CN1285917C - 车辆行驶环境判定方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆行驶环境判定方法和系统，包括：由行驶车辆发射的雷达波束以可变的仰角进行扫描；探测由前方目标反射的扫描雷达波束的反射波；探测反射波时检测扫描雷达波束的仰角；依反射波计算前方目标的相对速度；检测行驶车辆的车速；据相对速度和行驶车辆的车速计算前方目标的绝对速度；将仰角与预定的角度进行比较；将绝对速度与预定的速度进行比较。由前方目标反射的反射波就是以可变仰角进行扫描的一束原发射雷达波束的反射波。接收到反射波时，检测雷达波束的仰角，根据反射波计算前方目标的相对速度，根据行驶车辆的车速和相对速度计算前方目标的绝对速度，根据仰角和绝对速度对车辆行驶环境做出判定。

Description

车辆行驶环境判定方法和系统
技术领域
本发明涉及车辆行驶环境判定方法和系统，尤其是更适合于在高低起伏道路上行驶的车辆的行驶环境的判定方法和系统。
背景技术
为了探测前方目标(如车辆或路标)，往往采用雷达发射的无线电波束进行扫描，并研究其反射波。
按照现有技术，雷达发射的无线电波束是沿水平方向进行扫描的，而在要变换扫描角度的情况下，它也只能沿水平方向变换。
然而，车辆行驶的道路并不总是平坦的，典型的路况是如图1所示的高低起伏的道路。这时，按照现有技术，车辆10有时就无法探测到前方的目标11。要是车辆10是在山区行驶，这样漏测出前方的目标11，其结果就更成问题。
发明内容
因而，本发明提出一种具有无局限性优点的、更加适用的车辆行驶环境判定方法和系统。
典型的使用本发明的车辆行驶环境判定系统，作为一种在该行驶车辆上探测前方目标的方法，包括：来自该车辆的一束雷达波束在可变的仰角(vertical angle)下进行扫描；探测由前方目标反射的雷达波束的反射波；探测反射波时检测雷达波束的仰角；根据反射波计算前方目标的相对速度；检测该车辆的车速；根据相对速度和该车辆的车速计算前方目标的绝对速度；将雷达波束的仰角与预定的角度进行比较；将前方目标的绝对速度与预定的速度进行比较。
前方目标的绝对速度最好是按相对速度和该车辆的车速之和来计算。预定角度和预定速度最好预置为0。
在雷达波束的仰角大于预定角度、且绝对速度不同于预定速度的情况下，最好判定，或者是有一上坡路段处在该行驶车辆的前方，或者是前方目标是个大物体。
在雷达波束的仰角大于预定角度、且绝对速度等于预定速度的情况下，最好判定前方目标是静止不动的。
在雷达波束的仰角小于预定角度、且绝对速度不同于预定速度的情况下，最好判定有一下坡路段处在该行驶车辆的前方。
典型的使用本发明的车辆行驶环境判定系统，作为一种该行驶车辆上探测前方目标的系统，包括：一台无线电波束雷达，用于发射一束扫描的雷达波束并探测由前方目标反射的反射波；一个反射镜，用于根据扫描雷达波束的角度方位调整扫描雷达波束的仰角；一台反射镜角度检测器，用于检测反射镜的角度方位；一台步进电动机，用于调整反射镜的角度方位；以及，一个电气控制单元，该电气控制单元执行以下功能：根据单波束雷达探测的反射波计算前方目标的相对速度；根据相对速度和该行驶车辆的车速计算前方车辆的绝对速度；检测反射波的雷达波束的仰角；将雷达波束仰角和绝对速度分别与预定的角度和速度进行比较。
电气控制单元(以下以ECU表示)最好按该行驶车辆的车速和前方车辆的相对速度之和来计算前方车辆的绝对速度，且预定角度和预定速度最好都预置为0。
在雷达波束的仰角大于预定角度、且绝对速度不同于预定速度的情况下，ECU最好判定，或者是有一上坡路段处在该行驶车辆的前方，或者是前方目标是个大物体。
在雷达波束的仰角大于预定角度、且绝对速度等于预定速度的情况下，ECU最好判定，前方目标是静止不动的。
在雷达波束的仰角小于预定角度、且绝对速度不同于预定速度的情况下，则ECU最好判定，有一下坡路段处在该行驶车辆的前方。
附图说明
所引入的附图构成本专利说明书的一部分，用来图解说明本专利的具体实施方式，并且与文字说明一起用来阐释本发明的原理。
图1举例表示多种行驶的车辆在探测前方的目标的情况；
图2示出了依据本发明较佳实施例的车辆行驶环境判定系统的框图；
图3示出了依据本发明较佳实施例的单波束雷达、反射镜、反射镜角度传感器与步进电动机之间的协同关系；
图4是相应于本发明较佳实施例的车辆行驶环境判定方法的流程图。
具体实施方式
参看附图，下面将详细描述本发明的一个较佳实施例。
参看图1，依据本发明较佳实施例，车辆10的行驶环境判定系统，是一种在该行驶车辆10上探测前方目标的系统。
如图2所示，较佳实施例包括：一台单波束雷达20，用于发射一束雷达波束进行扫描，并探测由前方目标反射的反射波；一个反射镜50，用来调整扫描雷达波束的仰角(依其角度方位而调整)；一台反射镜角度传感器51，用来检测反射镜50的角度方位；一台步进电动机30，用来调整反射镜50的角度方位；以及一个电气控制单元40(以下以ECU表示)
雷达波束的仰角表示该波束与水平方向之间的夹角。
一台车辆车速检测器45，用于检测该行驶车辆10的车速，该车速检测器与ECU40相联，使得ECU40可以接收来自检测器45的车速信号。
ECU可以用一个或多个由预置软件激活的处理器来实现。
预置软件是可编程的，以执行以下每一步骤：根据单波束雷达探测的反射波计算前方目标的相对速度；依据相对速度和该行驶车辆的车速计算前方车辆的绝对速度；检测反射波的雷达波束的仰角；将该仰角和绝对速度分别与预定的角度和速度作比较。
更具体地说，预置软件是可编程的，以执行依据本发明较佳实施例的车辆行驶环境判定方法诸步骤中在ECU40上执行的每一步骤。后面将更详细说明与较佳实施例相应的方法。
如图3所示，反射镜角度传感器51布置在连接反射镜50和步进电动机30的一根轴上，并检测该轴随反射镜角度方位而变化的转角。
单波束雷达20，步进电动机30，反射镜角度传感器51，以及反射镜50组装成一个模块，该模块布置在该行驶车辆10上，更精确地说，布置在该行驶车辆10的保险杆15上。
因而，反射镜50将随着步进电动机30的运行而转动。反射镜50的角度方位由反射镜角度传感器51检测并传输给ECU40。
ECU40通过控制步进电动机30，来调整反射镜50的角度方位，因而，由单波束雷达20发射的扫描雷达波束在反射镜50上被反射，并沿着该行驶车辆10的前进方向辐射出去。
扫描雷达波束为前方目标11所反射。随后该雷达波束的反射波由单波束雷达20进行探测，从而为ECU所接收。
接着，ECU40根据所接收的反射波和反射镜的角度(即辐射到该行驶车辆10前进方向的雷达波束的仰角)判定车辆行驶环境。
参看图4，下面详细说明本发明较佳实施例的车辆行驶环境判定方法。
回过来再参看图1，依据本发明较佳实施例的车辆10的行驶环境判定方法，是一种在该行驶车辆10上探测前方目标11的方法。
如图4所示，在步骤S410，单波束雷达20发射一束扫描雷达波束，该波束由该行驶车辆10按可变的仰角辐射出去。
随之在步骤S415，当扫描雷达波束的仰角与前方目标11一致时，该雷达波束就为前方目标11所反射，并且反射波由单波束雷达20探测出来。
在步骤S420，ECU40接收来自单波束雷达20的反射雷达波束信号。
在步骤S425，ECU40接收到反射波时就检测雷达波束的仰角。该仰角系由反射镜角度传感器51进行检测的。
在步骤S430，ECU40还依据反射波信号计算前方目标11的相对速度和距前方目标11的距离。如何计算这一速度和距离对本技术领域技术人员来说是显而易见的。
此外，在步骤S435，ECU40利用该行驶车辆的车速检测器45检测该车辆的车速，并在步骤S440按相对速度和该车辆的车速之和计算前方目标11的绝对速度。
根据雷达波束的仰角和这样计算出来的绝对速度，就可以获得有关该车辆10的前方究竟是上坡路段还是下坡路段的信息，还可以获得有关前方目标11的信息。
更具体地说，在步骤S450，ECU40将该雷达波束的仰角与预定的角度进行比较，而在步骤S455，ECU40将绝对速度与预定的速度作比较。
预定角度最好预置为0(水平方向的角度)，这样就很容易判定雷达波束究竟是在高于还是在低于水平方向进行扫描。并且预定速度预置为0(静止速度)，这样就很容易判定前方目标11是否是静止不动的。
依据步骤S450和S455这两项比较的结果，在步骤S470，ECU40判定车辆行驶环境，并且执行由技术人员预置的随后各个比较可取的步骤(如果有的话)。
在步骤S460校验距前方目标11的距离，并且最好仅当距前方目标11的距离不在预定的误差范围内时，才对车辆行驶环境进行判定。
更具体地说，在步骤S470，ECU40判定车辆行驶环境如下：
当扫描雷达波束的仰角大于预定的角度(即雷达波束在高于以该行驶车辆10为基准的水平方向进行扫描)、且绝对速度不同于预定的速度时，ECU40判定，或者是有一上坡路段处在该行驶车辆10的前方，或者是前方目标11是大物体，如公共汽车或卡车。
当扫描雷达波束的仰角大于预定的角度、且绝对速度等于预定的速度时，ECU40判定前方目标11是静止不动的，如路标。
当扫描雷达波束的仰角小于预定的角度(即雷达波束在低于以该行驶车辆10为基准的水平方向进行扫描)、且绝对速度不同于预定的速度时，ECU40判定，有一下坡路段处在该行驶车辆10的前方。
如上所述，依据本发明推荐的实施例，即便车辆是在高低起伏的道路上行驶，也可以降低漏测前方目标的可能性，并且根据扫描雷达波束的仰角，很容易探测出即将到来的上坡/下坡路段。
尽管已经结合目前看来最切实用、且推荐的实施例对本发明作了描述，但是应该了解，本发明不限于已予公布的实施例，而是相反，本发明适用于包含在附加权利要求的精神和范围内的各种修改和等同的方案。

Claims (8)

1.一种车辆的行驶环境判定方法，其特征是：在该行驶车辆上探测前方目标，该方法包括：
由该行驶车辆发射的雷达波束以可变的仰角进行扫描；
探测由前方目标反射的扫描雷达波束的反射波；
探测反射波时检测扫描雷达波束的仰角；
依据反射波计算前方目标的相对速度；
检测该行驶车辆的车速；
依据相对速度和该行驶车辆的车速计算前方目标的绝对速度；
将扫描雷达波束的仰角与预定的角度进行比较；
将绝对速度与预定的速度进行比较；
根据比较的结果判定行驶环境。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是：前方目标的绝对速度是按相对速度和该行驶车辆的车速之和来计算的；
预定的角度和预定的速度分别预置为0。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是：进一步包括，在扫描雷达波束的仰角大于预定的角度、且绝对速度不同于预定的速度的情况下，做出这样的判定：有一上坡路段处在该行驶车辆的前方，或者前方目标是大物体。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是：进一步包括，在扫描雷达波束的仰角大于预定的角度、且绝对速度等于预定的速度的情况下，做出这样的判定：前方目标是静止不动的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是：进一步包括，在扫描雷达波束的仰角小于预定的角度、且绝对速度不同于预定的速度的情况下，做出这样的判定：有一下坡路段处在该行驶车辆的前方。
6.一种车辆的行驶环境判定系统，该车辆包括用于检测车辆车速的车速检测器，其特征是：在该行驶车辆上探测前方目标，该系统包括；
一台无线电波束雷达，用于发射雷达波束进行扫描，并探测由前方目标反射的反射波；
一个反射镜，用于根据扫描雷达波束的角度方位调整扫描雷达波束的仰角；
一台反射镜角度检测器，用于检测反射镜的角度方位；
一台步进电动机，其与反射镜相连，用于调整反射镜的角度方位；以及，
一个电气控制单元，其与车速检测器、无线电波束雷达以及反射镜角度检测器相连，用于根据单波束雷达探测的反射波计算前方目标的相对速度、根据相对速度和该行驶车辆的车速计算前方目标的绝对速度、检测反射波的雷达波束的仰角、以及将该仰角和绝对速度与预定的角度和速度进行比较。
7.如权利要求6所述的系统，其特征是：
电气控制单元按相对速度和该行驶车辆的车速之和来计算前方目标的绝对速度；
预定角度和预定速度分别预置为0。
8.如权利要求6所述的系统，其特征是：
无线电波束雷达、步进电动机、反射镜角度检测器以及反射镜组装成一个模块；
该模块布置在该行驶车辆的保险杆上。
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