交叉路口碰撞警示系統(tǒng)的概率目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估方法以及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了交叉路口碰撞警示系統(tǒng)的概率目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估方法以及應(yīng)用。一種系統(tǒng)和方法提供用于車(chē)輛避免撞目的的目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估，其使用雷達(dá)掃描回波的概率分析。該系統(tǒng)確定主車(chē)輛的行駛路徑，并提供從主車(chē)輛上的傳感器發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)。該系統(tǒng)接收來(lái)自被探測(cè)物體的多個(gè)掃描回波點(diǎn)，處理掃描回波點(diǎn)來(lái)生成限定每個(gè)被探測(cè)物體的輪廓的分布信號(hào)，并且處理掃描回波點(diǎn)以提供每個(gè)被探測(cè)物體的位置、平移速度和角速度。該系統(tǒng)選擇可能進(jìn)入主車(chē)輛的行駛路徑中的物體，并且通過(guò)比較指示物體可能進(jìn)入行駛路徑中的掃描回波點(diǎn)數(shù)量與已被接收的用于該物體的掃描點(diǎn)數(shù)量，對(duì)那些物體進(jìn)行威脅評(píng)估。
【專利說(shuō)明】交叉路口碰撞警示系統(tǒng)的概率目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估方法以及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總地涉及一種系統(tǒng)和方法，用于在車(chē)輛防撞(VCA)系統(tǒng)中提供目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估，并且更特別地，涉及一種系統(tǒng)和方法，用于在使用雷達(dá)/激光雷達(dá)掃描回波的概率分析的VAC系統(tǒng)中提供目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代汽車(chē)有時(shí)包括防撞系統(tǒng)，其采用物體探測(cè)傳感器，這些傳感器用于能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞警告或避免以及其它主動(dòng)安全性應(yīng)用。物體探測(cè)傳感器可以使用多種技術(shù)中的任一種，例如短距離雷達(dá)、長(zhǎng)距離雷達(dá)、具有圖像處理的照相機(jī)、激光器或激光雷達(dá)、超聲波等。物體探測(cè)傳感器探測(cè)在主車(chē)輛的路徑中的車(chē)輛和其它物體，并且應(yīng)用軟件使用物體探測(cè)信息來(lái)提供警告或采取適當(dāng)措施。在很多車(chē)輛中，物體探測(cè)傳感器直接集成入到車(chē)輛的前保險(xiǎn)杠或其它飾板中。
[0003]為了使防撞系統(tǒng)最優(yōu)地執(zhí)行，物體探測(cè)傳感器必須與車(chē)輛正確地對(duì)齊。例如，如果傳感器探測(cè)到在主車(chē)輛的路徑中的物體，但是，由于傳感器沒(méi)有對(duì)齊，傳感器確定該物體稍微到主車(chē)輛的路徑的一側(cè)，這對(duì)于應(yīng)用軟件能夠產(chǎn)生顯著后果。即使在車(chē)輛上有多個(gè)前視物體探測(cè)傳感器，它們?nèi)空_地對(duì)齊也是十分重要的，以便最小化或消除沖突的傳感器讀數(shù)。
[0004]傳統(tǒng)車(chē)輛雷達(dá)傳感器在每個(gè)取樣時(shí)間僅提供來(lái)自被探測(cè)物體的單個(gè)雷達(dá)回波。雷達(dá)回波典型地是點(diǎn)，其指示整個(gè)物體的位置。因此，物體的確切位置在取對(duì)于雷達(dá)回波源于該物體的哪個(gè)部分的不同位置被認(rèn)別，有時(shí)導(dǎo)致了漏掉的碰撞警告。同樣地，在系統(tǒng)中的噪聲能夠指示雷達(dá)回波來(lái)自稍微偏離物體實(shí)際位置的位置，有時(shí)導(dǎo)致了錯(cuò)誤的碰撞指示。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]依照本發(fā)明的教導(dǎo)，公開(kāi)了一種系統(tǒng)和方法，來(lái)提供用于車(chē)輛避免碰撞目的的目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估，其使用雷達(dá)掃描回波概率分析。該系統(tǒng)使用主車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)來(lái)確定主車(chē)輛的行駛路徑，且提供從主車(chē)輛上的至少一個(gè)傳感器發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)。該系統(tǒng)接收來(lái)自反射雷達(dá)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)被探測(cè)物體的多個(gè)掃描回波點(diǎn)，處理掃描回波點(diǎn)來(lái)生成限定每個(gè)被探測(cè)物體的輪廓的分布信號(hào)，并且處理掃描回波點(diǎn)來(lái)提供每個(gè)被探測(cè)物體的位置、平移速度和角速度。該系統(tǒng)使用每個(gè)物體的分布、位置、平移速度和角速度來(lái)選擇可能處于或進(jìn)入主車(chē)輛的行駛路徑中的物體，并且通過(guò)比較指示物體處于或可能進(jìn)入行駛路徑中的掃描回波點(diǎn)數(shù)量與已被接收的用于該物體的掃描點(diǎn)數(shù)量，對(duì)處于或可能進(jìn)入主車(chē)輛的行駛路徑中的那些物體進(jìn)行威脅評(píng)估。
[0006]方案1、一種用于在主車(chē)輛上的防撞系統(tǒng)中提供目標(biāo)威脅評(píng)估的方法，所述方法包括:
[0007]使用所述主車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)確定所述主車(chē)輛的行駛路徑；
[0008]從所述主車(chē)輛上的至少一個(gè)傳感器發(fā)射掃描信號(hào)；
[0009]在所述主車(chē)輛處接收來(lái)自反射所述掃描信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)被探測(cè)物體的多個(gè)掃描回波點(diǎn)；
[0010]使用所述掃描信號(hào)來(lái)生成限定每個(gè)被探測(cè)物體的輪廓的分布信號(hào)；
[0011]使用所述掃描回波點(diǎn)來(lái)計(jì)算每個(gè)被探測(cè)物體的位置、平移速度和角速度；
[0012]使用每個(gè)物體的分布信號(hào)、位置、平移速度和角速度來(lái)選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體；以及
[0013]通過(guò)比較指示所述物體處于或可能進(jìn)入所述行駛路徑中的掃描回波點(diǎn)數(shù)量與已被接收的用于該物體的掃描點(diǎn)數(shù)量，來(lái)確定處于或可能進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的那些物體的威脅評(píng)估。
[0014]方案2、如方案I所述的方法，其中，生成每個(gè)物體的分布信號(hào)包括:在隨后的取樣時(shí)間處使用高斯混合模型更新所述分布信號(hào)。
[0015]方案3、如方案I所述的方法，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括降低所述分布信號(hào)的復(fù)雜性至降低的掃描點(diǎn)數(shù)量。
[0016]方案4、如方案3所述的方法，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括使用概率技術(shù)。
[0017]方案5、如方案4所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括提供作為高斯分布的每個(gè)降低的點(diǎn)數(shù)量。
[0018]方案6、如方案4所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括使用蒙特卡羅法，其將所述分布信號(hào)分離為多個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
[0019]方案7、如方案I所述的方法，進(jìn)一步包括:執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析以確定所述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)是否在特定方向正被阻擋，其中，確定威脅評(píng)估包括如果所述傳感器之一被阻擋則確定碰撞威脅。
[0020]方案8、如方案7所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括:如果確定所述主車(chē)輛處于或接近交叉路口，則執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析。
[0021]方案9、如方案8所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括確定所述主車(chē)輛的速度。
[0022]方案10、如方案I所述的方法，其中，確定威脅評(píng)估包括確定所述掃描回波點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)的碰撞時(shí)間。
[0023]方案11、如方案10所述的方法，其中，確定威脅評(píng)估包括識(shí)別碰撞時(shí)間值的數(shù)量小于預(yù)定閾值。
[0024]方案12、如方案I所述的方法，其中，確定威脅評(píng)估包括提供潛在碰撞的警告并且提供用于逼近碰撞的自動(dòng)制動(dòng)。
[0025]方案13、如方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器是雷達(dá)傳感器。
[0026]方案14、一種用于在主車(chē)輛上的防撞系統(tǒng)中提供目標(biāo)威脅評(píng)估的方法，所述方法包括:
[0027]使用所述主車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)確定所述主車(chē)輛的行駛路徑；
[0028]從所述主車(chē)輛上的至少一個(gè)雷達(dá)傳感器發(fā)射雷達(dá)信號(hào)；
[0029]在主車(chē)輛處接收來(lái)自反射所述雷達(dá)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)被探測(cè)物體的多個(gè)掃描回波點(diǎn)；
[0030]使用所述雷達(dá)信號(hào)生成限定每個(gè)被探測(cè)物體的輪廓的分布信號(hào)，其中，生成每個(gè)物體的分布信號(hào)包括在隨后的取樣時(shí)間處使用高斯混合模型更新所述分布信號(hào)；
[0031]使用所述掃描回波點(diǎn)來(lái)計(jì)算每個(gè)被探測(cè)物體的位置、平移移速度和角速度；
[0032]使用每個(gè)物體的分布信號(hào)、位置、平移速度和角速度來(lái)選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所這主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括使用概率技術(shù)；以及
[0033]通過(guò)比較指示所述物體處于或可能進(jìn)入行駛路徑中的掃描回波點(diǎn)數(shù)量與已被接收的用于該物體的掃描點(diǎn)數(shù)量，來(lái)確定處于或可能進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的那些物體的威脅評(píng)估，其中，確定威脅評(píng)估包括確定所述掃描回波點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)的碰撞時(shí)間。
[0034]方案15、如方案14所述的方法，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括降低所述分布信號(hào)的復(fù)雜性至降低的掃描點(diǎn)數(shù)量。
[0035]方案16、如方案15所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括提供作為高斯分布的每個(gè)降低的點(diǎn)數(shù)量。
[0036]方案17、如方案14所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括使用蒙特卡羅法，其將所述分布信號(hào)分離為多個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
[0037]方案18、如方案14所述的方法，進(jìn)一步包括:執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析以確定所述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)是否在特定方向正被阻擋，其中，確定威脅評(píng)估包括如果所述傳感器之一被阻擋則確定碰撞威脅。
[0038]方案19、如方案18所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括:如果確定所述主車(chē)輛處于或接近交叉路口，則執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析。
[0039]方案20、如方案19所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括確定所述主車(chē)輛的速度。
[0040]本發(fā)明的附加特征從下面的描述和所附權(quán)利要求結(jié)合附圖將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1是包括多個(gè)雷達(dá)或激光雷達(dá)傳感器的車(chē)輛的示意圖；
[0042]圖2是示出了包括不探測(cè)處于其行駛路徑中的目標(biāo)車(chē)輛的傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器的主車(chē)輛的示意圖；
[0043]圖3是示出了包括傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器的主車(chē)輛的示意圖，當(dāng)目標(biāo)車(chē)輛沒(méi)有在主車(chē)輛的行駛路徑中時(shí)，該傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器探測(cè)目標(biāo)車(chē)輛處于行駛路徑中；
[0044]圖4代表在兩個(gè)連貫取樣時(shí)間處的雷達(dá)掃描群地圖；
[0045]圖5是在不同形狀的各種目標(biāo)上的雷達(dá)掃描點(diǎn)的示意圖；
[0046]圖6是示出了主車(chē)輛使用多個(gè)掃描點(diǎn)正確地探測(cè)到處于其行駛路徑中的目標(biāo)車(chē)輛的示意圖；
[0047]圖7是示出了在目標(biāo)車(chē)輛沒(méi)有處于主車(chē)輛的行駛路徑中時(shí)主車(chē)輛不正確地探測(cè)到目標(biāo)車(chē)輛處于主車(chē)輛的行駛路徑中的示意圖；
[0048]圖8是車(chē)輛上的威脅評(píng)估系統(tǒng)的框圖；
[0049]圖9是示出來(lái)自目標(biāo)坐標(biāo)框架中的目標(biāo)的雷達(dá)回波點(diǎn)分布的圖形；
[0050]圖10是在世界坐標(biāo)視圖中示出的交叉路口處的碰撞路徑上的兩個(gè)車(chē)輛的示意圖；
[0051]圖11是在車(chē)輛坐標(biāo)視圖中示出的碰撞路徑上的兩個(gè)車(chē)輛的示意圖；
[0052]圖12是主車(chē)輛接近交叉路口的示意圖，在該交叉路口隱藏車(chē)輛可能在主車(chē)輛前面進(jìn)入該交叉路口；
[0053]圖13是示出了用于提供傳感器可見(jiàn)性分析和威脅評(píng)估的方法的流程圖；以及
[0054]圖14是以時(shí)間為橫軸和以計(jì)數(shù)(count)為縱軸顯示威脅評(píng)估報(bào)警區(qū)域的圖形。

【具體實(shí)施方式】
[0055]本發(fā)明實(shí)施例的下述討論指向一種系統(tǒng)和方法用于在車(chē)輛防撞系統(tǒng)中使用多個(gè)雷達(dá)/激光雷達(dá)掃描點(diǎn)的概率分析來(lái)提供目標(biāo)選擇和威脅評(píng)估，這種討論在本質(zhì)上僅是示例的，并且決沒(méi)有意圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。例如，本文所討論的概率技術(shù)可具有用于除了車(chē)輛防撞系統(tǒng)以外的其它系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0056]圖1是車(chē)輛10的示意圖，該車(chē)輛包括，前視傳感器12、后視傳感器14、右側(cè)視傳感器16和左側(cè)視傳感器18。傳感器12-18意圖代表任何可應(yīng)用于車(chē)輛防撞系統(tǒng)并且可適用于本文所描述目的的傳感器，包括雷達(dá)傳感器、激光雷達(dá)傳感器、照相機(jī)等，它們中的很多在機(jī)動(dòng)車(chē)領(lǐng)域中是已知的。傳感器12-18可被安裝在是車(chē)輛10的部件的任何合適結(jié)構(gòu)之內(nèi)或之上，例如保險(xiǎn)杠、飾板(facie)、柵格、側(cè)視鏡、門(mén)板等，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)此會(huì)有很好的理解和賞識(shí)。來(lái)自傳感器12-18的傳感器數(shù)據(jù)被提供給處理該數(shù)據(jù)以提供避免碰撞功能的防撞系統(tǒng)22。系統(tǒng)22意圖代表處理傳感器數(shù)據(jù)和提供本文所討論的信號(hào)和操作所必須的任何和/或所有裝置、電路、處理器、軟件等。
[0057]如上所提及的，如果傳感器12-18是傳統(tǒng)的雷達(dá)傳感器，它們會(huì)提供單個(gè)的雷達(dá)回波。圖2是圖示50，示出了包括追蹤目標(biāo)車(chē)輛54的防撞系統(tǒng)(未示出)的主車(chē)輛52，其中，在車(chē)輛52前方的路徑56是車(chē)輛52的當(dāng)前行駛方向的碰撞路徑。主車(chē)輛52包括一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器(未示出)，其提供來(lái)自目標(biāo)車(chē)輛54的單個(gè)雷達(dá)掃描回波點(diǎn)58。如圖所不，掃描回波點(diǎn)58是從車(chē)輛54的沒(méi)有處于碰撞路徑56中的一部分的反射。圖不50意圖示出漏掉的報(bào)警狀況，其中，部分或全部目標(biāo)車(chē)輛54處于主車(chē)輛52的碰撞路徑56中，但是掃描點(diǎn)58指示車(chē)輛54處于路徑56外部，其中，車(chē)輛52上的防撞系統(tǒng)將不會(huì)提供潛在碰撞的警告。
[0058]圖3是類似于圖示50的圖示60，其中，相似的元件由相同的附圖數(shù)字標(biāo)記。在圖示60中，目標(biāo)車(chē)輛54完全在碰撞路徑56外部。然而，單個(gè)掃描回波點(diǎn)58 (在該案中其位置受到噪聲影響且不在車(chē)輛54上)位于碰撞路徑56中，提供了錯(cuò)誤的碰撞報(bào)警狀況。
[0059]有時(shí)被用車(chē)輛上以探測(cè)車(chē)輛周?chē)奈矬w并且提供這些物體的范圍和方位的許多現(xiàn)代類型的雷達(dá)傳感器提供來(lái)自物體的反射，作為多個(gè)掃描點(diǎn)，其結(jié)合作為點(diǎn)群范圍地圖，其中，提供獨(dú)立掃描點(diǎn)用于穿過(guò)傳感器視野的每1/2°。因此，如果在主車(chē)輛前方探測(cè)到目標(biāo)車(chē)輛或其它物體，可能返回有多個(gè)掃描點(diǎn)，其識(shí)別目標(biāo)車(chē)輛離主車(chē)輛的距離。通過(guò)提供掃描回波點(diǎn)群，具有各種且任意形狀的物體，例如卡車(chē)、拖車(chē)、自行車(chē)、行人、護(hù)軌、K路障等等，可更易于被探測(cè)，其中，物體越大和/或越接近主車(chē)輛，提供越多的掃描點(diǎn)。其它類型的傳感器也提供包括多個(gè)掃描點(diǎn)的點(diǎn)群范圍地圖，包括激光雷達(dá)傳感器、立體照相機(jī)，即兩個(gè)或更多個(gè)照相機(jī)，等等。
[0060]車(chē)輛可以具有多個(gè)傳感器來(lái)提供圍繞車(chē)輛的360°視野。這些多個(gè)傳感器可以包括側(cè)視傳感器、后視傳感器和前視傳感器。每個(gè)傳感器獨(dú)立于其它傳感器追蹤在其視野中的物體。使用來(lái)自多個(gè)傳感器的掃描回波點(diǎn)，生成了掃描地圖來(lái)追蹤在主車(chē)輛附近的物體。對(duì)于具有多個(gè)傳感器的車(chē)輛，返回多個(gè)掃描點(diǎn)群地圖，并且對(duì)于重疊的傳感器視野，這些傳感器可追蹤相同物體。必要的是結(jié)合這些傳感器的掃描點(diǎn)地圖，使得由這些傳感器追蹤的相同物體被作為單個(gè)目標(biāo)處理。
[0061]在本領(lǐng)域中已知的多種系統(tǒng)使用傳感器提供如在本文討論的多個(gè)掃描回波點(diǎn)來(lái)同時(shí)探測(cè)多個(gè)物體。圖4是圖示30，示出了在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的掃描回波點(diǎn)34的群地圖32以及在接下來(lái)的時(shí)間點(diǎn)處的掃描回波點(diǎn)38的群地圖36。圖示30示出了從較早時(shí)間點(diǎn)到較晚時(shí)間點(diǎn)的掃描點(diǎn)34的映射(mapping)。在一個(gè)實(shí)施例中，以大約100毫秒的速率在下一個(gè)數(shù)據(jù)框架中提供新的群。
[0062]圖5是主車(chē)輛72的圖示70，主車(chē)輛72包括防撞系統(tǒng)(未示出)，提供來(lái)自車(chē)輛72附近的各種物體的雷達(dá)掃描回波點(diǎn)。例如，在車(chē)輛72前方的卡車(chē)74提供掃描點(diǎn)回波78群，并且沿著車(chē)輛72側(cè)面的路障76提供掃描回波點(diǎn)80群。與僅提供單個(gè)回波點(diǎn)的傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器相反，每個(gè)被探測(cè)物體包括多個(gè)掃描回波點(diǎn)以從中選擇，來(lái)確定碰撞是否可能或很可能。圖示70示出各種目標(biāo)可具有各種并且不同的形狀。明顯的是，所述掃描點(diǎn)組可能能夠識(shí)別物體的形狀。
[0063]圖6是類似于圖示50的圖示90，其中，相似元件由相同的附圖數(shù)字標(biāo)記。在這個(gè)實(shí)施例中，主車(chē)輛52包括傳感器(未示出)，其提供了掃描點(diǎn)回波94的群92，使得能夠識(shí)別目標(biāo)車(chē)輛54的形狀。圖示90示出了目標(biāo)車(chē)輛54處于碰撞路徑56中且掃描回波點(diǎn)94提供了潛在碰撞的指示，稱為真正(true positive)。
[0064]圖7是類似于圖示90的圖示100,其中，相似元件由相同的附圖數(shù)字標(biāo)記。在圖75 100中，目標(biāo)車(chē)輛56沒(méi)有處于碰撞路徑56中，然而掃描點(diǎn)回波102之一處于碰撞路徑56中，其將提供報(bào)警將況，稱為真負(fù)(true negative)。
[0065]如上面所討論的，傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器具有由于僅提供單個(gè)雷達(dá)回波點(diǎn)而導(dǎo)致的漏掉報(bào)警和錯(cuò)誤報(bào)警的缺點(diǎn)。提供多個(gè)掃描點(diǎn)回波的現(xiàn)代雷達(dá)傳感器由于多個(gè)掃描點(diǎn)回波而能夠降低漏掉報(bào)警和錯(cuò)誤報(bào)警的數(shù)量。可使用不同技術(shù)來(lái)利用多個(gè)回波點(diǎn)。本發(fā)明提出一種技術(shù)，其中，在主車(chē)輛和目標(biāo)車(chē)輛之間的潛在或可能碰撞由概率分析(probabilityanalysis)來(lái)識(shí)別，該概率分析使用統(tǒng)計(jì)學(xué)和柱狀圖，通過(guò)比較從處于碰撞路徑中的目標(biāo)車(chē)輛返回的掃描點(diǎn)的百分比與閾值，確定目標(biāo)車(chē)輛是否處于或可能進(jìn)入主車(chē)輛的碰撞路徑。換句話說(shuō)，統(tǒng)計(jì)分析可被使用，其包括比較從目標(biāo)接收的掃描點(diǎn)數(shù)量與處于碰撞路徑中的那些掃描點(diǎn)數(shù)量來(lái)確定碰撞是否可能或很可能。如將被討論的，多個(gè)數(shù)據(jù)框架以這種方式被統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定碰撞可能性。
[0066]注意到的是，本文的討論可以具體地涉及目標(biāo)車(chē)輛和雷達(dá)傳感器。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到的，本發(fā)明具有用于主車(chē)輛路徑中的任何物體的探測(cè)，其中，主車(chē)輛可以包括任何類型的傳感器，其從物體提供多個(gè)掃描回波點(diǎn)。
[0067]圖8是示出用于在車(chē)輛防撞系統(tǒng)中提供目標(biāo)威脅評(píng)估的方法的框圖110。在方框112處，防撞系統(tǒng)使用提供掃描點(diǎn)群地圖的與本文的討論一致的一個(gè)或多個(gè)傳感器提供物體感測(cè)。掃描點(diǎn)群地圖以傳感器的取樣速率被提供給方框114，其中，如果使用多個(gè)傳感器則算法執(zhí)行數(shù)據(jù)融合，以及如果使用多種類型的傳感器則算法執(zhí)行傳感器分類。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知用于這個(gè)目的的許多適合的數(shù)據(jù)融合和傳感器分類算法。該算法還在方框116處使用來(lái)自現(xiàn)有傳感器已經(jīng)可用的車(chē)輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(例如車(chē)速、車(chē)輛橫擺角速度(vehicleyaw rate)、轉(zhuǎn)向角、側(cè)滑等)確定主車(chē)輛的預(yù)測(cè)路徑(碰撞路徑)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也已知可用于這個(gè)目的的許多適合的車(chē)輛動(dòng)態(tài)算法。
[0068]融合和分類的掃描點(diǎn)地圖被提供給概率目標(biāo)代表方框118，其生成掃描回波點(diǎn)的分布P(X)來(lái)代表被探測(cè)目標(biāo)的每一個(gè)的形狀。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，分布P(X)是圖9中所示類型的概率分布函數(shù)(PDF)，例如，柱狀圖。圖9是具有在兩個(gè)軸上的位置(X，y)和在另一軸上的TOF的曲線圖，其中，在特定位置處的掃描回波點(diǎn)的數(shù)量確定了在那個(gè)位置處的TOF的量值。在這個(gè)示例中，PDF描繪了目標(biāo)車(chē)輛后部或前部和側(cè)面的形狀。
[0069]通過(guò)將在一個(gè)掃描群地圖中的點(diǎn)記錄到下一個(gè)掃描群地圖，由PDF代表的輪廓在每個(gè)取樣時(shí)間處被持續(xù)更新。例如，如果群32代表來(lái)自一個(gè)取樣時(shí)間的掃描點(diǎn)并且群36代表下一個(gè)取樣時(shí)間的掃描點(diǎn)，其中，群32是物體模型M，S是當(dāng)前掃描群36，m是在物體模型M中的掃描點(diǎn)，并且s是群S中的掃描點(diǎn)，則該分布通過(guò)提供群32中的掃描點(diǎn)向群36中的掃描點(diǎn)的剛性轉(zhuǎn)換來(lái)更新。以這個(gè)方式使用目標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)車(chē)輛的參考中心r的平移速度V和角速度ω追蹤每個(gè)被探測(cè)目標(biāo)。
[0070]每個(gè)取樣時(shí)間的PDF和分布P (X)的更新可被執(zhí)行如下。通過(guò)提供物體模型Μ、當(dāng)前雷達(dá)地圖S (群)和從物體模型M到雷達(dá)地圖S的先前剛體運(yùn)動(dòng)ν(°)，該算法通過(guò)下面的迭代運(yùn)算確定剛體運(yùn)動(dòng)V:
[0071]ν(.η=+1) _ argminv YiJ k ^jk(lj__,(1)
[0072]其中，Sj和mk分別是掃描點(diǎn)和模型點(diǎn)，并且Tv(n)是操作器在第η時(shí)段Gpoch)點(diǎn)X在At期間應(yīng)用剛性運(yùn)動(dòng)V。權(quán)重^#是\_成為模型mk測(cè)量的估計(jì)概率。
[0073]物體模型M模型化為如下的高斯混合模型(GMM) (Gaussian mixture model):
[0074]p(x； Μ) = Σ?(2)

nM
[0075]P(x\mk) = —^exp (-(3)
(Ζπσ2)2 \ 2σ y
[0076]讓參數(shù)mk分布為:
[0077]p(mfc) = Jrivk,^-).(4)

V Vk;
[0078]更新規(guī)則設(shè)為:
[0079]V'k =--Tfti~,(5)
[0080]Pfc = Σ； Ajkl Sk = Zj AjkSj /pk,(6)
[0081]n ' k = n k+ p k.(7)
[0082]目標(biāo)車(chē)輛的分布或輪廓P(x)、目標(biāo)車(chē)輛的位置(Xtl, y0)、目標(biāo)車(chē)輛的平移運(yùn)動(dòng)(速度)(vx，vy)和目標(biāo)車(chē)輛的角速度ω從概率目標(biāo)代表方框118被輸出，并且提供給傳感器可見(jiàn)性分析方框120、威脅評(píng)估方框122和目標(biāo)選擇方框124。來(lái)自方框116的主車(chē)輛的預(yù)測(cè)路徑也被提供給目標(biāo)選擇方框124。方框124中的目標(biāo)選擇算法使用概率技術(shù)來(lái)僅選擇已被探測(cè)作為潛在地處于與主車(chē)輛的碰撞路徑中的那些目標(biāo)。目標(biāo)選擇算法降低了分布P(X)的復(fù)雜性，例如，通過(guò)提供具有高斯分布的數(shù)量減少的要素P(x|mk)(由點(diǎn)mk表示)，其按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式組合以形成目標(biāo)的輪廓。
[0083]在一個(gè)示例中，如果主車(chē)輛處在交叉路口，則可以探測(cè)到處于交叉車(chē)道上的車(chē)輛處于與主車(chē)輛的碰撞路徑中。圖10是交叉路口 132的圖示130，包括交叉的車(chē)輛行駛車(chē)道134和136。示出的主車(chē)輛138行駛在車(chē)道136中且示出的目標(biāo)車(chē)輛140行駛在車(chē)道134中。主車(chē)輛138具有速度Vx且目標(biāo)車(chē)輛140具有速度Vy。在圖示130中，車(chē)輛138和140在世界坐標(biāo)視圖(x，y)中被描繪，其中，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于主車(chē)輛138的重心(CG)。
[0084]圖11是示出了主車(chē)輛138和目標(biāo)車(chē)輛140處于與圖示130中的方位相同的方位中、但是在車(chē)輛坐標(biāo)系視圖中的圖示142。示出的主車(chē)輛138具有圍繞它用作緩沖器的碰撞包層146，來(lái)使車(chē)輛138比其實(shí)際的大，用于碰撞運(yùn)算。示出的目標(biāo)車(chē)輛140具有掃描點(diǎn)144，其是上面提及的實(shí)際掃描回波點(diǎn)的減少數(shù)量，其中，掃描點(diǎn)144從PDF取樣，其最佳識(shí)別目標(biāo)車(chē)輛140的位置，來(lái)降低計(jì)算復(fù)雜性。通過(guò)提供用于每個(gè)目標(biāo)的模型，目標(biāo)車(chē)輛140位于與主車(chē)輛138的潛在碰撞路徑上的概率被確定。如果概率大于預(yù)定閾值，目標(biāo)車(chē)輛140被選擇。例如，如果減少數(shù)量的點(diǎn)的任一個(gè)會(huì)進(jìn)入包層146，算法則確定目標(biāo)車(chē)輛處于與主車(chē)輛138的碰撞路徑上。
[0085]在另一實(shí)施例中，概率目標(biāo)選擇技術(shù)使用蒙特卡羅法。在這個(gè)方法中，分布P(X)被取樣用于每個(gè)目標(biāo)車(chē)輛的每個(gè)模型，其被探測(cè)成K質(zhì)點(diǎn){xkk= 1，...，K}。如果質(zhì)點(diǎn)穿過(guò)主車(chē)輛138的包層136，該質(zhì)點(diǎn)就處于與主車(chē)輛138的碰撞路徑中，其中，包層146可被增加或減少來(lái)校準(zhǔn)目標(biāo)選擇算法的敏感性。對(duì)于每個(gè)質(zhì)點(diǎn)xk，質(zhì)點(diǎn)速度Vk計(jì)算如下:
[0086]vk = V+ (xk-r0) X ω , (8),給定目標(biāo)中心rQ,、目標(biāo)平移速度V和角速度ω。
[0087]如果在主車(chē)輛上的傳感器在特定方向被阻擋，則在方框120中的傳感器可見(jiàn)性分析算法提供目標(biāo)探測(cè)分析。圖12是示出了包括并排車(chē)道154和156與橫向車(chē)道158交叉的交叉路口 152的圖示150。主車(chē)輛162行駛在車(chē)道156中且意圖右轉(zhuǎn)向進(jìn)入車(chē)道158。第一目標(biāo)車(chē)輛160在交叉路口 152處停在車(chē)道154中且第二目標(biāo)車(chē)輛164沿著車(chē)道158朝著主車(chē)輛162行駛。由線168表示的來(lái)自主車(chē)輛162的雷達(dá)掃描，具有由圓圈166標(biāo)記的范圍，探測(cè)目標(biāo)車(chē)輛160，但是不能探測(cè)目標(biāo)車(chē)輛164，這是由于雷達(dá)信號(hào)被目標(biāo)車(chē)輛160阻擋了。
[0088]圖13是流程圖17，示出了用于在方框120的傳感器可見(jiàn)性分析的方法。該算法開(kāi)始于橢圓172處，并且前進(jìn)到方框174用于探測(cè)交叉路口。交叉路口探測(cè)方法在方框176處可以包括，例如，使用傳感器(例如，照相機(jī))或使用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)探測(cè)在交叉路口處的停止線、停止標(biāo)記或停止燈。如果探測(cè)到交叉路口 152，該算法隨后在決擇菱形框178處確定主車(chē)輛162是否正接近交叉路口 152，并且如果是的話，在方框180處提供傳感器可見(jiàn)性分析。傳感器可見(jiàn)性分析可以包括確定目標(biāo)、例如目標(biāo)車(chē)輛160是否正被探測(cè)到，并且如果是的話，確定它是否位于主車(chē)輛162的一些最小距離內(nèi)，例如30米，由圓圈166代表?；谠谧钚【嚯x內(nèi)探測(cè)到的物體，那些物體的位置可以使得算法設(shè)置指示潛在威脅可能存在的標(biāo)示。該算法隨后在決擇菱形框182處確定主車(chē)輛速度是否大于預(yù)定閾值。如果主車(chē)輛速度高于該閾值且算法指示存在潛在威脅，該算法則提供潛在碰撞警告，或者如果在方框184處確定碰撞即將來(lái)臨，則提供制動(dòng)，其在威脅評(píng)估方框122中執(zhí)行。該算法隨后回到方框174來(lái)提供交叉路口探測(cè)。如果在決擇菱形框178處主車(chē)輛162沒(méi)有接近交叉路口或在決擇菱形框182處主車(chē)速低于閾值，那么算法也回到方框174來(lái)提供交叉路口探測(cè)。
[0089]傳感器可見(jiàn)性數(shù)據(jù)和目標(biāo)選擇數(shù)據(jù)也提供給在在方框122中的威脅評(píng)估算法，其確定威脅評(píng)估。威脅評(píng)估算法確定目標(biāo)車(chē)輛上的每個(gè)點(diǎn)的碰撞時(shí)間(TTC)，這些點(diǎn)被選擇位于主車(chē)輛的路徑中。換句話說(shuō)，每個(gè)點(diǎn)的TTC被分析，以確定接收到的點(diǎn)所來(lái)自的目標(biāo)車(chē)輛是否是碰撞威脅。在碰撞計(jì)算的充足(robust)時(shí)間中，該算法并不選擇對(duì)主車(chē)輛產(chǎn)生威脅的所有目標(biāo)，而僅選擇那些具有正的TTC的目標(biāo)，這些目標(biāo)隨后被分析。目標(biāo)車(chē)輛的TTC是目標(biāo)點(diǎn)的分布，其中，每個(gè)點(diǎn)具有位置和速度，由(X, y, vx, vy)表示。
[0090]

【權(quán)利要求】
1.一種用于在主車(chē)輛上的防撞系統(tǒng)中提供目標(biāo)威脅評(píng)估的方法，所述方法包括: 使用所述主車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)確定所述主車(chē)輛的行駛路徑； 從所述主車(chē)輛上的至少一個(gè)傳感器發(fā)射掃描信號(hào)； 在所述主車(chē)輛處接收來(lái)自反射所述掃描信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)被探測(cè)物體的多個(gè)掃描回波點(diǎn)； 使用所述掃描信號(hào)來(lái)生成限定每個(gè)被探測(cè)物體的輪廓的分布信號(hào)； 使用所述掃描回波點(diǎn)來(lái)計(jì)算每個(gè)被探測(cè)物體的位置、平移速度和角速度； 使用每個(gè)物體的分布信號(hào)、位置、平移速度和角速度來(lái)選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體；以及 通過(guò)比較指示所述物體處于或可能進(jìn)入所述行駛路徑中的掃描回波點(diǎn)數(shù)量與已被接收的用于該物體的掃描點(diǎn)數(shù)量，來(lái)確定處于或可能進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的那些物體的威脅評(píng)估。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成每個(gè)物體的分布信號(hào)包括:在隨后的取樣時(shí)間處使用高斯混合模型更新所述分布信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括降低所述分布信號(hào)的復(fù)雜性至降低的掃描點(diǎn)數(shù)量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，選擇可能處于或進(jìn)入所述主車(chē)輛的行駛路徑中的物體包括使用概率技術(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括提供作為高斯分布的每個(gè)降低的點(diǎn)數(shù)量。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述概率技術(shù)包括使用蒙特卡羅法，其將所述分布信號(hào)分離為多個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析以確定所述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)是否在特定方向正被阻擋，其中，確定威脅評(píng)估包括如果所述傳感器之一被阻擋則確定碰撞威脅。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括:如果確定所述主車(chē)輛處于或接近交叉路口，則執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，執(zhí)行傳感器可見(jiàn)性分析包括確定所述主車(chē)輛的速度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定威脅評(píng)估包括確定所述掃描回波點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)的碰撞時(shí)間。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK104181534SQ201310757120
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】S·曾, W·張, M·E·希爾茲 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司