本发明涉及车辆的辅助技术领域。更具体地，本发明涉及用于车辆的水深检测系统和方法。
背景技术：
在车辆行驶中，车辆的涉水深度不应超过一定的阈值，否则可能造成车辆故障或损坏，甚至可能危及乘客的安全。目前，已经研发出利用车辆的水传感器来检测涉水深度的方法。但是，这种方法是在车辆已经涉水后才能进行检测，因此无法提前避开水位较高的危险位置。此外，可以通过车载雷达来检测道路的积水深度。但是，雷达系统成本高昂。
为此，需要一种能够预先检测道路的水位高度并且便于使用的水深检测系统和方法。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供能够预先检测道路的水位高度的水深检测系统和方法。本发明的另一目的是提供能够检测周围车辆的涉水状况的水深检测系统和方法。本发明的另一目的是提供能够主动避开高水位位置的水深检测系统和方法。
本发明的一个方面提供一种用于车辆的水深检测系统，包括：周围车辆检测装置，用于检测本车辆周围的周围车辆；摄像装置，连接到周围车辆检测装置，用于拍摄周围车辆的图像；和分析装置，连接到摄像装置并且用于根据图像来判断周围车辆是否在水中行驶，并且在判断周围车辆在水中行驶时，根据图像来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，周围车辆检测装置构造成检测本车辆周围的预定范围内的周围车辆。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：查找车辆参考尺寸，并且根据车辆参考尺寸来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：根据车辆参考尺寸来计算水面至周围车辆的参考点的高度，并且根据高度来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：计算在周围车辆的车轮与地面的接触位置处的水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：标记计算出水位深度的位置和相应的水位深度以生成水深图。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：当计算出水位深度的位置已经被标记时，对在位置处标记的水位深度和计算出的水位深度取平均值以获得平均水位深度，并在水深图中将平均水位深度标记为新的水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：根据图像来确定周围车辆的姿态，并根据周围车辆的姿态来校正车辆参考尺寸。
根据本发明的实施例，分析装置构造成：根据水深图来判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近，是否存在水位深度大于阈值的位置，并且水深检测系统还包括输出装置，输出装置构造成：在分析装置判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在水位深度大于阈值的位置时，发出控制信号以执行下列各项中的至少一项：发出警示；显示深水位置；自动制动和/或转向以避开深水位置；和重新规划行驶轨迹以避开深水位置。
根据本发明的实施例，摄像装置设置在本车辆的顶部。
本发明的另一方面提供一种车辆，其包括根据本发明的水深检测系统。
本发明的另一方面提供一种用于车辆的水深检测方法，包括：检测本车辆周围的周围车辆；拍摄周围车辆的图像；和根据图像来判断周围车辆是否在水中行驶，并且在判断周围车辆在水中行驶时，根据图像来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，检测本车辆周围的周围车辆包括：检测本车辆周围的预定范围内的周围车辆。
根据本发明的实施例，查找车辆参考尺寸，并且根据车辆参考尺寸来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，根据车辆参考尺寸来计算水面至周围车辆的参考点的高度，并且根据高度来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，计算在周围车辆的车轮与地面的接触位置处的水位深度。
根据本发明的实施例，水深检测方法还包括：标记计算出水位深度的位置和相应的水位深度以生成水深图。
根据本发明的实施例，当计算出水位深度的位置已经被标记时，对在位置处标记的水位深度和计算出的水位深度取平均值以获得平均水位深度，并在水深图中将平均水位深度标记为新的水位深度。
根据本发明的实施例，根据图像来确定周围车辆的姿态，并根据周围车辆的姿态来校正车辆参考尺寸。
根据本发明的实施例，根据水深图来判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近，是否存在水位深度大于阈值的位置，并且在判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在水位深度大于阈值的位置时，发出控制信号以执行下列各项中的至少一项：发出警示；显示深水位置；自动制动和/或转向以避开深水位置；和重新规划行驶轨迹以避开深水位置。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的车辆的示意图。
图2是根据本发明的水深检测系统的应用示例的示意图。
图3是根据本发明的水深检测系统拍摄的图像的示例。
图4是根据本发明的水深检测系统拍摄的图像的示例。
图5是根据本发明的实施例的水深检测方法的流程图。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。
根据本发明的实施例的水深检测系统可以安装在车辆上或应用于车辆。车辆可以是以内燃机为驱动源的内燃机汽车、以电动机为驱动源的电动汽车或燃料电池汽车、以上述两者为驱动源的混合动力汽车、或具有其他驱动源的汽车。
图1是根据本发明的一个实施例的车辆的示意图。如图1所示，车辆包括水深检测系统100和操作执行系统200。水深检测系统100可以与操作执行系统200彼此连接和通信。为了简明起见，车辆中公知的动力和操纵装置、传动系统等部件未在图1中示出。
如图1所示，水深检测系统100包括周围车辆检测装置110、摄像装置120和分析装置130。
周围车辆检测装置110可以检测本车辆周围的周围车辆。在示例性实施例中，周围车辆检测装置110可以检测本车辆周围的预定范围内的周围车辆。在一些实施例中，周围车辆检测装置110可以检测周围车辆的位置、形状、尺寸和/或周围车辆的部件的形状、尺寸等。
根据本发明的实施例，周围车辆检测装置110可以包括一个或多个检测单元，并且可以包括各种类型的检测单元，例如激光检测单元、超声波检测单元、雷达检测单元、摄像单元等。周围车辆检测装置110可以通过以上任意一种检测单元和/或检测单元的组合来检测周围车辆。
在一些实施例中，摄像单元可以设置在本车辆的前方、后方或其他位置，并且可以包括可见光摄像单元、红外摄像单元等。通过对摄像单元捕获的画面进行分析，可以获取诸如其他车辆等物体的形状、位置和运动数据等信息。
在一些实施例中，超声波检测单元可以安装在车辆的四周，其利用超声波方向性强等特点，可以准确地测量车外物体距车辆的距离。由于空气衰减作用，超声波检测单元通常对近距离物体比远距离物体的测距精度更高。
在一些实施例中，雷达检测单元可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。雷达检测单元利用电磁波的特性，可以准确地测量车外物体距车辆的距离，并且通常对金属物体敏感度更高。由于多普勒效应，雷达检测单元还可以测量车辆与移动物体的速度变化。
在一些实施例中，激光检测单元可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。激光检测单元可以检测到精确的物体边缘、形状信息，从而进行精确的物体识别和追踪。
摄像装置120可以与周围车辆检测装置110有线或无线通信。摄像装置120用于拍摄周围车辆的图像。在示例性实施例中，在周围车辆检测装置110检测到周围车辆时，摄像装置120拍摄该周围车辆的图像。摄像装置120可以包括一个或多个摄像单元。摄像单元可以例如是数字摄像单元。摄像单元可以包括可见光摄像单元、红外摄像单元等。
根据本发明的实施例，摄像装置120可以设置在本车辆的车头、车尾、车侧等位置。在示例性实施例中，摄像装置120可以设置在本车辆的顶部。在一些实施例中，摄像装置120可以包括本车辆的已经安装的摄像头中的一个或多个，例如前置摄像头、倒车摄像头、全景摄像头等。在一些实施例中，摄像装置120可以包括本车辆的单独设置的摄像头。
分析装置130可以与周围车辆检测装置110和/或摄像装置120有线或无线通信。根据本发明的实施例，分析装置130可以接收摄像装置120拍摄的图像，并且根据图像来判断周围车辆是否在水中行驶。在示例性实施例中，分析装置130可以通过图像识别来判断周围车辆是否在水中行驶。例如，分析装置130可以在图像中识别并判断在周围车辆的外周处是否存在水面，以确定周围车辆是否在水中行驶。在一些实施例中，分析装置130可以通过纹理识别在图像中识别出水面。
分析装置130可以在判断周围车辆在水中行驶时，根据图像来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的某些实施例，分析装置130可以查找车辆参考尺寸，并根据该车辆参考尺寸来计算在周围车辆处的水位深度。在一些实施例中，分析装置130可以预先存储多个车辆参考尺寸，例如存储在数据库中。在一些实施例中，分析装置130可以从外部获取车辆参考尺寸，例如通过无线通信等。根据本发明的实施例，车辆参考尺寸包括车辆的高度、车辆的部件的高度等。
在示例性实施例中，分析装置130可以根据检测的周围车辆的参数来查找相应的车辆参考尺寸。“检测的周围车辆的参数”表示检测得到的周围车辆的类型、形状、尺寸等参数。在一些实施例中，分析装置130可以根据周围车辆的类型(例如，周围车辆属于轿车或卡车等)来查找相应的车辆参考尺寸。在示例性实施例中，分析装置130可以从周围车辆检测装置110获取检测的周围车辆的参数。
在示例性实施例中，分析装置130可以根据车辆参考尺寸，来计算水面至周围车辆的参考点的高度，并且根据该高度来计算在周围车辆处的水位深度。
图2示出根据本发明的水深检测系统的应用示例。如图2所示，车辆10包括水深检测系统100(图2中未示出)，周围车辆20正在水中行驶(如阴影部分所示)。车辆10的水深检测系统100检测到在车辆10的预定范围内的周围车辆20，并且拍摄周围车辆20的图像。
图3示出根据本发明的水深检测系统拍摄的图像的示例。在图3所示的图像中，分析装置130(图3中未示出)识别出在周围车辆20的外周处存在水面30，从而确定该周围车辆20在水中行驶。然后，分析装置130根据该图像来计算水位深度。
在示例性实施例中，分析装置130查找车辆参考尺寸h1。例如，车辆参考尺寸h1可以是车辆高度，即当车辆处于水平地面上时从车辆的最高点到水平地面的高度。此外，分析装置130可以在图像中计算从周围车辆20的参考点a到水面30的竖直高度h2，例如基于像素距离。在一些实施例中，参考点a可以是车辆的最高点。
这时，可以通过如下公式(1)来计算水位深度d：
d＝h1-h2(1)。
根据本发明的某些实施例，分析装置130可以计算在周围车辆20的外周与水面接触的位置处的水位深度。例如，在图3所示的示例中，分析装置130可以在周围车辆20与水面30接触的所有或部分位置处，计算水位深度。
根据本发明的某些实施例，分析装置130可以计算在周围车辆20的车轮与地面的接触位置处的水位深度。例如，在图3所示的示例中，分析装置130可以在周围车辆20的前车轮与地面的接触位置lf和/或后车轮与地面的接触位置lr处，计算水位深度。
上文描述当周围车辆20在水平地面上时计算水位深度。但是，本发明不限于此。本领域技术人员能够理解，本发明的分析装置还可以在周围车辆处于非水平地面上时计算水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置130可以根据图像来确定周围车辆的姿态(即，车辆相对于水平地面的角度)，并根据周围车辆的姿态来校正车辆参考尺寸。周围车辆的姿态包括周围车辆处于水平地面上或处于非水平地面上。
在一些实施例中，分析装置130可以根据在图像中周围车辆的不同部分之间的高度来确定周围车辆的姿态。例如，如果周围车辆的车头高于车尾，则分析装置130可以判断周围车辆是向前倾斜的，反之，则判断周围车辆是向后倾斜的。例如，如果周围车辆的左侧高于右侧，则分析装置130可以判断周围车辆是向右倾斜的，反之，则判断周围车辆是向左倾斜的。
在一些实施例中，分析装置130可以根据在图像中周围车辆(或其一部分)相对于水面的角度来确定周围车辆的姿态。例如，如果周围车辆的车窗下沿相对于水面成角度，则分析装置130判断周围车辆是倾斜的。
根据本发明的实施例，在判断周围车辆处于非水平地面上时，分析装置130可以校正车辆参考尺寸以计算在周围车辆处的水位深度。
以下描述分析装置130校正车辆参考尺寸的示例。图4示出根据本发明的水深检测系统拍摄的图像的示例。在图4所示的图像中，分析装置130(图4中未示出)识别出在周围车辆20的外周处存在水面30，从而确定该周围车辆20在水中行驶。
此外，分析装置130确定周围车辆20的姿态，并且判断周围车辆20处于非水平地面上。然后，分析装置130根据该图像来计算水位深度。
在示例性实施例中，分析装置130查找车辆参考尺寸h1。例如，车辆参考尺寸h1可以是车辆高度。分析装置130确定周围车辆20相对于水面30是倾斜的，即周围车辆20的车辆平面40相对于水面30是倾斜的。“车辆平面”表示贯穿车辆并且当车辆处于水平地面上时与水平地面平行的平面。
根据本发明的实施例，分析装置130可以根据周围车辆20的倾斜状况来校正车辆参考尺寸。在一些实施例中，分析装置130可以根据图像计算出车辆平面40与水面30之间的夹角α。
对于周围车辆20的前车轮与地面的接触位置lf，分析装置130可以通过如下公式(2)来计算校正的车辆参考尺寸h1f：
h1f＝h1/cosα(2)。
此外，分析装置130可以在图像中计算从周围车辆20的参考点a到水面30的竖直高度h2，例如基于像素距离。这时，可以通过如下公式(3)来计算在周围车辆20的前车轮与地面的接触位置lf处的水位深度df：
df＝h1f-h2(3)。
对于周围车辆20的后车轮与地面的接触位置lr，分析装置130可以通过如下公式(4)来计算校正的车辆参考尺寸h1r：
h1r＝h1*cosα(4)。
这时，可以通过如下公式(5)来计算在周围车辆20的后车轮与地面的接触位置lr处的水位深度dr：
dr＝h1r-h2(5)。
此外，分析装置130还可以校正在其他位置处车辆参考尺寸，并相应地计算在该位置处的水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置130可以标记计算出水位深度的位置和相应的水位深度以生成水深图。在示例性实施例中，分析装置130可以建立坐标系，获得计算出水位深度的位置的坐标，并且在该坐标上标记相应的水位深度。通过标记已计算的水位深度和相应位置，分析装置130可以生成水深图。
在一些实施例中，分析装置130可以以本车辆的后轴中心点为原点建立坐标系(例如直角坐标系)，并记录计算出水位深度的各个位置的坐标(x，y)。在其他实施例中，分析装置130可以以其他位置为原点建立坐标系。
根据本发明的实施例，分析装置130可以存储生成的水深图。
根据本发明的实施例，当针对同一位置计算出新的水位深度时，分析装置130可以更新该位置处的水位深度。在示例性实施例中，当判断计算出水位深度的位置已经被标记时，分析装置130对在该位置处标记的水位深度和计算出的水位深度取平均值以获得平均水位深度，并在水深图中将平均水位深度标记为新的水位深度。在其他实施例中，分析装置130还可以以其他方式来更新水位深度，例如以新水位深度取代已有水位深度。
根据本发明的实施例，分析装置130还可以根据水深图来判断深水位置，即该深水位置的水位深度高于本车辆的涉水深度阈值。在示例性实施例中，涉水深度阈值可以是例如本车辆的后排气管的高度、发动机的高度等。在示例性实施例中，分析装置130可以判断计算出的水位深度是否大于涉水深度阈值，并且在水位深度是否大于涉水深度阈值时，将相应位置标记为深水位置。
在示例性实施例中，分析装置130还可以根据水深图来判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近，是否存在水位深度大于涉水深度阈值的位置。在一些实施例中，分析装置130可以获取本车辆的预期行驶轨迹并且判断计算出水位深度的位置是否在预期行驶轨迹中或附近，并且如果该位置在预期行驶轨迹中或附近，分析装置130可以判断该位置处的水位深度是否大于涉水深度阈值。在一些实施例中，分析装置130可以获取本车辆的预期行驶轨迹并且获取计算出水位深度大于涉水深度阈值的所有位置，并且判断这些位置中是否在预期行驶轨迹中或附近。
根据本发明的实施例，水深检测系统100还可以包括输出装置140。输出装置140可以与周围车辆检测装置110、摄像装置120和/或分析装置130有线或无线通信。输出装置140还可以与操作执行系统200有线或无线通信。操作执行系统200构造成控制车辆的各个部件的操作，例如，车辆的动力系统、转向系统、变速系统、制动系统、安全系统等。
根据本发明的某些实施例，在分析装置130判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置时，输出装置140可以发出控制信号。根据本发明的实施例，控制信号可以包括下列各项中的至少一项：发出警示；显示深水位置；自动制动和/或转向以避开深水位置；和重新规划行驶轨迹以避开深水位置。
在一些实施例中，在分析装置130判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置时，输出装置140可以控制向车辆的使用者提供警示。例如，输出装置140可以通过下列至少一项来告知使用者在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置：振动警示、声音警示、发光警示、图形警示和文字警示。
在一些实施例中，在分析装置130判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置时，输出装置140可以控制向使用者显示深水位置的图像。这种情况下，使用者可以观察到深水位置的分布图像，从而有助于控制车辆避开深水位置。
在一些实施例中，在分析装置130判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置时，输出装置140可以控制本车辆，以自动制动和/或转向或者重新规划行驶轨迹以避开深水位置。这种情况下，根据本发明的水深检测系统100可以自动地控制车辆，以避免车辆行驶到已经检测出的深水位置，从而降低由于涉水造成的风险。
下面将参考附图描述根据本发明的实施例的用于车辆的水深检测方法。图5示出根据本发明的一个实施例的水深检测方法的流程图。
如图5所示，在步骤s510，检测本车辆周围的周围车辆。在示例性实施例中，可以检测本车辆周围的预定范围内的周围车辆。在一些实施例中，可以检测周围车辆的位置、形状、尺寸和/或周围车辆的部件的形状、尺寸等。
在步骤s520，拍摄周围车辆的图像。在一些实施例中，可以利用车辆的已经安装的摄像头或单独设置的摄像头来拍摄周围车辆的图像。
在步骤s530，根据图像来判断周围车辆是否在水中行驶。在示例性实施例中，可以通过图像识别(例如纹理识别)来判断周围车辆是否在水中行驶。例如，可以在图像中识别并判断在周围车辆的外周处是否存在水面，以确定周围车辆是否在水中行驶。
如果在步骤s530中判断周围车辆在水中行驶，则该方法进行到步骤s540。如果在步骤s530中判断周围车辆不在水中行驶，则该方法返回到步骤s510。
在步骤s540，根据图像来计算在周围车辆处的水位深度。根据本发明的某些实施例，可以查找车辆参考尺寸，并根据该车辆参考尺寸来计算在周围车辆处的水位深度。可以预先存储或从外部获取车辆参考尺寸。根据本发明的实施例，车辆参考尺寸包括车辆的高度、车辆的部件的高度等。
在示例性实施例中，可以根据车辆参考尺寸，来计算水面至周围车辆的参考点的高度，并且根据该高度来计算在周围车辆处的水位深度。
根据本发明的实施例，可以根据图像来确定周围车辆的姿态，并根据周围车辆的姿态来校正车辆参考尺寸。根据本发明的实施例，在判断周围车辆处于非水平地面上时，可以校正车辆参考尺寸以计算在周围车辆处的水位深度。计算水位深度的更多细节参照上文所述，在此不再赘述。
可选地，该水位检测方法还可以包括步骤s550，标记计算出水位深度的位置和相应的水位深度以生成水深图。在示例性实施例中，可以建立坐标系，获得计算出水位深度的位置的坐标，并且在该坐标上标记相应的水位深度。根据本发明的实施例，可以存储生成的水深图。
根据本发明的实施例，当针对同一位置计算出新的水位深度时，可以更新该位置处的水位深度。例如，对在该位置处标记的水位深度和计算出的水位深度取平均值以获得平均水位深度，并在水深图中将平均水位深度标记为新的水位深度。
可选地，该水位检测方法还可以包括步骤s560，根据水深图来判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近，是否存在水位深度大于涉水深度阈值的深水位置。在示例性实施例中，涉水深度阈值可以是例如本车辆的后排气管的高度、发动机的高度等。
可选地，该水位检测方法还可以包括步骤s570，在判断在本车辆的预期行驶轨迹中或附近存在深水位置时，发出控制信号。根据本发明的实施例，控制信号可以包括下列各项中的至少一项：发出警示；显示深水位置；自动制动和/或转向以避开深水位置；和重新规划行驶轨迹以避开深水位置。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。