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车辆碰撞系统及其使用方法

阅读:52发布:2020-05-12

专利汇可以提供车辆碰撞系统及其使用方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供了一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法。该方法包括识别沿着车辆的侧表面的一个或多个物体,基于车辆相对于所识别的一个或多个物体的轨迹确定威胁最高的物体,计算威胁最高的物体与车辆的侧表面之间的碰撞时间,通过将碰撞时间与至少一个 阈值 进行对比来确定补救动作,以及启动补救动作以防止车辆的侧表面与威胁最高的物体之间的碰撞。,下面是车辆碰撞系统及其使用方法专利的具体信息内容。

1.一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法,所述方法包括以下步骤:
当车辆以30英里/小时或以下的速度移动时,识别沿所述车辆的侧表面的一个或多个静止物体,其中从所述车辆的前端到所述车辆的后端并且从所述车辆的每一侧向外延伸的视野范围内探测到一个或多个静止物体;
基于所述车辆的侧表面相对于所述一个或多个识别出的静止物体的轨迹、车辆的位置和移动,确定威胁最高的物体;
计算所述威胁最高的物体和所述车辆的所述侧表面之间的碰撞时间;
通过按顺序将威胁最高的物体的所述碰撞时间与制动动作阈值、转向动作阈值以及警告动作阈值进行对比来确定补救动作;以及
启动所述补救动作以防止所述车辆的所述侧表面与所述威胁最高的物体之间的碰撞,其中所述补救动作包括警告动作、转向动作或制动动作中的至少一个,其中启动所述补救动作的步骤进一步包括:
如果所述碰撞时间小于或等于所述制动动作阈值,则发送配置用于使所述车辆减速和停止的指令;
如果所述碰撞时间大于所述制动动作阈值,则将所述碰撞时间与所述转向动作阈值进行对比,如果所述碰撞时间小于或等于所述转向动作阈值,则确定转向操纵,以规避所述威胁最高的物体;
如果所述碰撞时间大于所述转向动作阈值,则将所述碰撞时间与所述警告动作阈值进行对比,如果所述碰撞时间小于或等于所述警告动作阈值,则向车辆乘员提供警告,其中在启动转向操纵之前,评估车辆的新轨迹,以确定是否有任何物体在车辆的新轨迹内;如果车辆的新轨迹内有物体继续具有碰撞可能,则启动应急制动特征,从而使车辆减速并停止;如果新轨迹内没有物体,则执行转向操纵。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述补救动作的严谨性根据碰撞时间而变化。
3.一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法,所述方法包括以下步骤:
当车辆以30英里/小时或以下的速度移动时,探测在沿车辆的侧表面的预定接近度之内的一个或多个物体,其中所述预定接近度是从所述车辆的前端到所述车辆的后端、从所述车辆的每一侧向外延伸的视野范围;
基于车辆和探测到的物体的位置、移动和轨迹,确定所述车辆的侧表面和所述预定接近度范围内探测到的所述一个或多个物体的每一个之间的碰撞可能性;
计算每个可能碰撞的碰撞时间,以识别哪个物体具有最短的碰撞时间;
按顺序将所述最短的碰撞时间与制动动作阈值、转向动作阈值和警告动作阈值进行对比;以及
选择性地启动补救动作,以防止所述车辆的侧表面和具有所述最短碰撞时间的所述物体之间的碰撞,其中所述补救动作包括警告动作、转向动作或制动动作中的至少一个,其中选择性地启动补救动作的步骤进一步包括:
如果所述最短的碰撞时间小于或等于所述制动动作阈值,则发送配置用于使所述车辆减速和停止的指令;
如果所述最短的碰撞时间大于所述制动动作阈值,则将所述最短的碰撞时间与所述转向动作阈值进行对比,如果所述最短的碰撞时间小于或等于所述转向动作阈值,则确定转向操纵,以防止与具有最短的碰撞时间的物体发生碰撞;
如果所述碰撞时间大于所述转向动作阈值,则将所述最短的碰撞时间与所述警告动作阈值进行对比,如果所述最短的碰撞时间小于或等于所述警告动作阈值,则向车辆乘员提供警告,
其中在启动转向操纵之前,评估车辆的新轨迹,以确定是否有任何物体在车辆的新轨迹内;如果车辆的新轨迹内有物体继续具有碰撞可能,则启动应急制动特征,从而使车辆减速并停止;如果新轨迹内没有物体,则执行转向操纵。
4.一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法,所述方法包括以下步骤:
从多个传感器接收数据;
当车辆以30英里/小时或以下的速度移动时,基于所接收的数据,在沿所述车辆的侧表面延伸的视野范围内识别一个或多个物体,其中所述视野范围从所述车辆的前端到所述车辆的后端并且从所述车辆的每一侧向外延伸;
基于当前的车辆轨迹计算相对于车辆的侧表面的期望的车辆路径;
将所述期望的车辆路径与所述视野范围内的所述一个或多个物体进行对比,以确定所述车辆的所述侧表面与所述视野范围内的所述一个或多个物体的碰撞可能性;
计算所述车辆的侧表面与所述视野范围内的所述一个或多个探测到的物体之间的估计的碰撞时间;
基于所述估计的碰撞时间,确定相对于所识别出的一个或多个静止物体的威胁最高的物体;以及
将所述威胁最高的物体的碰撞时间与一系列阈值进行对比,以选择性地确定补救动作,从而防止碰撞,其中所述补救动作包括警告动作、转向动作或制动动作中的至少一个,其中选择性地确定所述补救动作进一步包括:
如果所述威胁最高的物体的所述碰撞时间小于或等于制动动作阈值,则启动制动指令;
如果所述威胁最高的物体的所述碰撞时间大于所述制动动作阈值且小于或等于所述转向动作阈值,则启动转向操纵,以防止碰撞;以及
如果所述威胁最高的物体的所述碰撞时间大于所述转向动作阈值且小于或等于警告动作阈值,则向车辆乘员启动警告,
其中在启动转向操纵之前,评估车辆的新路径,以确定是否有任何物体在车辆的新路径内;如果车辆的新路径内有物体继续具有碰撞可能,则启动应急制动特征,从而使车辆减速并停止;如果新路径内没有物体,则执行转向操纵。
5.一种车辆碰撞系统,所述系统包括:
多个传感器,其配置成当车辆以30英里/小时或以下的速度移动时,识别沿所述车辆的侧表面的一个或多个静止物体,其中从所述车辆的前端到所述车辆的后端并且从所述车辆的每一侧向外延伸的视野范围内探测到一个或多个静止物体;以及
制模,其配置成:
基于所述车辆的侧表面相对于所述一个或多个识别的静止物体的轨迹、车辆的位置和移动,确定威胁最高的物体;
计算所述威胁最高的物体和所述车辆的所述侧表面之间的碰撞时间;
通过将所述碰撞时间与制动动作阈值、转向动作阈值和警告动作阈值按顺序进行对比来确定补救动作;以及
启动所述补救动作,以防止所述车辆的所述侧表面与所述威胁最高的物体之间的碰撞,其中所述补救动作包括警告动作、转向动作或制动动作中的至少一个,其中启动所述补救动作进一步包括:
如果所述碰撞时间小于或等于所述制动动作阈值,则发送配置用于使所述车辆减速和停止的指令;
如果所述碰撞时间大于所述制动动作阈值,则将所述碰撞时间与所述转向动作阈值进行对比,如果所述碰撞时间小于或等于所述转向动作阈值,则确定转向操纵,以规避所述威胁最高的物体;
如果所述碰撞时间大于所述转向动作阈值,则将所述碰撞时间与所述警告动作阈值进行对比,如果所述碰撞时间小于或等于所述警告动作阈值,则向车辆乘员提供警告,其中在启动转向操纵之前,评估车辆的新轨迹,以确定是否有任何物体在车辆的新轨迹内;如果车辆的新轨迹内有物体继续具有碰撞可能,则启动应急制动特征,从而使车辆减速并停止;如果新轨迹内没有物体,则执行转向操纵。

说明书全文

车辆碰撞系统及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及车辆碰撞系统,更具地体涉及配置成用于探测和减轻侧面物体碰撞的车辆碰撞系统。

背景技术

[0002] 传统的车辆碰撞系统用于警告或以其他方式警示驾驶员可能与物体或另一车辆发生碰撞。然而,这些警告系统通常限于沿正向或逆向宿主车辆轨迹的其他车辆或物体。会对车辆的侧面造成碰撞威胁的物体或其他车辆通常难以探测,尤其是在低速情况下,比如驻车或转弯拐时。

发明内容

[0003] 根据本发明的一个实施例,提供了一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法。该方法包括识别沿车辆的侧表面的一个或多个物体,基于相对于一个或多个识别的物体的车辆轨迹确定威胁最高的物体,计算威胁最高的物体与车辆侧表面之间的碰撞时间,通过将碰撞时间与至少一个阈值进行比较来确定补救行动,并启动补救行动,以防止车辆的侧表面与威胁最高的物体之间的碰撞。
[0004] 根据本发明的另一个实施例,提供了一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法,其包括探测沿车辆侧表面的预定接近度内的一个或多个物体,确定车辆侧表面与预定接近度内探测到的一个或多个物体中的每一个发生碰撞的可能性,计算每个可能碰撞的碰撞时间,以识别哪个物体具有最少的碰撞时间,并选择性地启动补救行动,以防止车辆侧表面和具有最少碰撞时间的物体之间的碰撞。
[0005] 根据本发明的又一个实施例,提供了一种结合车辆碰撞系统进行使用的方法,其包括从多个传感器接收数据,基于所接收的数据识别沿车辆侧表面延伸的视野范围内的一个或多个物体,基于当前的车辆轨迹计算预期的车辆路径,将预期的车辆路径与视野范围内的一个或多个物体进行对比,以确定车辆侧表面与视野范围内的一个或多个物体的碰撞可能性,计算车辆与视野范围内的一个或多个物体的估计的碰撞时间,基于估计的碰撞时间确定威胁最高的物体,并将威胁最高的物体的碰撞时间与一系列阈值进行对比,以选择性地确定补救行动,从而防止碰撞。附图说明
[0006] 在下文中将结合附图对本发明的一个或多个实施例加以说明,其中相同的标记表示相同的元件,且其中
[0007] 图1是示出了具有示例性车辆碰撞系统的宿主车辆的示意图;和
[0008] 图2是示出了表示与另一车辆和与静止物体的可能侧面碰撞的示意图;
[0009] 图3是示出了表示在驻车情况下与静止物体的可能侧面碰撞的另一示意图;以及
[0010] 图4是示出了结合车辆碰撞警告系统(比如图1中所示的示例性系统)进行使用的示例性方法的流程图

具体实施方式

[0011] 本文中所述的示例性车辆碰撞系统和方法可以用于探测和防止与另一车辆或物体的可能或迫近的侧面碰撞。以下所述方法将在相对低速和/或驻车情况下与静止或移动物体的侧面碰撞减至最少;为了说明本申请,术语“低速”是指车速为30英里/小时或以下。
所公开的车辆碰撞系统执行用于探测沿车辆侧表面的物体的方法,并基于车辆轨迹确定是否有碰撞可能。对于探测到的物体,系统计算碰撞时间,并基于最少的碰撞时间确定哪个物体具有最高的碰撞威胁。然后,将威胁最高的物体的最少碰撞时间与多个阈值进行对比,以确定最适合的补救行动,从而防止碰撞。
[0012] 参照图1,示出了安装在宿主车辆12上的示例性车辆碰撞系统10的总体示意图。应该认识到,本系统和方法可以结合任何类型的车辆进行使用,包括传统车辆、混合电动车辆(HEV)、增程式电动车辆(EREV)、纯电动车辆(BEV)、摩托车、乘用车、运动休闲车(SUV)、越野车、卡车、厢式货车、公共汽车、旅游车(RV)等。这些仅仅是一些可能的应用,因为本文描述的系统和方法不限于附图中所示的示例性实施例,且可以按任何数目的不同方式进行实施。
[0013] 根据一个实例,车辆碰撞系统10采用物体探测传感器14、惯性测量单元(IMU)16、以及控制模18,在一个实施例中,控制模块18是外部物体计算模块(EOCM)。物体探测传感器14可以是单个传感器或者传感器组合,且可以包括但不限于激光探测与测距(LIDAR)装置、无线电探测和测距(RADAR)装置、视觉装置(比如摄像机等)、激光二极管指示器、或其组合。除了简单地探测物体的存在以外,物体探测传感器14还可以独自地或结合其他传感器用于确定探测到的物体和车辆12之间的距离。摄像机也可以结合这种传感器进行使用。碰撞系统10不限于任何特定类型的传感器或传感器布置、收集或处理传感器读数的具体方法、或提供传感器读数的特定方法,因为本文所述的实施例简单地为示例性的。
[0014] 任何数目的不同传感器、部件、装置、模块、系统等可以为车辆碰撞警告系统10提供可以由本方法使用的信息或输入。应该认识到,物体探测传感器14以及碰撞系统10内部和/或所用的任何其它传感器可以体现为硬件软件固件或其一些组合。这些传感器可以直接感测或测量它们所提供的情况,或者它们可以基于其它传感器、部件、装置、模块、系统等提供的信息间接地评估这种情况。此外,这些传感器可以直接联接到控制模块18,经由其它电子装置、车辆通信总线、网络等进行联接,或者根据本领域已知的一些其它布置来进行联接。这些传感器可以集成到另一个车辆部件、装置、模块、系统等的内部(例如,集成到发动机控制模块(ECM)、牵引控制系统(TCS)、电子稳定性控制(ESC)系统、防抱死制动系统(ABS)等的内部),或者它们可以是独立的部件(如图1中示意性地示出的)。可以由车辆12内的一些其它部件、装置、模块、系统等提供任何各种传感器读数,而不是由实际的传感器元件直接提供。在一些情况下,多个传感器可能用于感测单个参数(例如,为了提供信号冗余度)。应该认识到,上述情况仅表示一些可能的情况,因为碰撞系统10可以使用任何类型的适当的传感器布置。系统不限于任何特定的传感器或传感器布置。
[0015] 如图1所示,物体探测传感器14可以布置在车辆侧视镜、车辆前保险杠、和/或车辆后保险杠内。虽然未示出,物体探测传感器14也可以布置在车内。本领域的普通技术人员应理解,虽然图1中示出了6个物体探测传感器14,但是所需的传感器数目可以变化,这取决于传感器和车辆的类型。不考虑所用传感器的位置或数目,物体探测传感器14可标定和配置成产生从车辆前端到车辆后端、以及从车辆12的每一侧向外延伸的视野20。通过这种方式,车辆碰撞系统10能够探测并防止与各种物体的侧面碰撞,如图2和3所示。例如,图2示出了当宿主车辆12正在拐弯时,可能与另一车辆和静止物体(比如路缘石、消防栓、步行者、电杆等)的可能侧面碰撞的图示。同样,图3示出了低速制动情况下的可能侧面碰撞的实例,其中宿主车辆12倒车离开或以其它方式操纵离开停车位。术语“物体”应该广泛地解释为包括在视野20内可探测到的任何物体,包括其他车辆。
[0016] IMU 16是测量和报告车辆速度、方向和重的一种电子装置,其采用加速度计和陀螺仪的组合,有时还采用磁力计。IMU 16通过一个或多个加速度计探测当前的加速率,并采用一个或多个陀螺仪探测旋转属性的变化,比如俯仰、侧倾、和偏转。有些还包括磁力计,多数用于辅助校准方向偏移。角加速度计测量车辆如何在空间内旋转。通常,三个坐标轴的每一个至少有一个传感器:俯仰(上下方向)、侧倾(左右方向)、和偏转(从车辆驾驶舱的顺时针或逆时针方向)。线性加速度计测量车辆的非重力加速度。由于车辆可以在三个坐标轴内(上下、左右、前后)移动,每个轴线有一个线性加速度计。计算机连续计算车辆的当前位置。首先,对于六个自由度(x、y、z以及θx、θy和θz)的每一个,随着时间的推移对感测到的加速度求积分,连同重力估计值,以计算当前的速度。然后,对速度求积分,以计算当前的位置。
[0017] 控制模块18可以包括任何类型的电子处理装置、存储装置、输入/输出(I/O)装置、和/或其它已知的部件,且可以执行各种控制和/或通信相关的功能。取决于特定的实施例,控制模块18可以是独立的车辆电子模块(例如,物体探测控制器、安全控制器等),其可以结合在或包含在另一车辆电子模块(例如,制动辅助控制模块、制动控制模块等)的内部,或者其可以是更大的网络或系统(例如,牵引控制系统(TCS)、电子稳定性控制(ESC)系统、防抱死制动系统(ABS)、驾驶员辅助系统、自适应巡航控制系统、车道偏离警告系统等)的一部分,这仅仅是其中的几种可能性。控制模块18不限于任何一个特定的实施例或布置。
[0018] 例如,在一个示例性实施例中,控制模块18是外部物体计算模块(EOCM),其包括电子存储装置,用于存储各种传感器读数(比如,来自物体探测传感器14的输入,以及来自IMU 16的位置、速度和/或加速度读数)、查询表或其它数据结构、算法等。存储装置还可以存储与车辆12相关的特征和背景信息,比如与停车距离、减速限值、温度限值、湿度或降限值、驾驶习惯或其它驾驶员行为数据等相关联的信息。EOCM 18还可以包括执行软件、固件、程序、算法、脚本等(其存储在存储装置中并可对本文所述的过程和方法进行管理)的指令的电子处理装置(比如,微处理器微控制器、专用集成电路(ASIC)等)。EOCM 18可以经由适当的车辆通信而电子地连接于其它车辆装置、模块和系统,且在必要时可以与它们彼此交互。
当然,这些仅仅是其它实施例也可能会用到的EOCM 18的一些可能的布置、功能和能力。
[0019] 现在转到图4,其示出了可以结合车辆碰撞系统10进行使用的示例性方法100,以探测和防止与物体或其它车辆的可能或迫近的侧面碰撞。从步骤102开始,系统10确定碰撞系统10是否启动。碰撞系统10的启动取决于变化的判据,包括但不限于车辆点火是否到位。在步骤104,系统经由EOCM 18采用来自至少一个物体探测传感器14的传感器数据来确定车辆12的两侧的视野20内是否探测到物体或其它车辆。在步骤106,基于从各种车辆部件(比如,IMU 16、油门踏板传感器、制动踏板传感器、以及方向盘角度传感器)接收到的数据来计算车辆的期望路径。在步骤108,进行初步评估以确定探测到的物体的侧面碰撞的可能性。
在一个实施例中,评估包括与车辆的期望路径和探测到的物体的当前位置相关联的路线估计。基于这些路线估计,系统确定车辆12和探测到的物体之间是否存在侧面碰撞的可能。如果与任何探测到的物体均无侧面碰撞的可能,那么过程返回至采用步骤104的传感器数据。
如果与任何探测到的物体有侧面碰撞的可能,那么在步骤110,系统通过确定哪个探测到的物体具有最高的侧面碰撞威胁,并计算车辆和威胁最高的物体之间的碰撞时间,从而启动初步威胁评估。在一个实施例中,威胁最高的物体是具有最短碰撞时间的物体。也就是说,很可能与车辆的侧表面发生碰撞的第一物体是基于车辆12和探测到的物体的位置、移动和轨迹。
[0020] 在步骤112,威胁最高的物体的碰撞时间与制动动作阈值进行对比。如果威胁最高的物体的碰撞时间少于或等于制动动作阈值,那么在步骤114,进行车辆减速和停止的指令发送至电子制动控制模块(未示出)。在一个实施例中,基于存储在EOCM 18或制动控制模块中的当前传感器读数和/或校准表来确定减速率。然后,过程返回至步骤102,以继续检查补救动作和/或外部情况是否已变化。如果步骤112处威胁最高的物体的碰撞时间大于或等于制动动作阈值,那么在步骤116,将威胁最高的物体的碰撞时间与转向动作阈值进行对比。
[0021] 如果威胁最高的物体的碰撞时间小于或等于转向动作阈值,那么在步骤118,系统确定转向操纵,以防止与威胁最高的物体的碰撞。转向操纵部分地基于车辆12和探测到的物体的位置、移动、和轨迹进行确定。在一个实施例中,步骤118还可以包括在作出转向操纵指令之前,将制动脉冲指令作为触觉指示器发送至驾驶员。在启动计算的转向操纵之前,在步骤120,系统评估车辆的新轨迹,以确定是否有任何物体在车辆12的新路径内。如果新路径内有物体继续具有碰撞可能,那么过程返回至步骤114,并通过向电子制动控制模块发送指令,以启动应急制动特征,从而使车辆减速和停止。如果新路径内没有物体,那么在步骤122,转向请求指令被发送至动力转向模块(未示出),以执行转向操纵,从而防止碰撞。然后,过程返回至步骤102,以继续检查补救动作和/或外部情况是否已变化。
[0022] 返回参照步骤116,如果威胁最高的物体的碰撞时间大于或等于转向动作阈值,那么在步骤124,将威胁最高的物体的碰撞时间与警告动作阈值进行对比。如果威胁最高的物体的碰撞时间小于或等于警告动作阈值,那么在步骤126,向仪表板(未示出)发出警报,警告车辆乘员可能发生碰撞。警报可以是但不限于经由仪表板的信息、可听警报、触觉警报和/或制动脉冲。
[0023] 应该理解的是,上面是本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于在此公开的特定实施例,而是由下面的权利要求书来唯一限定。此外,包括在前述描述中的声明涉及具体的实施例,不能解释为限定本发明的范围或限定权利要求所使用的术语,除非该术语或措词在上面进行了的特别限定。各种其他的实施例和已公开实施例的各种变化以及修改对本领域技术人员而言显而易见。各种其它的实施例、各种变形和变化都应确定为在所附权利要求的范围之内。
[0024] 如本说明书和权利要求书中所用,当与一个或多个部件或其它物项的罗列结合使用时,术语“如”、“例如”、“比如”、“诸如”和“类似”以及动词“包括”、“具有”、“包含”以及它们的其它动词形式中每个都应被理解为是开放式的,意味着这个罗列不应认为排除其他额外的部件或物项。其它物项应被理解为采用它们最广泛的合理解释,除非它们被用于需要不同解释的情况。
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