本公开总体上涉及一种拖车检测系统，并且更具体地涉及一种检测主车辆(host-vehicle)所牵引的拖车何时正偏离(departfrom)车道的拖车检测系统。
背景技术：
通常的拖车车道偏离警告(ldw)系统包括被安装至主车辆和/或拖车的传感器并且使用拖车角度的变化来判定拖车是否已偏离行驶车道。不期望的是，这些拖车ldw系统通常依靠主车辆的操作员通过用户界面手动输入拖车尺寸信息。
技术实现要素：
根据一个实施例，提供了一种拖车检测系统，所述拖车检测系统被配置用于确定主车辆所牵引的拖车的位置。所述拖车检测系统包括雷达传感器、角度检测器、相机和控制器。所述雷达传感器用于确定主车辆所牵引的拖车所反射的雷达信号的范围和方位角。所述角度检测器用于确定所述主车辆所牵引的所述拖车相对于所述主车辆的拖车角度。所述相机用于检测所述主车辆和所述拖车所行驶的道路的车道标记。所述控制器与所述雷达传感器、所述角度检测器以及所述相机通信，并且用于基于所述雷达信号、所述拖车角度和所述车道标记来判定所述拖车何时正偏离所述道路的行驶车道。
在阅读了以下仅通过非限制性示例的方式并参照附图给出的优选实施例的详细描述之后，另外的特征和优点将更加清楚地显现。
附图说明
现在将通过示例的方式参照附图来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的配备有拖车检测系统并且牵引拖车的主车辆的顶视图；
图2是根据一个实施例的图1的配备有拖车检测系统并且牵引拖车的主车辆的侧视图；
图3是根据一个实施例的属于图1的系统的一部分的相机的视场中的图像的图示；并且
图4是根据一个实施例的展示了车道偏离的配备有拖车检测系统并且牵引图1的拖车的同一主车辆的顶视图。
具体实施方式
图1展示了拖车检测系统10(下文中被称为系统10)的非限制性示例。系统10通常被配置用于检测配备有系统10的主车辆12何时牵引拖车14。如以下将更详细描述的，系统10是对之前的拖车检测系统的改进，因为系统10被配置用于通过以下方式来更加准确地判定主车辆12所牵引的拖车14何时正偏离道路18的行驶车道16：使用雷达传感器20来确定拖车14的特征28所反射的雷达信号26的范围22和方位角24；使用角度检测器30来确定相对于主车辆12的拖车角度32；以及使用相机34来检测主车辆12所行驶的道路18的车道标记36。这一改进使得系统10能够更加准确地确定拖车14的拖车长度38、拖车宽度40和拖车摇摆(sway)速率42。
系统10包括用于检测主车辆12所牵引的拖车14的特征28所反射的雷达信号26的雷达传感器20。通常，车辆上的雷达系统只能够确定到目标的距离或范围22以及方位角24，因此可以被称为二维(2d)雷达系统。其他雷达系统能够确定到目标的仰角，因此可以被称为三维(3d)雷达系统。在图1中所展示的非限制性示例中，雷达传感器20包括左传感器20a和右传感器20b。设想在此呈现的教导适用于具有一个或多个传感器设备的2d雷达系统和3d雷达系统两者，即，传感器设备的多个实例用于形成雷达传感器20。雷达传感器20通常被配置用于检测可以指示拖车14上存在的检测目标46的雷达信号26。如在此使用的，拖车上存在的检测目标46可以是被雷达传感器20检测并且被控制器48跟踪的拖车14的特征28，如将在下文中描述的。
通过示例而非限制的方式，雷达传感器20可以被配置用于输出包括与检测到的每个目标相关联的各种信号特性的连续或周期性数据流。信号特性可以包括或者指示(但不限于)从主车辆12到检测目标46的范围22、到检测目标46的相对于主车辆纵轴50的方位角24、雷达信号26的振幅(未示出)、以及相对于检测目标46的相对闭合速度(未示出)。通常对目标进行检测，因为来自检测目标46的雷达信号26有足够的信号强度来满足某个预定阈值。也就是说，可以存在反射雷达信号26的目标，但是雷达信号26的强度不足以被表征为检测目标46中的一个检测目标。与强目标46a相对应的数据通常将来自于一致的非间歇性信号。然而，与弱目标46b相对应的数据可以是间歇性的或者由于低信噪比而具有某种实质的可变性。
图2是图1的系统10的右侧视图。当拖车14被牵引时，通常将存在：从强目标46a(比如拖车或其他高度反射物体(比如拖车14的轮舱或挡泥板)的前面)产生的一些一致的反射信号；以及来自弱目标46b(比如拖车14或其他车辆(未示出)(比如例如，摩托车)的后保险杠)的一些间歇性反射信号。来自弱目标46b的反射信号可以是例如随着雷达信号26在拖车14与地之间跳动从拖车14下面进行的多路反射，或者穿过拖车14的格栅开口或拖车14的框架的十字框架构件行进的多路反射。
系统10包括用于确定主车辆12所牵引的拖车14相对于主车辆12的拖车角度32的角度检测器30。拖车角度32被定义为主车辆纵轴50与拖车纵轴52之间的角度，并且在图1中被示出为零度(0°)(即，拖车14正好在主车辆12后面)。相比之下，图4示出了拖车角度32不为零时的示例。角度检测器30与控制器48电通信，并且可以是安装在主车辆12的拖车挂钩(未示出)上或拖车14上的设备(未示出)，所述设备被配置用于提供对主车辆纵轴50与拖车纵轴52之间存在的角度的测量。角度检测器30可以是激光雷达传感器(未示出)或者用于检测拖车角度32的任何其他合适的方法。优选地，角度检测器30的功能可以由偏航(yaw)传感器54来提供，所述偏航传感器可以已存在在大多数车辆(比如美国明尼苏达州(minnesota)戈尔登瓦利(goldenvalley)的霍尼韦尔传感与控制公司(honeywellsensingandcontrol)的6df-1n6-c2-hwl)上，并且用于确定主车辆12的偏航速度(yaw-rate)56，拖车角度32可以由控制器48根据所述偏航速度来确定。有利的是，结合雷达传感器20使用主车辆12的偏航传感器54来确定拖车角度32以消除系统10的单独部件，从而降低成本和复杂度。
系统10包括被配置用于检测主车辆12和拖车14所行驶的道路18的车道标记36的相机34。如本领域技术人员将认识到的，适合用在主车辆12上的相机34的示例是可商购的，一种这样的相机为美国亚利桑那州(arizona)菲尼克斯(phoenix)的安森美半导体公司(on
相机34可以被安装在主车辆12的后面并且检测道路18在主车辆12后面的车道标记36，或者可以被安装在主车辆12的前面并且检测道路18在主车辆12前面的车道标记36，或者可以被安装在主车辆12的内部在适合相机34的位置以便通过主车辆12的窗户查看主车辆12周围的区域。检测车辆前面的车道标记36是有利的，因为相机34可以对道路18具有较不受限的视野，所述视野使得系统10能够确定行驶车道16的宽度的即将发生的变化。相机34通常是面朝后的摄像型相机34或者可以以足够的帧速率(例如，十帧每秒)捕获主车辆12后面的道路18以及周围区域的图像58(图3)的相机34。
图像58可以包括但不限于道路18的行驶车道16的左侧和右侧的车道标记36。车道标记36可以包括如通常用于指示道路18的行驶车道16的边界的实线。车道标记36还可以包括如同样通常用于指示道路18的行驶车道16的边界的虚线。图像58还可以包括接近主车辆12的物体，比如拖车14和其他车辆(未示出)。
系统10包括与雷达传感器20、角度检测器30以及相机34电通信的控制器48。控制器48用于判定拖车14何时正偏离道路18的行驶车道16并且用于激活警报设备60以警告主车辆12的操作员62拖车14正在意外地偏离行驶车道16。例如，当在拖车14偏离行驶车道16之前未激活主车辆12的转向信号时，控制器48可以认为拖车14意外偏离行驶车道16。
控制器48被配置(例如，被编程或硬连接)用于从雷达传感器20接收雷达信号26，用于从偏航传感器54接收偏航速度56，并且用于从相机34接收图像信号64。控制器48可以包括处理器(未示出)(比如微处理器)或其他控制电路系统(比如包括用于处理数据的专用集成电路(asic)的模拟和/或数字控制电路系统)，如对本领域技术人员而言应当明显的。控制器48可以包括存储器(未示出)，所述存储器包括非易失性存储器，比如用于存储一个或多个例程、阈值以及所捕获的数据的电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。所述一个或多个例程可以被处理器执行以进行用于判定控制器48接收到的信号是否指示如在此描述的物体的存在的步骤。
控制器48通常被配置用于判定从检测目标46产生的雷达信号26是否与被主车辆12牵引的拖车14相对应(即，相关联)。也就是说，控制器48判定拖车14是否存在，因此实际上是否被主车辆12牵引。控制器48通常还被配置用于定义被表征为由拖车14占用并且从而从接近可以检测到物体的主车辆12的地带中被排除的拖车边界66的二维(2d)部件。通过定义接近主车辆12的属于拖车边界66的地带的部分，控制器48可以更加容易地判定看似是雷达信号26所指示的新目标是否有可能来自拖车14，或者是否有可能来自除拖车14之外的某物(比如其他车辆(未示出))。
雷达信号26可以被控制器48分析以用于相对于具有所建立轨道的之前检测到的目标46的列表而对来自每个检测目标46的数据进行分类。如在此使用的，轨道指的是已与检测目标46中特定的一个检测目标相关联的一个或多个数据集。通过示例而非限制的方式，如果雷达信号26的振幅大于预定振幅阈值，则控制器48判定所述数据是否对应于之前检测到的目标46或者是否已检测到新目标。如果所述数据对应于之前检测到的目标46，则将数据添加到之前的数据或与其进行组合以更新之前检测到的目标46的轨道。如果因为例如所述数据距任何之前检测到的目标46太远因此所述数据不与任何之前检测到的目标46相对应，则其可以被表征为新目标并且被指配有唯一的轨道识别号码。所述识别号码可以根据针对新检测目标46的数据被接收的顺序进行分配，或者可以根据接近主车辆12的地带中的网格位置被指配有识别号码。
期望的是，检测目标46或者与拖车14相对应(即，相关联)的轨道将会具有接近零的相对速度，并且此状况将会持续延长时段。也就是说，如果到检测目标46的范围22在大于时间阈值(例如，大于5秒)内的变化小于变化阈值(例如，小于0.25米/秒)，则检测目标46与拖车14相对应。应注意的是，将目标表征为具有接近零的相对速度并且具有小于变化阈值的范围22的变化实际上属于相同的表征。这样，以下讨论中对术语‘范围速率’的引用可直接与术语‘相对速度’、‘相对速率’以及‘范围变化’相比。
考虑到上文中所描述的轨道数据，将每个轨道与主车辆12后面的所定义的界定区域进行比较并且仅使用在那些界定区域内的轨道。通过刻度对边界进行设置，并且合适的边界值为宽2.4米、长16.2米以及高4.3米。可以应用附加约束(比如最小振幅或检测源)以便限定轨道，然后，使用所述轨道来确定拖车长度38和拖车宽度40。在确定了最终的轨道设置之后，用两个步骤来确定拖车长度38和拖车宽度40：确定未滤波的(原始)数值，并且将原始数值滤波到最终值。通过采用距主车辆12的后保险杠后面的最大纵向距离来确定未滤波的拖车长度38，并且通过采用界定区域内的任意两点之间的最大横向距离来确定原始拖车宽度40。然后，对未滤波的测量结果进行滤波。一种滤波方法是使用具有长时间常数(比如五秒)的低通滤波器。第二种滤波方法是创建未滤波的测量结果的直方图，其中，将一个计数添加到与当前未滤波的测量结果相对应的仓并且然后将具有最高计数的仓选择作为经滤波的测量结果。此直方图滤波方法似乎产生了比低通滤波测量更稳定的估算。通过执行上文中所描述的过程，拖车边界66的拖车长度38可以由控制器48基于到最远目标68(图1)的纵向距离来确定，所述最远目标与拖车14相对应并且比最大拖车长度(16.2米)更靠近主车辆12，并且拖车边界66的拖车宽度40可以基于对应于拖车14的最左侧目标70与对应于拖车14(图1)的最右侧目标72之间的横向距离来确定。尽管拖车宽度40可以通过其他方法(比如通过处理相机34所捕获的图像58)来确定，但是使用雷达传感器20是有利的，由于所述雷达传感器的检测拖车14的相机34可能不可见的特征28(比如拖车14的轮舱或挡泥板)。
控制器48进一步被配置用于通过使用偏航传感器54调整主车辆12后面的感测区域(未示出)来确定拖车角度32，结合雷达传感器20来确定与拖车14相关联的跟踪目标的相对速度，并且基于检测目标46的纵向速度(未示出)和横向速度(未示出)来确定拖车角度32。
控制器48进一步被配置用于基于道路18的相机34所检测到的车道标记36来确定拖车14在道路18上的中心线74。也就是说，相机34检测到的或捕获的图像58(图3)由控制器48使用已知的图像分析技术来进行处理以判定拖车14应当沿道路18在哪里居中。可以使用视觉处理技术(比如以色列耶路撒冷的mobileye视觉技术有限公司(mobileyevisiontechnologies,ltd.)的eye
控制器48进一步被配置用于基于雷达信号26、拖车角度32和车道标记36来判定雷达传感器20所跟踪的拖车14的特征28何时正偏离行驶车道16。特征28可以是如在图4中所展示的拖车14的角，其中，拖车14的左后角正偏离行驶车道16的左侧，或者可以是雷达传感器20所跟踪的拖车14的任何特征28(比如例如，拖车14的前角或拖车14的挡泥板)。控制器48将检测目标46的相对位置与行驶车道16的车道标记36进行比较以判定特征28何时正偏离行驶车道16。拖车长度38尺寸和拖车宽度40尺寸结合拖车角度32使得能够准确地确定特征28相对于车道标记36的位置，并且对几何学领域技术人员而言将是明显的。然后，控制器48可以激活警报设备60以警告主车辆12的操作员62拖车14正在意外地偏离行驶车道16。
控制器48进一步被配置用于基于拖车角度32来确定拖车摇摆速率42。拖车摇摆速率42指示拖车角度32的振荡或突然变化。控制器48进一步被配置用于如果拖车摇摆速率42超过预定摇摆阈值43则激活警报设备60以向主车辆12的操作员62警告所述状况。也就是说，如果拖车角度32在小于五秒(5秒)的时段内振荡大于十度(10°)，则控制器48可以激活警报设备60以警告操作员62拖车14可能不稳定。预定摇摆阈值43可以是单个数字，或者可以是可基于主车辆12的速度(未示出)进行校准的数字表格。拖车摇摆速率42的振幅还可以被主车辆12的稳定性控制系统(未示出)使用以便减轻拖车14的任何不稳定性。
从而，提供了拖车检测系统10以及用于拖车检测系统10的控制器48。系统10是对之前的拖车检测系统的改进，因为系统10被配置用于使用大多数车辆上存在的传感器来更加准确地判定主车辆12所牵引的拖车14何时正偏离道路18的行驶车道16，从而消除附加部件并降低成本。这一改进还使得系统10能够更加准确地确定拖车14的拖车长度38、拖车宽度40和拖车摇摆速率42。
虽然是根据本发明的优选实施例描述了本发明，但是本发明并不局限于此，而是仅在以下权利要求书所阐述的范围内。