CN101578533B - 车辆用环境监视设备 - Google Patents

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Abstract

在环境监视设备(1)中，前方接近物体检测部分(12)从由前方毫米波雷达(20)感测到的物体中检测正从前方接近车辆的前方接近物体(步骤S1)。物体指定部分(14)从由后方毫米波雷达(60)感测到的物体中指定已经由前方接近物体检测部分(12)检测为前方接近物体的物体(步骤S9和S11)。后方接近物体检测部分(16)从由后方毫米波雷达(60)感测到的物体中排除由所述物体指定部分(14)所指定的物体，以检测正从后方接近所述车辆的后方接近物体(步骤S12)。

Description

车辆用环境监视设备
技术领域
本发明涉及一种用于监视车辆环境的环境监视设备。
背景技术
在例如日本专利申请2005-271756(JP-A-2005-271756)号公报中描述了一种用于监视车辆环境的环境监视设备。这种设备利用后方毫米波雷达来监视承载车辆的后方以检测从后方接近承载车辆的物体，并发出警报来通知周围的车辆有物体要穿过承载车辆的后方。从而，所述设备试图避免所述物体和周围车辆之间的碰撞。
然而，上述相关领域中的所述设备在检测从后方接近承载车辆的物体时检测位于承载车辆后方的所有物体，包括那些离承载车辆远去的物体，诸如静止物体。因此，确定目标物体需要相当长的时间。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够提高对从后方接近车辆的物体进行的检测的速度的环境监视设备。
本发明的第一个方面提供一种用于车辆的环境监视设备，其中所述车辆具有用于感测位于所述车辆前方的物体的前方监视装置和用于感测位于所述车辆后方的物体的后方监视装置。所述设备包括：前方接近物体检测装置，用于从由所述前方监视装置感测到的物体中检测正在从前方接近所述车辆的前方接近物体；物体指定装置，用于从由所述后方监视装置感测到的物体中指定已经由所述前方接近物体检测装置检测为前方接近物体的物体；以及后方接近物体检测装置，其从由所述后方监视装置感测到的物体中排除所述被指定的物体以检测正从后方接近所述车辆的后方接近物体。
这种环境监视设备能够将来自前方监视装置的信息和来自后方监视装置的信息链接起来，以在从由后方监视装置感测到的物体中检测后方接近物体之前从后方接近物体的候选物体中初步排除已经由前方接近物体检测装置检测为前方接近物体的物体。因此，可以减少所述候选物体的数目，从而提高检测后方接近物体的速度。
所述物体指定装置可以包括定时计算装置，用于计算由前方监视装置感测到的前方接近物体开始被后方监视装置感测到的定时。采用这种配置，可以容易地将在计算出的定时处开始被后方监视装置检测到的物体指定为要从后方接近物体的候选物体中排除出去的物体。
根据本发明，可以提高对正从后方接近车辆的物体进行的检测的速度。
附图说明
从下面参考附图对优选实施例的描述中可以清楚看到本发明的前述以及其它目的、特征和优点，其中，使用相同的附图标记用来表示相同的元件，其中：
图1是示出根据本实施例的环境监视设备的结构的框图；
图2是示出沿直路行驶的承载车辆、路旁物体、以及前方毫米波雷达和后方毫米波雷达的感测范围的关系的图；
图3是示出沿曲线行驶的承载车辆、路旁物体、以及前方毫米波雷达和后方毫米波雷达的感测范围的关系的图；
图4A和图4B分别是示出后方毫米波雷达正在感测正从后方接近的后方接近车辆的状态的图，以及示出接收到的波的频峰(frequency peak)的图表；
图5A和图5B分别是示出后方毫米波雷达正在感测后方接近车辆和正在后方远去的后方离去物体的状态的图，以及示出接收到的波的频峰的图表；
图6是示出接收到的后方接近物体和后方离去物体所产生的波的频峰的图表；
图7A、图7B是示出由根据本实施例的环境监视设备执行的后方接近物体的检测方法的流程图；以及
图8是示出根据本实施例的变型的环境监视设备的结构的框图。
具体实施方式
下文中将参考附图来描述本发明的实施例。在附图中，同样的元件用同样的附图标记来表示，其描述将不再重复。
图1是示出根据本实施例的环境监视设备的结构的框图。如图1所示，环境监视设备1包括接近物体检测电子控制单元(ECU)10。接近物体检测ECU 10与输入侧的前方毫米波雷达(前方监视装置)20、转向传感器(steering sensor)30、导航***40、车辆速度传感器50、后方毫米波雷达(后方监视装置)60、以及输出侧的后部预碰撞安全(PCS，pre-crashsafety)电子控制单元(ECU)70相连。
前方毫米波雷达20是FM-CW雷达，其装附在车辆的前部，以通过向前发射毫米波并接收从物体反射的波来检测物体。转向传感器30根据司机的转向操作来检测转向角。导航***40提供包括路面形状的路况信息。车辆速度传感器50通过获取车轮脉冲来检测车辆速度。后方毫米波雷达60是FM-CW雷达，其装附在车辆的后部，用来通过向后发射毫米波并接收从物体反射的波来检测物体。
后部PCS ECU 70控制例如预碰撞座椅安全带(PSB，pre-crashseatbelt)***，并在接近物体检测ECU 10预测出后方有车会碰撞承载车辆时激活PSB***，以将座椅安全带拉紧以备碰撞。
接近物体检测ECU 10具有前方接近物体检测部分(前方接近物体检测装置)12、物体指定部分(物体指定装置)14、以及后方接近物体检测部分(后方接近物体检测装置)16。
前方接近物体检测部分12基于来自前方毫米波雷达20的信息从位于车辆前面的物体中检测前方接近物体。这里，前方接近物体是指正在从前面向承载车辆接近的物体，并且包括正在向承载车辆移近的物体和承载车辆正在行驶时由前方毫米波雷达20感测到的静止物体(诸如路上的护栏柱和锥形交通路标)。因此，前方接近物体不包括承载车辆正在行驶时由前方毫米波雷达20感测到的正在远离承载车辆而去的物体(或者离去物体)，诸如前面正在加速的车辆。
前方接近物体检测部分12基于来自前方毫米波雷达20的信息计算前方接近物体的传感角、相距承载车辆的距离、相对速度、以及相对加速度。
后方接近物体检测部分16基于来自后方毫米波雷达60的信息从位于车辆后方的物体中检测后方接近物体。这里，后方接近物体是指正在从后方接近承载车辆的物体，并且包括正在向承载车辆移近的物体，诸如正在后方加速的车辆。因此，后方接近物体不包括承载车辆正在行驶时由后方毫米波雷达60感测到的正在远离承载车辆而去的物体(或者离去物体)，不管它是运动的还是静止的。
物体指定部分14从由后方毫米波雷达60感测到的物体中指定已经由前方毫米波雷达20感测为前方接近物体的物体。物体指定部分14具有定时计算部分(时间计算装置)14a和指定部分14b。物体指定部分14还可以具有估计部分14c，如图8所示。
定时计算部分14a基于来自转向传感器30和/或导航***40的信息来估计车辆前方的道路转弯的曲率半径R(该曲率半径R被称作“转弯估计R”)。另外，定时计算部分14a可以基于来自前方毫米波雷达20的车前路边物体的反射波信息来计算车辆前方的道路转弯的曲率半径R(该曲率半径R被称作“道路几何估计R”，以区别于所述“转弯估计R”)。然后，基于转弯估计R、以及由前方毫米波雷达20感测到的前方静止物体的传感角、距离和相对速度，定时计算部分14a计算由前方接近物体检测部分12所感测到的前方静止物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时。
参考图2，由前方毫米波雷达20能够获得前方静止物体的传感角θF、距离DF和相对速度(-VF)。由转向传感器30和/或车辆导航***40还能够获得转弯估计R。另外，后方毫米波雷达60的视角θR是已知的。因此，可以计算由前方毫米波雷达20感测到的前方静止物体在其开始被后方毫米波雷达60感测到之前所要移动的视距(apparent distance)L。由于承载车辆的车速V是可获得的，所以，由前方毫米波雷达20感测到的前方接近物体中的前方静止物体开始被后方毫米波雷达60感测到所需的时间T可以被计算为L/V。
在图2的情形中，转弯估计R为无穷大，车道直线延伸。然而，在图3车道是弯曲的情形中，同样，利用转弯估计R，能够根据前方接近物体在其被后方毫米波雷达60感测到之前所进行的移动的表观轨迹(apparent track)计算出移动距离L。因此，由前方毫米波雷达20感测到的前方接近物体中的前方静止物体开始被后方毫米波雷达60感测到所需的时间T可以被计算为L/Vt，其中，Vt为相对速度V的切向分量。在这种情形中，前方接近物体的相对速度被乘上了(-1)。
另外，基于转弯估计R、以及由前方毫米波雷达20感测到的前方接近物体中的前方接近移动物体的角度、距离、相对速度和相对加速度，定时计算部分14a计算由前方接近物体检测部分12检测到的前方接近移动物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时。在前方接近移动物体的情形中，所述定时的计算也应该考虑相对加速度，不像静止物体的情形。
在道路几何估计R已经被计算出来的情形中，利用道路几何估计R替代转弯估计R，以与上述相同的方法来计算前方静止物体和前方接近移动物体开始被后方毫米波雷达60感测到所需要的时间T。
这里，物体指定部分14可以具有估计部分14c(图8)，用于估计在由前方接近物体检测部分12检测到的前方接近物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时处相对于该物体的距离DR、角度θR和相对速度VR。在这种情形中，在考虑到在后方毫米波雷达60中承载车辆的转弯估计R已经被乘上了(-1)的情况下估计这些值。
指定部分14b基于来自后方毫米波雷达60的信息和由定时计算部分14a计算出的定时信息从由后方毫米波雷达60感测到的物体中指定已经被前方毫米波雷达20感测为前方接近物体的物体。当承载车辆行驶时，已经被检测为前方接近物体的物体相对于所述承载车辆向后移动，然后远离承载车辆而去。因此，由于在感测后方接近物体时关于前方接近物体的信息不是必需的，所以，前方接近物体马上被排除在后方接近物体的候选之外。该排除参考图4和图5来描述。
在如图4所示在后方毫米波雷达60的感测范围S内没有后方离去物体(诸如护栏柱)的情况下，可以在后方接近车辆进入感测范围S时指定上行(ascent)和下行(descent)期间的频峰Pa，并将其彼此配对。于是，可以容易地检测到后方接近车辆。然而，在后方毫米波雷达60的感测范围S内存在诸如路旁物体G和锥形体C的静止物体的情况下，如图5所示，后方接近车辆的频峰Pa被淹没在这种静止物体的多个峰Pb中。于是，所述后方接近车辆的各峰的检测可能被延迟，或者，可能检测不到这些峰中的一个峰，从而不能进行配对。特别地，由于后方毫米波雷达60的感测范围比前方毫米波雷达20的感测范围更宽，所以后方毫米波雷达60容易受来自静止物体(诸如路旁物体)的反射的影响。此外，在雷达中心轴与承载车辆的行驶方向不平行的情况下，很有可能在雷达的接收水平最高的雷达中心轴上出现的是静止物体(诸如路旁物体)，而不是要检测的后方接近物体。因此，很可能峰检测被延迟，或者出现错误的配对。
考虑到上述情况，因为前方接近物体(诸如前方静止物体和前方接近移动物体)将不可避免地进入后方毫米波雷达60的感测范围S，所以根据本实施例的环境监视设备1初步计算前方接近物体进入后方毫米波雷达60的感测范围S的定时，并指定来自后方毫米波雷达60的频峰信息中所包含的由前方接近物体所产生的频峰，以将产生所述指定峰的物体从要检测后方接近物体的候选物体中排除。由于定时计算部分14a已经计算出前方接近物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时，所以，在监视来自后方毫米波雷达60的频峰时出现在计算出的定时处的频峰Pb被指定为前方接近物体所产生的峰，如图6所示。由于由后方毫米波雷达60感测到的后方离去物体(已经被感测为前方接近物体)以相对速度VR远离承载车辆，所以后方离去物体所产生的频峰Pb在图6中以与所述相对速度VR一致的速率向右移动，因此容易进行跟踪。后方接近物体所产生的频峰在图6中向左移动。
这里，如果图8所示的估计部分14c已经估计出在由前方接近物体检测部分12检测到的前方接近物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时处的距离DR、角度θR和相对速度VR，则能够更快更准确地指定后方离去物体(已经被感测为前方接近物体)。
就是说，当由后方毫米波雷达60感测到的物体的距离DR和相对速度VR已知时，能够利用下面的表达式(1)和(2)来计算所述物体在上行(ascent)和下行(descent)期间所产生的反射波的峰值频率，即分别为上行频率(ascent frequency)Wup和下行频率(descent frequency)Wdw：
DR∝(Wup+Wdw)/2    (1)
VR∝(Wdw-Wup)/2    (2)
当这样来计算上行频率Wup和下行频率Wdw时，不仅能够知道这些峰的定时，而且能够知道它们的位置，如图6所示。例如，只利用出现较早的下行期间的频峰Wdw就能够更快更准确地指定后方离去物体(已经被感测为前方接近物体)。在已经估计出了角度θR的情况下，则能够更准确地指定后方离去物体。
后方接近物体检测部分16基于来自后方毫米波雷达60的信息以及来自物体指定部分14的信息从由后方毫米波雷达60感测到的物体(或者后方接近物体的候选物体)中排除由物体指定部分14指定的物体，以检测后方接近物体。根据传感角、距承载车辆的距离、相对速度和相对加速度来指定后方接近物体。
下面将参考图7A、图7B的流程图来描述由环境监视设备1进行的检测后方接近物体的方法。下面所描述的过程在启动点火器之后以预定的间隔重复。
首先，前方毫米波雷达20感测车辆前方存在的物体，并且前方接近物体检测部分12检测正从前方接近承载车辆的前方接近物体(步骤S1)。然后，判断是否检测到了前方接近物体(步骤S2)。如果没有检测到前方接近物体，那么所述过程结束。另一方面，如果检测到了前方接近物体，则设置前方接近物体检测标记(步骤S3)，然后所述过程前进到步骤S4。
在步骤S4中，定时计算部分14a基于来自前方毫米波雷达20的信息计算所述前方接近物体的传感角、距离、相对速度和相对加速度。另外，定时计算部分14a基于来自转向传感器30和/或导航***40的信息计算车辆前方道路的转弯估计R。此外，定时计算部分14a基于来自前方毫米波雷达20的前方存在的路旁物体的反射波信息计算车辆前方道路的转弯的道路几何估计R。
然后，在步骤S5中，确定是否计算出了道路几何估计R。如果计算出了道路几何估计R，则设置道路几何估计R计算标记(步骤S6)，然后过程前进到步骤S7。另一方面，如果没有计算出道路几何估计R，则不设置所述标记，过程前进到步骤S7。
在步骤S7中，基于转弯估计R、以及由前方毫米波雷达20感测到的前方静止物体的传感角、距离和相对速度，定时计算部分14a计算由前方接近物体检测部分12检测到的前方静止物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时。可选择地，基于转弯估计R以及由前方毫米波雷达20感测到的前方接近移动物体的传感角、距离、相对速度和相对加速度，定时计算部分14a计算前方接近物体检测部分12检测到的前方接近移动物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时。
此时，物体指定部分14的估计部分14c可以通过计算来估计在由前方接近物体检测部分12检测到的前方接近物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时处的距离DR、角度θR和相对速度VR。
然后，确定是否为前方道路设置了道路几何估计R计算标记(步骤S8)。如果没有设置该标记，则所述过程前进到步骤S9。在步骤S9中，以跟踪周期(Q×α，其中0＜α＜1.0)从由后方毫米波雷达60感测到的物体中指定已经被感测为前方接近物体的物体，以确定目标物体，其中，所述跟踪周期比正常的目标物体检测周期Q短。此时，所述目标物体可以只基于前方接近物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时来指定，或者另外基于根据距离DR和相对速度VR计算出的在所述定时的峰值频率和角度θR来指定。在确定目标物体后，由所述目标物体所产生的频峰Pb以与相对速度VR一致的速率向右移动，所以容易进行跟踪。
另一方面，如果为前方道路设置了前方道路几何估计R计算标记，则所述过程前进到步骤S10。在步骤S10中，基于道路几何估计R(替代转弯估计R)、以及由前方毫米波雷达20感测到的前方静止物体的传感角、距离和相对速度，定时计算部分14a计算由前方接近物体检测部分12检测到的前方静止物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时，并进行校正。可选择地，基于道路几何估计R(替代转弯估计R)、以及由前方毫米波雷达20感测到的前方接近移动物体的传感角、距离、相对速度和相对加速度，定时计算部分14a计算由前方接近物体检测部分12检测到的前方接近移动物体开始被后方毫米波雷达60感测到的定时，并进行校正。然后，所述过程前进到步骤S11。在步骤S11中，以跟踪周期(Q×β，其中，0＜β＜α＜1.0)从由后方毫米波雷达60感测到的物体中指定已经被感测为前方接近物体的物体以确定目标物体，其中，所述跟踪周期比步骤S9中所使用的周期(Q×α)还要短。此时，目标物体可以只基于校正了的定时来指定，或者另外基于根据校正了的距离DR和校正了的相对速度VR计算出的在所述校正了的定时的峰值频率和角度θR来指定。在确定目标物体后，由目标物体所产生的频峰Pb以与相对速度VR一致的速率向右移动，所以容易进行跟踪。
在从由后方毫米波雷达60感测到的物体中指定了已经被感测为前方接近物体的物体之后，在步骤S12中，后方接近物体检测部分16检测正在从后方接近承载车辆的后方接近物体。此时，由于已经被感测为前方接近物体的物体(诸如路旁物体)已经由指定部分14b指定，所以，所述被指定的物体就被排除在由后方毫米波雷达60感测到的物体(或者后方接近物体的候选物体)之外，以检测后方接近物体。当预测到后方有车辆会碰撞承载车辆时，向后部PCS ECU 70发送信号以激活PSB***，以拉紧座椅安全带以备碰撞。
如上所述，根据本实施例的环境监视设备1能够将来自前方毫米波雷达20的信息和来自后方毫米波雷达60的信息链接起来，以在从由后方毫米波雷达60感测到的物体中检测后方接近物体之前从后方接近物体的候选物体中初步排除已经由前方接近物体检测部分12检测为前方接近物体的物体。因此，可以通过减少候选物体的数目来提高检测后方接近物体的速度。
定时计算部分14a能够计算由前方毫米波雷达20感测到的前方接近物体开始被后方毫米波雷达60检测到的定时，且指定部分14b能够容易地指定在所述计算出的定时开始被后方毫米波雷达60检测到的物体为要从后方接近物体的候选物体中排除出去的物体。就是说，通过监视由后方毫米波雷达60接收到的反射波的频峰，可以容易地将与在计算出的定时出现的峰相对应的物体指定为已经由前方毫米波雷达20感测到的前方接近物体，并将所指定的物体从后方接近物体的候选物体中排除出去。
在已经计算出道路几何估计R的情况下，利用所述道路几何估计R来计算后方离去物体(已被检测为前方接近物体)开始被后方毫米波雷达60感测到的定时，并校正基于道路几何估计R计算的定时。然后，能够基于所述校正的定时指定后方离去物体，以将其从后方接近物体的候选物体中排除出去。这样，利用更准确的曲率半径R，换言之，利用由前方毫米波雷达20获得的道路几何估计R(它比基于转动方向盘的转向角的转弯估计R以及基于来自导航***40的信息的转弯估计R更准确)能够计算出后方离去物体开始被检测到的定时。于是，可以更准确地指定后方离去物体，并更快地确定目标物体。
就是说，尽管利用基于承载车辆信息(诸如方向盘的转向角)的转弯估计R和基于来自导航***40的信息的转弯估计R能够估计后方离去物体开始被检测到的定时、以及在该定时的距离、角度和相对速度，但这种估计值只不过是预测而已。通过利用更准确的道路几何估计R，可以提高所述估计的可靠性并充分地缩短确定目标物体的周期。
只利用导航信息和承载车辆信息是不能识别路上临时存在的静止物体和接近的移动物体的。然而，利用这种信息以及来自前方毫米波雷达20的信息的结合，后方毫米波雷达60能够检测出后方离去物体，其准确度比只使用例如导航信息的情形大大地提高了。
通过不仅基于后方离去物体开始被检测到的定时，而且基于根据后方离去物体在该定时处的距离DR和相对速度VR计算出的在该定时的峰值频率和角度θR来指定后方离去物体，可以更准确更快地指定目标物体。
由于后方离去物体能够被指定为要从后方接近物体的候选物体中立即并准确地排除出去的目标物体，所以，可以避免后方接近物体所产生的反射波的峰的错配，并缩短确定目标物体的周期。
本发明不限于上述实施例，病可以以各种方式进行变型。例如，尽管在上述实施例中后部PCS ECU 70被连接到接近物体检测ECU 10的输出侧，但各种***的ECU也可以与之相连，诸如ACC(自适应巡航控制)***、交通阻塞中所使用的停走控制***、障碍物报警***、以及干预刹车控制***，以在这些***中利用后方接近物体的信息。

Claims (2)

1.一种用于车辆的环境监视设备，所述车辆具有用于感测位于所述车辆前方的物体的包括毫米波雷达的前方监视装置(20)，和用于感测位于所述车辆后方的物体的包括毫米波雷达的后方监视装置(60)，所述后方监视装置被与所述前方监视装置分开设置，所述环境监视设备的特征在于包括：
前方接近物体检测部分(12)，其从由所述前方监视装置感测到的物体中检测正在从前方接近所述车辆的前方接近物体，包括在所述车辆行驶的同时感测到的静止物体和移动着接近所述车辆的物体；
物体指定部分(14)，其从由所述后方监视装置感测到的物体中指定已经由所述前方接近物体检测部分检测为前方接近物体的物体；以及
后方接近物体检测部分(16)，其在从由所述后方监视装置感测到的物体中排除由所述物体指定部分指定的物体的同时，检测正从后方接近所述车辆的后方接近物体，
其中，所述物体指定部分包括定时计算部分，其计算由所述前方监视装置感测到的、并且由所述前方接近物体检测部分检测到的所述前方接近物体开始被所述后方监视装置感测到的定时，
并且所述物体指定部分将由所述后方监视装置在计算出的定时开始感测到的物体指定为前方接近物体；并且所述定时计算部分基于所述车辆前方道路的转弯的曲率半径，以及由所述前方监视装置感测的从前方移动着接近所述车辆的物体的传感角、距离、相对速度和相对加速度计算从前方移动着接近所述车辆的物体开始被所述后方监视装置感测到的定时。
2.一种用于车辆的环境监视方法，所述车辆具有用于感测位于所述车辆前方的物体的包括毫米波雷达的前方监视装置(20)，和用于感测位于所述车辆后方的物体的包括毫米波雷达的后方监视装置(60)，所述后方监视装置被与所述前方监视装置分开设置，所述环境监视方法的特征在于包括步骤：
检测正在从前方接近所述车辆的前方接近物体，包括在所述车辆行驶的同时感测到的静止物体和移动着接近所述车辆的物体；
从由所述后方监视装置感测到的物体中指定已经被检测为前方接近物体的物体；
在从由所述后方监视装置感测到的物体中排除所指定的物体的同时，检测正从后方接近所述车辆的后方接近物体；
计算由所述前方监视装置感测到的、并且被检测到的所述前方接近物体开始被所述后方监视装置感测到的定时，其中，基于所述车辆前方道路的转弯的曲率半径，以及由所述前方监视装置感测的从前方移动着接近所述车辆的物体的传感角、距离、相对速度和相对加速度计算从前方移动着接近所述车辆的物体开始被所述后方监视装置感测到的定时；
将由所述后方监视装置在计算出的定时开始感测到的物体指定为前方接近物体。
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