專利名稱：用于車輛動(dòng)力估計(jì)的雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像機(jī)增強(qiáng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種用于確定車輛動(dòng)力的系統(tǒng)和方法，并且更特 別地涉及一種利用雷達(dá)、激光雷達(dá)和/或攝像機(jī)信號(hào)的用于確定車輛速 度和位置的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
車輛中的各種駕駛員輔助系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛操作，比如電子穩(wěn)定性
控制(ECS)、自適應(yīng)巡航控制(ACC)、道路保持(LK)、道路改變 (LC)等，要求開(kāi)發(fā)高度健壯和精確的模塊來(lái)估計(jì)各種車輛動(dòng)力。這 些模塊對(duì)于提供車輛位置和速度的知識(shí)以按照想要的狀態(tài)控制車輛是 必要的.
當(dāng)前，基于微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的慣性測(cè)量單元(IMU)和 輪轉(zhuǎn)速傳感器用于提供車輛速度.但是，輪轉(zhuǎn)速傳感器的性能在輪滑 轉(zhuǎn)動(dòng)狀況期間下降，比如在駕駛員執(zhí)行轉(zhuǎn)彎和轉(zhuǎn)向搮作時(shí).因此，用 于IMU的推算定位策略在這些時(shí)候用于產(chǎn)生車輛的車速和位置.因?yàn)?MEMS IMU通常具有比昂責(zé)陀螺系統(tǒng)更大的誤差，因此位置和速度的誤 差可快速增長(zhǎng)，因此，僅僅當(dāng)前的汽車級(jí)MEMS IMU通常不適合長(zhǎng)時(shí)間 的推算定位。
在本領(lǐng)域中已經(jīng)提出了將GPS和低成本MEMS IMU集成以解決IMU的 非零偏置和漂移問(wèn)題。但是，這些系統(tǒng)幾乎沒(méi)有解決GPS信號(hào)不總是可 用的問(wèn)題，比如在車輛處于沒(méi)有足夠數(shù)量的衛(wèi)星可以被追蹤以確定車 輛的位置和速度的"城市峽谷"中時(shí).
將來(lái)用于車輛的先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADS)將包括各種物體檢測(cè)
傳感器，比如長(zhǎng)距離雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器和超聲停車輔助傳感器. 此外，當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)用于車道偏離警告的基于攝像機(jī)的系統(tǒng).因此， 對(duì)利用自這些設(shè)備的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)車輛自運(yùn)動(dòng)(self-motion)有增加的 興趣，例如， 一個(gè)系統(tǒng)提出了使用車栽的校準(zhǔn)攝像機(jī)來(lái)估計(jì)自運(yùn)動(dòng)并 檢測(cè)在道路上運(yùn)動(dòng)的物體，另一個(gè)提出的系統(tǒng)使用單個(gè)攝像機(jī)來(lái)基于 光流來(lái)計(jì)算車輛的自運(yùn)動(dòng)。另外的工作包括在城市環(huán)境中將立體視覺(jué)用于自我姿勢(shì)估計(jì)問(wèn)題.但是，這些方法的每一個(gè)單獨(dú)在混亂的場(chǎng)景 中都不夠可靠.此外，這些系統(tǒng)幾乎都沒(méi)有明確對(duì)系統(tǒng)集成的本質(zhì)需 求，系統(tǒng)集成對(duì)于將來(lái)商業(yè)開(kāi)發(fā)該技術(shù)來(lái)說(shuō)是必須的.

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開(kāi)了一種使用靜態(tài)物體來(lái)估計(jì)包括車輛位 置和速度的車輛動(dòng)力的系統(tǒng)和方法.該系統(tǒng)包括比如雷達(dá)、激光雷達(dá) 或攝像機(jī)的物體傳感器，該物體傳感器提供靜態(tài)物體的物體信號(hào).該 系統(tǒng)還包括車栽傳感器，該車栽傳感器提供表示車輛運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，比 如方向盤(pán)角度、偏航角速度、縱向速度、縱向加速度和橫向加速度. 該系統(tǒng)還包括關(guān)聯(lián)性處理器，該關(guān)聯(lián)性處理器接收物體信號(hào)，并且通 過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)幀提供物體追蹤.該系統(tǒng)還包括縱向狀態(tài)估計(jì)處理器，該 縱向狀態(tài)估計(jì)處理器接收物體信號(hào)和傳感器信號(hào)，并且提供車輛速度 在正向的校正.該系統(tǒng)還包括橫向狀態(tài)估計(jì)處理器，該橫向狀態(tài)估計(jì) 處理器接收物體信號(hào)和傳感器信號(hào)，并且提供車輛速度在橫向的校正.
從隨后的描述和所附權(quán)利要求并參考附圖，本發(fā)明的其它特征將 變得清楚.


圖l是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于使用物體傳感器來(lái)確定車輛狀
態(tài)估計(jì)的系統(tǒng)的方框；
圖2是示出來(lái)自靜態(tài)雷達(dá)軌跡的車輛自運(yùn)動(dòng)的平面圖； 圖3是識(shí)別用于車輛操縱的參數(shù)的自行車模型的困示；并且 圖4是車輛坐標(biāo)系的平面圖.
具體實(shí)施例方式
涉及用于使用雷達(dá)、激光雷達(dá)和/或攝像機(jī)信號(hào)來(lái)估計(jì)車輛動(dòng)力的 系統(tǒng)和方法的本發(fā)明的實(shí)施例的隨后討論本質(zhì)上僅僅是示例的，并且
不是要限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途.
如下面將詳細(xì)討論的，本發(fā)明提出了使用低成本MEMS IMU和其它
車栽動(dòng)力傳感器的集成系統(tǒng)，以便通過(guò)使用支持傳感器，比如雷達(dá)、 激光雷達(dá)、視覺(jué)系統(tǒng)或其組合來(lái)實(shí)時(shí)校正車輛動(dòng)力估計(jì).這將允許改進(jìn)現(xiàn)有傳感器的性能或更小且更便宜的傳感器的相同性能.
圖l是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)10的框圖，該系統(tǒng)10提供車輛狀 態(tài)估計(jì)，比如車輛位置和速度.系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)物體傳感器12， 比如雷達(dá)、激光雷達(dá)、視覺(jué)系統(tǒng)、攝像機(jī)等，這些傳感器在車輛上可 用于提供追蹤車輛外部物體的信號(hào).來(lái)自傳感器12的信號(hào)被發(fā)送到關(guān) 聯(lián)性處理器14，該關(guān)聯(lián)性處理器匹配來(lái)自連續(xù)視圖信號(hào)的地圖或圖像， 以追蹤物體.來(lái)自關(guān)聯(lián)性處理器14的軌跡被發(fā)送到估計(jì)正向車輛速度 的縱向狀態(tài)估計(jì)處理器16和估計(jì)橫向車輛速度以作為偏航角速度和側(cè) 滑角度的橫向速度狀態(tài)處理器18.處理器16和18還接收來(lái)自車栽傳感 器20的信號(hào)，比如方向盤(pán)角度傳感器、偏航角速度傳感器、縱向速度 傳感器、縱向加速度傳感器、橫向加速度傳感器等，所有這些對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員都已知為如上所述的各種車輛穩(wěn)定性控制和駕駛員輔助 系統(tǒng)的一部分.
物體傳感器12從靜態(tài)物體的測(cè)量中確定車輛的自運(yùn)動(dòng).圖2是包括 雷達(dá)傳感器28的車輛26的平面圍，該雷達(dá)傳感器追蹤靜態(tài)物體30，比 如樹(shù)，雷達(dá)傳感器28被安裝在車輛框架的重心(CG)并且沿著車輛行 使方向定向.根據(jù)雷達(dá)信號(hào)，車輛速度可以計(jì)算為
u,-(x'-x)/Ar (1) (y'")/w (2)
r =—《9)/Ar (3)
其中量Oc，力和(？,/)分別是在時(shí)間1和/ + ^處?kù)o止物體30的位置，并且
K,^和r分別是車輛26的縱向速度、橫向速度和偏航角速度.
上面所引用的距離計(jì)算可以使用車輛32的自行車模型來(lái)擴(kuò)展，如 圖3所示，以提供在關(guān)聯(lián)性處理器14中的位置追蹤，距離傳感器34被安 裝在車輛上的位置(x。，/，W)處，并且指向正面方向。對(duì)于自行車模型的 符號(hào)可以按如下給出
":前輪軸與車輛重心(CG)的距離；
Z): 后輪軸與車輛CG的距離；
w: 車輛質(zhì)量；
/z:沿著z軸的車輛慣性質(zhì)量；
前車輪角度； /:車輛偏航角速度":車輛縱向速度；和 u:車輛橫向速度.
雷達(dá)輸出是在時(shí)間t的物體列表{。,|/ = 1,...,}.第i個(gè)物體Oi的測(cè)量
包含距離^、距離變化率》和方位角L通常長(zhǎng)距離雷達(dá)的視野比較窄， 例如15。，因此每個(gè)檢測(cè)的物體在x軸中位于車輛之前，以下的方程式 (4)可用于確定物體是否是靜止的.
<formula>formula see original document page 8</formula> (4)
車輛動(dòng)力可以由狀態(tài)矢量z表示，該矢量的分量包括
對(duì)縱向加速度測(cè)量的校正；
車輛縱向速度；
對(duì)偏航角速度測(cè)量的校正； iV車輛橫向速度；和 {0^,) = 1,...,勾靜止物體位置的列表.
縱向狀態(tài)估計(jì)處理器16從傳感器接收縱向位置、縱向速度、縱向 加速度和車輛速度信號(hào)，并且使用卡爾曼濾波和自回歸噪聲模型來(lái)提 供校正的縱向加速度&、校正的縱向速度 、和車輛的輪滑轉(zhuǎn)動(dòng).傳 感器20，比如加速度計(jì)和輪傳感器，給出車輛的縱向加速度^和速度^。 的測(cè)量.估計(jì)處理器16可以接收來(lái)自雷達(dá)輸入的車輛的縱向位置和縱 向速度和來(lái)自車栽傳感器20的縱向加速度和車輛速度.
處理器16將加速度校正當(dāng)作隨機(jī)行走過(guò)程.車輛的縱向系統(tǒng)可以 被寫(xiě)作為
<formula>formula see original document page 8</formula> (5)
<formula>formula see original document page 8</formula> (7) 其中e是具有高斯分布的零均值白隨機(jī)過(guò)程。
給定來(lái)自第i個(gè)物體的o,(A,A，《)的測(cè)量，觀察方程式可以被寫(xiě)作
為
<formula>formula see original document page 8</formula> (9)
<formula>formula see original document page 8</formula>(10)其中量v，， v2和v3是被建模成高斯白隨機(jī)過(guò)程的觀察噪聲。
如果隨后條件滿足的話，則處理器16中的卡爾曼濾波過(guò)程用于確
定校正的縱向加速度",+c^、校正的縱向速度^、和輪滑轉(zhuǎn)動(dòng). l"J〉r (11)
其中T是閾值.
橫向狀態(tài)估計(jì)處理器18從傳感器接收物體方位角、物體橫向偏移、 方向盤(pán)角度、偏航角速度和橫向加速度信號(hào)，并且使用卡爾曼濾波和 自回歸噪聲模型來(lái)提供車輛的偏航角速度校正、橫向加速度校正和橫 向速度信號(hào).車栽傳感器20，比如加速度計(jì)和偏航角速度傳感器，給 出車輛的橫向加速度 和偏航角速度,。的測(cè)量.方向盤(pán)角度傳感器給 出方向盤(pán)角度3,.偏航角速度的校正被建模成隨機(jī)行走.通過(guò)令￡ = "+6 是軸距，并且c,和c,是前后輪胎的轉(zhuǎn)彎剛度系數(shù)，橫向受控體模型 (plant model)被寫(xiě)作為
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中5和€2是兩個(gè)白高斯隨機(jī)過(guò)程.
給定了來(lái)自笫i個(gè)物體的o,-(A,A，W的測(cè)量，觀察方程式可以寫(xiě)作
為
<formula>formula see original document page 9</formula>(15)
其中量Vl和v2是被建模成高斯白隨機(jī)過(guò)程的觀察噪聲.這里V,是由測(cè)量 引入的誤差，并且V:是由傾斜的道路或傳感器測(cè)量引入的誤差.
橫向估計(jì)處理器18中的卡爾曼濾波器用于確定校正的偏航角速度 (A"。+c^)、校正的橫向加速度和橫向速度IV
在現(xiàn)有技術(shù)中使用的多數(shù)距離傳感器用標(biāo)識(shí)符報(bào)告物體，該標(biāo)識(shí) 符在不同的時(shí)間幀上保持相同。這個(gè)信息用于匹配來(lái)自連續(xù)幀的物體 地圖，數(shù)學(xué)上，可以假設(shè)傳感器給出在時(shí)間t的物體地圖
<formula>formula see original document page 9</formula>和在時(shí)間^的地圖<formula>formula see original document page 9</formula>其中1表示物體標(biāo)識(shí)符.因此，連續(xù)地圖的匹配可以定義為
{(。, (/)， o; 。)/,■ (o=(o，i化。w ",} (17) 在一個(gè)實(shí)施例中，單目攝像機(jī)可以用作為物體傳感器.該攝像機(jī) 通過(guò)追蹤地上的某些場(chǎng)景元素來(lái)恢復(fù)在地面上導(dǎo)航的車輛的運(yùn)動(dòng).在 單目序列中，單應(yīng)性變換存在于相同平面上元素的兩個(gè)視圖之間.即
是，對(duì)于兩個(gè)圖像之間的一組點(diǎn)對(duì)應(yīng)^;c;，假設(shè)點(diǎn)是共面的，存在如下 定義的單應(yīng)矩陣F:
jc;, (18)
其中x表示同構(gòu)圖像坐標(biāo)0/,u，w)r，其表示在f!,ii)的圖像像素.
、/ mJ
在時(shí)間t的世界坐標(biāo)被如此定義使得平面x-o-y與地面一致，如 圖4所示.用圖形平面和對(duì)稱軸分別與平面oY/和？-o^,相一致的攝 像機(jī)來(lái)固定攝像機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng).通過(guò)令攝像機(jī)的兩個(gè)視圖的投影矩 陣分別為尸=尺[/|0]和尸'=尺[i c，單應(yīng)矩陣P可以被給定為
/^ =尺(7 —C/力/T1 (19) 其中K是內(nèi)參矩陣，R是攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)矩陣，c是攝像機(jī)中心坐標(biāo)并且 7 = ^是平面方程式("^+^ = 0)，其都在世界坐標(biāo)系統(tǒng)中.
在圖4中，令P表示t時(shí)的投影矩陣為尸=^[/|-c]，其中"0c,乂-力' 并且R是攝像機(jī)的外參矩陣，地平面被表示為；r。其中 "Q=(0,0,1)T.對(duì)于下一個(gè)幀1/的視圖，車輛在地平面上平移Ac"A,， 0)t
并旋轉(zhuǎn)M。旋轉(zhuǎn)矩陣可被寫(xiě)作為
cosA(9sinA6> 0、
(20)
一sinA6 cos AS 0 0 0 0
接著，時(shí)間"的投影矩陣,可以被寫(xiě)作為,=^'[/|-c'],其中7^膽 并且 c' = c + Ac ,
為了應(yīng)用方程式(19)，在時(shí)間t,世界坐標(biāo)系統(tǒng)被移動(dòng)到攝像機(jī) 中心。新的投影矩陣變?yōu)?br> (22)
地平面變?yōu)?^。,c/).因此F =〖(Z 7T1 +7 'Ac"。rWr 1 (2 3) 應(yīng)用^i^和化^i M給出了
/^WA^Z + AcW/^C/^)-1 (24) 如果校準(zhǔn)的攝像機(jī)被考慮，即K和R提前已知，則本質(zhì)矩陣E可 以計(jì)算為
五=,-1= M(/ + Ac"0r /力 (25) 利用""0,0,l) Ac"Ax,4v，0f以及方程式(20)，本質(zhì)矩陣E可以寫(xiě) 作為
「 Ax Ay 、
0 0 1
(26)
通常旋轉(zhuǎn)角度^對(duì)于兩個(gè)連續(xù)視圖較小(即sine《1).因此，方 程式(26)可以近似為
0 0 1
(27)
方程式(27)中的本質(zhì)矩陣E實(shí)際上是具有平移Ax/《A^〃和旋轉(zhuǎn)e 的二維變換。
給定一組匹配的特征點(diǎn)對(duì)&,,;<|, = 1,...,^}，自運(yùn)動(dòng)估計(jì)可以用公式表 示為最小二乘估計(jì)
^n (28)
■/V ，'=1
其可以被變換成
argmjr^l;K-岡l (29)
乂V '.=1
其中如果攝像機(jī)的校準(zhǔn)矩陣K和R是已知的，則"^和？ = ^'。
檢查方程式(27 )，兩個(gè)視圖之間的規(guī)格化的點(diǎn)彼此與剛性旋轉(zhuǎn)(A。
和平移(Ax/《Ay/力有關(guān)。隨后的方法可用于恢復(fù)參數(shù).
輸入是N對(duì)匹配的地面特征點(diǎn){",;<)|/ = 1， .,W和攝像機(jī)的內(nèi)參和外參參數(shù)矩陣K和R.
輸出是估計(jì)的自運(yùn)動(dòng)參數(shù)c2 = (Ax/《Ay/^)和i 2
l.對(duì)于所有jc,.和x;，計(jì)算i,=/和《=^;.
3. 計(jì)算
c=iiftnZ (30)
4. 令矩陣C的奇異值成分被寫(xiě)作為C-twr
接著，旋轉(zhuǎn)^和平移/2可以被求解為
o 、
sinA6 cosA6
K7
(31)
、0 det(f/Fr), /2=jf'-7 23f (32)
哈里斯轉(zhuǎn)彎?rùn)z測(cè)器可用于檢測(cè)兩個(gè)連續(xù)圖像中的特征點(diǎn).接著， 進(jìn)行圖像的校正搮作以找到所發(fā)現(xiàn)的特征點(diǎn)之間的匹配.當(dāng)且僅當(dāng)以 下條件滿足時(shí)，圖像I中在(",u)的圖像點(diǎn)和圖像I'中在("',"')的圖像點(diǎn) 是匹配的
V(w-w')2+(u-i/)2 < 7;
(33)
(34)
在之前循環(huán)中估計(jì)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)用于引導(dǎo)匹配過(guò)程。隨后的外露層 刪除方法用于拒絕地面上或來(lái)自動(dòng)態(tài)移動(dòng)物體(比如道路上的車輛) 的場(chǎng)景元素.
輸入是像素坐標(biāo)中的兩組場(chǎng)景元素(用內(nèi)參和外參矩陣規(guī)格化)，
通過(guò){(化A) I / = l,...,W和fc};，《)I = l,...,M)表示.
輸出是匹配的點(diǎn)對(duì)和估計(jì)的運(yùn)動(dòng)參數(shù).
通過(guò)使用先前的運(yùn)動(dòng)參數(shù)-<formula>formula see original document page 12</formula>
+/2來(lái)預(yù)測(cè)先前幀中元
素的位置。
2. 使用校正方法來(lái)匹配預(yù)測(cè)點(diǎn)集合, 3,.)}和1(《,《)}。
3. 隨機(jī)挑選不少于四個(gè)匹配的不同線的對(duì)，并且接著使用上面討 論的方法來(lái)導(dǎo)出自運(yùn)動(dòng)參數(shù).4. 通過(guò)使用來(lái)自步驟3的匹配對(duì)來(lái)驗(yàn)證導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)參數(shù).
5. 如果多數(shù)匹配的點(diǎn)的誤差足夠小，則離開(kāi)過(guò)程，否則跳轉(zhuǎn)到步驟3。
類似于上面討論的距離傳感器，多個(gè)幀上的自運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)追蹤 估計(jì)，受控體模型和觀察模型可以被按如下寫(xiě)出， 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通過(guò)以下表示
車輛縱向速度； u"車輛橫向速度；
偏航角速度測(cè)量校正；和 縱向加速度校正.
令^。,"xo/。,和"y。分別表示測(cè)量的縱向速度、縱向加速度、偏航角速 度和橫向加速度.接著，受控體模型可寫(xiě)作為
<formula>formula see original document page 13</formula>
、 加t^
其中e,，^和^是零均值高斯白噪聲.
令從兩個(gè)連續(xù)視圖恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)由(A & (0, Ax。 (/), 4v。 (/))表示，其中
M。是旋轉(zhuǎn)角度并且(Ax。,4y。)是平移.觀察方程式可寫(xiě)作為
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中V^:，、，和^是由測(cè)量引入的噪聲，通常被修改為零均值高斯隨機(jī) 過(guò)程.
因此，卡爾曼濾波器可用于確定狀態(tài)變量.
前面的討論僅僅公開(kāi)和描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員將容易從這樣的討論和附圖以及權(quán)利要求中認(rèn)識(shí)到各種變化、修改和變型可以在這里做出而不會(huì)偏離隨后權(quán)利要求中限定的本發(fā)明 的精神和范圍.
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)車輛中的車輛動(dòng)力的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括物體檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)的靜態(tài)物體，所述物體傳感器提供物體檢測(cè)信號(hào)來(lái)追蹤物體；多個(gè)車載傳感器，提供表示車輛運(yùn)動(dòng)的傳感器信號(hào)；響應(yīng)于所述物體信號(hào)的關(guān)聯(lián)性處理器，所述關(guān)聯(lián)性處理器匹配連續(xù)視圖的物體信號(hào)以追蹤該物體，并且提供物體追蹤信號(hào)；響應(yīng)于物體追蹤信號(hào)和傳感器信號(hào)的縱向狀態(tài)估計(jì)處理器，并且提供相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)在正向上的車輛速度的估計(jì)；和響應(yīng)于物體追蹤信號(hào)和傳感器信號(hào)的橫向狀態(tài)估計(jì)處理器，所述橫向狀態(tài)估計(jì)處理器估計(jì)相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)在橫向上的車輛速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中從由雷達(dá)設(shè)備、激光雷達(dá)設(shè)備、攝 像機(jī)和視覺(jué)系統(tǒng)組成的組中選擇物體檢測(cè)傳感器.
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中物體檢測(cè)傳感器是長(zhǎng)距離雷達(dá)傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中長(zhǎng)距離雷達(dá)傳感器安裝在車輛重心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中物體檢測(cè)傳感器通過(guò)應(yīng)用自行車模 型來(lái)檢測(cè)物體的位置.
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中從由方向盤(pán)角度傳感器、偏航角速 度傳感器、縱向速度傳感器、縱向加速度傳感器和橫向加速度傳感器 組成的組中選擇車栽傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中縱向狀態(tài)估計(jì)處理器和橫向狀態(tài)估 計(jì)處理器應(yīng)用卡爾曼濾波器來(lái)確定車輛的縱向和橫向速度，
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中縱向狀態(tài)估計(jì)處理器接收車輛縱向 位置、車輛縱向速度、車輛縱向加速度和車輛速度的物體和傳感器信 號(hào)，并且使用卡爾曼濾波器和自回歸噪聲模型來(lái)提供校正的縱向加速 度、校正的車輛速度和輪滑轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào).
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中橫向狀態(tài)估計(jì)處理器接收物體的方 位角和橫向偏移以及車輛的方向盤(pán)角度、偏航角速度和橫向加速度的 物體和傳感器信號(hào)，并且使用卡爾曼濾波器和自回歸噪聲模型來(lái)提供 車輛的偏航角速度校正、橫向加速度校正和橫向速度.
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中物體檢測(cè)傳感器是單目攝像機(jī).
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是基于微型電子機(jī)械系 統(tǒng)的慣性測(cè)量單元的一部分.
12. —種用于確定車輛速度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 物體檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)的靜態(tài)物體；和 響應(yīng)于物體檢測(cè)信號(hào)的處理器，所述處理器追蹤所述物體并且利用用于確定車輛相對(duì)于靜態(tài)物體的縱向和橫向速度的模型，所述處理 器利用卡爾曼濾波.
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中從由雷達(dá)設(shè)備、激光雷達(dá)設(shè)備、 攝像機(jī)和視覺(jué)系統(tǒng)組成的組中選擇物體檢測(cè)傳感器.
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中物體檢測(cè)傳感器通過(guò)應(yīng)用自行車 模型來(lái)檢測(cè)物體的位置.
15. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，還包括車栽傳感器，用于提供表示車 輛運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，所述處理器響應(yīng)于來(lái)自車栽傳感器的信號(hào)以確定車輛 的縱向和橫向速度.
16. —種估計(jì)車輛的車輛動(dòng)力的方法，所述方法包括檢測(cè)相對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)的靜態(tài)物體并提供物體檢測(cè)信號(hào)；使用車栽傳感器來(lái)測(cè)量各種車輛狀態(tài)并提供傳感器信號(hào)；使用物體信號(hào)和傳感器信號(hào)來(lái)提供車輛的校正的縱向加速度和車輛速度；和使用物體檢測(cè)信號(hào)和傳感器信號(hào)來(lái)提供車輛的校正的橫向加速度 和偏航角速度，
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中檢測(cè)靜態(tài)物體包括使用雷達(dá)設(shè) 備、激光雷達(dá)設(shè)備和/或攝像機(jī)設(shè)備.
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中使用車栽傳感器來(lái)測(cè)量各種車輛 狀態(tài)包括使用方向盤(pán)角度傳感器、偏航角速度傳感器、縱向速度傳 感器、縱向加速度傳感器和橫向加速度傳感器.
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中提供校正的縱向加速度和車輛速 度包括接收識(shí)別車輛縱向位置、車輛縱向速度、車輛縱向加速度和 車輛速度的物體信號(hào)和傳感器信號(hào)，并是使用卡爾曼濾波器和自回歸 噪聲模型來(lái)提供校正的縱向加速度、車輛速度和輪滑轉(zhuǎn)動(dòng).
20. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中提供校正的橫向加速度和偏航角速度包括使用識(shí)別物體方位角和物體橫向偏移的物體信號(hào)和識(shí)別方 向盤(pán)角度、偏航角速度和橫向加速度的傳感器信號(hào)，并且使用卡爾曼 濾波器和自回歸噪聲模型來(lái)提供橫向加速度校正、橫向速度校正和偏 航角速度.
全文摘要
用于車輛動(dòng)力估計(jì)的雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像機(jī)增強(qiáng)的方法。一種使用靜態(tài)物體來(lái)估計(jì)包括車輛位置和速度的車輛動(dòng)力的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括物體傳感器，該物體傳感器提供靜態(tài)物體的物體信號(hào)。該系統(tǒng)還包括車載傳感器，該車載傳感器提供表示車輛運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。該系統(tǒng)還包括關(guān)聯(lián)性處理器，該關(guān)聯(lián)性處理器接收物體信號(hào)，并且通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)幀提供物體追蹤。該系統(tǒng)還包括縱向狀態(tài)估計(jì)處理器，該縱向狀態(tài)估計(jì)處理器接收物體信號(hào)和傳感器信號(hào)，并且提供車輛速度在正向的校正。該系統(tǒng)還包括橫向狀態(tài)估計(jì)處理器，該橫向狀態(tài)估計(jì)處理器接收物體信號(hào)和傳感器信號(hào)，并且提供車輛速度在橫向的校正。
文檔編號(hào)G01S11/02GK101320089SQ200810108270
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者S·曾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司