CN103930794B - 用于运行传感器的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种用于运行车辆(10)的驾驶辅助系统(12)中的用于环境识别的传感器(14)的方法，该方法包括以下步骤：a.提供包括基于记忆的测量数据的环境地图(42)；b.基于当前环境检测所述传感器(14)的当前测量数据(44)；c.基于所述当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号(46)；d.基于所生成的控制信号匹配所述传感器(14)的至少一个参数(48)。此外，提出一种驾驶辅助系统和一种用于执行所述方法的计算机程序产品。

Description

用于运行传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行驾驶辅助系统中的用于环境识别的传感器的方法。此外，本发明涉及一种在车辆中作为驾驶辅助系统的一部分的传感器。

背景技术

驾驶辅助系统是车辆中的辅助装置，其在车辆的引导时支持驾驶员。这种驾驶辅助系统典型地包括不同的子系统，如驾驶员信息系统或者预测性的安全系统。对于这些子系统中的不同的子系统来说，传感机构是必需的，所述传感机构监视车辆的环境，以便例如探测在行车道上可能表示潜在的障碍物的对象。与此相关地，能够单独地或者组合地使用不同的传感器，如超声传感器、雷达传感器或者光学传感器。

典型的环境传感机构包括例如间距传感器，所述间距传感器基于脉冲回声方法测量与车辆的环境中的对象的间距。在此，发射信号在一个测量周期内被发射并且被对象反射。回波信号到达探测装置中，在所述探测装置中由在发射发射信号和接收回波信号之间的时间间距确定与对象的间距。这些测量产生数据，所述数据用作用于泊车支持、用于死角监视和/或用于车道监视的基础。

为了能够从信号的传播时间推导明确的间距，这样的间距传感器在一个明确的范围内工作。这意味着，根据发射脉冲的所预期的最大传播时间确定测量周期的长度。为了实现例如5m的测量距离，在343m/s的超声速度的情况下可遵守大约30ms的测量周期。这种测量数据附加地叠加有噪声。因此，为了校正测量，预给定阈值特征曲线，所述阈值特征曲线可预期位于噪声水平之上。由DE19645339A1已知例如一种用于间距测量的方法，在该方法中，通过多个阈值-支持度阈值(Stützschwellen)定义静态的阈值特征曲线。在测量中，借助于比较器将所接收的信号的幅度和阈值进行比较。只有当幅度高于阈值时，传感器才向分析处理单元报告该接收信号。

因此，为了能够将大的间距包括在内，预给定尽可能与噪声水平匹配的阈值特征曲线，并且相应于外部状况调整发射功率。此外，要注意，传感器工作的动态环境对于噪声水平的高度来说至关重要。那么，所反射的回波的幅度尤其依赖于空气温度、空气压力和湿度。同样，传感器例如在下雨的情况下受水沫或者雾干扰并且在速度较高的情况下受滚动噪声以及空气流动干扰。这些干扰能够产生不存在但被传感器察觉的“鬼对象”，它们被识别为对象并且导致系统的错误行为。此外，通过所描述的环境影响反过来也能够使现有对象的识别变得困难或者甚至妨碍现有对象的识别。为了减弱这种干扰，必须进行传感器参数与相应的噪声情形的动态的匹配。

发明内容

根据本发明，提出一种用于运行车辆的驾驶辅助系统中的用于环境识别的传感器的方法，所述方法包括以下步骤：

a).提供包括基于记忆的测量数据的环境地图；

b).基于当前环境检测传感器的当前测量数据；

c).基于当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号；

d).基于所生成的控制信号匹配传感器的至少一个参数。

所述传感器可以是驾驶辅助系统的环境传感机构的一部分，所述驾驶辅助系统具有不同的子系统，比如泊车辅助、死角监视或自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系统。此外，驾驶辅助系统的环境传感机构用于监视车辆环境，其中，能够使用超声传感器、雷达传感器、红外传感器、激光雷达传感器或者光学传感器。所述传感器尤其能够在驾驶辅助系统中用于间距测量。因此，尤其为了进行间距测量而应用超声传感器，所述超声传感器根据信号-回波方法的原理确定与车辆的环境中的对象的间距。

在所述方法的执行中，基于记忆的测量数据能够标记在车辆环境中所识别的对象或特征。这种对象或者特征能够根据待运行的传感器自身的测量数据和/或其他优选在车辆上安装的传感器的测量数据来表征。在待运行的超声传感器的情况下，基于记忆的测量数据包括例如在时间上事先接收的来自雷达传感器、激光雷达传感器或光学传感器——如摄像机的测量数据。

所述环境地图尤其能够是数字地图，其提供所存储的测量数据的数据库。这些数据能够在本地存储在机器可读的存储介质上——比如永久的或者可再写的存储介质上。附加地或者替代地，例如能够通过数据网络——如互联网——或者通信连接——比如电话线或无线连接在用于下载的装置如服务器上提供基于记忆的测量数据。

此外，传感器的基于记忆的测量数据在环境地图中能够与参考数据关联。所述参考数据能够包括比如环境的所识别的对象的或特征的位置，所述位置例如在检测当前测量数据时借助于定位系统如GPS传感器来确定。替代地或者附加地，驾驶辅助系统的环境传感机构的其他传感器能够提供以下数据：所述数据允许，将传感器的基于记忆的测量数据分配给环境的所确定的对象或特征。那么，能够将基于记忆的测量数据——例如超声传感器的测量数据与光学传感器的——例如摄像机的测量数据关联。在此，相互比较和分配例如已由超声传感器和摄像机共同在重叠的测量区中所识别的对象。所述共同的探测也能够在时间上错开地进行，也就是说，在时刻t1由车辆上的超声传感器测量对象并且在稍后的时刻t2由车辆上的摄像机测量对象。在这里，在环境地图中不变的对象是重要的，在再次测量环境时能够在已知的地点可靠地再次找到它们。它们能够为例如建筑物、桥、车库入口、交通岛或其他扩展对象。通过这种参考数据能够明确地对所测量的对象进行分配并且必要时进行分类。

在根据本发明的方法的进一步的执行中，能够持续地更新环境地图，其方式是，将当前测量数据接收到环境地图中。此外，将当前测量数据分配给已经识别的对象的或特征的基于记忆的测量数据。也能够将与已经识别的对象或特征不相应的当前测量数据作为附加的数据存储在环境地图中。附加地或者替代地，所存储的测量数据能够控制所识别的对象的选择，其有利于生成控制信号。此外，例如基于记忆的测量数据的质量对于相应的对象可以是决定性的，其中，所述质量大致取决于统计，在所述统计中存在所述基于记忆的测量数据。

此外，能够比较当前测量数据与在车辆上的不同位置中安装的其他传感器的测量数据。以此方式，能够在不同的传感器之间执行可信度检查，该可信度检查能够指明例如有缺陷的传感器。

由传感器的当前测量数据和传感器的基于记忆的测量数据能够确定测量的时刻的测量品质。为此，能够将当前测量数据和环境地图的基于记忆的测量数据进行比较。如果这样的比较例如得出，当前测量数据相对于在环境中已经识别的对象或者特征具有更小的幅度和/或更高的噪声水平，则得出与先前的测量相比更差的测量品质。反之，如果例如所述幅度更高或者噪声水平更低，则当前测量数据与环境地图的基于记忆的测量数据之间的比较也能够表明更好的测量品质。通过环境地图已知的对象使得在再次测量时能够评估当前传感器品质并且能够在下一步骤中被考虑，以便如此控制传感器灵敏性，使得借助预给定的信号大小或预给定的信噪比来识别已知的对象。此外，能够考虑分析处理以评估当前测量品质。

基于当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号，其中，根据在环境地图中所识别的对象或特征来相互比较当前测量数据和基于记忆的测量数据。这一比较能够例如在控制设备中借助比较器进行，其中，所生成的控制信号然后被传输到传感器上并且在那引起传感器的至少一个参数的匹配。所述至少一个参数例如在超声信号的情况下能够是比较器阈值，该比较器阈值规定，从哪一个声强度起假设对象的识别。因此，尤其能够通过降低探测阈值来匹配探测阈值，以便再次记录先前所识别的对象。

传感器的可匹配的参数能够是传感器的至少一个阈值和/或发射功率。在此，所述阈值能够确定接收信道中的特征曲线，该特征曲线在真实的信号和噪声信号之间进行区分。传感器的发射功率能够例如在超声传感器的情况下通过所施加的电压来调节，所述电压触发超声波的激励。其他的使传感器匹配相应的环境条件的可能性包括脉冲长度的控制、测量周期时间的匹配或接收强度的转换。

通过基于所生成的控制信号匹配传感器的参数的方式，可以使传感器的测量特性匹配环境条件。例如污物、雪、雨或者其他天气条件能够大大地影响传感器特性。尤其在超声传感器的情况下，空气湿度、空气压力或温度能够大大地影响传感器的测量品质。因此，在存在提高的空气湿度——所述提高的空气湿度导致提高的吸收——的情况下，超声传感器的发射功率被提高。附加地或者替代地，也降低输出信道中的阈值并且因此提高接收敏感性。

此外，根据本发明提出一种车辆的驾驶辅助系统中的用于环境识别的传感器，该传感器根据以上所描述的方法来运行。

此外，根据本发明，提出一种计算机程序，其用于当在可编程的计算机装置上执行该计算机程序时实施在此所描述的方法之一。计算机装置能够涉及例如用于执行车辆中的驾驶辅助系统的或者所述驾驶辅助系统的子系统的ECU。计算机程序可以存储在机器可读的存储介质上，例如永久性存储介质或可重复写的存储介质上或分配给计算机装置或在可拆卸的CD-ROM、DVD或USB棒上。附加地或替代地，可以在计算机装置如服务器上提供计算机程序用于例如通过数据网络——如互联网或通信连接——例如电话线路或无线连接进行下载。

此外，根据本发明提出一种驾驶辅助系统，其包括车辆中的用于环境识别的传感器，所述驾驶辅助系统附加地包含以下组件：

i)至少一个用于提供具有基于记忆的测量数据的环境地图的组件；

ii)至少一个用于基于系统的当前环境提供传感器的当前测量数据的组件；

iii)至少一个用于基于当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号的组件；

iv)至少一个用于基于所生成的控制信号来匹配传感器的至少一个参数的组件。

根据本发明的驾驶辅助系统优选构造用于实施以上所描述的方法。在此，各个组件是功能性的组件或者例行程序，其例如在计算机程序的范畴内在可编程的计算机装置上被执行。在此，可编程的计算机装置可以是驾驶辅助系统的控制设备(ECU)。

驾驶辅助系统的传感器能够设计为例如超声传感器、雷达传感器、红外传感器、激光雷达传感器或者其他光学传感器，其基于当前环境检测当前测量数据。

能够向控制设备(ECU)提供所存储的环境地图和所检测的测量数据，所述控制设备通过比较器生成控制信号并且与传感器进行通信。因此，能够向传感器发射控制信号，其中，所述控制信号匹配传感器的至少一个参数。所述控制信号尤其在间距传感器如超声传感器的情况下促使传感器的至少一个阈值和/或发射功率的匹配。在此，所述至少一个阈值确定传感器的接收行为，并且发射功率确定传感器的发射行为。

本发明使得可能的是，根据当前环境条件来运行传感器。由此能够直接匹配传感器的测量特性，并且能够提供高质量的数据。也能够提高传感器的测量数据的准确性和可靠性。此外，能够通过评估用于可通过所存储的环境地图分类的、不变的对象的测量信号的大小来评估传感器的当前测量品质。也能够在评估可能的盲目性识别时考虑该属性。也能够检测和评估超过使用寿命的传感器退化。

尤其通过借助当前测量数据持续地更新环境地图的方式能够构建测量数据的统计调查(Erhebung)，这允许：持久地监视和动态地匹配传感器的测量品质。附加地，在环境不变的情况下避免在环境地图中的错误的分配。因此，特别在例如借助超声传感器进行间距测量的情况下，能够可靠地探测对象并且基于该测量触发驾驶辅助系统的反应。以此方式能够提高相应的驾驶辅助系统的使用价值和可接受性。附加地，在车辆上安装的不同的传感器的基于记忆的测量数据实现可信度检查，该可信度检查能够辨识有缺陷的传感器。

经常出现以下情形：驾驶辅助系统的传感机构提供用于支持驾驶员的相关的数据，并且根据本发明的驾驶辅助系统因此能够有助于对驾驶员的更好的支持。此外，传感器参数的动态匹配能够在不需要附加的硬件组件的情况下通过软件升级来实现，这使得成本有利的和简单的实现成为可能。

附图说明

从现在起根据附图详细地描述本发明的其他的方面和优点。在此：

图1示出在一种示例性的行驶情形中的配备有根据本发明的驾驶辅助系统的车辆；

图2示出根据图1的在具有改变的环境条件的行驶情形中的车辆；

图3示意性地示出一种用于间距测量的完整的测量周期的信号变化曲线；

图4以流程图的形式示出图1和2中的驾驶辅助系统的工作方式。

具体实施方式

在图1中示意性地示出在一种行驶情形中的车辆10，在该行驶情形中障碍物18——例如一堵墙位于车辆10前方。在绕过该障碍物18的操纵中，由根据本发明的驾驶辅助系统12支持驾驶员，其方式是，向驾驶员传递间距信息。为此，根据本发明的驾驶辅助系统12包括超声传感器14，该超声传感器发射超声波并且根据信号-回波方法确定在车辆10和障碍物18之间的间距。除超声传感器14之外，根据本发明的驾驶辅助系统12还包括在图1中未示出的其他传感机构。驾驶辅助系统12由通过超声传感机构14所确定的间距数据在ECU16中生成用于向驾驶员输出的信息。所述信息能够例如以听觉的、触觉的或者视觉的形式在驾驶辅助系统12的人机界面(Human Machine Interface，HMI)上输出。

为了运行超声传感器14，该超声传感器从驾驶辅助系统的ECU16接收数字的发射脉冲或者发射命令。由此激发超声传感器14、尤其是铝膜以矩形脉冲进行振动。超声传感器14对于一段确定的时间发射超声脉冲19，其中，在衰减持续时间期间不能够实现接收。由障碍物18所反射的声使超声传感器14的又平息下来的膜再次处于振动状态中。这种振动通过超声传感器14转换为电信号并且被传感器电子装置进一步处理。所检测的测量数据最终被提供给ECU16并且被利用来控制驾驶辅助系统12的其他组件，例如用于在HMI上输出警告。

在根据图1的行驶情形中，传感器14的接收特性包括不同的、以参考标记20所标出的、在障碍物18处的回波，而图2示出具有改变了的环境条件的行驶情形。那么，在根据图2的行驶情形中，例如空气湿度可能提高，或者传感器可能由于弄脏而较不敏感。在这种情况下，由超声传感器14所发射的超声脉冲被较强烈地吸收到空气中。由此导致，超声传感器14的接收特性包括障碍物18的较少的回波脉冲20。在这种情形下，超声传感器14因此提供具有较低品质的数据，这能够导致在驾驶辅助系统12的反应方面的不可靠性。

为了避免驾驶辅助系统12的这种不可靠性，根据本发明如此匹配超声传感器14的参数，使得测量数据以最优的质量存在。为此，比较超声传感器14的当前测量数据和环境地图的基于记忆的测量数据。

在此，环境地图形成超声传感器14的“记忆”，其中，超声传感器14的测量数据参照在车辆10的环境中已经识别的对象18或者特征存放在环境地图中。如果车辆10行驶于已知的环境，则能够根据例如车辆10的位置确定：在车辆10的当前环境中涉及哪些对象或特征。为此，环境地图除包含已经识别的对象或特征的测量数据以外还包含参考数据，所述参考数据例如将基于记忆的测量数据例如与其他传感器的位置数据或者测量数据关联。此外，与GPS数据的关联是一种简单的可能性。那么，例如ECU16能够将超声传感器14的当前测量数据与GPS接收器22的位置数据组合地保存在环境地图中。环境地图为数字地图，所述数字地图能够例如存放在ECU16的存储器中或者存放在服务器22上。对服务器22的访问典型地通过数据网络如互联网来实现。

最终，从当前测量数据与基于记忆的测量数据的比较得出一个值，该值表征超声传感器14的依赖于环境条件的测量品质。基于这一比较，ECU16计算控制信号，该控制信号将传感器14的参数与环境条件进行匹配。

在超声传感器14的情况下，不但能够校准发射信道中的发射功率而且能够校准接收信道中的特征曲线。那么，例如在存在提高的空气湿度的情况下，能够提高超声传感器14的发射功率，以便对抗提高的信号吸收。也能够调节特征曲线，其方式是，降低阈值并且由此提高超声传感器14的接收敏感性。

在图3中示出通过超声传感器14进行测量间距的完整的第一测量周期ΔT。该测量周期ΔT以发射脉冲30开始并且直至达到另一个发射脉冲30′。在测量周期ΔT之内定义时间间隔，在该时间间隔内超声传感器14准备好接收。在此，在图3的图形中示意性地描绘出电压U——以伏特为单位——对时间t——以秒为单位——的两个信号曲线。这里，实线相应于由基于记忆的测量数据组成的平均的信号变化曲线，并且虚线相应于当前测量数据，所述当前测量数据例如在图2的改变的环境条件下接收到。在该测量周期内，在两个信号变化曲线中可观察到恒定的电压V_R周围的噪声31。除噪声之外，在测量周期ΔT内还可以看出各个峰值32、36，所述峰值可归因于回波。

在图3的图形中示出的虚线表示在较差的环境条件下的一个测量周期。在此，环境条件能够例如通过提高的空气湿度或者提高的空气温度对超声传感器14的测量数据产生负面的影响。那么，回波信号36在其幅度方面比在正常的环境条件下的回波信号32显著更小。ECU16从这两种信号的比较中能够确定超声传感器14的测量品质和此外确定用于匹配传感器参数的控制信号。

在图4中示出流程图40，该流程图示出根据图1和2的根据本发明的驾驶辅助系统12的组件的相互作用。在步骤42中提供具有比如超声传感器14的基于记忆的数据的环境地图。为此，ECU16访问具有所存放的测量数据和位置数据的数字地图，其中，这些数据能够保存在本地存储器中或者保存在服务器上。

此外，在步骤44中，基于车辆10的当前环境检测比如超声传感器14的当前测量数据。同样将这些数据传递到ECU16上并且将其与环境地图的基于记忆的测量数据进行比较。通过比较当前测量信号和存储在环境地图中的参考值，能够评估和必要时影响当前传感器敏感性。对于已知的对象，由数据库信息能够判断：该对象是否永久地存在于该地点处并且由此如下进行分类：该对象在当前测量位置上是否应为可探测的。在步骤46中生成控制信号，根据当前测量数据与基于记忆的测量数据的有关在车辆10的环境中所识别的对象18的比较来确定该控制信号。所生成的控制信号最终用于在步骤48中匹配传感器参数。那么，根据环境条件尤其能够修改超声传感器14的发射功率和/或特征曲线。

根据超声传感器14的基于记忆的测量数据，能够根据当前环境条件来调整确定超声传感器14的测量特性的参数。由此能够直接匹配超声传感器14的测量特性。以此方式能够提供高质量的数据，这提高了超声传感器14的测量数据的准确性和可靠性。

Claims (10)

1.一种用于运行车辆(10)的驾驶辅助系统(12)中的用于环境识别的传感器(14)的方法，所述方法具有以下步骤：

a.提供包括基于记忆的测量数据的环境地图(42)；

b.基于当前环境检测所述传感器(14)的当前测量数据(44)；

c.基于所述当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号(46)；

d.基于所生成的控制信号匹配所述传感器(14)的至少一个参数(48)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器(14)在驾驶辅助系统(12)中用于间距测量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述基于记忆的测量数据标记在车辆环境中所识别的对象或特征(18)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述环境地图将基于记忆的测量数据与参考数据关联。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述参考数据包括在所述车辆环境中所识别的对象的或者特征(18)的位置。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，持续地更新所述环境地图，并且所存储的测量数据控制所识别的对象的选择。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，比较当前测量数据与在所述车辆(10)上的不同位置中安装的其他传感器(22)的测量数据。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述传感器(14)的参数涉及所述传感器(14)的至少一个阈值和/或发射功率。

9.一种驾驶辅助系统(12)中的用于环境识别的传感器(14)，所述传感器根据按照权利要求1至8中任一项所述的方法来运行。

10.一种驾驶辅助系统(12)，其包括车辆(10)中的用于环境识别的传感器(14)，所述驾驶辅助系统具有以下组件：

i.至少一个用于提供具有基于记忆的测量数据的环境地图(42)的组件；

ii.一个用于基于所述车辆(10)的当前环境提供所述传感器(14)的当前测量数据(44)的组件；

iii.一个用于基于所述当前测量数据和相应的基于记忆的测量数据生成控制信号(46)的组件；

iv.一个用于基于所生成的控制信号来匹配所述传感器(14)的至少一个参数(48)的组件。