專利名稱：用于獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廓的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于借助于所檢測的圖像數據和/或所檢測的車輛自身運動數據獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廓的方法和裝置，其中，設置有估計裝置，所檢測的圖像數據和/或所檢測的車輛自身運動數據被輸送給所述估計裝置。
背景技術：
由DE 197 49 086C1已知一種用于獲得表示行車道變化曲線的數據的裝置和方法，其包括行車道識別傳感裝置、物體位置傳感裝置和車輛自身運動傳感裝置，所述物體位置傳感裝置檢測距處于車輛前方的物體的至少一個距離及其關于車輛運動方向的方向角度。在此，設置有估計裝置，行車道識別測量數據、物體位置測量數據和車輛自身運動測量數據被輸送給所述估計裝置，并且所述估計裝置據此通過借助于預給定的包含動態車輛運動模型的估計算法進行估計來獲得行車道曲率和/或車輛前方的各物體相對于行車道的橫向位置。為此，估計裝置包括卡爾曼濾波器。所述方法和裝置尤其在道路行駛車輛中使用。

發明內容
本發明的目的在于提供一種方法，借助于所述方法獲得處于車輛前方的行車道的道路高度輪廓。根據本發明，所述目的在方法方面通過權利要求1中給出的特征并且在裝置方面通過權利要求6中給出的特征來實現。有利的擴展構型是從屬權利要求的主題。根據本發明的方法提出，借助于所檢測的圖像數據和/或所檢測的車輛自身運動數據來獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廓，其中，所述圖像數據和/或所述車輛自身運動數據被輸送給估計裝置。根據本發明，借助于所檢測的圖像數據和所檢測的車輛自身運動數據來獲得處于車輛前方的行車道的道路高度輪廓。借助于由估計裝置估計的車輛自身運動，從測量結果估計的道路高度輪廓被逐步地組成與車輛自身運動無關的連續的道路高度輪廓。在此，道路高度輪廓例如在世界坐標系或所謂慣性坐標系中組成。由此獲得被駛過的車輪路徑的連續的道路高度輪廓。車輛自身運動在此不僅可基于圖像數據的估計而且可基于車輛數據的估計。在此，道路豎直數據的測量被指定為以規則的時間間隔實施的測量過程，其中，有利地在引入車輛自身運動數據的情況下獲得道路高度輪廓。作為對此的替換方案，也可在沒有直接測量車輛自身運動數據的情況下通過借助于至少一個攝像機圖像在時間上估計車輛自身運動來獲得道路高度輪廓。尤其是，對車輛前方的道路高度輪廓進行測量并且在時間上這樣進行積分，使得當車輛在先前測量的區域行駛時在車輛的各車輪位置上例如識別到可預計的路面不平度。 由此對道路高度輪廓在時間上這樣進行積分，使得在車輛的各車輪位置被車輛駛過之前可在所述車輪位置上確定存在的路面不平度。
作為車輛自身運動數據，例如檢測由設置在車輛上的檢測單元獲得的行駛速度、 橫擺率和/或車輪轉速。特別有利的是，根據所獲得的處于前方的行車道的道路高度輪廓⑵控制和/或調節車輛的至少一個底盤功能、底盤控制和/或底盤調節。關于這一點可涉及任意底盤系統或底盤系統的任意部件，例如車輛水平調整裝置、主動側傾穩定裝置、可調減振裝置、可調彈簧和轉向機構。尤其是各種車輛功能可基于按照根據本發明的方法獲得的道路高度輪廓。屬于所述車輛功能的例如有預見性主動底盤調節裝置、可調減振裝置、側傾穩定裝置和/或在可預料到上坡行駛或下坡行駛時動力傳動系的預調節裝置。例如根據本發明的方法同時也適合與自動燈光控制裝置相結合使用。


借助于附圖更詳細地說明本發明的實施例。附圖中圖1示意性示出實施根據本發明的方法的框圖；圖2示意性示出根據本發明的方法的方法步驟的流程。
具體實施例方式在附圖中，彼此相應的部件設置有相同的參考標號。圖1中示出了實施根據本發明的方法的框圖。用于實施根據本發明的方法的裝置包括呈攝像機形式的至少一個圖像采集單元， 優選兩個圖像采集單元，所述圖像采集單元例如固定地設置在車輛的前部區域中。所述至少一個圖像采集單元以預給定的時間間隔例如在毫秒范圍內檢測處于車輛前方的行車道的圖像數據1。圖像數據1尤其是至少由于攝像機的固有噪聲過程、例如熱噪聲和/或換能器噪聲而帶有噪聲。在此，噪聲這一術語表示數字地和/或電子地采集的圖像數據1由于干擾而變差。 干擾尤其是表現在像素方面，所述像素例如在色彩和/或亮度方面不同于圖像采集的無噪聲真實圖像數據1。所采集的圖像數據1被輸送給估計裝置3、例如卡爾曼濾波器，其中，卡爾曼濾波器是動態系統的隨機狀態估計器。在一個時間段內，車輛按照車輛自身運動向前運動。在每次圖像采集之后，從在最后的周期中檢測的圖像數據1以及例如通過設置在車輛上的檢測單元獲得的車輛自身運動數據2借助于估計裝置3獲得、尤其是估計出一個最佳的道路高度輪廓P。檢測的車輛自身運動數據2尤其是通過設置在車輛中的總線系統、例如CAN總線被輸送給估計裝置3。在此，作為車輛自身運動數據2，例如檢測車輛的行駛速度、橫擺率、轉向角、轉向角速度和/或車輪轉速。如果在車輛上設置兩個圖像采集單元，則為了借助于以時間間隔采集的圖像數據 1獲得道路高度輪廓P，例如可使用在圖像采集單元的同時檢測的不同的圖像照片的像素中相同世界點的移位，這被稱為視差。在一個可能實施形式中，也可使用在圖像采集單元的時間上不同地檢測的圖像照片的像素中相同世界點的移位來獲得道路高度輪廓P。從形式上看，根據本發明的方法涉及隨機測量過程，因為由所述至少一個圖像采集單元檢測的圖像數據1經受不同的噪聲影響、例如熱噪聲和/或靜態噪聲。車輛又按照物理運動方程運動，由此，附加地產生未知的干擾項、輸入項和/或噪聲項。在此，系統組成部分、即車輛和環境，尤其是道路，在時間上連續，而數據檢測在時間上離散。例如在圖像處理中，測量系統的狀態矢量中估計大小的表示的最佳選擇對測量系統結構具有顯著影響。在此，尤其合適的是在具有圖像列、圖像行和視差這些坐標的視差空間中道路高度輪廓P的非附近的表示。以下是測量系統例如圖像處理的可能的參數化。存在以下公式測量系統的在時間上連續的發展χ' (t) = f(x(t), v(t), t)[1]其中，χ' = X對時間的一階導數，X =系統狀態，ν =系統噪聲，t =時間。系統狀態x(t)包含車輛相關的全部參量以及道路高度輪廓P的參數。測量過程yn = hn(xn, wn, tn)[2]其中，y =測量結果，h =測量函數，所述測量函數將系統狀態轉換成測量結果或描述測量結果，χ =系統狀態，w =測量噪聲，t =時間，η =時間步長。這樣的測量過程例如可借助于預測-校正方法來進行。為了節省計算時間和/或存儲器，系統狀態也可分成多個子系統狀態、例如車輛自身運動和輪廓數據，然后對所述子系統狀態單獨進行估計。為了提高精度，校正步驟可執行多次。通過測量方法例如圖像處理的參數化，例如即使在彎道行駛時以及在圖像數據1 是用立體方法采集的情況下，也可有利地獲得道路高度輪廓P。在此，在位置和/或時間上道路高度輪廓P的誤差借助于估計裝置3估計，其中，測量算法例如圖像處理可借助于所估計的誤差來參數化。由此，尤其是有利地減少計算時間以及提高測量精度。因為針對任意時間步長估計參數的全部協方差，所以即使在考慮瞬間的統計誤差的情況下也可對于所述時間段在圖像空間和/或視差空間中精確地確定搜索范圍。所獲得的道路高度輪廓P優選輸送給控制單元4，所述控制單元例如借助于所儲存的特性曲線族控制和/或調節車輛功能5，例如用于改善舒適性的預見性主動底盤調節裝置、可調減振裝置、側傾穩定裝置和/或在可預料到上坡行駛或下坡行駛時動力傳動系的預調節裝置。對車輛前方的道路高度輪廓P進行測量并且在時間上進行積分，以使得當車輛駛過所測量的區域時在車輛的各車輛車輪上特別有利地識別到可預計的路面不平度。為此在時間上估計系統的全部變量之間的全部統計誤差，其中，對測量系統借助于所估計的誤差在每次測量之前進行參數化。以此方式例如可這樣調節車輛的底盤，使得例如否則由于路面不平度而產生的豎直運動以有利的方式得到避免。
圖2示出了用于實施根據本發明的方法的各個方法步驟的概況。在第一步驟Sl中，進行用于實施所述方法的系統的初始化即預調節。例如在第一步驟Sl中預定所需的存儲位置。緊接其后，在第二步驟S2中，實施下一個時間步驟上的系統狀態和預計測量結果的預告。在第三步驟S3中，將測量方法例如圖像處理參數化，其中，在第四步驟S4中實施測量。在第五步驟S5中，借助于在第四步驟S4中實施的測量，在車輛自身運動和道路高度輪廓P的參數方面實施系統狀態的校正，其中，可在測量算法的參數化方面進行反饋。在第六步驟S6中，將道路高度輪廓P以及相關的誤差去耦合(消除誤差的影響)。
權利要求
1.一種用于借助于所檢測的圖像數據(1)和/或所檢測的車輛自身運動數據(2)獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廓的方法，其中，設置有估計裝置(3)，所檢測的圖像數據 (1)和/或所檢測的車輛自身運動數據( 被輸送給所述估計裝置，其特征在于借助于所檢測的圖像數據(1)和/或所檢測的車輛自身運動數據( 獲得處于車輛前方的行車道的道路高度輪廓(P)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于對于車輛的各車輪路徑獲得所述道路高度輪廓⑵。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于根據所獲得的處于前方的行車道的道路高度輪廓(P)來控制和/或調節車輛的至少一個底盤功能、底盤控制和/或底盤調節。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于從測量結果估計的道路高度輪廓借助于由所述估計裝置估計的車輛自身運動被逐步地組成與所述車輛自身運動無關的連續的道路高度輪廓。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于以使得在車輛駛過車輛的各車輪位置之前能夠確定所述車輪位置處存在的路面不平度的方式，對所述道路高度輪廓在時間上進行積分。
6.一種用于獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廊的裝置，其中，借助于至少一個設置在車輛上的圖像采集單元能夠檢測處于前方的行車道和/或借助于設置在車輛上的檢測單元能夠檢測車輛自身運動，其中，設置有估計裝置(3)，借助于所述估計裝置能夠對所檢測的圖像數據(1)和/或車輛自身運動數據(2)進行分析處理，其特征在于借助于所述圖像數據(1)和/或車輛自身運動數據( 能夠獲得處于車輛前方的行車道的道路高度輪廓(P)，其中，能夠將所獲得的道路高度輪廓(P)輸送給控制單元，所述控制單元根據所述道路高度輪廓(P)控制和/或調節至少一個車輛功能(5)。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于所述裝置被設計成使得對于各車輪路徑能夠獲得所述道路高度輪廓(P)。
8.根據權利要求6或7所述的裝置，其特征在于所述估計裝置(3)是預測-校正單元，尤其是卡爾曼濾波器。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的裝置，其特征在于借助于所述估計裝置(3)能夠根據位置和/或時間確定所述道路高度輪廓(P)和/或車輛自身運動數據的誤差。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于借助于由所述估計裝置(3)確定的所述道路高度輪廓和/或車輛自身運動數據的誤差，能夠對測量算法進行參數化。
全文摘要
本發明涉及一種用于借助于所檢測的圖像數據(1)和/或所檢測的車輛自身運動數據(2)獲得處于車輛前方的行車道的道路輪廓的方法，其中，設置有估計裝置(3)，所檢測的圖像數據(1)和/或所檢測的車輛自身運動數據(2)被輸送給所述估計裝置，其中，借助于所檢測的圖像數據(1)和/或所檢測的車輛自身運動數據(2)獲得處于車輛前方的行車道的道路高度輪廓(P)。
文檔編號G01C21/28GK102292249SQ201080005051
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月18日 優先權日2009年1月23日
發明者T·施瓦茨 申請人:戴姆勒股份公司