CN111391818A - 使用控制系统对车辆进行控制 - Google Patents

Abstract

一种使用控制系统(600，700)实施对车辆(801)进行控制的方法，所述控制系统具有视向测定装置(601)、环境传感器(602)、分析装置(603)和控制装置(604)。借助所述视向测定装置(601)对所述车辆(801)的乘员的视向进行测定(101)。还借助所述环境传感器(602)对所述车辆(801)的与所述视向对应的环境区域进行检测(102)，以便提供所述环境区域所对应的环境数据。进一步借助所述分析装置(603)对所述环境数据进行分析(103)，以便提供分析结果。此外，在考虑所述分析结果的情况下，借助所述控制装置(604)对所述车辆(801)进行控制。

Description

使用控制系统对车辆进行控制

技术领域

本发明涉及一种使用控制系统对车辆进行控制的方法以及一种用于实施所述方法的控制系统。

背景技术

在汽车工业中，驾驶辅助系统和车辆自主控制越来越重要。为此，常常要对车辆的环境数据进行检测和分析，并在考虑到这些环境数据的情况下对车辆进行控制。

为此所使用的控制系统需要判断大量可检测的环境数据中的哪些环境数据与行驶状况的评估息息相关以及如何解读这些相关环境数据。例如，判断在要控制的车辆前方行驶的与本车之间的距离逐渐减小的其他车辆是否沿同一方向前进或者相向而行。这个判断对车辆乘员的安全而言尤为重要。

此外，必须快速且可靠地识别车辆所处的危险状况。这样才能及时实施合适的驾驶策略，从而避免损害。例如，当车辆在黑暗中接近野生动物可能会横穿的路段时，存在危险状况。

发明内容

本发明的目的在于，在危险状况下以某种方式特别快速且可靠地对车辆进行控制，从而避免损害。本发明用以达成上述目的的解决方案为一种根据权利要求1所述的方法以及一种根据权利要求10所述的控制系统。

因此，本发明提供一种使用控制系统对车辆进行控制的方法，所述控制系统具有视向测定装置、环境传感器、分析装置和控制装置。就所述方法而言，实施以下方法步骤：

使用所述视向测定装置对所述车辆的乘员的视向进行测定，

使用所述环境传感器对所述车辆的与所述视向对应的环境区域进行检测，以便提供所述环境区域所对应的环境数据，

使用所述分析装置对所述环境数据进行分析，以便提供分析结果，以及

在考虑所述分析结果的情况下，使用所述控制装置对所述车辆进行控制。

本发明的基本理念在于，将乘员作为针对车辆所处危险状况的指标。所述乘员指的是人，特别是车辆的驾驶者或者同车乘客或前排乘客。作为替代方案，所述乘员可以是动物。

在危险状况中，乘员通常将注意力对准存在危险源的车辆环境区域。为此，乘员看向所述环境区域，使得所述环境区域可以根据乘员的视向而被识别到。这样就能借助环境传感器对这个环境区域进行检测，从而提供所述环境区域所对应的环境数据，基于这些环境数据能够非常好地对危险状况进行评估。这样就能快速且可靠地，即尽可能无错的生成对这个危险状况的适当反应。此外，这种反应可以是驾驶策略，用于以某种方式控制车辆，从而避免损害。

本发明的有利实施方式和进一步方案参阅从属权利要求以及结合图式所作的说明。

在本发明的方法的一个实施方式中，只有在借助所述控制系统的乘员监测装置确定所述乘员表现出预设的身体反应时，所述方法才能得以实施。这是基于以下考虑：乘员在感知到危险时会表现出典型的身体反应。在乘员未表现出预设的身体反应时，停止实施所述方法，因此，只要不存在危险状况，就能避免控制系统(如计算能力、计算时间、存储空间)的资源浪费。

可选地，所述身体反应包括所述乘员的血压变化、所述乘员的心率变化、所述乘员所造成的噪声、所述乘员的运动、所述乘员的健康状态、所述乘员的压力增加和/或所述乘员的特定面部表情。在人感知到危险状况时，通常会出现这类身体反应，因此，这类身体反应适于作为实施本发明的方法的触发器。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述环境区域进行检测，在考虑到所述视向的情况下从多个环境传感器中选择所述环境传感器并将其激活。车辆通常具有多个环境传感器，这些环境传感器中的某些环境传感器通常是不活动的，因为这些环境传感器对于常规的车辆运行而言并不是必要的。只有在需要时，才会激活这种环境传感器。选择环境传感器使得其他这类环境传感器保持不活动，以便节约控制系统的资源。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述环境区域进行检测，在考虑到所述视向的情况下对所述环境传感器进行定向。此外，可以机械地对所述环境传感器进行定向，例如进行旋转或偏转。这样就能在采用具有有限检测区域的环境传感器时，同样确保对相关环境区域进行检测。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述环境区域进行检测，在考虑到所述视向的情况下选择另一环境传感器并将其激活，以便提供所述环境区域所对应的其他环境数据。这样就能将借助第一环境传感器所测得的环境数据与所述其他环境数据结合，从而提高分析结果的质量。这样就能更好地识别危险状况。

可选地，所述另一环境传感器可以检测不同于第一环境传感器的另一物理变量。所述第一环境传感器(形式为摄像机)例如可以检测可见光，而所述另一环境传感器(形式为红外摄像机)检测红外光。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述环境数据进行分析，在考虑到所述视向的情况下选择所述环境数据的一部分并对其进行分析，其中不会对所述环境数据的其他部分进行分析。这样就能将要分析的环境数据限制在所测得的环境数据的最相关部分上。这就能进一步节约控制系统的资源，其中分析结果的质量尽可能保持不变。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述环境数据进行分析，在考虑到所述视向的情况下选择所述环境数据的一部分并对其进行与所述环境数据的其他部分相比更高强度的分析。这样就能以某种方式聚焦所述分析，从而节约控制系统的资源，其中分析结果的质量尽可能保持不变。

在本发明的方法的另一实施方式中，为对所述车辆进行控制，验证所述分析结果是否与预设的危险状况相符。在所述分析结果与所述危险状况相符的情况下，实施所述车辆的制动策略、所述车辆的避让策略、所述车辆的制动准备、所述车辆的超车策略的中断以及/或者向所述车辆的驾驶者发出报警信号。通过预设危险状况可以在存在危险状况时，非常快速且可靠地以某种方式对车辆进行控制，从而避免损害。为此目的，所述预设的危险状况可以对应有预设的驾驶策略。

用以达成该目的的解决方案还在于一种用于控制车辆的控制系统，其具有适于测定所述车辆的乘员的视向的视向测定装置、适于检测所述车辆的与所述视向对应的环境区域以便提供所述环境区域所对应的环境数据的环境传感器、适于分析所述环境数据以便提供分析结果的分析装置以及适于在考虑到所述分析结果的情况下对所述车辆进行控制的控制装置。

若有需要，本发明的上述实施方式可以彼此随意组合。本发明的其他实施方法、进一步方案和实施方案还包括本发明在上下文描述中未明确提及的特征的组合。具体而言，本领域技术人员将能够将各个方面作为对本发明的各个实施方式的改进或补充一并纳入。

附图说明

下面结合附图对本发明的方法的实施方式和本发明的控制系统进行详细说明。其中：

图1为根据本发明的一个实施方式的控制车辆的方法的示意性流程图；

图2为根据本发明的另一实施方式的控制车辆的方法的示意性流程图；

图3为根据本发明的另一实施方式的控制车辆的方法的示意性流程图；

图4为根据本发明的另一实施方式的控制车辆的方法的示意性流程图；

图5为根据本发明的另一实施方式的控制车辆的方法的示意性流程图；

图6为根据本发明的另一实施方式的用于控制车辆的控制系统的示意性框图；

图7为根据本发明的另一实施方式的用于控制车辆的控制系统的示意性框图；以及

图8为根据本发明的一个实施方式的方法的示例性应用情况的示意图。

具体实施方式

图6为根据本发明的一个实施方式的用于控制车辆的控制系统600的示意性框图。控制系统600可以完全布置在车辆中。作为替代方案，所述控制系统可以部分处于车辆外部。

控制系统600具有视向测定装置601、环境传感器602、分析装置603和控制装置604。功能单元601至604可以以物理上彼此分开的方式构建，但并非必须如此。此外，功能单元601至604通过数据链路，例如通过总线系统而彼此相连，使得这些功能单元能够在彼此之间进行数据交换。控制系统600还可以具有其他未在图6中绘示的功能单元，如存储装置或接口装置。

视向测定装置601适于测定车辆乘员的视向。为此，视向确定装置601优选具有一个或多个摄像机。这种摄像机例如是指红外摄像机或3D摄像机。此外，视向测定装置601可以具有可对摄像机所提供的图像信号进行加工的计算单元或者可以访问这种计算单元。此外，DE102014226185A揭示过测定人的视向的方法。

作为补充方案，视向测定装置601能够将关于视向的信息转发至环境传感器602。这样一来，视向测定装置601就能促使环境传感器602对车辆的与这个视向对应的环境区域进行检测。

环境传感器602适于对车辆的与视向对应的环境区域进行检测，以便提供这个环境区域所对应的环境数据。为此，环境传感器602还可以具有超声波传感器、红外传感器、针对可见光的摄像机、雷达传感器、LIDAR传感器、激光扫描仪、传声器或上述传感器中的多个。

此外，环境传感器602可以具有可对上述传感器所提供的环境信号进行加工的计算单元或者可以访问这种计算单元。环境传感器602可以额外具有机电装置，这个机电装置能够将环境传感器602对准环境区域。环境传感器602还能将环境数据转发至分析装置603。这样就能促使分析装置603对这些环境数据进行分析。

分析装置603适于对环境数据进行分析，以便提供分析结果。为此，分析装置603具有计算单元或者可以访问计算单元。作为补充方案，分析装置603能够将分析结果转发至控制装置604。这样一来，分析装置603就能促使控制装置604在考虑到这个分析结果的情况下对车辆进行控制。

控制装置604适于在考虑到分析结果的情况下对车辆进行控制。为此，控制装置604具有计算单元或者可以访问计算单元。控制装置604特别是适于对车辆的一个或多个车辆致动器进行控制。所述控制致使车辆实施预设的驾驶策略，特别是避让策略或制动策略。

视向测定装置601、环境传感器602、分析装置603和控制装置604的上述计算单元均可具有处理器和工作存储器。此外，这些计算单元中的多个或者所有计算单元可以合并为一个共用的计算单元。分析装置603的计算单元和控制装置604的计算单元特别是可以合并在一起。

此外，这些计算单元中的一个或多个可以处于车辆外部，例如处于数据云服务(英语为cloud service)中。在此情况下，数据被各功能单元传输至数据云服务并且被这个数据云服务接收，例如通过控制系统600的无线电接口。

下面涉及到图7，其为根据本发明的另一实施方式的用于控制车辆的控制系统700的示意性框图。

除图6所示功能单元外，控制系统700还具有与控制装置604连接的乘员监测装置701。乘员监测装置适于确定车辆的乘员是否表现出预设的身体反应。为此，乘员监测装置701还可以具有对准乘员的摄像机和/或布置在乘员身体上的传感器，如血压传感器。

此外，所述身体反应可以是乘员的血压变化、乘员的心率变化、乘员所造成的噪声、乘员的运动、乘员的健康状态和/或乘员的特定面部表情。

如果借助乘员监测装置701确定乘员表现出预设的身体反应，则会实施上述方法，其中测定乘员的视向，检测这个视向所对应的环境区域，对由此所提供的环境数据进行分析并根据分析结果对车辆进行控制。所述身体反应由此促使上述控制车辆的方法实施。

在控制系统700中，控制装置604起中心作用，具体方式在于，所述控制装置对控制系统700的其他所示功能单元之间的通信进行调节和监测。其优点在于，控制装置604可以提前识别其他功能单元601至604可能发生的错误并且还可以对这些错误进行校正。作为替代方案，这个调节和监视功能可以由控制系统700的另一功能单元承担。

图1为根据本发明的一个实施方式的方法100的示意性流程图。借助图6所示控制系统600或者借助图7所示控制系统700实施方法100。

在第一方法步骤101中，使用视向测定装置601测定设有控制系统600、700的车辆的乘员的视向。在第二方法步骤102中，使用环境传感器602检测车辆的与这个视向对应的环境区域，以便提供这个环境区域所对应的环境数据。在第三方法步骤103中，使用分析装置603分析这些环境数据，以便提供分析结果。在第四方法步骤104中，使用控制装置604控制车辆，其中将所述分析结果考虑在内。

因此，自动识别乘员何时将目光对准车辆环境中他认为重要的事件或物体。这例如可以是非期望地改变其位置、行驶方向和/或速度的另一车辆、意外进入路面的动物或迄今未处于自动监测的焦点中的其他障碍物。因此，代替车辆装置，乘员通过车辆环境中的变化的相关性做出决定，从而取消相关环境区域的自动测定的假想步骤。这样就能特别快地提供环境数据并对其进行分析。

下面涉及到图2，其为根据本发明的另一实施方式的方法200的示意性流程图。借助图7所示控制系统700实施方法200。方法200还包括图1所示方法步骤101至104。

额外实施另一方法步骤201，在这个方法步骤中，借助乘员监测装置701确定布置有控制系统700的车辆的乘员表现出预设的身体反应。为此，乘员监测装置701永久地对乘员的一个或多个身体参数进行监测和评估。一旦评估结果与所述身体反应相符，就由乘员监测装置701将这个评估结果用信号发送至控制装置604，从而促使方法步骤101至104实施。与此相对，只要评估结果与所述身体反应不相符，就放弃实施方法步骤101至104，以便节约控制系统700的资源。

也就是说，值得期待的是，车辆的乘员给予车辆环境一定程度的关注。然而，在没有发生特殊事件的时间较长的行驶过程中，这也意味着乘员频繁地注意到某些事件和物体，这些事件和物体虽然是乘员感兴趣的，但对车辆的控制而言是无关的。这样一来，乘员例如可能会用目光追随可以在天空中看到的鸟类或飞机或者注视处于路面外的景点。如果在乘员每次改变视向时，控制系统700都对相应的环境区域中的新环境数据进行检测和分析，那么这就会造成计算能力不合理的消耗。

因此，有利地，监测车辆乘员的预设的身体反应，并且仅在出现这个身体反应时，促使方法步骤101至104实施。因为危险状况，如非期望地出现的另一车辆、动物或障碍物，会触发乘员与例如有趣的建筑物不同的身体反应。作为补充方案，在这类状况下，特别期望的是，快速定位危险源并适当地对此作出反应。这一点有利地借助乘员视向的测定而实现。

针对存在危险状况特别适用的指标例如是乘员的快速和激烈运动、乘员的大声呼叫、乘员心率的上升或者乘员血压的增高。此外，其他指标也可以显示检查视向所对应的环境区域的必要性。

下面涉及到图3，其为根据本发明的另一实施方式的方法300的示意性流程图。借助图6所示控制系统600或图7所示控制系统700实施方法300。方法300还包括方法步骤101至104。

方法300的特征在于，方法步骤102具有两个分步骤301、302，用于检测环境数据。在分步骤301中，在考虑到视向的情况下选择环境传感器602并将其激活。在随后的分步骤302中，在考虑到视向的情况下对环境传感器602进行定向。

也就是说，车辆可以配设有多个不同的传感器，这些传感器不必始终都处于活跃状态，以确保安全可靠地对车辆进行控制。因此，在车辆的侧面上例如可以设有传感器，这些传感器例如对于泊车过程而言是必不可少的，但在沿直线自由路径行驶时，这些传感器的相关性较低。因此，可以阻止这些传感器持续工作，以便节省能量和计算能力。

如果潜在危险源(例如动物)从车辆侧向的某个方向接近，那么乘员将会注意到这个危险源，布置在车辆的适当位置上的迄今为止不活动的传感器会被激活并可能相应地被定向。因此，可以节省计算能力，而不会影响车辆控制的总体安全性。

下面涉及到图4，其为根据本发明的另一实施方式的方法400的示意性流程图。借助图6所示控制系统600或图7所示控制系统700实施方法400。方法400包括方法步骤101至104。

方法400的特征在于，方法步骤102具有两个分步骤301、401，用于检测环境数据。在分步骤301中，在考虑到视向的情况下选择环境传感器602并将其激活。在与这个分步骤平行实施的分步骤401中，在考虑到视向的情况下选择另一环境传感器并将其激活，以便提供环境区域所对应的其他环境数据。

也就是说，有利地对不同环境传感器的环境数据进行检测和分析。因此，对于判断另一车辆是什么程度的危险而言，对视觉数据和与距另一车辆的距离或距离变化相关的数据进行检测都是有用的。所述控制系统能够通过组合同一环境区域中的不同数据正确地解读现有的数据，以便以合适的方式对车辆进行控制。

下面涉及到图5，其为根据本发明的另一实施方式的方法500的示意性流程图。借助图6所示控制系统600或图7所示控制系统700实施方法500。方法500包括方法步骤101至104。

方法500的特征在于，方法步骤104具有三个分步骤501至503，用于控制车辆。在分步骤501中，验证方法步骤103中所提供的分析结果是否与预设的危险状况相符。在此情况下，在分步骤502中实施危险状况所对应的预设反应。否则就在分步骤503中结束所述方法。

也就是说，与对车辆的其他行驶行为进行完整计算相比，通常可以更快地执行在分步骤501中所实施的对分析结果是否与预设的危险状况相符的验证。在验证结果是肯定的情况下，与通过显式计算相比，也可以通过选择适合预设危险状况的反应更快地获得结果。在危险状况中，这种较短的反应时间正好是有利的。

根据具体的危险状况看，所述反应可以包括车辆的制动策略、车辆的避让策略、车辆的制动准备、车辆超车策略的中断和/或向车辆的驾驶者发出报警信号。

作为结束所述方法的替代方案，可以在分步骤503中，在考虑到分析结果的情况下对车辆进行控制，而不实施危险状况所对应的反应。

图8为根据本发明的一个实施方式的方法的示例性应用情况的示意图。借助图7所示布置在车辆801中的控制系统700实施所述方法。控制系统700的环境传感器602在此具有热成像摄像机，其覆盖在行驶方向上位于车辆801前方的具有约60°的张角的覆盖区域803。

车辆801沿方向x在道路802上移动。野生动物804沿方向y移动并从侧面接近道路802。野生动物804首先处于热成像摄像机的覆盖区域80外部。

车辆801的乘员注意到接近的野生动物804。由于面临危险，乘员受到惊吓而表现出预设的身体反应。由乘员监测装置701将这个惊吓记录到车辆801上，从而借助视向测定装置601测定乘员的视向。此外，这个惊吓的指标可以是乘员的增高的血压、上升的心率、噪声、运动、健康状态和/或面部表情。

基于视向以某种方式对环境传感器进行定向，从而检测这个视向所对应的环境区域，在这个环境区域中存在野生动物804。由此用热成像摄像机的覆盖区域803检测野生动物804。作为替代或补充方案，为检测环境区域，可以激活车辆801的另一环境传感器，如安装在车辆801的与视向对应的后视镜上的摄像机。作为替代或补充方案，也可以对另一摄像机所测得的图像的示出环境区域的局部进行更精确的分析，以便对环境区域进行检测。在检测环境区域时，提供这个环境区域所对应的环境数据，如图像数据。

此外，借助控制系统700的分析装置603对这些环境数据进行分析，以便提供分析结果并将其转发至控制装置604。根据分析装置得出的这个分析结果对车辆801进行控制。

尽管已结合实施方式对本发明进行了详细说明，但并不仅局限于所述实施方式。也可以采用本发明的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种使用控制系统(600；700)对车辆(801)进行控制的方法，所述控制系统具有视向测定装置(601)、环境传感器(602)、分析装置(603)和控制装置(604)，所述方法具有以下方法步骤：

使用所述视向测定装置(601)对所述车辆(801)的乘员的视向进行测定(101)，

使用所述环境传感器(602)对所述车辆的与所述视向对应的环境区域进行检测(102)，以便提供所述环境区域所对应的环境数据，

使用所述分析装置(603)对所述环境数据进行分析(103)，以便提供分析结果，以及

在考虑所述分析结果的情况下，使用所述控制装置(604)对所述车辆(801)进行控制(104)。

2.根据权利要求1所述的方法，

只有在借助所述控制系统(600；700)的乘员监测装置(701)确定所述乘员表现出预设的身体反应时(201)，才实施所述方法。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，所述预设的身体反应包括所述乘员的血压变化、所述乘员的心率变化、所述乘员所造成的噪声、所述乘员的运动、所述乘员的健康状态和/或所述乘员的特定面部表情。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述环境区域进行检测(102)，在考虑到所述视向的情况下从多个环境传感器中选择所述环境传感器(602)并将其激活(301)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述环境区域进行检测(102)，在考虑到所述视向的情况下对所述环境传感器(602)进行定向(302)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述环境区域进行检测(102)，在考虑到所述视向的情况下选择另一环境传感器并将其激活(401)，以便提供所述环境区域所对应的其他环境数据。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述环境数据进行分析(103)，在考虑到所述视向的情况下选择所述环境数据的一部分并对其进行分析，其中不会对所述环境数据的其他部分进行分析。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述环境数据进行分析(103)，在考虑到所述视向的情况下选择所述环境数据的一部分并对其进行与所述环境数据的其他部分相比更高强度的分析。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为对所述车辆(801)进行控制(104)，验证所述分析结果是否与预设的危险状况相符，在所述分析结果与所述危险状况相符的情况下，实施所述车辆(801)的制动策略、所述车辆(801)的避让策略、所述车辆(801)的制动准备、所述车辆(801)的超车策略的中断以及/或者向所述车辆(801)的驾驶者发出报警信号。

10.一种用于控制车辆(801)的控制系统(600；700)，其具有：

视向测定装置(601)，其适于测定所述车辆(801)的乘员的视向，

环境传感器(602)，其适于检测所述车辆的与所述视向对应的环境区域，以便提供所述环境区域所对应的环境数据，

分析装置(603)，其适于分析所述环境数据，以便提供分析结果，以及

控制装置(604)其适于在考虑到所述分析结果的情况下对所述车辆(801)进行控制。

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