对象的速度估计的制作方法
背景技术：
本公开涉及对象的速度估计。刚性对象的速度可以根据对象上或对象内的一个或多个参考点的位置随时间的变化来确定。在一些情景下，这种确定可能难以实施。例如，高分辨率传感器系统可装配在对象中并且可标识对象上的特定位置。这些位置可称为检测点。检测点中的每一个对应于由高分辨率传感器系统检测到的信号，其中信号围绕对象上的所标识特定位置定位。虽然检测点的局部化性质可使它们于在估计对象的速度时用作参考点方面具有吸引力，但检测点的数量和它们在对象上的布置可随时间变化。因此，依赖此类检测点来估计对象的速度可产生不准确的结果，或可能使得这种估计明显不可行。
所以，希望提供用于在可获得对象的丰富位置信息时估计对象的线速度矢量的技术。
技术实现要素：
在一个示例性实施方案中，本公开提供了一种方法。该方法包括：接收表示在对象的运动期间在第一瞬间相对于该对象的第一位置的第一数据，以及接收表示在该对象的运动期间在第二瞬间相对于该对象的第二位置的第二数据。该方法还包括：使用该对象的速度的至少一个速度矢量假设来将该第一数据变换成对应于该第二瞬间的第三数据。该方法还包括：对与该第二数据和该第三数据的并集的凸壳的几何体积有关的优化问题进行求解。该方法还包括：使用该优化问题的解来生成该对象的速度的估计。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该至少一个速度矢量假设包括多个限定速度矢量，并且该第三数据包括第一数据集，该第一数据集至少由该多个限定速度矢量中的相应速度矢量限定。因此，该方法还包括：生成第二数据集，该第二数据集对应于该第二数据和第一数据集中相应数据集的相应并集。该方法还包括：生成这些第二数据集中的相应数据集的凸壳；确定该凸壳中的相应凸壳的几何体积；以及确定这些凸壳中的第一凸壳，该第一凸壳具有相对于第二凸壳的相应几何体积的最小几何体积。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该生成该对象的该速度的估计包括：将与该第一凸壳相关联的第一速度矢量配置为该对象的线速度矢量的估计。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该变换包括：基于这一组限定速度矢量中的第二速度矢量沿线性轨线传播位置矢量达一定时间间隔，该时间间隔对应于该第一限定瞬间和该第二限定瞬间之间的差值。该位置矢量表示这些第一位置中的位置。该变换还包括：生成指示对应于所传播位置矢量的第二位置的记录。该变换还包括：将该记录添加到这些第一数据集中的数据集，该数据集与该第二速度矢量相关联。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该变换包括：通过移除指示该对象外部的位置的至少一个离群记录来削减该第一数据。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该对象的该速度的至少一个速度矢量假设包括当前速度矢量假设，并且其中该求解包括：通过反复地更新该当前速度矢量假设以逐渐地缩小当前凸壳的当前几何体积直到满足收敛判据来确定该第二数据和该第三数据的该并集的凸壳的最小几何体积。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该对象为包括控制系统的车辆，该方法还包括：由该控制系统使用至少该对象的该速度的估计来实现控制该车辆的操作的过程。
在另一个示例性实施方案中，本公开提供了一种系统。该系统包括至少一个处理器和至少一个存储器装置，该至少一个存储器装置耦接到至少一个处理器。该至少一个存储器装置具有编码在其上的指令，响应于执行，这些指令致使该至少一个处理器执行或有利于包括以下步骤的操作：接收第一数据，该第一数据指示在对象的移动期间在第一瞬间相对于该对象的第一位置。该操作还包括：接收第二数据，该第二数据指示在该对象的移动期间在第二瞬间相对于该对象的第二位置。该操作还包括：使用该对象的速度的至少一个速度矢量假设来将该第一数据变换成对应于该第二瞬间的第三数据。该操作还包括：对与该第二数据和该第三数据的并集的凸壳的几何体积有关的优化问题进行求解。该操作还包括：使用该优化问题的解来生成该对象的速度的估计。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该至少一个速度矢量假设包括多个限定速度矢量，并且该第三数据包括第一数据集，该第一数据集至少由该多个限定速度矢量中的相应速度矢量限定。因此，该操作还包括：生成第二数据集，该第二数据集对应于该第二数据和第一数据集中相应数据集的相应并集；生成第二数据集中相应数据集的凸壳；确定凸壳中的相应凸壳的几何体积。此外，该操作还包括：确定凸壳中的第一凸壳，该第一凸壳具有相对于第二凸壳的相应几何体积的最小几何体积。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该生成该对象的该速度的估计的操作包括：将与该第一凸壳相关联的第一速度矢量配置为该对象的线速度矢量的估计。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该变换操作包括：基于这一组限定速度矢量中的第二速度矢量沿线性轨线传播位置矢量达一定时间间隔，该时间间隔对应于该第一限定瞬间和该第二限定瞬间之间的差值，并且其中该位置矢量表示这些第一位置中的位置。该变换操作还包括：生成指示对应于所传播位置矢量的第二位置的记录。该变换操作还包括：将该记录添加到这些第一数据集中的数据集，该数据集与该第二速度矢量相关联。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该变换操作包括：通过移除指示该对象外部的位置的至少一个离群记录来削减该第一数据。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该对象的该速度的至少一个速度矢量假设包括当前速度矢量假设，并且该求解包括：通过反复地更新该当前速度矢量假设以逐渐地缩小当前凸壳的当前几何体积直到满足收敛判据来确定包括第二数据和第三数据的并集的凸壳的最小几何体积。
在另一个示例性实施方案中，本公开提供了一种车辆。该车辆包括传感器系统，该传感器系统生成表示相对于该车辆的位置的数据。该车辆还包括功能性地耦接到该传感器系统的计算系统，其中该计算系统包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为至少接收第一数据，该第一数据指示在对象的移动期间在第一瞬间相对于该对象的第一位置。该至少一个处理器进一步被配置为至少接收第二数据，该第二数据指示在该对象的移动期间在第二瞬间相对于该对象的第二位置。该至少一个处理器进一步被配置为至少使用该对象的速度的至少一个速度矢量假设来将该第一数据变换成对应于该第二瞬间的第三数据。该至少一个处理器进一步被配置为至少对与该第二数据和该第三数据的并集的凸壳的几何体积有关的优化问题进行求解。该至少一个处理器进一步被配置为至少使用该优化问题的解来生成该车辆的速度的估计。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，该至少一个速度矢量假设包括多个限定速度矢量，并且该第三数据包括第一数据集，该第一数据集至少由该多个限定速度矢量中的相应速度矢量限定。该至少一个处理器进一步被配置为生成第二数据集，该第二数据集对应于该第二数据和第一数据集中相应数据集的相应并集。该至少一个处理器进一步被配置为生成第二数据集中相应数据集的凸壳；并且确定凸壳中的相应凸壳的几何体积。此外，该至少一个处理器进一步被配置为确定凸壳中的第一凸壳，该第一凸壳具有相对于第二凸壳的相应几何体积的最小几何体积。
除了本文所公开的一个或多个要素之外，为了生成该车辆的该速度的估计，该至少一个处理器进一步被配置为将与该第一凸壳相关联的第一速度矢量配置为该车辆的线速度矢量的估计。
除了本文所公开的元件之外，为了将该第一数据变换成第三数据，该至少一个处理器进一步被配置为基于这一组限定速度矢量中的第二速度矢量沿线性轨线传播位置矢量达一定时间间隔，该时间间隔对应于该第一限定瞬间和该第二限定瞬间之间的差值。该位置矢量表示这些第一位置中的位置。该至少一个处理器进一步被配置为生成指示对应于所传播位置矢量的第二位置的记录。该至少一个处理器进一步被配置为将该记录添加到第一数据集中的数据集，该数据集与该第二速度矢量相关联。
除了本文所公开的要素之外，为了将该第一数据变换成第三数据，该至少一个处理器进一步被配置为通过移除指示该对象外部的位置的至少一个离群记录来削减该第一数据。
除了本文所公开的要素之外，该车辆还包括控制系统，该控制系统被配置为使用至少该速度的该估计来实现控制该车辆的操作的过程。
除了本文所公开的要素之外，该传感器系统包括至少一个第二处理器，该至少一个第二处理器被配置为生成该第一数据的一部分和该第二数据的一部分。该传感器系统包括雷达系统或光达系统中的一者或多者。
当结合所附图示考虑时，根据以下具体实施方式，容易清楚本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例的方式出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，在附图中：
图1提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的操作环境的示例；
图2a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的系统的示例；
图2b提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的系统的另一个示例；
图3a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的检测点的示例的透视图；
图3b提供了图3a所示的检测点的示例的顶视图；
图4a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的检测点联合数据集的示例的透视图；
图4b提供了图4a所示的检测点的示例的顶视图；
图5a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的图4a所示的检测点联合数据集的凸壳的透视图；
图5b提供了图5a所示的凸壳的顶视图；
图6提供了根据本公开的一个或多个实施方案的随二维速度矢量假设变化的凸壳的体积的二维投影；
图7提供了根据本公开的一个或多个实施方案的对应于限定速度矢量假设的凸壳的示例的透视图；
图8提供了根据本公开的一个或多个实施方案的对应于另一个限定速度矢量假设的凸壳的示例的透视图；
图9提供了图7所示的凸壳的顶视图；
图10提供了图8所示的凸壳的顶视图；
图11a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的汽车中检测点的示例的顶视图；
图11b提供了根据本公开的一个或多个实施方案的汽车中检测点的其它示例的顶视图；
图11c提供了根据本公开的一个或多个实施方案的汽车中检测点的又其它示例的顶视图；
图12提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的方法的示例；
图13提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的方法的另一个示例；
图14提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的方法的另一个示例；并且
图15示出了可用于实现一个或多个实施方案的计算系统的高级框图。
具体实施方式
以下描述实质上仅是示例性的，并且并非旨在限制本公开及其应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标号指示类似的或对应的部件和特征。
在至少一些实施方案中，本公开认识到并解决对象的速度估计问题，该对象具有多个参考点以用于估计，这些参考点在对象移动时随时间变化。本公开的实施方案包括系统、车辆和技术，它们单独地或相结合地允许或以其它方式有利于生成运动中的车辆或另一类型对象的速度矢量的估计。虽然本公开的一些实施方案参考汽车示出，但本公开并不局限于此。实际上，本文所公开的原理和实际元件可应用于其它类型车辆(飞行器(无人驾驶或其它类型))、农用设备等)和移动对象。
本公开的实施方案提供了若干技术效益。例如，这些技术和实现这些技术的系统或车辆在围绕车辆或另一类型对象所检测到的反射点的时间变化方面可以是稳健的。更具体地，可例如对车辆的速度矢量进行估计，不论在车辆的移动期间这些所检测到的反射点的数量和/或布置如何变化。车辆的速度矢量的估计的准确性优于典型方法所提供的。
参考附图，图1提供了根据本公开一个或多个实施方案的用于估计汽车105的速度的操作环境100的示例。示例性操作环境100只是为例示起见而参考汽车进行描述。实际上，本公开不限于此方面，并且本公开的原理和实际元件可应用于其它类型车辆和移动对象。
汽车105包括感测平台110，在汽车105的轨线期间的限定瞬间，该感测平台110可确定表示围绕汽车105的限定位置的多个检测点。这些检测点中的每一个可根据由感测平台110所检测到的信号来确定。所检测到的信号可包括一种或多种类型的电磁(em)信号(例如，无线电波或红外线)。在一个方面，感测平台110可以限定速率f(按频率单位计的实数)来检测em信号。因此，响应于所检测到的信号而生成的数据(模拟或数字数据)可以帧进行组织。帧是或包括数据结构，该数据结构包括响应于在限定瞬间或在限定时段期间所检测到的信号而生成的一个或多个数据集。因此，帧对应于检测间隔期间的限定瞬间。
如图1所示，感测平台110可包括传感器系统120，该传感器系统可在限定帧中生成汽车105的多个检测点。为此，在一个实施方案中，传感器系统120可体现在雷达系统中，或可包括雷达系统。此外，或在其它实施方案中，传感器系统120可体现在光探测和测距(lidar)系统中，或可包括光探测和lidar系统。在此类实施方案中，检测点也可称为反射点。
作为例示，在对应于帧n(自然数)的限定瞬间tn(按时间单位计的实数)处，传感器系统120可生成或以其它方式确定第一组检测点，包括检测点1141、检测点1142、检测点1143、检测点1144、检测点1145、检测点1146、检测点1147和检测点1148。这一组检测点围绕汽车105布置，其中检测点1141-1144和检测点1146-1148在汽车105上。检测点1145在汽车105的周边以外并且称为离群检测点。传感器系统120可通过例如处理表示冲击到汽车105上的电磁辐射的信号来生成第一组检测点。在一个示例性实施方案中，传感器系统120可将波束成形应用于在传感器系统120中所包括的天线阵列(图1未示出)处接收的所接收em辐射。波束成形可产生第一组检测点。
在另一个帧中，诸如紧接着帧n的、对应于限定瞬间tn+1(按时间单位计的实数)的帧n+1，传感器系统120可生成或以其它方式确定第二组检测点，包括检测点1181、检测点1182、检测点1183、检测点1184、检测点1185、检测点1186、检测点1187、检测点1188、检测点1189和检测点11810。传感器系统120也可通过例如处理表示冲击到汽车105上的em辐射的信号来生成第二组检测点。在一个示例性实施方案中，如所提及的，传感器系统120可将波束成形应用于在传感器系统120中所包括的天线阵列(图1未示出)处接收的所接收em辐射。波束成形可产生第二组检测点。
虽然第二组检测点也围绕汽车105布置，但第二组中检测点的数量大于第一组中检测点的数量。此外，第二组中检测点的布置不同于第一组中检测点的布置。因此，传统方法在估计汽车105的线速度时不会考虑到这些类型的检测点。实际上，为了估计对象的速度，传统方法通常依赖于对象的单个参考位置矢量和这种位置矢量随时间的变化。与此形成鲜明对比的是，本公开的实施方案利用围绕汽车105的多个检测点来生成汽车105的线速度矢量的估计，这些点由传感器系统120生成。
至少为此，传感器系统120可将表示一个或多个帧中的检测点的数据130提供给传感系统110中所包括的速度估算系统140(例如，发送给速度估算系统140和/或使得可供其使用)。速度估计系统140可接收或以其它方式访问数据130的至少一部分。速度估计系统140可至少基于所接收的或以其它方式访问的数据生成速度估计145。速度估计145近似汽车105在限定时间处的瞬间速度矢量。因此，速度估计145近似汽车105的瞬间速度矢量的大小和取向。
更具体地，速度估计系统140可在时间tn处接收指示或以其它方式表示属于帧n的第一组检测点的第一数据。第一组检测点中的每个检测点可相对于汽车105上的参考系的原点进行限定。此外，速度估计系统140可在时间tn+1处接收指示或或以其它方式表示属于帧n+1的第二组检测点的第二数据。第二组检测点中的每个检测点也可相对于汽车105上的参考系的原点进行限定。因此，为了命名起见，在图1中，第一组检测点可称为布置150，并且第二组检测点可称为布置160。
另外，速度估计系统140可针对汽车105生成一个或多个限定速度矢量。一个或多个限定速度矢量中的每个速度矢量是对汽车105的速度的假设。因此，所生成的一个或多个限定速度矢量中的限定速度矢量称为速度矢量假设。
速度估计系统140可使用该一个或多个速度矢量假设中的至少一个速度矢量假设来将表示帧n中的这组检测点的第一数据变换成对应于诸如帧n+1的后续帧的第三数据。速度估计系统140可根据速度矢量假设沿直线轨线传播对应于帧n中的检测点的位置矢量达时间间隔δt。此时，δt是与后续帧相关联的瞬间ts和tn之间的差值。在一个实施方案中，为了生成近似时间tn处的瞬间速度的速度估计145，后续帧可以是帧n+1，从而产生最小的δt＝tn+1-tn＝1/f。此外，速度估计系统140可生成指示对应于所传播位置矢量的第二位置的记录，并且可将记录添加到第三数据。
在其中生成一组n个速度矢量假设{v1，v2，…vn}的实施方案中，此类变换在图1中针对相应布置1701、1702和170n中的三个速度矢量假设v11551、v21552和vn155n以图形方式表示为开环。此类布置还包括检测点1181-11810。
在生成包括所变换的来自帧n的检测点的第三数据时或之后，速度估计系统140可对与第三数据和第二数据的并集的凸壳的体积有关的优化问题进行求解，第二数据指示帧n+1中的这组检测点。这种体积可表示被优化以确定速度估计145的成本函数(或目标函数)。对优化问题进行求解可包括：在速度矢量假设的域内使这种体积最小化。换句话说，对优化问题进行求解可包括：确定产生第三数据和第二数据的并集的以下凸壳的速度矢量假设，该凸壳相对于其它此类凸壳具有最小体积。速度估计系统140可将这种速度矢量假设配置为速度估计145。因此，通过确定合适的速度矢量假设(根据本公开，为(在限定的最小化标准内)使凸壳的几何体积最小化的速度矢量假设)，速度估计系统140提供汽车105的瞬间速度矢量的近似大小和近似取向。
这组n个速度矢量假设{v1，v2，…vn}中的每个速度矢量假设产生相应数据集，每个数据集包括根据相应速度矢量假设vk(k＝1，2，...n)所变换的来自帧n到帧n+1的检测点。由一个这样的数据集和表示帧n+1中的检测点的第二数据的相应并集产生的每个凸壳具有几何体积vch。
速度估计系统140可通过在凸壳内标识点o并将点o和凸壳的每个小面所对向的相应四面体的几何体积相加来确定凸壳的几何体积。因此，在将点o配置在凸壳内部的参考系的原点处时，可如下确定凸壳的几何体积vch：
这里，{f}是凸壳的所有小面的集合，sf是小面f的面积，nf是小面f的垂直矢量，pf表示小面f上的限定点(t指示pf的移项，或指示矢量处于列格式)。应当注意，nf是在小面f处朝向凸壳外部定向的单位矢量。还应当注意，乘积
因此，速度估计系统140针对每个速度矢量假设vk生成凸壳体积
在图解180中，使用2d网格中相应圆的面积来表示对应于相应速度矢量假设的相应凸壳的几何体积。具有较大面积的圆表示具有较大体积的凸壳。因此，在所示情景下，速度估计系统140可确定对应于2d网格中心的速度矢量假设产生最小体积。所以，在这种2d示例性情景下，速度估计系统140可将这种速度矢量假设配置为速度估计145。
除了候选速度矢量的网格(或更一般地，域)之外的其它方法可用于对产生速度估计145的优化问题进行求解。例如，速度估计系统140可实施基于梯度的方法，其中速度估计系统140反复地更新当前速度矢量假设，以便在逐渐减小使用当前速度矢量假设生成的凸壳的体积的方向上遍历速度空间。速度估计系统140可响应于满足终止(或收敛)判据而停止更新当前速度矢量假设。这种当前速度矢量假设可令人满意地解答优化问题，并且因此，速度估计系统140可将当前速度矢量假设配置为速度估计145。
图2a提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于估计对象的速度的速度估计系统140的示例的框图200。所示速度估计系统140包括调节部件210，该调节部件210从图1的传感器系统120或汽车或其它类型车辆中所包括的其它传感器系统接收数据(数字或模拟数据)。所示速度估计系统140还包括凸壳生成器部件220，该凸壳生成器部件220可根据本文所述的方面生成联合数据集。此外，所示速度估计系统140可包括优化部件230，该优化部件可使用或以其它方式利用根据本公开的凸壳来生成汽车或其它类型的车辆的速度矢量的估计。
速度估计系统140还包括一个或多个存储器装置240(一般称为检测点数据240)，该一个或多个存储器装置包括从传感器系统120或类似的传感器系统所接收的数据。速度估计系统140还包括一个或多个第二存储器装置250(一般称为速度估计数据250)，该一个或多个第二存储器装置可包括用于生成汽车或另一类型车辆的速度矢量的估计的信息(例如，数据、元数据和/或逻辑)。
速度估计系统140可功能性地耦接(例如，通信地耦接)到控制系统260，该控制系统可实现控制过程以调整或以其它方式控制包括控制系统260的汽车或其它类型车辆的操作。
图2b提供了根据本公开方面的用于生成汽车或其它类型车辆的速度矢量的估计的计算系统265的另一个示例的框图。如图2b所示，计算系统265可包括一个或多个处理器270和一个或多个存储器装置280(一般称为存储器280)，该一个或多个存储器装置包括可由处理器270中的至少一个访问和执行的机器可访问指令(例如，计算机可读和/或计算机可执行指令)。在一个示例中，处理器270可体现在图形处理单元(gpu)、多个gpu、中央处理单元(cpu)、多个cpu、专用集成电路(asic)、微控制器、可编程逻辑控制器(plc)、现场可编程门阵列(fpga)、它们的组合等等中，或可构成上述项。在一些实施方案中，处理器270可布置在单个计算设备(例如，电子控制单元(ecu)和车载资讯(ici)系统等等)中。在其它实施方案中，处理器270可分布在两个或更多个计算设备(例如，多个ecu；一个ici系统和一个或若干个ecu的组合；等等)之间。
一个或多个处理器270使用通信结构275功能性地耦接到存储器280。通信结构275适用于处理器270的特定布置(局部式或分布式)。在一些实施方案中，通信结构275可包括一个或多个总线架构，诸如基于以太网的工业总线、控制器区域网络(can)总线、modbus和其它类型的现场总线架构等等。
如图2b所示，存储器280包括速度估计系统140。因此，机器可访问指令(例如，计算机可读和/或计算机可执行指令)体现或以其它方式构成速度估计系统140。机器可访问指令编码在存储器280中并且可布置在部件中，这些部件可以计算机可执行形式构建(例如，链接并编译)并保存在存储器280中(如图所示)或一个或多个其它机器可访问非暂态存储介质中。处理器270中的至少一个可执行速度估计系统140以致使计算系统265生成汽车或其它类型车辆的速度矢量的估计。
类似地，存储器280还可保存或以其它方式存储控制系统260。因此，机器可访问指令(例如，计算机可读和/或计算机可执行指令)体现或以其它方式构成控制系统260。同样，机器可访问指令编码在存储器280中并且可布置在部件中，这些部件可以计算机可执行形式构建(例如，链接并编译)并保留在存储器280中(如图所示)或一个或多个其它机器可访问非暂态存储介质中。一个或多个处理器270中的至少一个可执行控制系统260以致使计算系统265实现控制过程以调整或以其它方式控制汽车或其它类型车辆的操作。为此，在一个方面，控制过程可利用或以其它方式依赖于由速度估计系统140生成的速度矢量估计。车辆的操作可至少基于速度矢量估计的大小和/或速度矢量估计的取向来控制。
应当注意，虽然未在图2b中示出，但计算系统265也可包括可允许或以其它方式促进软件部件的执行的其它类型的计算资源(例如，接口(诸如i/o接口、控制器装置、电源等等)。就这一点而言，例如，存储器280也可包括编程接口(诸如，应用编程接口(api))、操作系统、固件等等。
图3a提供了根据本公开一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的检测点的示例的透视图。图3b提供了图3a所示的检测点的示例的顶视图。所示检测点是针对汽车(未在这些附图中示出)观察到的反射点。所示检测点可由体现或构成图1中传感器系统120的高分辨率雷达系统来确定。所示检测点包括对应于第一帧的第一组检测点300和对应于第二帧的第二组检测点350，该第二帧紧接着该第一帧。第一组检测点300中检测点的布置和数量与第二组检测点350中检测点的布置和数量不同。
图4a提供了根据本公开一个或多个实施方案的用于估算汽车的速度的检测点的联合数据集的示例的透视图。图4b提供了图4a所示的检测点的示例的顶视图。图4a中(以及还有图4b中)的联合数据集是通过使用限定速度矢量假设对图3a中的第一组检测点300进行变换并且生成这组变换的检测点和图3a所示的第二组检测点350的并集产生的。限定速度矢量假设基本上等于v＝(0.0m/s，-11.1m/s)。
图5a提供了根据本公开一个或多个实施方案的图4a所示的检测点的联合数据集的凸壳的透视图。图5b提供了图5a所示的凸壳的顶视图。
图6提供了根据本公开各方面的随二维速度矢量假设变化的凸壳的几何体积的示例的二维投影。凸壳是使用至少2d速度矢量假设网格确定的。如本文所公开的，对于沿空间中的第一方向具有第一分量
如所提及的，本公开的用于估计移动对象的速度矢量的实施方案生成的速度估计比使用典型方法生成的估计更准确。更具体地，图11a提供了根据本公开一个或多个实施方案的针对第一帧和紧接着第一帧的第二帧的汽车中检测点的示例的顶视图。所示检测点包括对应于第一帧的第一组检测点1100和对应于第二帧的第二组检测点1150。如从图11a可得知的，第一组检测点1100中检测点的布置与第二组检测点1150中检测点的布置明显不同。在后者中，在汽车的侧向部分(例如，沿图11a中的y方向的部分)上存在更大数量的检测点。另外，在这些侧向部分中的一个侧向部分中，第二组检测点1150中的一些检测点与第一组检测点1100相比覆盖汽车(未示出)的更大跨度。
图11b提供了用于使用常用方法估计汽车的速度的检测点联合数据集1160的示例的透视图。在这种常用方法中，将第一组检测点1100的质心点从第一帧平移到第二帧。为此，根据速度矢量和时间间隔δt＝1/f(连续帧之间的时间间隔)传播第一组检测点1100的质心，该速度矢量是使用第二组检测点的质心相对于第一组检测点的质心的位置偏移估计的。使用这种基于质心的方法，对汽车进行的速度估计产生大约3.1m/s的估计误差。
然而，尽管无意于受理论和/或建模的束缚，但是预期的是，第一组和第二组之间在检测点数量和检测布置上的差异可能会给依赖于质心点的速度估计带来不确定性。实际上，速度估计系统140可生成针对其检测到第一组检测点和第二组检测点的汽车的速度估计，该速度估算的准确度是基于质心的常见方法所产生的速度估计的近三倍。本公开的方法产生所具有的估计误差为大约0.9m/s的速度估计。
图11c提供了根据本公开一个或多个实施方案的用于估计汽车的速度的检测点联合数据集1170的示例的透视图；联合数据集1170是通过使用速度矢量假设对图11a中的第一组检测点1100进行变化所产生的，该速度矢量假设解答与表示第一组检测点1100的数据和表示第二组检测点1150的数据的并集的凸壳的体积有关的优化问题。
根据本文所述的各种方面，可参考图12-14更好地理解可根据本公开实现的方法的示例。出于简化解释的目的，将举例说明的方法(以及本文所公开的其它技术)呈现并描述为一系列操作。然而，应当注意，本公开的举例说明的方法和任何其它技术不受操作次序限制。一些操作可以与本文所示和所述的次序不同的次序发生。另外，或在另选方案中，一些操作可与(示出或未示出的)其它操作基本上同时执行。此外，并不要求所有所示操作都根据本公开来实现举例说明的方法或技术。另外，在一些实施方案中，本文所公开的两种或更多种举例说明的方法和/或其它技术可彼此结合实施以实现本文所公开的一个或多个元素和/或技术改进。
在一些实施方案中，本文所公开的一种或若干种示例性方法和/或其它技术可表示为一系列相互关联的状态或事件，诸如在状态机图解中。其它表示也是可能的。例如，在不同实体执行所公开方法的不同部分的情景下，交互图可解可表示根据本公开的举例说明的方法和/或技术。
应当注意，本文所公开的技术中的至少一些可保存或以其它方式存储在制品(诸如计算机程序产品)上，以允许或以其它方式有利于将此类示例性方法传输并转移到计算设备，以便由处理器执行并因此实施，或以便存储在存储器中。
贯穿本说明书和所附图示所公开的技术能够存储在制品上，以有利于将此类方法传输并转移到计算机或其它类型的信息处理机器或处理电路，以便由处理器执行并因此实施，或以便存储在存储器装置或另一类型的计算机可读存储装置中。在一个示例中，执行本文所公开的方法或方法组合的一个或多个处理器可用于执行保存在存储器装置或任何计算机可读或机器可读的存储装置或非暂态存储介质中的编程代码指令，以实现本文所公开的一种或若干种举例说明的方法和/或其它技术。在由一个或多个处理器执行时，编程代码指令可实现或执行本文所公开的举例说明的方法和/或其它技术中的各种操作。
因此，编程代码指令提供用于实现本文所公开的举例说明的方法和/或其它技术的计算机可执行或机器可执行框架。更具体地，但并非唯一地，流程图图示中的每个框和/或流程图图示中的框的组合可由编程代码指令来实现。
图12提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的示例性方法1200的流程图。如所提及的，对象可体现在车辆中，该车辆诸如汽车、飞机(有人驾驶或无人驾驶)；农业机械；等等。示例性方法1200可完全地或部分地由计算系统实施，该计算系统具有：一个或多个处理器；一个或多个存储器装置；其它类型的计算资源；它们的组合；等等。在一些实施方案中，计算系统可体现在本文所公开的速度估计系统140中，或可包括速度估计系统140。
在框1210处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第一瞬间(例如，图1中的tn)相对于对象的第一位置的第一数据。例如，第一瞬间可对应于本文所述的tn。第一位置是相对于对象上的参考系的原点限定的。在框1220处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第二瞬间相对于对象的第二位置的第二数据。例如，第二位置可对应于本文所述的tn+1。第二位置也是相对于该参考系的原点限定的。
在框1230处，计算系统可使用对象速度的至少一个速度矢量假设来将第一数据变换成对应于第二瞬间的第三数据。在框1240处，计算系统可对与第二数据和第三数据的并集的凸壳的体积有关的优化问题进行求解。如所提及的，这种体积可表示被优化以确定对象速度的估计的成本函数(或目标函数)。如进一步所提及的，对优化问题进行求解可包括：使第二数据和第三数据的并集的凸壳的体积最小化。
不论以什么方式对优化问题进行求解，在框1250处，计算系统可都使用优化问题的至少一个解来生成对象的速度的估计。图13和图14分别提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的示例性方法1300和1400的流程图。
图13提供了根据本公开的一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的示例性方法1300的流程图。同样，对象可体现在车辆中，该车辆诸如汽车、飞机(有人驾驶或无人驾驶)；农业机械；等等。示例性方法1300可完全地或部分地由计算系统实施，该计算系统具有：一个或多个处理器；一个或多个存储器装置；其它类型的计算资源；它们的组合；等等。在一些实施方案中，计算系统可体现在本文所公开的速度估计系统140中，或可包括速度估计系统140。
框1310和1320分别等同于示例性方法1200中的框1210和1220。因此，在框1310处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第一瞬间(例如，tn)相对于对象的第一位置的第一数据。第一位置是相对于对象上的参考系的原点限定的。此外，在框1320处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第二瞬间(例如，tn+1)相对于对象的第二位置的第二数据。第二位置也是相对于该参考系的原点限定的。
在框1330处，计算系统可生成对象的速度的若干个速度矢量假设。在一个实施方案中，如所提及的，速度矢量假设可表示为候选速度矢量分量的网格。根据所生成估计类型，网格可以是二维的(2d)或三维的(3d)。在框1340处，计算系统可使用速度矢量假来将第一数据变换成对应于第二瞬间的第三数据。第三数据包括部分地由速度矢量假设中的相应速度矢量假设限定的数据集。
在框1350处，计算系统可生成联合数据集，每个联合数据集对应于第二数据和数据集中的相应第一数据集的并集。在框1360处，计算系统可针对联合数据集中的相应联合数据集生成凸壳。凸壳中的每一个至少基于一组限定速度矢量中的相应速度矢量。
在框1370处，计算系统可确定凸壳中的相应凸壳的几何体积。在框1380处，计算系统可标识第一凸壳，该第一凸壳具有相对于凸壳中的第二凸壳的相应几何体积最小的几何体积。在框1390处，计算系统可将与第一凸壳相关联的第一速度矢量配置为对象的速度的估计。
图14提供了根据本公开一个或多个实施方案的用于生成对象速度的估计的示例性方法1400的流程图。对象可体现在：机动车、飞机(有人驾驶或无人驾驶)；农业机械；等等中。示例性方法1300可完全地或部分地由计算系统实施，该计算系统具有：一个或多个处理器；一个或多个存储器装置；其它类型的计算资源；它们的组合；等等。在一些实施方案中，计算系统可体现在本文所公开的速度估计系统140中，或可包括速度估计系统140。
框1410和1420分别等同于示例性方法1200中的框1210和1220。因此，在框1410处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第一瞬间(例如，tn)相对于对象的第一位置的第一数据。第一位置是相对于对象上的参考系的原点限定的。此外，在框1420处，计算系统可接收表示在对象的移动期间在第二瞬间(例如，tn+1)相对于对象的第二位置的第二数据。第二位置也是相对于该参考系的原点限定的。
在框1430处，计算系统可生成对象的速度的速度矢量假设。如所提及的，速度矢量假设是表示对象的速度矢量的候选。在框1440处，计算系统可使用速度矢量假来将第一数据变换成对应于第二瞬间的第三数据。在框1450处，计算系统可针对第一数据和第二数据的并集生成凸壳。
在框1460处，计算系统可评估凸壳的几何体积是否小于先前凸壳的另一个几何体积。先前凸壳可例如通过实施框1440和1450从先前生成的速度矢量假设来确定。响应于否定判定(“否”分支)，示例性方法1400的流程可指向框1430。在另选方案中，响应于肯定判定(“是”分支)，该流程可指向框1470，在框1470处，计算系统可将速度矢量假设配置为对象的速度的估计。
这种估计可称为当前估计。在框1480处，计算系统可确定下一估计是否是必要的。例如，尽管几何体积相对于先前凸壳的几何体积已经减小，但缩减量可能大于阈值量。因此，有必要对更新估计进行搜索，以便生成可产生具有更小几何体积的下一凸壳的另一估计。这样，示例性方法1400的流程可指向框1430。
在另选方案中，示例性方法1400可响应于在框1480处查明所配置的速度估计是令人满意的-例如，几何体积相对于先前凸壳的几何体积已经减小的量小于阈值量-而结束。
图15示出了可用于实现一个或多个实施方案的计算系统1500的高级框图。计算系统1500可至少对应于例如被配置为测试各种系统的系统。计算系统1500可对应于接口装置、转换装置和/或网络模拟装置。计算系统1500可用于实现被配置为执行本文所述的多种方法(例如，方法1200、1300、1400)的系统的硬件部件。尽管示出了一个示例性计算系统1500，但计算系统1500包括通信路径1526，该通信路径通过通信接口1524将计算系统1500连接到一个或多个另外的系统(图15中未示出)。计算系统1500和另外的系统可通过通信路径1526和通信接口1524进行通信，以便例如在它们之间传送数据。
计算系统1500包括一个或多个处理器，诸如处理器1502。处理器1502连接至通信基础结构1504(例如，通信总线、交叉线(cross-overbar)或网络)。计算系统1500可包括显示接口1506，该显示接口转发来自通信基础结构1504(或来自未示出的帧缓冲器)的图形、文本内容和其它数据以供显示在显示单元1508上。计算系统1500还包括主存储器1510、优选随机存取存储器(ram)，并且还可包括辅助存储器1512。还可以有包括在辅助存储器1512内的一个或多个磁盘驱动器1514。可移动存储驱动器1516从可移动存储单元1518读取和/或向其写入。如应当理解的，可移动存储单元1518包括其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可读介质。
在替代实施方案中，辅助存储器1512可包括用于允许将计算机程序或其它指令加载到计算系统中的其它类似的装置。此类装置可包括例如可移动存储单元1520和接口1522。
本公开的各种实施方案可采取完全或部分硬件的实施方案、完全或部分软件的实施方案、或软件和硬件的组合(例如，固件实施方案)的形式。此外，如本文所述，本公开的各种实施方案(例如，系统和方法)可采取的形式是包括计算机可读非暂态存储介质的计算机程序产品(诸如计算机软件，编码或以其它方式体现在这种存储介质中)，该计算机可读非暂态存储介质具有计算机可访问指令(例如，计算机可读和/或计算机可执行指令)。这些指令可由一个或多个处理器读取或以其它方式访问并执行，以执行或允许执行本文所述的操作。指令可以任何合适的形式提供，诸如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、汇编程序代码、上述代码的组合等等。任何合适的计算机可读非暂态存储介质都可用于形成计算机程序产品。例如，计算机可读介质可包括以下任何有形非暂态介质，该有形非暂态介质用于以可由一个或多个计算机或耦接到其上的处理器读取或以其它方式访问的形式存储信息。非暂态存储介质可具体体现在rom、ram、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存存储器等中，或可包括上述项。
除非另外明确说明，否则决不意图将本文所提出的任何协议、规程、方法或技术解释为要求以特定次序执行其动作或步骤。因此，在过程或方法权利要求没有实际叙述其动作或步骤所遵循的次序或者在本公开的权利要求或描述中没有另外具体叙述步骤应限于特定次序的情况下，决不意图在任何方面推断次序。这适用于任何可能的非明确解释基础，包括：相对于步骤安排或操作流程的逻辑事项；从语法组织或标点符号得到的直白含义；在本说明书或所附图示中描述的实施方案的数量或类型，等等。
如本申请中所用，术语“环境”、“系统”、“模块”、“部件”、“架构”、“接口”、“单元”等等，是指计算机相关的实体或与具有一个或多个限定功能性的操作设备相关的实体。术语“环境”、“系统”、“模块”、“部件”、“架构”、“接口”和“单元”可互换使用，并且可泛指功能元件。这类实体可以是软件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，模块可体现于在处理器上运行的进程、处理器、对象、软件的可执行部分、执行线程、程序和/或计算装置中。又如，在计算装置上执行的软件应用程序和计算装置均可体现模块。又如，一个或多个模块可驻留在执行进程和/或线程内。模块可定位在一个计算装置上或分布在两个或更多个计算装置之间。如本文所公开的，模块可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读非暂态存储介质执行。模块可根据例如信号(模拟或数字信号)通过本地和/或远程进程来进行通信，该信号具有一个或多个数据分组(例如，来自一个部件的数据，该部件与本地系统、分布式系统中的另一个部件交互、和/或跨诸如广域网的网络通过信号与其它系统交互)。
又如，模块可体现在具有由通过电气或电子电路操作的机械零件提供的有限定功能性的设备中，或可包括该设备，该电气或电子电路受由处理器执行的软件应用程序或固件应用程序控制。这种处理器可在该设备的内部或外部，并且可至少部分地执行软件或固件应用程序。又如，模块可体现在在无机械零件的情况下通过电子部件提供限定功能性的设备，或可包括该设备。电子部件可包括处理器以执行软件或固件，该软件或固件至少部分地允许或以其它方式有利于电子部件的功能性。
在一些实施方案中，模块可根据例如信号(模拟或数字信号)通过本地和/或远程进程来进行通信，该信号具有一个或多个数据分组(例如，来自一个部件的数据，该部件与本地系统、分布式系统中的另一个部件交互、和/或跨诸如广域网的网络通过信号与其它系统交互)。此外，或在其它实施方案中，模块可通过热、机械、电和/或机电耦接机构(诸如导管、连接器、它们的组合，等等)进行通信或以其它方式耦接。接口可包括输入/输出(i/o)部件以及相关联的处理器、应用程序和/或其它编程部件。
如本公开中所用，术语“处理器”可指任何类型的处理电路或装置。处理器可实现为处理电路或计算处理单元(诸如cpu、gpu或两者的组合)的组合。因此，为了说明起见，处理器可指：单核处理器；具有软件多线程执行能力的单处理器；多核处理器；具有软件多线程执行能力的多核处理器；具有硬件多线程技术的多核处理器；并行处理(或计算)平台；以及具有分布式共享存储器的并行计算平台。
另外，或又如，处理器可指被设计或以其它方式配置(例如，制造)为执行本文所述的功能的集成电路(ic)、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑控制器(plc)、复杂可编程逻辑装置(cpld)、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件、或它们的任何组合。
在一些实施方案中，处理器可利用纳米级架构，以便优化根据本公开的系统、装置或其它电子设备的空间使用或増强其性能。例如，处理器可包括分子晶体管和/或基于量子点的晶体管、开关和门。
另外，在本说明书和所附图示中，术语诸如“存储”、“存储体”、“数据存储”、“数据存储体”、“存储器”、“储存库”和与本公开的部件的操作和功能性相关的基本上任何其它信息存储部件，是指存储器部件、体现在一个或若干个存储器装置中的实体、或形成存储器装置的部件。应当注意，本文所述的存储器部件或存储器装置体现或包括可由计算装置读取或以其它方式访问的非暂态计算机存储介质。此类介质可以任何方法或技术实现以用于储存信息，诸如机器可访问指令(例如，计算机可读指令)、信息结构、程序模块或其它信息对象。
本文所公开的存储器部件或存储器装置可体现在易失性存储器或非易失性存储器中，或可包括易失性存储器和非易失性存储器两者。此外，存储器部件或存储器装置可为可移动的或不可移动的，和/或在计算装置或部件的内部或外部。各种类型的非暂态存储介质的示例可包括硬盘驱动器、zip驱动器、cd-rom、数字通用光盘(dvd)或其它光学存储体、磁盘存储装置或其它磁存储装置、闪存存储器卡或其它类型的存储器卡、盒式磁盘、或适合于保留期望信息并且可由计算装置访问的任何其它非暂态介质。
作为例示，非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存存储器。易失性存储器可包括用作外部高速缓存存储器的随机存取存储器(ram)。通过例示而非限制的方式，ram可以多种形式获得，诸如同步ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddrsdram)、増强型sdram(esdram)、synchlinkdram(sldram)和直接型rambusram(dram)。本文所述操作或计算环境的所公开的存储器装置或存储器旨在包括这些和/或任何其它合适类型的存储器中的一者或多者。
除非另外特别说明，或者在上下文中如所使用进行理解，诸如“能够”、“可”、“可能”或“可以”等等的条件性语言通常旨在表示某些实现方式可包括某些特征、要素和/或操作，而某些实施方案则不包括。因此，此类条件性语言通常并不旨在暗示：特征、要素和/或操作是无论如何都是一个或多个实现方式所需的，或者一个或多个实现方式必然包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下判定这些特征、要素和/或操作是否包括在任何特定实现方式中或将要在其中执行的逻辑。
如本文所用，术语装置可指处理电路，该处理电路可包括专用集成电路(asic)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用、专用、或群组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能性的其它合适的部件。
尽管已经参考示例性实施方案描述了上述公开内容，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种更改并且可使用等效物来取代其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教导内容。因此，本公开旨在不限于所公开的具体实施方案，而是将包括落在其范围内的所有实施方案。
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