车辆碰撞系统及其使用方法与流程

本发明大致上涉及车辆碰撞系统，并且更具体地涉及一种配置成检测和缓解碰撞的车辆碰撞系统。
背景技术：
：传统的车辆碰撞系统用于警告或者提醒驾驶员与物体或另一车辆碰撞的潜在碰撞。然而，这样的警告系统通常限于前进或倒退主车辆轨迹中的其它车辆或物体。通常难以检测面临对车辆侧面的碰撞威胁的物体或其它车辆。技术实现要素：根据本发明的实施例，提供一种用于结合车辆碰撞系统使用的方法。该方法包括检测主车辆的视野中的一个或多个物体、对每个检测到的物体计算经过时间估计值，其中该经过时间估计值表示主车辆的参考平面经过检测到的物体的参考平面的预期时间，以及基于该经过时间估计值确定主车辆与该一个或多个检测到的物体之间的潜在碰撞。根据本发明的另一个实施例，提供一种用于结合车辆碰撞系统使用的方法，该方法包括检测主车辆的视野中的至少一个物体、计算相对于该至少一个检测到的物体的预期主车辆路径，以及确定该至少一个检测到的物体与主车辆的前侧、后侧、左侧或右侧之间的碰撞潜在性，其中碰撞潜在性是基于该预期主车辆路径以及关于该主车辆和该至少一个检测到的物体的参考平面的相交。根据本发明的又一实施例，提供一种车辆碰撞系统，其具有多个传感器，该传感器配置成识别主车辆的视野中的一个或多个物体；以及控制模块，该控制模块配置成对每个检测到的物体计算经过时间估计值，其中该经过时间估计值表示主车辆的参考平面经过检测到的物体的参考平面的预期时间，以及基于该经过时间估计值确定主车辆与该一个或多个检测到的物体之间的潜在碰撞。附图说明下文将结合附图描述本发明的一个或多个实施例，其中相同标号标示相同元件，且其中：图1是示出具有示例性车辆碰撞系统的主车辆的示意图；以及图2是示出与另一车辆和固定物体的潜在侧面碰撞的表示的示意图；图3是示出停车案例中与固定物体的潜在侧面碰撞的表示的另一个示意图；图4是可以用于实施图1中所示的车辆碰撞系统10的示例性模块架构配置；图5是示出用于结合车辆碰撞警告系统(诸如图1中所示的示例性系统)使用的示例性方法的流程图；图6是示出用于确定用于结合车辆碰撞警告系统(诸如图1中所示的示例性系统)使用的潜在碰撞的示例性方法的流程图；图7示出与用于确定潜在碰撞的方法(诸如图6中所示的示例性方法)相关联的参考平面的示例性表示；以及图8示出与用于确定潜在碰撞的方法(诸如图6中所示的示例性方法)相关联的参考平面的另一个示例性表示。具体实施方式本文所述的示例性车辆碰撞系统和方法可以用于检测和避免固定或移动车辆的潜在或即将碰撞以及特定地相对较低速度和/或停车案例下的侧面碰撞。为了本申请的目的，术语“低速”意味着30mph或更小的车速。所公开的车辆碰撞系统实施用于检测车辆周边周围的物体的方法，并且基于车辆的轨迹以及检测到的物体的位置确定是否存在碰撞潜在性。在一个实施例中，确定与检测到的物体的潜在碰撞包括确定潜在碰撞的类型和计算对应的碰撞时间。基于此信息，该系统接着确定哪个检测到的物体面临最高威胁，在一个实施例中，这可能考虑了碰撞时间和潜在碰撞的类型。接着比较最高威胁物体与多个阈值以确定避免或缓解碰撞的最适当补救措施。参考图1，示出了安装在主车辆12上的示例性车辆碰撞系统10的概图和示意图。应当明白的是，本系统和方法可以结合任何类型的车辆使用，该车辆类型包括传统的车辆、混合动力电动车(hev)、增程型电动车(erev)、电瓶车(bev)、摩托车、客车、运动型多用途车(suv)、跨界车、卡车、货车、公共汽车、娱乐车(rv)等。这些仅仅是某些可能应用，因为本文所述的系统和方法不限于图中所示的示例性实施例，并且可以任何数量的不同方式来实施。根据一个实例，车辆碰撞系统10采用物体检测传感器14、惯性测量单元(imu)16和控制模块18，在一个实例中，该控制模块是外部物体计算模块(eocm)。物体检测传感器14可以是单个传感器或传感器组合，并且可以包括(但不限于)光检测和测距(lidar)装置、无线电检测和测距(radar)装置、视觉装置(例如，摄像机等)、激光二极管指示器或其组合。物体检测传感器14可以单独或结合其它传感器使用，以产生表示检测到的物体相对于主车辆12的估计位置、速度和/或加速度的读数。这些读数可以具有绝对本质(例如，相对于地面的检测到的物体的速度或加速度)或它们可以具有相对本质(例如，是检测到的物体和主车辆速度之间的差的相对速度读数(δv)或是检测到的物体和主车辆加速度之间的差的相对加速度读数(δa)。碰撞系统10不限于任何特定类型的传感器或传感器装置、用于搜集或处理传感器读数的具体技术，或用于提供传感器读数的方法，因为本文所述的实施例仅仅意味着示例性。任何数量的不同传感器、部件、装置、模块、系统等可以给车辆碰撞警告系统10提供可由本方法使用的信息或输入。应当明白的是，物体检测传感器14以及位于碰撞系统10中和/或由碰撞系统10使用的任何其它传感器可以在硬件、软件、固件或其某个组合中实施。这些传感器可以直接感测或测量它们所设置的条件，或它们可以基于由其它传感器、部件、装置、模块、系统等提供的信息间接地评估这样的条件。另外，这些传感器可以直接耦合至控制模块18、经由其它电子装置、车辆通信总线、网络等间接地耦合，或根据本领域中已知的某种其它装置耦合。这些传感器可以集成在另一个车辆部件、装置、模块、系统等中(例如，传感器集成在发动机控制模块(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)等内)，或它们可以是独立部件(如图1中示意地示出)。各种传感器读数中的任一个读数可由车辆12中的某个其它部件、装置、模块、系统等提供，而非由实际传感器元件直接提供。在某些实例中，可能采用多个传感器来感测单个参数(例如，用于提供信号冗余度)。应当明白的是，前述案例仅表示某些可能性，因为任何类型的合适传感器装置可以由碰撞系统10使用。如图1中所示，物体检测传感器14可以位于车辆侧视镜、车辆前保险杠和/或车辆后保险杠中。虽然未示出，但是物体检测传感器14也可以放置在车门中。本领域一般技术人员明白，虽然图1中说明了六个物体检测传感器14，但是所需的传感器的数量可以取决于其它类型的传感器和车辆而不同。无关于所使用的传感器的位置和数量，物体检测传感器14是可校准的并且配置成创建视野20，其从车辆的前端延伸至车辆的后端并且从车辆12的每一侧向外延伸。以此方式，车辆碰撞系统10能够检测和防止与如图2和3中所示的各种物体的侧面碰撞。例如，图2说明由于主车辆12正在转弯而与另一车辆和固定物体(诸如路边、消防栓、行人、电杆等)的潜在侧面碰撞的图形表示。类似地，图3说明低速停车案例中的潜在侧面碰撞的实例，其中主车辆12从停车位倒出、或者驾驶、离开停车位。术语“物体”应当广义地解释为包括视野20中可检测到的任何物体(包括其它车辆)。为了说明目的，图1中的视野20被示为主要沿着主车辆12的侧面延伸。然而，本领域一般技术人员明白，典型的物体检测和跟踪系统以各种组合在主车辆12的所有侧上实施，使得可以检测并且跟踪车辆12周围360度内的物体。imu16是使用加速度计、陀螺仪和/或磁力计的组合测量并且报告车速、定向和重力的电子装置。imu16通过使用一个或多个加速度计检测当前加速速率而工作并且使用一个或多个陀螺仪检测旋转属性，如俯仰、滚动和偏航。某些还包括磁力计，其主要是辅助校准定向漂移。角加速度计测量车辆如何在空间中旋转。通常，三个轴线中的每个轴线具有至少一个传感器：俯仰(机头上下)、偏航(机头左右)和滚动(从车辆驾驶舱顺时针或逆时针)。线性加速度计测量车辆的非重力加速度。因为其可在三个轴线上移动(上和下、左和右、前和后)，所以每个轴线具有线性加速度计。计算机不断地计算车辆的当前位置。首先，对于六个自由度中的每个自由度(x、y和z及θx、θy和θz)，其将感测到的加速度连同重力估计值在时间上进行积分，以计算当前速度。接着其将速度积分以计算当前位置。控制模块18可以包括任何各样的电子处理装置、存储器装置、输入/输出(i/o)装置和/或其它已知部件，并且可以执行各种控制和/或通信相关功能。取决于特定实施例，控制模块18可以是独立车辆电子模块(例如，物体检测控制器、安全控制器等)，其可以结合或包括在另一个车辆电子模块(例如，停车辅助控制模块、制动控制模块等)内，或其可以是较大网络或系统(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)的部分，这里仅仅列举几种可能性。控制模块18不限于任何一个特定实施例或装置。例如，在示例性实施例中，控制模块18是包括存储各种传感器读数(例如，来自于物体检测传感器14的输入，和来自于imu16的位置、速度和/或加速度读数)的电子存储器装置、查找表或其它数据结构、算法等的外部物体计算模块(eocm)。存储器装置还可以存储关于车辆12的相关特性和背景信息，诸如关于停车距离、减速度极限值、温度极限值、水分或沉淀物极限值、驾驶习惯或其它驾驶员行为数据等的信息。eocm18还可以包括执行用于存储在存储器装置中并且可以掌控本文所述的程序和方法的软件、固件、程序、算法、脚本等的指令的电子处理装置(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路(asic)等)。eocm18可以经由合适的车辆通信电子地连接至其它车辆装置、模块和系统并且必要时可与它们交互。当然，eocm18仅存在某些可能的装置、功能和能力，因为还使用了其它实施例。图4是可以用于实施图1中所示的车辆碰撞系统10的示例性模块架构配置。如上文所陈述，在示例性实施例中，控制模块18是具有用于实施用于检测和缓解侧面车辆碰撞的所公开方法的多个输入和输出的eocm。除从如上文讨论的物体检测传感器14和imu16接收输入外，eocm18还配置成从传感器接收与节气门踏板22的位置、制动踏板24的位置和方向盘26的角度有关的数据。eocm18使用这些输入来确定是否可能与车辆的视野中检测到的相对低速的物体碰撞，且如何避免或缓解碰撞。eocm18进一步配置成与各种其它车辆部件通信并且发送命令至各种其它车辆部件，该各种其它车辆部件包括电子制动控制模块28、电动转向模块30和仪表板群集32。如下文更详细地陈述，eocm18配置成检测与相对较低速度的物体的潜在碰撞，以及特定地与车辆12的侧表面的潜在碰撞，并且通过以下项缓解此碰撞的潜在性：通过电动转向模块30选择性地控制车辆转向、通过电子制动控制模块28控制车辆制动以及通过仪表板群集32对车辆乘客起始警告。现在转向图5，示出了示例性方法100，其可以结合车辆碰撞系统10使用以检测和避免与物体或另一车辆的潜在或即将碰撞。开始于步骤102，系统10确定是否启用碰撞系统10。碰撞系统10的启用取决于各种准则，包括(但不限于)处于“开启”位置中的车辆点火。在步骤104处，系统经由eocm18参考来自于至少一个物体检测传感器14的传感器数据以确定主车辆12的视野20内是否检测到物体或其它车辆。根据一个特定实施例，步骤104接收关于表示物体和主车辆速度之间的差的相对速度读数(δv)、物体加速度读数(aobj)以及表示物体和主车辆12之间的范围或距离的相对距离读数(δd)的传感器数据。可以在步骤104中搜集的潜在读数的某些其它实例包括物体速度读数(vobj)、主车辆速度读数(vhost)、主车辆加速度读数(ahost)以及表示物体和主车辆加速度之间的差的相对加速度读数(δa)。在步骤106处，基于接收自各种车辆部件(诸如，例如imu16、节气门踏板传感器、制动踏板传感器和方向盘角度传感器)的数据计算车辆的预期路径。在步骤108处，做出初步评定以使用车辆的预期路径和传感器数据确定与检测到的物体的碰撞的潜在性。在一个实施例中，此评定包括关于车辆的预期路径以及检测到的物体的当前位置的航向估计值。基于这些航向估计值，该系统确定主车辆12与检测到的物体之间是否存在碰撞的潜在性。如果与任何检测到的物体不存在碰撞的潜在性，那么该程序返回至步骤104处的参考传感器数据。如果与一个或多个检测到的物体存在碰撞的潜在性，那么在步骤110处，该系统起始初步威胁评定，其包括确定每个潜在碰撞的碰撞时间。该系统确定哪个检测到的物体面临最高威胁并且计算主车辆12与最高威胁物体之间的最终碰撞时间。在一个实施例中，最高威胁物体是具有最低碰撞时间的物体。简言之，基于车辆12和检测到的物体这二者的位置、移动和轨迹之间的关系，第一物体有可能与主车辆12碰撞。在其它实施例中，基于碰撞时间与碰撞类型的组合来确定最高威胁物体。在步骤108的一个特定实施例中，碰撞评定包括确定主车辆12与检测到的物体之间是否存在碰撞的潜在性，并且还确定潜在碰撞的类型。下文参考图6中说明的流程图描述用于实施步骤108的碰撞评定的示例性方法。碰撞评定通过对每个检测到的物体计算相对于主车辆12的前表面、后表面和侧表面的经过时间(ttp)估计值而开始于步骤108a。ttp估计通常是指一个参考平面经过(或通过)另一个平面的预期时间，以及特定的主车辆12的参考平面跨越检测到的物体的参考平面的预期时间。可以使用诸如外推和回归方法的已知技术使用步骤104处检索的传感器数据和步骤106处计算的预计主车辆路径来计算ttp估计值。在一个实施例中，可以基于主车辆12与检测到的物体之间的相对速度和距离来计算ttp估计值。本领域一般技术人员明白的是，在某些实例中，ttp估计值计算包括关于检测到的物体的尺寸的假设。特定地，平行参考平面之间的距离。图7中示出ttp估计值的示例性视觉表示。为了便于解释，图7仅说明大致上表示为圆的一个检测到的物体34。本领域一般技术人员明白的是，实际上，主车辆的视野中通常检测到一个以上物体且对每个检测到的物体施用步骤108的碰撞评定方法。参考图7，主车辆12和检测到的物体34各自具有据此计算ttp估计值的四个参考平面。本领域一般技术人员认识到，每个参考平面通常是指表示主车辆12和检测到的物体34的每个周边表面的二维平面。例如，主车辆12的参考平面包括前平面36、后平面38、左侧平面40和右侧平面42。检测到的物体34的参考平面包括第一表面平面44、第二表面平面46、第三表面平面48和第四表面平面50。在此实例中，主车辆12的前平面36和后平面38平行于检测到的物体34的第一表面平面44和第三表面平面48。同样地，主车辆12的左侧平面40和右侧平面42平行于检测到的物体34的第二表面平面46和第四表面平面50。应当注意的是，检测到的物体的表面平面可以或可以不对应于物体本身的物理平面-如图中所示，该物体可以为圆形或具有不平行的物理平面。另外，对于本文所公开的特定实施例，假设检测到的物体的第一表面平面44是平行于主车辆的前面和/或后面的最接近平面，检测到的物体的第三表面平面48是平行于主车辆的前面和/或后面的最远平面，检测到的物体的第二表面平面46是平行于主车辆的左侧和/或右侧的最接近平面，且检测到的物体的第四表面平面50是平行于主车辆的左侧和/或右侧的最远平面。对主车辆12与检测到的物体34之间的平行参考平面计算ttp估计值。换言之，计算主车辆12的前平面36和后平面38与检测到的物体34的第一表面平面44和第三表面平面48中的每一个以及主车辆12的左侧平面40和右侧平面42与检测到的物体34的第二表面平面46和第四表面平面50中的每一个之间的ttp估计值。图7中示出对每个这样的平行平面的ttp估计值，即，ttp-ft_1st、ttp-ft_3rd、ttp-rr_1st、ttp-rr_3rd、ttp-lt_2nd、ttp-lt_4th、ttp-rt_2nd、ttp-rt_4th。每个ttp估计值是表示一个参考平面经过或跨越另一个平面的估计时间的标量。因此，例如，ttp-ft_lst表示主车辆12的前平面36经过检测到的物体34的第一表面44的平面的预期时间。再次参考图6中的流程图且继续参考图7，在步骤108b处，评估关于ttp估计值的条件以确定主车辆12与检测到的物体34之间是否存在碰撞的潜在性，且如果存在，那么确定碰撞类型。存在某些条件，在该条件下，主车辆12与检测到的物体34之间可能不会发生碰撞。例如，根据如图7中的案例，其中检测到的物体34大致上在主车辆12的前面和右侧，如果主车辆12的后表面经过检测到的物体34的第三表面的估计时间(即，ttp-rr_3rd)小于主车辆12的右侧经过检测到的物体34的第二表面的估计时间(即，ttp-rt_4th)，那么可能不会碰撞，因为主车辆12的后面将在横向平面相交之前经过检测到的物体34。本领域技术人员认识到，定位至主车辆12的前面和左侧的检测到的物体以及定位至主车辆12后面的左侧或右侧的物体没有类似碰撞条件。在步骤108c处，基于ttp估计值确定潜在碰撞的类型。例如，当主车辆12的侧表面越过检测到的物体34的最接近横向平面(即，平行于主车辆的侧表面平面的检测到的物体的最接近平面)之后、但在主车辆12的另一个远侧表面将越过检测到的物体的最远横向平面之前该主车辆12的前表面将越过检测到的物体34的最接近平行表面时，检测到的物体34与主车辆12前面之间将确定有可能发生碰撞(即，正面碰撞)。换言之，当主车辆12的前平面36越过检测到的物体34的最接近平行表面的平面预期的时间大于主车辆12的侧表面平面越过检测到的物体34的最接近侧表面的平面预期的时间但小于主车辆12的相对远侧表面平面越过检测到的物体34的最远侧表面的平面预期的时间时，发生正面碰撞。使用具体实例且参考图7中所示的案例，当主车辆12的前平面36越过检测到的物体34的最接近平行平面44的平面预期的时间大于主车辆12的右侧平面42越过检测到的物体34的最接近平行平面46预期的时间(即，ttp-rt_2nd)但小于主车辆12的左侧平面40越过检测到的物体34的最远平行平面50预期的时间(即，ttp-rt_4th)时，检测到的物体34与主车辆12前面之间发生潜在碰撞(即，正面碰撞)。此关系在数学上表示为ttp-rt_2nd＜ttp-ft_1st＜ttp-lt_4th。下表中总结相对于主车辆12的前表面、后表面和侧表面的碰撞评定以及特定地用于确定关于主车辆12的碰撞类型的ttp估计值条件。主车辆正面碰撞主车辆后碰撞ttp-rt_2nd＜ttp-ft_1st＜ttp-lt_4thttp-rt_2nd＜ttp-rr_1st＜ttp-lt_4thttp-lt_2nd＜ttp-ft_1st＜ttp-rt_4thttp-lt_2nd＜ttp-rr_1st＜ttp-rt_4th主车辆左侧碰撞主车辆右侧碰撞ttp-ft_3rd＞ttp-lt_2nd＞ttp-ft_1stttp-ft_3rd＞ttp-rt_2nd＞ttp-ft_1stttp-rr_3rd＞ttp-lt_2nd＞ttp-rr_1stttp-rr_3rd＞ttp-rt_2nd＞ttp-rr_1st本领域一般技术人员认识到，上文关于图7描述的参考系仅仅是示例性的且用于解释步骤108的碰撞评定方法的目的。例如，虽然参考具有四个表面的检测到的物体34描述先前实施例，其中每个参考平面表示不同表面，但是本领域一般技术人员明白的是，检测到的物体可以不受四个表面限定，而是受具有两个相交平面的点限定。在此实例中，如图8中所说明，检测到的物体34的参考平面仅包括第一平面60和第二平面62，其中第一平面60平行于主车辆12的前平面36和后平面38，且第二平面62平行于主车辆12的左侧平面40和后侧平面42。因此，根据所公开方法，仅使用检测到的物体34的第一和第二平面计算ttp估计值，如下表中所示。返回参考图5，在步骤112处，比较最高威胁物体的碰撞时间与制动动作阈值。如果最高威胁物体的碰撞时间小于或等于制动动作阈值，那么在步骤114处，向电子制动控制模块(未示出)发送车辆减速并停止的命令。在一个实施例中，基于存储在eocm18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速率。此后，该程序返回至步骤102以连续地检查是够改变补救动作和/或外部条件。如果在步骤112处，最高威胁物体的碰撞时间不小于或等于制动动作阈值，那么在步骤116处，比较最高威胁物体的碰撞时间与转向动作阈值。如果最高威胁物体的碰撞时间小于或等于转向动作阈值，那么在步骤118处，该系统确定转向操控以避免与最高威胁物体的碰撞。部分基于车辆12和检测到的物体这二者的位置、移动和轨迹之间的关系确定转向操控。在一个实施例中，步骤118还可以包括在命令转向操控之前向驾驶员发送制动脉冲命令作为触觉指示符。在起始计算的转向操控之前，在步骤120处，该系统评估车辆的新轨迹以确定车辆12的新路径中是否有任何物体。如果新路径中的物体继续面临碰撞的潜在性，那么该程序返回至步骤114并且通过向电子制动控制模块发送车辆减速和停止的命令来起始紧急制动特征。如果新路径中没有物体，那么在步骤122处，向动力转向模块(未示出)发送转向请求命令以执行转向操控来避免碰撞。此后，该程序返回至步骤102以连续地检查是够改变补救动作和/或外部条件。返回参考步骤116，如果最高威胁物体的碰撞时间不小于或等于转向动作阈值，那么在步骤124处，比较最高威胁物体的碰撞时间与警告动作阈值。如果最高威胁物体的碰撞时间小于或等于警告动作阈值，那么在步骤126处，向仪表板群集(未示出)发送提醒以警告潜在碰撞的车辆乘客。该提醒可为(不限于)经由仪表板群集的消息、听觉提醒、触觉提醒和/或制动脉冲。应当理解的是，前文是本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是由下面的权利要求书来唯一限定。另外，包括在前述描述中的声明涉及特定实施例，并且不能解释为限定本发明的范围或限定权利要求书中所使用的术语，除非术语或措词在上面进行了明确限定。各个其它实施例和对所公开实施例的各种改变以及修改对本领域技术人员而言显而易见。所有这样的其它实施例、改变和修改均旨在属于所附权利要求书的范围。如本说明书和权利要求书中所使用，属于“例如(e.g.)”、“例如(forexample)”、“例如(forinstance)”、“诸如”和“等”以及动词“包括(comprising)”、“具有”、“包括(including)”和它们的其它动词形式在结合一个或多个部件或其它项目的列表使用时，各自被解释为开放式，意指所述列表不应被视为排除其它、另外的部件或项目。其它术语是使用它们的最广泛的合理含义来解释，除非它们用于要求有不同解释的上下文中。当前第1页12