使用位置方差的目标速度估计

背景技术

估计目标速度(例如，方向和速度)对于许多交通工具操作(例如，盲点监测、交叉交通警告、迎面而来的交通警告、半自主驾驶技术、自主驾驶技术)而言是重要的。更快地确定目标的速度可以提高准确性、功效和安全性。当目标距离较远时，用于速度估计的传感器可以只检测到来自目标的单点散射，而当目标接近时，传感器可以检测来自目标的多点散射。在单点散射的情况下，每个帧可能具有来自目标的不同部分的散射。单点散射之间的这种空间差异可能导致速度估计、尤其是方向估计不准确。例如，当来自接近目标交通工具的一系列单点散射跨越保险杠的不同部分时，单点散射中的空间差异可能被误解为感知到的沿保险杠方向的交通工具移动，从而导致速度估计不准确。不准确的速度估计可能会导致下游操作的功能性减弱，这可能会对安全性产生不利影响。

发明内容

本文档涉及用于实现使用位置方差的目标速度估计的技术。描述了用于执行根据本文所描述的技术的方法的系统和组件，包括包括装置的系统(例如，处理系统)。下面描述的一些方面包括一种系统，系统包括至少一个处理器和/或计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括可执行指令，该可执行指令被配置成用于使得系统：当目标相对于主交通工具移动时，接收目标在相应不同时刻的多个检测。处理器和/或可执行指令被进一步配置成用于使得系统：基于检测确定目标在相应不同时刻相对于主交通工具的两维度上的位置。处理器和/或可执行指令被进一步配置成用于使得系统：基于目标在相应不同时刻的位置确定：两维度中的第一维度的第一方差；以及两维度中的第二维度的第二方差。处理器和/或可执行指令被进一步配置成用于使得系统：基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度，以考虑导致相应检测的目标的不同部分；以及输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

下面描述的其他方面包括由上述系统、另一系统或组件、或其组合执行的方法。方法包括当目标相对于主交通工具移动时，在相应时刻内获得目标的多个检测。方法还包括考虑目标的检测中的空间差异的至少一个方差，以计算目标的估计速度。方法进一步包括响应于考虑目标的检测中的空间差异的方差以计算目标的估计速度，输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

下面描述的进一步方面包括计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，该指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器、上述系统、另一系统或组件、或其任何组合：当目标相对于主交通工具移动时，接收目标在相应不同时刻的多个检测；以及基于检测，确定目标在相应不同时刻相对于主交通工具的两维度上的位置。指令还使得一个或多个处理器、上述系统、另一系统或组件、或其任何组合：基于目标在相应不同时刻的位置确定：两维度中的第一维度的第一方差；以及两维度中的第二维度的第二方差；以及基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度，以考虑导致相应检测的目标的不同部分。指令进一步使得一个或多个处理器、上述系统、另一系统或组件、或其任何组合：输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

本发明内容介绍了用于实现使用位置方差的目标速度估计的简化概念，在具体实施方式和附图中进一步描述该简化概念。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，也并非旨在用于确定要求保护的主题的范围。

附图说明

参考以下附图描述了用于实现使用位置方差的目标速度估计的技术，以下附图贯穿全文而使用相同的标号中的一些以引用类似物或类似特征和组件的示例。

图1-图3示出了根据本公开的技术的示例环境，其中可以使用利用位置方差的目标速度估计。

图4示出了根据本公开的技术的被配置成用于实现使用位置方差的目标速度估计的主交通工具的示例系统。

图5示出了根据本公开的技术的用于使用位置方差的目标速度估计的示例执行路径。

图6示出了根据本公开的技术的使用位置方差的目标速度估计的示例过程。

具体实施方式

概述

估计远距离处目标的速度(例如，速度初始化)是许多交通工具操作中的重要工具。然而，在这样的距离处，用于估计速度的传感器通常只接收单点散射作为目标的检测。由于基于单点散射的检测的位置可能跨越目标的各种部分，使用单点散射的速度估计通常是不准确的。例如，当目标交通工具以特定速度移动时，目标交通工具的跨越该目标交通工具的前沿(例如，保险杠)的各个部分可能生成一系列顺序单点散射。基于这些单点散射中的空间分离，感知到的目标交通工具的速度可能是不准确的，或在某些情况下，具有与特定速度相反的速度分量。在不考虑空间分离和实际目标移动之间的模糊性的情况下，传统技术通常无法针对单点散射来产生准确的速度估计(例如，当目标距离较远时)。例如，一些传统技术假设目标是平行于主交通工具穿过或径向于主交通工具穿过。在没有关于情况的先验信息的情况下，这种假设可能会导致在幅度和方向上都严重错误估计速度。

本文所描述的技术实现了使用位置方差的目标速度估计。具体地，当目标相对于主交通工具移动时，接收目标在相应时刻的多个检测。基于这些检测，确定目标在相应时刻相对于主交通工具的两维度位置。基于目标在相应时刻的位置，确定位置的第一维度的第一方差，以及确定位置的第二维度的第二方差。基于第一方差和第二方差，计算目标的估计速度。通过基于位置方差的估计速度，可以更快地生成更准确的估计速度，从而提高下游操作的性能，这可以进一步导致驾驶安全性。

示例环境

图1-图3分别示出了示例环境100、200和300，其中可以使用利用位置方差的目标速度估计。示例环境100、200和300包含主交通工具102和以速度106行驶的目标104。在示例环境100中，速度106平行于主交通工具102的取向。在示例环境200中，速度106垂直于主交通工具102的取向。最后，在示例环境300中，速度106既不平行也不垂直于主交通工具102的取向。这三种环境仅出于说明和/或比较目的而示出。应当理解，在不脱离本公开的范围下，目标104可以具有相对于主交通工具102的任何速度106。如附图说明所提供的，为了简单起见，贯穿图1-图3使用相同编号。应当注意，虽然某些方面在不同的情况下可能看起来是相同的，但这些方面是不同的，并且从相关描述中显而易见。类似编号的后续引用是指类似方面的其他示例，但不应视为限制性示例。

主交通工具102可以是任何类型的系统(汽车、轿车、卡车、摩托车、电动自行车、船、空中交通工具等)。目标104可以是任何类型的移动或静止对象(汽车、轿车、卡车、摩托车、电动自行车、船、行人、骑自行车的人、巨石等)。此外，本文所描述的系统可以在其他环境中实现，诸如空中交通控制、基础设施、交通评估和控制、队列控制和防御环境。

当目标104以速度106移动时，主交通工具102使用一个或多个传感器(未示出)来生成与多个相应时刻相对应的检测108。检测108可以使用任何类型的传感器(诸如雷达、声呐(例如，超声波)、激光雷达等)来生成。当使用雷达时，检测108可以基于在相应时刻来自目标104的雷达回波110(例如，雷达散射)。当目标104距离主交通工具102足够的距离时，目标104可以被视为这些时刻的单点散射或散射体(例如，引起单点散射)(而不是在较近距离处的多点散射或散射体)。也就是说，主交通工具102可以在每个时刻只接收来自目标104的单个回波或单个可辨别的散射。例如，在第一时刻，雷达回波110-1可能来自部分112-1，在第二时刻，雷达回波110-2可能来自部分112-2，在第三时刻，雷达回波110-3可能来自部分112-3，在第四时刻，雷达回波110-4可能来自部分114-4。图1-图3所示的部分112被示出为目标104的类似部分，仅出于说明和/或比较目的。

检测108被示出为从雷达回波110计算出的距离和角度导出的定位或位置。检测108的定位或位置可以呈现在相对于主交通工具102的两维度空间114(例如，笛卡尔坐标)中。在一些情况下，检测108可以在其他坐标中被接收并被转换(例如，它们可以在极坐标中被接收，并且被转换为笛卡尔坐标)。在两维度空间114中，可以看出检测108的位置在不同时刻之间不同(例如，由于速度106和/或目标104的部分112的定位)。位置差异在每个方向上具有分量(例如，x分量116和y分量118)。检测108-2和检测108-1的位置之间的差异是x分量116-1和y分量118-1。检测108-3和检测108-2的位置之间的差异是x分量116-2和y分量118-2。检测108-4和检测108-3的位置之间的差异是x分量116-3和y分量118-3。

如关于图4进一步讨论的，至少部分地在硬件中实现的感知模块120计算位置的方差。也就是说，x分量116和y分量118之间的方差(例如，它们彼此之间的接近程度)可以用于对相应x或y方向的分量进行加权，以计算目标104的估计速度122。估计速度122包括向量，向量包括幅度(例如，速度)和方向(例如，具有x和y分量)。感知模块120输出估计速度122，以供交通工具组件124接收。交通工具组件124可以是任何下游操作、组件、或系统，这些下游操作、组件或系统能够利用目标104的估计速度122来执行功能(例如，改变主交通工具102的操作)。

在示例环境100中，可以看到x分量116的方差较低(例如，116-1、116-2和116-3是类似的)，而y分量118的方差较高(例如，118-1、118-2和118-3差异很大)。在这种情况下，感知模块120将使得x方向的权重大于y方向的权重。这样做会导致更垂直(例如，在y方向上的权重更高)的估计速度122，这是基于示例环境100中的速度106而所期望的。

在示例环境200中，可以看到x分量116的方差较高(例如，116-1、116-2和116-3差异很大)，而y分量118的方差较低(例如，118-1、118-2和118-3是类似的)。在这种情况下，感知模块120将使得y方向的权重大于x方向的权重。这样做会导致更水平(例如，在x方向上的权重更高)的估计速度122，这是基于示例环境200中的速度106而所期望的。

在示例环境300中，可以看到x分量116和y分量118的方差都很高。在这种情况下，感知模块120将使得x方向的权重更接近于y方向的权重。这样做会导致倾斜的估计速度122(例如，在x方向和y方向之间的权重没有较大差异)，这是基于示例环境300中的速度106而所期望的。

应当注意，示例环境100、200和300只是使用类似技术的示例环境。通过加权用于基于位置方差(例如，x分量116和y分量118的方差)来计算估计速度122的分量，本文所描述的技术使感知模块120能够更准确地计算估计速度122，并具有改进的延时。在这样做时，下游操作可以通过比传统技术更快地获得准确的估计速度122来提高效率，传统技术通常无法准确地对单点散射中的空间差异和目标移动之间的模糊性进行补偿。

示例系统配置

图4示出了示例系统400，示例系统400被配置为设置在主交通工具102中，并被配置成用于实现使用位置方差的目标速度估计。示例系统400的组件可以布置在主交通工具102内或主交通工具102上的任何位置。示例系统400可以包括至少一个处理器202、计算机可读存储介质404(例如，介质、媒介、多个媒介)和交通工具组件124。这些组件经由链路406操作地和/或通信地耦合。

处理器402(例如，应用处理器，微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器)经由链路406耦合到计算机可读存储介质404，并执行存储在计算机可读存储介质404(例如，非瞬态存储设备(诸如硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)、闪存存储器、只读存储器(ROM)))内的指令(例如，代码)，以实现或以其他方式使得感知模块120(或其一部分)执行本文所描述的技术。尽管显示为在计算机可读存储介质404内，但感知模块120可以是独立组件(例如，具有包括指令和/或在专用硬件(诸如专用处理器、预编程现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SOC)等)上执行的专用计算机可读存储介质)。处理器402和计算机可读存储介质404可以是任意数量的组件，包括分布在整个主交通工具102中的、远离主交通工具102的、专用的或与主交通工具102的其他组件、模块或系统共享的和/或以与图示不同的方式配置而不脱离本公开范围的多个组件。

计算机可读存储介质404还包含由一个或多个传感器(未示出)生成的传感器数据408，该一个或多个传感器可以位于系统400本地或远离系统400。传感器数据408指示或以其他方式使得确定可用于执行本文所述技术的信息。例如，传感器(例如，雷达传感器、声呐传感器、激光雷达传感器)可以生成与检测108相对应的传感器数据408。

交通工具组件124包含一个或多个系统或组件，该一个或多个系统或组件通信地耦合到感知系统120，并且被配置成用于利用估计速度122以用于下游过程。例如，交通工具组件124可以包括巡航控制模块、半自主或自主驾驶模块、停车模块、交通警报模块或影响一个或多个交通工具操作的任何其他模块中的一个或多个模块。交通工具组件124可以影响主交通工具102的相应动态(例如，速度、加速度、航向、交通工具配置、交通工具操作或功能)。交通工具组件124经由链路406通信地耦合到感知模块120。

通过使用示例系统400，主交通工具102可以比传统技术更快地生成更准确的估计速度122。更快地生成更准确的估计速度122(例如，当目标104距离较远时)能够更好地实现交通工具组件124的功能。在这样做时，交通工具组件124可以为主交通工具102的乘员、目标104和/或其他交通工具或行人提供更好的安全性和/或体验。

示例执行路径

图5是使用位置方差的目标速度估计的示例执行路径500。示例执行路径500总体上由感知模块120实现，感知模块120可以由处理器402实现。

执行路径500从由感知模块120获得目标104的检测108开始。如图所示，检测108包括目标104的时间502、距离变化率504、距离506和方位角508。可以获得任意数量的目标104的检测108。通常，为了计算位置之间的方差，获得至少四个检测108。检测108可以由感知模块120以本领域普通技术人员已知的任何方式获取、接收或确定。例如，感知模块120可以直接从传感器数据408、从连接到与示例系统400对接的传感器的总线或接口、或从示例系统400的另一个模块或系统(例如，雷达模块)确定检测108。无论检测108是如何或者在何处被收集、接收、导出或计算的，感知模块120被配置成用于使用检测108来确定估计速度122。

作为示例执行路径500的进一步，检测108被输入到感知模块120的坐标转换模块510中。坐标转换模块510被配置成用于确定检测108相对于主交通工具102的两维度上的位置。例如，坐标转换模块510可以采用相应距离506和相应方位角508，并根据等式1来确定x坐标512和y坐标514。

x

y

在等式1中，x

x坐标512和y坐标514由方差确定模块516接收，方差确定模块516被配置成用于计算x坐标512和y坐标514中的差异的方差。方差可以包括x方差518和y方差520。方差还可以基于传感器方差522的函数，传感器方差522对于用于检测108的传感器是唯一的。例如，传感器差异522可以包含距离、距离变化率和方位角方差。x方差518和y方差520可以根据等式2来计算。

在等式2中，var

x方差518和y方差520由速度估计模块524接收，速度估计模块524被配置成用于计算估计速度122。估计速度122可以通过求解等式3的估计速度122([V])来计算。

[A][V]＝[B](3)

在等式3中，

[V]＝([A]

在等式4中，

速度估计模块524的输出是具有两个方向(例如，x和y)的分量的估计速度122的向量。由此，估计速度122具有方向和速度。估计速度122被输出，以供下游过程或组件(诸如交通工具组件124)接收。如上所讨论的，交通工具组件124可以使用估计速度122，以用于一个或多个交通工具操作。

尽管示出为位于感知模块120内，但方差确定模块516和/或速度估计模块524可以与感知模块120分离。例如，方差确定模块516和/或速度估计模块524可以是独立组件和/或经由专用硬件执行。此外，尽管以笛卡尔坐标的形式描述，但在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他坐标系。

通过使用上述技术，可以计算目标104的估计速度122，以通过基于检测到的位置中的方差对感知到的移动进行加权来考虑目标104的单点散射中的空间差异。以此方式，估计速度122可以考虑来自跨越目标104的前沿或面的反射的、目标104的单点检测。更准确的估计速度122导致下游操作(诸如交通工具组件124)的更好性能。更好的性能允许增加主交通工具的乘客、目标104和/或靠近主交通工具102的其他人的安全性。

示例过程

图6是使用位置方差的目标速度估计的示例过程600。示例过程600可以在任何先前所描述的环境中，由任何先前的系统或组件，并利用任何先前所描述的技术来实现。例如，示例过程600可以在示例环境100、200和300中，由示例系统400和/或通过遵循执行路径500来实现。示例过程600还可以在其他环境中由其他系统或组件并且使用其他技术来实现。操作602到612可以由一个或多个实体(例如，示例系统400的部分，诸如感知模块120)执行。示出和/或描述操作的顺序不旨在解释为限制，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下重新排列顺序。此外，任意数量的操作可与任意其他数量的操作组合以实现示例方法或替代方法。

在602处，当目标相对于主交通工具移动时，获得目标在相应时刻的多个检测。例如，感知模块120可以接收目标104的四个或更多个检测108。

在604处，考虑目标检测中空间差异的至少一个方差，以计算目标的估计速度。例如，感知模块120可以使用x方差518或y方差520中的至少一个来计算估计速度122。

为了这样做，示例过程600可以执行步骤606到610。步骤606到610是可选的，并且示出为在计算估计速度时考虑目标检测中空间差异的方差的示例。

在606处，可以基于检测来确定目标在相应时刻相对于主交通工具的两维度上的位置。例如，坐标转换模块510可以确定检测108的x坐标512和y坐标514。

在608处，可以分别为两维度中的第一维度和两维度中的第二维度确定第一方差和第二方差。例如，方差确定模块516可以确定x方差518和y方差520。

在610处，可以基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度。例如，速度估计模块524可以基于x方差518和y方差520来计算估计速度122。

无论是否执行步骤606到610，在612处，输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。例如，感知模块120可以输出估计速度122，以供交通工具组件124接收。

通过基于目标104的检测108的位置的至少一个方差来计算估计速度122，可以在更远的距离处准确地确定估计速度122(例如，当目标104是单点散射或散射体时)。在这样做时，下游交通工具操作不必等待获得准确的估计速度122。更快地提供准确的估计速度122使得下游交通工具操作能够以更好的功效和安全性执行。

示例

示例1：一种方法，包括：当目标相对于主交通工具移动时，由主交通工具的系统在相应时刻内获得目标的多个检测；考虑目标的检测中的空间差异的至少一个方差，以计算目标的估计速度；以及响应于考虑目标的检测中的空间差异的方差以计算目标的估计速度，输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

示例2：示例1的方法，其中考虑目标的检测中的空间差异的方差以计算目标的估计速度包括：基于检测，确定目标在相应时刻相对于主交通工具的两维度上的位置；基于目标在不同时刻的位置，确定两维度中的第一维度的第一方差和两维度中的第二维度的第二方差；以及基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度。

示例3：示例2的方法，其中：估计速度包括向量；以及计算目标的估计速度包括分别计算目标的估计速度在两维度中的第一维度和两维度中的第二维度中的向量分量。

示例4：示例2或3的方法，其中：两维度包括笛卡尔维度；以及确定目标的位置包括确定目标在相应时刻的迪尔卡坐标。

示例5：示例2到4中任一项的方法，其中计算目标的估计速度进一步基于一个或多个传感器方差。

示例6：示例2到6中任一项的方法，其中计算目标的估计速度包括应用加权线性最小二乘技术，加权线性最小二乘技术将第一方差应用于目标的位置在两维度中的第一维度之间的差异，并且将第二方差应用于目标的位置在两维度中的第二维度之间的差异。

示例7：示例6的方法，其中应用加权线性最小二乘技术包括将第一方差和第二方差的逆分别应用于目标的位置在两维度中的第一维度之间的差异和在两维度中的第二维度之间的差异。

示例8：示例1到7中任一项的方法，其中主交通工具在时刻停止。

示例9：示例1到8中任一项的方法，其中：检测基于由主交通工具的系统接收到的相应雷达散射；并且雷达散射是来自目标的单点散射。

示例10：示例9的方法，其中检测中的至少两个检测基于来自目标的不同部分的雷达散射。

示例11：一种系统，包括：至少一个处理器；以及计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，指令在由至少一个处理器执行时，使得系统：当目标相对于主交通工具移动时，接收目标在相应不同时刻的多个检测；基于检测，确定目标在相应不同时刻相对于主交通工具的两维度上的位置；基于目标在相应不同时刻的位置确定：两维度中的第一维度的第一方差；以及两维度中的第二维度的第二方差；基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度，以考虑导致相应检测的目标的不同部分；以及输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

示例12：示例11的系统，其中：目标的估计速度包括向量；以及计算目标的估计速度包括分别计算目标的估计速度在两维度中的第一维度和两维度中的第二维度中的向量分量。

示例13：示例11或12的系统，其中：两维度包括笛卡尔维度；以及确定目标的位置包括确定目标在相应不同时刻的迪尔卡坐标。

示例14：示例11到13中任一项的系统，其中计算目标的估计速度进一步基于一个或多个传感器方差。

示例15：示例11到14中任一项的系统，其中计算目标的估计速度包括应用加权线性最小二乘技术，加权线性最小二乘技术将第一方差应用于目标的位置在两维度中的第一维度之间的差异，并且将第二方差应用于目标的位置在两维度中的第二维度之间的差异。

示例16：示例15的系统，其中应用第一方差和第二方差包括将第一方差和第二方差的逆分别应用于目标在两维度中的第一维度中的位置和两维度中的第二维度中的位置。

示例17：示例11到16中任一项的系统，其中主交通工具在时刻停止。

示例18：示例11到17中任一项的系统，其中：检测基于由主交通工具接收到的相应雷达散射；并且雷达散射是来自目标的单点散射。

示例19：示例18的系统，其中检测中的至少两个检测基于来自目标的不同部分的雷达散射。

示例20：一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，指令在由至少一个处理器执行时，使得至少一个处理器：当目标相对于主交通工具移动时，接收目标在相应不同时刻的多个检测；基于检测，确定目标在相应不同时刻相对于主交通工具的两维度上的位置；基于目标在相应不同时刻的位置确定：两维度中的第一维度的第一方差；以及两维度中的第二维度的第二方差；基于第一方差和第二方差来计算目标的估计速度，以考虑导致相应检测的目标的不同部分；以及输出目标的估计速度，以供主交通工具的交通工具组件接收。

示例21：一种系统，包括：处理器，处理器被配置用于执行示例1到10中任一项的方法。

示例22：一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，指令在由至少一个处理器执行时，使得处理器或相关联的系统执行示例1到10中任一项的方法。

示例23：一种系统，包括用于执行示例1到10中任一项的方法的装置。

示例24：一种方法，方法由示例11到19中任一项的系统执行。

结语

虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。根据前述描述，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由接下来的权利要求所限定的本公开内容的精神和范围。

除非上下文另有明确规定，否则“或”和语法上相关的术语的使用表示无限制的非排他性替代方案。如本文所使用的，引述一列项目中的“至少一者”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一者”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c、和a-b-c，以及具有多个相同元素的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c、和c-c-c，或者a、b和c的任何其他排序)。