CN111469850A - 用于测定商用车的行驶动态状态的方法和驾驶员辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测定商用车的行驶动态状态的方法和驾驶员辅助系统。根据本发明，从商用车的尤其在车辆纵向(x)上取向的至少一个摄像机(6,7)的摄像机图像(10,15)中借助于图像处理装置来提取关于商用车、尤其关于商用车‑拖车(1)的牵引车(2)和/或挂车/半挂车(3)的至少一个行驶动态信息。

Description

用于测定商用车的行驶动态状态的方法和驾驶员辅助系统
技术领域
本发明涉及一种用于测定商用车的行驶动态状态的方法和驾驶员辅助系统。
背景技术
关于商用车、尤其由牵引车(Zugfahrzeug)和挂车(Anhaenger)/半挂车(Auflieger)构成的商用车拖车(Nutzfahrzeuggespann)的行驶动态状态的信息是对于功能性的和可靠的行驶的重要参数。这样的信息可结合驾驶员辅助系统向驾驶员显示并且/或者被用于直接自动干预行驶动态。
通常已知借助于特殊构造的和布置的传感器来测定行驶动态状态、例如在拖车的牵引车与挂车/半挂车之间的相对的偏摆角(Gierwinkel)(弯折角(Knickwinkel))或挂车/半挂车的侧倾角(Wankwinkel)或车辆静止状态。这大多复杂且成本集中。
发明内容
本发明的目的是提出一种方法和一种驾驶员辅助系统，利用其可相对简单地、可靠地且成本有利地来获得关于商用车的行驶动态信息。
该目的鉴于根据权利要求1的方法由此来实现，即从商用车的尤其在车辆纵向上取向的至少一个摄像机的摄像机图像中借助于图像处理装置来提取关于商用车、尤其关于商用车拖车的牵引车和/或挂车/半挂车的至少一个行驶动态信息。
对此适宜地，一个或多个摄像机在商用车拖车的牵引车处安装成使得挂车/半挂车至少在可能的行驶姿态(Fahrstellung)的至少一部分中至少部分地在图像中来检测。通过鉴于其行驶动态信息内容来评估视频图像材料，这样的摄像机例如作为调动辅助系统(Rangier-Assistenzsystem)的组成部分总归常常布置在商用车处且因此能够在另外的功能中成本有利地被用于根据本发明测定行驶动态状态。此外，术语摄像机此处明确地应以宽范的含义来理解，从而摄像机可构造为借助于其可检测图像的图像检测装置的任一形式。
在商用车-拖车的牵引车与挂车/半挂车之间的相对的偏摆角(也称弯折角)是在行驶中行驶动态状态的重要信息。相对的偏摆角根据本发明可由此来测定，即由各车辆侧在车辆纵向上观察指向后的至少一个摄像机来识别和检测挂车/半挂车的在车辆纵向上观察前面的、竖直的外棱边。在纵向取向的拖车姿态中偏摆角是0。然而如果例如在转弯行驶时在牵引车与挂车/半挂车之间出现相对的偏摆角作为弯折角，前面的外棱边的当前的棱边位置关于在纵向取向的拖车姿态中的棱边位置移动。这样的移动路段的大小可通过摄像机图像的评估来测定。由相应当前的棱边位置或移动路段的大小以及不变的几何值、尤其挂车/半挂车-旋转点的位置和挂车/半挂车-宽度，那么可简单地、例如通过三角关系来计算相对的偏摆角。
相应当前的相对的偏摆角因此可有利地快速、简单且功能可靠地来计算并且作为偏摆角值在驾驶员辅助系统中被直接向驾驶员显示并且/或者用于行驶稳定措施。
代替在车辆纵向上观察前面的、竖直的外棱边的棱边探测，相对的偏摆角作为弯折角也可通过在车辆纵向上观察后面的、竖直的外棱边的棱边探测以相似的方式来测定。此处因此还可由当前的棱边位置与在纵向取向的拖车中的棱边位置的偏差在知道不变的挂车/半挂车-旋转点的位置以及尺寸、尤其挂车/半挂车的长度和宽度的情况下结合摄像机位置来计算相对的偏摆角作为弯折角。
必要时可结合两个方法，从而通过探测挂车/半挂车的前棱边和后棱边的位置实现相对的偏摆角的测定。以此必要时可提高测量精度且为了可靠的检测建立冗余。
挂车/半挂车的相对的侧倾角、也就是说其关于相对于地面平面的铅垂线的侧向倾斜也是行驶动态重要信息。为了测定相对的侧倾角，同样合适地评估视频图像材料：对此，挂车/半挂车的在车辆纵向上观察后面的和/或前面的竖直的外棱边由各车辆侧在车辆纵向上观察指向后的至少一个摄像机来检测且确定相对于地面平面的铅垂线。利用角度评估作为在铅垂线与挂车/半挂车的后面的和/或前面的竖直的外棱边之间的角度来测定当前的相对的侧倾角。以此获得的侧倾角值然后被用于在驾驶员辅助系统中的进一步处理用于显示或者校正的干预。相对于地面平面的铅垂线的位置可由布置在牵引车处、尤其在驾驶室处的摄像机的已知的安装位置和取向来确定，其中，必要时确定地且校正地来考虑驾驶室的侧倾。备选地或者附加地，地面平面和因此所关联的铅垂线例如还可借助于立体摄像机和/或单摄像机及合适的图像处理算法来确定。
根据现有技术可以以通常已知的方式借助于转速传感器相对成本有利地来确定商用车、尤其商用车-拖车的行驶速度和静止状态。但是不利地，这些传感器不是直至完全停止而是仅直至下速度极限起作用，从而没有可靠地探测车辆的相当缓慢的滚动。不利地，缓慢滚动的车辆的旋转方向和因此行驶方向不能利用这样的转速传感器来确定。
因此提出从摄像机图像中借助于图像处理装置、例如从光流中识别在商用车-拖车与所检测的背景、尤其车道之间的相对运动或静止状态。如果确定相对运动，此外可通过光流的运动矢量的评估来确定商用车向前或向后的运动方向。相应的信号然后可在驾驶员辅助系统中例如被用于为驾驶员在显示器上视觉显示或用于自动制动。
另外要求保护驾驶员辅助系统，其具有可实施上述方法特征和方法步骤的部件。
附图说明
根据附图进一步来阐述本发明。
其中：
图1显示了对商用车拖车的示意性的俯视图，其带有用于测定相对的偏摆角的示意性的两个摄像机图像；
图2显示了图1中右上的摄像机图像的示例性的具体图示；
图3显示了用于测定相对的侧倾角的摄像机图像图示；以及
图4显示了用于测定相对的偏摆角的方法的流程图。
附图标记清单
1 商用车-拖车
2 牵引车
3 半挂车
4 半挂车-旋转点
5 弯折角(相对的偏摆角)
6 摄像机
7 摄像机
8,8' 后面的、竖直的外棱边
9 竖直的摄像机图像
10 水平的摄像机图像
11 虚线
12 移动路段
13,13' 前面的、竖直的外棱边
14 竖直的摄像机图像
15 水平的摄像机图像
16 移动路段
17 铅垂线
18 地面平面
19 相对的侧倾角。
具体实施方式
在图1中极其示意性地示出了对由牵引车2和半挂车3构成的商用车-拖车1的俯视图。
商用车-拖车1处于转弯行驶中，由此半挂车3被牵引车2围绕半挂车旋转点4摆动地牵引了作为弯折角5的相对的偏摆角。
在驾驶室的两个纵侧处在牵引车2处分别布置有相同的摄像机6和7。摄像机6和7取向成使得其在侧面区域中在半挂车的不同行驶姿态中检测半挂车3。商用车-拖车1此处处于左转弯中，从而半挂车3的在车辆纵向上观察后面的竖直的外棱边8摆向驾驶员侧且由驾驶员侧的摄像机7来检测。对此，在通过后面的竖直的外棱边8的横向平面中示意性地示出虚拟的、竖直的摄像机图像9(或图像截段)，其就此作为翻折到绘图平面中的水平的摄像机图像10来示出。
以虚线11示出在直线行驶时或在纵向取向的商用车-拖车1中的半挂车3。在该行驶状态中后面的竖直的外棱边8'将由驾驶员侧的摄像机7在摄像机图像9或10的左侧边缘处来观察和检测。而在所示的转弯行驶中后面的竖直的外棱边8与此相对地向右偏移了在车辆横向y上观察侧向的移动路段12地处于摄像机图像中。由可变的移动路段12的大小，可结合不变的几何尺寸、尤其摄像机7的布置和取向、半挂车旋转点4的位置和半挂车3的已知的尺寸来计算和提取弯折角5。
以类似的方式弯折角5备选地或附加地还可通过在车辆纵向x上观察前面的竖直的外棱边13的棱边探测来测定。在此探测在所示的转弯行驶中右边的前面的竖直的外棱边13，其摆向副驾驶员侧且通过副驾驶员侧的摄像机6来检测。为了与前述摄像机图像9比较，此处在同一竖直横向平面中示出相应的竖直的摄像机图像14，其在其上作为水平摄像机图像15翻折到绘图平面中。此外，当前的外棱边位置13相对在纵向取向的商用车-拖车中前面的竖直的外棱边13'的位置偏移了移动路段16。从移动路段16的大小此处还可结合已知的半挂车尺寸和半挂车旋转点4的已知的位置来测定分别所关联的当前的弯折角5。
在图2中又描述了图1中的摄像机图像10的具体的图示，由其可得悉在半挂车的上部区域中在车辆纵向x上观察后面的竖直的外棱边8对于用于确定弯折角5的图像处理算法尤其相关。
在图3中显示了驾驶员侧的摄像机7的摄像机图像，在其中为了测定半挂车3的侧倾角来评估半挂车3的后面的竖直的外棱边8的位置。对此，横向于后面的竖直的外棱边8虚拟地建立相对于地面平面18的铅垂线17。在外棱边8与铅垂线17之间产生的角度是当前的相对的侧倾角19。
利用相应于图3的摄像机取向或还进一步向下朝向车道取向的摄像机还可结合向前或向后的运动方向通过评估例如根据图2的摄像机图像来测定车辆静止状态和/或较小的滚动速度。借助于图像处理算法在此来分析光流且识别出在商用车-拖车与所检测的背景、尤其行车道18之间的相对移动或静止状态(包括运动方向)。
所测定的关于弯折角、侧倾角和拖车静止状态或滚动的行驶动态的状态的信息可在相应的驾驶员辅助系统中被用于对驾驶员的警告信号和/或为了行驶稳定被用于自动的行驶干预。
在图4中示例地说明了根据图1所阐述的用于确定相对的偏摆角或弯折角5的方法的流程图：
在第一方法步骤中实现在摄像机图像10、15中拖车1的半挂车3的在车辆纵向x上观察后面的和/或前面的竖直的外棱边8、13的棱边识别。在下一方法步骤中在摄像机图像10、15中测定外棱边8、13关于纵向取向的拖车姿态的在车辆横向y上观察侧向的移动路段12、16的大小。在接下来的判断菱形(Entscheidungsraute)中来确定是否存在这样的移动路段12、16：如果没有，拖车无弯折角地纵向取向。如果测定有移动路段12、16，以此在应用摄像机、旋转点和半挂车的已知的不变的位置和尺寸的情况下来计算当前的相对的偏摆角(弯折角)。在最后的方法步骤中在所关联的驾驶员辅助系统中提供当前所测定的侧偏角值用于另外的应用。

Claims (6)

1.一种用于测定商用车的行驶动态状态的方法，其中从所述商用车的至少一个摄像机(6,7)的摄像机图像(10,15)中借助于图像处理装置来提取关于所述商用车的至少一个行驶动态信息，其特征在于，
一信息是车辆静止状态和/或较小的滚动速度且所述车辆静止状态/较小的滚动速度这样来测定，
从摄像机图像(10,15)中借助于图像处理装置来识别在所述商用车-拖车(1)与所检测的背景之间的相对运动或静止状态且在驾驶员辅助系统中应用所测定的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在商用车-拖车(1)的牵引车(2)处安装有至少一个摄像机(6,7)，并且至少一个所述摄像机(6,7)的取向被选择成使得至少在可能的行驶姿态的至少一部分中至少部分地在所述摄像机图像(10,15)中来检测挂车/半挂车(3)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在测定相对运动时通过评估光流的运动矢量来提取所述商用车-拖车的运动方向(向前或向后)。
4.一种用于测定商用车的行驶动态状态的驾驶员辅助系统，其中从所述商用车的至少一个摄像机(6,7)的摄像机图像(10,15)中借助于图像处理装置能够提取关于所述商用车的至少一个行驶动态信息，其特征在于，
一信息是车辆静止状态和/或较小的滚动速度且所述车辆静止状态/较小的滚动速度能够这样测定，
从摄像机图像(10,15)中借助于图像处理装置能够识别在所述商用车-拖车(1)与所检测的背景之间的相对运动或静止状态。
5.根据权利要求4所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，在测定相对运动时通过评估光流的运动矢量能够提取所述商用车-拖车的运动方向(向前或向后)。
6.一种车辆、尤其商用车，其用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法并且/或者具有根据权利要求4或5中任一项所述的驾驶员辅助系统。
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