专利名称：物体分类方法、泊车辅助方法和泊车辅助系统的制作方法
物体分类方法、泊车辅助方法和泊车辅助系统
背景技术：
本发明涉及用于将泊车提示输出给车辆驾驶员的物体分类方法、泊车辅助方法和
泊车辅助系统。 自由区的交通密度日益增大，建筑物越来越多，使得特别是市中心的交通空间日 益狭小。可提供的停车空间越来越少，除了越来越大的交通压力外，寻找合适的泊车空地也 给驾驶员增添了负担。因此，研发出了用于停车空地定位的系统和半自动的泊车辅助系统， 这些系统应该有助于驾驶员停车。驾驶员由此确定，现有的停车空地对于泊车过程来说是 否够用、是否方便或者不够用，泊车辅助系统提供的报警信号辅助驾驶员将车辆停靠到泊 车空地中。 在这种泊车辅助系统中，希望将限制行驶路线或泊车空地的物体(例如路边石、 已停靠的车辆等)分类成可越过的物体和不可越过的物体。这种分类例如能实现对车辆的 泊车轨迹和车辆的最终位置进行相应的适配调整。例如，在泊车过程期间，车尾可能会超过 被分类成可越过的物体，或者甚至将被分类成可越过的物体所占据的空间用作泊车区。
相关地，DE 10323639A1提出了一种方法，根据该方法，来自被归类为极低的物体 (例如粗砂或小硅石)的接收信号被视为干扰信号，且传感器装置的灵敏度参数发生改变， 以避免检测到所述干扰信号。但这种方法仅适合于考虑或过滤较低的物体，而并不适合于 在可越过的物体和不可越过的物体之间进行通常的区分。 此外已知的是，物体高度会改变由泊车辅助系统接收的接收信号的确定的特性参 数。例如，较高的物体通常会导致较高的信号幅度和较宽的回波脉冲。但已表明，这种特性 参数在很大程度上取决于天气状况以及物体的形状和结构，从而利用这种参数目前尚无法 可靠地定性地估计物体的高度。 因此，例如在用于辅助车辆的泊车过程的泊车辅助系统中，希望能做出改进，以将
物体分类成可越过的物体和不可越过的物体。 发明优点 据此，规定一种用于分类物体的物体分类方法，其特别是用在用于辅助车辆的泊 车过程的泊车辅助方法中，所述车辆朝向物体移动，其中所述物体分类方法具有如下步 骤 (a)由利用距离测量传感器接收的接收信号的变化曲线来确定第一特性参数；
(b)由利用距离测量传感器接收的接收信号的变化曲线来确定另一特性参数；
(c)确定车辆在步骤(a)和步骤(b)之间所历经的路程； (d)根据所确定的第一特性参数确定预测参数，其中所述预测参数被分配给 (zugeordnet)在步骤(c)中确定的路程； (e)对预测参数与在步骤(b)中确定的另一特性参数进行比较；以及 (f)产生被分配给物体的物体分类信号，如果预测参数小于所述另一特性参数，则
该物体分类信号具有第一状态，如果预测参数大于或等于所述另一特性参数，则该物体分
类信号具有第二状态。
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用于辅助车辆的泊车过程的相应的泊车辅助系统，其中车辆朝向物体移动，该泊 车辅助系统具有-距离测量传感器，其周期地由车辆朝向物体发出发送信号，并周期地接收被物体
反射的接收信号；-程序控制的装置，其 由利用距离测量传感器接收的接收信号的变化曲线来确定第一特性参数； 由利用距离测量传感器接收的接收信号的变化曲线来确定另一特性参数； 确定车辆在确定第一特性参数和确定第二特性参数之间所历经的路程； 由所确定的第一特性参数确定预测参数，其中预测参数被分配给另外的被确定的
路程； 对预测参数与另一特性参数进行比较；并且 产生被分配给物体的物体分类信号，如果预测参数小于实际的特性参数，则该物 体分类信号具有第一状态，如果预测参数大于或等于实际特性参数，则该物体分类信号具 有第二状态。 本发明的构思在于，接收信号的特性参数的地点改变被考虑作为用于定性地
(qualitative)地预测物体的高度、特别是预测物体的可越过性的指示。 尽管这种定性地的预测在原理上已经可以基于对仅仅两个在不同地点上确定的
接收信号变化曲线的比较来作出，但优选周期地重复步骤(b)至(f)，因为这样可以连续地
检查在传感器所检测的区域内物体的可越过性。 根据一种有利的改进，本发明的方法还具有如下步骤 (g)确定前后相继地确定的特性参数的序列是否有局部的最大值；禾口 (h)如果已确定前后相继地确定的实际特性参数的序列具有局部的最大值，则产
生被分配给物体的具有第一状态的物体分类信号。 由此在泊车过程期间，在较早的时刻就已经可以正确地对可越过的物体进行分 类。 在步骤(d)中，预测参数可以由与衰减系数的数学运算(Verk皿印fung)来确定。 例如，在步骤(d)中，预测参数基本上可以通过在步骤(a)中确定第一特性参数与系数ekx 的乘积来确定，其中k是衰减系数，x是在步骤(c)中确定的路程。由此考虑到，确定的特 性参数与在传感器和物体之间的距离呈指数相关。 优选的是，根据天气状况来调整衰减系数(k)。这样能实现精确的分类。天气状况 例如是外界温度、气压和降水。 特性参数例如可以说明接收信号中的局部最大值的幅度，特别是第一回波脉冲的 局部最大值。另一种可能的特性参数是第一回波脉冲的脉冲宽度。另外，也可以首先对由 不同传感器或同一传感器所确定的多个接收信号进行统计分析，然后使用统计参数(例如 第一回波脉冲的幅度的标准差、平均值等)作为特性参数。 采用物体分类方法确定的信息(形式为物体分类信号)可以在泊车辅助方法中被
使用或继续处理。本发明的这种用于辅助车辆泊车过程的泊车辅助方法包括上述物体分类
方法，且附加地具有如下步骤 (i)确定车辆相距物体的瞬时距离；禾口
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(j)如果瞬时距离小于最小距离，则发出报警信号，其中最小距离取决于物体分类 信号的状态。 测量距离的传感器优选设置在车辆的车尾区域或前端区域。 本发明的计算机程序具有程序代码单元(Programmcodemittel)，以便当该计算机
程序在计算机或计算单元上执行时，实施根据前述权利要求中任一项的方法的所有步骤。 下面借助附图中示意性地示出的实施例来详细说明本发明。图中示出
图1为具有根据本发明的实施方式的泊车辅助系统的车辆的示意图； 图2示出由设置在车尾的距离传感器之一输出的传感器信号关于时间的信号包
络曲线； 图3A至3D示出在车辆以恒定速度移动至障碍物的情况下由传感器测得的特性参 数A关于时间的变化； 图4为物体分类方法的第一实施例的流程图；禾口
图5为物体分类方法的第二实施例的流程图。
对实施例的说明 在所有附图中，相同的或相同功能的部件-只要未作其它说明-标有相同的附图 标记。 图1为具有根据本发明实施方式的泊车辅助系统的车辆的示意图。在车辆1的车 辆前端2上设有距离传感器3。在车辆后端4上也设有距离传感器5。还可以在车辆左侧 面6上设置旁侧的距离传感器8，在车辆右侧面7上设置旁侧的距离传感器9。这些距离传 感器用于测量相距车辆周围环境中的障碍物的距离。距离传感器3、5、8、9在本实施方式中 例如可以构造为超声传感器。距离传感器3、5、8、9通过数据总线IO将其传感器信号提供 给车辆1中的具有存储器18的程序控制的装置11 (例如微处理器、微控制器等)。程序控 制的装置11借助由距离传感器3、5、8、9提供的传感器信号来确定相距车辆周围环境中的 障碍物的距离和这些障碍物在车辆周围环境中的位置。为了精确地确定障碍物的位置，程 序控制的装置11也可以采用三角测量原理(Triangulation)，其中对由不同传感器确定的 距离值进行相互平衡处理。程序控制的装置ll还确定，是否能够越过车辆周围环境中的物 体。下面还将对此予以详细说明。 程序控制的装置11还可以被设计用于确定合适的泊车空地，必要时确定行驶轨 迹以及在该泊车空地中的最终位置。此外，它优选还确定输出给驾驶员的内容。为了实现 所述输出，程序控制的装置11与报警信号发生器连接，该报警信号发生器可以是显示器12 和/或扬声器13。显示器12尤其可以是车辆中的导航显示机构的屏幕。此外，也可以通过 组合仪器中的显示机构、通过平视显示器(head up display)或通过可附加地安装在仪表 板上的LED显示器输出指示。借助于显示器12或扬声器13，例如可以输出提示，所述提示 例如向驾驶员通告车辆不能朝向不可越过的障碍物移动。为了确定车辆的移动，或者也为 了确定车辆速度，程序控制的装置11还可以与速度-和转向角传感器14连接。
图2示例性地示出在车辆向后停车时其车尾朝向不可越过的障碍物(物体)例如 墙移动的情况下由设置在车尾的距离传感器5之一输出的传感器信号关于时间t的信号包 络曲线E(t)。墙反射的信号被距离传感器5采集到，并被距离传感器的合适的转换器(例 如超声转换器)转换为电的传感器信号。图2示出一种通常的信号包络曲线，其具有所谓的起始串扰21。障碍物反射的回波脉冲22给出如下提示在传感器5的测量波瓣内有物 体。 在所谓的回波信号方法中，从发出信号到出现回波脉冲22的持续时间相应于被 扫描到的物体相距发送器(距离传感器)的距离。从发出超声脉冲到出现回波脉冲22的 时间(由于去程和返程时间)因而等于脉冲历经传感器和障碍物之间的路程所需要时间的 两倍。通过对脉冲开始位置的确定，程序控制的装置ll由此能够确定相距位于距离传感器 的测量波瓣内的障碍物的距离。 脉冲22的形状用多个特性参数来表示，例如用脉冲22的幅度25、其半值宽度23 来表示，或者脉冲宽度也涉及(必要时时间可变化的)阈值24。这些特性参数取决于物体 的形状和结构，特别是也取决于其高度以及传感器5和物体之间的距离。下面从脉冲幅度 25(特性参数A)为表现特征的特性参数出发，但也可以采用一个或多个其它的参数作为特 性参数。 图3A至3D示出在车辆1以恒定速度朝向障碍物移动的情况下由传感器5测得的 特性参数A关于时间的变化。 图3A的上部示意性地示出在车辆1沿着箭头方向朝向不可越过的障碍物(例如 墙或另一车辆)移动的情况下特性参数A关于地点的变化曲线，上述移动情况示意性地在 图3A的下部示出。相距障碍物的距离随着时间的增加而縮短。同时，幅度A增加，更确切 地说，基本按照指数增加，从而有如下公式(1):
A(x) " A0 ekx (1) 在这里，AO是在确定的距离d情况下的特性参数，x是车辆1从地点x > 1朝向物 体已经移动的距离。K是衰减系数，其取决于传输介质，因而取决于天气状况(例如温度、气 压、降水)。因此，如果车辆1靠近障碍物，则在这种情况下，表现特征的特性参数A随着相 距障碍物的距离的縮短而呈指数增加。特性参数A的曲线相应于参考曲线30(例如参见图 3B至3D)。 图3B的上部示意性地示出在车辆1朝向可越过的障碍物(例如路边石)移动的 情况下特性参数A关于地点的变化曲线，上述移动情况示意性地在图3B的下部示出。
在此，特性参数A也随着车辆相距障碍物的距离的縮短而呈指数增加，但不像图 3A中所示的情况增加那么强烈。特性参数A因而保持在虚线所示的参考曲线30以下。这 由障碍物的形状引起，所述障碍物将传感器5所发送的大部分发送信号朝向该发送信号不 能再被传感器5检测到的方向反射。传感器5所检测到的信号因此仅相应于由障碍物的上 边缘上的相对小的区域反射的信号。此外，特性参数A仅增加到局部最大值，然后下降。特 性参数A的下降由测量波瓣的形状引起。测量波瓣呈锥形地从传感器5散开。因此，传感 器5只能检测到非常靠近车辆的物体，如果这些物体具有一定的高度。换句话说，如果传感 器5位于较低的物体附近，则传感器就会越过该物体进行"观察"，而无法再检测到该物体。
图3C的上部示意性地示出在车辆1朝向可越过的障碍物(例如路边石)移动的 情况下特性参数A关于地点的变化曲线，上述移动情况示意性地在图3C的下部示出。
在图3C中也可看到一个局部最大值，其由于针对图3B所示的原因而出现。但图 3C中所示的图形与图3B中所示的图形的区别在于，特性参数A位于虚线所示的参考曲线 30以上较大距离处(即x的值较小)。这同样由障碍物的形状引起。如果障碍物如图3C
7中所示那样为倾斜的路边石，则障碍物具有较大的、几乎垂直于由传感器5发射的发送信 号的传播方向的面。因此，障碍物具有大的反向散射横截面，其导致较大比例的反射。
最后，图3D的上部示意性地示出在车辆1朝向不可越过的本身移动的障碍物(例 如另一车辆)移动的情况下特性参数A关于地点的变化曲线，上述移动情况示意性地在图 3D的下部示出。 在这里，要再次强调，变量x未必取决于相距障碍物的实际距离d，而是仅仅说明 车辆1从确定的初始位置起已经历经的路程x。此外，图3D还适合于如下假设车辆1以 恒定速度移动。如果现在(除了车辆1移动外)障碍物本身也移动并朝向车辆1移动，则 特性参数A的情况与上面的图形31相同并且位于参考曲线30上方。 相反，如果(除了车辆l移动外)障碍物本身也移动并离开车辆l移动，则特性参 数A的情况与下面的图像32相同并且位于参考曲线30下方。但这里，图形32表示的情况 是，车辆1始终朝向障碍物移动，或者换句话说，障碍物的速度小于车辆1的速度。如果障 碍物移动得比车辆1快，并沿着相同方向移动，则特性参数随着x的增加而减小(这里未示 出)。 基于前述考虑，现在可以设计一种方法或一种系统，其能够实现改善对物体的分 类，车辆1在泊车过程期间朝向所述物体移动。图4为用于辅助泊车过程的泊车辅助方法 的范围内物体分类方法的第一实施例的流程图，所述泊车过程可以由上述泊车辅助系统来 实施。 在步骤S1中，在泊车期间，传感器3或5中的至少一个朝向行驶方向发出发送信 号，即在向后泊车情况下传感器5之一发出发送信号，或者在向前泊车情况下传感器3之一 发出发送信号。下面假定，车辆1向后泊车，车辆1的车尾以已知的速度靠近障碍物。因此， 传感器5的接收信号至关重要，在本实施例中将说明对传感器5之一的接收信号的分析。
在步骤S2中，传感器5接收物体所反射的信号，并将该接收信号传送给程序控制 的装置ll。 在步骤S3中，程序控制的装置11对接收信号(确切地说，对接收信号的包络曲 线)进行信号处理，并由该接收信号确定(实际的)特性参数A0。在当前情况下，该特性参 数是第一回波脉冲22的幅度25。 步骤S4至S6基本上相应于步骤Sl至S3。也就是说，在步骤S4中，传感器5重新 发出发送信号，在步骤S5中，传感器5接收物体所反射的接收信号，然后在步骤S6中，由接 收信号确定特性参数A。 在步骤S7中，程序控制的装置11确定车辆1在步骤S2和S6之间已经历经的路 程x。这例如可以通过由速度传感器14所输出的速度信号关于时间的积分来实现。
在步骤S8中，程序控制的装置11由在步骤S7中确定的路程x以及在步骤S3中 确定的特性参数AO确定预测参数Av，更确切地说，例如按照如下公式(2)确定
公式(2)Av = A0 ekx
其中k是上述衰减系数。 在步骤S9中，程序控制的装置11将该预测参数Av与在步骤S6中所确定的实际 特性参数A进行比较。如果预测参数Av小于实际特性参数A，则程序跳到SlO。相反，如果 预测参数Av大于或等于实际特性参数A，则程序跳到S12。
在步骤S10中，程序控制的装置11产生具有第一状态的物体分类信号，相反，程序 控制的装置11在步骤S12中产生具有第二状态的物体分类信号。第一和第二状态例如在 其信号电平方面有所不同。物体分类信号可以在内部被程序控制的装置ll继续处理。该 物体分类信号特别是可以被用于确定是否向使用者发出或发出哪些报警提示。例如，程序 控制的装置11可以经过适当设计，使得如果在车辆1和位于车辆之后的、由传感器5检测 的物体之间的距离小于一定的报警距离，程序控制的装置11在向后的泊车过程期间发出 报警信号。在这里，该报警距离可以取决于物体被分类为可越过(即此时发出第一种状态 的物体分类信号)还是不可越过(即此时发出第二种状态的物体分类信号)。例如，在物体 可越过情况下，报警距离可以设计成较长的确定长度，以便由此考虑到，至少车辆1的车尾 能够毫无危险地超过较低的物体。 在步骤S10或S12之后，程序回到步骤S4，并重复步骤S4直至S10/S12。
因此，采用上述方法能实现可靠地将物体分类成可越过的物体和不可越过的物 体。需要注意，在上述方法中，在不确定情况下，首先将物体分类成不可越过。这种情况例如 在图3C中所示的状况开始时存在。尽管所述物体在此是可越过的物体(倾斜的路边石)， 图3D中曲线31的相对小的x值还是类似于不可越过的本身移动的物体。在幅度A(x)下 降到预测参数30以下时，才将物体分类成可越过的物体。由此确保不会错误地将不可越过 的物体分类成可越过的物体。 图5示出根据第二实施例的方法，该第二实施例是第一实施例的改进。该第二实 施例中的步骤Sl至S9相应于上述步骤Sl至S9，故这里只需参见上述说明。
如果步骤S9中的预测参数Av大于或等于实际的特性参数A，则程序跳到步骤 Sll。在步骤Sll中，程序控制的装置ll确定，在特性参数A(x)的变化曲线中是否存在局 部最大值、即相应于图3B或3C中的特性参数A(x)的变化曲线。例如可以通过将当前的 特性参数与先前的特性参数或者与确定间隔前确定的特性参数进行比较，来确定局部最大 值。在这里，当两个特性参数之间的差超过确定的最小差时，可以断定存在局部的最大值。
存在局部最大值表明，物体可被越过，从而在存在局部最大值的情况下程序跳到 步骤S10，在该步骤中输出相应的物体分类信号。如果未确定局部最大值，程序跳到步骤 S12，在该步骤中输出相应的物体分类信号。 根据该第二实施例，在图3C中所示的情况下，在出现特性参数A(x)的局部最大值 之后不久就已经将物体正确地归类为可越过，相反，在第一实施例中，当特性参数A的值下 降到预测参数30以下时，才将其分类成可越过的物体。 尽管在上面已借助优选的实施方式示例性地对本发明进行了说明，但本发明并不 局限于这些实施例，而是可以对其做出各种变形。 例如，距离传感器3、5、8、9被作为超声传感器予以说明。但也可以使用其它类型 的传感器(例如雷达传感器、激光雷达传感器)，只要这些传感器基于距离测量的方法。
另外，根据上述实施例，分类成可越过的物体和不可越过的物体仅仅基于被分析 的特性参数来进行。但也可以在分类时考虑使用其它信息，例如对分类进行合理性检查。
此外，上述实施例的步骤顺序仅仅是示例性的，且可以改变。例如也可以在发出发 送脉冲之前确定所历经的路程x。 另外，虽已结合泊车辅助方法对上述物体分类方法予以了说明，但这种物体分类
9方法也可以无困难地用于其它辅助功能，例如在窄街道中的机动操作、辅助启动辅助或泊 车。
权利要求
一种用于分类物体的物体分类方法，其特别是用在用于辅助车辆(1)的泊车过程的泊车辅助方法中，其中所述车辆(1)朝向所述物体移动，该方法具有如下步骤(a)由利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的第一接收信号的变化曲线来确定第一特性参数(A0)；(b)由利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的第二接收信号的变化曲线来确定另一特性参数(A)；(c)确定车辆(1)在步骤(a)和步骤(b)之间所历经的路程(x)；(d)由所确定的第一特性参数(A0)确定预测参数(Av)，其中该预测参数被分配给在步骤(c)中确定的路程(x)；(e)将该预测参数(Av)与在步骤(b)中确定的另一特性参数(A)进行比较；(f)产生被分配给物体的物体分类信号，如果该预测参数(Av)小于所述另一特性参数，则该物体分类信号具有第一状态，如果该预测参数(Av)大于或等于所述另一特性参数，则该物体分类信号具有第二状态。
2. 如权利要求1所述的方法，其中周期地重复步骤(b)至(f)。
3. 如权利要求2所述的方法，还具有如下步骤(g) 确定前后相继地确定的特性参数的序列是否有局部的最大值；禾口(h) 如果已确定前后相继地确定的实际特性参数的序列具有局部的最大值，则产生被 分配给物体的具有第一状态的物体分类信号。
4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(d)中，由第一特性参数AO与衰 减系数(k)的数学运算来确定该预测参数(Av)。
5. 如权利要求4所述的方法，其中在步骤(d)中，基本上通过在步骤(a)中确定的第一 特性参数(AO)与系数ekx的乘积来确定预测参数(Av(x))，其中k是衰减系数，x是在步骤 (c)中确定的路程。
6. 如权利要求4或5所述的方法，其中根据天气状况来调整该衰减系数(k)。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该第一特性参数和所述另一特性参数说 明了接收信号中的局部最大值的幅度(25)。
8. 用于辅助车辆的泊车过程的泊车辅助方法，其中该泊车辅助方法包括根据前述权利 要求中任一项的方法，且附加地具有如下步骤(i) 确定车辆(1)相距物体的瞬时距离；禾口(j)如果该瞬时距离小于最小距离，则发出报警信号，其中该最小距离取决于物体分类 信号的状态。
9. 一种计算机程序，具有程序代码单元，以便当该计算机程序在计算机或计算单元上 执行时实施根据前述权利要求中任一项的方法的所有步骤。
10. 用于辅助车辆(1)的泊车过程的泊车辅助系统，其中该车辆(1)朝向该物体移动， 该泊车辅助系统具有-测量距离的传感器(3、5、8、9)，其周期地由车辆(1)朝向物体发出发送信号，并周期 地接收被物体反射的接收信号； -程序控制的装置(ll)，其由利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的第一接收信号的变化曲线来确定第一特性参数(AO);由利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的第二接收信号的变化曲线来确定另一特 性参数(A);确定车辆(1)在确定第一特性参数和确定第二特性参数之间所历经的路程(x); 由所确定的第一特性参数确定预测参数，其中该预测参数被分配给另外确定的路程(x);将该预测参数(Av)与另一特性参数(A)进行比较；禾口产生被分配给物体的物体分类信号，如果该预测参数(Av)小于另一特性参数(A)，则 该物体分类信号具有第一状态，如果该预测参数(Av)大于或等于另一特性参数(A)，则该 物体分类信号具有第二状态。
11.如权利要求IO所述的泊车辅助系统，其中该测量距离的传感器(3、5、8、9)被设置 在车辆(1)的车尾区域或前端区域。
全文摘要
提出一种用于分类物体的物体分类方法，其特别是用在用于辅助车辆(1)的泊车过程的泊车辅助方法中，所述车辆(1)朝向所述物体移动，具有如下步骤(a)根据利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的接收信号的变化曲线来确定第一特性参数(A0)；(b)根据利用测量距离的传感器(3、5、8、9)接收的接收信号的变化曲线来确定另一特性参数(A)；(c)确定车辆(1)在步骤(a)和步骤(b)之间所历经的路程(x)；(d)根据所确定的第一特性参数(A0)确定预测参数(Av)，其中预测参数被分配给在步骤(c)中确定的路程(x)；(e)对预测参数(Av)与在步骤(b)中确定的另一特性参数(A)进行比较；(f)产生被分配给物体的物体分类信号，如果预测参数(Av)小于所述另一特性参数，则该物体分类信号具有第一状态，如果预测参数(Av)大于或等于所述另一特性参数，则该物体分类信号具有第二状态。也提出一种相应的泊车辅助系统。
文档编号G01S15/93GK101796427SQ200880105522
公开日2010年8月4日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年9月5日
发明者M·弗兰克, P·发伯 申请人:罗伯特.博世有限公司