CN100350264C - 汽车间距和速度调整用传感器的辐射特性图的未对准的测定方法和装置 - Google Patents

汽车间距和速度调整用传感器的辐射特性图的未对准的测定方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽车间距传感器失调的监测方法和装置，这种方法是两个单独方法的组合。如此地选择这两个单独方法，以致于一个方法在这样的范围内有优势，而另一个方法在该范围内不利于发挥作用，从而可以通过加强另一个方法来补偿这一个方法的弱点。此外，借助这种组合方式，可以更可靠地分辨出是否存在失调，可以通过适当的跟踪控制措施来消除这种失调，或者在存在严重失调的情况下，必须随后断开系统。

Description

汽车间距和速度调整用传感器的辐射特性图的未对准的测定方法和装置
技术领域
本发明涉及一种探测和/或校正汽车上的间距传感器失调的方法和装置。很早就公知了一些具有自动校正其传感器可视范围的功能的失调识别方法及装置。
背景技术
DE 197 46 524 A1公开了一种用于补偿汽车间距传感器的安装公差的补偿装置。它这样工作，即分析处理电子单元记录目标距离以及被探测目标的目标角度。这些数据经过一段预定的时间被求平均值并且如此获得的目标角度平均值作为在前面行驶的汽车的新的额定方向角度。另外，根据额定方向角度和实际方向角度之差计算出校正角度。通过该差值角度来校正所获得的目标角度。
EP 0 782 008 A2描述了一种计算并校正汽车上的障碍物识别装置的纵轴线偏差的装置以及一种调整距在前面行驶的汽车的距离的装置。这个系统识别静止目标并且根据静止目标相对传感器随时间的位移计算出静止目标是否具有相对速度分量，这个速度分量与传感器可视范围的对称轴线(也被称为光轴)是正交的。在传感器受到精确调节的情况下，这个侧向相对速度的时间上的平均值计算产生了一个趋向于零的值。在传感器可视范围失调的情况下，借助时间上的平均值计算，出现了不为零的值，在知道汽车本身速度的情况下，这个值通过其大小使得可以推断出传感器的失调角度。通过这种方法，可以识别传感器的失调并校正该传感器失调。
这两种方法具有一个用于识别失调的装置或方法，这两种方法在识别出失调的情况下如此进行校正，即把一个由测量值求出的校正角度加到测量的目标角度上。这样一来，传感器可视范围的对称轴线经过计算被如此摆动，以致于它大致与汽车纵轴线重合。
发明内容
所有已知的间距传感器失调识别的方法和装置的共同点是，它们在一些确定的行车状况下提供良好的结果而在其它行车状况下提供具有不可被忽略的误差的结果。因此，对每种系统都存在有利的及不利的行车状况。
本发明的技术方案是，可以同时组合运行至少两种特点不同的失调识别的单个方法并监测行车状况或运行利用至少两种单个方法的装置。合乎目的的是，这些单个方法的特点是这样的，即，在每种行车状况中至少一个方法提供可靠的值。这样一来，一个在该行车状况下提供不可靠值的方法的弱可以通过另一个方法的强来补偿，这是因为它在该行车状况下提供可靠的值。为了评估这些单个方法的结果，根据当前存在的行车状况为每个单个方法形成一个品质因数，所述品质因数被用于加权这些单个方法的结果。根据这些单个方法的以及值逻辑结合结果的加权结果，可以确定一个逻辑结合的失调值，根据这些值来校正这个逻辑结合失调值，或者为此出于可靠性原因断开该系统。传感器硬件的故障表示于故障图中，所述故障图可以通过特殊的失调矢量来示出。这样的失调矢量由这些单个方法的失调值的线性组合构成。通过监测当前的失调矢量，可以因此对传感器的一些对运行重要的硬件功能进行监测。本发明适用于水平和垂直的失调识别和/或失调校正。如果也要进行垂直的失调识别和/或失调校正，则传感器必须也能测量反射目标的仰角。
如果出现一种行驶状态，在其中一个所用的单个方法提供不可靠的测量值，这样，该方法的结果在这个时刻借助一个品质因数比另一个单个方法更弱地加权，该另一个单个方法在这种行车状况下提供可靠的值。通过这样组合多个单个方法，可以通过加强一个另外的方法来补偿一个方法的弱点。此外，在一个测定的传感器失调中，可以以更大概率预报出实际存在一个失调情况。如果两种方法在不同角度方向上确定一个失调，则这可能是因方法的单独误差太大引起的。相反地，如果从汽车纵轴线起，出现了相同角度方向和大致相等角度的失调值，则人们可以比只采用一种单个方法时以更大概率认为传感器轴线已实际移动了。在这种情况下，在失调值小很多的情况下，已可以进行比在采用单个方法时可行的更可靠的校正或系统断开。由于本发明，间距被调节的汽车的行驶比具有一个只用一种单个方法来监测失调的传感器的汽车的行驶可靠得多。此外，因环境不利而造成的误差被保持得比在一种单个方法时小非常多，这是因为在测量的时刻通过对不可靠的结果更小地加权而占优势地使用了可靠的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种求出汽车的速度及间距调整用传感器的辐射特性图相对于汽车纵轴线的未对准的方法，其特征在于，使用至少两个特点不同的、用于求出未对准的单个方法，其方式是将这些单个方法的失调值(dα-obj；dα-traj)相互逻辑结合成一个逻辑结合的失调值(dα-comb)，当一个利用一些品质因数(qtraj，qobj)对这些单独失调值加权而构成的值在数值方面大于一个预定极限值时，或者当这些单个方法的所述失调值中的一个已被用品质因数加权的失调值大于一个可预定的极限值时，断开所述的间距和速度调整系统，其中所述品质因数借助当前行车状况而形成。
根据本发明的另一个方面，提供一种求出相对于汽车纵轴线的、汽车速度及间距调整用传感器的辐射特性图的未对准的装置，包括：滤波模块，用于基于目标物航线偏移而计算出瞬间失调值(dα-obj)；轨迹回归分析模块，用于基于轨迹回归分析而计算出另一个瞬间失调值(dα-traj)；组合模块，用于由所述失调值(dα-obj；dα-traj)相互逻辑结合形成一个逻辑结合的失调值(dα -comb)；根据该逻辑结合的失调值(dα-comb)，间距和速度调整系统可被关断。
附图说明
以下，详细说明本发明的实施例的方法和装置。
图1表示两个沿相同行车道前后行驶的汽车的俯视图，其中后面的车辆配备有本发明的装置。
图2是示意图，示出了系统断开区域与两个正交的单个方法的关系。
图3表示本发明的实施例的方框图。
图4表示本发明第二实施例的另一方框图。
具体实施方式
人们在图1中看到了一条行车道1，在这条行车道上，前后行驶着两辆车2和3，车3跟在车2的后面。汽车3配备有一个速度及间距调整用的传感器4，所述传感器包含有本发明的主题。半直线(Halbgerade)8是汽车3的纵轴线，在传感器被准确调节的情况下，这条纵轴线与传感器可视范围7的对称轴线是一致的。它也是传感器辐射特性图的主辐射方向。半直线(射线)6、10是传感器的扇形可视范围的左、右边界，确切地说，半直线8是两条半直线6、10的角平分线。在图1中线(6，8，10)用实线表示，这些线(6，8，10)标记出准确调节的传感器的可视范围。
在传感器水平失调的情况下，即如果求出的辐射特性图的未对准数据不为零，则出现了如虚线5、7、9所示的传感器可视范围。这些半直线与半直线6、8、10的区别仅在于，它们如图1所示转动了水平失调角度θ。在这种情况下，半直线5为传感器可视范围的右边界，半直线9为传感器可视范围的左边界。半直线7为半直线5和9之间的角平分线，因而也是扇形传感器可视范围的纵轴线。角θ11表明了传感器失调了多大角度。按目的地，测量汽车纵轴线与传感器可视范围的对称轴线之间的该角度。在传感器可视范围内，辐射出电磁波、最好是雷达信号或光控雷达信号。位于该传感器可视范围内的目标反向散射反射波，所述反射波被以相应的渡越时间延迟在传感器上被探测。反射信号被发射出和接收的角度称为目标角，并且作为目标角度值被进一步继续处理。通过目标距离和目标角知道了传感器可视范围内的所有目标。从这些目标中选择一个目标物，对比按目的地选择这样的目标物，即它在距离上是最近的，并且尽可能挡在汽车纵轴线附近。
在图2中，一个两维视图示意性示出了断开区域以及功能区域。两个坐标轴12、13构成了直角坐标系。在这里，以每个轴为坐标绘出了这两个独立方法之一的瞬间失调值，由此，可以通过在两维误差空间内的一点表示出这些瞬间单独失调值的失调值组合。
在这个实施例中，按目的地在坐标轴12上表示目标物航线偏移的持续滤波的归一化误差。在这里，这种归一化是这样进行的，即通过点14来标记该方法的最大可允许的误差dα-obj-max。类似地，在坐标轴13上示出轨迹回归分析的归一化失调值。在这里，归一化以相同方式进行，因而通过点15标示该方法的最大可允许失调值dα-traj-max。如果彼此分开地分析这两种失调识别方法，则人们获得了这样的矩形，即其中点与坐标轴原点相同。现在，如果瞬间失调点位于这个矩形内，这意味着，两个单独误差同时位于各自的极限值以下，因而可以认为，由于非最佳的行驶情况而产生这些失调值并且可以重新调节传感器可视范围。
现在，人们可以相互组合这两种方法。如果这两种方法表示出具有相同符号的误差，这意味着，误差点位于第I象限或第III象限，在这里还尽可能地在直线16附近，这样一来，这两种方法大致识别相同的失调值并且人们可以比采用一个单个方法时以更大可能性推断辐射特性图相对汽车纵轴线的实际偏差位置。由于该原因，以去掉功能区域的一部分的方式，人们在这些区域即I和III象限中限制功能区域。这个现在属于断开区域的区域也被称为“扩展的断开区”。
还要注意的是，为了简化起见，在图2中用直线在四个象限内示出了功能区域和断开区17之间的界限以及功能区域与扩展断开区18之间的界限以及在断开区与扩展断开区19之间的界限，但实际上，它们可以被由任意的曲线形状构成。
人们还可以采用其它的“一些扩展断开区”，以便能够任意地塑造该功能或这些功能区域的边界。
在图3中示出了这种组合方法的工作方式。这两个单个方法“目标物航线偏移的持续滤波”20和“轨迹回归分析”21分别计算出一个瞬间的失调值dα-obj以及dα-traj，这两个值被传送给如图3所示的功能块24、25、26。
同时，根据其它系统和/或附加车辆数据的测量行驶动态数据计算出行车状态。在此，通过合乎目的地考虑驶偏信号、俯仰信号或其它的描述行车动态的信号，确定汽车是直线行驶或曲线行驶，是否是上坡或下坡，或是否满足了其它的对测量方法不利的条件。根据求出的行车状况，在功能块22中为每个方法确定一个品质因数(Qualitatszahl)。用于目标物航线偏移持续滤波的品质因数作为qobj被传送并且用于轨迹回归分析的品质因数作为qtraj被传送。这些品质因数被如此传送给块24、25、26，以致于功能块25获得两个品质因数qobj和qtraj，功能块24获得了qobj，而功能块26只获得了qtraj。在功能块25中，现在借助以下函数
F3(dα-obj，qobj，da-traj，qtraj)＞K1(da-obj-max，α-traj-max)来形成扩展断开区，
其中，借助品质因数qobj和qtraj来加权这两个失调值dα-obj和dα-traj。如果满足该公式，则出现大于允许情况的误差，并且将一个断开要求传送给功能块27。
在功能块24中，用单独失调值dα-obj和所属品质因数qobj来检查是否满足以下条件，即：
        F1(dα-obj，qobj)＞qα-obj-max
如果满足，则误差大于允许情况，把断开要求传送给功能块27。在功能块26中，利用单独失调值dα-traj和所属品质因数qtraj来检查是否满足以下条件，即：
        F2(dα-traj，qtraj)＞qα-traj-max
如果满足，则误差大于允许情况，并且把断开要求传送给功能块27。如果功能块27获得了至少一个来自功能块24、25或26之一的断开要求，则，把以下信息传送给功能块29，即应该断开间距和速度调整系统。
在图4中，示出了本发明的另一个实施例。这个实施例包括了图3所示的所有部分，但还有补充。现在，新加入了一个功能块23。功能块23获得了所述两个单独失调值dα-obj和dα-traj以及所属的品质因数qobj和qtraj。在功能块23中，由这些值形成由单独失调值逻辑结合出的失调值dα-comb。如此产生的这个值dα-comb被传送给也是新加的功能块28，在这里，采取对辐射特性图主辐射方向的校正。如果向功能块28通报了一个断开要求，则它促使校正不起作用并使整个间距和速度调整系统不起作用。
值dα-obj-max和dα-traj-max可以是恒定值，但它们也可以是函数，这些函数可以是图2中清楚表示的直线，或者可以是任意弯曲的曲线。
在系统不起作用中，可以考虑许多方案。因此，可以按目的只是这样长久地保持汽车调整的中断，即，在失调值位于一个可校正区域内的期间内，即功能块27获得至少一个断开要求的期间内，或者可以如此长久地断开汽车调整，直到下次起动汽车并执行了未见异常的自动诊断，或者一直保持不起作用，直到该存储在非易失性存储器中的故障报告在车间中被复位为止。
传感器可视范围的校正也可以通过不同方式进行。一个可行方式就是，把被确定下来的逻辑结合的失调角度值加到所有测量的角度值上，从而新的传感器可视范围计算地摆至正确的位置上。另一个可行方式为：将传感器可视范围的位于这样一侧上的边界向着中心移动，直到传感器可视范围的对称轴线与汽车纵轴线一致为止，所述的一侧是指传感器可视范围的对称轴线已向该侧方向移动了的那一侧。这可能会有这样的缺点，即在每次校正时，传感器可视范围变小，并且在一些运行时间后不再存在。
除了监测传感器调整外，人们还可以监测传感器硬件。在这些单独失调值(dα-obj；dα-traj)的一些确定的组合中，人们可以根据总结的经验推断出传感器硬件中的特殊缺陷。如果出现这些组合，则调整系统因可能有的硬件缺陷而必须被断开。
通过多个方法的逻辑结合，一方面可以比在采用单个方法时以更高的概率确定，所求出的校正值符合实际的传感器偏差位置，由此，确保了一种稳定的监测方法，此外，也可以在其功能方面监测传感器硬件部分。

Claims (9)

1.一种求出汽车的速度及间距调整用传感器的辐射特性图相对于汽车纵轴线(8)的未对准的方法，其特征在于，使用至少两个特点不同的、用于求出未对准的单个方法(20，21)，其方式是，将这些单个方法的失调值(dα-obj；dα-traj)相互逻辑结合成一个逻辑结合的失调值(dα-comb)，当一个利用一些品质因数(qtraj，qobj)对这些单独失调值加权而构成的值在数值方面大于一个预定极限值时，或者当这些单个方法的所述失调值中的一个已被用品质因数加权的失调值大于一个可预定的极限值时，断开所述的间距和速度调整系统，其中所述品质因数借助当前行车状况而形成。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，这些单个方法中的一个单个方法被这样构成，即，借助于求出相对于汽车纵轴线的当前目标物角度在时间上的平均值来求出一个第一失调值(dα-obj)，以及这些单个方法的另一个方法被这样构成，即，借助轨迹法求出一个第二失调值(dα-traj)，在轨迹法中，借助汽车本身的速度，使用已识别出的、固定的、反向散射的、目标的相对位置变化来求出目标相对汽车纵轴线的侧向相对速度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，连续地用所述逻辑结合的失调值(dα-comb)来校正相对于汽车纵轴线的传感器辐射特性图。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当超过所述极限值中的一个时，使间距和速度调整系统不起作用，并且
-一直禁止所述系统起作用，直到这些单个方法的所述失调值和所述逻辑结合的失调值位于一个允许的误差范围内为止，
或者
-一直禁止系统起作用，直到重新启动汽车点火并且执行了未见异常的自动诊断为止，
或者
-系统非易失地存储所述不起作用状态并且一直禁止系统起作用，直到该被非易失地存储起来的不起作用状态被复位为止。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行辐射特性图的主传播方向的连续校正，
其方式是，通过将所述逻辑结合的失调值(dα-comb)加到测定的目标角度值上而使辐射特性图摆动，使得辐射射束的主传播方向与汽车纵轴线一致，或者，
其方式是，使扇形辐射特性图(5)的、辐射射束(7)的主传播方向已从汽车纵轴线(8)起向着其方向偏移了的这个侧边界，向着中心一直移动，直到传感器可视范围被这样缩入，使得它相对于汽车纵轴线(8)对称为止。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于这些单个方法的失调值或品质因数的确定的组合，可以根据经验推断出传感器硬件的特殊缺陷。
7.一种求出相对于汽车纵轴线(8)的、汽车速度及间距调整用传感器的辐射特性图的未对准的装置，包括：
滤波模块(20)，用于基于目标物航线偏移而计算出瞬间失调值(dα-obj)；
轨迹回归分析模块(21)，用于基于轨迹回归分析而计算出另一个瞬间失调值(dα-traj)；
组合模块(23)，用于由所述失调值(dα-obj；dα-traj)相互逻辑结合形成一个逻辑结合的失调值(dα-comb)；根据该逻辑结合的失调值(dα-comb)，间距和速度调整系统可被关断。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，设有这样的装置单元(22)，该装置单元测知瞬间存在的行车状况并由此形成品质因数(qtraj，qobj)，这些品质因数被用于该逻辑结合的失调值的计算。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，通过利用所述品质因数对所述失调值加权来求出所述逻辑结合的失调值。
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