二极管LED或光电二极管。由光源发射的光子在光传感器阵列中的一个或更多个LED处被捕获，并且捕获光子的LED产生电流。因此，二极管(也就是说它们的p-n结)的物理特性用于检测光，且不(仅)发射光。因此，光传感器阵列可以是电致发光光源阵列，如图1至图5的示例中所示。
因此，电致发光光源阵列中的电致发光光源可以用作光传感器。在一个示例中，可以设想将电致发光光源交替地用作光源和传感器。在图4的示例中，电致发光光源阵列401和光传感器阵列402间隔距离424。该距离424防止或限制在阵列402中的传感器处由阵列401中的电致发光光源发射的信号所产生的干扰。
在一个示例中，包括一个或更多个光传感器阵列(通常是光电二极管)的摄像机也可以用作传感器。在图8的讨论中给出了相机的示例。
物体检测系统还包括计算单元(UC)413。计算单元使得可以计算物体检测系统和被检测到的物体之间的距离。当检测系统集成到车辆中，例如在车辆的前部时，此时计算单元可以计算被检测到的物体与车辆之间的距离。计算单元可以链接(link)到存储器，以便在其内存储所计算的距离。计算单元可以例如是算术逻辑单元(ALU)。计算单元可以经由例如连接414和415从光源阵列和光传感器阵列接收数据。这些连接可以是有线的或无线的，数据总线经由这些连接进行传送。优选使用有线连接，因为这确保了更快和更可靠的数据传输。
集成到车辆中的检测系统使得可以检测位于车辆环境中的物体并确定物体405和车辆之间的距离。该距离使用三角测量原理确定。如图4中所示的那样，发射的信号由物体405反射，该发射的信号的传播方向由箭头416描述，该物体405在该示例中是位于集成根据本发明的系统400的车辆前方的另一车辆。反射的信号由光传感器阵列中的传感器中的一个接收，该反射的信号的传播方向由箭头417描述。然后基于发射信号的电致发光光源在电致发光光源阵列中的位置和接收信号的光传感器在光传感器阵列中的位置，通过三角测量来计算与物体的距离。因此，物体与车辆之间的距离的计算取决于以下三个步骤的执行。
首先，由电致发光光源阵列中的电致发光光源中的至少一个发射信号。该信号通常是光信号。
然后，信号被存在于车辆环境中的物体(例如图4的车辆405)反射。光源阵列和光传感器阵列优选以覆盖道路场景的方式定位；例如，光源阵列和光传感器阵列位于集成系统400的车辆的前面。
最后，在光传感器阵列中的光传感器中的一个接收反射的信号之后计算距离。在没有检测到反射的信号的情况下，物体没有被检测到，并且不能评估其距离。传感器阵列中的元件中的至少一个必须能够接收反射的信号。
由电致发光源阵列中的电致发光元件中的至少一个发射的信号在包含在发射体积中的方向上传播，该发射体积界定了发射的信号在其中传播的环境的物理区域(并因此界定场景的物理区域)。发射体积是发射锥体，该发射椎体可以例如是圆锥体，或者如果电致发光光源具有四边形形状，则该发射椎体可以是棱锥体。由发射锥体限制的空间区域(该发射椎体不一定是圆形的)是立体角，在图4中参照418。电致发光光源阵列中的电致发光光源通常是相同的：在这种情况下，这些电致发光光源具有具有类似几何特性的发射锥体，也就是说相同的立体角。在任何情况下，每个电致发光光源均可以被定义为发射体积与其相关联的点源，电致发光光源在发射体积中辐射，所有这些发射体积限定由阵列照射的场景的空间的体积。
被物体反射的信号由光传感器阵列中的至少一个光传感器接收。被接收的反射信号的特征在于它已在接收体积中传播(也可以说它在接收体积内传播)。就像发射体积一样，接收体积是接收锥体，其可以例如是圆锥体或棱锥体。由接收锥体限制的空间区域(该接收椎体不一定是圆形的)是立体角，在图4中参照419。接收锥体界定了环境的物理空间，能够被与接收锥体相关联的光传感器接收的反射信号在该物理空间中传播。因此，仅在接收锥体中传播的信号被与该接收锥体相关联的光传感器检测。在任何情况下，每个光传感器均可以被定义为接收体积与其相关联的光传感器，能够被该光传感器接收的信号在该接收体积内传播，所有这些接收体积限定了空间体积，在该空间体积内，反射的信号必须传播，以便被阵列中的光传感器中的至少一个接收。
由光传感器阵列中的光传感器中的至少一个接收反射的信号是物体405的检测的表现。然后物体检测系统确定被检测到的物体相对于车辆的位置。确定物体相对于集成有物体检测系统的车辆400的位置意思是给出物体在与物体检测系统和车辆有关的参考坐标系421中的位置。
被检测到的物体的全部或部分位于由发射锥体与接收锥体的交叉部限定的体积中：该体积通过四边形420在图4中以二维的方式示出。该体积限定了物体或者物体的至少一部分(在这种情况下，车辆405的后部)可能位于其中的区域。存在一定的可能性是物体位于该体积中。由两个锥体的交叉部限定的体积具有最大长度406，即属于该体积的两个点之间的最大距离。物体存在的可能性在该区域内变化。距离422对应于物体可能位于其位置处的最小距离，距离423对应于物体可能位于其位置处的最大距离。这两个距离422和423由三角测量确定，其原理参考图9进行解释。
接收锥体和发射锥体可具有不同尺寸的立体角。在第一示例中，阵列中的所有电致发光光源具有发射锥体，该发射椎体具有对于阵列中的所有源都相同的第一立体角值，并且光传感器阵列中的所有传感器具有接收锥体，该接收椎体具有对于所有传感器都相同的第二立体角值。第一值可高于第二值，或者相反，第二值可高于第一值。可以例如使用已知的光学装置来实现减小或增加这些第一立体角值或第二立体角值。
由电致发光光源阵列中的至少一个电致发光光源发射信号可以由驱动器驱动。发射的信号可以是光信号。该光信号以基本上直线的方式沿包含在发射该信号的电致发光源的发射锥体内的方向上传播。
发送的光信号可以由发射它的电致发光光源标记。例如，标记可包括发射光信号的编码。可以通过调制所发射的光信号来实施编码。调制光信号是一种过程的表现，通过该过程，从幅度、相位或频率中选取的光信号的特征变量的一个(或组合或两个或更多个)被修改。
标记发射的信号，也就是说对其进行编码，使得可以向接收器传输信息，所述信息是被物体反射的信号是已由检测系统的电致发光光源中的一个发射的信号，而不是场景的光源(诸如例如另一车辆406的光源或甚至是路灯)发射的信号。此外，标记可使得可以区分由一个或更多个光源阵列发送的多个信号中的一个信号。因此，对于每个被检测到的信号，可以识别发射它的电致发光光源。因此，标记起到用于每个发送信号的唯一标识的作用，从而使得可以为每个被检测到的信号构造包括发射信号的电致发光光源和接收信号的光传感器的对。
信号可以由阵列401中的一个或多个像素407发送。当信号由多个像素发射时，信号优选由发送该信号的所有发光二极管407同时发射，以便提高检测系统的准确性，并防止在确定物体位置能够出现的误差。同时发射意思是两个或更多个电致发光源在同一个时刻发射光，这同一个时刻能够包括时间间隔。
确定物体相对于车辆的位置可包括确定图4中指示的距离422和423。为此，使用图9中示出的三角测量原理。图9是二维(2D)描绘(depiction)——在图4的参考坐标系421的平面(x，y)中——在该描绘中，310和311指示上述距离422和423。表征发射锥体和接收锥体的立体角分别由角308和312表示。类似地，物体可能存在其中的体积通过四边形314以二维示出，该四边形314是物体可能存在其中的区域。三角测量包括使用已知的三角公式知道两个其它顶点之间的距离和三角形底部的角度来确定三角形顶点的位置。例如，对于图9的三角形ABC，可以知道以下内容：将发射信号的阵列302中的光源和接收信号的光传感器阵列301中的传感器分开的距离305，以及三角形底部的角度306和313。因此，这些数据使得可以通过三角测量确定图9中所示的距离310。在这次应用于三角形ABD的另一示例中：知道三角形底部的角度306和313，发射锥体和接收锥体的立体角308和312，以及发射信号的阵列302中的光源和接收信号的光传感器阵列301中的传感器之间的距离，可以计算距离315。三角测量使得可以确定表征被检测到的物体的位置的三个变量：物体可能位于其位置处的最小距离310，物体可能位于其位置处的最大距离315，以及表示两者之间差的距离311。该距离311是物体可能存在其中的区域314的“长度”。物体可能存在其中的区域的长度理解为物体相对于车辆的可能的最小位置310和可能的最大位置315之间的差。
确定这些变量分别取决于正在发射的电致发光光源在电致发光光源阵列中的位置和正在接收的光传感器在光传感器阵列中的位置。具体地，三角形ABC和ABD的底部的角度取决于这些位置。换句话说，使用发射信号的电致发光光源在其阵列中的位置并使用接收被物体反射的信号的光传感器在其传感器阵列中的位置来计算物体的位置。
如上所述，发射锥体的立体角和接收锥体的立体角可以是相同的，或者它们具有不同的值。参照图9，可以理解，发射锥体的立体角和接收锥体的立体角越大，物体可能存在其中的区域越大。增加光源阵列与传感器阵列间隔的距离也可以减小物体可能存在其中的区域的长度，并从而提高与物体的距离的计算的准确性。例如，在电致发光光源阵列的分辨率为0.1°并且物体位于20m远的情况下的一个数值应用中，对于电致发光光源阵列和光传感器阵列之间的距离为1.2m，物体可能存在其中的区域的长度为1.24m，对于电致发光光源阵列和光传感器阵列之间的距离为2m，物体可能存在其中的区域的长度为0.73m。
物体可能位于其中的区域的长度311还可以根据被检测的物体相对于检测系统的距离而变化。被检测的物体越近，物体可能存在其中的区域越小，并因此其长度越短。例如，在电致发光光源阵列的分辨率为0.1°并且电致发光光源阵列302和传感器阵列301间隔距离为1.2m的情况下的一个数值应用中，检测20m远的物体，精确度为1.24米，以及检测10m远的物体，精确度为0.3米。
图8示出了根据本发明的物体检测系统100集成到机动车辆中的示例，更具体地，集成到车辆的照明装置10中。术语机动车辆涵盖陆地车辆的任何类型，例如汽车、摩托车或卡车。照明装置10可包含在陆地车辆中，以便照亮场景32，例如道路。照明装置10包括至少一个大灯，该大灯包括光源阵列104和使得可以形成光束的光学系统102。大灯可以是实现诸如例如“远光”和/或“近光”功能等功能的大灯。在图8的示例中的光源阵列是电致发光光源的单片像素化源104。单片像素化源在驱动器105的控制下发射光，使用光学系统102将该光转换成光束。该光束投射到场景108或“道路场景”上，该道路场景是能够被车辆的照明装置照亮的车辆环境。阵列104中的至少一个电致发光光源能够发射光信号，该光信号例如通过信号的调制来编码。存在于被照亮的场景中的物体可反射由所述至少一个电致发光元件发射的信号，并且反射的信号可由检测系统的光传感器阵列中的传感器中的一个检测。
继续参照该示例，摄像机107可用于检测发射的信号的反射。摄像机是适合于检测光信号的特定装置。摄像机可包括一个或更多个光传感器阵列。摄像机的传感器阵列可以是光敏二极管阵列。摄像机107对信号的检测使得可以通过三角测量计算物体相对于车辆的距离103。该计算可由处理器106实施，该处理器106因此起计算单元的作用。在该示例中，摄像机107的分辨率，也就是说光传感器阵列的分辨率，大于电致发光光源阵列的分辨率。因此，发射锥体的立体角大于接收锥体的立体角；使用具有比电致发光光源阵列更高分辨率的摄像机使得尤其可以减小计算——和推测——距物体的距离310的误差311。摄像机可集成到照明设备中，也就是说集成到车辆的大灯中。作为替代方案，它可以集成到车辆中；例如，摄像机可以与通常用于执行防眩光功能的摄像机相同。
在一些示例中，光传感器阵列可以是光源阵列，该光源阵列包括用作光传感器的电致发光光源或者用作光传感器的发光二极管的单片源。具体地，诸如LED等的电致发光光源可以用作光传感器。在这些示例中，于是将作为传感器操作的电致发光光源或发光二极管定位在与发射信号的电致发光光源阵列被定位在其中的大灯分开的大灯中。
在实践中，优选使用摄像机，因为摄像机能够与负责发送信号的电致发光光源阵列定位在相同的大灯中或在单独的大灯中。
根据本发明的检测系统可以无区别地定位在车辆的前部或后部，并且无区别地定位在其左侧或右侧。该系统还可以包括两个电致发光光源阵列，这两个电致发光光源阵列交替地用作电致发光光源阵列和光传感器阵列。
因此，根据本发明的检测系统可以无区别地集成到左前和/或右前和/或左后和/或右后大灯中。在检测系统集成到车辆的两个前大灯中的第一示例中，每个大灯可以是发射器或接收器，或者可选地是发射器和接收器。可以设想用于集成到机动车辆中的若干配置。在第一种配置中，右侧大灯包括用作接收器的电致发光光源阵列，而左侧大灯包括用作发射器的电致发光光源阵列，反之亦然。在第二种配置中，右侧大灯包括用作发射器的电致发光光源阵列，左侧大灯包括用作检测器的摄像机，反之亦然。在该第二种配置中，左侧大灯还可以包括用于照亮场景的一个电致发光光源(或任何其它类型的光源)阵列，右侧大灯能够使用它的一个电致发光光源阵列既照亮场景又发射信号，反之亦然。
根据本发明的检测系统可以集成到两轮机动车辆中，例如仅具有一个大灯的摩托车。在该示例中，大灯包括至少一个电致发光光源阵列和传感器阵列，优选为摄像机。
图5示出了根据本发明的物体检测系统的另一示例。就像在图4中的那样，系统包括电致发光光源阵列501，光传感器阵列502，以及连接两个阵列的计算单元507。物体505(在该示例中为车辆)位于检测系统的前方。在该示例中，信号由两个电致发光元件503同时发送。两个发送的信号被物体505反射，并且反射的信号由光传感器阵列中的两个传感器504检测。分别为正在发射的电致发光元件和传感器的发射锥体和接收锥体的交叉部限定了物体可能存在其中的体积(通过四边形508在图5中以二维示出)。该区域的“长度”，即最靠近车辆的四边形的点与距离车辆最远的四边形的点之间的距离，由双箭头506表示。在图5的示例中，每个光源发送被编码的信号，使得每个信号从同时发送的那些信号当中都是可单独识别的。因此，可以为每个被检测到的信号构造发射信号的电致发光光源/接收信号的光传感器的对。
图5的示例已示出了用于同时发送光信号的彼此相邻的两个电致发光光源——也就是说它们具有至少一个共用边缘。在其它示例中，两个以上的电致发光源可发送信号，并且所述两个以上的电致发光源可以彼此相邻或不相邻。
现在讨论使用根据本发明的检测系统检测存在于车辆环境中的物体的方法的示例。参照图6至图8的流程图给出讨论。
图6示出用于检测物体的方法的示例，其中，光传感器接收发射的信号。该方法尤其可以由根据本发明的检测系统执行。
在步骤S100中，电致发光光源阵列中的电致发光光源中的一个发射信号。两个或更多个电致发光光源可同时发射信号。还可以对所发送的光信号进行编码，使得接收信号的光传感器可以识别是哪个光源发射的信号。
然后，在步骤S101中，被物体反射的信号在光传感器阵列中的光传感器的接收锥体中的一个中传播，并且由与该接收锥体相关联的光传感器接收。
在步骤S102中，计算单元计算物体的位置，该位置是基于光源阵列中的正在发射的电致发光元件的位置和接收反射信号的传感器在光传感器阵列中的位置确定的。这些位置由上述的阵列传输到计算单元。通过三角测量计算与物体的距离，如参照图9所解释的那样。
为了连续地检测场景的物体，步骤S100以给定的频率连续地重复，例如在50Hz和200Hz(赫兹)之间(包括边界)，应该理解，该范围可以更宽。频率可以优选在100Hz和200Hz之间。当没有物体能够被检测到或者物体没有以能够在光传感器阵列的传感器的方向上反射信号的方式定位时，仅可以执行步骤S100并重复该步骤。当发射的信号被反射时，然后执行步骤S101和S102。
图7示出用于检测物体的方法的另一示例，其中至少两个传感器接收由光源发射的信号。
步骤S200类似于步骤S100。在图7的示例中，电致发光源发送信号。
在步骤S201中，由物体反射的信号由光传感器阵列中的至少两个传感器接收。在实践中，驱动器或计算单元确定同一个信号已被多个传感器接收，例如在给定的时间段(例如持续的小于或等于10ms的时间段)内接收使用同一个代码标记的多个信号。
在步骤S202中，从接收相同反射信号的传感器中确定哪个传感器接收光信号的最大发光强度。该确定步骤可由驱动器或计算单元执行。
在步骤S203中，如步骤S102中所述的那样计算物体的位置。然而，仅使用接收最大发光强度的传感器的位置来计算物体的位置；不考虑接收相同信号的其它传感器。
为了连续地检测场景中的物体，可以与步骤S100中的频率相同的频率连续地重复步骤S200。因此，仅当发射的信号被反射时才执行步骤S201至S203。
现在讨论发射信号的一个或更多个电致发光光源的选取。
在第一示例中，选取是随机进行的。例如，驱动器可包括用于选取要开启的光源的伪随机函数。以相同的方式，驱动器可随机选取两个或更多个光源同时开启。
在第二示例中，通过创建电致发光光源的组来进行选取。组可以例如包括诸如例如参照图5所示的彼此相邻的两个或更多个电致发光源。组可以包括阵列中的电致发光光源中的一行或更多行，或者电致发光光源中的一列或更多列。优选形成组，使得阵列的每个光源仅属于一组。
当选取组时，该组的光源将发送信号。属于组的所有光源同时发送信号。作为替代方案，所选组的光源顺序发送信号。
可以随机地或者根据预定顺序选取两组或更多组中的一组电致发光光源。因此，如果形成的组包括电致发光光源中的一行或更多行，则可以进行选取使得所选取的下一行是与先前选取的行相邻的行。以相同的方式，如果形成的组包括电致发光光源中的一列或更多列，则可以进行选取使得所选取的下一列是与先前选取的列相邻的列。
在一些示例中，光源的组的选取可取决于传感器先前对信号的检测。从由光源形成的组中选取包括与发射先前被检测到的信号的电致发光光源相邻或邻近——也就是说，存在至少一个共用边缘或顶点——的至少一个电致发光源的组。因此，基于先前的检测来控制要发送信号的光源的选取。有利地，检测系统因此可相对于检测系统细化(refine)物体的位置和距离。
如果在光源阵列中没有识别出与元件相邻的电致发光元件，则所选取的组将是其中具有电致发光元件的电致发光源中的至少一个最接近所识别的电致发光光源的组。通常，欧几里德距离可用于确定最接近的光源。
根据本发明的方法的步骤可以在包括用于执行该方法的步骤的程序代码指令的计算机程序中实施。此时可以在能够控制上述物体检测系统的处理单元上执行该程序。例如，处理单元可以是检测系统的计算单元，或者是机动车辆的车载计算机。
Claims (16)
1.一种用于机动车辆的物体检测系统，包括：
-一个或更多个电致发光光源阵列(401)；
-一个或更多个光传感器阵列(402)；
-计算单元(413)；
其中，电致发光光源(403)中的至少一个电致发光光源能够发射信号，传感器(404)中的至少一个传感器能够接收已被物体反射的发射信号，计算单元能够基于能够发射信号的电致发光光源中的所述至少一个电致发光光源在电致发光光源阵列中的一个阵列中的位置和能够接收被物体反射的信号的传感器中的所述至少一个传感器在光传感器阵列中的一个阵列中的位置，通过三角测量来计算物体的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，电致发光光源(403)中的所述至少一个电致发光光源能够沿包含在发射锥体中的方向(416)发射信号，传感器(404)中的所述至少一个传感器能够沿包含在接收锥体中的方向(417)接收被物体反射的信号，并且计算单元能够进一步基于发射锥体的立体角和接收锥体的立体角通过三角测量来计算物体的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述发射锥体和接收锥体的交叉部限定了反射所发射的信号的物体所在的体积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，电致发光光源中的所述至少一个电致发光光源还能够通过发射信号的编码来标记发射信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个阵列是发光二极管的单片阵列。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个光传感器阵列选自以下阵列：
-电致发光光源阵列，所述电致发光光源阵列具有用作光传感器的电致发光光源；
-光电传感器阵列；
-用作光传感器的发光二极管的单片阵列。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的系统，其中，发射锥体的立体角大于接收锥体的立体角。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个光传感器阵列定位在摄像机中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个光源阵列中的至少一个包含在第一机动车辆大灯中。
10.根据权利要求8和9的组合的系统，其中，摄像机包含在第一大灯或第二大灯中。
11.一种用于机动车辆的物体检测方法，所述机动车辆包括根据权利要求1至10中任一项所述的系统，所述方法包括以下步骤：
-通过电致发光光源中的至少一个电致发光光源发射信号(S100、S200)；
-通过传感器中的至少一个传感器接收已被物体反射的发射信号(S101、S201)；
-通过计算单元基于发射信号的电致发光光源中的所述至少一个电致发光光源在光源阵列中的一个阵列中的位置和接收被物体反射的信号的传感器中的所述至少一个传感器在光传感器阵列中的一个阵列中的位置，计算物体的位置(S102)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，被物体反射的信号由多个光传感器接收，并且在接收步骤之后还包括以下步骤：
-从接收被物体反射的光的所述多个光传感器中确定接收到信号的最大强度的传感器(S202)；
-并且其中，利用已被识别为已接收到被物体反射的信号的最大强度的传感器在光传感器阵列中的一个阵列中的位置来实施计算步骤(S203)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括以下步骤：
-形成至少两组电致发光光源，一组电致发光光源包括以下多项中的至少一项：
-所述一个或更多个电致发光光源阵列中的一行或更多行中的电致发光光源；
-所述一个或更多个电致发光光源阵列中的一列或更多列中的电致发光光源；
-与先前发射被接收的信号的电致发光光源中的至少一个电致发光光源相邻的电致发光源中的至少一个电致发光源；
-选取电致发光光源的组中的一组；
并且其中发射步骤由所选取的组中的电致发光光源来实施。
14.根据权利要求13所述的方法，在所述方法的第一次迭代之后还包括以下步骤：
-识别发射所接收的信号的电致发光光源中的所述至少一个电致发光光源；
并且其中，电致发光光源中的所选取的组中的所述一个组包括与所识别的电致发光光源中的所述至少一个电致发光光源相邻的电致发光源中的至少一个电致发光源。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，所述方法的步骤的重复周期小于或等于10ms。
16.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码指令，当在处理单元上执行所述程序时，所述程序代码指令执行根据权利要求11至15中任一项所述的方法的步骤。
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