对象检测装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201510684753.3 | 申请日 | 2015-10-20 | 公开(公告)号 | CN105539437B | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 株式会社电装; 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 福万真澄; 大林干生; 贵田明宏; | ||||
| 摘要 | 一种用于使用距离测量 传感器 20来检测对象50并且安装在移动体30中的对象检测装置10，包括： 位置 计算器，其计算对象50相对于移动体30的位置；速度检测器，其检测移动体30的速度；位移计算器，其计算移动体30所移动的距离；相对速度计算器，其计算移动体30与对象50之间的相对速度；第一确定器，其确 定位 置计算器中的位置计算是否是可能的；第二确定器，其确定通过位移计算器进行的移动距离计算是否是可能的；以及估计器，其基于对象50的最后已知位置、移动体所移动的最后已知距离或最后已知相对速度来估计对象50的位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于使用距离测量传感器(20)来检测对象(50)并且安装在移动体(30)中的对象检测装置(10)，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 对象检测装置技术领域背景技术[0002] 按照惯例，提出通过使用距离测量传感器(例如安装在车辆上的超声波传感器)来检测在车辆的周围环境中存在的对象(例如前方车辆、行人或障碍物)，并且基于对象检测结果来执行各种控制(例如致动制动设备或通知驾驶员)，以改善车辆的行驶安全性。 [0003] 距离测量传感器具有检测范围，其发射探测波，并且可以接收被检测范围内的对象反射的反射波。 [0004] 然而，在车辆周围存在的对象的位置可能在距离测量传感器的检测范围外。 [0005] 此外，即使对象存在于检测范围内，反射波的反射方向取决于对象的形状而变化，并且可能暂时发生无法检测到对象的情况。 [0006] 在该情况下，当假定在车辆周围环境中不存在对象，并且例如车辆不执行对制动设备的致动时，存在有以下可能性，即取决于对象的位置车辆可能接触对象。 [0008] 在公布第2012-144157号中所公开的对象检测装置中，当对象的位置在距离测量传感器的检测范围外时，基于由距离测量传感器检测的先前对象的位置和由车轮速度传感器测量的车辆移动的距离，来估计车辆与对象之间的距离。 [0009] 然而，在根据公布第2012-144157号的对象检测装置中，当距离测量传感器不再能够检测到对象的位置之后，不能精确地获得由车辆移动的距离时，车辆与对象之间的距离的计算精度将降低。 [0010] 例如，如果对象是运动对象，则即使将车轮速度传感器的检测结果进行距离转换，正确地估计车辆与对象之间的距离也是不可能的。 [0011] 换言之，精确地了解车辆相对于对象的相对位置是不可能的，并且结果是，到对象的距离的计算精度降低。 发明内容[0012] 本发明是鉴于上述问题完成的，并且其目的是提供一种对象检测装置，在无法根据距离测量传感器的检测结果来计算在移动体周围的对象的位置的情况下，所述对象检测装置可以正确地估计该对象的位置。 [0013] 根据一方面的用于使用距离测量传感器来检测对象，并且安装在移动体中的对象检测装置包括：位置计算器，其基于距离测量传感器的检测结果来计算对象相对于移动体的位置；速度检测器，其检测移动体的速度；以及位移计算器，其基于由速度检测器检测的移动体的速度来计算移动体所移动的距离。 [0014] 对象检测装置还包括：相对速度计算器，其基于由位置计算器计算的对象的位置和由速度检测器检测的移动体的速度来计算移动体与对象之间的相对速度；第一确定器，其确定通过位置计算器进行的位置计算是否是可能的；以及第二确定器，其确定通过位移计算器进行的移动距离计算是否是可能的。 [0015] 对象检测装置还包括：第一估计器，当通过第一确定器确定位置计算是不可能的并且通过第二确定器确定移动距离计算是可能的时，该第一估计器基于对象的最后已知位置和由位移计算器计算的移动体所移动的距离来估计对象的位置；以及第二估计器，当通过第一确定器确定位置计算是不可能的并且通过第二确定器确定移动距离计算是不可能的时，该第二估计器基于对象的最后已知位置和最后已知相对速度来估计对象的位置。 [0016] 当未正确执行基于移动体的速度来计算移动体所移动的距离时，变得难以在基于距离测量传感器的检测结果来进行的对象的位置计算是不可能的情况下获得对象的位置。 [0017] 在这方面，即使在基于距离测量传感器的检测结果进行对象的位置计算是不可能的情况下，通过使用移动体与对象之间的最后已知相对速度来获得对象的位置变为可能。 [0019] 在附图中： [0020] 图1示出了对象检测装置的概览； [0021] 图2示出了计算对象的位置的原理； [0022] 图3A、图3B和图3C示出了跟随车辆和对象的移动的相对位置变化；以及[0023] 图4示出了对象检测装置执行的处理的流程图。 具体实施方式[0024] 在下文中，将参照附图来描述实施方式。 [0025] 应意识到，在下面的实施方式中，对彼此相同或类似的部件给出相同的附图标记，并且将不描述其重复的结构和特征，以避免重复说明。 [0026] <第一实施方式> [0027] 在下文中，将参照附图来描述用于实施安装在移动体中的对象检测装置的第一实施方式。 [0028] 根据本实施方式的对象检测装置是安装在作为移动体的车辆中的车载装置，并且通过从距离测量传感器接收对象的检测信息，对象检测装置检测在车辆周围存在的对象如其它车辆或道路结构。 [0029] 首先，将参照图1来描述根据本实施方式的车辆的对象检测系统的总体结构。 [0030] 距离测量传感器20例如是超声传感器，其具有将20kHz至100kHz的超声波作为探测波来发射的功能，并且具有将从对象反射的探测波作为反射波来接收的功能。 [0031] 在本实施方式中，四个距离测量传感器20以预定距离安装在车辆的前面(例如，前保险杠)，以便在与车辆30的行驶方向垂直的方向(即，车辆宽度方向)上对准。 [0032] 具体地，距离测量传感器20包括：相对于车辆30的中心线31对称地附接至中心线31附近的位置的两个中心传感器(第一传感器21、第二传感器22)；以及分别附接至车辆30的左拐角和右拐角的拐角传感器23、24。 [0033] 应注意，尽管还将距离测量传感器20附接在车辆后面(例如，车辆30的后保险杠)，但是传感器的附接位置和功能与车辆前面的距离测量传感器20相同，因此将省略对其的描述。 [0034] 在距离测量传感器20中的每一个中，将对象检测范围40设置为从中可以接收自发射探测波的反射波(直接波)的区域。 [0035] 此外，距离测量传感器20被布置成使得邻接两个距离测量传感器20的对象检测范围40的部分交叠。 [0036] 虽然在图1中仅示出了第一传感器21的对象检测范围41和第二传感器22的对象检测范围42，但是对于拐角传感器23，24而言类似地设置对象检测范围40。 [0037] 将反射波的振幅的阈值设置至距离测量传感器20，并且当距离测量传感器20接收到振幅大于阈值的反射波时，将包括反射波的接收时间的检测信息传送至起到对象检测装置作用的ECU 10。 [0038] ECU 10主要包括由CPU和各种类型的存储器构成的微计算机，并且基于已经从距离测量传感器20接收的对象50的检测信息来检测在车辆周围是否存在对象50。 [0040] 此外，当ECU 10从距离测量传感器20接收对象50的检测信息时，ECU 10基于接收的检测信息来确定在车辆周围是否存在对象50。 [0041] 然后，当确定在车辆周围存在对象50时，执行作为接触避免控制的车辆30的转向角控制或减速控制，或者执行通过警报声对车辆30的驾驶员的通知，以便使车辆30不与对象50接触。 [0042] ECU 10通过使用从距离测量传感器20输入的对象50的检测信息采用三角测量原理来计算对象50相对于车辆30的相对位置(坐标)。 [0043] 如公知的那样，三角测量原理用于使用已知的两个点之间的距离以及已知的两个点的相应测量点之间的距离来计算测量点的坐标。 [0044] 根据该原理，ECU 10通过使用其对象检测范围40交叠的两个距离测量传感器20之间的距离以及对象50与距离测量传感器20中的每一个之间的距离来计算对象50的位置(坐标)。 [0045] 此外，车辆30设置有车轮速度传感器60，其是通过检测每单位时间旋转的次数来分别检测四个车轮(未示出)的旋转速度的旋转检测传感器。 [0046] 车轮速度传感器60检测的车轮的旋转速度被输入至ECU 10。 [0047] 在本实施方式中通过使用车轮速度传感器60检测的车轮的旋转速度来计算车辆速度(车辆的行驶速度)。 [0048] 例如，获得每个车轮的旋转速度，并且通过使用第二最小(即第二最慢)旋转速度来计算车辆速度。 [0049] 此外，还可以通过获取每个车轮的旋转速度并且使用所获取每个车轮的旋转速度的平均值来计算车辆速度。 [0050] 附带地，在通过低通滤波器之后获得通过车轮的旋转速度获得的车辆速度。 [0051] 这是因为用于计算相对速度的对象50的位置使用在检测到车辆速度的时间之前存储在存储器中的位置，因此相对于车辆速度的相对速度被延迟。 [0052] 图2是用于说明计算对象50的位置的方法的图，并且在平面图中表示第一传感器21、第二传感器22以及置于第一传感器21和第二传感器22的前面的对象50。 [0053] 应注意，在图2中，第一传感器21被配置为直接检测传感器，其接收由发送探测波25引起的直接波26，并且第二传感器22被配置为间接检测传感器，其接收通过第一传感器 21发射的作为间接波27的探测波25的反射波。 [0054] ECU 10通过将穿过第一传感器21和第二传感器22的直线限定为X轴，而将穿过第一传感器21和第二传感器22之间的中间部分并且与X轴垂直的直线限定为Y轴，来设置坐标系统，并且ECU 10计算坐标系统的X坐标和Y轴坐标作为对象50的估计位置。 [0055] 具体地，ECU 10命令第一传感器21发射探测波25。 [0056] 然后，当探测波25被反射并且由第一传感器21作为直接波26来接收时，基于直接波26来计算第一传感器21与对象50之间的距离。 [0057] 此外，当探测波25的反射波由第二传感器22作为间接波27来接收时，基于接收的间接波27来计算第二传感器22与对象50之间的距离。 [0058] 作为X轴与Y轴的交点的原点O和第一传感器21之间的距离与原点O和第二传感器22之间的距离相等，并且预先将距离d存储在ECU 10中。 [0059] 此外，ECU 10将第一传感器21接收直接波26的时间限定为第一时间t1，同时ECU 10通过从第二传感器22接收间接波27的时间中减去第一传感器21发射探测波25的时间来限定作为第二时间t2的时间。 [0060] 在该情况下，通过将声速乘以第一时间t1获得的值是第一传感器21与对象50之间的距离的值的两倍，而通过将声速乘以第二时间t2获得的值是第一传感器21和对象50之间的距离与第二传感器22与对象50之间的距离之和。 [0061] ECU 10使用第一传感器21和第二传感器22之间的距离2d以及第一时间t1的测量值和第二时间t2的测量值，通过三角测量来计算对象50的坐标(x，y)。 [0062] 虽然在图2中将第一传感器21为直接检测传感器而第二传感器22为间接检测传感器描述作为示例，但是当第一传感器21为间接检测传感器而第二传感器22为直接检测传感器时，以类似的方式来计算对象50的位置。 [0063] 此外，在四个传感器21至24中，可以以每两个邻接传感器的组合的方式来计算对象50的位置。 [0064] 同样地，在车辆的后面的距离测量传感器20中，使用每两个邻接传感器的组合来计算对象50的位置。 [0065] 应注意，当对象50是静止对象时，车辆30与对象50之间的相对位置跟随车辆30的移动而变化，而当对象50是移动对象时，车辆30与对象50之间的相对位置跟随车辆30的移动和对象50的移动而变化。 [0066] 图3A、图3B和图3C示出了车辆30与对象50之间的相对位置跟随车辆30的移动而变化的示例。 [0067] 图3A、图3B和图3C示出了对象50是移动对象并且时间序列为图3A、图3B和图3C中的顺序的示例。 [0068] 在图3C中，对象50的位置在对象检测范围40之外，并且图3C所示的对象50的坐标(xn，yn)被设置为要估计的当前位置。 [0069] 即使对象50是静止对象，车辆30与对象50之间的相对位置关系也以相同的方式跟随车辆30的移动而变化。 [0070] 如图3A、图3B和图3C所示，随着时间推移，可能发生对象50的位置从距离测量传感器20的对象检测范围40之内移动至对象检测范围40之外。 [0071] 然后，由于对象50的位置移动至对象检测范围40之外，因此对象50的位置计算变为不可能。 [0072] 此时，出现以下可能性，即取决于对象50的形体和位置，车辆30与对象50彼此接触。 [0073] 因此，在本实施方式中，在对象50从距离测量传感器20的对象检测范围40之内移动至对象检测范围40之外后，估计对象50的位置，并且使用对象50的估计位置来执行接触避免控制。 [0074] 将说明用于对已经从对象检测范围40之内移动至对象检测范围40之外的对象50的位置进行估计的方法。 [0075] 此处，首先，将描述在计算对象50的位置变为不可能之后，通过使用对车辆速度进行距离转换而计算的车辆30所移动的距离(移动距离)来执行位置估计的方法。 [0076] 在这样的方法中，通过使用对象50的最后已知位置以及基于最后已知车辆速度所计算的车辆30移动的距离来估计对象50的位置(对应于第一估计器)。 [0077] 附带地，如上所述，通过使用车轮速度传感器60已经检测到的车轮的旋转速度来计算车辆速度。 [0078] 在该情况下，优选地，当对象50存在于对象检测范围40之内时，将对象50的计算位置依次存储在存储器中来作为位置历史，而当对象50移动至对象检测范围40之外时，优选地，通过使用对象50的位置历史来执行后面的位置估计。 [0079] 在本实施方式中，作为另一位置估计方法，基于对象50的最后已知位置以及车辆30与对象50的最后已知相对速度来估计对象50的位置(对应于第二估计器)。 [0080] 在该情况下，基于当对象50存在于对象检测范围40之内时的对象50的位置变化来计算车辆30与对象50的相对速度，并且将相对速度的信息依次存储在存储器中。 [0081] 为了提供对相对速度计算的附加说明，例如从图3B所示的对象50的坐标(x(n-1)，y(n-1))中减去图3A所示的对象50的坐标(x(n-2)，y(n-2))。 [0082] 然后，可以通过用上面的结果除以在已检测到坐标(x(n-1)，y(n-1))的时间与已检测到坐标(x(n-2)，y(n-2))的时间之间的差值，来获得车辆30与对象50之间的相对速度。 [0083] 当计算相对速度时，优选地将相对速度计算作为与速度的绝对值、移动方向x以及移动方向y对应的向量。 [0084] 然而，如上所述，当进行对象50的位置计算是不可能的时，如果未正确获得车辆30移动的距离，则在根据对象50的即时位置和车辆30移动的距离来估计对象50的位置的方法中，对象50的位置估计的精度降低。 [0085] 例如，在车辆30与对象50之间的关系中，对象50是静止对象的情况和对象50是移动对象的情况二者都是可能的。在对象50是静止对象的情况下，可以通过对车辆速度进行距离转换来计算车辆30移动的距离，而在对象50是移动对象的情况下，通过对车辆速度进行距离转换来计算车辆30移动的距离是不可能的。 [0086] 也就是说，如果对象50是静止对象，则只要车辆速度是已知的，即使在对象50的位置在对象检测范围40之外的情况下，也可以通过使用车辆速度来估计对象50的位置。 [0087] 换言之，对象50相对于车辆30的相对位置仅取决于车辆30移动的距离而变化。 [0088] 因此，可以通过使用先前检测的坐标和车辆速度来估计图3C所示的对象50的当前位置。 [0089] 相比之下，如果对象50是移动对象，则通过使用先前检测的坐标和车辆速度来估计图3C所示的对象50的当前位置是不可能的，因为对象50相对于车辆30的相对位置不仅仅取决于车辆30移动的距离。 [0090] 因此，如果对象50是移动对象，则当对象50的位置计算变为不可能时，基于对象50的最后已知位置(位置历史)以及车辆30与对象50之间的相对速度(相对速度历史)来估计对象50的位置。 [0091] 优选地，通过使用车辆30与对象50之间的相对速度来执行对对象50是静止对象还是移动对象的确定。 [0092] 也就是说，将相对速度除以车辆30的车辆速度，并且如果可以获得的值近似为1，则可以确定对象50是静止对象。 [0093] 此外，在无法正确地确定车辆30移动的距离的情况下，可以考虑当通过使用由车轮速度传感器60检测的车轮的旋转速度来计算车辆速度时车辆速度为非正常值的情况。 [0094] 例如，如果在车辆30行驶时车轮中的一个车轮发生滑动(锁定)，则尽管车轮速度传感器60检测的旋转速度为零，但是考虑到车辆30在滑动的情况下继续移动，进而在这种情况下车辆速度的检测值将不同于正常值。 [0095] 因此，在本实施方式中，确定车辆速度是否已经被正确计算，并且基于确定结果来选择性地采用对象50的位置估计方法。 [0096] 在该情况下，当在车轮的旋转速度中已经使用第二最小旋转速度时，如果两个或更多个车轮被锁定，则无法正确计算车辆速度。 [0097] 因此，确定处于以下状态：在四个车轮中的两个车轮或三个车轮的旋转速度为零而其余车轮速度不为零的情况下，无法正确计算车辆速度。 [0098] 此外，当使用车轮的旋转速度的平均值来计算速度时，如果一个或更多个车轮被锁定，则无法正确计算车辆速度。 [0099] 在该情况下，确定车辆处于以下状态：在至少一个车轮的车轮速度为零并且至少一个车轮的车轮速度不为零的情况下，无法正确计算车辆速度。 [0100] 图4是示出了ECU 10执行的一系列处理的流程的流程图。 [0101] 在使用距离测量传感器20的检测结果对对象50的位置进行计算之后，执行根据图4中的流程图的处理。 [0102] 首先，在确定是否已经计算出对象50的位置的同时，ECU 10起到位置计算器(S101)的作用。 [0103] 具体地，如果对象50存在于对象检测范围40之内，则确定S101应被执行为肯定，即已经执行对象50的位置计算。 [0104] 另一方面，如果对象50不存在于对象检测范围40中，则对象50的位置计算变得不可能，并且因此确定S101为否定。 [0105] 在该情况下，ECU 10起到第一确定器的作用。 [0106] 如果已经确定计算出对象50的位置(S101：是)，则可以将对象50的位置存储在存储器中(S102)，以及在确定是否正确检测到车辆速度的同时，ECU 10起到速度检测器的作用(S103)。 [0107] 如果检测到车辆速度(S103:是)，则ECU 10起到相对速度计算器的作用，并且基于对象50的计算位置和检测到的车辆速度来计算车辆30与对象50之间的相对速度，并且将结果存储在存储器中(S104)。 [0108] 然后，确定对象50是否是静止对象，并且将确定结果存储在存储器中(S105)。 [0109] 应注意，如果车辆速度未被检测，则因为计算相对速度是不可能的，所以在该控制周期中省略S104和S105的处理(S103：否)。 [0110] 然后，确定对象50的当前位置是否在车辆宽度内(S106)。 [0111] 在S106的处理中，确定作为对象50在车辆宽度方向上的坐标的X坐标是否处在车辆宽度内。 [0113] 另一方面，当确定对象50的当前位置处在车辆宽度内时，则确定对象50的当前位置是否在距车辆30的预定距离内(S107)。 [0114] 在S107中，通过使用作为对象50在车辆30的行驶方向上的坐标的Y坐标来计算车辆30的前端与对象50之间的距离。 [0115] 然后，确定所述距离是否在预先设置的预定距离内。 [0116] 可以根据车辆速度来改变预定距离，或者当未检测到车辆速度时，可以使用预先设置的预定值。 [0117] 然后，当确定对象50的当前位置不在距车辆30的预定距离内时(S107：否)，一系列处理结束。 [0118] 另一方面，当确定对象50的当前位置在距车辆30的预定距离内时(S107：是)，因为通过车辆30的移动出现车辆30与对象50可以接触的可能性，所以车辆30执行碰撞避免控制如制动控制(S108)，并且一系列处理结束。 [0119] 接着，将描述当确定不能够计算对象50的位置时的情况(S101：否)。 [0120] 首先，在先前控制周期中的S104的中，确定是否已经计算出车辆30与对象50之间的相对速度，并且已经确定对象50是否是静止对象(S109)。 [0121] 如果没有计算出车辆30与对象50之间的相对速度(S109：否)，由于估计对象50的当前位置是不可能的，所以一系列处理结束。 [0122] 另一方面，如果已经计算出车辆30与对象50之间的相对速度，并且如果已经确定对象50是否是静止对象，则ECU 10起到速度确定器的作用，并且确定是否检测到车辆速度(S110)。 [0123] 如果确定检测到车辆速度(S110：是)，则ECU 10起到对象确定器的作用，并且确定对象50是否是静止对象(S111)。 [0124] 在S110和S111中，ECU 10起到第二确定器的作用，并且当S110和S111二者都为是时，表示可以计算出车辆30移动的距离。 [0125] 使用在S105的处理中存储在存储器中的确定结果来执行S111的处理。 [0126] 替代S111的处理，可以确定对象50是否是移动对象。 [0127] 当S110和S111二者都为是时，读出在S102中存储在存储器中的对象50的位置，并且根据所读出的位置，ECU 10起到位移计算器的作用，并且通过计算基于车辆速度计算的车辆30所移动的距离来估计对象50的当前位置(S112)。 [0128] 此外，如果S110或S111中的任一个为否，则读出在S102中存储在存储器中的位置和在S104中存储在存储器中的相对速度，并且使用对象的所述位置和所述相对速度来估计对象50的当前位置(S113)。 [0129] 此时，假定自对象30与对象50之间的相对速度被存储在存储器中的时间起，对象30与对象50之间的相对速度未变化，并且通过根据相对速度计算移动的距离来根据对象50的位置计算移动的距离。 [0130] 附带地，ECU 10在S112中起到第一估计器的作用，并且在S113中起到第二估计器的作用。 [0131] 当在S112或S113中估计出对象50的当前位置时，执行与用于计算对象50的位置的S106至S108的处理相同的处理，并且一系列处理结束。 [0132] 利用上面的结构，根据实施方式的对象检测装置具有下面的效果。 [0133] 如果无法检测到对象50的位置，并且如果无法精确计算出车辆30移动的距离，则通过使用先前计算的对象50的位置以及车辆30与对象50之间的相对速度来估计对象50的位置。 [0134] 因此，即使在如当对象50是移动对象或者车轮被锁定时正确计算车辆30移动的距离是不可能的情况下，也可以估计对象50的位置，并且可以避免以下情况：尽管存在对象50可能存在于车辆30的行驶方向上的可能性，也没有执行接触避免控制。 [0135] 在通过使用对象50与车辆30之间的相对速度来估计对象50的位置的情况下，当车辆30的速度改变时，对象50的位置的检测精度降低。 [0136] 在这方面，当对象50是静止对象时，因为基于对象50的先前位置和车辆速度来估计对象50的位置，所以允许当对象50是移动对象时并且当无法检测车辆速度时，对对象50的位置进行估计，同时可以改善当对象50是静止对象时对象50的位置的估计精度。 [0137] <变型> [0138] 在基于距离测量传感器20的检测结果来进行对象50的位置计算变得不可能的情况下，虽然在图4的处理中被配置成执行S110和S111的相应确定处理，但是这可以改变，并且可以被配置成执行S110或S111中的任一个。 [0139] 虽然在上面的实施方式中，车轮速度传感器60被设置在车辆30的每个车轮中，并且配置成基于这些车轮速度传感器60中的每一个的检测结果来检测车辆速度，但是可以改变该配置。 [0140] 例如，可以将车轮速度传感器60设置在车辆30的四个车轮中的至少两个车轮中。 [0142] 用于确定对象50是静止对象还是移动对象的方法可以是任意的，并且除了上面的方法之外，还可以通过使用车载相机的捕获图像来确定对象50是静止对象还是移动对象。 [0143] 虽然，在上面的实施方式中已经例示了使用超声波作为探测波，但是可以使用除了超声波以外的波如声波或无线电波作为探测波。 [0145] 用于在这些情况下计算速度的方法可以采用在每个移动对象中通常使用的计算速度的方法。 [0146] 虽然在上述实施方式中通过使用多个距离测量传感器20的三角测量来计算车辆30与对象50之间的二维相对位置，但是可以以相同的方式将本发明应用于计算车辆30与对象50之间的一维位置关系，即应用于仅计算距离的情况。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈