CN116679291B - 超声波雷达防误报控制方法和装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波雷达防误报控制方法和装置及计算机可读存储介质。本发明适用于自动泊车的技术领域，针对超声波雷达误报的问题。该超声波雷达防误报控制方法包括：获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；求取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度之差；将该差与预定的滤波系数相乘；将该差与该预定的滤波系数的乘积与该上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度。本发明的一些技术方案能够有效地避免自动泊车时超声波雷达的误报，提供更好的用户体验。

Description

超声波雷达防误报控制方法和装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及自动泊车，尤其涉及自动泊车时的防误报。

背景技术

目前，许多中高端车型装配有自动泊车辅助（Autonomous Parking Assist, APA）功能。这些车辆驶入停车场开启该功能后，可以实现车位的探测和自动泊入，整个过程大部分情况下不需要驾驶员的参与。因此，性能良好的APA功能可缓解驾驶员泊车难的痛点，提升了驾驶体验。为了实现APA功能，车辆需要具备外界感知能力，以实现对可泊车位的检测。检测手段目前包含两种：1.视觉感知；以及2.超声波感知。视觉感知是利用摄像头实时采集车外的图像，并将图像传入控制器进而识别车位线，实现划线车位的识别。另外一种是超声波感知。

图1是示出了一种在车上布置超声波雷达的示意图。如图1所示，雷达编号从驾驶员左侧自数字1开始，顺时针依次编号。其中1、12、6、7称为长距雷达，测量距离最长可达5米，主要用于车位的探测，因此又称为APA雷达；2、3、4、5、8、9、10、11称为短距雷达，测量距离一般为2.5米，主要用于泊车过程中实时显示车辆前后方障碍物的距离，并显示在仪表盘或车机屏幕上，以提醒驾驶员，进而避免碰撞，这种功能称为泊车距离报警（PDC，parkingdistance control），对应的雷达也称为PDC雷达。

超声波传感器以一定周期向外发送超声波，超声波遇到障碍物后会被反射回来，这种反射回来的波称为回波。回波同样会被超声波传感器接收。假设发送时刻是t1，传感器接收到回波的时刻为t2，则超声波传播的时间为Δt=t2-t1，障碍物距传感器的距离为L=v*Δt/2。图1中的1、6、7、12雷达可以将测得的数据按时间存储并进行建图，从而识别空间可泊车位。图2是示出了一种利用雷达建图来识别空间可泊车位的示意图。如图2所示，自车E沿图示方向行驶后，当自车侧边有障碍车（O1、O2、和O3）时，距离为A1；当无障碍车时，距离为A2，将测得的距离数据汇总后，形成了图中的虚线，据此可以识别可用的泊车空间S1、S2。

识别可泊车位后，驾驶员可以根据车机大屏的提示，开启自动泊车功能，车辆开始自行泊入目标车位。在泊入的过程中，如果车辆前方或后方2.5m范围内出现障碍物（如锥桶、树木、栏杆等），PDC雷达则会将距离信息通过大屏展示给驾驶员，并可辅助一定频率的蜂鸣声，提醒驾驶员注意，避免碰撞。

超声波雷达通过内置电路对振膜进行高频激励，使其振动，从而产生超声波。超声波在空气中传播时，其能量会随着传播距离的增加而衰减，碰到障碍物产生回波后，会进一步衰减。除了障碍物会产生回波外，超声波打到地面上，也会产生一定程度的回波，这种回波常被称为地面噪音。因此，超声波雷达须能区分障碍物信号和地面噪音信号。超声波进行回波检测的原理如下：回波同样会引起振膜的振动，传感器的内置电路会将该振动的信号进行处理并解析成相关的能量值，进而和预先设定的槛值比较，如果高于槛值，则认为回波来自真实的障碍物；否则认为回波来自地面，属于噪音信号。图3给出了一组槛值随超声波传播时间（或距离）的示例。如图3所示，随着时间的增加，强度槛值发生变化，即在不同的传播时间位置，回波强度须高于对应槛值，才能将其判断为障碍物，否则认为是噪音。

但在距离较远时，尺寸相对较小的障碍物产生的回波强度有可能和地面噪音的强度非常接近，甚至低于地面噪音的平均强度。图4示出了地面噪音产生干扰的示意图。如图4所示，LD为一个超声波雷达，小树的回波信号为Sig1，小树附近地面的回波为Noi1。如果Sig1和Noi1的强度相同，槛值如果为THv，假设THv大于或等于Sig1的强度，则小树的信号被完全滤除，雷达认为该处无障碍物；假设THv小于Sig1的强度，当小树不存在时，则会误判断此处存在障碍物。上述两种情况下，超声波雷达LD均无法有效识别该处的障碍物。

为了解决上述问题，有一种方法是优化超声波雷达的安装高度、角度，调整发波的能量以及检出阈值，以尽量避免该情况的出现。也可利用多个雷达进行量程接力，但现在已知的方法会使车辆中轴线附近的盲区位置扩大，或者增加系统的成本。因而，目前需要一种在某些方面更好的方法来减少或避免误报。

应该注意，以上的内容只是为了方便理解本发明的技术方案，并不意味着所提及的技术为公知或已为公众所知悉的技术。

发明内容

本发明鉴于现有技术的以上缺点做出，用于解决或缓解现有技术中存在的一个或更多个缺点，至少提供一种有益的选择。

根据本发明的一个方面，提供了一种超声波雷达防误报控制方法，该方法包括：获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；求取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度之差；将该差与预定的滤波系数相乘；将该差与该预定的滤波系数的乘积与该上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度。

根据本发明的另一方面，提供了一种超声波雷达防误报控制装置，该装置包括：回波强度获取装置，用于获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；差值获取装置，用于求取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度之差；乘法装置，用于将该差与预定的滤波系数相乘；加法装置，将该差与该预定的滤波系数的乘积与该上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度。

根据本发明的一个方面，本发明还涉及一种计算机软件（计算机程序产品），该计算机软件在被计算装置（处理器，例如单片机、电脑、CPU等）执行时，可以实现本发明的方法。

本发明还涉及一种计算机可读存储装置，例如硬盘、软盘、闪存等，该计算机软件存储装置存储有上述的计算机软件。

根据本发明的一些实施方式，能够有效地避免自动泊车时超声波雷达的误报，提供更好的用户体验。

附图说明

结合附图可以更好地理解本发明。附图都是示意性的，不是对本发明保护范围的限制，也不是按照比例示出的。

图1是示出了一种在车上布置超声波雷达的示意图。

图2是示出了一种利用雷达建图来识别空间可泊车位的示意图。

图3给出了一组槛值随超声波传播时间（或距离）的示例。

图4是示出了地面噪音产生干扰的示意图。

图5是示出了超声波传感器的感知包络曲线的示意图。

图6是示出了依据本发明的一种实施方式的方法的示意性流程图。

图7是用于说明本发明的技术方案与作为对比技术的直接与阈值进行比较的技术方案的对比图。

图8是示出了依据本发明的一种实施方式的超声波雷达防误报控制装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。这些实施方式都是示例性的，不是对本发明的保护范围的限制。

本发明的发明人通过研究和试验，发现路面的粗糙度是产生误报的重要原因。图5示出了超声波传感器的感知包络曲线的示意图。通常情况下，通过传感器内部阈值及其他一系列参数的调整，最终形成的感知包络曲线如图5中曲线C所示（黑色柱状物体为75 mmPVC材质标准杆）。地面产生的噪音信号F被对应位置的阈值滤除。获得阈值的一种方法是：驾驶安装有超声波传感器的车辆行驶在各种路面上，采集各个传感器的原始回波强度信号，并统计原始回波强度的均值；设定强度阈值，使之略高于回波强度的最大值。当路面粗糙度较小时（如大理石板路、环氧树脂涂装路面、水泥路面等），回波强度分布范围相对集中，其最大值和均值差距并不大。此时如果标准杆在某一位置的回波强度信号为e1，地面噪音原始回波强度最大值为n1，n1小于e1，则阈值th1设定为介于n1和e1之间，能探测出标准杆的同时，避免地面噪音误报。但对于粗糙路面（碎石路或粗沥青路），回波强度分布范围较为分散，最大值和均值差距较大，且最大值出现的时刻具有随机性，在靠近量程附近地面噪音信号强度会明显高于标准杆。在粗沥青路面噪音的原始回波强度的情况下，如果该粗沥青路面的噪音信号的强度均值为19.2，而最大值高达42，那么，如果单独使用阈值滤除噪音，则阈值至少设为42，才能保证没有噪音信号出现。但是如果标准杆的回波强度只有30，则标准杆的回波信号则会被当作噪音滤除，在使用中也无法探测到和标准杆粗细相当的障碍物。

鉴于以上的认识，本发明的发明人提出了一种可用于自动泊车的超声波雷达防误报控制方法。图6是示出了依据本发明的一种实施方式的示意性流程图。如图6所示，首先，在步骤S100，获取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度。本周期即周期信号的当前周期或该周期的某一时刻，上一周期即周期信号的当前周期的上一周期或该上一周期的某一时刻。在初始时，由于没有上一周期认定回波强度，可以将上一周期认定回波强度设置为预定值。例如0。随即，在步骤S200，求取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度之差。接着，在步骤S300，将该差与预定的滤波系数相乘。该预定的滤波系数的值在0到1之间。然后，在步骤S400，将该差与预定的滤波系数的乘积与该上一周期认定回波强度相加。步骤S400得到的和值被认定为本周期认定回波强度。接着，在步骤S500，利用该本周期认定回波强度来滤除噪音。根据一种实施方式，将该本周期认定回波强度与阈值进行比较来滤除噪音。

该阈值和滤波系数可以通过实测来设定。根据一种实施方式，可以如下地分三步来设定该阈值和滤波系数。

第一步，设定超声波传感器阈值，使用超声波传感器对探测区域的标准杆进行检测，使得超声波传感器标称量程内标准杆可以被检出，并且标准杆从探测区域内移除后，会有低于预定频率的误报；

第二步，对滤波系数进行初始值设定，并获得车辆在粗糙路面上行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，例如：回波信号信号周期为60毫秒，数据记录时间持续10分钟以上。判定该预定时长标准杆检测数据是否存在误报，如果存在误报则进一步降低滤波系数，再次获得记录的预定时长标准杆检测数据，并再次判断该再次记录的预定时长标准杆检测数据是否存在误报。如此反复，直至误报消失，此时的滤波系数作为预定的滤波系数。由于本发明的发明人认识到高温高湿环境会使超声波传感器变的更敏感，因此根据一种实施方式，在高温高湿环境下的粗糙路面进行验证。如果在该恶劣条件下不产生误报，则在正常条件及粗糙度较小的路面上则不会产生误报。根据一种实施方式，在记录该预定时长标准杆检测数据时，行驶速度为4 km/h到6 km/h。高温一般是指夏季气温30 ℃以上，高湿是指相对湿度在90%以上，以碎石子路作为粗糙路面。本发明的发明人发现，使用在以上的条件下所获得滤波系数能够非常好地起到防误报的作用。

最后，第三步，利用标准杆再次确认在量程范围内超声波传感器可将其识别的阈值，作为所述预定阈值。

将符合上述条件的阈值和滤波系数确定为所使用的阈值和滤波器系数。

本发明的技术方案与现有的直接与阈值进行比较的方法相比，有明显的优势。

图7是用于说明本发明的技术方案与作为对比技术的直接与阈值进行比较的技术方案的对比图。在图7中，实线为地噪声原始回波强度，两个粗虚线分别为某一距离标准杆的回波强度上下限（20~25）。细虚线为滤波之后的回波强度。从图中可以看出，如果像对比技术那样将槛值设为18，无论是否放置标准杆，系统均会识别存在障碍物。但利用本发明的技术方案，滤波后最高强度为14.8，低于槛值18，因此地噪声被完全滤除；而标准杆的最低强度大于20，故高于槛值18，因此可以被检出。

根据本发明的一种实施方式，该自动泊车雷达防误报控制方法可以进一步包括接收外部输入的阈值和滤波系数的步骤。该接收可以采用本领域技术人员所知的各种方法进行，例如通过在屏幕上显示接收界面，然后接收工作人员利用触摸屏、鼠标或键盘输入的阈值和/或滤波系数。也可以接收来自外部的邮件、短信等信息，通过信息提取来获得阈值和滤波系数。通过从外部接收阈值和滤波系数可以增加本发明的灵活性。

图8是示出了依据本发明的一种实施方式的超声波雷达防误报控制装置的示意图。如图8所示，依据本发明的一种实施方式，超声波雷达防误报控制装置A10可以包括回波强度获取装置100，用于获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；差值获取装置200，用于求取本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度之差；乘法装置300，用于将该差与预定的滤波系数相乘；加法装置400，将该差与该预定的滤波系数的乘积与该上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度；以及回波噪声滤除装置500，其通过将所述本周期认定回波强度与预定阈值进行比较来滤除回波噪声。

根据一种实施方式，该回波噪声滤除装置500如下地获得所述滤波系数和预定阈值：

第一步，设定超声波传感器阈值，使用超声波传感器对探测区域的标准杆进行检测，使得超声波传感器标称量程内标准杆可以被检出，并且标准杆从探测区域内移除后，会有低于预定频率的误报；

第二步，对滤波系数进行初始值设定，获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如果存在误报则进一步降低滤波系数，再次获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如此往复，直至误报消失，此时的滤波系数作为预定的滤波系数；

第三步，利用标准杆再次确认在量程范围内超声波传感器可将其识别的阈值，作为所述预定阈值。

根据一种实施方式，该装置还包括：外部信息接收装置600，用于从外部接收有关阈值和滤波系数的信息；以及阈值和滤波系数设定装置700，根据所述有关阈值和滤波系数的信息来设定所述阈值和所述滤波系数。

对于以上装置的实现，可以参照之前对方法的描述。

本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现本发明的自动泊车雷达防误报控制方法。

本发明还涉及一种计算机软件，该计算机软件在被计算装置（例如单片机、电脑、CPU等）执行时，可以实现本发明的方法。

本发明还涉及一种计算机软件存储装置，例如硬盘、软盘、闪存等，该计算机软件存储装置存储有上述的计算机软件。

本领域的技术人员应该理解，上述的各装置和单元可以由专门的硬件来实现，例如现场可编程门阵列、单片机、或微芯片等，或者也可以通过软件结合硬件的方式来实现。

本发明对方法的说明可以用于理解对装置和单元的说明，对装置和单元的说明也可以用于理解本发明的方法。

以上说明仅仅是示意性的，不是对本发明的保护范围的限制，在本发明的权利要求范围内的任何改变、替换均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种超声波雷达防误报控制方法，其特征在于，该超声波雷达防误报控制方法包括：

获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；

求取所述本周期实测原始回波强度与所述上一周期认定回波强度之差；

将该差与预定的滤波系数相乘；

将该差与所述预定的滤波系数的乘积与所述上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度,

其中，所述方法还包括利用所述本周期认定回波强度来滤除回波噪声，

其中，所述回波噪声为地面回波噪声，通过将所述本周期认定回波强度与预定阈值进行比较来滤除所述回波噪声，

其中，如下地获得所述预定的滤波系数和所述预定阈值：

第一步，设定超声波雷达的超声波传感器阈值，使用超声波传感器对探测区域的标准杆进行检测，使得超声波传感器标称量程内标准杆能够被检出，并且标准杆从探测区域内移除后，会有低于预定频率的误报；

第二步，对滤波系数进行初始值设定，并获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如果存在误报则进一步降低滤波系数，再次获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如此往复，直至误报消失，此时的滤波系数作为所述预定的滤波系数，其中，高温是指气温在30℃以上，高湿是指相对湿度在90%以上；

第三步，利用标准杆再次确认在量程范围内超声波传感器可将该标准杆识别的阈值，作为所述预定阈值。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在记录该预定时长标准杆检测数据时，行驶速度为4 km/h到6 km/h，以碎石子路作为粗糙路面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从外部接收并设定所述滤波系数和阈值。

4.一种超声波雷达防误报控制装置，其特征在于，所述超声波雷达防误报控制装置包括：

回波强度获取装置，用于获取超声波雷达本周期实测原始回波强度与上一周期认定回波强度；

差值获取装置，用于求取所述本周期实测原始回波强度与所述上一周期认定回波强度之差；

乘法装置，用于将该差与预定的滤波系数相乘；以及

加法装置，将该差与该预定的滤波系数的乘积与所述上一周期认定回波强度相加，获得本周期认定回波强度，

其中，所述装置还包括回波噪声滤除装置，其通过将所述本周期认定回波强度与预定阈值进行比较来滤除回波噪声，其中，所述回波噪声滤除装置如下地获得所述滤波系数和预定阈值：

第一步，设定超声波雷达的超声波传感器阈值，使用超声波传感器对探测区域的标准杆进行检测，使得超声波传感器标称量程内标准杆可以被检出，并且标准杆从探测区域内移除后，会有低于预定频率的误报；

第二步，对滤波系数进行初始值设定，获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如果存在误报则进一步降低滤波系数，再次获取车辆在高温高湿粗糙路面行驶时记录的预定时长标准杆检测数据，判定是否存在误报，如此往复，直至误报消失，此时的滤波系数作为所述预定的滤波系数，其中，高温是指气温在30℃以上，高湿是指相对湿度在90%以上；

第三步，利用标准杆再次确认在量程范围内超声波传感器可将该标准杆识别的阈值，作为所述预定阈值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

回波噪声滤除装置，其通过将所述本周期认定回波强度与预定阈值进行比较来滤除回波噪声，

外部信息接收装置，用于从外部接收有关阈值和滤波系数的信息； 以及

阈值和滤波系数设定装置，根据所述有关阈值和滤波系数的信息来设定所述预定阈值和所述滤波系数。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至3任一项所述的方法。