CN110954889A - 物体检测传感器对准 - Google Patents

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Abstract

示例性的示例物体检测系统(20)包括具有视场(26)的传感器(24)。传感器(24)被配置成发射辐射(34)并检测由视场(26)内的物体反射的至少一些辐射(34)。视场(26)中的面板(28)允许辐射(34)穿过面板(28)。面板(28)被配置为相对于车辆坐标系(30)设定在固定位置。多个反射对准标记(32)设置在视场(26)中的面板(28)上。反射对准标记(32)将传感器(24)发射的辐射(36)朝向传感器(24)反射回。处理器(38)被配置成基于来自传感器(24)的关于由反射对准标记(32)反射并由传感器(24)检测到的辐射(36)的指示来确定传感器(24)与车辆坐标系(30)的对准。

Description

物体检测传感器对准
背景技术
电子学和技术的进步使得在汽车上结合各种先进特征成为可能。已经开发了各种感测技术用于检测车辆的附近或路径中的物体。例如，这种系统对停车辅助和巡航控制调节特征是有用的。
最近，自动车辆特征已经变得可能允许自主或半自主车辆控制。例如，巡航控制系统可以结合光检测和测距(LiDAR)，用于检测车辆的路径中的物体或另一车辆。取决于接近速度，可以基于在车辆的路径中检测到另一车辆来自动调节巡航控制设定以降低车辆的速度。
虽然诸如LiDAR的传感器是有用的，但是存在与它们的使用相关联的挑战。例如，有必要确保传感器随时间的正确校准和定位。
发明内容
一个示例性示例的物体检测系统包括具有视场的传感器。传感器被配置成发射辐射并检测由视场内的物体反射的至少一些辐射。视场中的面板允许辐射穿过面板。面板被配置为相对于车辆坐标系设定在固定位置。多个反射对准标记设置在视场中的面板上。反射对准标记将传感器发射的辐射反射回传感器。处理器被配置为基于来自传感器的关于由反射对准标记反射并由传感器检测到的辐射的指示来确定传感器与车辆坐标系的对准。
对本领域的技术人员来说，根据下面的详细描述，至少一个所公开的示例实施例的各种特征和优点将变得明显。可以将伴随详细描述的附图简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了包括根据本发明的实施例设计的物体检测系统的车辆。
图2示出了示例实施例的来自沿图1中的线2-2的透视图的选择的特征。
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的反射对准标记的示例性布置。
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的示例传感器输出，其包括对准标记与传感器的视场的取向的指示。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的另一示例传感器输出，其包括对准标记与传感器的视场的取向的指示。
图6示意性地示出了示例传感器未对准状况。
图7示意性示出了另一示例性传感器未对准状况。
图8示意性示出了另一示例性传感器未对准状况。
具体实施方式
本发明的实施例提供监测物体检测传感器与车辆坐标系的对准的能力，车辆坐标系用作参照系(frame of reference)。传感器的视场中的反射对准标记允许传感器提供传感器视场与车辆坐标系的对准的指示。
图1和2示意性地示出了与车辆22相关联的物体检测系统20。在一些示例实施例中，物体检测系统20用于提供驾驶员辅助特征，而在其它实施例中，物体检测系统20用于自主车辆操作。
物体检测系统20包括传感器24，传感器24具有用于检测车辆22的附近或路径中的物体的视场26。为了讨论的目的，使用LiDAR传感器24作为示例。由这种传感器发射的辐射包括光。在一些示例实施例中使用包括其他类型的辐射的其他传感器配置。传感器24设置在面板28附近，在图1的示例中，面板28是车辆22的挡风玻璃。面板28相对于车辆坐标系30保持在固定位置。面板28对于由传感器24发射的辐射是透明的，如图2中的34处示意性地示出的。当这种辐射从物体36反射离开时，系统20能够提供关于该物体的信息，包括例如，其相对于车辆22的位置。
多个反射对准标记32设置在面板28上的固定位置，该固定位置相对于面板28和车辆坐标系30保持恒定。当传感器24相对于面板28以期望位置和取向设定时，反射对准标记32位于传感器24的视场26内。反射对准标记32反射由传感器24发射的至少一些辐射，如36处示意性地示出的。该反射辐射由传感器24检测并提供传感器24及其视场26相对于车辆坐标系30的取向的指示。处理器38被配置成基于来自传感器24的关于由反射对准标记32反射的辐射36(在传感器24检测到辐射36时)的指示来确定传感器24与车辆坐标系30的对准。
该面板28包括对由传感器24发射的辐射基本上透明的第一材料。在一些实施例中，反射对准标记包括施加到面板28或另外地结合到的面板28中的第二不同的材料。第二不同的材料对由传感器24发射的辐射不透明，而是将辐射反射回传感器24。在一些示例实施例中，通过将反射膜施加到面板28的至少一个表面而将反射对准标记32设置于面板28上。
在另一个示例实施例中，反射对准标记是通过对面板28的对应的部分进行表面处理，诸如蚀刻或通过微光学表面成形以在面板28上产生反射光栅或图案，而建立的。由于面板28和传感器24之间的相对短的距离，光栅或图案被成形为增强将反射辐射聚焦到传感器24。
由于反射对准标记32保持在面板28上的固定位置且面板28相对于车辆坐标系30保持在固定位置，所以反射对准标记32提供参照，以允许处理器38确定传感器24是否与车辆坐标系30正确对准。例如，随着时间的推移，传感器位置可能由于振动或冲击而改变。处理器38能够确定何时发生了这种未对准并且提供指示需要传感器姿态补偿、传感器服务或包括关于传感器未对准状况的警告或警报的输出。在示例实施例中，传感器姿态补偿通过软件，使用致动器或两者来完成。
图3示意性地示出了反射对准标记32的示例布置。在该示例中，给定挡风玻璃面板28相对于传感器24的取向和挡风玻璃面板28的形状，对准标记32是在大致梯形配置。对准标记32A中的第一个设置为水平线段并且平行于第二对准标记32B。第三对准标记32C设置成大致垂直并且相对于对准标记32A和32B成倾斜角度。第四对准标记32D大致是垂直的并且相对于对准标记32A和32B以倾斜角度设置。
尽管在图3中示出的对准标记32的实际的物理取向不是真正的矩形，但是该传感器24的视野26是真正的矩形且传感器24和挡风玻璃面板28之间的相对位置导致传感器24以导致来自传感器24的以图4中的40处示意性地示出的矩形输出的方式检测反射对准标记32。在该示例中，视场26由反射对准标记32A-32D有效地框住，视场26内的任何物体36位于该框架内。在传感器24与车辆坐标系30正确对准时，反射对准标记在该示例中与视场26的周边接界。
传感器24以处理器38可识别的方式提供反射对准标记32在视场26内的位置的指示，用于做出关于传感器24与车辆坐标系30的对准的确定。在一些实施例中，关于来自反射对准标记32的在36处反射的辐射的指示是当传感器24与车辆坐标系30正确对准时的预定的第一指示，诸如与视场26接界。来自传感器24的不同的第二指示是传感器24和车辆坐标系30之间的任何未对准的结果。在该实施例中，处理器38，被编程或配置成将来自传感器24的关于由反射对准标记32反射的辐射36的指示与第一指示进行比较，并且识别与其的任何差异作为存在一些未对准的指示。
尽管图3和4的示例包括线性段反射对准标记，但是其它实施例包括不同的配置。图5示出了当对准标记30包括设置于视场26的角落附近的相对小的矩形段时的示例传感器输出。在该示例中，视场26通常是矩形的。在图5的示例中，仅提供三个反射对准标记32A、32B和32C。使那些对准标记中的至少两个沿大致水平的线彼此对准，并且使反射对准标记中的两个沿着大致垂直的线对准地相对于彼此设置容许处理器38在两个维度上进行关于传感器24的对准的确定。
给定该描述，本领域技术人员将认识到，反射对准标记32的各种布置是可能的，并且它们将能够选择这种对准标记的适当布置和配置以满足它们的特定需要。面板28相对于传感器24的轮廓和位置及其视场可以规定定位反射对准标记32的特定要求，以便为特定的传感器装置提供所需的结果。
利用反射对准标记32，处理器38能够使用来自传感器24的信息，用于检测各种潜在未对准状况。图6示意性地示出了视场26相对于由对准标记32建立的框架倾斜的情况。在这种情况下，代替对准标记32在视场26的边界周围建立框架，仅对准标记的部分出现在来自传感器24的图像信息中，并且那些部分未与视场26的边界正确对准。如图6中示意性地示出的，反射对准标记32的部分位于视场26的外部并且未出现在图6所示的传感器输出40'中。
在图7中示意性地描绘了传感器24与车辆坐标系30未对准的另一示例性状况。在该示例中，与传感器24的正确的安装位置相比，已经向右移动(根据示例)了传感器24。替代地，传感器可以绕垂直轴稍微向右旋转(再次，根据示例)。在该示例中，传感器输出40'不包括所有反射对准标记32。例如，应该与视场26的左侧接界的反射对准标记32不在视场26内。另外，应该与视场26的右侧接界的反射对准标记32向内出现在视场26的右边界的左侧的视场内。
可以使用本发明的实施例来确定的另一种未对准情况被示意性地在图8中示出。在这种状况下，传感器24已经相对于面板28倾斜，使得由反射对准标记32反射的辐射提供的框架或边界看起来比视场26短。应该与视场26的底边缘接界的对准标记的指示看似向上移动，使得框架高度小于视场26的高度。
处理器38被编程为识别在图6、7和8中所示的任何未对准状况以及其他潜在未对准状况。
在一些示例实施例中，反射对准标记32包括凹反射面，其将由对准标记32反射的辐射36向后朝着传感器24聚焦。提供聚焦表面增强了传感器24正确地检测36处的反射辐射的能力，否则可能引入一些挑战，因为对准标记32相对靠近传感器24。
传感器24提供对准标记32相对于视场26的位置的指示的方式可以根据特定实施例而变化。在一些实施例中，与由距离传感器24更远距离处的物体36反射的强度相比，反射辐射的强度在由反射对准标记32反射时更大。其他示例包括使用发射辐射脉冲和检测到的反射辐射之间的飞行时间或时间差信息。与远离传感器24的物体相关联的飞行时间或时间差相比，对准标记32的更靠近的位置导致更短的飞行时间或时间差。处理器38被编程或以其他方式配置成识别来自传感器24的指示，以确定反射对准标记32相对于视场26的位置。
利用根据本发明的实施例设计的物体检测系统，监视传感器24相对于车辆坐标系统30随时间的对准变得可能。确保适当的传感器对准提供关于物体相对于车辆22的更准确的信息，这增强或改善了物体检测系统20为各种目的提供准确信息的能力。前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员而言，对所公开的示例的变化和修改可以变得显而易见，这些变化和修改不一定脱离本发明的本质。给予本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种物体检测系统(20)，包括：
传感器(24)，具有视场(26)，所述传感器(24)被配置为发射辐射(34)并检测由所述视场(26)内的物体反射的所述辐射(34))中的至少一些辐射；
面板(28)，在所述视场(26)中，所述面板(28)允许所述辐射(34)穿过所述面板(28)，所述面板(28)被配置成相对于车辆坐标系(30)设定在固定位置；
多个反射对准标记(32)，设置在所述视场(26)中的所述面板(28)上，所述反射对准标记(32)将由所述传感器(24)发射的辐射(36)朝向所述传感器(24)反射回；以及
处理器(38)，其被配置为基于来自所述传感器(24)的关于由所述反射对准标记(32)反射并由所述传感器(24)检测到的辐射(36)的指示来确定所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)的对准。
2.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，
所述面板(28)包括第一材料；并且
所述反射对准标记(32)包括施加到所述面板(28)的第二不同材料。
3.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，所述反射对准标记(32)包括聚焦形状，所述聚焦形状将由所述反射对准标记(32)反射的辐射(36)朝向所述传感器(24)聚焦。
4.如权利要求3所述的物体检测系统(20)，其中，所述反射对准标记(32)具有至少部分凹陷的聚焦表面。
5.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，所述反射对准标记(32)包括对所述面板(28)的对应部分的表面处理。
6.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，
所述多个反射对准标记(32)包括至少三个反射对准标记(32)；并且
所述至少三个反射对准标记(32)相对于彼此设置为提供至少两个维度上的对准信息。
7.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，
所述视场(26)大致是具有四个角的矩形；并且
所述反射对准标记(32)中的至少一个反射对准标记在所述四个角中的每一个附近。
8.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，
所述反射对准标记(32)沿所述视场(26)的周边建立框架；
所述框架是矩形的；
所述反射对准标记(32)中的第一个反射对准标记限定所述框架的第一边；
所述反射对准标记(32)中的第二个反射对准标记限定所述框架的第二边；
所述反射对准标记(32)中的第三个反射对准标记限定所述框架的第三边；并且
所述反射对准标记(32)中的第四个反射对准标记限定所述框架的第四边。
9.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，所述处理器(38)被配置为重复地确定所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)的所述对准，并在来自所述传感器(24)的所述指示对应于所述传感器(24)和所述车辆参照系之间的未对准时，提供输出。
10.如权利要求1所述的物体检测系统(20)，其中，
所述传感器(24)基于检测到当所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)正确对准时由所述反射对准标记(32)反射的辐射(34)而提供预定的第一指示；
所述传感器(24)基于检测到当所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)未对准时由所述反射对准标记(32)反射的辐射(34)而提供不同的第二指示；并且
所述处理器(38)确定来自所述传感器(24)的所述指示是对应于所述第一指示还是所述第二指示。
11.一种监视物体检测系统(20)的方法，所述物体检测系统包括在面板(28)附近的传感器(24)，所述面板在所述传感器(24)的视场(26)中具有多个反射对准标记(32)，所述面板(28)相对于车辆坐标系(30)处于固定位置，所述方法包括：
从所述传感器(24)发射辐射(34)；
检测从所述多个反射标记反射的所述辐射中的至少一些辐射(36)；以及
基于来自所述传感器(24)的关于由所述反射对准标记(32)反射并由所述传感器(24)检测到的辐射(36)的指示来确定所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)的对准。
12.如权利要求11所述的方法，其中，确定所述传感器(24)的所述对准包括重复地确定所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)的所述对准，并且所述方法包括在来自所述传感器(24)的所述指示对应于所述传感器(24)和所述车辆参照系之间的未对准时提供输出。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述输出包括以下至少之一：(i)需要传感器姿态补偿的指示，(ii)要获得用于所述传感器(24)的服务的指示，以及(iii)所述传感器的对准不正确的警报。
14.如权利要求11所述的方法，其中，
来自所述传感器(24)的所述指示包括当所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)正确对准时的预定的第一指示和当所述传感器(24)与所述车辆坐标系(30)未对准时的不同的第二指示；并且
确定所述传感器(24)的所述对准包括确定来自所述传感器(24)的所述指示是对应于所述第一指示还是所述第二指示。
15.如权利要求11所述的方法，包括将由所述反射对准标记(32)反射的所述辐射(36)聚焦到所述传感器(24)的一部分上。
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