[发明专利]一种基于超声波和摄像头融合的碰撞距离计算方法及系统

说明书

本发明提供一种基于超声波和摄像头融合的碰撞距离计算方法及系统，其使用基于超声波和摄像头融合的障碍物探测，得到车辆和行人、纯超声波等不同类型的障碍物，根据车辆参数、转弯半径、车速及不同类型障碍物信息分别计算其碰撞距离，选取在不同行驶方向和转弯方向下的感兴趣区域，对感兴趣区域所有障碍物距离取最小值即得到融合后的碰撞距离。本发明使用目前车辆中现有的超声波传感器、环视CMOS摄像头，整合泊车控制器和环视控制器实现超声波和环视摄像头的融合探测，提高探测相对位置精度的同时，提升障碍物探测可靠性和探测距离，本发明具有具有探测可靠，精度高，场景适应性好，成本适中等特点，可有效提升低速辅助系统的适应性。

技术领域

本发明涉及低速辅助驾驶系统，具体涉及到用于低速自动紧急制动的基于超声波和摄像头融合的碰撞距离计算策略。

背景技术

低速驾驶辅助系统中自动紧急制动功能可在10km/h以下针对车辆和障碍物相对关系进行紧急制动，避免碰撞。该控制过程主要是距离控制，所以对距离的计算至关重要。距离计算不准会导致误触发制动，或触发制动太晚避免不了碰撞危险。目前解决该问题的主要方法是利用安装在汽车前后保险杠上的超声波传感器，实时发送超声波，当超声波被障碍物反射回来后，被相邻的传感器接收，即可根据三角定位原理计算出反射点和车辆的相对位置，得到障碍物和本车的相对位置。参考方向盘转角得到车辆的转弯半径，即可计算出障碍物是否在车辆的行驶路径内，根据障碍物位置和本车相对位置及转弯半径参数计算出车辆轮廓到障碍物的碰撞点，进而计算出两点间的弧长即为碰撞距离。车辆实际的批量生产、复杂应用场景等特点要求必须使用可靠、低成本的传感器和控制算法。

目前利用超声波传感器仅能探测到障碍物反射回波点的相对位置，但位置精度低，探测距离有限，探测结果不连续，同时无法获得障碍物具体的速度、类型和尺寸大小，易出现转弯时误触发，且超声波延时时间长，容易导致碰撞。毫米波雷达探测距离远，但对近距离的障碍物探测不准确，不适应于低速辅助。市场最近出现的近距离成像毫米波雷达，测量准确，但成本高，暂未大批量产应用。

现有技术中基于摄像机+多单线激光雷达+超声波传感器融合、双目测距+机载视觉处理器+超声波传感器或毫米波+激光雷达+摄像头+超声波雷达的方案及车辆障碍物避让方法，具有如下缺点：

1.基于双CCD摄像机+多单线激光雷达用于高速控制，实际超声波传感器未参与摄像头和激光雷达信息融合。

2.仅使用超声波雷达信息进行低速避撞保护，未能对障碍物类型识别，存在杂草误制动或行人漏制动的缺陷。

3.系统使用的激光雷达、双目测距传感器、CCD摄像机、处理器成本高，主要应用于小批量有限场地的运营，不利于大批量生产推广应用；

4.应用在如高速行驶、无人机等有限场景，未考虑实际车辆行驶的不同复杂场景（乡村早草、鹅卵石、交通拥堵、地上地下等不同光照影响对探测结果影响很大）。

5.高速的碰撞时间算法仅考虑了本车中心点与障碍物跟踪点两点间的碰撞，未考虑低速下可能出现的追尾、侧碰、斜碰等不同碰撞位置对控制的影响；

6.未考虑驾驶员操控对碰撞距离和碰撞时间的影响。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，目的是提供一种基于超声波和摄像头融合的低速碰撞距离计算方法，使用目前车辆中现有的超声波传感器、环视CMOS摄像头，整合泊车控制器和环视控制器实现超声波和环视摄像头的融合探测，提高探测相对位置精度的同时，提升障碍物探测可靠性和探测距离，且可输出障碍物类型、速度和宽度，进而提升碰撞距离的精度和整个系统的可靠性。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的一种基于超声波和摄像头融合的碰撞距离计算方法，包括如下步骤：

步骤1，障碍物探测：利用摄像头和超声波进行本车周围的障碍物探测。