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专利名称：用于检测目标的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的用于检测目标的方法，其中至少一个发射器作为至少部分地被传播空间中的目标反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲，其中反射波由至少一个接收器作为接收信号探测。此外，本发明涉及一种根据权利要求11的前序部分所述的用于检测目标的装置，其中能够至少通过一个发射器作为至少部分地被传播空间中的目标反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲，其中反射波能够通过至少一个接收器作为接收信号探测。
背景技术：
由文献DE 10 2007 024 641 Al公开了 使用来自多个不同的、针对一个测量空 间检测到的传感器信号流中的传感器信息来形成目标假设。在此可以识别任意的目标、尤其是运动的目标——例如动物和人。然而，必须整体地分析处理和加权这些信号流，这需要较高的技术开销。

发明内容
本发明的任务是，提供通过至少一个接收器根据一个接收信号来形成目标假设的方法和装置，其中所述方法和所述装置在测量技术上简单且可靠地构造，这能够实现用于形成目标假设的快速且精确的分析。为了解决所述任务，提出具有权利要求I的特征的方法以及具有权利要求11的特征的装置，尤其是具有相应特征部分的特征。在从属权利要求中给出了优选的扩展方案。在此，在权利要求书中和在说明书中提到的特征本身或组合分别对于本发明而言是重要的。在此，结合根据本发明的方法描述的特征和细节当然也适于与根据本发明的装置结合，反之亦然。在此，在权利要求书中和在说明书中提到的特征单独地或组合地分别对于本发明而目是重要的。根据本发明，将反射波的接收信号划分成一些区段，其中从各个区段中获得用于确定目标假设的进一步信息。由此能够实现各个区段的简单且快速的处理，并且还可以考虑各个区段的并行处理。特别有利的是，各个区段是在时间上划分的。接收信号的时间划分在此可考虑在时间上长度相同的和/或长度不同的区段。由此，可以将反射波的接收信号提取成一些固定定义的部分信号，从而使部分信号的研究变得容易。此外，可以观察接收信号的显著特征。此外，能够省略不具有高信息量的部分信号，而不会明显减少接收信号的总信息。由此，可以确保分解成部分信号的接收信号的有效且快速的处理和研究。此外可设想，将接收信号的信号变化划分成各个区段。则可以求得定义的边界范围内的一个确定时间间隔上的信息，所述信息能够实现关于接收信号的信息量的进一步说明。此外，也在时间上限制定义的边界范围，从而可以在振幅的附近范围内更精确地研究接收信号的偏移。此外，可以将接收信号划分成任意大小的二维平面，其方式是，将横坐标和纵坐标划分成任意的边界范围，从而可以将接收信号分解为一些任意大小的分段，这些分段可以用于更详细地研究信息量。为了接收距接收器超过IOm的目标的尤其可用的接收信号，有利地可以使用用于发射发射脉冲的电磁发射器。在目标的距离小于IOm时，超声波已经证实是特别符合目的的。此外有利的是，在各个时间区段上进行振幅的包络的曲线匹配。由此可以特征化各个区段，因为在振幅的包络方面检测信号的重要特征。为了确定包络可以使用高斯拟合
(Gaussfit)函数。这尤其具有以下优点可以通过基于模型的设计软件-例如Matlab来
使用高斯拟合函数来快速且可靠地计算包络，因为所述函数在应用软件库中的一个中已经可供使用。
此外已经证实有利的是，求得关于接收信号的衰减特性的信息。所述信息间接地反映声波与待检测的目标的相互作用并且同样可以用于目标的特征化。此外，衰减特性能够实现接收信号的全面研究，从而可以滤出明确的特征。这样可以接收不同目标一例如光滑的墙壁和粗糙的墙壁、护栏、路面支柱、路边石、停车场边界等等的衰减特性。随后可以将这些目标的衰减特性存储在数据库中，所述衰减特性可以用于目标的进一步分类。特别有利的是，由所述接收信号的各个时间区段求得关于半高宽度(Halbhohenbreite)和/或真正的脉冲高度的脉冲特征。对于在其特性方面通常具有棱边、角、倒圆和粗糙度的目标，散射分量/衍射分量提高，这通常能够在半高宽度的增大中注意至|J。这样，例如光滑的表面导致小的散射信息，并且仅仅当目标的面法线正交于传感器时才可以感知到接收信号。此外，目标大小对探测到的信号的强度具有影响。此外，例如关于真正的脉冲高度的信息用作用于目标的现象学分类的附加特征。这样，对于一个接收信号的所有探测到的信息特征，观察每个时间区段的所观察的、所提取的特征，并且可以相应地实施分类。同样特别有利的是，使用各个时间区段和接收信号的信息来形成目标假设，所述目标假设尤其给出关于目标的种类和/或表面特性和/或类型的信息。因为通过研究振幅的包络的曲线匹配和/或半高宽度和/或真正的脉冲高度来求得时间区段的信息量，所以一个时间区段的形状可以给出关于目标的几何形状和表面特性的信息。附加地，借助关于接收信号的衰减特性的时间信息，由此能够更精确地标识目标。因此，这些信息间接地反映声波与目标的相互作用并且可以用于可靠的目标特征化。此外可考虑，通过迭代的和基于模型的方法和/或通过数据库中所存储的反射信号的信息和/或参数分类方法或非参数分类方法一例如神经网络、支持向量机、高斯过程或者机器学习与软计算的其他方法能够实现目标假设的形成。也可考虑，接收目标的训练信号，借助于这些训练信号设计用于分类的自适应系统。在此可以是典型目标一例如光滑的墙壁和粗糙的墙壁、护栏、路面支柱、路边石、停车场边界等等的训练信号。对于这些目标可以基于脉冲特征来训练存放在用于机动车的控制设备上的分类器。此外，可以使用所述分类器进行信号分析中的分析处理。另外，可以将训练信号与时间区段一起输送给人工神经网络，从而使目标假设的形成更容易。由此，较少数量的所接收的、用作参数分类方法或非参数分类方法的输入的训练信号已经可以实现目标假设的可靠形成。由此也可以建立神经网络和/或数据库形式的自适应系统。此外已经证实有利的是，通过补充的传感机构一例如视频扫描器和/或激光扫描器将附加信号和/或数字地图的信息用于建立三维环境模型。所得到的用于目标假设的信息与补充的传感机构的附加信号和/或与数字地图的信息相结合能够建立初始的三维环境模型。为此可设想，将GPS或导航数据一起用于建立初始的三维环境模型。此外可以提出，确定、尤其是也计算目标假设与三维环境模型的偏差。所述初始的三维环境模型可以是环境配置的迭代自适应的起始点，目的在于导出稳定的模型假设。为此，对于所求得的三维环境配置，可以借助于射线追踪(Ray-Tracing)方法在线地计算发射信号的声传播以及表示物理相互作用(衍射、折射、散射、反射)。可以从标准模型库中获取所需的物理目标参数。可以通过比较所计算的信号与所求得的接收信号实施其他步骤，以便由此得到与实际情况的偏差。只要超过了定义的公差阈值，则考虑三维环境模型还没有足够精确地反映实际情况。因此，可以实施三维环境模型的定向适应，并且迄今所描述的步骤一直运行，直到满足预给定的中断条件为止。由此得到的三维环境模型由此是真实环境的稳健反映并且由此例如可以被传输给机动车中的位于后面的驾驶员辅助功能。此外特别有利的是，通过所述方法能够实现动态目标的探测。这样可以由现有的车辆位置或者传感 器位置和数字地图中的关于静态三维目标的信息提前计算预期的接收信号。严重的偏差可以容易地回溯到动态目标，通过假设空间的所述界限可以更快地实施所述动态目标的分类，尤其是对于超声是可能的。测量的重复在此同样能够实现环境中的运动目标的检测。有利的是,发射器包括一个或多个发射声波的超声传感器，或者发射器包括一个或多个发射电磁波的天线，其中波由一个或多个接收器作为接收信号探测。由此可以提高目标假设形成的精确度。同样地，发射器可以包括一个或多个发射电磁波的天线。在此，对于直至IOm的距离，使用超声传感器是有利的。超过10m，电磁波可能是有利的，其中可以组合地使用超声传感器和天线。此外可设想的是，顺序地遍历多个发射频率，这仅仅借助一个发射器也是可能的。因为存在超声波与环境目标的相互作用的频率相关性，所以相应地同样可以通过其他发射频率实现目标假设形成的精确度。同样，在多个超声传感器的情况下，这些超声传感器可以在时间上错开地发射其发射脉冲，使得反射重叠，其中反射的重叠导致环境中的目标的附加信息。因此也可考虑混合使用在时间上错开发射的不同频率范围内的发射脉冲。此外，可以通过各个接收器与发射器的空间分离更精确地研究反射波的传播时间特性。根据本发明的任务同样通过根据权利要求11所述的用于检测目标的装置解决，其中能够至少通过一个发射器作为至少部分地被传播空间中的目标反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲，其中反射波能够通过至少一个接收器作为接收信号探测。为此，根据本发明，反射波的接收信号能够被划分为一些时间区段，其中从各个区段中能够获得用于确定目标假设的信息。在此，所述装置能够按照根据权利要求I至10中任一项所述的方法运行。特别有利的是，所述装置具有发射器阵列，其中能够以同时的间隔或者以在时间上错开的间隔发射发射脉冲。由此，所述装置例如也可以用在机动车中，其中通过使用机动车外表面上的多个发射器能够实现脉冲精确地发射到待观测的环境中。同样可设想的是，使用接收器阵列，其可以接收反射的脉冲。此外，在超声的情况下，可以使用阵列元件作为发射器和接收器。


本发明其他措施和优点由权利要求、以下说明和附图得出。在附图中在多个实施例中示出了本发明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征单独本身或任意组合分别对于本发明而言是重要的。附图示出图I :发射器的示意图，所述发射器发射一个发射脉冲，图2 :发射器的示意图，所述发射器接收由一个目标反射的发射脉冲，图3 :图，在所述图中示出反射波的接收信号，图4 :图，在所述图中示出单个时间区段，图5 :用于说明根据本发明方法的流程图。
具体实施方式

在图I中示意性地示出了例如用于超声波或者电磁波的发射器10，所述发射器将发射脉冲14发射到传播空间中，目标12位于所述传播空间中。发射脉冲14在其强度方面可以改变，从而可以使用不同的振幅。此外，可以发射不同的发射脉冲长度。此外，可考虑使用多个发射器10，这些发射器同时地或在时间上错开地发射发射脉冲。用于发射发射脉冲的频率的变化也是可能的。在此，发射器10的安装与定义的地理位置或者与相应的接收器无关。在图2中示例性地示出了一个接收器20，所述接收器用于测量反射信号。发射脉冲14所碰到的目标12造成反射波22，所述反射波被反射到传播空间中。接收器20在此能够将反射波转换成接收信号形式的电信号，从而能够实现进一步的电工技术的处理和/或电子的处理。在此，在接收器20中可以使用压电元件。也可设想多个接收器20，这些接收器可以在地理上彼此独立地使用，从而能够实现反射波22的更精确的研究。为此，可以更详细地研究反射波22的传播时间特性。由此使求得接收器20与目标12之间的运动目标的运动模式更容易。在图3中示例性地在一个图中示出了反射波22的接收信号32。通过根据本发明的方法分割所述接收信号32，其中研究各个区段52。为此，对于以相同的时间间隔分割的各个区段52求得关于半高宽度42以及关于脉冲高度40或包络44’的信息。除各个区段52的所述信息以外，反射波22的接收信号32的暂态振荡特性和/或反射波22的接收信号32的包络44’给出关于目标特性的进一步信息。在图4中示出了时间区段52的形状。在此，可以通过选择明确的特征来实现区段52的特征化。其中有脉冲高度40、半高宽度42和/或包络44。为此，各个区段52可以直接给出关于目标12的几何形状和表面特性或者彼此间关系方面的消息。此外，关于衰减特性的时间信息同样也可以用于确定目标12。所述信息间接地反映发射脉冲14与目标的相互作用并且可以用于目标12的特征化。光滑的表面例如导致小的散射信息，从而仅仅当目标12的面法线正交于接收器20时才能够感知到接收信号32。棱边、角、倒圆和粗糙度通常增大散射分量/衍射分量，这可以在半高宽度42的增大中注意到。使用各个区段52的这类信息进行目标12的现象学分类。在图5中示出了用于建立初始的三维环境模型的流程图。首先，从由接收器20检测到的反射波22中求得各个区段52的脉冲特征62，例如脉冲高度40和/或半高宽度42 和/或包络44。这些随后用于脉冲64的分类。脉冲64的分类通过接收训练信号实现，借助于所述训练信号设计参数分类方法或非参数分类方法形式的自适应系统，例如用于分类的神经网络或数据库。在此，不同形式的目标12—例如光滑的墙壁和粗糙的墙壁、护栏、路面支柱、路边石、停车场边界等等可以用于接收训练信号。对于这些目标12，基于脉冲特征来训练一些分类器，这些分类器例如可以存放在机动车的控制设备中并且用于信号分析中的分析处理。这样得到用于形成三维环境模型的目标假设66。为了得到更精确的三维环境模型，除目标假设以外可以使用补充的传感机构70，使得通过附加信号——例如视频信号和/或所使用的激光扫描器的信息能够形成更精确的三维环境模型74。此外，可以使用数字地图72的信息来形成三维环境模型74。为了得到还更精确的三维环境模型74，实施所计算的接收信号与所求得的接收信号的比较并且计算模拟的信号与实际情况的偏差。只要超过了定义的公差阈值，则考虑三维环境模型74还没有足够精确地反映实际情况。相应地，实施三维环境模型74的定向适应，并且迄今所描述的步骤一直运行，直到满足中断条件为止。因此，可以将所得到的三维环境模型74传输给位于后面的驾驶员辅助功能。相应 地，可以有效地进行动态目标12的探测。因此，可以根据车辆或传感器定位20和数字地图72中关于静态的三维目标12的信息提前计算预期的接收信号。严重的偏差可以容易地回溯到动态目标12，通过假设空间的所述界限可以更快地实施所述动态目标的分类，尤其是对于超声能够实现。根据本发明的方法和根据本发明的装置能够应用在机动车中。
权利要求
1.用于检测目标(12)的方法，其中，至少一个传感器(10)作为至少部分地被传播空间中的目标(12 )反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲(4 )，其中，反射波(22 )由至少一个接收器(20)作为接收信号(32)探测，其特征在于，将所述反射波(22)的接收信号(32)划分成一些区段(52)，其中，从各个区段(52)中获得用于确定目标假设(66)的信息。
2.根据权利要求I所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，所述各个区段(52)是在时间上划分的。
3.根据权利要求I或2所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，在各个时间区段(52)上进行振幅的包络(44)的曲线匹配。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，求得关于所述接收信号(32)的衰减特性(50)的信息。
5.根据以上权利要求中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，由所述接收信号(32)的各个时间区段(52)求得关于半高宽度(42)和/或真正的脉冲高度(40)的脉冲特征(62)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，使用所述各个时间区段(52)和所述接收信号(32)的信息来形成一个目标假设(66)，所述目标假设尤其给出关于目标的种类和/或表面特性和/或类型的信息。
7.根据以上权利要求中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，通过迭代的和基于模型的方法和/或通过数据库中所存储的反射信号的信息和/或参数分类方法或者非参数分类方法——例如神经网络、支持矢量机、高斯过程或者机器学习与软计算的其他方法能够实现一个目标假设(66)的形成。
8.根据以上权利要求中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，通过补充的传感机构(70)、例如视频扫描器和/或激光扫描器，使用附加信号和/或数字地图(72)等的信息来建立三维环境模型(74)。
9.根据权利要求8所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，确定、尤其是也计算所述目标假设与所述三维环境模型(74)的偏差。
10.根据以上权利要求中任一项所述的用于检测目标(12)的方法，其特征在于，所述发射器(10)包括一个或多个发射声波的超声传感器，或者，所述发射器包括一个或多个发射电磁波的天线，其中，一个或多个接收器作为接收信号探测所述波。
11.用于检测目标(12)的装置，其中，能够至少通过一个发射器(10)作为至少部分地被传播空间中的目标(12)反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲(14)，其中，反射波(22)能够通过至少一个接收器(20)作为接收信号(32)探测，其特征在于，所述反射波(22 )的接收信号(32 )能够被划分为一些时间区段(52 )，其中，从各个区段(52 )中能够获得用于确定目标假设(66)的信息。
12.根据权利要求I所述的用于检测目标(12)的装置，其特征在于，所述装置具有发射器阵列，其中，能够以同时的间隔或者以在时间上错开的间隔发射发射脉冲(14)。
13.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其能够按照根据权利要求I至10中任一项所述的方法运行。
全文摘要
本发明涉及一个用于检测目标的方法，其中，至少一个传感器作为至少部分地被传播空间中的目标反射的波、尤其是声波或电磁波发射一个发射脉冲，其中，反射波由至少一个接收器作为接收信号探测。根据本发明，将所述反射波的接收信号划分成一些区段，其中，从各个区段中获得用于确定目标假设的信息。
文档编号G01S7/41GK102713667SQ201080061958
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月23日
发明者H·米伦茨, L·哈根迈尔, M·米勒, P·巴特尔 申请人:罗伯特·博世有限公司