阅读说明：本技术 Tof传感器的系统、评估装置和感知系统 (System, evaluation device and perception system of TOF sensor ) 是由 约尔格·安格迈尔 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及TOF传感器的系统、评估装置和感知系统,该系统由第一TOF传感器(10)和第二TOF传感器(20)构成,第一TOF传感器布置为：第一TOF传感器(10)的第一视域(11)检测客舱门(3)周围的区域,以便检测对乘客门(3)的阻挡,并且对处于客舱(2)中的乘客(4)计数,第二TOF传感器布置为：第二TOF传感器(20)的第二视域(21)检测处于客舱(2)中的乘客(4),以便检测乘客(4)的位置、活动和/或身体姿势,并且对处于客舱(2)中的乘客(4)计数。(The invention relates to a system, an evaluation device and a perception system of TOF sensors, the system being constituted by a first TOF sensor (10) and a second TOF sensor (20), the first TOF sensor being arranged to: a first field of view (11) of a first TOF sensor (10) detects an area around the passenger compartment door (3) in order to detect blocking of the passenger door (3) and to count passengers (4) present in the passenger compartment (2), the second TOF sensor being arranged to: the second field of view (21) of the second TOF sensor (20) detects passengers (4) present in the passenger cabin (2) in order to detect the position, activity and/or body posture of the passengers (4) and to count the passengers (4) present in the passenger cabin (2).)

TOF传感器的系统、评估装置和感知系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的用于检测客运工具的客舱的TOF传感器的系统。此外，本发明还涉及根据权利要求5的用于感知客运工具的客舱的评估装置。此外，本发明还涉及根据权利要求6的用于感知对客运工具的乘客门的阻挡、客运工具中的乘客的数量和乘客的位置、身体姿势和活动的感知系统。

背景技术

由现有技术已知了用于运输人员和货物的车辆。尤其是用于例如在城市、飞机场或展览会中短途运输人员的小型巴士(也被称为客运工具)是人员运输车辆。

在自动化过程中重要的是：对人员运输车辆的内部空间的监控。当前，在人员短途运输中的巴士例如装备有摄像机，以便监控巴士的入口区域。

发明内容

本发明在此发挥作用。本发明的任务是利用尽可能小的数量的待使用的传感器在传感器技术和监控可能性方面改进对小型巴士的客舱的监控。

该任务通过具有权利要求1的特征的TOF传感器的系统解决。此外，该任务通过具有权利要求5的特征的用于感知客运工具的客舱的评估装置解决。此外，该任务通过具有权利要求6的特征的用于感知对客运工具的乘客门的阻挡、客运工具中的乘客的数量和乘客的位置、身体姿势和活动的感知系统来解决。

利用根据本发明的TOF传感器的系统来检测客运工具的客舱。该系统由第一TOF传感器和第二TOF传感器构成。第一TOF传感器布置为：第一TOF传感器的第一视域检测客舱门周围的区域，以便检测对乘客门的阻挡，并且对位于客舱中的乘客计数。第二TOF传感器布置为：第二TOF传感器的第二视域检测位于客舱中的乘客，以便检测乘客的位置、活动和/或身体姿势，并且对位于客舱中的乘客计数。

在本发明的范围内的客运工具是通常能拆卸和能安装的小型巴士，小型巴士尤其是可以针对人员短途运输来装备。客运工具用于短途运输人员，例如在城市、工厂中、在研发机构、如大学或非大学的机构的场地中、在飞机场或展览会中运输人员。客运工具的以米为单位的长度、宽度和高度的尺寸是4.65×1.95×2.50。客运工具优选包括10个座位和5个站立位。客舱，即乘客进入客运工具中并且从客运工具中下车并且在运输期间逗留的空间的以米为单位的长度、宽度和高度的尺寸是3.00×1.85×2.20。客运工具的自重例如是2t。客运工具优选包括电气驱动系统、优选具有150kW的功率的电气车桥驱动装置，并且具有针对最大10h的使用时间的电池容量。客运工具能自动化地运行，优选直到自动化等级SAE等级5，即能够全自动化或自主地运行。

能自动化地运行的客运工具包括技术装备，尤其是环境检测系统、具有人工智能的超级计算控制单元和智能执行器，超级计算控制单元可以为了完成驾驶员任务(包括纵向和横向引导)在激活相应的自动行驶功能、尤其是根据标准SAEJ3016的高度自动化或全自动化的行驶功能后利用车辆控制装置来控制客运工具。客运工具尤其是装备用于SAE等级3、4和5。尤其是在过渡为高度/全自动化的行驶的时间中，本发明使用在SAE等级3和4中，以便随后用于SAE等级5。

在SAE等级3和4中相应还设置驾驶员、所谓的安全驾驶员，其对用于干预的要求做出反应，即存在对控制的接管。针对SAE等级3和4的客运工具包括针对安全驾驶员的驾驶员舱。在SAE等级5中，驾驶员舱可以取消。即使在取消时也可以继续使用根据本发明的系统。

客运工具也包括用于待运输的人员、即乘客的进入和出去的乘客门。乘客门优选在侧面布置在前桥和后桥之间。乘客门实施为，根据乘客的期望自动化地打开和关闭，用以进入客运工具或从客运工具下车。

TOF传感器、即Time-Of-Flight(飞行时间)传感器是渡越时间方法传感器。在TOF传感器中，传感器的每个像素收集入射的光，并且同时测量渡越时间，光需要该渡越时间以便从光源到达对象并且从对象返回至像素。TOF传感器的每个像素将光转换为电流。像素以多个开关和相应配属于开关的存储元件工作。在最简单的情况下，每个像素具有两个开关和两个存储元件。开关利用发送射束脉冲***控，并且在射束脉冲的时间段、即脉冲长度中断开。在此，相应的开关的控制信号分别在时间上推移了一个脉冲长度。

当被反射的射束脉冲延迟地碰撞到像素上时，仅一部分射束脉冲到达第一存储元件，另一部分被收集在第二存储元件中。因此，第一存储元件中的被收集的光与第二存储元件中的被收集的光的比根据距离发生变化。通过读取像素并且确定第一和第二存储元件中的信号的比来得到被摄取的对象的距离。飞行时间传感器的功能原理例如在WO 2014/195020 A1中公开。

传感器的视域(英语Field Of View简称FOV)是对象侧的空间，在该空间内可以检测对象。视域包括水平平面、水平视域和竖直平面、竖直视域。

因此，利用根据本发明的系统而可能的是：利用仅两个传感器检测对乘客门的阻挡、乘客的数量和乘客的位置、活动和身体姿势。TOF传感器相对于其他的图像传感器具有如下优点，即其随着检测场景也直接提供深度信息，这改进了感知。通过深度信息，利用TOF传感器也可以示出视域中的各个平面。

有利地，第一TOF传感器布置为：第一视域检测至少一个进入客运工具并且位于乘客门的区域中的乘客。此外或备选地，第一TOF传感器布置为：当乘客位于客运工具之外和/或之内时，第一视域检测乘客门的区域中的乘客的至少一个手指、脚和/或鞋子。这尤其是对于该状态是有利的，只要客运工具在该车站处等待上车和/或下车的乘客。例如，客运工具等待想进入客运工具的乘客。乘客位于客运工具的入口区域前方。乘客门是打开的。针对其中一个随后的情况，客运工具应该使乘客门保持打开，并且提醒乘客终止对乘客门的阻挡：

·乘客进入客运工具，并且保持站立在乘客门的打开/关闭区域中。

·乘客站立在乘客门的入口区域前方，并且不进入客舱。然而，乘客使其手指保持在乘客门的区域中。

·乘客站立在乘客门的入口区域前方，并且不进入客舱。然而，乘客使其脚或鞋子保持在乘客门的区域中。

·多个乘客、例如三个乘客同步穿过乘客门，并且保持站立在乘客门的打开/关闭区域中。

·乘客在客运工具中位于乘客门前方，并且不从客运工具出去。然而，乘客使其手指保持在乘客门的区域中。

其中一个状态的情况相应在1s的时间窗口内被更新。

优选的系统根据作为参考系统的坐标系被描述。坐标系的坐标原点位于客运工具的后桥的中间。x轴沿客运工具的纵轴线朝客运工具的前桥的方向布置，即朝前桥的方向正计数，朝相反的方向负计数。y轴垂直于x轴、沿客运工具的横轴线远离乘客门指向地布置。z轴相应垂直于x轴和y轴地，远离客运工具的底板地布置。参考该坐标系，第一TOF传感器、即第一TOF传感器的参考点布置在x＝1.000至x＝1.100，优选x＝1.044，y＝-0.600至y＝-0.200，优选y＝-0.460和z＝1.700至z＝2.000，优选z＝1.900中。第二TOF传感器、即第二TOF传感器的参考点布置在x＝-0.800至x＝-0.200，优选x＝-0.575，y＝-0.800至y＝-0.400，优选y＝-0.630和z＝1.800至z＝2.150，优选z＝2.077中。通过位置布置以令人惊讶的方式特别全面地感知乘客门的区域和客舱的剩余部分。在此，第一TOF传感器和第二TOF传感器的2m的最大的有效距离是足够的。

特别优选地，第一TOF传感器布置为：第一TOF传感器的第一滚角位于10°至18°的范围内，优选是14°，第一TOF传感器的第一俯仰角位于50°至60°的范围内，优选是56°，并且第一TOF传感器的第一横摆角位于6°至14°的范围内，优选是11°。第二TOF传感器布置为：第二TOF传感器的第二滚角位于10°至18°的范围内，优选是14°，第二TOF传感器的第二俯仰角位于50°至60°的范围内，优选是56°，并且第二TOF传感器的第二横摆角位于-50°至-40°的范围内，优选是-43°。通过该角度布置、尤其是与根据本发明的位置布置相组合地以令人惊讶的方式特别全面地感知乘客门的区域和客舱的剩余部分。在此，水平的和竖直的各85°的视域是足够的。

根据本发明的评估装置感知客运工具的客舱。这意味着的是，评估装置实施为：依赖于传感器原始数据来解释环境。在英语中使用表述“perception(感知)”。评估装置包括至少一个第一接口。第一接口得到第一TOF传感器和第二TOF传感器的数据。第一TOF传感器和第二TOF传感器按照根据本发明的系统来布置。评估装置实施为：依赖于第一TOF传感器的数据事先识别客运工具的乘客对乘客门的阻挡并且生成第一信号，以便使乘客门保持打开并且/或者终止乘客的阻挡。此外，评估装置还实施为：依赖于第二TOF传感器的数据识别乘客占据哪个位置，尤其是是否有乘客且必要时有多少乘客坐在、站立在、进入或位于客舱中，乘客具有何种身体姿势、即身体姿态，并且人员实施何种活动、如听音乐、喝水、读书等，并且生成带有关于乘客的位置、身体姿势和/或活动的信息的第二信号。有利地，借助人工智能，例如利用学习身体姿势的人工神经网络确定乘客的身***置、身体姿势和活动。此外，评估装置实施为：依赖于第一TOF传感器的数据或第二TOF传感器的数据或第一TOF传感器和第二TOF传感器的数据的相结合来确定客舱中的乘客的数量，并且生成带有关于乘客数量的信息的第三信号。此外，评估装置还包括至少一个第二接口。第二接口将第一信号提供给乘客门的调节装置或者阻挡乘客门的乘客。此外，第二接口将第二信号和/或第三信号提供给客运工具的控制装置和/或客运工具的显示器。

评估装置是如下设备，其处理到达的信息并且输出由该处理产生的结果。尤其地，评估装置是电子电路、例如中央处理器单元或图形处理器。评估装置优选实现为电子控制单元的片上系统(英语是Electronic Control Unit简称为ECU)，即所有或至少大部分功能集成在一个芯片上。芯片例如包括具有多个中央处理器(英语是Central Processing Unit简称为CPU)的多核处理器。芯片也包括多个图形处理器(英语是Graphic Processing Unit简称为GPU)。图形处理器特别有利地适用于流程的并行的处理。利用这种结构，评估装置是能扩展的，即评估装置可以匹配于不同的SAE等级。

接口是至少两个功能单元之间的机械和/或电气构件，在接口处要么仅单向要么双向地交换逻辑参量、例如数据或物理参量、例如电信号。可以模拟或数字地进行交换。可以无线或有线地进行交换。

人工智能是用于智能行为的自动化的上位概念。智能算法例如目标导向地学习对新的信息做出反应。人工神经网络(在英语中被称为Artificial Neural Network)是智能算法。智能算法实施为目标导向地学习对新的信息做出反应。人工神经网络例如学习分类乘客的身***置、身体姿势和/或活动。

第二接口例如是通向乘客门的调节马达的接口。通过将第一信号(其例如可以是确定的幅度和持续时间的电流脉冲)传输至调节马达，调节马达使乘客门保持打开。备选地或附加地，第二接口将第一信号进一步传导至声音的、视觉的和/或触觉的输出装置，所述输出装置使第一信号对于用户来说可听到、可看到和/或可感觉到。例如设置有显示器，其提醒乘客离开乘客门的区域。

第二信号借助客运工具的控制装置的第二接口来提供。在本发明的范围内，评估装置整合到控制装置中。控制装置依赖于第二信号借助机电的、优选智能的执行器来控制客运工具的纵向和/或横向引导。因此有利地，客运工具的行驶方式可以匹配于乘客的数量、乘客的位置、姿势和活动，以便给乘客提供尽可能舒适的和无事故的行驶。

第三信号借助第二接口例如提供给客运工具的可从客运工具之外看到的显示器，以便向等待的乘客告知位于客运工具中的乘客的数量，并且因此告知可能空余的位子的数量，或者告知客运工具已满员的信息。人员的数量和/或关于乘客的身***置、姿势和活动的信息也可以传送至外部的控制站。在该情况下，第二接口优选实施为无线接口。因此，客运工具的遥控操作员得到关于客舱内的乘客的信息。

根据本发明的感知系统用于感知、即察觉对客运工具的乘客门的阻挡、客运工具中的乘客的数量和乘客的位置、身体姿势和活动。感知系统由按照根据本发明的系统来布置的第一TOF传感器和第二TOF传感器以及根据本发明的评估装置构成。得到根据本发明的系统和根据本发明的评估装置的所提到的优点。

附图说明

本发明借助随后的附图和所属的描述示例性地阐述。其中：

图1示出根据本发明的客运工具的实施例的图示；

图2示出根据本发明的客运工具的实施例的侧视图；

图3a示出第一TOF传感器的实施例的根据本发明的布置的实施例的俯视图；

图3b示出图3a的实施例的侧视图；

图3c示出图3a的实施例的立体图；

图3d示出第一TOF传感器的角度布置的实施例的示意图；

图3e示出图3a的实施例的视域的示意图；

图3f示出图3a的实施例的视域的实际的图示；

图4a示出第二TOF传感器的实施例的根据本发明的系统的实施例的俯视图；

图4b示出图4a的实施例的侧视图；

图4c示出图4a的实施例的立体图；

图4d示出第二TOF传感器的角度布置的实施例的示意图；

图4e示出图4a的实施例的视域的示意图；

图4f示出图4a的实施例的视域的实际的图示；和

图5示出根据本发明的感知系统的实施例的图示。

在附图中，相同的附图标记表示相同的或功能类似的参考部分。为了清晰起见，在各个附图中仅说明了对于理解相应的附图来说相关的附图标记。在此，未设有附图标记的参考部分保持其初始的含义和功能。

具体实施方式

图1示出根据本发明的客运工具1的片段图。客运工具1包括客舱2。客舱2由第一TOF传感器10和第二TOF传感器20检测，在图1中仅示出第一TOF传感器。第一TOF传感器10具有第一视域11。第一视域11的若干部分或区域可能由物体遮盖，并且因此不能够由第一TOF传感器10检测。并且第二TOF传感器20。可见的第一视域11a，即第一视域11的由第一TOF传感器10完整检测的部分检测乘客门3的区域。在可见的第一视域11a中存在可见的第一平面11b。相应的情况适用于第二TOF传感器20。

图2示出客运工具1的概图。客运工具1在此还由驾驶员驾驶。驾驶员坐在驾驶舱内。乘客门3借助调节马达形式的调节装置8自动地打开和关闭。乘客4坐在客舱2中。乘客也可以占据站立位，也就是说站在客运工具1的底板上。也示出了客运工具1的前桥6和后桥5的区域。前桥6和/或后桥5是电驱动桥。控制装置9a控制后桥5的电机和客运工具1的转向部。笛卡尔坐标系在后桥5的中间具有其坐标原点。x轴平行于客运工具1的纵轴线L地延伸。y轴平行于客运工具1的横轴线Q地延伸。z轴远离客运工具1的底板指向地延伸。纵轴线L和横轴线Q在图3a中示出。

图3a至3c以不同的图示出第一TOF传感器10的布置。第一TOF传感器10相对于图2所示的坐标系布置在x＝1.044、y＝-0.460和z＝1.90中。第一滚角12是14°。第一俯仰角13是56°。第一横摆角14是11°。

限定第一滚角12、第一俯仰角13和第一横摆角14的轴线在图3d中示出。

鉴于检测对乘客门3的阻挡以及乘客数量，在分别85°的水平和竖直视域中并且在第一TOF传感器的2m的最大有效距离中，位置和角度布置令人惊讶地产生特别有利的第一视域11。

特别有利的第一视域11示意性地在图3e中示出，并且作为第一TOF传感器10的记录在图3f中示出。

图4a至4c以不同的图示出第二TOF传感器20的布置。第二TOF传感器20关于图2所示的坐标系布置在x＝-0.575、y＝-0.630和z＝2.077中。第二滚角22是14°。第二俯仰角23是56°。第二横摆角24是-43°。

限定第二滚角22、第二俯仰角23和第二横摆角24的轴线在图4d中示出。

鉴于检测乘客的位置、姿势和活动以及乘客数量，在分别85°的水平和竖直视域中并且在第二TOF传感器的2m的最大有效距离中，位置和角度布置令人惊讶地产生特别有利的第二视域21。

特别有利的第二视域21示意性地在图4e中示出，并且作为第二TOF传感器20的记录在图4f中示出。

图5示出客运工具1中的根据本发明的感知系统40的实施例。感知系统40包括第一TOF传感器10和第二TOF传感器20的根据本发明的系统。此外，感知系统包括评估装置30。

评估装置30例如是计算机平台。评估装置30包括至第一TOF传感器10和第二TOF传感器20的第一接口31。评估装置30通过第一接口31得到第一TOF传感器10和第二TOF传感器20的原始数据。原始数据例如根据用于人员识别和分类的算法被评估装置30处理。根据被处理的原始数据，评估装置30识别乘客门3是否被乘客4阻挡，并且通过第二接口32将第一信号输出至调节装置8，以便必要时使乘客门继续保持打开。此外，第一信号被提供给显示器9b，以便通知阻挡乘客门3的乘客4远离乘客门3的区域。第一TOF传感器10的检测、调节装置8和显示器9b相互耦合。也就是说，当第一TOF传感器10识别出乘客门3的区域是空的时，调节装置8关闭乘客门3，并且关断显示器9b。评估装置30此外根据被处理的原始数据识别出客舱2中的乘客4的位置、姿势和活动，并且将相应的第二信号通过第二接口32输出至控制装置9a，以便根据乘客4的位置、姿势和/或活动控制客运工具1。此外，评估装置30根据被处理的原始数据、优选根据第一TOF传感器10的原始数据和第二TOF传感器20的原始数据的相结合来识别有多少乘客4位于客舱2中。乘客4的数量作为第三信号提供给显示器9b，以便将乘客4的数量告知乘客4。

附图标记

1 客运工具

2 客舱

3 乘客门

4 乘客

5 后桥

6 前桥

7 底板

8 调节装置

9a 控制装置

9b 显示器

10 第一TOF传感器

11 第一视域

11a 可见的第一视域

11b 第一视域中的可见的第一平面

12 第一滚角

13 第一俯仰角

14 第一横摆角

20 第二TOF传感器

21 第二视域

22 第二滚角

23 第二俯仰角

24 第二横摆角

30 评估装置

31 第一接口

32 第二接口

40 感知系统

L 纵轴线

Q 横轴线

x x轴

y y轴

z z轴