ES2343296A1 - Adaptive cruise control system provision of vision assistance. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Sistema de control de crucero adaptativo provisto de asistencia por visión.Adaptive Cruise Control System provided with vision assistance.
La presente invención se aplica en el campo de los sistemas de asistencia a la conducción de vehículos automóvil, con la doble finalidad de revertir en un incremento del confort del conductor y en la seguridad activa del vehículo y su entorno.The present invention is applied in the field of the assistance systems for driving motor vehicles, with the double purpose of reverting to an increase in the comfort of the driver and in the active safety of the vehicle and its surroundings.
El Control de Crucero Adaptativo (ACC) se considera una evolución del Control de Crucero (CC) que se encuentra presente en numerosos automóviles. Este último es un sistema electrónico que permite fijar una velocidad de marcha que se mantiene sin necesidad de que el conductor mantenga pisado el acelerador. Contribuye a la reducción de la fatiga de un conductor durante la conducción en vías en las cuales la velocidad se suele mantener prácticamente constante. Se trata, por lo tanto, de un sistema que aporta confort al conductor.Adaptive Cruise Control (ACC) will considers an evolution of the Cruise Control (CC) that is Present in numerous cars. The latter is a system electronic that allows to set a running speed that maintains without the driver holding the throttle. Contributes to a driver's fatigue reduction while driving on roads where speed is usually Keep practically constant. It is, therefore, a system that brings comfort to the driver.
El ACC es un sistema que añade al anterior el mantenimiento de una distancia de seguridad constante con el vehículo que nos precede. Consta de un sensor situado en la parte frontal del vehículo, un controlador electrónico, integrado en la arquitectura electrónica del vehículo, encargado de regular el funcionamiento del sistema y de una interfaz que permite al conductor recibir información y controlar el sistema.The ACC is a system that adds the previous maintaining a constant safety distance with the vehicle that precedes us. It consists of a sensor located in the part front of the vehicle, an electronic controller, integrated into the electronic architecture of the vehicle, responsible for regulating the operation of the system and an interface that allows driver receive information and control the system.
El ACC añade por lo tanto una función de seguridad activa al control de crucero convencional, resultando de gran ayuda a la hora de evitar accidentes por alcance. Dentro de los conocidos como sistemas de asistencia a la conducción (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) es considerado un sistema de control longitudinal, ya que trabaja para mejorar la dinámica longitudinal del vehículo.The ACC therefore adds a function of active safety to conventional cruise control, resulting from Great help when it comes to avoiding accidents by scope. Within known as driving assistance systems (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) is considered a system of longitudinal control, as it works to improve dynamics longitudinal of the vehicle.
En el transcurso del proceso de diseño de un sistema ACC, al igual que en otros sistemas de control, se adopta una estrategia o conjunto de ellas que definen su comportamiento final. Para ello, el diseñador se basa en unos requerimientos previos y unos rangos de funcionamiento que buscan configurar un diseño que permita ofrecer un comportamiento robusto y fiable. Una de las decisiones que comprende mayor dificultad, desde el punto de vista de la estrategia de fusión, es la predicción de la trayectoria a seguir por el vehículo propio. La determinación de esta trayectoria define la decisión del ACC de clasificar los vehículos detectados por el sensor como objetivos o no, es decir, si son susceptibles de ser seguidos por el vehículo propio o se encuentran fuera de su trayectoria.In the course of the design process of a ACC system, as in other control systems, is adopted a strategy or set of them that define their behavior final. For this, the designer is based on requirements previous and some operating ranges that seek to configure a design that allows to offer a robust and reliable behavior. A of the decisions that comprise the greatest difficulty, from the point of view of the merger strategy, is the prediction of the trajectory to follow for the vehicle itself. The determination of this trajectory defines the decision of the ACC to classify vehicles detected by the sensor as targets or not, that is, if they are liable to be followed by the vehicle itself or are out of his path.
La aproximación que se emplea habitualmente para predecir la trayectoria consiste en suponer que el vehículo se encuentra centrado en un carril con un ancho fijo y con radio de curvatura definido, por ejemplo, por el giro de volante que proporciona el conductor. Obviamente, en muchos casos, esta aproximación de la trayectoria se desvía bastante de la realidad. En gran medida porque no se puede anticipar la intención del conductor, pero también porque no existe una medida del ancho del carril, ni de la situación del vehículo propio, ni de los demás con respecto a éste.The approach that is commonly used to predicting the trajectory consists in assuming that the vehicle is It is centered on a rail with a fixed width and radius of curvature defined, for example, by the steering wheel rotation that provides the driver. Obviously, in many cases, this trajectory approach deviates quite a lot from reality. In largely because you can't anticipate the driver’s intention, but also because there is no measure of the width of the lane, nor of the situation of the vehicle itself, or of others with respect to East.
Los sistemas de detección basados en visión ofrecen la ventaja de aportar información adicional a la que ofrecen los sensores lídar (Light Detection And Ranging) y radar. Un ejemplo de este tipo de signos a detectar son las líneas delimitadoras de carril.Vision based detection systems they offer the advantage of providing additional information to what they offer the lidar (Light Detection And Ranging) and radar sensors. An example of this type of signs to be detected are the delimiting lines of rail.
La aportación que ofrece la tecnología basada en visión a un sistema ACC consiste en el enriquecimiento de la información que recibe el vehículo acerca del entorno en el que circula, información que no ofrecen otras tecnologías basadas en dispositivos de detección como radar o láser.The contribution offered by technology based on vision to an ACC system is the enrichment of the information that the vehicle receives about the environment in which circulates, information not offered by other technologies based on detection devices such as radar or laser.
La invención se refiere a un sistema de control de crucero adaptativo provisto de asistencia por visión de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones particulares se definen en las reivindicaciones dependientes.The invention relates to a control system adaptive cruise provided with vision assistance agreement with claim 1. Particular embodiments are defined in the dependent claims.
El sistema que la presente invención propone está instalado en el vehículo automóvil y dispone de:The system that the present invention proposes It is installed in the motor vehicle and has:
- medios de detección de distancia, situados en la parte frontal del vehículo;- distance sensing means, located in the front of the vehicle;
- medios de procesamiento de datos configurados para:- configured data processing media for:
- \bullet?
- detectar, a partir de la información suministrada por los medios de detección de distancia, los vehículos que circulan en el área frontal del vehículo y estimar la posición y velocidad de los mismos;detect, from the information supplied by the distance sensing means, the vehicles that circulate in the frontal area of the vehicle and estimate their position and speed;
- \bullet?
- predecir la trayectoria que va a seguir el vehículo a partir de datos de entrada provenientes del vehículo;predict the trajectory that is going to follow the vehicle from input data coming from the vehicle;
- \bullet?
- determinar, de entre los vehículos detectados en el área frontal del vehículo, al menos un vehículo objetivo que se encuentre dentro de la trayectoria estimada, en caso de que lo haya;determine, among vehicles detected in the front area of the vehicle, at least one target vehicle that is within the path Dear, if any;
- medios de detección visuales configurados para detectar vehículos y detectar las líneas de carril de la vía por la que circula el vehículo. Los medios de procesamiento de datos utilizan la información proveniente de los medios de detección visuales para predecir la trayectoria del vehículo y para determinar el al menos un vehículo objetivo con su velocidad y posición relativa clasificados y asociados cada uno al carril en el que se encuentran;- visual detection means configured for detect vehicles and detect lane lines on the track that circulates the vehicle. The means of data processing they use the information coming from the detection means visuals to predict the trajectory of the vehicle and to determine the at least one target vehicle with its speed and position relative classified and associated each to the lane in which it they find;
- medios de control de la velocidad del vehículo, configurados para:- speed control means of the vehicle, configured for:
- \bullet?
- mantener una distancia de seguridad mínima predeterminada con el al menos un vehículo objetivo, en caso de que lo haya;keep a distance from minimum default security with at least one vehicle objective, if any;
- \bullet?
- mantener una velocidad de crucero predeterminada, dando prioridad al mantenimiento de la distancia de seguridad.maintain a speed of default cruise, giving priority to maintaining the safety distance.
La distancia de seguridad mínima predeterminada se calcula preferentemente en función de la velocidad propia del vehículo y de la velocidad del vehículo objetivo.The default minimum safety distance it is preferably calculated based on the speed of the vehicle and target vehicle speed.
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention presented as a non-limiting example of is.
La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de un sistema ACC de acuerdo con el estado del arte.Figure 1 shows the block diagram of a ACC system according to the state of the art.
La Figura 2 muestra el diagrama de bloques del sistema ACC provisto de cámara de acuerdo con la presente invención.Figure 2 shows the block diagram of the ACC system provided with camera in accordance with this invention.
En la Figura 3 se detallan las fases que pertenecen a la integración y el procesado de la tecnología del sistema ACC asistido con visión de la Figura 2.Figure 3 details the phases that belong to the integration and processing of the technology of ACC assisted system with vision of Figure 2.
Las Figuras 4 y 5 muestran un vehículo equipado con el sistema ACC objeto de la presente invención, provisto de cámara, circulando en una vía de alta capacidad, rodeado de tráfico intenso.Figures 4 and 5 show an equipped vehicle with the ACC system object of the present invention, provided with camera, driving on a high capacity road, surrounded by traffic intense.
La Figura 6 muestra un vehículo equipado con el sistema ACC objeto de la presente invención circulando por una vía con dos sentidos de circulación.Figure 6 shows a vehicle equipped with the ACC system object of the present invention circulating in one way With two senses of circulation.
La Figura 7 muestra un vehículo equipado con el sistema ACC objeto de la presente invención circulando por una vía con una curva pronunciada.Figure 7 shows a vehicle equipped with the ACC system object of the present invention circulating in one way With a sharp curve.
La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de un sistema ACC común, de acuerdo con el estado del arte, que emplea medios de detección de distancia 10, por ejemplo un sensor de largo alcance, situados en la parte frontal del vehículo 1, para monitorizar el área frontal del mismo. En la Figura 2 se puede ver el diagrama de bloques que incorpora asistencia por visión al ACC anterior, de acuerdo a la presente invención. Como se puede ver en la figura, unos medios de procesamiento de datos 11 del sistema ACC reciben información del entorno (frente al vehículo) por medio de los medios de detección de distancia 10 y de los medios de detección visuales 13, por ejemplo una cámara. También recibe datos 14 de la intención del conductor acerca de la configuración del ACC. A su vez ofrece información 15 al conductor sobre el estado del ACC durante su funcionamiento. El propio vehículo 1 y el sistema ACC reciben información de entrada 16 del vehículo, como por ejemplo la posición o el giro del volante, que servirán para predecir la trayectoria del vehículo y detectar si va a cambiar o no de carril. Los medios de control 12 de la velocidad del vehículo 1 se encargan de mantener una distancia de seguridad mínima predeterminada con los vehículos que se encuentren en la trayectoria estimada del vehículo 1, en caso de que lo haya y de mantener una velocidad de crucero predeterminada, dando prioridad al mantenimiento de la distancia de seguridad.Figure 1 shows the block diagram of a common ACC system, according to the state of the art, which employs distance sensing means 10, for example a long sensor range, located on the front of vehicle 1, for monitor the front area of it. In Figure 2 you can see the block diagram that incorporates vision assistance to the ACC above, according to the present invention. As you can see in the figure, data processing means 11 of the ACC system they receive information about the environment (in front of the vehicle) through the distance sensing means 10 and the detection means visuals 13, for example a camera. It also receives data 14 from the Driver's intention about the ACC configuration. At the same time offers 15 information to the driver about the status of the ACC during its operation The vehicle 1 itself and the ACC system receive vehicle input information 16, such as position or the steering wheel turn, which will predict the trajectory of the vehicle and detect if it will change lanes or not. The means of 12 speed control of vehicle 1 are responsible for maintaining a predetermined minimum safety distance with vehicles that are in the estimated trajectory of vehicle 1, in case that there is and maintain a cruising speed default, giving priority to maintaining the distance of security.
En la Figura 3 se detallan las fases que pertenecen a la integración y el procesado de la tecnología del sistema ACC asistido con visión. La información que ofrece la cámara 13 normalmente se preprocesa 19 para eliminar información innecesaria y resaltar la más interesante. La siguiente etapa consiste en dos tareas:Figure 3 details the phases that belong to the integration and processing of the technology of ACC assisted vision system. The information offered by the camera 13 normally 19 is preprocessed to remove information unnecessary and highlight the most interesting. The next stage It consists of two tasks:
- Procesado de detección o clasificación de vehículos 20, que consiste en reconocer en la imagen los objetos de interés, en este caso, vehículos. El sistema extrae un conjunto de características de la imagen y las compara a diferentes escalas con una serie de patrones almacenados en una base de datos. Esta base de datos se va ampliando mediante un algoritmo de aprendizaje.- Processing of detection or classification of vehicles 20, which consists in recognizing in the image the objects of interest, in this case, vehicles. The system extracts a set of image characteristics and compare them at different scales with a series of patterns stored in a database. This base of Data is expanded by a learning algorithm.
- Procesado de detección de líneas de carril 21. Para conseguir extraer de la imagen las líneas de la calzada se emplean algoritmos de transformaciones de perspectiva, algoritmos de resalte de las líneas de carril, y binarizaciones o transformadas de Hough.- Lane 21 line detection processing. To extract the lines of the road from the image, employ perspective transformation algorithms, algorithms of highlight of the lane lines, and binarizations or transformed of Hough
Posteriormente se combinan en una etapa de fusión 22 los datos anteriores con los datos 18 que ofrece el sensor de largo alcance 10 (el sensor de alcance mide la velocidad y posición de cada vehículo objetivo con respecto al vehículo propio) tras una etapa de procesado 18, en caso que sea necesario. El campo de visión del sensor determina la capacidad de detección en las zonas que se encuentran frente al vehículo (hay sensores con distinto ángulo de detección y con distinto alcance, pero la elección del tipo de sensor de alcance no es el objetivo de esta invención). Un filtro de Kalman permite una estimación y predicción con la combinación de un modelo de trayectoria y unas mediciones reales (sensor). El resultado consiste en un conjunto de vehículos objetivos con su velocidad y posición relativas, clasificados y asociados cada uno al carril en el que se encuentran.Subsequently they are combined in a stage of fusion 22 the previous data with the data 18 offered by the sensor 10 long range (the range sensor measures the speed and position of each target vehicle with respect to the vehicle itself) after a processing stage 18, if necessary. Field sensor vision determines the detection capacity in the areas in front of the vehicle (there are sensors with different detection angle and with different reach, but the Choice of range sensor type is not the objective of this invention). A Kalman filter allows estimation and prediction with the combination of a trajectory model and measurements real (sensor). The result consists of a set of vehicles objectives with their relative speed and position, classified and each associated to the lane in which they are located.
La Figura 4 representa, a modo de ejemplo, un vehículo 1 equipado con el sistema ACC provisto de cámara, objeto de la presente invención, circulando en una vía de alta capacidad, rodeado de tráfico intenso, donde las flechas en los vehículos indican su sentido de marcha. El área triangular resaltada representa la zona de detección, el área de trabajo de los sensores. Las zonas comprendidas entre líneas discontinuas son el resultado de la asociación de los vehículos a sus respectivos carriles.Figure 4 represents, by way of example, a vehicle 1 equipped with the ACC system provided with a camera, object of the present invention, circulating in a high capacity path, surrounded by heavy traffic where the arrows in the vehicles They indicate your direction of travel. The highlighted triangular area It represents the detection zone, the working area of the sensors. The areas between dashed lines are the result of the association of vehicles to their respective lanes.
El vehículo objetivo 2 se encuentra en la trayectoria del vehículo con ACC, que se puede predecir que será la que marcan las líneas que delimitan el carril central. Podría suceder que el vehículo 1 con ACC provisto de cámara decidiese realizar un cambio de carril, intención que podría detectarse por la utilización de los indicadores de dirección o intermitentes, o por un cambio en el ángulo de volante. Esta información puede ser tomada por el ACC, permitiendo detectar al vehículo que se encuentra por ejemplo en el carril adyacente a su izquierda, hacia donde va a moverse el vehículo 1 con ACC provisto de cámara, como nuevo vehículo objetivo 2, tal como se muestra en la Figura 5.Target vehicle 2 is in the trajectory of the vehicle with ACC, which can be predicted to be the that mark the lines that delimit the central lane. Could happen that vehicle 1 with ACC provided with camera decided make a lane change, intention that could be detected by the use of direction or intermittent indicators, or by A change in the steering wheel angle. This information can be taken by the ACC, allowing the vehicle to be detected by example in the lane adjacent to your left, where you are going to move vehicle 1 with ACC equipped with camera, like new target vehicle 2, as shown in Figure 5.
La Figura 6 muestra el mismo vehículo 1 con ACC provisto de cámara circulando por una vía con dos sentidos de circulación. En este escenario, el ACC actuaría de forma análoga al caso anterior, pero el tiempo de reacción permitido del sistema durante un cambio de carril sería menor, ya que la velocidad relativa entre el vehículo propio y el que se aproxima en sentido contrario es normalmente mayor. Por lo tanto, el ACC presentado distingue entre los vehículos que se desplazan en el mismo sentido que el vehículo 1, y en el contrario.Figure 6 shows the same vehicle 1 with ACC equipped with a camera circulating on a road with two directions of circulation. In this scenario, the ACC would act analogously to the previous case, but the allowed reaction time of the system during a lane change it would be lower, since the speed relative between the vehicle itself and the one approaching in the direction opposite is usually greater. Therefore, the ACC presented distinguishes between vehicles that move in the same direction than vehicle 1, and the opposite.
Un escenario más complicado es el que se presenta en la Figura 7, donde la carretera presenta una curva de radio R hacia la derecha. Un vehículo provisto de un ACC sin cámara podría estimar la curvatura del carril basándose en el giro de volante aplicado por el conductor, en la aceleración lateral o en la velocidad de guiñada a la que se ve sometido el vehículo. No obstante, esta estimación no es válida en la mayoría de los casos, entre otras razones, porque se calcula en el mismo instante y no ofrece previsión de la trayectoria del carril. Un vehículo provisto de un ACC con cámara y detección de carril como el que la presente invención propone identificaría fácilmente el vehículo objetivo 2 y realizaría un adecuado control de la velocidad.A more complicated scenario is the one presented in Figure 7, where the road has a curve of radius R to the right. A vehicle equipped with an ACC without a camera could estimate the curvature of the lane based on the turn of steering wheel applied by the driver, in the lateral acceleration or in the yaw speed to which the vehicle is subjected. Do not However, this estimate is not valid in most cases, among other reasons, because it is calculated at the same time and not Offers lane path forecast. A vehicle provided of an ACC with camera and lane detection like the one present invention proposes to easily identify the target vehicle 2 and would perform proper speed control.
Claims (2)
- \bullet?
- detectar, a partir de la información suministrada por los medios de detección de distancia (10), los vehículos que circulan en el área frontal del vehículo (1) y estimar la posición y velocidad de los mismos;detect, from the information supplied by distance sensing means (10), the vehicles that circulate in the frontal area of the vehicle (1) and estimate their position and speed;
- \bullet?
- predecir la trayectoria que va a seguir el vehículo (1) a partir de datos de entrada provenientes del vehículo (1);predict the trajectory that is going to follow the vehicle (1) from input data coming from the vehicle (1);
- \bullet?
- determinar, de entre los vehículos detectados en el área frontal del vehículo (1), al menos un vehículo objetivo (2) que se encuentre dentro de la trayectoria estimada, en caso de que lo haya;determine, among vehicles detected in the front area of the vehicle (1), at least a target vehicle (2) that is within the path Dear, if any;
- \bullet?
- mantener una distancia de seguridad mínima predeterminada con el al menos un vehículo objetivo (2), en caso de que lo haya;keep a distance from minimum predetermined safety with the at least one target vehicle (2), if any;
- \bullet?
- mantener una velocidad de crucero predeterminada, dando prioridad al mantenimiento de la distancia de seguridad;maintain a speed of default cruise, giving priority to maintaining the safety distance;
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2008
- 2008-12-18 ES ES200900017A patent/ES2343296B1/en not_active Expired - Fee Related
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