CN109552336A

CN109552336A - 用于获取车道的坡度的方法

Info

Publication number: CN109552336A
Application number: CN201811115789.XA
Authority: CN
Inventors: S.察尔内基
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-25
Also published as: CN109552336B; DE102017217008A1; US20190092290A1; US11155248B2

Abstract

本发明涉及一种被设置用于获取车辆位于其上的车道的坡度的方法，其中所述方法具有以下步骤：读入所述车辆的周围环境的由图像传感器提供的图像数据；从所述图像数据中获取在车辆的周围环境中所定义的参考物体；获取所述参考物体与周围环境之间的角度关系；基于所获取的角度关系估计车道的坡度，并且提供表示车道的坡度的信号。本发明还涉及一种相应地被设置用于实施所述方法的装置。

Description

用于获取车道的坡度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于获取车辆位于其上的车道的坡度的方法，其中所述方法具有以下步骤：读入所述车辆的周围环境的由图像传感器提供的图像数据；从所述图像数据中获取在车辆的周围环境中所定义的参考物体；获取参考物体与周围环境之间的角度关系；基于所获取的角度关系估计车道的坡度，并且提供表示车道的坡度的信号。本发明还涉及一种相应地被设置用于实施所述方法的装置。

背景技术

从现有技术中已知例如专利申请DE 10 2013 221 696 A1。所述文献涉及一种用于获取位于车辆前方的道路的高度分布图(Höhenverlauf)的方法。在此，所述方法包括读入由图像传感器提供的物体的运动分布图的步骤，其中运动分布图作为多个图像被读入，并且所述方法还包括从独立于图像传感器的参数传感器读入关于物体的至少一个参数的步骤。此外，所述方法包括在使用图像中的物体的至少一个垂直位置和参数的情况下确定位于车辆前方的道路的高度分布图的步骤，从而获取位于车辆前方的道路的高度分布图。

对于不同的驾驶操作，如对于自主停车（HAP-高度自动化停车），坡度识别还是必要的，由此车辆能够例如根据停放制动器的可供使用的保持力进行停止并且停放。坡度通常通过加速度传感器获取，所述加速度传感器通常安装在制动调节系统（ABS/ESP）、安全气囊控制设备或独立系统（Stand-Alone）中。在用于自主停放/驾驶的驾驶功能的开发的范围中，寻求和开发用于获取坡度的替代性的方案。

发明内容

然而，有利地，根据本发明的方法和装置实现了能够利用已经现存的构件来成本有效地实现的替代性的解决方案。有利地，所述解决方案也可以用作用于常规的加速度传感器的失效的冗余方案。

根据本发明，这可以通过独立权利要求中说明的特征实现。本发明的其它的设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，设置有一种用于获取车辆位于其上的车道的坡度的方法，其中所述方法具有以下步骤：

- 读入所述车辆的周围环境的由图像传感器提供的图像数据，

- 从所述图像数据中获取在所述车辆的周围环境中所定义的参考物体，

- 获取所述参考物体与周围环境之间的角度关系，

- 基于所获取的角度关系估计所述车道的坡度，并且

- 提供表示所述车道的坡度的信号。

首先要提到的是，一方面，术语“车道的坡度”应理解为车辆的行驶方向（纵向轴线）上的车道的坡度（也称为车辆的斜坡或坡度角）。此外，车道的坡度也被理解为与车辆的行驶方向（横向轴线）正交的车道的坡度（也称为车辆的倾斜度或滚动角）。因此所述方法可以获取车辆的行驶方向上的车道的坡度和/或车辆的滚动方向上的车道的坡度。此外，这被理解为，所述方法借助于图像传感器数据、例如摄像头图像数据来估计车道的坡度。例如，可以以百分比或度数来定义坡度和/或编码地描述坡度。有利地，所描述的方法实现借助于参考物体与其周围环境之间或参考物体与车道之间的角度获取来简单地估计在纵向和横向轴线上的车道坡度。由于车道的坡度基本上对应于车辆的坡度（在行驶方向上和/或与行驶方向正交），因此所述方法适合于获取车辆的坡度。有利地，基于所获取的车道的坡度实现激活或操纵驾驶员辅助功能、例如自动的驻车制动器（也称为自动的停放制动器，简称为APB）。由此例如定义了初始制动力的大小。还可以基于关于坡度的信息来定义是否以及应当以何种强度在自动的驻车制动器中执行再拉紧过程。替代性地也可以在这个基础上确定应在多长时间内进行监控经停放的车辆的可能的开动（Anrollen）。关于合适的参考物体的定义提到的是，特别是可以有利地使用具有铅垂的结构的物体。当该结构指向地球中心时，即与水平的地球表面成直角时，所述结构于是被理解为铅垂的。除了单个参考物体的定义、获取和使用之外，也可以考虑定义、获取多个参考物体并且分析它们相对于周围环境和/或车道的角度关系。由此可以有利地增加车道坡度估计的有效性。特别地，车辆摄像头可以用作图像传感器。为此，前置摄像头和侧置摄像头都证明是合适的。例如，前置摄像头也可以用于获取用于估计行驶方向上的坡度（或倾斜度）的图像数据，并且侧置摄像头用于获取用于估计正交于行驶方向的坡度（或倾斜度）的图像数据。

在一个有利的实施方式中，方法具有以下方法步骤：获取所述参考物体与所述周围环境之间的标称角度的偏差。

这被理解为，参考物体和周围环境之间的角度被区别地考虑。一方面，获取参考物体的标称角度。另一方面，获取周围环境与参考物体的标称角度的偏差。参考物体的垂直结构与参考物体的基点上的（可能是假设的）水平平面之间的角度被理解为标称角度。在参考物体的铅垂的垂直结构中，标称角度是直角。周围环境与参考物体的标称角度的偏差表示周围环境与参考物体的基点上的水平平面的角度偏差。有利地，由此获得结果的良好的有效性。此外，所述获取能够以相对简单的方式进行实施。

此外，在此应注意的是，标称角度已经可以借助于更早的测量进行获取。在需要时，可以从内部的存储器或云端中调用如此获取的数据作为数据基础。同样的情况也适用于车道的坡度，例如在相对于加速度传感器仍然具有功能能力的更早的时刻获取所述坡度。然后可以相应地学习和校准标称角度和/或坡度作为参考和/或作为用于现在进行的估计的控制。这此外提高了结果的有效性。替代性地，特定的参考物体的标称角度也可以作为外部信息进行提供和使用，例如通过存储的（并且可能与GPS相关的）数据。

在一个可能的设计方案中，所述方法具有方法步骤：在考虑到所获取的参考物体与周围环境之间的标称角度的偏差的情况下，获取所述车道的坡度。

这被理解为，坡度的获取不仅在考虑到参考物体与周围环境之间的纯角度关系的情况下进行，而且也考虑到参考物体的相应的标称角度以及周围环境与其的偏差。由此可以有利地借助于简单的计算获得良好的结果质量。

在一个优选的实施方案中，所述方法包括以下方法步骤：获取所述周围环境与所述车道之间的角度关系。

这被理解为，在获取车道坡度时考虑周围环境与车道之间的角度关系。在这方面，特别是地面结构、即周围环境的地面的表面被理解为周围环境。在这种情况下，例如可以做出假设，周围环境（即包围参考物体的地面）的坡度基本上对应于车道的坡度。替代性地，还可以获取周围环境（地面）与车道之间的角度差。有利地，通过进一步考虑这些因素，可以改善结果质量。

在一个替代性的改型方案中，方法具有以下方法步骤：在考虑到所述参考物体与所述周围环境之间的角度关系的情况下，获取所述车道的坡度。

这被理解为，获取参考物体和车道之间的直接的角度关系。在基于和/或考虑所述角度关系的情况下，估计车道坡度。当然在这种情况下，可以实现考虑所获取的参考物体和车道之间的标称角度的偏差。有利地，由此实现坡度估计的良好的有效性。

在所述方法的一个有利的设计方案中，所定义的参考物体具有基本垂直定向的结构和/或所定义的参考物体（7）具有基本水平定向的结构。

这被理解为，参考物体包括垂直定向的结构或由垂直定向的结构组成。所述结构例如可以铅垂地延伸。如上所述，当所述结构相对于水平的地球表面成直角地延伸或定向到地球中心时，于是这可以被理解为铅垂的。当然，只有结构的至少部分也可以基本垂直定向。然而有利地，这些部分与结构的其余部分良好地区分并因此能够在图像数据中识别。有利地，可以通过垂直的结构实现角度导数的简单的获取。

此外，由此实现了关于车道坡度的估计的良好有效性。在附加或替代性的设计方案中，参考物体可以具有基本水平定向的结构或由这种基本水平定向的结构组成。

在所述方法的一个可能的实施方案中，所定义的参考物体包括下述物体中的一个或多个和/或由这些物体组成：

- 建筑物线条，

- 建筑物结构，

- 交通指示牌，

- 护栏，

- 基本垂直生长的植物、特别是树干，

- 建筑物中的建筑物载重梁，

- 建筑物中的墙和/或两面墙之间的垂直的棱边。

令人惊讶的是，这些物体特别是在评估中被证明是合适的参考物体。由此可以在获取角度偏差时实现高的安全性。由此实现了在车道坡度的估计中获得良好的结果。

在所述方法的优选的改型方案中，表示车道的坡度的信号可以用于和/或将用于操纵辅助系统。

有利地，摄像头因此可以用作传感器以获取车道的坡度并且在所述数据基础上执行驾驶员辅助系统的控制。由此实现了对于驾驶员的辅助。有利地，因此经此可以实现自动的辅助系统的高程度的维持和实施和/或可以减少对驾驶员干预的必要性。作为辅助系统例如可以理解为用于执行自动的停放过程的系统。此外，例如也将自动的驻车制动器理解为用于驾驶员的辅助系统。

在一个替代性的实施方案中，当识别到借助于加速度传感器对所述坡度的不足的获取时，特别是在识别到加速度传感器的缺少的功能能力的情况下和/或在所述加速度传感器的缺少的、有误的或无效的信号或加速度信息的其他失效的情况下，实施所述方法。

这被理解为，仅在不存在加速度传感器的有效的信号时实施所述方法。加速度传感器安装在多个车辆中。例如，对于ESP系统需要所述加速度传感器。传感器以多维的形式提供关于加速度的数据。由此，通常也获取车辆的坡度。因此，在本发明的范围中，坡度传感器也应当归入术语加速度传感器之下。在所述传感器发生失效时，大量功能将不再可用，或者能够就仅还以受限的功能范围实施。本方法有利地为所述传感器提供冗余方案。在这个意义上，本方法应理解为加速度传感器的失效的后备层面，特别是当对于辅助功能仅需要坡度信号时。由此可以有利地进行自动的辅助系统的高程度的维持和实施。

在一个可能的实施方案中，设置了一种用于运行车辆的制动装置的方法，所述方法具有以下步骤：

-识别借助于加速度传感器对坡度的不足的获取，以及

-执行根据前述权利要求中任一项所述的用于获取所述车道的坡度的方法，以及

- 提供用于自动的驻车制动器的信号，以及

- 在考虑所述信号的情况下，操纵所述自动的驻车制动器。

这被理解为，用于获取坡度的所描述的方法被集成到用于运行自动的驻车制动器的方法中。有利地，由此为驻车制动器提供了冗余方案。在这种情况下，用于运行驻车制动器的常规方法具有借助于加速度传感器对坡度的获取。在传感器失效的情况下，现在借助于视频系统进行获取。这种冗余对于（高度）自动的停放操作是特别有利的。此外，仅有利地使用了这样的组件，所述组件本来就安装在这种车辆中。由此可以有利地省去额外的组件并且因此省去用于实现冗余方案的成本。

根据本发明，还设置一种被用于获取车辆位于其上的车道的坡度的装置，其中所述装置被设置成在按照规定使用时实施根据上述方法步骤中的任一个方法步骤所述的方法。

这被理解为，所述装置被构造成，也就是说被设置成和/或具有装置，在按照规定使用时执行如前面所述的方法。可以将例如控制设备和/或存储器元件和/或操作元件看作装置。因此，例如ESP控制设备或APB控制设备，其执行对于驻车制动器的控制。特别地设置了一种控制设备，所述控制设备被设置和构造成彼此独立地操纵车辆的多个现有的自动的驻车制动器。此外，装置也可以理解为图像传感器和/或视频系统。通过这样的装置可以实现已经在所述方法的范围中描述的优点。

因此也能够将装置理解为这样的电子设备，所述电子设备处理传感器信号且根据所述传感器信号发出控制信号和/或数据信号。所述装置能够具有这样的接口，能够硬件式和/或软件式地构造所述接口。在硬件式的设计方案中，所述接口例如能够是所谓的系统ASIC的一部分，所述系统ASIC含有所述装置的最不同的功能。但是也可能的是，接口是固有的集成电路或至少部分地由离散的构造元件组成。在软件式的设计方案中，接口能够是软件模块，所述软件模块例如存在于微控制器上在其它的软件模块旁边。通过本发明的呈装置的形式的所述实施变体也能够高效地并且成本低廉地解决基于本发明的任务。

此外设置了一种自动的驻车制动器，所述自动的驻车制动器被设置用于在按照规定使用时实施根据上述方法步骤中的任一个所述的方法。

根据本发明，还设置了一种计算机程序，其被设置为当在装置上实施计算机程序产品时实施所述的方法，以及一种在其上存储有计算机程序的机器可读的存储器介质。这被理解为，所述计算机程序具有程序代码以用于当在计算机上实施所述计算机程序时执行前面提及的方法步骤中的一个或多个或全部。一种具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码能够存储在机器可读的载体、诸如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上并且当所述程序产品在计算机或者装置上实施时用于执行根据开头所述的实施方式之一所述的方法。就此而言，在此介绍的方案提供了一种具有程序代码的计算机程序产品，以用于当程序产品在装置上实施时执行根据在此所介绍的变体的方法。

附图说明

要指出的是，说明书中单个列举的特征可以以任意技术上有意义的方式相互组合并且显示本发明的其他的设计方案。本发明的另外的特征和效用从借助于附图对实施例所作的说明中得出。

附图中示出：

图1示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头在水平的车道上拍摄参考物体；以及

图2示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头在行驶方向上倾斜的车道上拍摄参考物体；以及

图3示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头在与行驶方向正交的倾斜的车道上拍摄参考物体；以及

图4示出了所述方法的示例性的设计方案的方法步骤。

具体实施方式

图1示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头在水平的车道上拍摄参考物体。车辆1构造为乘用车。所述车辆1具有图像传感器2。所述图像传感器2是向外指向的摄像头。在这种情况下，可以使用例如前置摄像头和/或侧置摄像头。绘制的线表示来自图像传感器2的检测范围的示例性的检测点。图像传感器2创建车辆1的周围环境6的图像数据。这些图像数据例如通过控制设备10进一步处理。此外，车辆1具有加速度传感器3。加速度传感器3显示为三维坐标系，以阐明位置识别的能力。然而，通常通过加速度传感器3检测6个维度，其中在这里也可以考虑旋转速率。借助于加速度传感器3，如已经指出的那样，可以获取车辆1的坡度。车辆1的坡度通常与车道5的坡度相一致。因此，在加速度传感器3具有功能能力的情况下，也可以估计车道5的坡度。例如，知道车道坡度对于释放、激活和/或调整驾驶功能和/或驾驶辅助功能的激活是重要的。例如，拉紧力的大小以及自动的驻车制动器4中的再拉紧过程的必要性和强度也由车道坡度一同定义。车辆1在后轮中的一个后轮上分别具有如图1所示的两个自动的驻车制动器4。此外，在图1中示出了参考物体7。所述参考物体7具有基本铅垂的结构。参考物体7能够例如是房子角落。由于参考物体7的垂直定向的结构，在水平的车道5上得到了车道5和参考物体7之间的直角。参考物体7与参考物体7的基点中的水平线之间的角度被标记为标称角度8。

图2示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头拍摄参考物体并且车辆位于倾斜的车道上。所示出的元件基本上与图1中所示的元件相一致。附加地，示出了车辆1位于其上的车道5的坡度11。在此，所示出的坡度11在行驶方向上延伸。通过车道5的坡度11，也得到了在参考物体7和车道5之间的角度的变化。标称角度的这种变化被标记为偏差9。

图3示出了具有摄像头的车辆的示意图，所述摄像头拍摄参考物体并且车辆位于倾斜的车道上。所示出的元件基本上与图1和图2中所示的元件相一致。参考物体7的特征还在于，所述参考物体由垂直的参考物体7´和水平的参考物体7´´组成。如图2中所示，也示出了车辆1位于其上的车道5的坡度11。所示出的坡度11在此在车辆的滚动方向上延伸、即与实际的行驶方向正交。

在图3中示出了本发明的实施方式的方法步骤的表示。在此，在第一步骤S1中开始所述方法。所述方法的开始例如能够人工地激活并且/或者自动化地通过外部的因素、像例如车辆的起动或者特定的行驶情况来激活。在下一个步骤S2中检查，是否存在必要的、用于执行其他的方法步骤的前提。在此，例如检查，是否存在有效的加速度信息。作为替代方案或者附加方案，能够在S2中检查，在当前的行驶情况中是否需要坡度信号。如果来自加速度传感器的数据可用并且显得可信，那么这些数据就已经能够用于操控车辆功能。但是，如果在步骤S2中识别出所述加速度信息的失效，则实施所述方法的其他的步骤。例如在下一个步骤S3中，利用所述车辆的视频系统的图像传感器来创建图像数据。所述视频系统例如向前沿着所述车辆的行驶方向定向并且在所述车辆的前面在所述视频系统的检测范围内拍摄所述车辆的周围环境。在下一个步骤S4中读入由所述视频系统所创建的图像数据。所述读入例如能够在具有数据存储器的控制设备中进行。随后对所述图像数据进行处理和分析。在此，在步骤S5中获取所定义的参考物体。属于所述获取过程的是对于所述参考物体的识别。此外，能够对所述参考物体进行标记、加标签或者以其它的方式进行标识。在下一个步骤S6中，获取角度关系。这是指对参考物体与车辆的车道之间的角度关系的获取。对于角度关系的获取可以划分为对于所述参考物体与所述参考物体（或车辆）的周围环境之间的和/或所述参考物体的周围环境与所述车道之间的角度关系的获取。在获取角度关系的范围中，也可以实现获取标称角度（例如参考物体的标称角度）和/或获取实际角度与标称角度的偏差。基于所获取的数据，在下一个步骤S7中对所述车辆的车道的坡度进行估计。如果进行了所述估计，那么此外也能够对这种估计进行校正（abgleichen）以利用现有的数据（例如、在仍然存在所述加速度传感器的功能能力期间来自更早的测量的数据）进行验证。随后，在步骤S8中提供这样的信号，该信号代表所获取的车道的坡度。当然，也能够在另一个步骤S9中截取或者进一步传送该信号。例如，将所述信号进一步传送给所述自动的驻车制动器的控制设备。所述自动的驻车制动器的控制设备经常被集成到ESP系统的控制设备中、例如通过所述ESP系统的控制设备构造而成。现在在那里加载的信号在进一步的进程中在控制所述自动的驻车制动器时得到考虑。在所获取的、关于车道坡度的信号的基础上或者至少在考虑到所获取的、关于车道坡度的信号的情况下在步骤S10对所述自动的驻车制动器进行相应的操纵。在步骤S11中，例如在经停放的车辆的情况下例如通过人工的去激活或者自动的去激活来结束所述方法。

Claims

1.用于获取车辆（1）位于其上的车道（5）的坡度（11）的方法，其中所述方法具有以下步骤：

- 读入所述车辆（1）的周围环境（6）的由图像传感器（2）提供的图像数据，

- 从所述图像数据中获取在所述车辆（1）的周围环境（6）中所定义的参考物体（7），

- 获取在所述参考物体（7）与所述周围环境（6）之间的角度关系，

- 基于所获取的角度关系估计所述车道（5）的坡度（11），并且

- 提供表示所述车道（5）的坡度（11）的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，包括方法步骤：

- 获取所述参考物体（7）与所述周围环境（6）之间的标称角度（8）的偏差。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，具有方法步骤：

- 在考虑到所获取的所述参考物体（7）与所述周围环境（6）之间的标称角度（8）的偏差（9）的情况下，获取所述车道（5）的坡度（11）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，具有方法步骤：

- 获取所述周围环境（6）与所述车道（5）之间的角度关系。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，具有方法步骤：

- 在考虑到所述参考物体（7）与所述车道（5）之间的角度关系的情况下，获取所述车道（5）的坡度（11）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中所定义的参考物体（7）具有基本垂直定向的结构，和/或所定义的参考物体（7）具有基本水平定向的结构。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中所定义的参考物体（7）包括以下物体中的一个或多个物体和/或由以下物体组成：

- 建筑物线条，

- 建筑物结构，

- 交通指示牌，

- 护栏，

- 基本垂直生长的植物、特别是树干，

- 建筑物中的建筑物载重梁，

- 建筑物中的墙和/或两面墙之间的垂直的棱边。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中代表所述车道（5）的坡度（11）的信号能够用于和/或将用于操纵辅助系统。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中当识别到借助于加速度传感器（3）对所述坡度（11）的不足的获取时，特别是在识别到所述加速度传感器（3）的缺少的功能能力的情况下和/或在所述加速度传感器（3）的缺少的、有误的或无效的信号或加速度信息的其他失效的情况下，实施所述方法。

10. 用于运行车辆（1）的制动装置的方法，其中所述方法具有以下步骤：

-识别借助于加速度传感器（3）对所述车道（5）的坡度（11）的不足的获取，以及

- 执行根据前述权利要求中任一项所述的用于获取所述车道（5）的坡度（11）的方法，以及

- 提供用于自动的驻车制动器（4）的信号，以及

- 在考虑所述信号的情况下，操纵所述自动的驻车制动器（4）。

11.用于获取车辆（1）位于其上的车道（5）的坡度（11）的装置，其中在按照规定使用时，所述装置被设置成实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

12.自动的驻车制动器，所述自动的驻车制动器被设置成在按照规定使用时实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码被设置成当在装置上实施所述计算机程序产品时实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.机器可读的存储器介质，根据权利要求13所述的计算机程序存储在所述存储器介质上。