[发明专利]用于避免碰撞的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于自动避免交通工具与其他对象的碰撞的系统和方法。该系统或方法例如适用于自动避免无人驾驶的可控飞行器与其他飞行器或与静止障碍物的碰撞。

背景技术

本发明所基于的任务在于，提供用于控制交通工具的系统和方法，该系统和方法保证交通工具可靠地避开静止或运动的障碍物。可能的碰撞将被避免。下面应将概念“交通工具”理解成陆地交通工具、水上交通工具（例如船舶）、水下交通工具（例如潜艇）、空中交通工具（例如飞机）、以及太空交通工具。

发明内容

本发明的一个示例涉及一种用于控制交通工具以自动避免该交通工具与障碍物碰撞的方法。该方法包括下列步骤：对该交通工具之前的障碍物进行识别和定位，其中障碍物相对于交通工具的相对位置通过其坐标被确定；测量所识别的障碍物的相对速度；根据相应的相对位置和相对速度判断在交通工具与障碍物之间是否存在碰撞危险；当存在与障碍物碰撞的危险时执行下列步骤：根据已知的测量误差计算障碍物周围的不确定区域；计算不确定区域的边缘处的避开点；定义围绕避开点的具有一半径的保护区；定义具有预先给定的曲率半径的圆形轨道状避开路线；在临界距离的情况下将交通工具控制为使得交通工具遵循圆形轨道状避开路线，其中圆形轨道状避开路线与保护区相切。

本发明的另一示例涉及一种用于识别障碍物并且计算交通工具中的避开动作（Ausweichman?ver）的系统。该系统包括下列部件：自动驾驶单元，用于控制交通工具的运动，其中该自动驾驶单元具有用于接收描述交通工具的额定运动的运动参数的接口，并且该自动驾驶单元被构造为根据运动参数将交通工具控制为使得交通工具的实际运动近似地对应于额定运动；传感器单元，具有至少一个第一环境传感器，所述第一环境传感器被构造为对障碍物进行定位并且提供与障碍物的相对位置和障碍物的相对速度有关的传感器数据；数据处理单元，其被构造为编辑传感器数据并且提供相对位置和相对速度的测量值；用于计算避开动作的单元，其被构造为根据测量值计算避开动作的额定运动的运动参数并且将这些运动参数提供给自动驾驶单元的接口。

本发明的另一示例涉及一种用于识别障碍物并且计算交通工具中的避开动作的方法。该方法包括下列步骤：借助于第一环境传感器对障碍物进行定位并且提供相应的表示障碍物的相对位置和相对速度的传感器数据；编辑传感器数据并且提供相对位置和相对速度的测量值；根据测量值计算避开动作的额定运动的运动参数；以及将这些运动参数输送给自动驾驶单元的接口以控制交通工具的运动，其中该自动驾驶单元被构造为根据运动参数将交通工具控制为使得交通工具的实际运动近似地对应于额定运动。

附图说明

下面的附图和进一步的描述将有助于更好地理解本发明。不一定将附图中的元素理解为是限制，更确切地说重点在于示出本发明的原理。在附图中，相同的附图标记表示相应的部分。

图1是示出根据本发明系统的示例的框图，该系统包括传感器单元、数据处理单元和用于计算避开动作的单元；

图2示出具有摄像机和雷达传感器以确定障碍物的相对位置和相对速度的传感器单元的实际构造；

图3示出由数据处理单元执行的对距离矢量和速度矢量到水平面中的投影，其中交通工具在该水平面内运动；

图4－6示例性地示出根据本发明的用于避开和避免碰撞的方法在静止障碍物情况下的变形方案；

图7示出对障碍物周围的不确定区域的计算，其中选择不确定区域的角点作为避开点；

图8a－c示例性地示出根据本发明的用于避开和避免碰撞的方法在运动非协作障碍物的情况下的变形方案；

图9a、b示例性地示出运动非协作障碍物与所测量和所计算的量之间的关系；

图10示例性地示出用于在运动非协作障碍物的情况下计算避开路线的坐标变换；

图11示出与障碍物的运动走廊交叉的避开路线；

图12示出在考虑到障碍物情况下的障碍物的运动走廊。

具体实施方式