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CN112009471B - 检测不可见车辆的方法及其系统 - Google Patents

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CN112009471B CN202010355036.7A CN202010355036A CN112009471B CN 112009471 B CN112009471 B CN 112009471B CN 202010355036 A CN202010355036 A CN 202010355036A CN 112009471 B CN112009471 B CN 112009471B
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Abstract

检测不可见车辆的方法及其系统。一种对装备有至少一个接近传感器的不可见车辆进行检测的方法，所述方法包括用于被驱动车辆的以下步骤：由所述接近传感器的接收器筛选能够沿着非线性路径在空气中传播的任何传入的接近信号；接收来自不可见车辆的传入的接近信号；处理所接收的接近信号，以检测所述不可见车辆；以及向驾驶员和/或高级驾驶员辅助系统警告所检测到的不可见车辆。

Description

检测不可见车辆的方法及其系统
技术领域
本公开总体上涉及操作部分和完全自动化或自主驾驶车辆的系统和方法。
这种方法在人类辅助车辆或自主驾驶车辆的领域中尤其有用，所述车辆使用传感器进行障碍物检测和避障以使所述车辆安全地通过其环境。
背景技术
已经提出了部分和完全自动化或自主驾驶车辆。
文献US2016/0231746公开了用于操作诸如包括自主驾驶引导系统的自主驾驶车辆的自动化车辆的系统和方法、基于来自路侧基础设施或其他车辆的电子消息来自动控制自主驾驶车辆的方法、基于蜂窝电话位置信息来自动控制自主驾驶车辆的方法、脉冲式LED车对车(V2V)通信系统、用于控制自主驾驶车辆的方法和设备、具有不显眼(unobtrusive)的传感器的自主驾驶车辆以及与车道保持辅助系统集成的自适应巡航控制。这些系统和方法可以使用来自雷达、激光雷达、摄像头或视觉/图像设备、超声传感器的信息和数字地图数据来确定路线或车行道位置，并提供宿主车辆的转向、制动和加速控制。
然而，可以改善控制车辆所需的系统和方法。
特别地，在某些特定的驾驶情况下(例如十字路口或安装了道路施工围栏的施工区域)，常规传感器(如雷达和摄像头)无法检测到在车辆环境中并且可能朝车辆移动的不可见车辆。更一般地，不可见车辆是由所考虑的进行感测的车辆与不可见车辆之间的障碍物(例如停放的汽车、墙壁、金属板、道路施工围栏或阻碍了这两个车辆之间的视线的任何其他物体)造成的。
如果自动化汽车无法在十字路口或在施工区域中检测到另一(不可见的)车辆，则会增加碰撞风险，从而降低高级驾驶员辅助系统(ADAS)或自主驾驶车辆的安全性。
发明内容
本公开旨在解决现有技术的上述缺点，更具体地，提出用于检测车辆环境中的不可见车辆的方法和系统。
本公开的第一方面涉及一种对车辆环境中的不可见车辆进行检测的方法，其中，各个车辆装备有至少一个接近传感器，所述方法包括用于被驱动车辆的以下步骤：由所述接近传感器的接收器筛选能够沿着非线性路径在空气中传播的任何传入的接近信号；接收来自不可见车辆的传入的接近信号；处理所接收的接近信号，以检测所述不可见车辆；以及向驾驶员和/或高级驾驶员辅助系统警告检测到的不可见车辆。
通过使用筛选并接收能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号的接近传感器，使得即使在被驱动车辆与对被驱动车辆的驾驶员或摄像头和雷达不可见的另一车辆之间存在一些障碍物，已装备所述接近传感器的车辆也能够接收这些接近信号。与来自任何光传感器的光波相反，这些接近信号能够沿着非线性路径在空气中传播。因此，允许检测到位于障碍物后面的不可见车辆，继而警告驾驶员或高级驾驶员辅助系统(ADAS)，以防止两个车辆之间的碰撞风险。
有利地，所述方法包括用于各个被驱动车辆的以下初步步骤：由所述接近传感器的发射器发射能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号。
以这种方式，所有已装备接近传感器的被驱动车辆都能够被其他已装备接近传感器的不可见的被驱动车辆检测到。非线性路径是指没有反射面因此光束将不能从被驱动车辆到达不可见车辆的非线性路径。
有利地，所发射的接近信号是周期性脉冲。优选地，每100ms发射接近信号。
与连续信号相比，使用周期性脉冲降低了接近传感器的功耗。10Hz的频率对于允许快速检测不可见车辆并防止碰撞风险而言是足够高的。
有利地，所述至少一个接近传感器是超声传感器，所述接近信号是超声信号，并且所述筛选步骤是监听步骤。优选地，存在多个超声传感器，所述多个超声传感器是车辆的驻车传感器。更优选地，所述超声信号是以所述驻车传感器的最大功率发射的周期性脉冲。
超声波的使用防止了对驾驶员以及一般而言对道路使用者的任何干扰。行驶时，不使用驻车传感器，因此可将驻车传感器用于其他目的，例如用作检测周围环境中的(不可见)车辆的接近传感器。为了受益于检测不可见车辆的最大范围，以最大的功率发射超声信号。此外，无论天气条件如何，超声波的使用都不会影响检测效率。
使用现有的驻车辅助选项的驻车传感器使得能够在现有的装备有这种超声驻车辅助的车辆的汽车车队上实现这种方法。通常，超声驻车辅助使用相同的频率，即，40KHz，以便其他已装备的车辆可以检测到发射的脉冲。与超声驻车辅助的标准用法相比，本方法增加(加倍)了检测距离，因为一个已装备的车辆发射脉冲而另一个接收该脉冲。
有利地，对所接收的超声信号进行处理的步骤还分析多普勒效应以确定检测到的不可见车辆的距离和速度。
通过分析传入的超声信号的多普勒效应，处理器可以检索发射脉冲的可变周期，该可变周期将取决于不可见车辆的发射器的距离及其速度。
有利地，所述超声信号是按振幅调制的，并且所述处理步骤还分析所述振幅调制以确定检测到的不可见车辆的任何速度变化。
超声信号的振幅调制允许处理器确定检测到的不可见车辆的是否有任何速度变化。
有利地，所述警告步骤还评估并警告与检测到的不可见车辆的碰撞风险。
根据检测到的不可见车辆的距离和速度，警告单元可以调整发送给驾驶员和/或ADAS的警告信号。在传入信号的振幅调制的情况下，处理器还检测速度的变化，并且警告单元可以进一步调整警告信号。
有利地，所述接收器连续地或者在所述发射器未进行发射时筛选任何传入的接近信号。
为了避免已装备车辆的接近传感器的接收器与发射器之间的干扰，在发射接近信号期间，接收器是不活动的。
有利地，各个车辆还装备有至少一个光传感器(610；620)，所述方法还包括以下步骤：由所述至少一个光传感器对所述车辆的环境中的可见车辆进行检测；比较被所述光传感器和所述接近传感器检测到的所有车辆；将被所述接近传感器检测到的、未被所述光传感器检测到的车辆确定为不可见车辆。
通过比较一方面由诸如激光雷达或摄像头的光传感器检测到的车辆与另一方面由接近传感器检测到的车辆，允许容易地区分不可见车辆，因为它们没有被光传感器检测到而仅被接近传感器检测到。
本公开的第二方面涉及一种对车辆的环境中的不可见车辆进行检测的车辆的高级驾驶员辅助系统，所述系统用于实现根据第一方面所述的方法，所述系统包括：至少一个接近传感器，其包括用于发射能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号的发射器；处于筛选模式的接收器，其筛选和接收任何传入的接近信号；处理器，其用于处理所接收的接近信号以检测不可见车辆；以及警告单元，其用于向驾驶员和/或所述高级驾驶员辅助系统警告检测到的不可见车辆。
有利地，所述接近传感器是超声传感器，优选地是驻车传感器。更优选地，所述系统包括布置在车辆的前部、后部和侧面的多个接近传感器。
本公开的第三方面涉及一种装备有根据第二方面的高级驾驶员辅助系统的车辆。
附图说明
根据对通过附图例示的本公开的特定非限制性示例的以下详细描述，本公开的其他特征和优点将更清楚地显示，附图中：
图1A示出根据当前情况的驾驶场景；
图1B示出实现用于检测不可见车辆的方法的、与图1A类似的驾驶场景；
图2示出用于检测不可见车辆的方法的流程图；
图3示出配备有多个超声传感器的车辆。
具体实施方式
在更详细地描述根据本公开的一种优选的方法和系统之前，将理解，本公开可完美地应用于需要在拥挤的环境中检测不可见物体的其他特定应用。
图1A示出根据当前情况的驾驶场景。
车辆(A)在车行道的主车道上沿着由沿车道规则地放置的道路施工围栏(10)界定的施工区移动。在围栏的另一侧，存在对于车辆(A)而言的隐藏车道，车辆(B、C和D)在该车道上行驶。
车辆(A)到达十字路口并打算向右转。同时，车辆(B)向前行驶而没有被车辆(A)发现。这会导致车辆(A)与车辆(B)之间的碰撞风险。
如果车辆(A)和车辆(B)装备了诸如雷达和摄像头这样的常规传感器，则这种驾驶场景将不会更加安全，因为此类装置将无法透过障碍物(例如，道路施工围栏或停放的车辆)检测到车辆。风险的界定由两个区表示：
-由点云覆盖的区域表示的“安全”区；
-由阴影线区域表示的“不可见”区或“危险”区。
图1B示出与图1A类似的驾驶场景，该场景实现了检测不可见区中的车辆的方法。
以相同的方式，车辆A在车行道的主车道上沿着由沿车道规则地放置的道路施工围栏(10)界定的施工区移动。在围栏的另一侧，存在对于车辆A而言的隐藏车道，车辆B、C和D在该车道上行驶。车辆A到达十字路口并打算向右转。同时，车辆B向前行驶而没有被车辆A发现。这会导致车辆A与车辆B之间的碰撞风险，此处的安全区和不可见区相同。
然而，在图1B的驾驶场景中，车辆A和车辆B都装备有至少一个接近传感器。这两辆车的接近传感器优选地由驻车传感器中的多个超声传感器构成。更优选地，车辆还可以在其侧面装备有这种传感器，以便能够从任何地方发射和接收信号。
车辆A的接近传感器的发射器发射接近信号PSA，并且车辆B的接近传感器的发射器发射接近信号PSB。在多个传感器布置在车辆的前部、后部以及优选地布置在侧面的情况下，接近信号PSA和PSB在车辆A和车辆B周围均匀地传播。接近信号优选是周期性发射的超声脉冲。
车辆A的接近传感器的接收器接收来自车辆B的传入的接近信号PSB，而车辆B的接近传感器的接收器接收来自车辆A传入的接近信号PSA。
然后，各个车辆A和B分别对接收到的信号进行处理，以能够检测到分别处于车辆A和车辆B的环境中的不可见车辆(分别为车辆B和车辆A)。
尽管未在图1B上表示出来，但其他不可见车辆C和D也可能装备有发射接近信号PSC和PSD并由车辆A检测到的接近传感器。
不可见车辆(例如车辆B、C和D)的检测可以例如通过分析接收到的接近信号的多普勒效应以确定这些车辆的距离和速度来完成。
换句话说，车辆B的发射器发射波前为球面的超声脉冲。车辆A的接收器由于波的传播而接收到具有延迟的波。在两个脉冲之间，车辆B已相对于车辆A发生了移动，结果球面波前不具有相同的中心。结果，当接近十字路口时，随着发射器(即，车辆B)接近接收器(即，车辆A)，波以比发射快的速率到达，因此接收到的脉冲的周期似乎较短，因此频率较高。另一方面，当发射器移动离开接收器时，周期似乎较长，因此频率较低。当接收器相对于发射器移动时，或者当两者都移动时，会发生类似的现象。
此外，通过使用按振幅调制的超声脉冲作为接近信号，可以进一步处理接近信号以确定检测到的不可见车辆(例如，车辆B、C和D)的任何速度变化。基于检测到并处理的接近信号，车辆能够评估与检测到的任何不可见车辆的碰撞风险。
然后，车辆A可以警告车辆A的驾驶员和/或高级驾驶员辅助系统关于检测到的不可见车辆，即，车辆B。并且，车辆B可以警告车辆B的驾驶员和/或高级驾驶员辅助系统关于检测到的不可见车辆，即，车辆A。这种警告降低了两个车辆(车辆A和B)之间的碰撞风险。
图2示出检测不可见车辆的方法的流程图。
在第一步骤S1期间，接近传感器的发射器发射接近信号。优选地，发射器生成周期性脉冲。所生成的脉冲优选地具有1ms(毫秒)的持续时间，以便尽可能地降低接近传感器的功耗。两个脉冲之间的间隔为100ms，即，10Hz的频率，这是功耗与对不可见车辆的安全检测之间的正确折衷。
在第二步骤S2期间，接近传感器的接收器在“筛选模式”(或针对超声信号的“监听模式”)工作，以能够检测周围环境中的任何传入的接近信号。优选地，仅当发射器没有生成脉冲时，接收器才被打开并开始工作。优选地，监听模式在发射器生成的两个脉冲之间的100ms内工作。另选地，即使发射器生成脉冲，也可以连续地使接收器处于监听模式，以避免对不可见车辆(其将与正在监听的车辆同步发射)的任何误检测。
在第二步骤S2期间，处于监听模式的接收器检测是否已经接收到来自不可见车辆的传入的接近信号。如果没有接收到接近信号(选项N)，则该方法在第一步骤循环。如果已经接收到接近信号(选项Y)，则该方法也在第一步骤循环，并在第三步骤期间处理接收到的信号。
在第三步骤S3期间，接近传感器的处理器或高级驾驶员辅助系统的处理器处理接收到的接近信号以检测任何不可见车辆。例如可以通过使用所接收的信号的多普勒效应和/或振幅调制来执行这种检测。以这种方式，处理器将能够确定不可见车辆的距离和速度。
在第四步骤S4期间，每当检测到不可见车辆时，将向驾驶员和/或高级驾驶员辅助通知警告消息。
根据优选方法，各个车辆还装备有至少一个光传感器，例如激光雷达或摄像头。在与筛选步骤并行运行的步骤SA期间，光传感器正在检测该车辆的环境中的可见车辆。在步骤SB期间，将在步骤S3期间由接近传感器检测到的车辆与在步骤SA期间由光传感器检测到的车辆进行比较。在步骤SC期间，不可见车辆被确定为未被光传感器检测到而仅由接近传感器检测到的车辆。然后，将步骤SC的结果用于执行步骤S4。
图3示出装备有多个超声传感器210、220和230的车辆100。优选地，传感器是布置在车辆的前部和后部的(现有的)驻车传感器210和230。更优选地，其还包括在车辆侧面上的至少一个超声传感器220。各个传感器包括发射器和接收器。
车辆100还包括用于处理由传感器210-230接收到的信号的处理单元，该处理单元优选地被包括在高级驾驶员辅助系统(ADAS)300中。更具体地，高级驾驶员辅助系统被配置为检测车辆的环境中的不可见车辆。
为此，传感器210-230的发射器中的至少一个发射器发射能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号。传感器210-230的接收器中的至少一个接收器筛选来自其环境中的不可见车辆的任何传入的接近信号。然后，ADAS处理接收到的接近信号以检测不可见车辆。当检测到不可见车辆时，警告单元警告驾驶员和/或ADAS存在检测到的不可见车辆。
ADAS 300与被设置为使车辆转向的转向单元400和移动控制单元500连接，该移动控制单元500包括被设置为维持或增加车速的动力单元和被设置为使车辆停止或降低车速的制动单元。根据基于警告消息的碰撞风险评估，ADAS可以通过适当控制车速和/或方向来辅助驾驶员。
根据优选实施方式，车辆100还装备有光传感器，例如在车辆行驶时拍摄视频或连续图片序列的一个或多个摄像头610、或360°扫描单元620(作为摄像头的替代或补充)、或例如激光扫描单元(LIDAR)。这些光传感器可以用于执行结合图2描述的步骤SA至SC。
将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以对本说明书中描述的不同实施方式进行对本领域技术人员显而易见的各种修改和/或改进。

Claims (16)

1.一种检测被驱动车辆(A)的车辆环境中的不可见车辆(B)的方法，其中，所述不可见车辆(B)是被所述被驱动车辆(A)与所述不可见车辆(B)之间的障碍物阻碍了视线的车辆，所述被驱动车辆(A)和所述不可见车辆(B)各装备有至少一个接近传感器(210-230)，所述方法包括用于所述被驱动车辆(A)的以下步骤：
由所述被驱动车辆(A)的接近传感器的接收器筛选能够沿着非线性路径在空气中传播的任何传入的接近信号，其中，所述非线性路径是因没有反射面而导致光束不能从所述被驱动车辆(A)到达所述不可见车辆(B)的路径；
接收来自所述不可见车辆(B)的传入的接近信号(PSB)；
处理所接收的接近信号(PSB)，以检测所述不可见车辆(B)；以及
向驾驶员和/或高级驾驶员辅助系统(300)警告检测到的不可见车辆。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括用于所述被驱动车辆(A)和所述不可见车辆(B)的以下初步步骤：
由所述接近传感器的发射器发射能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号(PSA；PSB)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所发射的接近信号是周期性脉冲。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个接近传感器是超声传感器，所述接近信号是超声信号，并且所述筛选步骤是监听步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述超声传感器是车辆的驻车传感器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述超声信号是以所述驻车传感器的最大功率发射的周期性脉冲。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，对所接收的超声信号进行处理的步骤还分析多普勒效应以确定检测到的不可见车辆的距离和速度。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述超声信号是振幅调制的，并且所述处理步骤还对所述振幅调制进行分析以确定检测到的不可见车辆的任何速度变化。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述警告步骤还评估并警告与检测到的不可见车辆的碰撞风险。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接收器连续地或者在所述发射器未进行发射时对任何传入的接近信号进行筛选。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，各个车辆还装备有至少一个光传感器(610；620)，所述方法还包括以下步骤：
由所述至少一个光传感器对所述车辆环境中的可见车辆进行检测；
对由所述光传感器和所述接近传感器检测到的所有车辆进行比较；
将被所述接近传感器检测到但未被所述光传感器检测到的车辆确定为不可见车辆。
12.一种被驱动车辆(A)的高级驾驶员辅助系统，所述高级驾驶员辅助系统对所述被驱动车辆(A)的车辆环境中的不可见车辆进行检测，所述不可见车辆(B)是被所述被驱动车辆(A)与所述不可见车辆(B)之间的障碍物阻碍了视线的车辆，所述高级驾驶员辅助系统用于实现根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述高级驾驶员辅助系统包括：
至少一个接近传感器，所述至少一个接近传感器包括：
发射器，所述发射器发射能够沿着非线性路径在空气中传播的接近信号，其中，所述非线性路径是因没有反射面而导致光束不能从所述被驱动车辆(A)到达所述不可见车辆(B)的路径；
处于筛选模式的接收器，所述接收器筛选和接收任何传入的接近信号；
处理器，所述处理器对接收到的接近信号进行处理以检测所述不可见车辆；以及
警告单元，所述警告单元向驾驶员和/或所述高级驾驶员辅助系统警告检测到的所述不可见车辆。
13.根据权利要求12所述的高级驾驶员辅助系统，其中，所述高级驾驶员辅助系统包括布置在车辆的前部、后部和侧面的多个接近传感器，并且其中，所述接近传感器中的至少一个接近传感器是超声传感器。
14.根据权利要求13所述的高级驾驶员辅助系统，其中，所述接近传感器中的至少一个接近传感器是驻车传感器。
15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质编码有计算机软件产品，所述计算机软件产品包含用于检测被驱动车辆(A)的车辆环境中的不可见车辆的指令，其中，所述不可见车辆(B)是被所述被驱动车辆(A)与所述不可见车辆(B)之间的障碍物阻碍了视线的车辆，所述计算机软件产品包括高级驾驶员辅助系统，所述高级驾驶员辅助系统装备有包括发射器和接收器的至少一个接近传感器、处理器以及警告单元，其中，所述计算机软件产品使所述高级驾驶员辅助系统执行操作，所述操作包括：
由所述接近传感器的所述接收器筛选并接收能够沿着非线性路径在空气中传播的任何传入的接近信号，其中，所述非线性路径是因没有反射面而导致光束不能从所述被驱动车辆(A)到达所述不可见车辆(B)的路径；
由所述处理器处理接收到的接近信号(PSB)，以检测所述不可见车辆(B)；以及
由所述警告单元向驾驶员和/或所述高级驾驶员辅助系统(300)警告检测到的不可见车辆。
16.一种车辆，所述车辆装备有根据权利要求12至14中任一项所述的高级驾驶员辅助系统。
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