CN107209264B - 通过检查测量点的空间偏差的用于检测机动车辆的周围区域中的对象的方法、控制装置、驾驶员辅助***和机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测机动车辆(1)的周围区域(7)中的对象的方法，其中多个测量序列被执行，其中在每个测量序列中，通过控制装置(3)、基于来自至少两个距离传感器(4)的传感器信号来确定至少一个测量点(8、9)，所述测量点描述机动车辆(1)和对象之间的相对位置，其中通过控制装置(3)检查在至少两个测量序列期间确定的测量点(8、9)是否呈现出彼此之间的预定的空间偏差，其中如果测量点(8、9)呈现出彼此之间的所述预定的空间偏差，则确定测量点(8、9)的分布(s)。

Description

通过检查测量点的空间偏差的用于检测机动车辆的周围区域 中的对象的方法、控制装置、驾驶员辅助***和机动车辆
技术领域
本发明涉及用于检测在机动车辆的周围区域中的对象的方法，其中执行多个测量序列，其中，在每一个测量序列中，参考来自至少两个距离传感器的传感器信号借助于控制装置确定描述机动车辆和对象的相对位置的至少一个测量点。本发明还涉及用于驾驶员辅助***的控制装置。本发明另外涉及驾驶员辅助***。最后，本发明涉及机动车辆。
背景技术
当前情况中，关注集中在用于机动车辆的距离传感器上。这样的距离传感器例如可以被用于检测或探测环境区域中的对象或障碍物。距离传感器还用于确定机动车辆和对象之间的距离。距离传感器通常利用回波探测原理确定机动车辆和对象之间的距离。这意味着利用距离传感器发射从对象反射的发射信号。被反射的发射信号或回波信号可随后由距离传感器检测。可以基于在发出发射信号和接收回波信号之间的行进时间来确定距离。这样的距离传感器例如超声传感器、雷达传感器或激光传感器。它们通常与在驾驶机动车辆中支持驾驶员的驾驶员辅助***结合使用。这样的驾驶员辅助***可以例如是停车辅助***、停车助理或自适应巡航控制。
对于机动车辆的距离传感器，还已知的是，可以利用距离传感器确定机动车辆和对象之间的相对位置。为此可以例如使用三角测量。在此，例如源自距离传感器的两个不同的位置来确定距离传感器和对象之间的距离。这种方法例如描述在DE 103 61 315 A1中。
为了能够可靠地确定机动车辆和对象之间的相对位置，必须对由距离传感器提供的传感器信号进行评估。对此，一种可能是确定传感器信号的信噪比。这种方法例如描述在DE 10 2012 017 367 A1。在此，确定由机动车辆的超声传感器接收的目标回波的信噪比。为了这一目的，发射经编码的发射信号，并且解码由超声传感器接收的接收信号。所接收的信号与用于解码的对应参考信号相关，其中附加地，提供相关信号。基于关联信号确定接收信号的噪音的值，以确定信噪比。
目前，仅在信号电平处进行信噪比的确定，信噪比即有意义的信号和干扰信号之间的区别。例如，可以评估测量点，其描述机动车辆和对象之间的相对位置。在随时间彼此跟随的多个测量序列中，利用距离传感器确定这些测量点。如果在多个相继的测量序列中重复地探测或确认各个测量点，则推定每个测量点表示从真实对象反射的回波信号。测量信号的这种确认防止干扰信号被用于对象探测。
在当前已知的方法中，测量点通常必须在距离传感器的多个测量序列中确认。例如，如果在测量序列之一中没有确定这样的测量点，则这可能导致这一测量点的确认的延迟。这可能继而导致高延迟时间。此外，在此不可能区分测量点是源于真实对象还是源于由其它***的测量信号引起的干扰。因此，不能检查测量点(即被测量的传感器信号)的一致性。
发明内容
本发明的目的是指出如何借助距离传感器可靠地检测机动车辆的周围区域中的对象的解决方案。
根据本发明，这一目的通过具有根据相应的独立专利权利要求的特征的方法、控制装置、驾驶员辅助***和机动车辆来实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的对象。
根据本发明的方法用于检测机动车辆的周围区域中的对象。这里执行多个测量序列。在每个测量序列中，借助控制装置利用来自至少两个距离传感器的传感器信号确定描述机动车辆和对象之间的相对位置的至少一个测量点。还借助控制装置检查在至少两个测量序列期间确定的测量点是否呈现出预定的彼此之间的空间偏差。最终，如果测量点呈现预定的彼此之间的空间偏差，则检查测量点的离散度(scatter)。
该方法用于探测机动车辆的周围区域中的对象。为了这一目的，使用至少两个距离传感器。这些距离传感器例如可以形成为超声传感器、雷达传感器或激光传感器。特别地，该距离传感器依据回波探测原理操作。这意味着距离传感器可以发射被反射的信号，其随后从机动车辆的周围区域中的一个或多个对象反射。距离传感器可以进一步被设计为再一次接收从对象反射的被发射的信号，即回波信号。
利用至少两个距离传感器中的每个距离传感器执行多个相继的测量序列，其特别在时间上是相继的。机动车辆和对象之间的相对距离在每个测量序列中被确定。利用至少两个距离传感器，为了这一目的可以相应地确定相应的距离传感器和对象之间的距离。基于距离传感器的已知的安装位置，即，两个距离传感器彼此的距离，可以利用几何关系的辅助来确定机动车辆和对象之间的相对位置。距离传感器提供的传感器信号——例如表现为电压信号——借助控制装置评估。控制装置可例如由机动车辆的控制装置(ECU——电子控制单元)形成。利用控制装置，可以确定描述相应的传感器和对象之间的相对位置的测量点。测量点可以例如被输入数字周围映射图中，该映射图表示或描述机动车辆的周围区域。
控制装置进一步被设计为对在两个测量序列中确定的测量点进行相互比较。控制装置在此可以对在基本上同时的相应测量序列中由两个距离传感器确定的测量点进行相互比较。控制装置在此还可以对在两个相继的测量序列中由单一的距离传感器确定的测量点进行相互比较。特别地，控制装置可对相应的测量点所描述的位置进行相互比较。因此，可以检查是否在相继的测量序列中确定测量点。如果在至少两个测量序列中确定的测量点之间呈现预定的空间距离，则确定测量点的离散度。测量点的离散度来源于分布，并且可以用作分布结构的指标。这是基于这样的辨识：在确定测量点时，影响测量点的空间分布的干扰从根本上是可能的。通过确定离散度，因而可以从根本上检查测量点或测量点的空间分布是否被构造，或者是否存在完全的随机分布。因此，可以根据测量点的空间划分或基于它们的离散度来评估测量点。
在一种形式的实施例中，将测量点分配至至少两个距离传感器中的相应的距离传感器。可以使用至少两个距离传感器检测或探测对象。在此可以是至少两个距离传感器被布置在不同位置处的情况。例如，至少两个距离传感器可以布置在机动车辆上的不同位置处。因此，至少两个距离传感器表现出不同的检测区域。通过将测量点分配至相应传感器，可以检查分配至一个距离传感器的测量点是否在多个测量序列中被确认。另外，可以确定分配至一个传感器的测量点的离散度。可以借助于适当的传感器模型来执行测量点到相应的距离传感器的分配。
在一种形式的实施例中，对于每个距离传感器确定一个检测区域，并且基于相应的被确定的检测区域将测量点分配至相应的距离传感器。用于相应的距离传感器的检测区域特别地描述了其中可以利用距离传感器检测对象的区域。该检测区域例如取决于被发射的发射信号的方向特性。例如，可以为此目的确定相应的检测区域的空间范围。然后可以检查哪个测量点位于检测区域内。因此，各个测量点的每个可以被可靠地分配至一个距离传感器。
在另一形式的实施例中，测量点被输入到描述机动车辆的周围区域的周围映射图中，并且基于它们在周围映射图上的位置将测量点分配至相应的距离传感器。这里可以提供将测量点的相应位置以及至少两个距离传感器的位置二者输入到周围映射图上。因此，可以以简单的方式基于测量点和距离传感器的空间布置来确定哪个测量点由哪个距离传感器确定。传感器的信号路径也可以在此考虑在内。因此可以执行将测量点快速分配到相应的距离传感器。
如果将对于分配至距离传感器中的一个距离传感器的那些测量点确定的、并且显示相对于彼此的空间偏差的离散度与预定的阈值进行比较，则是进一步有利的。在这里将测量点从原理上可以显示出离散度的事实考虑在内。存在问题是：距离传感器的故障是由这种离散度引起，还是由外部影响引起，还是由对象本身的形状引起。为此，可以预先确定测量点的离散度被比较的合适阈值。测量点的离散度可以例如根据测量点的协方差分布来确定。特别可以为此目的而确定协方差矩阵。还可以确定协方差矩阵的特征值，其中例如将两个特征值中的较小者与预定的阈值进行比较。因此可以简单地确定测量点的离散度。
如果确定的离散度小于预定的阈值，则优选地将测量点分配至对象。如果呈现出预定偏差的测量点的离散度低于阈值，则可以推定这些可以被分配至对象。例如，在这一情况下，外部环境影响可以导致离散度。例如，如果污垢、雨滴、积雪和/或冰积聚在对象的表面上，即是这种情况。
在进一步的设计中，如果确定的离散度超过预定的阈值，则将测量点识别为噪声。例如，如果基于离散度与预定的阈值的比较确定各个测量点不是以结构化的方式存在，而是完全随机分布，则可以推定测量点基于噪声信号或有故障的传感器信号而被确定。在确定机动车辆和对象之间的相对距离时，这些测量点可以随后特别地不被考虑在内。因此，可以可靠地确定机动车辆与对象之间的距离。
对于被分配至至少两个距离传感器中的一个距离传感器的测量点，优选地确定呈现空间偏差的测量点的比例，并且基于该比例确定噪声指标。如果测量点例如在一个当前的测量序列中被识别为噪声，则可以确定更贴切地表征测量点的噪声指标。为此，可以检查被分配至一个距离传感器的每一个测量点。呈现出预定空间偏差的测量点的比例可以在此被确定。由此确定未被确认的测量点的比例。另外，可以确定被确认的测量点的比例。对于未被确认的测量点，还可以确定测量点彼此之间的相应距离。然后可以从这些变量确定噪声指标。通过信噪比的传感器精确的分辨率可以确定例如距离传感器是否被局部地中断。
优选地，对于每个测量点确定噪声指标。特别地，对于每个测量点确定呈现出预定的偏差的噪声指标。噪声指标可描述测量点彼此之间的空间偏差。特别地，噪声指标不描述信噪比，信噪比被定位为有意义的信号的平均功率与干扰信号的平均噪声功率的平均比率。噪声指标到各个测量点中的每个测量点的分配允许用于评估各个测量点的处理逻辑的改变。例如，通过噪声指标控制在周围映射图中进一步分别处理各个测量点的方式。另外，可以根据噪声指标对测量点进行分组或归类。同样可以将测量点合并到一起。
另外有利的是，参考在当前测量序列中确定的至少一个测量点来更新在先前执行的测量序列中确定的噪声指标。因此，噪声指标可以例如在各个测量序列之间更新。因此，例如可以特别地快速地辨识距离传感器的干扰。此外，还可以探测到距离传感器的故障不再存在。以这种方式，可以可靠地探测在机动车辆的周围区域中对象。
此外，如果根据已经确定的噪声指标进行测量点的评估，则是有利的。因此，噪声指标可用于后续的处理逻辑。例如，可以参考噪声指标来识别故障。这可以以在测量点的分组或关联中进行加权的形式而被考虑在内。用于评估测量点的评估算法可以对于根据测量***的特别配置的噪声指标进行调整。
根据本发明的用于机动车辆的控制装置被设计用于执行根据本发明的方法。控制装置可例如是机动车辆的控制装置。控制装置可被连接用于与至少两个距离传感器进行数据传输。控制装置可因此接收来自距离传感器的对应的传感器信号。
根据本发明的用于机动车辆的驾驶员辅助***包括根据本发明的控制装置。驾驶员辅助***还可以包括多个距离传感器，其例如在机动车辆上分散地布置。驾驶员辅助***可例如是停车辅助***、用于盲点监视
Figure BDA0001364020670000061
或自适应巡航控制的***。
根据本发明的机动车辆包括根据本发明的驾驶员辅助***。机动车辆特别地被设计为乘用车。
参考根据本发明的方法提出的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的控制装置、根据本发明的驾驶员辅助***、和根据本发明的机动车辆。
本发明的其它特征从权利要求书、附图和附图说明中显现。在上文的说明中提及的特征和特征组合、以及在以下的附图说明中提及、和/或仅在附图中显示的特征和特征的组合，不仅可以按各自指定的组合使用，还可以按其它组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。因此，在附图中未明确示出和说明但可以从所解释的实施例中的分离特征的组合中形成和显现的本发明的实施例也被认为被包括和公开。因此，不呈现原始制定的独立权利要求的所有特征的特征组合和实施例也被视为被公开。
附图说明
现在参考优选的示例性实施例并且参照附图更详细地解释本发明。在附图中：
图1示意性示出根据本发明的一个实施例的机动车辆；
图2示出基于机动车辆的距离传感器的传感器信号确定的测量点；
图3示出测量点到一个距离传感器的空间布置；
图4示出多个测量点和多个距离传感器的空间布置；
图5和图7示出基于协方差矩阵确定其分布特征值的测量点；以及
图6和图8示出根据图5或根据图7的与距离传感器有关的测量点。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的机动车辆1。在这一示例性实施例中，机动车辆1被设计为乘用车。机动车辆1包括驾驶员辅助***2。驾驶员辅助***2可例如在驾驶员在停车空间中停车时支持驾驶员的停车助理。驾驶员辅助***2可例如被设计为探测停车空间，并且至少半自动地将机动车辆1停放在被探测的停车空间中。驾驶员辅助***2可进一步是所谓的盲点助理和/或自适应巡航控制。
驾驶员辅助***2还包括控制装置3。控制装置3可例如是机动车辆1的控制装置。驾驶员辅助***2还包括多个距离传感器4。在当前示例性实施例中，驾驶员辅助***2包括12个距离传感器4。距离传感器4在此被设计为超声传感器。六个距离传感器4在此布置在机动车辆1的前部区域5中，且六个距离传感器4布置在机动车辆1的后部区域6中。距离传感器4被设计为检测在机动车辆1的周围区域7中的对象。另外，可以利用距离传感器4确定距离传感器4和对象之间的相应距离。机动车辆1和对象之间的相对距离可例如借助于三角测量确定。
距离传感器4在相应的测量序列中***作，所述测量序列特别是在时间上是相继的测量序列。机动车辆1和对象之间的相对距离在每个测量序列中被确定。在此，可利用例如布置在机动车辆1的前部区域5中的距离传感器4执行测量序列。距离传感器4可在此借助于控制装置3而被相继地驱动。当相应的距离传感器4被驱动时，它们发射被发射的信号，例如超声信号。被发射的发射信号由对象反射，并且可以由每个距离传感器4再一次接收。机动车辆1和对象之间的距离可随后基于发射信号的行进时间而确定。在每个测量序列中，基于传感器信号借助于控制装置3确定对应的测量点8、9。这些测量点8、9可以例如被输入数字周围映射图中，该映射图描述机动车辆1的周围区域7。
测量点8、9在每一个测量序列中被确定，并且被输入到周围映射图上。这示意性地在图2中示出。在此进行检查：在时间上相继的至少两个测量序列中确定的测量点8、9是否呈现出彼此之间的空间偏差。在当前的情况中，被输入到周围映射图上的测量点8、9分别被示出为点10，其被圆11围绕。圆11在此可以描述点10的空间上的误差。在这一情况中，测量点8不呈现彼此之间的空间偏差。这些被识别为被确认的测量点8。在这一情况中，测量点9呈现出彼此之间的空间偏差。这些可以被识别为未被确认的测量点9、或假设。呈现出彼此之间的预定空间偏差的测量点9在此被分配至相应的距离传感器4。
图3示出未被确认的测量点9如何被分配至一个距离传感器4的第一示例。为了这一目的，用于每一个距离传感器4的检测区域12例如在周围映射图中被确认。检测区域12描述其中可以利用相应的距离传感器4来检测对象的区域。检测区域12可例如基于距离传感器4的方向特征而确定。未被确认的测量点9到相应的距离传感器4的分配可以按简单的方式基于检测区域12的空间位置和相应的未被确认的测量点9而进行。
图4示出如何将未被确认的测量点9分配至一个距离传感器4的另一示例。这里示出了例如布置在机动车辆1的前部区域5中的六个距离传感器4。相应的距离传感器4相继地发射被发射的信号。在这种情况中，从对象反射的每个信号可由全部距离传感器4检测。如果仅考虑来自相邻的距离传感器的信号路径12，则最多可以获得十二个距离测量值，因此获得十个未被确认的测量点9。现在可以基于信号路径12将未被确认的测量点9分配至距离传感器4。例如，可以将由阴影线强调的未被确认的测量点9分配至由阴影线强调的距离传感器4。
还要检查未确定的测量点9的离散度σ。例如，可以为了这一目的而确定未被确认的测量点9的空间分布的协方差。特别地，可以确定这些测量点9的协方差矩阵。在结合图5示出。除未被确认的测量点9的分布之外，这里示出了协方差矩阵的两个特征值EV1和EV2。为了确定测量点9的离散度σ，考虑特征值EV1和EV2中较小的一个，在这一情况中是特征值EV1。这一特征值EV1可随后与预定的阈值σth进行比较。
根据相应的距离传感器4，协方差矩阵的计算也可以降低到传感器模型中的点到相应的距离传感器4的距离的变化。在图6中通过举例示出。被分配至一个距离传感器4的未被确认的测量点9的离散度σ在此被考虑。在此，关于距离d检查未被确认的测量点9。未被确认的测量点的离散度σ与阈值σth进行比较。在当前情况中，测量点9的离散度7大于预定的阈值σth。
与图5相比，图7示出未被确认的测量点9呈现出相对于彼此的低的离散度σ的示例。这还可以结合图8而辨识，图8示出测量点9相对于距离传感器4的离散度。在此，离散度σ小于预定的阈值σth。这里可以推定测量点可被分配至对象。这可以利用矩形13来澄清。
可以对于相应的测量点8、9确定噪声指标，特别是对于分配至相应距离传感器4的未被确认的测量点9。噪声指标ck f可以根据以下公式计算：
Figure BDA0001364020670000091
其中k是距离传感器4的相应指数，i和j是未被确认的测量点9的指数，N是传感器模型内的未被确认的测量点9的数量，且dij是各个测量点之间的距离。因此，噪声指标基于经确定的测量点8、未被确认的测量点9的比例，以及相应的距离传感器4的未被确认的测量点9之间的相应距离来确定。在当前的情况中，对于每个距离传感器4确定噪声指标。还可以设想到，对于每个测量点9确定噪声指标。
此外，这里特别地提供在相应的测量序列期间更新噪声指标。可以将在相继的测量序列中确定的噪声指标加在一起以进行更新。如果噪声指标在一个测量序列中采用零值，则可以使用先前测量序列的噪声指标。如果每种情况下噪声指标在预定数量的相继的测量序列中结果为零值，则可以将考虑所有噪声指标的总数设置为零值。
例如，距离传感器4的干扰源可以借助于噪声指标来表征。在超声波传感器的情况下，例如可以区分测量点9的噪声是由降雨引起、还是由不同机动车辆的超声传感器的信号引起。此外，噪声指标然后可用于进一步评估测量点9。

Claims (9)

1.一种用于检测机动车辆(1)的周围区域(7)中的对象的方法，所述方法中执行多个测量序列，其中在每个所述测量序列中，借助于控制装置(3)、参考来自至少两个距离传感器(4)的传感器信号来确定描述所述机动车辆(1)和所述对象之间的相对位置的至少一个测量点(8、9)，所述测量点(8、9)被分配至所述至少两个距离传感器(4)中的相应的距离传感器(4)，
其特征在于，
借助于所述控制装置(3)检查在至少两个所述测量序列期间确定的测量点(8、9)是否呈现出彼此之间的预定的空间偏差，其中所确认的测量点(8)不呈现彼此之间的空间偏差并且未确认的测量点(9)呈现出彼此之间的空间偏差，其中确定未确认的测量点(9)的离散度(s)，其中将对于被分配至所述距离传感器(4)中的一个距离传感器的未确认的测量点(9)所确定的离散度(s)与预定的阈值(sth)进行比较，其中如果所确定的离散度(s)小于预定的阈值(sth)，则未确认的测量点(9)分配至所述对象，其中对于分配至至少两个距离传感器(4)中的一个距离传感器的测量点(8、9)，确定未确认的测量点(9)的比例，以及基于该比例确认噪声指标，以及其中依据已经确定的噪声指标执行对未确认的测量点(9)的评估。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
对于每个所述距离传感器(4)确定检测区域(12)，并且基于相应的被确定的所述检测区域(12)将所述测量点(8、9)分配至所述相应的距离传感器(4)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述测量点(8、9)被输入到描述所述机动车辆(1)的周围区域(7)的周围映射图中，并且基于所述测量点在所述周围映射图上的位置将所述测量点(8、9)分配至所述相应的距离传感器(4)。
4.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
如果所确定的离散度(s)超过所述预定的阈值(sth)，则将未确认的测量点(9)识别为噪声。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
对于每个未确认的测量点(9)确定所述噪声指标。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
参考在当前测量序列中确定的至少一个测量点来更新在先前执行的测量序列中确定的噪声指标。
7.一种用于机动车辆(1)的控制装置(3)，所述控制装置被设计用于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法。
8.一种用于机动车辆(1)的驾驶员辅助***(2)，所述驾驶员辅助***具有根据权利要求7所述的控制装置(3)。
9.一种机动车辆(1)，所述机动车辆具有根据权利要求8所述的驾驶员辅助***(2)。
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