检测静态和动态对象的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于检测静态和动态对象的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 目前存在不同的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统辅助机动车驾驶员对机动 车进行部分自动化或者完全自动化的控制。这样的驾驶员辅助系统例如为变道辅助系统、 制动辅助系统、紧急情况辅助系统或者避让辅助系统或者用于完全或者部分自动化地驾驶 机动车的驾驶员辅助系统。
[0003] 为了驾驶辅助系统可部分自动或者高度自动地控制车辆，已开发了自动方法，通 过所述方法可以检测静态和动态对象、特别是这样的在机动车道区域内的静态和动态对 象。常规的方法大多构造为用于检测静态对象或者动态对象。因为检测对象必须实时进 行并且静态和动态对象对系统有不同的要求，所以至今不能实现用一种唯一的方法简单且 快速地实时地同时精确地检测静态和动态对象，从而可以部分自动或者完全自动控制机动 车。动态对象运动并且因此必须可以被检测且沿其运动轨迹、即轨道被跟踪。对象的检测 应当是精确的，从而动态对象本身是可识别的。
[0004] 另一方面也必须可以准确识别和检测静态对象的方位，以便可以可靠地避免与静 态对象相撞。
[0005] 为了检测动态对象，优选使用能用来测量对象速度的传感器，从而可以测量以及 检测对象的运动。为此，首先将雷达用作传感器。但雷达的方位分辨率对于静态对象并不 准确。因此，为了检测静态对象优选使用激光扫描器，利用该激光扫描器能非常准确地确定 对象的方位，然而并不能测量关于所检测对象的速度的信息。
[0006] 由R. Danescu等的"利用基于颗粒的占用栅格来建模和跟踪行驶环境（Modelling and tracking the driving environment with a particle-based occupancy grid) '，， IEEE TRANS. INTEL TRANSP. SYST.，2011 年 12 月，第 4 期第 12 卷第 1331-1342 页以及 R. Danescu等的"基于在行驶环境中觉察障碍物的颗粒栅格跟踪系统立体版（Particle grid tracking system stereo vision based obstacle perception in driving environments) "，IEEE TRANSP. SYST. MAG.，2012 年第 I 期第 4 卷第 6-20 页公开了一种方 法，在该方法中，借助蒙特卡罗（Monte Carlo)方法在栅格地图中比较动态车辆的方位和速 度并且将其与测量进行关联，从而实时检测动态对象的方位和速度。
【发明内容】
[0007] 利用本发明实现一种用于检测静态和动态对象的方法和装置，所述方法和装置既 能实现检测静态对象也能实现检测动态对象并且能以很小的成本实时实施，以及能以对于 部分自动化或者全自动化控制车辆来说必要的准确性检测静态和动态对象的方位和速度。
[0008] 本发明通过独立权利要求的技术方案实现。有利的实施例在各自的从属权利要求 中描述。
[0009] 按照本发明的用于检测静态和动态对象的方法包括如下步骤：
[0010] a)在确定的时刻（t)在颗粒卡中分布新颗粒，其中，颗粒卡为单元的二维布置结 构并且每个单元代表一个确定的方位，通过速度矢量来描述每个颗粒，并且将新的颗粒通 过随机方法在颗粒卡中进行分布，
[0011] b)在相对于步骤a)中的确定的时刻（t)迟后了预定时间步（△ t)的时刻（t+Δ t) 计算颗粒的方位，并且将颗粒配置给颗粒卡的与相应新计算的方位对应的单元，
[0012] c)借助传感器在包括颗粒卡方位的区域内测量真实对象的方位，
[0013] d)根据所测量的对象在各个单元中对颗粒滤波，其中，在没有测量到对象的单元 中清除比在存在有对象的单元中多的颗粒，
[0014] e)重复步骤a)至d)，其中，在步骤a)中给在步骤d)中没有清除的颗粒添加新的 颗粒。
[0015] 本发明的特征在于，在步骤a)中也添加其速度值为零的静态颗粒。
[0016] 本发明是R. Danescu等的在开头部分阐述的方法的改进方案。在该已知的方法 中，将新颗粒在颗粒卡中以均匀的速度分布进行分布。因为速度均匀分布，所以值精确为零 的速度的概率等于零。并不运动的静态对象因此不会按确定的速度分布收敛，并且因此不 能可靠地检测。
[0017] 但本发明的发明人认识到，通过添加其速度值为零的静态颗粒也可以检测静态对 象，而不必要在原则上改变方法。
[0018] 在本方法中，借助传感器测量真实对象的方位。作为传感器，仅仅一个测量方位、 但不一定测量速度的传感器对此就足以。这样的传感器例如为激光扫描器。因此利用本方 法仅仅利用一个测量对象方位的传感器不仅可以检测静态对象、而且可以同时检测动态对 象并且可以在颗粒卡中跟踪静态对象和动态对象。
[0019] 根据一种优选的实施例，根据步骤c)的对真实对象的方位的测量，在步骤a)中仅 仅将新颗粒在已测量到真实对象的单元中分布。本方法为一种统计方法，该统计方法在步 骤a)至d)的一些重复之后产生颗粒卡，该颗粒卡利用颗粒在单元中的速度分布描述真实 对象，其中，利用真实对象的描述在步骤a)至d)的一些重复之后收敛。通过在分布新颗粒 时考虑测量真实对象的方位实现更快的收敛。
[0020] 根据一种优选的实施方式，各个颗粒可被加权，其中，权重描述在步骤d)中颗粒 不被清除的概率。权重因此描述在按照步骤d)滤波时的生存概率。具有较高权重的颗粒 具有较高的生存概率，并且因此比具有低权重的颗粒更经受得住在步骤d)中的滤波。
[0021] 这样的权重例如可根据对象的速度测量结果来配置给对象，其中，给在确定对象 的方位上存在的并且其速度大致与在方向和/或值方面所测量的速度相等的颗粒配置比 虽然也在相应对象的方位上存在的、但其速度在速度的方向和/或值方面偏差更强的颗粒 更高的权重。由此获得系统更快的收敛。
[0022] 此外可以根据各个颗粒的寿命配置权重。颗粒存在时间越长，相应的权重就越大。 优选地存在预定的上边界，从而在预定数目的存在确定颗粒的步骤之后，不进一步提高权 重。根据颗粒的寿命提高权重可以依照线性函数进行。然而适宜的也可以是，提高依照非 线性函数进行，该非线性函数首先缓慢提高、然后在某一段具有更强的斜率直到饱和段，该 非线性函数在该饱和段中不再进一步上升。
[0023] 本发明的可以相应单独地或者与更上文中描述的方面之一相结合地应用的另一 方面涉及一种用于检测静态和动态对象的方法，该方法包括如下步骤：
[0024] -借助传感器测量真实对象的方位，
[0025] -产生环境模型，该环境模型为单元的二维布置结构并且每一个单元代表一个确 定的方位，并且将至少两个连续的分类值在相应确定的时间步（t)配置给单元，这些分类 值描述要给相应的单元配置确定类别的概率，其中，特别是区分两个或多个如下类别：
[0026] -单元是否具有对象，
[0027] -单元是否具有静态对象，
[0028] -单元是否具有动态对象，
[0029] -单元是否构成自由空间，以及
[0030] -单元是否无法配置之前提到的任何类别。
[0031] 特别地，借助传感器测量真实对象的方位可按照上述方法之一实现。
[0032] 利用环境模型通过单元及其内部包含的对象的分类值检测不同的特性，并且在多 个时间步上跟踪所述不同的特性。因为检测单元或者其内部包含的对象的多个特性，所以 在驾驶辅助系统中可以更可靠地基于环境模型进行判定。
[0033] 单元是否具有对象的类别优选地并不包括具有静态对象的单元的类别或者具有 动态对象的单元的类别。具有对象的单元的类别因此包括并没有定义其是静态对象还是动 态对象的所有对象。
[0034] 根据一种优选的实施例，环境模型至少包括分类值：单元是否具有静态对象，单元 是否具有动态对象，以及单元是否构成自由空间。利用这些分类值可在驾驶辅助系统中可 靠地在静态对象和动态对象方面进行判定，其中，通过描述自由空间的分类值存在车辆可 能在哪个区域内运动的积极信息。
[0035] 分类值为概率或者优选地为根据Dempster和Shafer证据理论的证据集 (Evidenzmassen)〇
[0036] 优选地，根据自由空间对测量真实对象的方位进行评估，其中，处在介于传感器和 真实对象之间的区域内的方位被评估为自由空间。与此相应地产生用于自由空间这一类别 的分类值。在所述评估时例如考虑真实对象的方位的所测量的坐标以及对应的传感器的坐 标。