CN107003145B - 停车设施中的传感器校准 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于利用外部传感器（12）来校准车辆（2）中的内部传感器（35）的方法，所述外部传感器被设立用于检测与所述车辆（2）的位置相关的外部位置数据（14），所述方法包括：‑利用所述外部传感器（12）来检测所述外部位置数据（14），‑将所述外部位置数据（14）发送给所述车辆（2），以及‑基于所述外部位置数据（14）对利用所述内部传感器（12）所检测到的以及与所述车辆（2）的位置相关的内部位置数据（33）进行滤波（84）。
Description
技术领域
本发明涉及用于车辆的校准的方法、用于执行所述方法的控制设备、具有所述控制设备的车辆以及用于实施所述方法的系统。
背景技术
从DE 10 2012 016 867 A1中已知用于车辆的自动停车的停车辅助系统。所述停车辅助系统包括能够与车辆无线地连接的静止的验证和监控装置，所述验证和监控装置被构造用于监控车辆的自动停车过程。
发明内容
本发明的任务是改进停车辅助系统的使用。
所述任务通过独立权利要求的特征来解决。优选的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的一个方面，一种用于利用外部传感器来校准车辆中的内部传感器的方法包括，所述外部传感器被设立用于检测与车辆的位置相关的外部位置数据，所述方法包括：
- 利用所述外部传感器来检测外部位置数据，
- 将所述外部位置数据发送给所述车辆，以及
- 基于所述外部位置数据对利用所述内部传感器所检测到的以及与所述车辆的位置相关的内部位置数据进行滤波。
所说明的方法所基于的考虑是，利用如从开头所提到的停车辅助系统已知的静止的验证和监控装置通过到车辆的无线连接来冗余地检测车辆的位置数据。基于该冗余的检测可以均衡在内部所检测到的位置数据以及因此均衡内部传感器，以便例如找到误差，校准内部传感器，或者也可以例如以便在传感器融合的范围中通常使车辆的位置数据精确化（präzisieren）。以这种方式可以扩展外部位置数据的使用。
在所说明的方法的一种改进方案中，外部传感器被布置在停车设施、尤其停车场中用于车辆的定位，并且因此可以被使用在停车辅助系统、如开头所提到的停车辅助系统的静止的验证和监控装置中。在此，外部传感器于是作为停车场中的用于车辆的引导系统的一部分被用于将车辆引导到停车场中的停车空位中。
替代地，外部传感器也可以被使用在如下停车设施中，所述停车设施在车辆的制造商的带端（Bandende）处暂存所制造的车辆。在该暂存的范围中，可以通过以特别有利的方式在将新制造的车辆停放在停车设施的停车位上期间应用所说明的方法来在该停放期间在原位一起校准内部传感器，或者已经被执行的带端校准可以自动地一起被检查。
在所说明的方法的另一改进方案中，利用基于外部位置数据的滤波来检查内部位置数据。以这种方式可以揭露在检测车辆的位置以及通过内部位置数据进行描述时的误差，所述误差例如由于老化效应和/或由于由安装位置改变所引起的效应而引起。安装位置改变例如可能由于传感器几何结构在车辆的事故等等的情况下的改变而出现并且在车辆的以后的运行中一般来说不再被考虑。然而，正是在高精度的被称为ADAS的驾驶员辅助系统、诸如自动停车辅助装置的情况下应当已经避免较小的误差，因为所述误差可能极大地限制车辆中的ADAS功能的效率。
在一种特别的改进方案中，所说明的方法包括基于检查来校准在车辆中检测内部位置数据的传感器的步骤。以这种方式可以自动地校正之前所提到的误差。以这种方式可以可靠得多地确保车辆中的ADAS功能的稳健的运行。
在所说明的方法中的还有另一种改进方案中，外部位置数据被设立用于描述车辆的绝对位置。在此，描述绝对位置的位置数据可以被提供给被称为GNSS信号的全球导航卫星系统信号的接收器。这例如可以在离开之前所提到的停车场的情况下发生，在所述停车场本身中一般来说不能接收GNSS信号。通过车辆的所提供的绝对位置，GNSS接收器在此可以在离开停车场之后在重新接收GNSS信号的情况下更快地定位所述车辆并且提供车辆的绝对位置的值。
根据本发明的另一方面，一种控制设备被设立用于执行所说明的方法之一。
在所说明的控制设备的一种改进方案中，所说明的设备具有存储器和处理器。在此，所说明的方法以计算机程序的形式被存放在存储器中并且所述处理器被设置用于当所述计算机程序从所述存储器被加载到所述处理器中时实施所述方法。
根据本发明的另一方面，一种计算机程序包括程序代码装置，以便当所述计算机程序在计算机或所说明的设备之一上被实施时，执行所说明的方法之一的所有步骤。
根据本发明的另一方面，一种计算机程序产品包含程序代码，所述程序代码被存储在计算机可读的数据载体上，以及当所述程序代码在数据处理装置上被实施时所述程序代码执行所说明的方法之一。
根据本发明的另一方面，一种车辆包括所说明的控制设备。
根据本发明的另一方面，所述任务借助于用于实施根据上述实施方式之一所述的方法的系统来解决。所述系统包括用于检测车辆的装置。这些装置被固定地安装。此外，给所述装置供应如下信息，所述信息被发送给车辆。此外，所述系统包括用于确定以及提供要发送的信息的计算单元。此外，所述系统包括要安置在车辆中的控制设备。
附图说明
本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式结合对实施例的以下描述变得更清楚以及更明白易懂，所述实施例结合附图进一步被解释，其中：
图1示出停车场中的车辆的原理图，
图2示出图1的车辆的原理图，
图3示出车辆自组网的原理图，图1和2的车辆可以参与所述车辆自组网，以及
图4示出图1和2的车辆中的融合传感器的原理图。
在所述图中，相同的技术要素配备有相同的附图标记并且仅被描述一次。
具体实施方式
参考图1，在图1中以原理图示出了停车场4中的车辆2。
如在图1中可以看出的，大量其它车辆6可以停放在停车场4中。为了将车辆2停放在停车场4中，必须找到至已经停放的车辆6之间的停车空位10的路线8。在该路线8上，车辆2于是必须移动到停车空位10并且停入到停车空位10中。
在当前的实施方案的范围中，在停车场4中存在具有大量分布在停车场4中的外部位置传感器12的停车辅助装置。外部位置传感器12从车辆2外部检测该车辆的位置并且以在下面因此被称为外部位置数据14的位置数据来描述所述位置。此外，位置传感器12报告外部位置数据14并且因此将车辆2的位置报告给未示出的上级的分析装置。分析装置知道停车场4中的所有空闲的停车空位10并且基于车辆2的利用外部位置数据14来描述的位置以及停车空位10的位置来计算到那儿去的路线16,并且为车辆2将所述路线作为主导参量预先给定。
停车场4中的每个位置传感器12拥有无线电天线18，所述停车辅助装置可以利用所述无线电天线将作为主导参量的路线16和/或作为实际参量的车辆2的外部位置数据14以无线电信号20发送给车辆2。
基于预先给定的作为主导参量的路线16以及作为实际参量的外部位置数据14，车辆2于是可以在被称为HAF的高度自动化驾驶的功能的范围中执行车辆2处的合适的调整干预，在路线16上引导车辆2并且在停车空位10中停入。以这种方式对于整个停车过程来说不需要驾驶员。
外部位置数据14如已经阐明的那样从车辆2的角度来看是外部传感器信息。与此相对地，应区分从车辆2的角度来看内部的传感器信息，所述内部传感器信息利用存在于车辆2内部的传感器来检测。为此，在下面将根据图2来指明一些示例。
车辆2包括底盘20和四个轮子22。每个轮子22可以通过位置固定地被固定在底盘20处的电动机24相对于底盘20单独地被转动，以便在停车场4中在路线16上在移动方向26上移动车辆2。在此，通过行驶动态调节30可以避免车辆2的轮子22的地面附着的损失以及车辆2的与此关联的与由还要描述的转向信号28所预给定的轨迹由于转向不足或转向过度所引起的偏离。行驶动态调节30如上面所提到的HAF功能那样属于所谓的被称为ADAC的驾驶员辅助功能。
在当前的实施方案中，车辆4针对行驶动态调节30在轮子22处具有转速传感器32，所述转速传感器各自检测轮子22的转速34。转速34是之前所提到的内部传感器信息的示例，并且因此从车辆2的角度来看是内部传感器数据。此外，车辆2具有行驶动态传感器35，所述行驶动态传感器输出行驶动态数据33，所述行驶动态数据同样是内部传感器信息并且因此从车辆2的角度来看是内部传感器数据。
基于所检测到的转速34和行驶动态数据33，调节器36可以以本领域技术人员已知的方式来确定：车辆2是否在公路上打滑或者甚至偏离上面所提到的预给定的轨迹并且相应地以本身已知的调节器输出信号38对此作出反应。调节器输出信号38于是可以被调整装置40使用，以便借助于调整信号42来操控执行器、如电动机24，所述执行器以本身已知的方式例如在扭矩向量化（Torque-Vectoring）的范围中对打滑以及偏离预给定的轨迹作出反应。行驶动态调节30的另外的细节和替代的实施可能性可以从DE 10 2011 080 789 A1获悉。
HAF功能在相应的、配备有附图标记44的计算装置中被实现，所述计算装置在下面被称为HAF功能44。HAF功能44可以从还要描述的无线电接收器46获得作为主导参量的到停车空位10的路线16以及作为实际参量的外部位置数据14，所述无线电接收器通过车辆天线47接收相应的无线电信号20。原则上，HAF功能44基于此来执行额定值/实际值比较并且利用转向信号28和驱动信号48干预车辆2，以便在到停车空位的路线16上移动车辆2。在利用驱动信号48通过调整装置40操纵电动机24以便驱动车辆2期间，车辆2利用转向信号28通过转向器50被转向。在下面为了简短起见不进一步探讨附加地所需的用于使车辆2制动的制动装置，所述制动装置同样可以由HAF功能44来操控。
为了可以在路线16上对可能的障碍物、如行人等等作出反应，车辆2在移动方向26上在车辆2前面来看包括：摄像头52，所述摄像头检测车辆2之前的视角56中的图像54；以及雷达传感器58，所述雷达传感器利用雷达射线60来确定与车辆之前的可能的障碍物的间距62。在图像54中，与间距62一起，HAF功能44于是可以识别车辆2之前的可能的障碍物并且必要时利用转向信号28和之前所提到的制动装置来躲避所述障碍物。不仅图像54而且间距62是内部传感器信息并且因此从车辆2的角度来看是内部传感器数据。
关于HAF功能44的另外的细节例如可以从DE 10 2012 112 442 A1获悉。
最后，可以在车辆2中为了从被称为GNSS的全球卫星导航系统进行接收而此外存在用于通过GNSS天线68的相应的GNSS信号66的GNSS接收器64。GNSS接收器64根据该GNSS信号66确定车辆2的全局位置70。该全局位置70也是内部传感器信息并且因此从车辆2的角度来看是内部传感器数据。然而，在停车场4中GNSS信号66的接收是不可能的，因此全局位置70也是不能够确定的。这在图2中通过分离线来示出。
在解释了内部传感器数据和外部传感器数据之间的区别之后，将简短地探讨外部传感器数据、即外部位置数据14以无线电信号20从停车场4向车辆2的传输。
无线电信号20原则上可以通过任意的网络结构来传输。在下面将示例性地将所谓的车辆自组网作为示例用作网络结构，针对所述车辆自组网例如在欧洲在ETSI的ETSI TCITS的范围中以及在美利坚合众国在IEEE以及在SAE的IEEE 1609的范围中已经提出了一些国家特定的通信协议。
这种车辆自组网也以名称Car2X网络已知并且在下面将根据图3进一步加以解释，在图3中所述车辆自组网以承载无线电信号20的云的形式被示出并且配备有附图标记72。
为了发送无线电信号20，停车场4中的每个位置传感器12包括具有两个网络层的发送器。路由层74根据要发送的数据、即外部位置14或路线16产生具有预先确定的结构的数据包76并且将所述数据包在物理层78中调制到无线电信号20上。在此，数据包76的结构在上面所提到的规范中被确定，其中为了产生数据包76必要时需要另外的信息、诸如时间戳。
为了能够在停车场4中应用HAF功能44，由停车场4的外部位置传感器12所检测到的位置数据14必须高精度地描述车辆2的外部位置。因此，外部位置数据14在车辆2的外部位置的容差方面也是相应地高质量的。
在当前的实施方案中，该高质量的外部位置14将被用于检查和/或校准车辆2中的内部传感器。在这一点上应指出的是，所述高质量的外部位置14也可以在车辆制造商的带端处的停车场上被用于检查和/或校准车辆2中的内部传感器。因此，停车场4仅仅是许多可能的应用情况之一。这在下面将示例性地根据行驶动态传感器35来加以解释。但是原则上，下面的方法能够被应用于车辆2中的任何任意的内部传感器。
在此应用在图4中所示出的融合传感器80。融合传感器80的基本构思是，将来自无线电接收器46的外部位置数据14与内部传感器信息、如来自行驶动态传感器35的行驶动态数据33和来自轮子转速传感器32的轮子转速34相互对比，并且确定传感器信号中的至少一个中的信噪能带宽度（Signal/Rauschbandabstand）。基于信噪能带宽度于是可以检查以及必要时校准车辆2的内部传感器。
此外，融合传感器80可以根据所接收的传感器信息输出停车场4中的车辆2的精确化的位置数据82。这些精确化的位置数据82可以描述停车场2中的车辆2的位置以及其在停车场2中的行驶动态。为了确定精确化的位置数据82，将来自无线电接收器46的外部位置数据14与来自行驶动态传感器14的行驶动态数据33在滤波器84中进行对比，由此确定来自无线电接收器46的外部位置数据14或者来自行驶动态传感器35的行驶动态数据33中的信噪能带宽度。为此，滤波器84虽然可以任意地被构造，但是卡尔曼滤波器最为有效地以比较低的计算资源要求来解决所述任务。因此，滤波器84在下面将优选地是卡尔曼滤波器84。
车辆2的精确化的位置数据82和车辆2的比较位置数据86进入卡尔曼滤波器84中。精确化的位置数据82在当前的实施方案中以例如从DE 10 2006 029 148 A1中已知的捷联式算法88根据行驶动态数据33来生成。与此相对地，比较位置数据86从车辆2的模型90获得，首先一次从无线电接收器46给所述模型馈送外部位置数据14。于是根据外部位置数据14在模型90中确定比较位置数据86，所述比较位置数据包含与精确化的位置数据82相同的信息。精确化的位置数据82和比较位置数据86仅仅在其值上有区别。
卡尔曼滤波器84基于精确化的位置数据82和比较位置数据86计算针对精确化的位置数据82的误差预算92以及针对比较位置数据86的误差预算94。误差预算在下面将被理解为信号中的总误差，所述总误差由在检测以及传输信号时的不同的单项误差构成。与信号的期望值的偏差和信号的方差可以进入信号的误差预算中。
精确化的位置数据82的误差预算94和比较位置数据86的误差预算96于是可以相应地以捷联式算法88以及在模型90中被用于精确化的位置数据82和/或比较位置数据86的校正。即精确化的位置数据82和比较位置数据86迭代地被消除了其误差。
车辆2一离开停车场4，外部位置数据14就可以由来自GNSS接收器64的全局位置70代替，由此精确化的位置数据82立即可以被进一步写入。
在当前的实施方案的范围中，精确化的位置数据82的误差预算94可以被用于调整行驶动态传感器35。这在图4中通过点线来表明。通过基于误差预算94来校准行驶动态传感器35，外部位置数据14的高质量被用于改进车辆2中的内部传感器、这里行驶动态传感器35以及因此相应的传感器信号、这里行驶动态数据33的质量。
也可以以相同的方式来校准轮子转速传感器32，在图4中为了清楚起见仅示出了所述轮子转速传感器中的一个。
Claims (9)
1.一种用于利用外部传感器(12)来校准车辆(2)中的内部传感器(35)的方法，所述外部传感器(12)被布置在停车设施中并且被设立用于检测外部位置数据(14)，该外部位置数据(14)描述所述车辆(2)的位置，所述方法包括：
利用所述外部传感器(12)来检测所述外部位置数据(14)，
将所述外部位置数据(14)发送给所述车辆(2)，以及
基于所述外部位置数据(14)通过滤波器(84)对利用所述内部传感器(35)所检测到的以及与所述车辆(2)的位置相关的内部位置数据(33)进行检查(94)，其中，将所述外部位置数据(14)与所述内部位置数据(33)相互对比，并且确定外部位置数据(14)或内部位置数据(33)中的至少一个的信噪能带宽度，基于该信噪能带宽度检查(94)内部位置数据(33)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述外部传感器(12)被布置在停车场(4)中用于所述车辆(2)的定位。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述外部传感器(12)是所述停车场(4)中的用于所述车辆(2)的引导系统的一部分，以便将所述车辆(2)引导到所述停车场(4)中的停车空位(10)中。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：
基于所述检查(94)来校准在所述车辆(2)中检测所述内部位置数据(33)的内部传感器(35)。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述外部位置数据(14)被设立用于描述所述车辆(2)的绝对位置。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：
将描述所述绝对位置的外部位置数据(14)提供给被称为GNSS信号(66)的全球导航卫星系统信号的接收器(64)。
7.一种控制设备，用于执行根据前述权利要求之一所述的方法。
8.一种车辆(2)，包括根据权利要求7所述的控制设备。
9.一种系统，用于实施根据权利要求1至6之一所述的方法。
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