CN108072396A - 使用无线网络连接传感器进行车辆传感器校准 - Google Patents

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丹尼尔·A·马克莱德
戈皮钱德拉·苏尼拉
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Abstract

公开了一种使用无线网络连接传感器进行车辆传感器校准的方法和装置。示例的公开车辆包括通信控制器和传感器管理器。示例通信控制器通信连接到与设施相关联的网络。示例传感器管理器确定车辆靠近设施的时间。此外，传感器管理器根据安装在设施处的通信连接到网络的传感器的测量数据来校准车辆的传感器。

Description

使用无线网络连接传感器进行车辆传感器校准
技术领域
本公开总体涉及车辆传感器，并且更具体地涉及使用无线网络连接传感器进行车辆传感器校准。
背景技术
车辆包括用于测量车辆周围的状况的传感器。车辆的电子控制单元使用该测量结果来控制车辆的子系统。例如，可以使用来自车辆湿度传感器的湿度测量来校正由超声波传感器进行的距离测量。随着时间推移，在车辆传感器运行的相对恶劣环境中，传感器的精度降低。这种降低会影响车辆的控制。
发明内容
所附权利要求限定了该申请。本公开总结了实施例的各方面并且不应用于限制权利要求。根据本文所描述的技术能想到其他实施方式，对于审查以下附图和详细描述的本领域普通技术人员，这些其他实施方式将是显而易见的，并且这些实施方式旨在处在本申请的范围内。
公开了使用无线网络连接的传感器进行车辆传感器校准的示例实施例。所公开的示例车辆包括通信控制器和传感器管理器。示例性通信控制器通信连接到与设施相关联的网络。示例传感器管理器确定车辆靠近设施的时间。此外，传感器管理器根据安装在通信连接到网络的设施处的传感器的测量数据来校准车辆的传感器。
一种校准车辆的第一传感器的示例性方法包括响应于车辆靠近相关联的设施，而连接到设施的无线局部区域网络。示例性方法还包括从安装在设施处的第二传感器请求测量数据。第二传感器通信连接到设施的无线局部区域网络。此外，该方法包括根据测量数据来校准第一传感器。
一种包含指令的有形计算机可读介质，该指令在被执行时使车辆：响应于车辆靠近相关联的设施而连接到该设施的无线局部区域网络。指令还使车辆：从安装在设施处的第二传感器请求测量数据，第二传感器通信连接到设施的无线局部区域网络。此外，指令使车辆：根据测量数据来重新校准第一传感器。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在某些情况下可能会夸大其比例，以便强调并且清楚地说明本文所描述的新颖特征。此外，如本领域已知的，可以不同地设置系统部件。此外，在附图中，在几个视图中相同的附图标记表示相应的部分。
图1示出了根据本公开的教导的位于具有网络连接传感器的设施附近的车辆；
图2是图1的车辆的电子部件的框图；
图3是使用可以由图2的电子部件实现的设施的网络连接传感器来校准图1的车辆的传感器的方法的流程图。
具体实施方式
尽管可以以各种形式实施本发明，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，同时应该理解，将本公开视为本发明的示例而并不旨在将本发明限制于所示的具体实施例。
越来越多的消费者装置包括连接到网络以提供远程可访问信息和装置远程控制的传感器。通常，这些基于设施的传感器提供比车辆上的传感器更准确的信息，这是因为例如(a)基于设施的传感器通常较少暴露于在车辆上出现的噪声因素、(b)基于设施的传感器通常成本更高而更准确、和/或(c)因为基于设施的传感器不暴露于车辆遭受的恶劣条件，而不易于老化。如本文所使用的，术语“基于设施的传感器”是指传感器(a)安装在固定设施(例如房屋、加油站等)中或其周围，和/或(b)安装在设施中的或设施周围的装置中。这些基于设施的传感器连接到网络(例如位置区域网络、因特网等)，并且通过网络来提供测量。
如下所述，车辆探测其处于与车辆相关联的设施的附近的时间。如本文所使用的，当以下情况时车辆与设施相关联：(a)车辆已经被绑定(例如对于个人区域网络)和/或认证(例如对于无线局部区域网络)来访问设施处的网络，以及(b)车辆可以通过网络访问基于设施的传感器的传感器测量值。车辆通过使用全球定位系统(GPS)接收机和/或处在连接到网络的范围内来确定何时在这样的设施的附近。在一些示例中，车辆探测到其处于与其相关联的设施的附近，然后唤醒通信控制器以建立与设施的连接。
一旦建立了连接，车辆就会在设施处接收传感器列表和相关联的传感器的估计精度。车辆将装置提供的传感器的估计精度与车辆传感器的校准进行比较。对于(a)具有比车辆传感器更高估计精度(b)具有比先前校准(例如从其他设施等)更高估计精度的设施传感器，车辆在车辆传感器上执行校准策略。在一些示例中，用于不同车辆传感器的校准策略根据被校准的传感器不同而不同。例如，校准策略可以包括偏移应用或增益应用、简单值替换、传递函数偏移和/或扫描校准等。另外，车辆存储设施传感器的估计精度。
图1示出了根据本公开的教导的位于具有网络连接传感器104a和104b的设施102附近的车辆100。示例设施102是具有连接到网络的网络连接传感器104a和104b的任何合适的位置(如房屋、加油站、自动经销商和/或停车库等)。在所示示例中，设施102包括网络连接传感器104a和104b以及网络通信控制器106。在一些示例中，设施102还包括网络桥接器108。
网络连接传感器104a和104b测量设施102周围的环境。网络连接传感器104a和104b包括湿度传感器、温度传感器、压力传感器、空气质量传感器、环境光传感器和/或雨水传感器等。在一些示例中，网络连接传感器104a是独立的传感器(例如未并入到另一装置中的传感器)和/或并入到另一装置(如电器)中的传感器。例如，网络连接传感器104a可以并入到气象站中。在一些示例中，网络连接传感器104b并入到设计成具有车辆100的传感器(例如以下传感器110)的传感器组件。例如，传感器组件104b可以针对特定车辆100制造，并且当购买车辆100时包括。在所示的示例中，传感器组件104b固定到设施的壁(例如车辆100停放的车库墙壁)上。当需要时，网络连接传感器104a和104b(或在一些示例中，传感器组件104b的控制器)提供测量数据。测量数据包括相应的网络连接传感器104a和104b的(i)传感器读数和(ii)估计精度。例如，网络连接到气象站的晴雨表可能具有±0.08inHg(英寸汞柱)的精度。网络连接传感器104a和104b通过连接到网络通信控制器106来共享网络107上的测量数据。
网络通信控制器106便于将网络连接传感器104a和104b连接到网络。网络通信控制器106包括用于控制无线网络接口的硬件(例如处理器、存储器、存储装置、天线等)和软件。在一些示例中，网络通信控制器106是建立实现WLAN协议(例如IEEE 802.11a/b/g/n/ac等)的无线定位区域网络(例如网络107)的无线局部区域网络(WLAN)控制器。在一些示例中，网络连接传感器104a和104b通过网络通信控制器106将传感器读数上传到一个或多个外部服务器(未示出)。网络107可以利用现在可用或稍后开发的各种网络协议(包括但不限于基于TCP/IP(传输控制/网际协议)的网络协议)。
网络桥接器108通信连接到网络通信控制器106。当例如车辆100不包括连接到网络通信控制器106的WLAN网络107的网络控制器时，网络桥接器108为车辆100提供通信接口。示例性网络桥接器108包括用于控制无线网络接口的硬件(例如处理器、存储器、存储装置、天线等)和软件，无线网络接口例如为蓝牙和低功耗蓝牙(BLE)(如指定为由蓝牙特殊兴趣组维护的蓝牙技术规范和后续版本)、(指定为由Z-Wave联盟维护的Z-Wave规范)和/或(IEEE 802.15.4)。在使用网络桥接器108的示例中，车辆100通信连接到网络桥接器108。然后车辆100通过网络桥接器108从连接到网络107的网络连接传感器104a和104b接收测量数据。
车辆100可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他移动性实施方式的车辆。车辆100包括与移动性相关的部件，例如具有发动机、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等的动力传动系统。车辆100可以是非自主的、半自主的(例如由车辆100控制的一些常规运动功能)或自主的(例如在不需要直接的驾驶员输入的情况下，运动功能由车辆100控制)。在所示示例中，车辆100包括传感器110、电子控制单元(ECU)112、车载通信平台114、全球定位系统(GPS)接收器116和传感器管理器118。
可以以任何合适的方式将传感器110设置在车辆100中及其周围。传感器110可以安装为测量车辆100的外部周围的属性。另外，一些传感器110可以安装在车辆100的客舱内或安装在车辆100的车身(例如发动机舱、车轮拱等)内来测量车辆100的内部的属性。例如，这样的传感器110可以包括加速度计、里程表、转速计、俯仰和偏航传感器、轮速传感器、麦克风、轮胎压力传感器和生物识别传感器等。在所示示例中，传感器110电连接到ECU 112以向ECU 112提供传感器读数。随着时间推移，传感器110的校准可以由于传感器110暴露于恶劣环境(例如天气、内部发动机舱的热量等)而降低。
ECU 112监视和控制车辆100的子系统。ECU 112通过车辆数据总线(例如下面图2中的车辆数据总线204)来通信和交换信息。此外，ECU 112可以将属性(例如ECU 112的状态、传感器读数、控制状态、错误和诊断代码等)传输给其他ECU 112和/或从其他ECU 112接收请求。一些车辆100可以具有七十个或更多的位于车辆100周围的各个位置的由车辆数据总线204通信连接的ECU 112。ECU 112是包括其自身的电路(如集成电路、微处理器、存储器、存储装置等)和固件、传感器、致动器和/或安装硬件的离散电子器件组。ECU 112使用来自车辆100的传感器110的传感器读数来控制车辆100的子系统。例如，高级驾驶辅助系统(ADAS)可以根据来自湿度传感器和温度传感器的传感器读数来使用传感器读数调节距离计算结果，和/或动力传动系统控制单元可以根据来自雨水传感器的传感器读数来控制牵引力控制系统。此外，ECU 112保存用于调节来自传感器110的读数的传感器110校准配置文件。最初地，校准配置文件可以在制造过程中执行。如下所述，校准配置文件由传感器管理器118不时地更新。示例性ECU 112包括ADAS、动力传动系统控制单元、自主单元(例如当车辆100是自主的时控制车辆100的运动功能的ECU 112)、远程信息处理单元。
车载通信平台114包括有线或无线网络接口，以实现与外部网络的通信。车载通信平台114还包括用于控制有线或无线网络接口的硬件(例如处理器、存储器、存储装置、天线等)和软件。车载通信平台114包括用于广域网络(例如全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址接入(CDMA)、WiMAX(全球微波互联接入)(IEEE802.16m)等)、无线局部区域无线网络(例如IEEE 802.11a/b/g/n/ac或其他、专用短距离通信(DSRC)等)和/或个人区域网络(例如 Low Energy、等)的一个或多个无线控制器。车载通信平台114连接到由网络通信控制器106或设施102的网络桥接器108提供的网络107，以从设施102的网络连接传感器104a和104b接收测量数据。在一些示例中，车载通信平台114通过蜂窝调制解调器连接到外部网络(例如因特网)上的服务器。在这种示例中，设施102的网络连接传感器104a和104b将测量数据上传到服务器以通过车载通信平台114被检索。
当车辆100处在阈值距离(例如十英尺、二十英尺、三十英尺等)内(有时称为“附近”)时，传感器管理器118根据来自网络连接传感器104a和104b的测量数据来生成ECU 112的校准配置文件。即使在传感器管理器118正在与因特网上的外部服务器进行通信以接收来自网络连接传感器104a和104b的测量数据的示例中，传感器管理器118确定当车辆100处在设施的附近时是否重新校准传感器110，使得传感器110测量与网络连接传感器104a和104b基本相同的对象(例如相同的压力、相同的环境光、相同温度等)。传感器管理器118根据设施的坐标(例如存储在存储器中)和由GPS接收器116提供的车辆100的坐标来确定车辆100位于设施102的附近的时间。在一些示例中，在车辆100不包括GPS接收器116的情况下，当车辆100处在由网络通信控制器106和/或网络桥接器108提供的网络107的范围内时，传感器管理器118确定车辆100处在设施102附近。在一些示例中，当传感器管理器118与设施102建立关联时，传感器管理器118确定设施102的坐标。
当车辆100处在设施102附近时，传感器管理器118与设施102的网络107建立连接。传感器管理器118请求连接到网络107的网络连接传感器104a和104b的列表和相应的测量数据(例如传感器读数和估计精度)。在一些示例中，由于(a)设施102可能不时地添加网络连接传感器104a和104b，和(b)车辆100的传感器110可能持续老化，所以每当车辆100处在附近时，传感器管理器118请求来自设施102的列表和相应的测量数据。
传感器管理器118根据车辆100的传感器110(例如通过传感器110的校准配置文件)来确定传感器110的估计精度、当前传感器读数和/或传感器110的最近校准日期。传感器管理器118根据传感器110的校准配置文件和来自网络连接传感器104a和104b的测量数据，来确定是否重新校准一个或多个传感器110。例如，相应的网络连接传感器104a和104b的估计精度可以大于用于先前校准传感器110的网络连接传感器104a和104b的估计精度。作为另一个示例，将来自传感器110的传感器读数与来自相应的网络连接传感器104a和104b的测量数据进行比较，可以指示传感器110的精度自上次校准以来已经降低得更多。例如，如果车辆100的传感器110是具有精度为±4.0％相对湿度的湿度传感器，并且网络连接传感器104a和104b之一是具有精度为±2.0％相对湿度的湿度传感器，那么传感器管理器118可以生成传感器110的校准配置文件。
如果要重新校准传感器110，那么传感器管理器118生成传感器110的校准配置文件。传感器管理器118使用校准策略来校准传感器110。校准策略根据正在校准的特定传感器110。校准策略包括偏移应用或增益应用、简单值替换、传递函数偏移(transferfunction shift)和/或扫描校准(sweep calibration)等。例如，如果车辆100的传感器110是测量出71％相对湿度的湿度传感器，并且网络连接传感器104a和104b之一是测量出68％相对湿度的湿度传感器，那么传感器管理器118可以生成指示以下的传感器的校准配置文件：(a)校准策略是偏移、(b)网络连接传感器104a和104b的估计精度是为±2.0％的相对湿度、(c)偏移为3％的相对湿度。传感器管理器118将校准配置文件传输到相关的ECU 112(例如使用来自特定传感器110的传感器读数的ECU 112)。
当车辆100最初处于设施102附近时，传感器管理器118通过车载通信平台114与设施102的网络107形成关联。当用户提示(例如通过中央控制台显示器(未示出))时，传感器管理器118探测网络107(例如通过探测网络107或探测网络桥接器108)。车载通信平台114通过例如提供凭证(例如密码等)与网络通信控制器106绑定。在绑定之后，当网络107处在范围内时，传感器管理器118随后连接到网络107。
图2是图1的车辆100的电子部件200的框图。电子部件200包括传感器110、ECU112、车载通信平台114、GPS接收器116、车载计算平台202和车辆数据总线204。
车载计算平台202包括处理器或控制器206和存储器208。在一些示例中，车载计算平台202构造为包括传感器管理器118。可选地，在一些示例中，传感器管理器118结合到具有其自身的处理器和存储器的另一ECU 112(例如ADAS、远程信息处理单元等)中。处理器或控制器206可以是任何合适的处理装置或一组处理装置，例如但不限于：微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。存储器208可以是易失性存储器(例如可以包括非易失性RAM、磁性RAM、铁电RAM和任何其它合适的形式的RAM(Random Access Memory，随机存储器))；非易失性存储器(例如盘存储器、闪速(FLASH)存储器、EPROM(可擦可编程只读存储器，erasableprogrammable read-only memory)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器，electricallyerasable programmable read-only memory)、基于忆阻器的非易失性固态存储器等)、不可变存储器(例如EPROM)、只读存储器和/或大容量存储装置(例如硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器208包括多种存储器，特别是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器208是其上可以嵌入一组或多组指令(如用于操作本公开的方法的软件)的计算机可读介质。指令可以体现本文所述的一种或多种方法或逻辑。在特定实施例中，指令可以完全地或至少部分地驻留在存储器208、计算机可读介质的任何一个或多个内，和/或在执行指令期间完全地或至少部分地驻留在处理器206内。
术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”应理解为包括单个介质或多个介质(例如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关高速缓存和服务器)。术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”还包括能够存储、编码或携带用于由处理器执行或者使系统执行本文公开的任何一种或多种方法或操作的指令集的任何有形介质。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘并且定义为排除传递信号。
车辆数据总线204使ECU 112、车载通信平台114、GPS接收器116和/或车载计算平台202等通信连接。在一些示例中，车辆数据总线204包括一个或多个数据总线。车辆数据总线204可以根据以下实施：由国际标准组织(ISO)11898-1定义的控制器区域网络(CAN)总线协议、面向媒体的系统传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO 11898-7)和/或k线总线协议(ISO 9141和ISO 14230-1)和/或以太网(EthernetTM)总线协议IEEE802.3(2002年以前)等。
图3是使用设施102的网络连接传感器104a和104b校准图1的车辆100的传感器110的方法的流程图，该方法可以由图2的电子部件200实现。最初，在框302处，传感器管理器118等到车辆100处在设施102附近。传感器管理器118使用来自GPS接收器116的坐标和/或监视与设施102相关联的网络的可用性，以确定车辆100靠近设施102的时间。在框304，传感器管理器118通过网络107建立与设施102的通信。在一些示例中，传感器管理器118通过个人区域网络协议与网络桥接器108连接。
在框306，传感器管理器118接收连接到网络107的网络连接传感器104a和104b的列表。在一些示例中，该列表还包括来自网络连接传感器104a和104b的测量数据(例如传感器读数和估计精度)。在框308，传感器管理器118查询车辆100的传感器110。传感器110和/或相关联的ECU112提供传感器110的当前估计精度和传感器110的传感器读数。
在框310，传感器管理器118选择传感器110中的下一个进行分析。在框312，传感器管理器118将相应的网络连接传感器104a和104b的估计精度与在框310处选择的传感器110的估计精度进行比较。在一些示例中，传感器管理器118还将相应的网络连接传感器104a与所选择的传感器110的传感器读数进行比较。在一些这样的示例中，传感器管理器118向所选择的传感器110和相应的网络连接传感器104a和104b请求若干个传感器读数，并且考虑传感器读数在一段时间内的平均值。在框314，传感器管理器118确定是否重新校准所选择的传感器110。当(a)相应的网络连接传感器104a和104b比传感器110更准确，和/或(b)传感器读数(或平均的传感器读数)相差达到阈值(例如阈值是网络连接传感器104a和104b的估计误差)时，传感器管理器118确定重新校准所选择的传感器110。例如，如果(i)车辆100的传感器110是具有精度为±4.0％相对湿度的湿度传感器、(ii)相应的网络连接传感器104a和104b具有±2.0％相对湿度的精度、(iii)传感器读数之间的平均差是2.6％的相对湿度，那么传感器管理器118可以重新校准所选择的传感器110。在框316，传感器管理器118根据相应的网络连接传感器104a和104b的精度和传感器读数，来对所选传感器110执行校准策略。在框318，传感器管理器118确定是否有其他传感器110要进行分析。如果存在其他传感器110，那么该方法返回到框310。否则，如果没有其他传感器110，那么该方法结束。
图3的流程图表示存储在存储器(如图2的存储器208)中的机器可读指令，该指令包含当由处理器(如图2的处理器206)执行时使车辆100实现图1和图2的示例传感器管理器118的一个或多个程序。此外，尽管参考图3所示的流程图描述了示例程序，但可以替代地使用实现示例传感器管理器118的许多其它方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、去除或组合所描述的框中的一些。
在本申请中，使用转折连词旨在包括连接词。使用定冠词或不定冠词并非旨在表示基数。特别地，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用也旨在表示可能的多个这样的对象中的一个。此外，连接词“或”可以用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代。换言之，连接词“或”应该被理解为包括“和/或”。术语“包括”、“包括有”和“包括了”是包容性的，并且具有与“包含”、“包含有”和“包含了”相同的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在于本文包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (15)

1.一种车辆，包含：
通信连接到与设施相关联的网络的通信控制器；和
传感器管理器，所述传感器管理器用于：
确定所述车辆靠近所述设施的时间；和
根据安装在所述设施处的通信连接到所述网络的传感器的测量数据，来校准所述车辆的传感器。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述测量数据包括安装在所述设施处的相应传感器的传感器读数和第一精度的估计值。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中当安装在所述设施处的所述相应传感器的所述第一精度的所述估计值大于所述车辆的其中一个所述传感器的第二精度的估计值时，所述传感器管理器校准所述车辆的所述其中一个所述传感器。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中所述传感器管理器，当所述车辆的其中一个所述传感器与安装在所述设施处的所述相应传感器之间的传感器读数的差大于安装在所述设施处的所述相应传感器的所述第一精度的所述估计值时，校准所述车辆的所述其中一个所述传感器。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述传感器管理器根据所述车辆的所述传感器中待校准的特定传感器来执行多个校准策略中的一个，以校准所述传感器。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述传感器管理器可用的所述多个校准策略包括偏移或应用、增益应用、值替换、传递函数偏移和扫描校准。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中安装在所述设施处的所述传感器被共同安装在设计用于特定车辆的传感器组件中。
8.一种校准车辆的第一传感器的方法，包含：
响应于所述车辆靠近与其相关联的设施，用无线控制器连接到所述设施的无线局部区域网络；
从安装在所述设施中的第二传感器请求测量数据，所述第二传感器通信连接到所述设施的所述无线局部区域网络；和
根据所述测量数据，通过处理器校准所述第一传感器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述测量数据包括安装在所述设施处的相应的第二传感器的传感器读数和第一精度的估计值。
10.根据权利要求9所述的方法，包括当所述相应的第二传感器的所述第一精度的所述估计值大于其中一个所述第一传感器的第二精度的估计值时，确定校准所述其中一个所述第一传感器。
11.根据权利要求9所述的方法，包括当所述其中一个所述第一传感器与所述相应的第二传感器之间的传感器读数的差大于所述相应的第二传感器的所述第一精度的所述估计值时，确定校准所述其中一个所述第一传感器。
12.根据权利要求8所述的方法，其中校准所述第一传感器包括：根据所述车辆的所述第一传感器中待校准的特定传感器来执行多个校准策略中的一个。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个校准策略包括偏移或应用、增益应用、值替换、传递函数偏移和扫描校准。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二传感器被共同安装在设计用于特定车辆的传感器组件中。
15.一种包含指令的有形计算机可读介质，所述指令在被执行时使车辆进行以下操作：
响应于车辆靠近与其相关联的设施，而连接到所述设施的无线局部区域网络；
从安装在所述设施处的第二传感器请求测量数据，所述第二传感器通信连接到所述设施的所述无线局部区域网络；和
根据所述测量数据重新校准所述车辆的第一传感器。
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