CN115805946A - 用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法及其装置 - Google Patents

用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法及其装置 Download PDF

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CN115805946A CN202211099373.XA CN202211099373A CN115805946A CN 115805946 A CN115805946 A CN 115805946A CN 202211099373 A CN202211099373 A CN 202211099373A CN 115805946 A CN115805946 A CN 115805946A
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Abstract

本文公开了用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法及其装置。该方法包括生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号，对磁感应信号执行噪声滤波以生成去除了噪声的磁感应信号，以及基于去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作。

Description

用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法及其装置
技术领域
本公开总体上涉及通过检测从使用磁漆(magnetic paint)标记的车道生成的信号来控制车辆的技术，更具体地，涉及通过对检测到的对应于交替磁图案的磁感应信号执行噪声滤波来清楚地检测用于控制车辆的操作的信号的技术。
背景技术
除非本文另有说明，否则本部分描述的内容不属于本申请权利要求的现有技术，也不通过包含在本部分中而被承认为现有技术。
自动驾驶系统(autonomous driving system)可以将在使用磁漆标记的车道中检测到的磁信息应用于自主车辆的驾驶。
例如，使用包含铁磁颗粒的磁漆在道路上标记车道，使用交流(AC)磁场将交替磁图案应用于车道，并且使用在自主车辆中提供的磁传感器来检测交替磁图案，从而使得与驾驶相关的信息(例如，车辆的速度或车道信息)被提供给自主车辆中的驾驶员或乘客。
这里，所提供的与车辆驾驶相关的信息可以对应于交替磁图案的频率或检测到的磁信号的幅度。
同时，行驶时发生的振动、室外电力传输线等可能使车辆难以检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号，因为它们在通过车辆的磁传感器检测到的信号中充当噪声。
[相关技术文献]
(专利文献1)韩国专利申请公开No.10-2015-0125115，公开于2015年11月9日，发明名称为“用于生成施加磁粉的驾驶路径的方法和使用该方法的检测装置”。
发明内容
本公开的目的是清楚地检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号，从而安全地控制车辆。
本公开的另一个目的是，在使用从磁漆车道生成的磁信号来驾驶自主车辆的自主车辆系统中，通过去除由其他车辆、电力传输线、自主车辆的振动等产生的噪声，减少自主车辆故障，从而实现自主车辆的安全操作。
本公开的另一个目的是，以适应在行驶时频繁变化的车辆速度的方式来实时改变频率滤波器中的截止频率值，从而提高信噪比和自主车辆的安全性。
本公开的目的不限于上述目的，显然，其他目的可以从以下描述中得出。
为了实现上述目的，根据本公开的实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法包括：生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号，对磁感应信号执行噪声滤波以生成去除了噪声的磁感应信号，以及基于去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作。
这里，通过应用交替磁图案，磁漆车道可以被生成为具有大于0cm且等于或小于25cm的长度的空间周期。
这里，噪声滤波可以包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，所述目标频率是通过考虑交替磁图案的空间周期和车辆的速度而检测到的。
这里，噪声滤波可以包括：滤除与车辆未被驾驶的状态相对应的第一噪声频率分量和与车辆的行驶速度变化小于预设的参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
这里，噪声滤波可以包括：改变滤波的特性以对应于基于车辆的速度检测到的目标频率。
这里，车辆的速度可以是基于从车辆中的速度计、或车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取的。
这里，噪声滤波可以包括：设置通带，该通带的中心频率被设置为目标频率；以及滤除不包括在通带中的噪声频率分量。
这里，通带可以以考虑到车辆的速度而设置的设置周期被重置。
这里，设置周期可以是基于与车辆的速度相对应的紧急制动距离和与车辆的速度相对应的针对预设时间的行驶距离而计算的。
这里，噪声滤波可以包括：当与目标频率相对应的信号和与噪声频率分量相对应的信号之间的幅度差小于预设的参考差时，减小通带的宽度。
这里，通带可以对应于从低截止频率到高截止频率的范围，低截止频率和高截止频率被设置为对应于下列信号，该信号的幅度比中心频率的信号的幅度小预设的参考幅度。
而且，为了实现以上目的，根据本公开实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置包括：处理器，用于生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号，对磁感应信号执行噪声滤波以生成去除了噪声的磁感应信号，并且基于去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作；和存储器，用于存储磁感应信号。
这里，通过应用交替磁图案，磁漆车道可以被生成为具有长度大于0cm且等于或小于25cm的空间周期。
这里，噪声滤波可以包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，所述目标频率是通过考虑交替磁图案的空间周期和车辆的速度而检测到的。
这里，噪声滤波可以包括：滤除与车辆未被驾驶的状态相对应的第一噪声频率分量和与车辆的行驶速度变化小于预设的参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
这里，噪声滤波可以包括：改变滤波的特性以对应于基于车辆的速度检测到的目标频率。
这里，车辆的速度可以是基于从车辆中的速度计、或车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取的。
这里，噪声滤波可以包括：设置通带，该通带的中心频率被设置为目标频率；以及滤除不包括在通带中的噪声频率分量。
这里，通带可以以考虑到车辆的速度而设置的设置周期被重置。
这里，设置周期可以是基于与车辆的速度相对应的紧急制动距离和与车辆的速度相对应的针对预设时间的行驶距离而计算的。
这里，噪声滤波可以包括：当与目标频率相对应的信号和与噪声频率分量相对应的信号之间的幅度差小于预设的参考差时，减小通带的宽度。
这里，通带可以对应于从低截止频率到高截止频率的范围，低截止频率和高截止频率被设置为对应于下列信号，该信号的幅度比中心频率的信号小预设的参考幅度。
附图说明
本公开的上述和其他目的、特征和优点将从以下结合附图的详细描述中得到更清楚的理解，其中：
图1是根据本公开的实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法的流程图；
图2是示出根据本公开的考虑了车辆的速度和磁漆车道的空间周期而检测出的目标频率的示例的图示；
图3是示出车辆起步但不在一般道路上行驶时检测出的频率分量的示例的图示；
图4是示出根据本公开的在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为30cm的情况下而检测出的频率分量的示例的图示；
图5是示出根据本公开的在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下而检测出的频率分量的示例的图示；
图6-图9是示出根据本公开的滤除第一噪声频率分量和第二噪声频率分量的过程的示例的图示；
图10-图11是示出对图5所示的频率分量进行滤波以对应于固定的截止频率(40Hz或80Hz)的结果的示例的图示；
图12是示出根据本公开的利用范围为71～101Hz的通带来对在车辆以30km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下而检测出的频率分量进行滤波的结果的示例的图示；
图13是示出利用范围为76～96Hz的通带来对在与图12相同的条件下检测出的频率分量进行滤波的结果的示例的图示；
图14是示出在图12的情况下当车辆的速度提高到50km/h时将通带重置为132～153Hz之后进行滤波的结果的示例的图示；
图15是示出根据本公开的通带的示例的图示；
图16是详细示出根据本公开的实施例的设置通带的过程的流程图；
图17是详细示出根据本公开的实施例的设置用于重置通带的设置周期的过程的流程图；并且
图18是示出根据本公开实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置的框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本公开。以下将省略被认为不必要地模糊本公开的主旨的重复描述和已知功能和配置的描述。本公开的实施例旨在向本公开所属领域的普通技术人员完整地描述本公开。因此，附图中的部件的形状、尺寸等可能被夸大以使描述更清楚。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。
通过检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号来执行自主驾驶的自主车辆具有发生故障的可能性，因为在其附近出现的噪声阻碍了准确的信号检测。例如，自主车辆附近的车辆、电力传输线产生的电力噪声(韩国为60Hz)、或自主车辆本身由于路面不平而产生的振动噪声可以对应于此类噪声。
为了解决该问题，可以将用于提高信噪比的各种频率滤波器用于设置在车辆中的磁传感器。在这样的频率滤波器中，使用由RLC元件(电阻器、电感器和电容器)形成的物理滤波器的频率滤波器执行滤波，以对应于在制造滤波器时设置为固定值的截止频率。这里，为了改变截止频率值，需要更换频率滤波器模块中的无源RLC元件。
然而，因为目标频率(该目标频率必须由使用交替磁图案的自主驾驶系统来检测)根据车辆的频繁变化的速度而频繁变化，所以这种使用固定截止频率的频率滤波器不足以平滑地进行噪声过滤，并可能导致自主车辆故障。
此外，在为检测车辆中的信号而制造的传感器模块的情况下，为了将传感器模块用于一般用途或者由于传感器模块的生产困难，截止频率或带宽被设置为具有宽范围。因此，难以提高信噪比。
为了解决上述问题，本公开的目的在于提出一种方法，用于根据车辆的速度有效地滤除与驾驶无关的噪声分量，并且通过滤波基于磁漆车道清楚地检测交替磁图案的信号，从而实现车辆的安全操作。
图1是示出根据本公开实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法的流程图。
参考图1，在根据本公开的实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法中，在步骤S110，从磁漆车道生成与交替磁图案相对应的磁感应信号。
这里，可以使用设置在车辆中的磁传感器来获取磁感应信号。
这里，通过应用交替磁图案，磁漆车道可以被生成为具有恒定的空间周期。磁漆车道的空间周期可能会影响自主车辆行驶时采集的磁感应信号。
例如，参考图2，根据车辆的速度v计算每秒行驶距离S(单位cm)，将每秒行驶距离除以磁漆车道的空间周期(单位cm)，由此可以计算在车辆行驶一秒时检测到交替磁图案的次数。这里，所计算的检测到交替磁图案的次数可以对应于车辆必须检测到的目标频率fv。图2中计算目标频率fv的过程可以表示为如下等式(1)所示：
Figure BDA0003838365300000061
即，车辆必须检测的目标频率根据磁漆车道的空间周期而改变，这可能极大地影响对行驶车辆的控制。
因此，为了清楚地将控制车辆行驶所需的信号与磁感应信号隔离开来，需要设置磁漆车道的空间周期，使得所需信号与噪声区分开来。
在此，来自附近车辆或电力传输线的电力噪声(韩国为60Hz)与由车辆本身或不平坦路面的振动产生的噪声一起被认为是噪声。
通常，由于车辆本身或不平坦路面的振动而产生的车辆振动噪声被测量为大约30Hz或更低。另外，行驶时附近的车辆可能会产生噪声，但考虑到道路上的最高限速和最低限速，车辆之间的相对速度一般不超过50km/h。此外，在韩国，通常检测到60Hz的电力噪声，这可以是无论车辆速度如何都能检测到的一致值。这些噪声的谐波(具有基波的整数倍的频率)也作为噪声起作用，但与基波的幅度相比，谐波的幅度不大。
例如，图3示出了车辆起步但不在一般道路上行驶时检测到的频率的分析结果，并且参考图3，可以看出，车辆的振动频率在约26Hz(①)被清楚地检测到，并且对应于其谐波的50Hz也被检测到。此外，可以看出，对应于AC电力噪声的约60Hz(②)的频率与对应于其谐波的180Hz(③)一起被检测到。
即，考虑到在道路附近产生的对应于60Hz的电力噪声以及等于或低于30Hz的车辆振动噪声，需要设置磁漆车道的空间周期，使得交替磁图案的信号可以与这些频率清楚地区分开来。
在此，图4示出了在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为30cm的情况下而检测出的频率分量，在这种情况下根据图2所示的表格，目标频率预计出现在约47Hz处。
在驾驶时实际测量的目标频率为约50Hz(①)，如图4所示，可以判断这是因为车辆的速度不是恒定的，而是在行驶过程中在50到52km/h的范围内变化。同时，可以看出，车辆振动产生的噪声连同其谐波也在60～70Hz或更低的频率处被检测到。因此，无法确定要检测的47～50Hz的频率是受车辆振动及其谐波影响的频率，还是由于磁漆车道的交替磁图案而产生的频率。另外，因为检测到的频率分量中包含50Hz频率以外的各种噪声，所以在驾驶自主车辆时可能会导致严重的故障。
如上所述，由于各种原因而产生的噪声的频率即使在车辆加速或减速时也不会发生很大变化，但是对应于交替磁图案的目标频率根据车辆的速度成比例地变化，如图2所示。
例如，参照图3和图4，将在车辆停止的状态下检测到的频率分量与在车辆以50km/h的速度行驶时检测到的频率分量进行比较时，可以看出，在实际检测到的噪声的情况下，只是其幅度发生了变化，而其频率值并没有太大的变化。
即，可以看出，在图3中示为在约26Hz(①)处检测到的归因于车辆振动的频率在图4中示为仍然在约26Hz处被检测到，在图3中示为在约60Hz(②)处检测到的归因于电力噪声的频率在图4中示为仍然在约60Hz处被检测到。
因此，本公开旨在提出一种利用磁漆车道的空间周期来去除在低频带中变化不大的噪声分量的方法。
同样，在根据本公开的实施例的基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法中，在步骤S120，对磁感应信号进行噪声滤波，从而生成去除了噪声的磁感应信号。
这里，通过应用交替磁图案，磁漆车道可以被生成为具有对应于长度大于0cm且等于或小于250cm的空间周期。
这里，噪声滤波可以包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，目标频率是通过考虑交替磁图案的空间周期和车辆的速度而检测出的。
这里，噪声滤波可以包括：滤除与车辆未行驶的状态相对应的第一噪声频率分量，以及与车辆的行驶速度变化低于预设参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
例如，参考图2，可以看出，当应用交替磁图案使得磁漆车道具有30cm的空间周期时，目标频率在50km/h的速度时为46.3Hz，在60km/h的速度时为55.6Hz，在70km/h的速度时为64.8Hz。与上述噪声频率相比，这些目标频率的差异很小，因此很难清楚地隔离目标频率。
当车辆以50km/h的速度行驶时，如果应用交替磁图案，使得通过将空间周期减少到原始空间周期的1/3，使磁漆车道具有10cm的空间周期，可以在约140Hz(③)处检测到目标频率，如图5所示。这里，参考图5可知，虽然出现了归因于振动噪声的频率(①)和归因于电力噪声的频率(②)，但是目标频率从其中被明确区分并被检测到。
也就是说，当考虑到各种噪声分量时，目标频率可以期望地设置为等于或大于60Hz。
此外，考虑到大多数致命交通事故发生在车辆高速行驶时这一事实，在等于或高于60km/h的速度下清楚地检测目标频率对于确保车辆正在行驶时的安全性可能非常重要。因此，磁漆车道的空间周期被设置为使得目标频率在等于或高于60km/h的速度下变为60Hz或更高，并且可以基于此来应用交替磁图案。
在下文中，将参照图6到9详细描述滤除第一噪声频率分量和第二噪声频率分量的过程。
首先，图6是示出在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下而检测到的磁感应信号的频率分量的图示。参考图6可以看出，因为出现了对应于10Hz的非常强的信号，所以几乎隐藏了其他频率分量。
为了在这种状态下去除噪声，利用低通滤波器(LPF)对磁信号进行滤波，该低通滤波器仅使具有等于或低于80Hz的频率的信号通过，由此可以产生如图7所示的滤波信号。
然后，从图6所示的磁感应信号中减去图7所示的滤波信号，从而可以获取去除了低频信号的信号，如图8所示。这里，图8所示的信号仍然包括可归因于振动噪声或电力噪声的频率分量，但是通过根据本公开的滤波降低了相应频率分量的信号幅度。
当图8的信号(如上所述被滤波)被频率转换时，可以获得图9所示的结果。
也就是说，当示出噪声滤波之前的频率分量的图5与示出噪声滤波之后的频率分量的图9进行比较时，可以看出，在图9中比在图5中更清楚地观察到目标频率(约138Hz)。
使用上述方法从磁感应信号中去除低频带的信号，从而可以容易地去除低频带中的噪声信号，例如振动噪声或电力噪声。
这里，噪声滤波可以包括改变滤波特性，以对应于目标频率，该目标频率是基于车辆速度检测的。
这里，噪声滤波可以包括：设置通带，该的中心频率设置为目标频率；以及滤除通带中不包括的噪声频率分量。
例如，图5示出了在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下检测到的频率分量的图示，并且示出了不执行特定噪声滤波的状态。这里，考虑图2所示的内容，确定图5所示的频率中对应于③的频率是目标频率，并且对应于①和②的频率是噪声频率。此外，可以看出，对应于目标频率的信号的幅度大约是对应于噪声频率的信号幅度的10倍。
在这种情况下，因为大多数噪声具有60Hz或更低的频率，所以当使用仅使频率等于或高于60Hz的信号通过的高通滤波器时，可以清楚地检测到与预期测量的目标频率(约142Hz)相对应的信号。
例如，图10至图11示出了当使用利用物理无源元件的固定截止频率的高通滤波器对图5所示的信号执行滤波时的频率分析结果。
首先，图10示出了使用截止频率设置为40Hz的高通滤波器对图5所示信号进行滤波的结果。这里，当将图5的频率分量与图10的频率分量进行比较时，可以看出，仅等于或低于40Hz的频率分量被衰减，并且对对应于要实际检测的目标频率(约142Hz)的信号没有影响。
相反，图11示出了使用截止频率设置为80Hz的高通滤波器对图5所示信号进行滤波的结果，并且可以看出，对应于目标频率(约142Hz)的信号的幅度被增加，从而是对应于噪声频率的信号的幅度约100倍大。
也就是说，当将图10的频率分量与图11的频率分量进行比较时，可以使用设置了适当的截止频率的高通滤波器更清楚地识别与目标频率相对应的信号，这可以有助于控制车辆，从而使车辆安全行驶。
然而，由使用RLC电路的无源元件形成的高通滤波器必须具有固定截止频率。也就是说，在不直接更换无源元件的情况下，不可能改变截止频率，并且因为更换无源元件需要对模块内的电子基板进行操作，所以实际难以改变截止频率。
然而，因为目标频率与车辆速度成比例增加，所以需要实时自适应地改变高通滤波器的截止频率，以适应车辆的速度，从而即使在车辆行驶时也保持高信噪比。
如果如图10和图11中使用的高通滤波器中固定的截止频率不能改变，则当车辆在行驶时加速或减速时，可能无法适当地执行噪声滤波，因此可能难以清楚地检测对应于目标频率的信号。
因此，本公开提供了一种噪声滤波方法，该方法能够通过响应于车辆速度实时改变通带(passband)来保持与车辆速度无关的高信噪比，从而提供了大大提高自主车辆安全性的效果。
这里，可以基于从车辆中的速度计、车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取车辆的速度。
例如，可以获取对应于车辆速度表输出值的车辆速度。
在另一个示例中，使用通过GPS传感器获取的车辆位置来计算车辆的行驶距离，并且可以基于时间和行驶距离来计算车辆速度。
这里，通带可以对应于从低截止频率到高截止频率的范围，低截止频率和高截止频率被设置为对应于下列信号，该信号的幅度比中心频率的信号的幅度小预设的参考幅度。
例如，参考图15，信号幅度比中心频率f0处的幅度低3dB的频率可以被设置为低截止频率fL和高截止频率fH。这里，通带的宽度即频率带宽B可以对应于通过从高截止频率减去低截止频率而获得的值。
这里，通带可以以考虑车辆速度设置的设置周期被再次设置。
例如，因为目标频率fv在车辆速度改变时改变，所以需要再次将改变后的目标频率fv设置为图15所示的中心频率f0。这里，当中心频率f0改变时，再次设置低截止频率fL和高截止频率fH，从而通带也可以改变。
这里，下文将参考图16详细描述根据车辆速度设置通带的过程。
同时，为了响应车辆频繁变化的速度，可能需要以每秒五次(每0.2秒)或超过每秒五次的周期重置通带。然而，过于频繁地重置通带可能会对模块中ADC的规格以及用于计算频率和通信的CPU的设计施加限制，这可能增加模块的制造成本。因此，适当地设置通带重置的周期是本公开的重要点。
这里，可以基于与车辆速度相对应的紧急制动距离和与车辆速度相对应的在预设时间内的行驶距离来计算周期。
例如，在通带重置周期期间车辆行进的距离是防止事故的重要因素，因此可以考虑实际情况，例如紧急制动距离，来设置通带重置的周期。
这里，稍后将参考图17详细描述设置通带重置的周期的过程。
这里，噪声滤波可以包括：当对应于目标频率的信号和对应于噪声频率分量的信号之间的幅度差小于预设参考差时，减小通带宽度。
例如，参考图2，可以看出，当应用交替磁图案以使磁漆车道具有10cm的空间周期时并且当车辆以30km/h的速度行驶时，目标频率为83Hz。
在这种情况下，当使用71～101Hz的通带执行噪声滤波时，对应于83Hz的目标频率(②)的信号被检测，并且其幅度是对应于60Hz的频率(①)的电力噪声信号的幅度的约100倍，如图12所示。
然而，如果通带被设置为76～96Hz以便变得更窄，则对应于83Hz的目标频率(②)的信号的幅度是对应于60Hz的频率(①)的电力噪声信号的幅度的约1000倍，如图13所示。
也就是说，通过更精确地设置通带，可以在噪声滤波之后更清楚地识别与交替磁信号相对应的信号。
在另一个示例中，将进行图11与图14比较的描述，以便将使用一般高通滤波器来执行噪声滤波的结果与根据本公开的通过精确设置通带来执行噪声滤波的结果进行比较。
首先，图11示出了使用截止频率设置为80Hz的高通滤波器对信号进行滤波的结果，该信号是在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下检测到的。
此外，图14示出了利用132～153Hz的通带来对信号进行滤波的结果，该信号是在车辆以50km/h的速度行驶时、在应用了交替磁图案以使磁漆车道的空间周期为10cm的情况下检测到的。
也就是说，在相同条件下，当使用根据本公开的更精确设置的通带进行噪声滤波时，比使用一般高通滤波器进行噪声滤波更清楚地检测到与目标频率对应的信号。
因此，在本公开中，当确定与目标频率相对应的信号未被清楚地识别时，基于通带的中心频率将通带的带宽设置得更窄，从而可以更清楚地检测与目标频率相对应的信号。
此外，在根据本公开实施例的基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法中，在步骤S130，基于去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作。
例如，对去除了噪声的磁感应信号进行频率转换，由此产生频率转换信号。然后，可以使用所生成的频率转换信号来控制车辆的操作。这里，频率转换信号可以用作驾驶自主车辆的信息。
通过上述基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法，可以清楚地检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号，从而可以安全地控制车辆的操作。
此外，对于使用从磁漆车道生成的磁信号来驾驶自主车辆的自主车辆系统，去除了来自其他车辆、电力传输线、自主车辆振动等的噪声，从而可以减少自主车辆故障的发生率，并可实现其安全操作。
此外，频率滤波器中的截止频率值实时自适应地改变，以适应在驾驶时频繁变化的车辆的速度，从而可以提高信噪比和自主车辆的安全性。
图16是详细示出根据本公开的实施例的设置通带的过程的流程图。
参考图16，在根据本公开的实施例的设置通带的过程中，首先，可以在步骤S1610检查通带的中心频率fp0、低截止频率fpL、高截止频率fpH和频率带宽B的当前设置值。
随后，可以重复执行从S1615到S1650的步骤，以便每0.2秒(200毫秒，这是通带重置的周期)重置通带。
在包括从S1615到S1650的步骤的循环中，首先，在步骤S1615检查根据车辆当前速度设置的目标频率fv是否与中心频率fp0相同，并且当目标频率fv与中心频率fp0不相同时，可以在步骤S1620处设置中心频率fp0的值以匹配目标频率fv的值。
随后，在步骤S1630，可以设置低截止频率fpL和高截止频率fpH，以对应于幅度比中心频率fp0的信号的幅度小预设参考幅度的信号。
例如，在图16中，在步骤S1630，低截止频率fpL和高截止频率fpH可以被设置为对应于幅度被减小到中心频率fp0处的信号幅度的50％的信号，即，幅度比中心频率fp0处的信号幅度低3dB的信号。
如上所述，基于中心频率fp0来重置低截止频率fpL和高截止频率fpH，由此可以将从重置的低截止频率fpL到重置的高截止频率fpH的范围设置为通带。
这里，通带的频率带宽B可以改变，以对应于重置的低截止频率fpL和重置的高截止频率fpH。
随后，在循环中，在等待0.2秒(200毫秒，这是通带重置的周期)之后，在步骤S1640处检查车辆的当前速度v，在步骤S1650处计算与车辆当前速度相对应的目标频率fv，并且可以重复执行从步骤S1615开始的步骤。
此外，当在步骤S1615确定目标频率fv与中心频率fp0相同时，确定不需要重置通带，并且可以在0.2秒(200毫秒，这是通带重置的周期)之后重复执行从步骤S1640开始的步骤。
如上所述，在每个通带重置的周期重复执行图16中的循环，由此可以设置基于车辆速度的通带，以便执行有效的噪声滤波并清楚地检测目标频率。
图17是详细示出根据本公开的实施例的用于设置通带重置的周期的过程的流程图。
参考图17，在根据本公开的实施例的用于设置通带重置的周期的过程中，首先，可以在步骤S1710检查当前设置的通带重置的周期(重复周期)。
随后，在车辆行驶时重复执行从S1720到S1740的步骤，并且再次重复计算通带重置的周期。这里，当计算值改变时，可以将周期重置为改变的值。
在包括从S1720到S1740的步骤的循环中，首先，在步骤S1720检查车辆速度v，并且可以在步骤S1725检查车辆速度是否改变。
当在步骤S1725确定车辆速度改变时，可在步骤S1730计算与改变的当前速度相对应的紧急制动距离BDv，如等式(2)所示：
Figure BDA0003838365300000151
随后，在步骤S1730，通过将计算出的与改变的当前速度相对应的紧急制动距离和速度改变之前的紧急制动距离进行比较，确定紧急制动距离是否改变，并且当确定紧急制动距离改变时，可以在步骤S1740再次设置通带重置的周期。
例如，当车辆以30km/h的速度行驶时，车辆每秒行驶8米。这里，根据等式(2)，紧急制动距离被计算为4.5m，但是其可以根据路面和车辆周围的环境而改变。
因此，为了安全驾驶，必须在车辆行进至少3.5m之前重置通带，并且通带重置的周期可以设置为0.4秒或更短。
然而，考虑到实际制动距离(已知是紧急制动距离的两倍长)，可以将通带重置的周期设置为0.2秒或更短，从而可以降低车辆紧急制动时发生事故的风险。
当通带重置的周期设置为0.1秒时，每次车辆行进0.8米时，通带被重置，从而可以大大提高自主车辆的安全性。
此外，当在步骤S1725确定车辆速度没有很大变化时，或者当在步骤S1735确定紧急制动距离没有变化时，可以重复执行从步骤S1720开始的步骤。
例如，在步骤S1725，预设车辆速度变化的范围，并且当车辆速度超出范围时，可以确定车辆速度已经变化。此外，在步骤S1735，预设紧急制动距离变化的范围，并且当紧急制动距离超出范围时，可以确定紧急制动距离发生变化。
图18是示出根据本公开实施例的一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置的框图。
这里，根据本公开实施例的用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置可以与设置在车辆中的磁传感器结合操作，或者可以通过包括磁传感器来操作。
参考图18，根据本公开实施例的用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置可以包括通信单元1810、处理器1820和存储器1830。
通信单元1810可用于通过通信网络发送和接收基于磁漆车道生成车辆控制信号所需的信息。这里，网络提供了在设备之间传递数据的路径，并且可以在概念上理解为包括当前正在使用的网络和尚未开发的网络。
例如，网络可以是IP网络(其通过互联网协议(IP)提供用于发送和接收大量数据的服务和无缝数据服务)、全IP网络(其是基于IP整合不同网络的IP网络结构)等，并且可以配置为有线网络、无线宽带(WiBro)网络、包括WCDMA的3G移动通信网络、包括高速下行分组接入(HSDPA)网络和LTE网络的3.5G移动通信网络、包括高级LTE的4G移动通信网络、卫星通信网络和Wi-Fi网络中的一种或多种的组合。
此外，网络可以是用于在有限区域内提供各种数据设备之间的通信的有线/无线局域通信网络、用于在移动设备之间或在移动设备及其外部之间提供通信的移动通信网络、用于使用卫星在地球站之间提供通信的卫星通信网络、以及有线/无线通信网络中的任何一种，或者可以是选自其中的两种或更多种的组合。同时，网络的传输协议标准并不局限于现有的传输协议标准，而是可以包括未来将要开发的所有传输协议标准。
处理器1820生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号。
这里，通过应用交替磁图案，磁漆车道可以被生成为具有对应于大于0cm且等于或小于25cm的长度的空间周期。
此外，处理器1820对磁感应信号执行噪声滤波，从而生成去除了噪声的磁感应信号。
在此，噪声滤波可以包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，该目标频率是通过考虑交替磁图案的空间周期和车辆的速度而检测到的。
这里，噪声滤波可以包括：滤除与车辆未行驶的状态相对应的第一噪声频率分量，以及与车辆的行驶速变化小于预设参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
这里，噪声滤波可以包括：改变滤波的特性以对应于基于车辆速度检测的目标频率。
这里，可以基于从车辆中的速度计、或车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取车辆的速度。
这里，噪声滤波可以包括：设置通带，该通带的中心频率被设置为目标频率；以及滤除不包括在通带中的噪声频率分量。
这里，通带可以对应于从低截止频率到高截止频率的范围，低截止频率和高截止频率被设置为对应于下列信号，该信号的幅度比中心频率的信号的幅度小预设的参考幅度。
这里，可以以考虑车辆速度而设置的设置周期来重置通带。
这里，可以基于与车辆的速度相对应的紧急制动距离和与车辆的速度相对应的针对预设时间的行驶距离来计算设置周期。
这里，噪声滤波可以包括：当对应于目标频率的信号与对应于噪声频率分量的信号之间的幅度差小于预设的参考差时，减小通带的宽度。
而且，处理器1820基于去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作。
存储器1830存储低通滤波器和自适应频率滤波器。
而且，存储器1830存储在根据本公开实施例的用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的上述装置中生成的各种信息。
根据实施例，存储器1830可以与用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置分离，并且可以支持用于基于磁漆车道生成车辆控制信号的功能。这里，存储器1830可以作为单独的大容量存储器操作，并且可以包括用于执行操作的控制功能。
同时，用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置包括安装在其中的存储器，其中可以存储信息。在实施例中，存储器是计算机可读介质。在实施例中，存储器可以是易失性存储器单元，并且在另一个实施例中，存储器可为非易失性存储器单元。在实施例中，存储设备是计算机可读记录介质。在不同实施例中，存储设备可以包括例如硬盘设备、光盘设备或任何其他类型的大容量存储设备。
使用上述用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置，可以清楚地检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号，从而可以安全地控制车辆。
此外，在用于使用从磁漆车道生成的磁信号来驾驶自主车辆的自主车辆系统中，消除了由其他车辆、电力传输线、自主车辆的振动等引起的噪声，从而使自主车辆的故障可以被减少，并实现其安全操作。
此外，频率滤波器中的截止频率值实时自适应地改变，以适应在驾驶时频繁变化的车辆的速度，从而可以提高自主车辆的信噪比和安全性。
根据本公开，清楚地检测从应用了交替磁图案的磁漆车道生成的磁信号，从而可以安全地控制车辆。
此外，在用于使用从磁漆车道生成的磁信号来驾驶自主车辆的自主车辆系统中，本公开可以通过消除由其他车辆、电力传输线、自主车辆振动引起的噪声来减少自主车辆的故障，从而实现自主车辆的安全操作。
此外，本公开可以通过实时自适应地改变频率滤波器中的截止频率值，以适应在驾驶时频繁变化的车辆速度，来提高自主车辆的信噪比和安全性。
本实施例的效果不限于上述效果，本领域技术人员可以根据所附权利要求清楚地理解未提及的其他效果。
如上所述，根据本公开的用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法及其装置并非限制性地应用于上述实施例的配置和操作，而是所有或一些实施例可以选择性地组合和配置，因此可以以各种方式修改这些实施例。

Claims (20)

1.一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的方法，包括：
生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号；
对所述磁感应信号执行噪声滤波，从而生成去除了噪声的磁感应信号；以及
基于所述去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过应用所述交替磁图案，所述磁漆车道被生成为具有长度大于0cm且等于或小于25cm的空间周期。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述噪声滤波包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，所述目标频率是通过考虑所述交替磁图案的空间周期和所述车辆的速度而检测到的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述噪声滤波包括：滤除与所述车辆未被驾驶的状态相对应的第一噪声频率分量和与所述车辆的行驶速度变化小于预设的参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述噪声滤波包括：改变滤波的特性以对应于基于所述车辆的速度检测到的目标频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述车辆的速度是基于从所述车辆中的速度计、或所述车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取的。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述噪声滤波包括：设置通带，所述通带的中心频率被设置为所述目标频率；以及滤除不包括在所述通带中的噪声频率分量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述通带以考虑到所述车辆的速度而设置的设置周期被重置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述设置周期是基于与所述车辆的速度相对应的紧急制动距离和与所述车辆的速度相对应的针对预设时间的行驶距离而计算的。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述噪声滤波包括：当与所述目标频率相对应的信号和与所述噪声频率分量相对应的信号之间的幅度差小于预设的参考差时，减小所述通带的宽度。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述通带对应于从低截止频率到高截止频率的范围，所述低截止频率和所述高截止频率被设置为对应于下列信号，该信号的幅度比中心频率的信号的幅度小预设的参考幅度。
12.一种用于基于磁漆车道来生成车辆控制信号的装置，包括：
处理器，用于生成与来自磁漆车道的交替磁图案相对应的磁感应信号，对所述磁感应信号执行噪声滤波以生成去除了噪声的磁感应信号，并且基于所述去除了噪声的磁感应信号来控制车辆的操作；以及
存储器，用于存储所述磁感应信号。
13.根据权利要求12所述的装置，通过应用所述交替磁图案，所述磁漆车道被生成为具有长度大于0cm且等于或小于25cm的空间周期。
14.根据权利要求13所述的装置，所述噪声滤波包括：滤除具有低于目标频率的频率的低频信号，所述目标频率是通过考虑所述交替磁图案的空间周期和所述车辆的速度而检测到的。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述噪声滤波包括：滤除与所述车辆未被驾驶的状态相对应的第一噪声频率分量和与所述车辆的行驶速度变化小于预设的参考水平的状态相对应的第二噪声频率分量。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述噪声滤波包括：改变滤波的特性以对应于基于所述车辆的速度检测到的目标频率。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述车辆的速度是基于从所述车辆中的速度计、或所述车辆中的GPS传感器、或其组合中的至少一者反馈的信息来获取的。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述噪声滤波包括：设置通带，所述通带的中心频率被设置为所述目标频率；以及滤除不包括在所述通带中的噪声频率分量。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述通带以考虑到所述车辆的速度而设置的设置周期被重置。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述设置周期是基于与所述车辆的速度相对应的紧急制动距离和与所述车辆的速度相对应的针对预设时间的行驶距离而计算的。
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