CN110053624A - 驾驶辅助系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及驾驶辅助系统和方法。该驾驶辅助系统，包括：检测装置，用于在车辆前方预定距离范围内有积水时检测水面到该检测装置的垂直距离；存储装置，用于存储该检测装置相对于该车辆的相对位置参数；获取装置，用于获取该车辆的绝对海拔高度和该预定距离范围内的最低绝对海拔高度；分析装置，用于根据该绝对海拔高度和该最低海拔高度计算该车辆的相对海拔高度，根据该相对位置参数计算该检测装置相对于该车辆的绝对垂直高度，并且根据该相对海拔高度、该绝对垂直高度以及该水面到该检测装置的垂直距离来计算积水深度；以及判定装置，用于根据该积水深度来判定该车辆是否能够安全通过该积水。

Description

驾驶辅助系统以及方法

技术领域

本发明涉及车辆的辅助驾驶领域。具体地，本发明涉及能够在车辆行驶过程中对车辆前方的道路积水进行自动检测的驾驶辅助系统以及方法。

背景技术

暴雨会导致城市道路严重积水，但驾驶员无法准确判定车辆是否能够安全通过积水区域，这种情况在夜间变得尤为严重。有些驾驶员冒险涉水驾驶，由此导致车辆熄火抛锚，甚至威胁生命安全。为了避免上述情况，现有技术提出通过在车辆前方(例如前挡风玻璃)安装照明单元(例如红外线光源)或激光仪对车辆前方的预定道路区域进行积水检测。具体地，在车辆行驶过程中，照明单元或激光仪发射与路面吸收波长和水面吸收波长相对应的不同光线，接着根据反射回来的光线的背反射密度来判定车辆前方的预定道路区域内的积水深度。但是，诸如红外线光源之类的照明单元或激光仪的成本相对较高，因此，基于照明单元或激光仪的积水检测方法不能得到广泛地普及。

因此，需要一种简易可行且成本较低的道路水深检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供能够利用诸如摄像单元之类的检测装置和地图数据来检测行驶车辆前方的积水深度的驾驶辅助系统和方法。

本发明的一个方面在于提供一种驾驶辅助系统，包括：检测装置，用于在车辆前方预定距离范围内有积水时检测水面到所述检测装置的垂直距离；存储装置，用于存储所述检测装置相对于所述车辆的相对位置参数；获取装置，用于获取所述车辆的绝对海拔高度和所述预定距离范围内的最低绝对海拔高度；分析装置，用于根据所述相对位置参数计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度，根据所述绝对海拔高度和所述最低海拔高度计算所述车辆的相对海拔高度，并且根据所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度、所述车辆的相对海拔高度以及所述水面到所述检测装置的垂直距离来计算积水深度；以及判定装置，用于根据所述积水深度来判定所述车辆是否能够安全通过所述积水。

根据本发明的实施例，所述检测装置包括摄像单元。

根据本发明的实施例，所述分析装置构造成根据所述相对位置参数和由倾角传感器检测到的车辆倾角来计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度。

根据本发明的实施例，所述判定装置构造成如果所述积水深度大于阈值，则判定所述车辆不能安全通过积水。

根据本发明的实施例，所述驾驶辅助系统还包括控制装置，用于响应于所述判定装置的判定结果执行预警控制。

根据本发明的实施例，所述预警控制包括控制所述车辆发出预警信号、控制所述车辆自动制动和/或控制所述车辆规划新的导航路线。

本发明的另一个方面在于提供一种包括以上驾驶辅助系统的车辆。

本发明的又一个方面在于提供一种驾驶辅助方法，包括以下步骤：在车辆前方预定距离范围内有积水时利用检测装置检测水面到所述检测装置的垂直距离；获取所述车辆的绝对海拔高度和所述预定距离范围内的最低绝对海拔高度；根据存储的所述检测装置相对于所述车辆的相对位置参数计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度，根据所述绝对海拔高度和所述最低海拔高度计算所述车辆的相对海拔高度，并且根据所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度、所述车辆的相对海拔高度以及所述水面到所述检测装置的垂直距离来计算积水深度；以及根据所述积水深度来判定所述车辆是否能够安全通过所述积水。

根据本发明的实施例，所述检测装置是包括摄像单元。

根据本发明的实施例，所述驾驶辅助方法还包括：根据所述相对位置参数和由倾角传感器检测到的车辆倾角来计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度。

根据本发明的实施例，所述驾驶辅助方法还包括如果所述积水深度大于阈值，则判定所述车辆不能安全通过积水。

根据本发明的实施例，所述驾驶辅助方法还包括响应于所述判定装置的判定结果执行预警控制。

根据本发明的实施例，所述预警控制包括控制所述车辆发出预警信号、控制所述车辆自动制动和/或控制所述车辆规划新的导航路线。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相似的标号指示相同或功能类似的元件。

图1示出了包括根据本发明的实施例的驾驶辅助系统的车辆的示意图。

图2示出了检测装置相对于车辆的相对位置参数一个示例。

图3示出了水深的一个计算示例。

图4示出了根据本发明的实施例的驾驶辅助方法的流程图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。

根据本发明的实施例的驾驶辅助系统可以安装在车辆上或应用于车辆。车辆可以是以内燃机为驱动源的内燃机汽车、以电动机为驱动源的电动汽车或燃料电池汽车、以上述两者为驱动源的混合动力汽车、或具有其他驱动源的汽车。

图1示出了根据本发明的实施例的车辆的示意图。如图1所示，车辆10包括驾驶辅助系统100。为了简明起见，车辆中公知的动力和操纵装置、传动系统等部件未在图1中示出。

如图1所示，驾驶辅助系统100包括检测装置110、存储装置120、获取装置130、分析装置140和判定装置150。这些装置可以由硬件电路实现，也可以由软件模块实现，还可以通过硬件和软件的组合来实现。下文中会对这些装置的操作进行详细描述。

检测装置110可以检测车辆10前方的预定距离范围内的积水。预定距离范围一般在10m至100m的范围内。预定距离范围的下限数值不能太小。如果下限数值太小，容易导致车辆10在检测装置110检测到积水时因车速太快来不急制动就已经驶入积水区域。

检测装置110可以包括一个或多个检测单元，并且可以包括各种类型的检测单元，例如激光检测单元、超声波检测单元、雷达(Lidar)检测单元、摄像单元等。检测装置110可以通过以上任意一种检测单元和/或检测单元的组合来检测车辆10前方的预定距离范围内的积水。

根据本发明的实施例，检测装置110可以是摄像单元。摄像单元可以采用精度较高的双目相机，也可以采用比较便宜的单一相机。摄像单元可以安装在便于对上述预定距离范围进行图像采集但不影响驾驶员视线的位置。例如，摄像单元可以安装在车辆10的前挡风玻璃、车顶或后视镜处。摄像单元相对于车辆10的安装位置参数可以存储在后述的存储装置120中。摄像单元可以被设置成可调节的，使其视场能够覆盖车辆10前方的上述预定距离范围。例如，摄像单元可以被设置成能够相对于车辆10的车体旋转或平移，以获得合适的视角和/或视场。摄像单元的数量可以是一个或多个。

摄像单元可以捕获车辆10前方预定距离范围内的路面图像，并且可以根据所捕获的路面图像来判定上述预定距离范围内是否存在积水。检测装置110可以使用计算机视觉和模式识别处理来执行判定。例如，检测装置110可以在所获得的路面图像中基于对道路积水的形状、颜色、纹理等方面的特征进行识别来判定预定距离范围内是否存在积水。例如，车辆10的内部存储器(例如驾驶辅助系统100所包含的存储装置120)或能够连接的外部存储器(例如能够作为车辆10的周边设备而电连接的可移除存储器，或者能够通过无线方式访问的远程数据库，等等)中可以预先存储道路积水在形状、颜色、纹理等方面的识别特征，并将所捕获的路面图像与这些识别特征进行匹配。在匹配度高于一个或多个预定阈值的情况下，摄像单元可以判定车辆10前方的预定距离范围内存在积水。基于特征匹配的计算机视觉和模式识别处理算法是图像处理领域公知的，因此不再赘述。

在判定车辆10前方的预定距离范围内存在积水时，摄像单元进一步检测积水的水面到摄像单元的垂直距离。例如，当摄像单元采用精度相对较高的双目相机时，双目相机的两个相机可以从不同的视角捕获路面的感兴趣位置(例如，积水区域处某点)的图像。此时，在给定这两个相机的几何位置关系的情况下，可以利用双目视觉原理计算积水区域到摄像单元的水平距离，然后根据几何原理计算路面的感兴趣位置的平均高度。由此，检测装置110可以检测得到水面到检测装置10的垂直距离H_surface。

存储装置120可以与检测装置110有线或无线通信，并且可以存储检测装置110的安装位置参数。检测装置110的安装位置参数可以包括检测装置110相对于车辆10的相对位置参数。图2示出了检测装置110相对于车辆10的相对位置参数一个示例。如图2所示，当以车辆10的前轮为基准时，检测装置110相对于车辆10的相对位置参数是检测装置110相对于车辆10的前轮的相对位置参数。包括检测装置110在垂直于路面的方向上到路面的相对高度H_relative以及检测装置110在平行于路面的方向上到前轮(即前轮的接地点)的相对距离D_relative。在本发明中，“相对于前轮”和“到前轮”指“相对于前轮的接地点”和“到前轮的接地点”。

获取装置130可以获取车辆10的绝对海拔高度和车辆10前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度。最低绝对海拔高度是车辆10前方预定距离范围内的最低位置处的绝对海拔高度。获取装置130可以从车辆10的导航装置400的地图数据获取车辆10的绝对海拔高度和和车辆10前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度。地图数据包括导航地图数据、高精度(High Definition，HD)地图数据以及高度自动驾驶(Highly Automated Driving，HAD)地图数据。根据本发明的实施例，车辆10的绝对海拔高度是车辆10的前轮的绝对海拔高度。

上文描述获取装置从导航装置获取地图数据。但是，应理解，本发明的获取装置还可以从存储地图数据的存储器(例如存储装置120)获取地图数据。

分析装置140可以与检测装置110、存储装置120和获取装置130有线或无线通信，并且可以根据检测装置110、存储装置120、获取装置130的相关数据来计算车辆10前方预定距离范围内的积水的水深。图3示出了车辆10前方预定距离范围内的积水的水深的一个计算示例。

分析装置140可以根据从存储装置120获得的检测装置110相对于车辆10的相对位置参数计算检测装置110相对于车辆10的绝对垂直高度。如图3所示，当以车辆10的前轮为基准时，检测装置110相对于车辆10的绝对垂直高度是检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度。分析装置140可以根据检测装置110相对于车辆10的前轮的相对位置参数和从车辆10的倾角传感器(未示出)获取的车辆倾角来计算检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度H_absolute，作为检测装置110相对于车辆10的绝对垂直高度。分析装置140可以通过以下表达式(1)来计算检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度H_absolute。

H_absolute＝H_relative*cosθ+D_relative*sinθ (1)

其中，在表达式(1)中，H_relative表示检测装置110在垂直于路面的方向上到路面的相对高度，D_relative表示检测装置110在平行于路面的方向上到前轮的相对距离，θ表示车辆10的倾角。

由此可见，当车辆10位于水平地面上时，检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度H_absolute等于检测装置110在垂直于路面的方向上到路面的相对高度H_relative。当车辆位于倾斜地面上时，车辆10的倾角等于倾斜地面的坡度，检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度H_absolute与检测装置110在垂直于路面的方向上到路面的相对高度H_relative、检测装置110在平行于路面的方向上到前轮的相对距离D_relative以及车辆倾角θ相关。

分析装置140可以根据从获取装置130获得的车辆10的绝对海拔高度和车辆10前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度计算车辆10的相对海拔高度。例如，如图3所示，当以车辆10的前轮为基准时，车辆10的相对海拔高度是车辆10的前轮的相对海拔高度。分析装置140可以计算车辆10的前轮的绝对海拔高度与车辆10前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度的差值，得到车辆10的前轮的相对海拔高度H_drop，作为车辆10的相对海拔高度。

分析装置140可以根据从检测装置110获得的水面到摄像单元的垂直距离、以及自身计算的车辆10的相对海拔高度和检测装置110相对于车辆10的绝对垂直高度来计算检测装置110检测到的积水的深度。例如，如图3所示，分析装置140可以根据从检测装置110获得的水面到检测装置10的垂直距离H_surface、以及车辆10的前轮的相对海拔高度H_drop和检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度H_absolute来计算检测装置110检测到的积水的深度。具体地，分析装置140可以通过以下表达式(2)来计算积水的深度H_depth。

H_depth＝H_drop+H_absolute-H_surface (2)

其中，在表达式(2)中，H_drop表示车辆10的前轮的相对海拔高度，H_absolute表示检测装置110相对于车辆10的前轮的绝对垂直高度，H_surface表示水面到检测装置10的垂直距离。

此外，在表达式(2)中，由于车辆10的前轮的相对海拔高度H_drop是基于车辆10前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度计算的，因此H_depth是车辆10前方预定距离范围内的最低位置处的水深，也是检测装置110所检测到的积水的最大深度。

判断装置150可以与分析装置140有线或无线通信。判断装置150根据分析装置140计算的积水深度来判断车辆10能够安全通过积水。术语“安全通过”意指车辆10通过积水区域时不会熄火。

例如，判断装置150将分析装置140计算的积水深度H_depth与预先设置的阈值进行比较。阈值是不会使车辆10发生熄火的深度。阈值一般为0.2m。如果积水深度H_depth大于阈值，则判断装置150判断车辆10不能安全通过积水。反之，如果积水深度H_depth小于阈值，则判断装置150判断车辆10能够安全通过积水。

驾驶辅助系统100还包括控制装置160，用于响应于判断装置150的判断结果执行预警控制。预警控制包括当判断装置150判断车辆10不能安全通过积水时控制当车辆10发出预警信号、控制车辆10自动制动和/或控制车辆10规划新的导航路线。预警控制还包括当判断装置150判断车辆10能够安全通过积水时控制车辆10低速通过积水区域。

根据本发明的实施例，当判断装置150判断车辆10不能安全通过积水时，控制装置160控制车辆100的警示装置200发出预警信号。该预警信号可以用于向车辆10的乘员提供可感知信息。这种可感知信息可以包括视觉信息、听觉信息、触觉信息等信息中的一种或多种。例如，预警信号可以用于使车辆10的仪表板、导航装置、视频装置和/或警告灯等部件显示文字、图案、图像、视频等形式的警告信息。预警信号也可以用于使车辆10的导航装置、音频装置、蜂鸣器和/或报警器等部件发出语音或其他音频警告信息。预警信号还可以用于使车辆10的方向盘、脚踏板、座椅、驾驶杆和/或车门把手等部件产生震颤、形变等形式的触觉警告信息。车辆10的乘员可以根据这些可感知信息得知车辆10前方预定距离范围内存在积水并且水深危险。

根据本发明的实施例，当判断装置150判断车辆10不能安全通过积水时，控制装置160控制车辆100的制动装置300自动制动和/或控制车辆100的导航装置300规划新的导航路线，以绕开积水区域。

当判断装置150判断车辆10能够安全通过积水时，控制装置150还控制车辆10以不会使车辆10熄火的方式通过积水区域。例如，当判断装置150判断车辆10能够安全通过积水时，控制装置150还控制车辆10低速、低档经过积水区域，以防止水溅到车辆发动机上部的电器，造成熄火。

与现有技术中通过照明单元或激光仪测量水深的系统相比，根据本发明的实施例的驾驶辅助系统可以利用诸如摄像装置之类的检测装置和地图数据来检测车辆前方预定距离范围内的水深。具体地，根据本发明的实施例的驾驶辅助系统通过检测装置检测水面到检测装置的垂直距离，并且根据地图数据计算车辆相对于车辆前方预定距离范围内最低位置的相对海拔高度，接着再结合检测装置到车辆的绝对垂直高度计算车辆前方预定距离范围内的水深来判断车辆是否能够安全通过积水区域。因此，根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助系统无需昂贵的检测装置，成本较低。

下面将参照图4对驾驶辅助方法进行详细地描述。图4示出了根据本发明的实施例的驾驶辅助方法400的流程图。该驾驶辅助方法由上文所述的驾驶辅助系统100执行。

如图4所示，在步骤410中，检测车辆前方预定距离范围内的路面，并且在检测到前方路面有积水时检测水面到检测装置的垂直距离。根据发明的实施例，利用摄像装置检测水面到检测装置的垂直距离。在上文中，已经对水面到检测装置的垂直距离的检测进行了详细的描述，故在此不再赘述。接着，方法进行到步骤420。

在步骤420，获取车辆的绝对海拔高度和车辆前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度。最低绝对海拔高度是车辆前方预定距离范围内的最低位置处的绝对海拔高度。接着，方法进行到步骤430。

在步骤430，计算车辆前方预定距离范围内的积水的深度。首先，根据存储的检测装置相对于车辆的相对位置参数计算检测装置相对于车辆的绝对垂直高度。接着，根据在步骤420所获得的车辆的绝对海拔高度和车辆前方预定距离范围内的最低绝对海拔高度计算车辆的相对海拔高度。然后，根据计算出的检测装置相对于车辆的绝对垂直高度和车辆的相对海拔高度以及在步骤410检测到的水面到检测装置的垂直距离计算车辆前方预定距离范围的积水的深度。具体地，分析装置140可以通过以下表达式(2)来计算积水的深度H_depth。在上文中，已经对检测装置相对于车辆的绝对垂直高度、车辆的相对海拔高度以及积水深度的计算进行了详细的描述，故在此不再赘述。接着，方法进行到步骤440。

在步骤440，判断车辆是否能够安全通过积水。具体地，将在步骤430获得的积水深度与预先设置的阈值进行比较。如果积水深度大于阈值，则方法前进到步骤450。如果积水深度小于阈值，则方法返回到步骤410。

在步骤450，如果判定车辆不能安全通过积水区域则执行预警控制。预警控制可以包括控制车辆发出预警信号。根据本发明的实施例，预警信号包括向车辆的乘员提供视觉信息、听觉信息、触觉信息等信息中的一种或多种。在上文中，已经对视觉信息、听觉信息、触觉信息进行了详细的描述，故在此不再赘述。预警控制还可以包括控制车辆自动制动和/或控制车辆规划新的导航路线。

与现有技术中通过照明单元或激光仪测量水深的方法相比，根据本发明的实施例的驾驶辅助方法可以利用诸如摄像装置之类的检测装置和地图数据来检测车辆前方预定距离范围内的水深。具体地，根据本发明的实施例的驾驶辅助方法通过检测装置检测水面到检测装置的垂直距离，并且根据地图数据计算车辆相对于车辆前方预定距离范围内最低位置的相对海拔高度，接着再结合检测装置到车辆的绝对垂直高度计算车辆前方预定距离范围内的水深来判断车辆是否能够安全通过积水区域。因此，根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助方法无需昂贵的检测装置，成本较低。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (13)

1.一种驾驶辅助系统，包括：

检测装置，用于在车辆前方预定距离范围内有积水时检测水面到所述检测装置的垂直距离；

存储装置，用于存储所述检测装置相对于所述车辆的相对位置参数；

获取装置，用于获取所述车辆的绝对海拔高度和所述预定距离范围内的最低绝对海拔高度；

分析装置，用于根据所述相对位置参数计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度，根据所述绝对海拔高度和所述最低海拔高度计算所述车辆的相对海拔高度，并且根据所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度、所述车辆的相对海拔高度以及所述水面到所述检测装置的垂直距离来计算积水深度；以及

判定装置，用于根据所述积水深度来判定所述车辆是否能够安全通过所述积水。

2.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其中，

所述检测装置包括摄像单元。

3.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其中，

所述分析装置构造成根据所述相对位置参数和由倾角传感器检测到的车辆倾角来计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度。

4.根据权利要求1所述的驾驶辅助系统，其中，

所述判定装置构造成如果所述积水深度大于阈值，则判定所述车辆不能安全通过积水。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的驾驶辅助系统，还包括：

控制装置，用于响应于所述判定装置的判定结果执行预警控制。

6.根据权利要求5所述的驾驶辅助系统，其中，

所述预警控制包括控制所述车辆发出预警信号、控制所述车辆自动制动和/或控制所述车辆规划新的导航路线。

7.一种车辆，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的驾驶辅助系统。

8.一种驾驶辅助方法，包括以下步骤：

在车辆前方预定距离范围内有积水时利用检测装置检测水面到所述检测装置的垂直距离；

获取所述车辆的绝对海拔高度和所述预定距离范围内的最低绝对海拔高度；

根据存储的所述检测装置相对于所述车辆的相对位置参数计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度，根据所述绝对海拔高度和所述最低海拔高度计算所述车辆的相对海拔高度，并且根据所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度、所述车辆的相对海拔高度以及所述水面到所述检测装置的垂直距离来计算积水深度；以及

根据所述积水深度来判定所述车辆是否能够安全通过所述积水。

9.根据权利要求8所述的驾驶辅助方法，其中，

所述检测装置包括摄像单元。

10.根据权利要求8所述的驾驶辅助方法，还包括：

根据所述相对位置参数和由倾角传感器检测到的车辆倾角来计算所述检测装置相对于所述车辆的绝对垂直高度。

11.根据权利要求8所述的驾驶辅助方法，还包括：

如果所述积水深度大于阈值，则判定所述车辆不能安全通过积水。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的驾驶辅助方法，还包括：

响应于所述判定装置的判定结果执行预警控制。

13.根据权利要求12所述的驾驶辅助系统，其中，

所述预警控制包括控制所述车辆发出预警信号、控制所述车辆自动制动和/或控制所述车辆规划新的导航路线。