用於傳感器數據的濾波方法和濾波設備與流程
2023-05-28 01:36:16 1
本發明涉及用於傳感器數據的一種濾波方法和一種濾波設備。此外本發明涉及一種用於車輛的駕駛員輔助系統以及一種電腦程式。
背景技術：
距離調節速度控制器和碰撞警告系統作為車輛的駕駛員輔助系統本身是已知的。通常這樣的系統包括雷達傳感器，其能夠測量與在前行駛的車輛的距離。替代地，所述功能也可以基於視頻傳感器的圖像數據實現。然後，所述系統基於所測量的傳感器數據調節相應的距離或者警告即將來臨的碰撞。在此通常需要為了繼續處理而準備或者預處理傳感器數據，以便例如能夠給出關於碰撞時間的可靠說明。
技術實現要素：
因此，本發明所基於的任務可以在於，提供一種用於傳感器數據的改進的濾波方法，其能夠實現碰撞時間的高效且可靠的計算。本發明所基於的任務還可以在於，提供一種用於傳感器數據的相應的濾波設備。本發明所基於的任務還可以在於，給出一種用於車輛的相應的駕駛員輔助系統。此外本發明所基於的任務還可以在於，提供一種相應的電腦程式。所述任務藉助獨立權利要求的相應主題解決。有利的構型分別是從屬權利要求的主題。根據一個方面，提供一種用於傳感器數據的濾波方法。在此，藉助用於檢測對象的傳感器系統形成傳感器數據。此外所述濾波方法包括由傳感器數據測量一個標度值、特別是多個標度值，其中所述標度值相應於在一時間間隔上傳感器數據中對象的大小變化。此外確定標度值的測量誤差參數。然後直接基於所測量的標度值、優選基於多個所測量的標度值、所述時間間隔和所述測量誤差參數實施卡爾曼濾波，以便測量對象相對於傳感器系統的至少一個標準化的運動參數、優選標準化的相對速度。根據另一個方面，提供一種用於傳感器數據的濾波設備，所述傳感器數據藉助用於檢測對象的傳感器系統形成。所述濾波設備包括用於由傳感器數據測量標度值的測量裝置，其中所述標度值相應於在一時間間隔上傳感器數據中對象的大小變化。此外設有用於確定標度值的測量誤差參數的確定裝置。所述濾波設備還包括一個卡爾曼濾波器、特別是多個卡爾曼濾波器，其用於直接基於所測量的標度值、時間間隔和測量誤差參數實施卡爾曼濾波，以便估計對象相對於傳感器系統的至少一個標準化的運動參數。根據另一個方面，提供一種用於車輛的駕駛員輔助系統。所述駕駛員輔助系統包括所述濾波設備以及用於檢測對象的傳感器系統。根據另一個方面，提供一種電腦程式，其包括用於當在計算機上執行所述電腦程式時實施用於傳感器數據的濾波方法的程序代碼。因此，本發明尤其包括以下思想：實施卡爾曼濾波，其中所述卡爾曼濾波直接基於所測量的標度值、所述時間間隔和所述測量誤差參數。「直接」在本發明的意義上尤其意味著：所測量的標度值、所述時間間隔和所述測量誤差參數直接用於卡爾曼濾波或者直接提供或傳送給卡爾曼濾波器。這裡尤其不設置可能的中間步驟。因此這尤其意味著，不首先繼續處理所述值以形成相應的中間值，其中隨後向卡爾曼濾波器提供所述中間值，以便基於所述中間值實施卡爾曼濾波。因此這尤其意味著，每一時間間隔以有利的方式僅須測量一個標度值，以便藉助卡爾曼濾波估計標準化的運動參數。在此，在已知的方法中迄今需要測量多個標度值，其中隨後例如藉助最大似然估計器繼續處理所述多個標度值，其中然後才向卡爾曼濾波器提供經繼續處理的值或者數據。但是，因為最大似然估計器在所述預處理步驟中通常依靠大量的標度值——通常多於10個、尤其多於20個，所以相應的計算步驟耗費時間並且計算開銷很大。這種相應的已知的方法尤其不適於實時使用。藉助本發明以有利的方式克服上述缺點，就此而言由於明顯更小的計算開銷能夠以有利的方式實現實時應用。存儲器需求和必要的初始化時間與現有技術相比也以有利的方式更小，因為尤其不必求得以及存儲數據的長的歷史和中間結果。基於至少一個標準化的運動參數，然後尤其以有利的方式能夠計算傳感器系統和對象之間的碰撞時間。因此這尤其意味著，根據本發明的駕駛員輔助系統能夠可靠地警告可能的碰撞和/或能夠自主幹預車輛運行，以便防止碰撞或者減小碰撞嚴重程度。根據本發明，卡爾曼濾波器、尤其是卡爾曼子濾波器表示能夠實施擴展的卡爾曼濾波的濾波器。因此，根據本發明，藉助術語「卡爾曼濾波」意指具有非線性系統模型的擴展的卡爾曼濾波。如果多個卡爾曼濾波器彼此組合，則將所使用的單個濾波器稱為「子濾波器」，也稱為「卡爾曼子濾波器」。根據一種實施方式，可以藉助卡爾曼濾波估計多個標準化的運動參數。優選估計兩個標準化的運動參數。通過估計多個標準化的運動參數，以有利的方式提高由標準化的運動參數導出——即基於所述標準化的運動參數計算出的值的精確度。在一種實施方式中可以提出，標準化的運動參數是對象相對於傳感器系統的標準化的相對速度。這種標準化的相對速度以下可以表示為vnorm。在此可以優選提出：在此，d表示傳感器系統和對象之間的距離。vrel是傳感器系統和對象之間的相對速度。在另一種實施方式中可以提出，附加地使用另一個標準化的運動參數，例如標準化的相對加速度。這種標準化的相對加速度以下可以表示為anorm。這裡優選可以提出：在此，d是傳感器系統和對象之間的距離。arel表示傳感器系統相對於對象的相對加速度。接下來可以提出，時間間隔表示為Δt。就此而言，具有時間距離Δt的兩個時刻t、t』之間的標度值尤其可以如下定義：在此，s是標度值。w表示對象在圖像中、即在相應的傳感器數據中的二維寬度。d表示傳感器系統和對象之間的三維距離。在另一種實施方式中可以提出，測量誤差參數相應於標度值的正態分布的測量噪聲的標準差σ。因此，這尤其意味著，測量誤差參數相應於標度值的預期測量誤差的標準差。在另一種實施方式中可以提出，傳感器系統可以包括一個或多個傳感器，用於感應地檢測對象。然後可以基於傳感器的相應的傳感器數據優選計算標度值。這些傳感器優選可以相同地或者不同地形成。尤其可以設置視頻傳感器作為傳感器。然後，相應的傳感器系統以有利的方式尤其形成視頻圖像數據。傳感器系統優選可以包括具有相應的視頻傳感器的單目攝像機和/或立體攝像機。所述傳感器優選可以是雷達傳感器。特別地，傳感器可以是雷射雷達傳感器。例如所述傳感器可以是紅外傳感器。在另一種實施方式中可以提出，實施卡爾曼濾波包括分別直接基於所測量的標度值、時間間隔和測量誤差參數實施多個不同的卡爾曼濾波，以便分別估計對象相對於傳感器系統的至少一個標準化的運動子參數，其中不同的卡爾曼濾波分別基於不同的運動模型。與運動參數關聯地進行的實施類似地適用於標準化的運動子參數。因此這尤其意味著，卡爾曼濾波器包括多個卡爾曼子濾波器，也簡稱子濾波器，所述多個卡爾曼子濾波器相互作用或者組合，其中相應構造實施上述步驟的卡爾曼子濾波器。可以優選提出，多個卡爾曼濾波器彼此組合。為此尤其可以使用本領域技術人員已知的IMM方法。這裡「IMM」代表英語術語「Interacting-Multiple-Model」(交互式多模型)。所述IMM方法定義並行地處理同樣的測量數據的多個卡爾曼濾波器的交互。通過設置多個這樣的卡爾曼子濾波器或者通過實施多個不同的卡爾曼濾波(其分別基於不同的運動模型)，能夠以有利的方式研究不同的可能的情況，使得在此可以以有利的方式實現與具體情況的靈活匹配。根據另一種實施方式可以提出，基於標準化的運動參數計算碰撞時間。碰撞時間是直至預期碰撞的剩餘時間。所計算的碰撞時間隨後以有利的方式可供用於判定：是否例如向駕駛員發出警告和/或駕駛員輔助系統是否自主幹預車輛運行。根據另一種實施方式可以提出，對於所使用的卡爾曼濾波器中的每一個，即尤其對於子濾波器中的每一個，計算有關相應的運動模型和所測量的傳感器數據之間的一致性的概率值，其中具有最大的概率值的卡爾曼濾波的標準化運動子參數形成一個組合的狀態矢量。因此這尤其意味著，設有概率計算裝置，其相應地被構造用於實施所述的步驟。通過因此最可能的卡爾曼子濾波器確定標準化的運動參數，尤其能夠以有利的方式確保：對於相應的其他步驟或者對車輛運行的幹預，所述判定以最好地反映現實的參數為基礎。因此能夠實現碰撞時間的特別可靠的計算。根據一種實施方式可以提出，運動模型基於以下假設：對象相對於傳感器系統以恆定的相對速度運動。這樣的運動模型以下可以用「ConstV」簡稱或表示。根據另一種實施方式可以提出，運動模型基於以下假設：對象以相對於傳感器系統的恆定相對加速度運動。這樣的運動模型以下可以用「ConstA」簡稱或表示。此外可以使用這樣的運動模型，其基於對象和傳感器系統之間的恆定距離的假設。這樣的運動模型例如可以簡稱為「ConstD」。如果使用「ConstV」，則假設arel＝anorm＝0成立。根據又一種實施方式可以提出，基於至少一個標準化的運動參數計算經濾波的標度值。經這樣濾波的標度值以有利的方式與關於標度值的直接測量的原始數據相比具有更好的信噪比。在另一種實施方式中可以提出，標準化的相對速度和標準化的相對加速度可以作為標準化的運動參數來估計，其中基於以下數學公式計算經濾波的標度值：在此，SFilter表示經濾波的標度值。碰撞時間以下尤其可以簡稱為「TTC」，其中簡稱「TTC」代表英語術語「timetocollision」(至碰撞的時間)。優選地可以提出，基於尤其藉助濾波器設備估計的一個或多個標準化的運動參數計算TTC。附圖說明下面根據優選的實施例參考附圖詳細解釋本發明。在此示出：圖1：一種濾波方法的流程圖，圖2：一種濾波設備，圖3：一種駕駛員輔助系統，圖4：一種濾波方法的框圖。以下相同的參考標記可以用於相同的特徵。具體實施方式圖1示出用於傳感器數據的濾波方法的流程圖，所述傳感器數據藉助...