CN112987053A - 监测偏航传感器的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
用于监测车载偏航率传感器的方法和相关联的系统包括:在车辆操作期间确定车辆航向以及基于此确定第一车辆航向参数。经由偏航率传感器确定第二车辆航向参数。基于第一车辆航向参数和第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数。经由偏航率传感器确定第一偏航项,并且基于第一偏航项和偏航率传感器偏差参数确定最终偏航项。
Description
引言
车辆底盘稳定性控制系统和车载驾驶员辅助系统(诸如高级驾驶员辅助系统(ADAS))采用来自偏航率传感器的信息来监测相对于竖直轴线的车辆角速度。这种信息对于提供自主操作是有用的,包括例如自适应巡航控制系统、车道保持辅助系统和车道变换辅助系统。这种信息对于高级车辆稳定性控制也是有用的。
背景技术
从偏航率传感器输出的信号可能经受漂移,这会影响车道保持辅助系统、车道变换辅助系统和底盘稳定性控制系统的性能。用于监测偏航率传感器的已知系统要求车辆在直线上或在停止条件下操作,其中,方向盘角处于或接近零度旋转。这可能导致只有一个有限的时间窗口进行监测,使得传感器偏差在多个关键周期内可能都无法确定。传感器偏差可能受诸如周围温度的环境因素的影响。此外,传感器偏差可能是因为传感器老化而造成的。因此,需要提供改进的系统和相关联的方法来监测偏航率传感器,以检测传感器漂移,补偿传感器漂移,并且指示与传感器漂移相关联的故障。
发明内容
描述了一种包括偏航率传感器的车辆,该偏航率传感器用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)和底盘稳定性控制系统中的任何一者或两者的操作控制。在一个实施例中,高级驾驶员辅助系统(ADAS)可采用来自偏航率传感器的输入以执行车道保持例程或自动车道变换辅助(ALC)操纵,诸如按需车道变换ALC操纵。
用于监测车载偏航率传感器的方法和相关联的系统包括:在车辆操作期间确定车辆航向以及基于此确定第一车辆航向参数。经由偏航率传感器确定第二车辆航向参数。基于第一车辆航向参数和第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数。经由偏航率传感器确定第一偏航项,并且基于第一偏航项和偏航率传感器偏差参数确定最终偏航项。
本公开的一方面包括:通过监测来自全球导航卫星系统(GNSS)传感器的输入确定车辆航向来确定车辆航向。
本公开的另一个方面包括:通过经由GNSS传感器确定地图航向参数,经由摄像头确定摄像头航向参数和经由第三传感器确定第三航向参数,来确定车辆航向。为相应的地图航向参数、摄像头航向参数和第三航向参数确定相应的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子,并且基于地图航向参数、摄像头航向参数、第三航向参数以及相应的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子确定第一车辆航向参数。
本公开的另一个方面包括第三传感器,该第三传感器是环视摄像头,并且其中,经由第三传感器确定第三航向参数包括:基于环视摄像头确定第三航向参数。
本公开的另一个方面包括第三传感器,该第三传感器是激光雷达装置,并且其中,经由第三传感器确定第三航向参数包括:基于激光雷达装置确定第三航向参数。
本公开的另一个方面包括用于相应的地图航向参数、摄像头航向参数和第三航向参数的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子,这些权重因子是基于来自GNSS传感器、摄像头和第三传感器的车辆航向信息的预期可靠性动态确定的。
本公开的另一个方面包括:当偏航率传感器偏差参数大于阈值时,检测与偏航率传感器相关联的故障。
本公开的另一个方面包括:基于最终偏航项来控制车辆的操作。
本公开的另一个方面包括:基于第一车辆航向参数确定第一车辆航向变化率。
本公开的另一个方面包括:通过基于第二车辆航向参数确定第二车辆航向变化率,经由偏航率传感器确定第二车辆航向参数。
本公开的另一个方面包括:定期确定第一车辆航向参数和第二车辆航向参数,以及基于定期确定的第一车辆航向参数和第二车辆航向参数,定期确定偏差参数。基于第一车辆航向参数和第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数包括:为定期确定的偏差参数确定平均值。
本公开的另一个方面包括:通过在包括对弯曲道路上的操作的动态车辆操作期间确定车辆航向,在车辆操作期间确定车辆航向。
本发明提供了以下技术方案:
1. 一种用于监测车载偏航率传感器的方法,所述方法包括:
在车辆操作期间确定车辆航向;
基于所述车辆航向确定第一车辆航向参数;
经由所述偏航率传感器确定第二车辆航向参数;
基于所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数;
经由所述偏航率传感器确定第一偏航项;以及
基于所述第一偏航项和所述偏航率传感器偏差参数确定最终偏航项。
2. 根据技术方案1所述的方法,其中,确定所述车辆航向包括:监测来自全球导航卫星系统(GNSS)传感器的输入,以确定所述车辆航向。
3. 根据技术方案1所述的方法,其中,确定所述车辆航向包括:
经由GNSS传感器确定地图航向参数;
经由摄像头确定摄像头航向参数;
经由第三传感器确定第三航向参数;
分别为所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定相应的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子;以及
基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数、所述第三航向参数以及相应的所述第一权重因子、所述第二权重因子和所述第三权重因子确定所述第一车辆航向参数。
4. 根据技术方案3所述的方法,其中,所述第三传感器包括环视摄像头,其中,经由所述第三传感器确定所述第三航向参数包括:基于所述环视摄像头确定所述第三航向参数,并且其中,确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
5. 根据技术方案3所述的方法,其中,所述第三传感器包括激光雷达装置,
其中,经由所述第三传感器确定所述第三航向参数包括:基于所述激光雷达装置确定所述第三航向参数,并且其中,确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
6. 根据技术方案3所述的方法,其中,用于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数的所述第一权重因子、所述第二权重因子和所述第三权重因子分别是基于来自所述GNSS传感器的所述地图航向参数、来自所述摄像头的所述摄像头航向参数和来自所述第三传感器的所第三航向参数的预期可靠性动态确定的。
7. 根据技术方案1所述的方法,所述方法进一步包括:当所述偏航率传感器偏差参数大于阈值时,检测与所述偏航率传感器相关联的故障。
8. 根据技术方案1所述的方法,所述方法进一步包括:基于所述最终偏航项控制所述车辆的操作。
9. 根据技术方案1所述的方法,其中,基于所述车辆航向确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述第一车辆航向参数确定第一车辆航向变化率。
10. 根据技术方案1所述的方法,其中,经由所述偏航率传感器确定所述第二车辆航向参数包括:基于所述第二车辆航向参数确定第二车辆航向变化率。
11. 根据技术方案1所述的方法,所述方法进一步包括:
定期确定所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数;以及
基于所述定期确定的所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数来定期确定偏差参数;
其中,基于所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数来确定所述偏航率传感器偏差参数包括:为定期确定的所述偏差参数确定平均值。
12. 根据技术方案1所述的方法,其中,在车辆操作期间确定所述车辆航向包括:在包括对弯曲道路上的操作的动态车辆操作期间确定所述车辆航向。
13. 一种车辆,所述车辆包括:
偏航率传感器;
第二传感器,所述第二传感器设置成监测车辆航向;以及
控制器,所述控制器与所述偏航率传感器和所述第二传感器通信,所述控制器包括存储器装置,所述存储器装置包括指令集,所述指令集可执行以:
在车辆操作期间经由所述第二传感器确定车辆航向,
基于所述车辆航向确定第一车辆航向参数,
经由所述偏航率传感器确定第二车辆航向参数,
基于所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数,
经由所述偏航率传感器确定第一偏航项,
基于所述第一偏航项和所述偏航率传感器偏差参数确定最终偏航项,以及
基于所述最终偏航项来控制所述车辆的操作。
14. 根据技术方案13所述的车辆,其中,设置成监测所述车辆航向的所述第二传感器包括全球导航卫星系统(GNSS)传感器。
15. 根据技术方案13所述的车辆,其中,设置成监测所述车辆航向的所述第二传感器包括多个传感器,所传感器包括GNSS传感器、摄像头和第三传感器;并且其中,可执行以在车辆操作期间经由所述第二传感器确定车辆航向的所述指令集包括可执行以进行如下操作的指令集:
经由所述GNSS传感器确定地图航向参数,
经由摄像头确定摄像头航向参数,
经由第三传感器确定第三航向参数,
分别为所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定相应的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子,以及
基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数、所述第三航向参数以及相应的所述第一权重因子、所述第二权重因子和所述第三权重因子确定所述第一车辆航向参数。
16. 根据技术方案15所述的车辆,其中,所述第三传感器包括环视摄像头,其中,所述指令集可执行以基于所述环视摄像头确定所述第三航向参数,并且其中,所述指令集可执行以基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
17. 根据技术方案15所述的车辆,其中,所述第三传感器包括激光雷达装置,其中,所述指令集可执行以基于所述激光雷达装置确定所述第三航向参数,并且其中,所述指令集可执行以基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
18. 根据技术方案13所述的车辆,所述车辆进一步包括所述指令集,所述指令集可执行以在所述偏航率传感器偏差参数大于阈值时,检测与所述偏航率传感器相关联的故障。
19. 根据技术方案13所述的车辆,所述车辆进一步包括可执行以基于所述最终偏航项来控制所述车辆的操作的指令集。
当结合随附附图时,本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面结合附图对用于实施本教导的最佳模式和其他实施例中的一些的详细描述容易显而易见,如所附权利要求中所定义的。
附图说明
例如,现在将参照随附附图描述一个或多个实施例,在附图中:
图1示意性地图示了根据本公开的包括偏航率传感器的车辆的侧视图,其中,该车辆配置有高级驾驶员辅助系统(ADAS)。
图2示意性地图示了根据本公开的与偏航率偏差估计器相关联的示意图,该偏航率偏差估计器用于动态地监测车辆操作,以确定与车载偏航率传感器相关联的偏航率偏差项。
图3示意性地图示了根据本公开的示意图,该示意图图示了用于动态监测车载偏航率传感器的信息流效应传感器融合。
图4绘画般地图示了根据本公开的与在道路上行驶的车辆相关联和与偏航率偏差估计器有关的参数。
图5以流程图形式示意性地图示了根据本公开的动态监测车载偏航率传感器的过程。
所附附图并不一定按比例绘制,并且呈现了如本文中所公开的本公开的各种优选特征的略微简化的表示,包括例如特定的尺寸、取向、位置和形状。与这样的特征相关联的细节部分将由特定的预期应用和使用环境决定。
具体实施方式
如本文中所描述和所图示的,所公开的实施例的部件可设置和设计成各种不同的配置。因此,以下详细描述并不旨在限制本公开所要求的范围,而仅仅是代表其可能的实施例。另外,虽然在以下描述中阐述了大量具体细节,以便提供对本文中所公开的实施例的全面理解,但是一些实施例可以在没有这些细节中的一些的情况下实践。此外,为了清楚起见,相关技术中所理解的某些技术材料并没有详细描述,以免不必要地模糊本公开。
附图呈简化形式,并且没有按精确比例绘制。为了方便和清楚起见,可参照附图使用方向术语,诸如纵向的、横向的、顶部、底部、左、右、上、下、在……上方、在……下方、在……之下、后面和前面。这些和类似的方向术语不应被视为限制本公开的范围。此外,如本文中所图示和描述的,本公开可在缺少本文中未具体公开的元件的情况下实践。
如本文中所使用的,术语“系统”指机械和电气硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置,它们单独地或组合地提供所描述的功能性。这可包括但不限于专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)、用于包含软件或固件指令的存储器、组合逻辑电路和/或其他部件。
参照附图(其中,贯穿几个图,相同的附图标记都与相同的或类似的部件对应),与本文中所公开的实施例一致,图1示意性地图示了车辆10的侧视图,该车辆设置在行驶表面70(诸如铺面道路表面)上并且能够穿过该行驶表面。车辆10包括偏航率传感器45、车载导航系统24、包括数字化道路地图25的计算机可读存储装置或介质(存储器)23、空间监测系统30、车辆控制器50、全球导航卫星系统(GNSS)传感器52、人/机接口(HMI)装置60,并且在一个实施例中,包括自主控制器65和远程信息处理控制器75。车辆10可包括但不限于呈商用车辆、工业用车辆、农业用车辆、客运车辆、飞机、船只、火车、全地形车辆、个人移动设备、机器人等形式的移动平台,以实现本公开的目的。
在一个实施例中,偏航率传感器45是基于惯性的传感器,该基于惯性的传感器呈采用压电加速度计的陀螺装置的形式,该压电加速度计动态地监测车辆10绕竖直轴线的角速度。偏航率传感器45生成由车辆控制器50或另一个车载控制器监测的输出信号。
空间监测系统30包括:一个或多个空间传感器和系统,它们被设置成监测车辆10前方的可视区域32;以及空间监测控制器55。例如,设置成监测车辆10前方的可视区域32的空间传感器包括激光雷达传感器34、环视摄像头36、前视摄像头38等。雷达传感器(未示出)也可用作空间传感器。
空间传感器中的每一个都设置在车辆上,以监测可视区域32中的全部或一部分,从而检测接近的远程物体,诸如道路特征、车道标记、建筑、行人、道路标志、交通控制灯和标志、其他车辆以及接近车辆10的地理特征。空间监测控制器55基于来自空间传感器的数据输入生成可视区域32的数字表示。空间监测控制器55可以评估来自空间传感器的输入,以鉴于每个接近的远程物体来确定线性范围、相对速度和车辆10的轨迹。空间传感器可以位于车辆10上的各个位置处,包括前角落、后角落、后侧和中间侧。在一个实施例中,空间传感器可以包括前雷达传感器和摄像头,不过本公开并不限于此。空间传感器的放置允许空间监测控制器55监测交通流,包括接近的车辆、交叉口、车道标记和车辆10周围的其他物体。由空间监测控制器55生成的数据可被车道标记监测处理器(未示出)用来估计道路。
激光雷达传感器34采用脉冲和反射激光束来测量到物体的范围或距离。环视摄像头36包括图像传感器和透镜,与视频处理模块(VPM)通信,并且操作以监测围绕车辆10的360°可视区域。前视摄像头38包括图像传感器、透镜和摄像头控制器。图像传感器是电光装置,该电光装置采用光敏感测元件的多维阵列将光学图像转换成电子信号。摄像头控制器可操作地连接到图像传感器,以监测可视区域32。摄像头控制器被设置成控制图像传感器,以捕获与经由透镜投射到图像传感器上的可视区域32相关联的视野(FOV)的图像。光学透镜可配置成包括诸如针孔透镜、鱼眼透镜、立体透镜、伸缩透镜等的特征。前视摄像头38经由图像传感器以所需的速率(例如每秒30个图像文件)定期地捕获与可视区域32相关联的图像文件。每个图像文件都由以前视摄像头38的原始分辨率捕获的可视区域32的全部或一部分的2D或3D像素化数字表示组成。在一个实施例中,图像文件呈24位图像的形式,该24位图像包括表示可见区域32的RGB(红绿蓝)可见光谱值和深度值。图像文件的其他实施例可以包括2D图像或3D图像,该2D图像或该3D图像以一定水平的分辨率描绘可视区域32的黑白或灰度可见光光谱、可视区域32的红外光谱表示或其他图像表示,但不限于此。在一个实施例中,针对与亮度和/或照度有关的参数,可以对多个图像文件的图像表示进行评估。替代地,可基于RGB颜色分量、亮度、纹理、轮廓或它们的组合对图像表示进行评估。图像传感器与编码器通信,该编码器对每个图像文件都执行数字信号处理(DSP)。前视摄像头38的图像传感器可配置成以名义上标准的清晰度分辨率(例如640×640像素)捕获图像。替代地,前视摄像头38的图像传感器可配置成以名义上高清的分辨率(例如1440×1024像素)或以另一种合适的分辨率捕获图像。前视摄像头38的图像传感器可捕获静态图像,或替代地,以预定图像捕获速率捕获数字视频图像。图像文件作为编码数据文件被传送到摄像头控制器,在一个实施例中,这些编码数据文件被存储在非暂时性数字数据存储介质中,以用于车载或非车载分析。
前视摄像头38有利地安装和定位在处于允许捕获可视区域32的图像的位置的车辆10上,其中,可视区域32的至少一部分包括位于车辆10前方的行驶表面70的一部分,并且包括车辆10的轨迹。可视区域32还可包括周围环境,包括例如车辆交通、路边物体、行人和其他特征、天空、地平线、行驶车道和车辆10前方驶来的车辆。还可采用其他摄像头(未示出),包括例如设置在车辆10的后部部分或侧部部分以监测车辆10的后方和车辆10的右侧或左侧之一的第二摄像头。
自主控制器65配置成实施自主驾驶或高级驾驶员辅助系统(ADAS)车辆功能性。这种功能性可包括能够提供一定水平的驾驶自动化的车载控制系统。术语‘驾驶员’和“操作员”描述负责指挥车辆10的操作的人,无论是积极参与控制一个或多个车辆功能,还是指挥自主车辆操作。驾驶自动化可以包括一系列动态驾驶和车辆操作。驾驶自动化可以包括与单一车辆功能有关的某种水平的自动控制或干预,诸如转向、加速和/或制动,其中,驾驶员持续地对车辆10进行全面控制。驾驶自动化可以包括与多种车辆功能的同时控制有关的某种水平的自动控制或干预,诸如转向、加速和/或制动,其中,驾驶员持续地对车辆10进行全面控制。驾驶自动化可以包括对车辆驾驶功能进行的同时自动控制,这些车辆驾驶功能包括转向、加速和制动,其中,驾驶员在旅途期间放弃对车辆进行控制一段时间。驾驶自动化可以包括对车辆驾驶功能进行的同时自动控制,这些车辆驾驶功能包括转向、加速和/或制动,其中,驾驶员在整个旅途中都放弃对车辆10进行控制。驾驶自动化包括硬件和控制器,该硬件和该控制器配置成监测在各种驾驶模式下的空间环境,以在动态车辆操作期间执行各种驾驶任务。通过非限制性的示例,驾驶自动化可以包括巡航控制、自适应巡航控制、车道变换警告、干预和控制、自动停车、加速、制动等。通过非限制性的示例,自主车辆功能包括自适应巡航控制(ACC)操作、车道引导和车道保持操作、车道变换操作、转向辅助操作、物体躲避操作、停车辅助操作、车辆制动操作、车辆速度和加速操作、车辆横向运动操作,例如作为车道引导、车道保持和车道变换操作等的一部分。因此,制动命令可以由自主控制器65独立于车辆操作员的动作和响应于自主控制功能而生成。
操作员控制可被包括在车辆10的乘客舱中,并且通过非限制性的示例,可包括方向盘、油门踏板、刹车踏板和作为HMI装置60的元件的操作员输入装置。操作员控制使得车辆操作员能够在运行时与车辆10交互并且指挥车辆10的操作,以提供乘客运输。在车辆10的一些实施例中,可省略包括方向盘、油门踏板、刹车踏板、传动范围选择器等的操作员控制装置。
HMI装置60提供人/机交互,以实现指挥信息娱乐系统、GNSS传感器52、导航系统24等的操作的目的,并且包括控制器。HMI装置60监测操作员请求,并且向操作员提供信息,该信息包括车辆系统的状态、服务和维护信息。GNSS传感器52是卫星导航系统的元件,该卫星导航系统能够提供全球范围内的自主地理空间定位,以使用从卫星沿视线无线电传输的时间信号来以经度、维度和海拔/高度形式确定位置。GNSS传感器的一个实施例是全球定位系统(GPS)传感器。
HMI装置60与多个驾驶员接口装置通信和/或控制它们的操作,其中,驾驶员接口装置能够发送与自动车辆控制系统中的一个的操作相关联的消息。HMI装置60还可与一个或多个装置通信,这些装置监测与车辆操作员相关联的生物识别数据,除了别的以外,还包括例如眼睛注视位置、姿势和头部位置跟踪。为了便于描述,HMI装置60被描绘为一体式装置,但是在本文中所描述的系统的实施例中,可被配置为多个控制器和相关联的感测装置。操作员接口装置可以包括能够发送催促操作员动作的消息的装置,并且可以包括电子可视显示模块,例如液晶显示器(LCD)装置、平视显示器(HUD)、音频反馈装置、可穿戴装置和触觉座位。能够催促操作员动作的操作员接口装置优选地由HMI装置60控制或通过HMI装置60控制。在操作员的视野范围内,HUD可投射反射到车辆的挡风玻璃的内侧上的信息,包括发送与操作自动车辆控制系统中的一个相关联的置信水平。HUD还可提供增强现实信息,诸如车道位置、车辆路径、方向和/或导航信息。
车载导航系统24采用数字化道路地图25,以实现车辆操作员提供导航支持和信息的目的。自主控制器65采用数字化道路地图25来实现控制自主车辆操作或ADAS车辆功能的目的。
车辆10可包括远程信息处理控制器75,该远程信息处理控制器包括能够进行额外的车辆通信(包括与具有无线和有线通信能力的通信网络90通信)的无线远程信息处理通信系统。远程信息处理控制器75能够进行额外的车辆通信,包括短程车对车(V2V)通信和/或车对任何事物(V2x)通信,该通信可包括与基础设施监视器(例如交通摄像头)的通信。替代地或附加地,远程信息处理控制器75具有无线远程信息处理通信系统,该无线远程信息处理通信系统能够与手持装置(例如手机、卫星电话或另一个电话装置)进行短程无线通信。在一个实施例中,手持装置包括软件应用,该软件应用包括用于与远程信息处理控制器75通信的无线协议,并且手持装置执行额外的车辆通信,包括经由通信网络90与非车载服务器95通信。替代地或附加地,远程信息处理控制器75通过经由通信网络90与非车载服务器95通信来直接执行额外的车辆通信。
术语“控制器”和相关术语(诸如微控制器、控制单元、处理器和类似的术语)指的是以下各者中的一个或多个组合:(多个)专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、(多个)电子电路、(多个)中央处理单元,例如,呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的(多个)微处理器和(多个)相关联的非暂时性存储器部件,它们由存储器23指示。非暂时性存储器部件能够存储机器可读指令,这些机器可读指令呈以下形式:一个或多个软件或固件程序或例程、(多个)组合逻辑电路、(多个)输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可以由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能性的其他部件。(多个)输入/输出电路和装置包括监测来自传感器的输入的模拟/数字转换器和相关装置,其中,这样的输入是以预设的采样频率或响应于触发事件来监测的。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似的术语指的是控制器可执行指令集,包括校准和查找表。每个控制器都执行(多个)控制例程,以提供所需的功能。例程可定期执行,例如在正在进行的操作期间每隔100微秒执行一次。替代地,例程可响应于触发事件的发生而被执行。控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线点对点链路、网络化通信总线链路、无线链路或另一种合适的通信链路来实现。通信包括以适当的形式交换数据信号,包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可包括离散的、模拟的或数字化的模拟信号,这些信号表示来自传感器的输入、致动器命令和控制器之间的通信。术语“信号”指的是传递信息的物理可识别指示符,并且可以是合适的波形(例如电的、光学的、磁的、机械的或电磁的),诸如DC、AC、正弦波、三角波、方波、振动,其能够通过介质传送。参数被定义为可测量的量,其表示可使用一个或多个传感器和/或物理模型识别的装置或其他元件的物理属性。参数可以具有离散值,例如“1”抑或“0”,或值可以无限可变。
如本文所使用的,术语‘动态的’和‘动态地’描述步骤或过程,这些步骤或过程是实时执行的,并且特征在于,在例程的执行期间或在例程的执行的迭代之间监测或以其他方式确定参数的状态并且有规律地或定期地更新参数的状态。
如参照图2、图3、图4和图5所描述的,并且继续参考参照图1所描述的车辆10,偏航率传感器45的监测包括:动态地监测来自其他车载感测系统(诸如前视摄像头38、环视摄像头36、激光雷达传感器34、GNSS传感器52和相关联的导航地图25)的输入,以确定车辆10在各种操作条件下处于运动时的车辆航向,包括在直线和弯道上操作、在加速或减速下操作以及在空闲/停止条件下操作。第一车辆航向参数是基于用来自其他车载感测系统的输入监测车辆航向来确定的。第二车辆航向参数是通过监测来自偏航率传感器45的输入来确定的。偏航率传感器偏差参数是基于第一车辆航向参数和第二车辆航向参数来确定的。第一偏航项(term)是由偏航率传感器45确定的,并且最终偏航项是基于第一偏航项和偏航率传感器偏差参数确定的。
图2示意性地示出了与偏航率偏差估计器100相关联的示意图,该示意图图示了用于动态地监测车辆操作以确定与偏航率传感器相关联的偏航率偏差项的信息流,其中,参照图1描述了包括偏航率传感器45的车辆10的实施例。
第一车辆航向参数112通过采用偏航率传感器45之外的车载感测系统监测车辆航向来确定。第一车辆航向参数112被认为准确地捕获与车辆航向有关的地面实况。在一个实施例中,第一车辆航向参数112呈第一车辆航向变化率的形式。第一车辆航向参数112通过以下操作来确定:通过动态地监测来自其他车载感测系统(诸如前视摄像头38、环视摄像头36、激光雷达传感器34和GNSS传感器52以及相关联的导航地图25中的一个或多个)的输入确定车辆航向()102以及确定其时间率变化(103)以确定车辆航向变化率。车辆航向变化率对估计偏航率传感器45中的信号偏差是有用的。
在一个实施例中,车辆航向()102可通过监测来自多个感测系统的输入和执行传感器融合例程200来确定。图3示意性地示出了与传感器融合例程200有关的元件,该传感器融合例程200基于来自车辆航向信息的多个独立源的车辆航向信息的加权编译来确定车辆航向()102。在一个实施例中,并且如图所示,可存在三个或更多的独立车辆航向信息源,包括来自环视摄像头36和相关联的视频处理模块(VPM)的信息、来自前视摄像头38的信息和来自GNSS传感器52和相关联的数字地图25的信息。替代地或除了环视摄像头36之外,可采用激光雷达传感器34作为车辆航向信息的源。
VPM产生VPM航向估计(),前视摄像头产生摄像头航向(),GNSS产生GNSS航向(),并且数字地图产生地图航向()。地面航向()被定义为GNSS航向之间的差,即。可以确定相应的权重因子VPM航向因子w S 、前视摄像头因子w F 和地面航向因子w GM ,其中,权重因子是基于来自呈GNSS传感器52、前视摄像头38、环视摄像头36和/或激光雷达传感器34形式的独立源的车辆航向信息的预期可靠性而动态地确定的。来自独立源的车辆航向信息的预期可靠性可基于与照明、周围光、路况、降水等有关的环境和动态操作条件。例如,当车辆在白天期间行驶在有高密度道路标记的道路上时,摄像头航向估计()可被认为是最可靠的,并且因此给予加权因子w F 较高的值。
车辆航向()102通过将VPM航向估计()、摄像头航向()和地面航向()相加(210)来确定,它们中的每一者都乘以相应的加权因子w S 、w F 、w GM 。第一车辆航向变化率112通过监测车辆航向()102的时间率变化来确定。
再次参照图2,第二车辆航向参数114被确定,并且呈车辆航向变化率的形式,该车辆航向变化率基于来自偏航率传感器45的观察到的偏航率()104、车道曲率(C)106和车辆速度(v)108确定。这包括将车道曲率(C)106和车辆速度(v)108相乘(107),以及从观察到的偏航率()104中减去(111)结果110,以确定第二车辆航向参数114,该第二车辆航向参数114被称为表达为的第二车辆航向变化率。确定第一车辆航向参数112和第二车辆航向参数114之间的偏差角α 116(113),并且将其表示为。
图4绘画般地图示了与正在道路表面400上行驶的车辆410相关联的参数,其中,参数与系统动力学方程和相关联的传感器噪声模型相关联。参数可用于评估来自偏航率传感器45的信息,以分离传感器信号信息、传感器偏差和传感器噪声。如图所示,车辆410正在具有车道中心线404的道路表面400的行驶车道402上行驶。感兴趣的参数包括:
y L ,其是与车道中心线406的横向偏移,
s,其是弧长(或里程计)412,
v,其是车辆纵向速度414,
ω,其是车辆角速度416,以及
C,其是行驶车道402的曲率418,并且可从视觉和数字地图数据中估计。
偏航率传感器45的实施例的噪声模型可以由EQ.1表示,如下所述:
其中
ω表示车辆角速度;
b表示传感器偏差;以及
n表示零均值的高斯白噪声。
控制方程包括如下:
因此,可以如下操纵EQ.1以估计原始传感器偏差项,如EQ.2中所述:
可以生成传感器偏差学习规则,从而允许基于观察到的数据来定期更新传感器偏差,如参考EQ.3所示的。
其中:
η表示学习率,其是小的可校准正数。
原始传感器偏差项b是根据EQ.1和EQ.2中所陈述的关系基于第一车辆航向参数112和第二车辆航向参数114之间的偏差角α 116来计算的。原始传感器偏差项b服从EQ.3的传感器偏差学习规则,包括例如在新数据(、C、v、)的多个观测值变得可用时在它们多次观察值上计算移动平均值(130),以确定最终传感器偏差项b’ 140。将最终传感器偏差项b’ 140与最近观察到的偏航率( )相加地组合,以确定更新的偏航率150,其可以用于车辆控制,包括经由自主控制器65控制ADAS。
第一车辆航向参数112和第二车辆航向参数114之间的差的规则读数可被表达为偏差角α 116,如下所述:
偏差角α 116是到分布估计器(120)的输入,用于对一系列事件进行统计分析。分布估计器(120)的输出是偏差角α 116小于阈值角T α (即)122的概率估计。当偏差角α 116小于阈值角T α 的概率估计小于最小阈值(122)(0)时,它指示偏航率传感器45发生故障(124)。当偏差角α 116小于阈值角T α 的概率估计大于最小阈值(122)(1)时,它指示偏航率传感器45没有故障(126)。该信息被传递到车辆控制器,使其根据该信息采取动作,包括在出现故障时禁用ADAS特征(诸如车道保持和车道变换辅助操纵)。
图5示意性地示出了例程500的实施例,该例程500用于监测参考图1的车辆10所描述的车载偏航率传感器,并且并入参照图2、图3和图4所描述的概念。提供表1作为关键,其中,数值标记的框和对应的功能如下所述,与例程500对应。教导在本文中可以是根据功能和/或逻辑框部件和/或各种处理步骤来描述的。框部件可由已经配置成执行指定功能的硬件、软件和/或固件部件组成。
表1
例程500的执行可如下进行。例程500的步骤可按照合适的顺序来执行,并且不限于参照图5所描述的顺序。如本文所采用的,术语“1”指示肯定的回答或“是”,并且术语“0”指示否定的回答或“否”。
本文中所描述的概念包括通过寻找新获取的数据观察值(、C、v、)来开始执行(502)。当获取时(504)(1),根据来确定偏航率传感器偏差角α,并将其保存到循环存储器缓冲区(506)。当确定偏航率传感器偏差角α的足够量的观察值时,例如,当循环缓冲区的存储器为满时(508)(1),对存储循环缓冲区中的观察值进行分类(510)。对循环缓冲区中的观察值进行分类还可包括评估和去除数据异常值。对循环缓冲区中的观察值进行分类的示例表示可被图示为直方图540。直方图540包括与偏航率传感器偏差角α相关的竖直轴线上的观察值量,这些偏航率传感器偏差角在水平轴线上示出。指示分别表示+/-1标准偏差的偏航率传感器偏差角α和可允许误差条544、546的平均值542。还示出了表示绝对偏差角的Δω548。
选择表示循环缓冲区的中间部分的数据子集,并利用其计算的平均值(512),并且执行与EQ.3相关联的偏差学习规则以确定新的偏差角估计(514)。采用循环缓冲区的选定的中间部分来递归地更新全局直方图(516),并且采用全局直方图来确定偏航率传感器偏差角α的绝对值小于阈值角T α (即)的概率(518)。当偏航率传感器偏差角α的绝对值不小于阈值角T α (520)(0)的概率发生时,例程重新开始(502)。
当偏航率传感器偏差角α的绝对值小于阈值角T α (520)(1)的概率发生时,报告出新的偏差角估计(522),并且进行估计步骤(524)。可以基于观察到的偏航率和新的偏差角估计来确定更新的偏航率(526),并且可基于此来控制包括ADAS的车辆10的操作(528)。估计步骤(524)还可指示传感器中的故障(530),这可能需要补救动作,诸如禁用ADAS系统或采用偏航率传感器45的其他车载系统的操作。
本文所描述的概念提供了一种方法和相关联的系统,该方法和该系统在不需要限制驾驶条件的情况下提供对传感器偏差和校正的持续学习。这些概念还采用独立的源来确定传感器偏差,从而产生对温度相关漂移具有鲁棒性的传感器偏差确定。
作业图中的流程图和框图图示了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能性和操作。在这点上,流程图或框图中的每个框都可代表模块、段或代码部分,它包括用于实施(多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意,框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定功能或动作的功能专用的基于硬件的系统或功能专用的硬件和计算机指令的组合实施。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读介质中,计算机可读介质可以指挥计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行,使得存储在计算机可读介质中的指令产生制品,该制品包括实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令集。
详细描述和附图或图支持和描述本教导,但是本教导的范围只由权利要求定义。虽然已经详细描述了用于实施本教导的最佳模式和其他实施例中的一些,但是用于实践所附权利要求中定义的本教导的各种替代设计和实施例也存在。
Claims (10)
1.一种用于监测车载偏航率传感器的方法,所述方法包括:
在车辆操作期间确定车辆航向;
基于所述车辆航向确定第一车辆航向参数;
经由所述偏航率传感器确定第二车辆航向参数;
基于所述第一车辆航向参数和所述第二车辆航向参数确定偏航率传感器偏差参数;
经由所述偏航率传感器确定第一偏航项;以及
基于所述第一偏航项和所述偏航率传感器偏差参数确定最终偏航项。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述车辆航向包括:监测来自全球导航卫星系统(GNSS)传感器的输入,以确定所述车辆航向。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述车辆航向包括:
经由GNSS传感器确定地图航向参数;
经由摄像头确定摄像头航向参数;
经由第三传感器确定第三航向参数;
分别为所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定相应的第一权重因子、第二权重因子和第三权重因子;以及
基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数、所述第三航向参数以及相应的所述第一权重因子、所述第二权重因子和所述第三权重因子确定所述第一车辆航向参数。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述第三传感器包括环视摄像头,其中,经由所述第三传感器确定所述第三航向参数包括:基于所述环视摄像头确定所述第三航向参数,并且其中,确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
5.根据权利要求3所述的方法,其中,所述第三传感器包括激光雷达装置,
其中,经由所述第三传感器确定所述第三航向参数包括:基于所述激光雷达装置确定所述第三航向参数,并且其中,确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数确定所述第一车辆航向参数。
6.根据权利要求3所述的方法,其中,用于所述地图航向参数、所述摄像头航向参数和所述第三航向参数的所述第一权重因子、所述第二权重因子和所述第三权重因子分别是基于来自所述GNSS传感器的所述地图航向参数、来自所述摄像头的所述摄像头航向参数和来自所述第三传感器的所第三航向参数的预期可靠性动态确定的。
7.根据权利要求1所述的方法,所述方法进一步包括:当所述偏航率传感器偏差参数大于阈值时,检测与所述偏航率传感器相关联的故障。
8.根据权利要求1所述的方法,所述方法进一步包括:基于所述最终偏航项控制所述车辆的操作。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,基于所述车辆航向确定所述第一车辆航向参数包括:基于所述第一车辆航向参数确定第一车辆航向变化率。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,经由所述偏航率传感器确定所述第二车辆航向参数包括:基于所述第二车辆航向参数确定第二车辆航向变化率。
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