CN107662615A - 用于车辆的传感器设备、车辆及运行传感器设备的方法 - Google Patents

用于车辆的传感器设备、车辆及运行传感器设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于车辆的传感器设备、车辆及运行传感器设备的方法。该用于车辆(1)、特别是机动车的传感器设备(7)具有用于在车道(2)上的行驶期间检测所述车辆(1)的运行参数的至少一个传感器(4、5)和用于监控所述至少一个传感器(4、5)的功能性的检验装置(8)。在此规定，该检验装置(8)具有至少一个通信装置(9)和控制器，该通信装置被构造用于在该行驶中检测在车辆(1)周围环境中的参考设施，该控制器根据所检测到的参考设施将传感器(4、5)的输出信号与所期望的目标输出信号相比较，以确定传感器(4、5)的功能性。

Description

用于车辆的传感器设备、车辆及运行传感器设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、特别是机动车的传感器设备，其具有至少一个用于检测车辆在行驶于车道上期间的运行参数的传感器，并且具有用于监控该至少一个传感器的功能性的检验装置。
此外本发明还涉及一种具有这种传感器设备的车辆以及一种用于运行该传感器设备的方法。
背景技术
由现有技术已知传感器设备、车辆和用于运行该传感器设备的方法。与此同时，现代车辆配备有大量传感器，其在驾驶操作期间、即在行驶期间监控车辆的各种运行参数和功能以及车辆的环境参数，以运行驾驶安全系统(例如ESP、ABS、ASR)或约束系统，或者以便实现发动机控制、减震调节或其他驾驶辅助。特别是在所追求的自动驾驶方面是基于在车辆中进一步增加传感器的数量为出发点。在此，这些传感器的功能性特别是关于自动驾驶方面起到重要的作用。为了正确地表现和执行上述功能，需要无缺陷的传感器。根据不同的功能，有缺陷或有故障的传感器会限制驾驶体验或驾驶安全性。因此，提早识别出有缺陷的传感器或传感器中的错误是重要的。为此可行的是，将有缺陷的传感器或将借助该传感器运行的系统置于安全状态中。该状态例如可以是激活警报灯和/或关闭或限制某个功能。
需要快速地识别出有缺陷的传感器。然而这不应使得例如由外部影响产生的临时干扰导致过早的错误识别并导致系统关闭。已知用于识别传感器中的错误的不同方法，这些方法或者通过传感器本身或者通过评估传感器数据的控制器来执行。这些已知方法的共同点是，其或者在控制器初始化期间或者在正常行驶中，在不了解当前的行驶状态下，识别传感器的功能性。因此，已知的用于错误识别的方法被这样执行，使得由于临时干扰而错误探测的可能性较低。然而由此也降低了识别深度。因此，通常仅识别存在较长时间且定向的错误模式(Fehlerbilder)。目前只有这样才可以将传感器错误与临时的传感器干扰可靠地区分开。
发明内容
根据本发明的传感器设备的优点是，检测或确定关于车辆的当前驾驶状况或当前行驶状态的数据，从而使得特别是仅暂时性出现的对传感器的外部影响不会导致错误地检测为传感器的故障。根据本发明对此规定，检验装置具有至少一个通信装置和控制器，通信装置被构造用于在行驶中检测在车辆周围环境中的至少一个参考设施，控制器根据所检测到的参考设施将传感器的输出信号与所期望的目标输出信号相比较，以确定传感器的功能性。由此通过检验装置进行与车辆周围环境的通信，借助于该通信确定传感器的功能性。对此，通信装置被构造用于检测在车辆周围环境中的一个或多个参考设施。通信装置特别是在检测到第一参考设施时识别出参考路段的开始，并且在检测到之后的第二参考设施时识别出参考路段的结束。在该参考路段内优选地进行传感器的输出信号与目标输出信号的比较。参考设施例如可以是光学标记，其例如标志着隧道的入口和出口或直行高速公路路段的起点和终点。通信装置也可通过检测参考设施确定一个参考路段的开始，其定义一段预定的时间或一段预定的路程作为参考路段，而无需第二参考设施来表示参考路段的结束。通过对参考路段的认识或通过对预定参考设施的考虑，可在参考路段内将传感器的目标特性与其实际特性相比较。由此通过考虑车辆周围环境的参考设施可在行驶中获得关于车辆当前行驶状态的信息。然后，优选地根据所检测的参考设施，例如由特性曲线族确定传感器的适配于由参考设施表示的参考路段的目标输出信号，并且将其与传感器的实际输出信号相比较，以识别输出信号是否符合预期。如果不符合，则可如上文所述引入警报信号或其他安全措施。特别是通过以下方式进行该比较，即，将在正常运行中为了识别错误应被传感器输出信号超过的阈值或触发阈值调节或减小到目标输出信号，从而即使是输出信号中的较小错误也可被探测。通过将用于检验的阈值调整为目标输出信号，为该目标输出信号分配一个较窄的公差范围，传感器的输出信号可位于该公差范围内，而不会被识别为错误。在此，就此而言借助于降低或减小的且与目标输出信号适配的检验阈值进行输出信号与目标输出信号的比较。由此最终对于该比较，将用于在正常运行中识别错误的阈值降低到了一个适配于目标输出信号的减小值，从而在驶过参考路段时传感器或传感器评估装置被切换为更灵敏。
根据本发明的一个优选的实施方式规定，通信装置具有至少一个摄像装置以用于光学检测可视标记作为在车辆周围环境中的参考设施。因此，例如可通过摄像装置检测路牌或在路边的单独的参考标记作为可视标记，并且将其识别为参考设施。也可借助于摄像装置以简单的方式利用相应的图像分析算法例如识别隧道行驶的开始和结束，从而确定参考路段。可视标记特别优选地构造用于表示参考路段的开始或结束，从而可通过通信装置明确地关联所检测的参考设施。
作为替代或附加，通信装置具有至少一个无线电模块、特别是WLAN模块或GSM模块，以用于与作为参考设施的固定通信装置无线通信。通过将通信装置构造为无线电模块，在车辆或传感器设备和固定参考设施之间特别是也可实现双路通信，由此例如也可车辆个体化地传输数据，例如车辆传感器设备的其中一个传感器的对于形成参考路段的后续路段部分所期望的目标输出信号。在该情况下，通信装置可从固定通信装置查询对于参考路段所需要的比较数据。
根据本发明的另一实施方式规定，通信装置具有至少一个磁敏传感器，其与在车辆周围环境中作为参考设施的至少一个磁性标记和/或电气标记共同作用。因此例如规定，对于传感器设备将磁性标记或电气标记布置在车道上或车道中，当车辆驶过这些标记时，这些标记可感应地被通信装置检测。由此保证简单地识别参考路段的开始和/或结束。
根据本发明的车辆以根据本发明的传感器设备为特征。在此得到已经提到的优点。其他优点和优选特征及特征组合特别是由前文所述得到。
根据本发明的方法的特征在于，根据至少一个位于车辆周围环境中的参考设施将传感器的输出信号与所期望的目标输出信号相比较，以确定传感器的功能性。在此得到已经提及的优点。特别是根据所检测的参考设施选择所期望的目标输出信号。在此，特别是从特性曲线族选出目标输出信号或者通过无线电将其由参考设施传输给车辆。如果传感器的输出信号偏离所期望的目标输出信号超出可预先给定的值、特别是所谓的检验阈值，或者说如果输出信号在基于目标输出信号的公差范围之外，则识别出传感器有故障或有缺陷。在检测到第一参考设施时，该比较特别是进行一段预定的时间或一段可预定的路段，并且之后自动结束。
根据本发明的一个优选的改进方案规定，通过参考设施上的至少一个摄像装置、至少一个无线电模块和/或至少一个磁敏传感器模块监控车辆周围环境。在此得到已经提及的优点。
此外优选地规定，随着检测到第一参考设施开始比较并且随着检测到随后的第二参考设施结束比较。由此通过参考设施定义参考路段或者说参考路段的开始和结束，在该参考路段内进行输出信号与目标输出信号的比较。
优选在比较期间提高传感器的灵敏度，以在检验期间获得更精确的结果。在这段时间中，控制器不受妨碍地继续执行所有其他功能。可通过简单地提高传感器的工作电流或通过按上述地改变用于错误触发的阈值实现灵敏度的提高。只要经过了参考路段，优选再次将传感器的灵敏度切换为比较稳固，以避免传感器的误报。根据另一优选的实施方式，灵敏度的提高独立于对目标输出信号的认识进行。就此而言，只要可确定适配于目标输出信号的检验阈值，则对于检验装置不必已知目标输出信号，从而最终与目标输出信号的比较也可由此进行。通过阈值的降低实现了在参考路段的行驶中可在短时间内探测许多种类的传感器错误，这些传感器错误在正常行驶中由于相对较高的阈值而不会被检测到，其中该阈值在正常行驶中更高，以避免由于外部影响可能造成的过早的错误探测。
此外根据本发明的一个优选的改进方案规定，可检测在车道上或车道旁的光学标记、固定通信装置和/或磁性的、电磁的或电气的标记作为参考设施。由此得到已经提到的优点。
附图说明
其他优点和优选特征及特征组合特别是由前文所述得到。下面借助于附图详细阐释本发明。其中：
图1以简化视图示出了在车道上具有有利的传感器设备的车辆，以及
图2示出了说明用于运行传感器设备的方法的线图。
具体实施方式
图1以简化视图示出了车辆1，其沿着车道2行驶。在此根据本实施例，车道2通向隧道3中。
此外，作为机动车具有电动和/或内燃机驱动单元的车辆1配有若干传感器4、5，这些传感器在车辆1的持续行驶中检测运行参数，这些运行参数被评估或使用以用于提高车辆1的舒适性或驾驶安全性。因此，例如传感器4作为加速度传感器检测作用在车辆1上的横向力，以在必要时引入安全制动，并且传感器5检测环境光亮度，据此控制车辆1的前照灯装置和/或车内照明。
通过一个或多个控制器6，特别是通过与可预先给定的阈值相比较来比较传感器4、5的输出信号，以便在出现过大横向力时可决定对前照灯装置或例如对制动装置的控制。特别是通过中央控制器6、例如ESP控制器评估输出信号。作为替代可规定，至少输出信号中的一部分由传感器4、5自身的控制器评估。就此而言，传感器4、5与控制器6一起构成机动车的传感器设备7。
此外传感器设备7具有检验装置8，其构造用于监控传感器4、5的功能性，从而例如通过将由相应传感器4、5提供计算值的系统切换到安装状态来避免误触发或错误地不触发。
检验装置8具有通信装置9，其构造用于检测在车辆周围环境中的参考设施。根据第一实施例规定，通信装置9构造为在光学上监控周围环境中参考设施的摄像装置。
根据本实施例规定，作为在路边2的参考设施、沿行驶方向彼此间隔的可视标记10被布置为，使得其可被摄像装置或通信装置9光学检测。标记10定义或限定了参考路段，车辆1在继续行驶中沿该参考路段移动。只要车辆1经过第一参考设施或第一标记10，并且该第一参考设施或第一标记10被摄像装置检测到，则开始对传感器4、5其中一个或两个的检验过程，在该检验过程中将传感器4和/或传感器5的输出信号与相应的目标输出信号相比较。
对此图2以线图示出了关于时间t绘制的传感器4的输出信号的信号曲线S1。在正常行驶中将传感器4的输出信号与阈值SW相比较。如果输出信号S1超过阈值SW，则识别为错误。为了在行驶中在阈值比较时特别是可考虑外部影响，使得其不会立即导致触发事件，阈值SW被相应地设置得较高，以便不会每次在输出信号增大时都被识别为错误。
只要车辆1借助通信装置9检测到第一标记10，就将阈值SW降低到较低的用于检验的检验阈值SWp，如由图2中虚线所示。由此，针对下文说明的检验过程将传感器4切换成更灵敏。
随着检测到第一标记10开始进行输出信号S1与代表传感器4的目标输出信号的参考信号R1的比较，该目标输出信息应当在行驶在第一标记10之后的参考路段时由传感器4产生。在此，在检测到第一标记10时，例如从传感器4或控制器6的非易失性存储器加载目标输出信号。还可考虑的是，根据所检测到的标记10或所检测到的参考设施，从特性曲线族选择目标输出信号，以获得适合于应用场合的目标输出信号。在比较期间将输出信号S1与参考信号R1相比较并且检验是否偏离。如果输出信号S1偏离目标输出信号超出预定的值或范围，则识别为传感器4具有故障或缺陷。
在此，在第一标记10之后是一段直线车道区段，从而不会有可导致输出信号偏差的横向加速度作用在传感器4上。而在图2所示的实施例中，输出信号S1具有传感器错误SF，由于是直线行驶路段该传感器错误不可能归因于外部影响。目标输出信号相应于在直线行驶中所期望的传感器输出信号。由此，在行驶在已知参考路段期间，输出信号S1与参考信号R1的比较足以关于传感器4的功能性做出解释。
该比较优选随着检测到第一标记10而进行一段预定的时间或一段预定的行程。作为替代，当借助于通信装置9检测到第二标记10时则结束该比较。由此，参考路段由参考设施或标记10本身定义。
代替检测路边的光学标记10，例如还可检测设置在隧道3的入口处的光学标记11。由此例如可将用于检测环境亮度的传感器5的输出信号与在通过隧道时可预期的目标输出信号相比较。
此外可考虑的是，通信装置9具有无线电模块，该无线电模块可在行驶经过固定通信装置12时与该固定通信装置12通信，例如通过WLAN或其他短距离无线电技术。通过在无线电模块和固定通信装置12之间的通信不仅可将数据从车辆1传输到通信装置12而且也可反向传输。由此例如可实现通信装置9检测通信装置12并且查询随后参考路段的一个或多个目标输出信号，然后通信装置12将这些目标输出信号发送给通信装置9，在此这些目标输出信号用于随后的比较。作为替代，该通信仅用于比较的开始和结束或用于标识参考路段的开始和/或结束。
还可规定，在车道中使用磁性或电磁性标记13，车辆1在直线行驶中横穿该标记移动。通信装置9相应地具有磁敏模块以用于检测标记13。在此第一标记13定义参考路段的开始并且第二标记13定义参考路段的结束。在此在将输出信号与目标输出信号比较时如前文所述进行。
传感器5的检验适宜地相应通过检验装置8进行。
通过有利的方法和有利的检验装置实现了通知车辆其位于可被定义为或可用作参考路段的路段上。在此特别是高速公路的没有损坏或其他施工或事故的路段部分。如前文所述，例如还可以是隧道行驶或直线行驶。原则上可由摄像装置或无线电模块或磁敏模块在视觉上通过识别在路边和/或在车道中间或在车道2旁边的特定代码或标记10来进行与周围环境的通信。在参考路段上，传感器必须分别产生关于目标输出信号位于可预定的界限范围之内或位于可预定的阈值SW以下的输出信号。因此，为了进行比较，如上所述将在正常行驶中使用的阈值SW降低到检验阈值SWp，该检验阈值取决于目标输出信号，从而其不被目标输出信号超过。于是，如果实际输出信号S1超过检验阈值SWp，则推断出相应的传感器4、5有错误。通过最终代表车辆到X的接口的通信装置而对参考路段的认知可使错误识别界限在行驶于参考路段时被切换成更灵敏，例如通过将阈值SW调整为检验阈值SWp。只要经过了参考路段，随着比较的结束，检验阈值SWp又被切换回正常值SW并且传感器由此切换成较稳固。
因此该方法的核心在于，在行驶于由通信装置9检测到的参考路段期间，通过由控制器6或替代地在传感器4、5本身中重新编程或调整错误识别功能来识别传感器错误。该理念可实现通过在检验传感器时考虑当前行驶状态在短时间内识别更多种类的错误。通过通信装置12在行驶期间进行识别，从而可定期或在需要时进行检验。车辆的所有控制器优选地例如通过总线通信参考路段的开始或结束，从而这些控制器同样可调整其检验策略。
如果在检验期间识别出传感器错误，则优选地关闭传感器4、5或使用该传感器的系统，或者将传感器4、5或使用该传感器的系统切换为安全状态。作为附加或替代，在控制器6中进行记录，以便在下次造访修理车间时更确切地检查控制器6和/或传感器4、5。作为错误识别的结果，还可以为车辆1的驾驶员触发警示灯。

Claims (10)

1.一种用于车辆(1)、特别是机动车的传感器设备(7)，具有用于在车道(2)上的行驶期间检测所述车辆(1)的运行参数的至少一个传感器(4、5)和用于监控所述至少一个传感器(4、5)的功能性的检验装置(8)，其特征在于，所述检验装置(8)具有至少一个通信装置(9)和控制器，所述通信装置被构造用于在所述行驶中检测在所述车辆(1)周围环境中的参考设施，所述控制器根据所检测到的参考设施将所述传感器(4、5)的输出信号与所期望的目标输出信号相比较，以确定所述传感器(4、5)的功能性。
2.根据权利要求1所述的传感器设备，其特征在于，所述通信装置(12)具有至少一个摄像装置，以用于光学检测作为在所述车辆(1)周围环境中的参考设施的至少一个可视标记(10)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备，其特征在于，所述通信装置(12)具有至少一个无线电模块，以用于与作为在所述车辆(1)周围环境中的参考设施的至少一个固定通信装置(12)进行无线通信。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备，其特征在于，所述通信装置(9)具有至少一个磁敏传感器模块，该至少一个磁敏传感器模块与作为在所述车辆周围环境中的参考设施的至少一个磁性或电气标记(13)共同作用。
5.一种车辆(1)，特别是机动车，具有根据权利要求1至4中任一项所述的传感器设备。
6.一种用于运行传感器设备(7)、特别是根据权利要求1至4中任一项所述的传感器设备(7)的方法，所述传感器设备具有用于在车道(2)上的行驶期间检测所述车辆(1)的运行参数的至少一个传感器(4、5)和用于监控所述至少一个传感器(4、5)的功能性的检验装置(8)，其特征在于，监控所述车辆(1)的周围环境中的参考设施并且根据所检测到的参考设施将所述传感器(4、5)的输出信号(S1)与所期望的目标输出信号相比较，以确定所述传感器(4、5)的功能性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过通信装置(9)监控所述车辆(1)周围环境中的参考设施，所述通信装置(9)具有至少一个摄像装置、至少一个无线电模块和/或至少一个磁敏传感器模块。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，随着检测到第一参考设施开始所述比较，并且随着之后检测到第二参考设施结束所述比较。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述比较特别是通过根据所述目标输出信号降低触发阈值来提高所述传感器的灵敏度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测在所述车道(2)上或所述车道(2)旁边的光学标记(10)、固定通信装置(12)和/或磁性/电气标记(13)作为参考设施。
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