CN113008228A - 运行机动车传感器的方法及设备，传感器系统和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的传感器的方法，所述方法包括以下步骤：求取所述传感器的自身轨迹；产生适配信号，用于基于所求取的自身轨迹适配所述传感器的至少一个运行参数；和输出所述适配信号，以便基于所述适配信号来适配所述传感器的至少一个运行参数。本发明还涉及一种设备、一种传感器系统、一种机动车、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。

Description

运行机动车传感器的方法及设备，传感器系统和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的传感器的方法。本发明还涉及一种设备、一种传感器系统、一种机动车、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。
背景技术
用于测量对象(例如车辆和障碍物)的距离、相对速度和角度的雷达系统越来越多地在机动车中被用于安全性功能和舒适性功能。近些年来，在汽车领域中已经研究了对具有合成孔径的雷达的使用。合成孔径的原理允许在雷达传感器的自身运动中特别精确地测量角度，其方式是，将不同局部位置处的雷达测量用作合成的天线孔径(天线面)。合成孔径通过以下方式实现：发送和接收天线在每个单个雷达测量的时间点由于雷达自身运动而位于不同的局部位置，并且因此可以如沿着行驶轨迹存在大的天线孔径那样以计算方式来处理。从而，在使用单个发送和接收天线的情况下，在角度测量中紧密相邻的目标之间的分离能力是可能的，所述分离能力利用真实的天线孔径是不可实现的。这尤其在于，通过雷达的自身运动可以实现大的合成孔径，由于大量必需的天线元件，所述大的合成孔径利用真实的天线孔径是不实际的或者说不可能的。
公开文献DE 10 2017 128 194 A1公开了一种在使用具有合成孔径的汽车雷达的情况下的车辆自定位。
公开文献DE 10 2017 129 933 A1公开了一种用于借助具有合成孔径的雷达系统检测环境信息的方法。
发明内容
本发明所基于的任务在于，提供一种用于高效地运行机动车传感器的方案。
该任务借助本发明的方法、设备、传感器系统、机动车、计算机程序和机器可读的存储介质来解决。本发明的有利构型是各个优选实施方式的内容。
根据第一方面，提供一种用于运行机动车的传感器的方法，所述方法包括以下步骤：
求取所述传感器的自身轨迹；
产生适配信号，用于基于所求取的自身轨迹适配所述传感器的至少一个运行参数；以及
输出所述适配信号，以便基于所述适配信号来适配所述传感器的至少一个运行参数。
根据第二方面，提供一种设备，所述设备设立成用于实施根据第一方面的方法的所有步骤。
根据第三方面，提供一种传感器系统，其包括传感器和根据第二方面的设备。
根据第四方面，提供一种机动车，其包括根据第二方面的设备或根据第三方面的传感器系统。
根据第五方面，提供一种计算机程序，其包括指令，在由计算机、例如由根据第二方面的设备实施所述计算机程序时，所述指令安排该计算机实施根据第一方面的方法。
根据第六方面，提供一种机器可读的存储介质，其上存储有根据第五方面的计算机程序。
本发明基于并且包含以下认知：上述任务通过求取传感器的自身轨迹来解决，其中，基于所求取的自身轨迹来运行传感器。这尤其是通过以下方式实现：基于所求取的自身轨迹来适配传感器的至少一个运行参数。为此，基于所求取的自身轨迹产生和输出适配信号，用于适配至少一个运行参数。
由此，尤其实现以下技术优点：机动车的传感器可以视自身轨迹而定来高效地运行。由此例如可以使必要的运算最小化，所述运算例如在对借助传感器要执行或已执行的测量的评估范畴内进行。
由此例如进一步实现以下技术优点：例如可以实时地处理传感器的传感器信号。这尤其在使用传感器的测量用以基于此来运行机动车的驾驶员辅助系统时尤其有利。
根据一个实施方式，适配信号包括用于控制传感器的控制信号。因此，适配尤其包括对传感器的控制。由此例如实现以下技术优点：可以高效地运行或控制传感器。所述控制例如包括调设传感器的一个或多个运行参数和/或下文描述的测量特征量中的一个或多个。
根据一个实施方式，机动车的传感器是雷达传感器。雷达传感器例如是SAR雷达传感器。
缩写“SAR”代表“合成孔径雷达”，其可以用“虚拟孔径”来翻译。翻译为“合成孔径”也是常见的。
因此，尤其也就是说，SAR雷达传感器是具有虚拟孔径或者说具有合成孔径的雷达传感器。合成孔径通过在测量期间传感器运动而产生。在此，通过多普勒效应产生目标的回波频率的频率变化，所发送的信号在该目标处被反射。这种频率变化可以被换算成目标角度。传感器或雷达传感器(其中，从多普勒测量中获得关于目标角度的信息)在下面被称为SAR传感器或SAR雷达传感器。
根据一个实施方式设置，对传感器的自身轨迹的求取包括对传感器的自身轨迹的估计。尤其也就是说，自身轨迹可以被估计。所求取的自身轨迹在这种情况下尤其是一种经估计的自身轨迹。
由此例如实现以下技术优点：可以高效地求取自身轨迹。
根据一个实施方式设置，从机动车和/或传感器的至少一个另外的传感器接收传感器信号，其中，基于传感器信号求取自身轨迹，其中，所述至少一个另外的传感器是从以下传感器组中选出的元素：惯性传感器，尤其是单轴或多轴的加速度传感器或单轴或多轴的旋转式传感器；磁力计传感器；卫星导航传感器(GNSS)，尤其是GPS传感器、GLONASS或伽利略传感器；测距传感器；环境传感器，尤其是雷达传感器，视频传感器，激光雷达传感器，超声波传感器，红外传感器。
由此例如实现以下技术优点：可以高效地求取自身轨迹。
尤其也就是说，可以例如不是仅使用卫星导航传感器来估计自身轨迹。而是，根据一个实施方式，附加地或替代地尤其可以设置，例如使用环境传感器的过去的环境传感器数据，以便估计自身轨迹。因此，例如可以基于环境传感器的环境传感器数据来求取相对于分类为基准目标(Standziel)的对象的运动，从而可以基于所求取的该运动求取或估计自身轨迹。
因此，例如雷达传感器的雷达数据可以被用于求取相应的运动。
例如，附加或替代于雷达数据，也可以使用激光雷达传感器数据、视频数据、超声波传感器数据和/或红外传感器数据来求取该运动。
在此，尤其充分利用以下条件：机动车具有惯性，从而由于该惯性可以高效地利用环境传感器数据来求取自身轨迹。
在一个实施方式中尤其设置，也使用传感器的传感器信号来求取自身轨迹。
因此，如果机动车的传感器是雷达传感器，则根据一个实施方式可以使用相应的雷达传感器数据来求取雷达传感器的自身轨迹。
根据一个实施方式设置，所述至少一个运行参数分别是从以下参数组中选出的元素：对用于评估传感器测量的评估算法进行说明的评估算法参数；对传感器的孔径长度、尤其是虚拟孔径长度进行说明的孔径参数；对传感器的传感器图像的图像尺寸进行说明的图像尺寸参数；对传感器的传感器图像的分辨率和/或像素大小进行说明的分辨率参数；对要借助传感器来执行的测量的至少一个测量特征量进行说明的测量特征量参数。
由此例如实现以下技术优点：可以高效地适配特别合适的运行参数，以便高效地运行传感器。
根据一个实施例，评估算法包括成像算法。借助成像算法例如基于传感器的传感器信号求取传感器图像。
如果传感器是视频传感器，则图像或传感器图像是视频图像。
如果例如传感器是雷达传感器，则图像或传感器图像是雷达图像。
如果例如传感器是激光雷达传感器，则图像或传感器图像是激光雷达图像或激光雷达点云。
如果例如传感器是超声波传感器，则图像或传感器图像是超声波传感器图像。
如果例如传感器是红外传感器，则图像或传感器图像是红外传感器图像。
表述“虚拟孔径”和“合成孔径”可以同义地使用。
根据一个实施方式设置，传感器是传播时间测量传感器、尤其是雷达传感器、尤其是SAR雷达传感器，其中，所述至少一个测量特征量分别是从以下测量特征量的组中选出的元素：脉冲之间的间距；脉冲形状参数(例如FMCW斜坡的斜率；脉冲的带宽；用于产生和探测脉冲的转换器速率；脉冲持续时间)。脉冲通常尤其是指这样一种雷达波形，其适合于距离多普勒评估(Range-Doppler-Auswertung)，例如线性FMCW斜坡、OFDM符号或编码的信号。
由此例如实现以下技术优点：可以高效地运行传感器。此外，由此例如实现以下技术优点：可以高效地执行借助传感器执行的测量。
根据一个实施方式设置，求取传感器的至少一个瞬时动态特征量、尤其是自身速度和/或自身加速度，其中，基于所述至少一个瞬时动态特征量产生适配信号。
由此，例如实现以下技术优点：可以高效地产生适配信号。
根据一个实施方式设置，借助根据第二方面的设备实施或执行根据第一方面的方法。
根据第一方面的方法的技术功能性类似地由根据第二方面的设备的相应的技术功能性得出，并且反之亦然。尤其也就是说，方法特征由相应的设备特征得出，并且反之亦然。
表述“或者说”表示“亦或”。
表述“亦或”表示“和/或”。
根据一个实施方式设置，根据第一方面的方法是由计算机实行的方法。
根据一个实施方式设置，传播时间测量传感器具有发送天线和接收天线。
根据一个实施方式设置，传播时间测量传感器具有组合式发送/接收天线。
根据一个实施方式设置，传播时间测量传感器具有用于产生波形并且调整接收信号模拟式前端。
根据一个实施方式设置，传播时间测量传感器包括模数转换器(A/D)，该模数转换器设立成用于对传播时间测量传感器的接收信号进行探测。
根据一个实施方式设置有数字式计算单元，该数字式计算单元设立成用于处理数字信号(即传感器信号)，所述数字信号代表借助传感器所执行的测量。
根据一个实施方式，数字式计算单元由传感器包括。
根据一个实施方式设置，数字式计算单元由根据第二方面的设备包括。
根据一个实施方式设置，数字式计算单元由根据第三方面的传感器系统或由根据第四方面的机动车包括。
根据一个实施方式，设置有多个数字式计算单元，从而所述设备或所述传感器系统或所述机动车都可以分别包括自身的数字式计算单元。
在一个实施方式中，求取所求取的自身轨迹的非线性，其中，基于所求取的非线性来产生适配信号。
对非线性的求取例如包括根据所求取的自身轨迹的位置和/或时间求取二阶导数。
根据一个实施方式，求取所求取的非线性与线性的偏差，其中，基于所求取的偏差来产生适配信号。
在一个实施方式中设置，传感器是具有合成孔径的传感器，尤其是具有合成孔径的雷达传感器(SAR传感器)。
在一个实施方式中，所述方法包括将所求取的自身轨迹限制到这样一条轨迹上，该轨迹在传感器的测量周期期间例如以斜坡序列在多个时间点、然而至少在三个不同时间点包括传感器的位置。这些时间点可以(但不是必需地)与脉冲(例如雷达脉冲)的发出一致。然后，尤其基于所限制的自身轨迹产生适配信号。
表述“至少一个”表示“一个或多个”。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细阐述。附图示出：
图1示出用于运行机动车的传感器的方法的流程图，
图2示出设备，
图3示出机器可读的存储介质，
图4示出传感器系统，
图5示出机动车，
图6示出第一连接框图，
图7示出第二连接框图，和
图8示出第三连接框图。
下面对于相同的特征使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出用于运行机动车的传感器的方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
求取101传感器的自身轨迹；
产生103适配信号，用于基于所求取的自身轨迹来适配传感器的至少一个运行参数；和
输出105适配信号，以便基于适配信号来适配传感器的至少一个运行参数。
根据一个实施方式设置，根据第一方面的方法包括基于所输出的适配信号来适配传感器的至少一个运行参数。
图2示出了设备201。
设备201设立成用于实施根据第一方面的方法的所有步骤。
设备201包括输入端203，该输入端设立成用于接收机动车的至少一个另外的传感器和/或本传感器的传感器信号。
设备201还包括处理器205，该处理器设立成用于执行或实施对传感器的自身轨迹进行求取的步骤和产生适配信号的步骤。
处理器205例如设立成用于基于传感器信号来求取传感器的自身轨迹。例如，处理器205设立成用于基于传感器信号来求取至少一个瞬时动态特征量。
例如，处理器205设立成用于求取传感器的至少一个瞬时动态特征量，其中，基于该至少一个瞬时动态特征量来产生适配信号。
设备201还包括输出端207，该输出端设立成用于输出适配信号，以便基于该适配信号来适配传感器的至少一个运行参数。
处理器205例如是数字式计算单元。
图3示出了机器可读的存储介质301。
在机器可读的存储介质301上存储有计算机程序303。计算机程序303包括指令，在由计算机实施计算机程序303时这些指令安排该计算机执行根据第一方面的方法。
图4示出了传感器系统401。
传感器系统401包括传感器403和根据图2的设备201。
根据一个实施方式，设备201可以集成在传感器403中。
根据一个实施方式设置，设备201不集成在传感器403中，即与该传感器分开地构成。
传感器403例如是雷达传感器，尤其是SAR雷达传感器。
图5示出了机动车501。
机动车501包括根据图2的设备201。
机动车501包括SAR雷达传感器503。
此外，机动车辆501还包括GNSS传感器505。
将GNSS传感器505的GNSS信号、即位置信号提供给设备201的输入端203。
相应地，借助输出端207将适配信号输出给SAR雷达传感器503。
也就是说，SAR雷达传感器503基于所输出的适配信号来运行。这尤其通过对SAR传感器503的一个或多个运行参数进行适配来实现。这基于所输出的调节信号。
在一个未示出的实施方式中设置，替代于或附加于GNSS传感器505，机动车还包括一个或多个另外的传感器。
图6示出第一连接框图600，其示例性地阐述在此描述的用于运行机动车的传感器的方案。
根据第一方框连接图600，设置有第一惯性传感器601、第二惯性传感器603、第三惯性传感器605和GNSS传感器607。
这四个传感器601、603、605、607的各个传感器信号被用于基于这些传感器信号来估计SAR雷达传感器619的自身轨迹。这种估计根据功能块609来执行。
将所估计的自身轨迹提供给功能块611，根据所述功能块来评价所估计的自身轨迹的非线性。这种评价例如包括确定或或者说取自身轨迹的二阶导数。
根据所评价的非线性、尤其根据二阶导数设置，在第一成像算法615和第二成像算法617之间作决定，以便基于SAR雷达传感器619的雷达信号产生雷达图像。
为此设置，将根据位置和/或根据时间所评价的非线性或者说所确定的二阶导数、即结果提供给功能块613，根据所述功能块在两个成像算法615、617之间作决定。
此外，也将所估计的自身轨迹提供给功能块613，使得除了所评价的非线性或所确定的导数之外还使用自身轨迹本身，以便决定应当使用至少两个所实行的成像算法中的哪一个。
此外，设置尤其可选的功能块621，其例如用于与所使用的算法无关地将两个成像算法615、617的结果的可能不同的数据格式向外提取(abstrahieren)，以便提供统一的接口。
借助所选择的成像算法来评估雷达信号，以便产生雷达图像623。
图7示出第二连接框图700，其示例性地阐述在这里描述的用于运行机动车的传感器的方案。
在此，作为与第一连接框图600的区别而设置，基于自身轨迹的被评价的非线性或被确定的二阶导数对例如SAR雷达传感器619的孔径参数或图像尺寸参数或分辨率参数进行适配。
这通过相应地选择合适的参数来进行，这根据功能块701来执行。
这些参数被用作用于成像算法703的输入变量。
借助成像算法703，基于这些参数和SAR雷达传感器619的雷达信号来求取雷达图像623。
图8示出第三连接框图800，其示例性地阐述在这里描述的用于运行机动车传感器的方案。
作为与根据图7的第二连接框图700的区别，在根据图8的第三连接框图800中设置，在那里基于根据连接框图611的适配标准来求取SAR雷达传感器619的至少一个测量特征量。
例如，基于所估计的自身轨迹来适配或者说调设脉冲间间距和/或脉冲形状参数(例如FMCW斜坡的斜率、脉冲的带宽、用于产生和探测脉冲的转换器速率、脉冲持续时间)。脉冲通常尤其是指如下雷达波形，其适合于距离多普勒评估，例如线性FMCW斜坡、OFDM符号或编码信号。
总之，在这里描述的方案基于提供一种用于汽车应用的传感器、尤其SAR雷达传感器的新型的适配性操控和评估。该方法尤其可以与独立于调制地应用于具有合成孔径的雷达系统(例如快速线性调频雷达(Fast-Chirp-Radar)、脉冲压缩雷达、OFDM雷达)。在此，以有利的方式在测量周期期间确定传感器、尤其是雷达传感器的自身运动并且将其考虑用于SAR评估或调制参数的适配性匹配。
雷达传感器优选允许带有任意轨迹的测量，其中，通过选择最合适的SAR成像算法和/或其配置，允许或者说设置计算效率高的SAR评估。
该方案在一种有利的实施方式中能够实现在发送器侧匹配雷达参数，用于优化地利用可用的计算资源和给定的自身轨迹。
因此，本发明的核心尤其基于，执行对机动车的传感器、尤其SAR雷达传感器的自身轨迹的估计，其中，基于所估计的自身轨迹来适配性地匹配SAR成像算法、雷达图像的参数和/或雷达调制参数。
SAR成像算法和雷达调制参数尤其被纳入常规表述“传感器的运行参数”。
这种适配性匹配的技术优点尤其在于，视自身轨迹而定可以使用可应用于所行驶的自身轨迹的最高效的(SAR)成像算法。
由此可以使用于计算或者说求取传感器图像、尤其SAR雷达图像所需的运算最小化。附加地，可以视自身轨迹而定适配性地选择其他雷达参数、尤其SAR参数，例如合成孔径的长度、图像尺寸或者说像素大小，这尤其取决于预期的分辨率。
视自身轨迹而定，节省了成像算法的优化选择和参数化，并且因此可以使功率损失和延迟最小化，同时输出图像的质量保持足够高。
此外，以有利的方式，最合适的成像算法、尤其是最合适的SAR成像算法的适配性选择允许算法优化地匹配于机动车的场景或者说周围环境，该优化匹配由此可以比在非适配性的做法情况下更精确地被检测到。在此，以有利的方式原则上在所行驶的自身轨迹方面保留了灵活性。
也可以以有利的方式根据自身轨迹和可用的计算资源以及要使用的SAR成像算法来匹配合成孔径的长度。
这种匹配又可以以有利的方式用于满足计算效率高的算法的前提条件。从而可以始终并且针对每个自身轨迹优化地使用可用的计算资源。
在一个实施方式中设置，利用基于模型的状态估计器来处理相应传感器的传感器信号、即传感器测量数据或传感器信号来估计自身轨迹。
基于所确定的、根据所估计的自身轨迹被评估的标准，所述算法做出至少一个决定，该决定适配性地影响进一步的测量和/或处理。该决定在此可以涉及以下功能单元中的一个或多个：
·SAR成像算法的选择
·SAR成像算法的参数的改变，例如
ο虚拟孔径的长度
οSAR图像尺寸
οSAR图像的分辨率和/或像素大小
·发送信号的波形参数的改变，例如
ο脉冲间或斜坡间间距
οFMCW斜坡的斜率
该标准例如可以在于，对自身轨迹的非线性进行评价。为此，可以根据自身轨迹的位置和/或时间来确定二阶导数。根据二阶导数的值，适配性地做出上述决定。在此，分别在两个或多个(未示出的)替代方案之间做出决定。
如果适配性涉及成像算法(参见图6)，则可以在考虑非线性轨迹的算法和采用线性自身轨迹并且由此具有较小计算复杂性的算法之间进行区分。
如果适配性涉及参数(参见图7)、例如虚拟孔径的长度，则在该算法涉及线性轨迹而没有超过误差度量的情况下，轨迹偏离线性轨迹越小，长度则可以选择得越长。相反，如果必须使用也可以处理非线性轨迹并且由此计算耗费较大的算法，则可以减小SAR图像的图像尺寸和/或分辨率和/或像素大小，以便不超过有限的计算能力(现有的数字硬件)。由此，也可以在这些条件下确保实时能力。
如果适配性涉及波形(参见图8)，则可以通过根据瞬时速度选择脉冲重复持续时间来实现空间探测位置的线性。由此，可以补偿不同的速度或当前的加速度。也可以视自身速度而定来适配斜坡陡度。这又使得能够使用快速算法。
在图6至8中示出的方案也可以以合适的方式相互组合。能够根据一个或多个惯性传感器的测量信号实现自身轨迹。此外，可以借助SAR测量数据确定或者提高自身轨迹的精度。

Claims (12)

1.一种用于运行机动车(501)的传感器(403、503)的方法，包括以下步骤：
求取(101)所述传感器(403、503)的自身轨迹；
产生(103)适配信号，用于基于所求取的自身轨迹来适配所述传感器(403、503)的至少一个运行参数；和
输出(105)所述适配信号，以便基于所述适配信号来适配所述传感器(403、503)的至少一个运行参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述机动车(501)的至少一个另外的传感器(505)的传感器信号和/或所述传感器(403、503)的传感器信号，其中，基于所述传感器信号求取所述自身轨迹，其中，所述至少一个另外的传感器(505)是从以下传感器(403、503)的组中选出的元素：惯性传感器，尤其是单轴加速度传感器或多轴加速度传感器或单轴旋转传感器或多轴旋转传感器；磁力计传感器；卫星导航传感器(GNSS传感器)，尤其是GPS传感器、GLONASS传感器或伽利略传感器(505)；测距传感器；环境传感器，尤其是雷达传感器、视频传感器、激光雷达传感器、超声波传感器、红外传感器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个运行参数分别是从以下参数的组中选出的元素：评估算法参数，其说明用于对所述传感器(403、503)的测量进行评估的评估算法；孔径参数，其说明所述传感器(403、503)的孔径的长度、尤其是虚拟孔径的长度；图像尺寸参数，其说明所述传感器(403、503)的传感器图像的图像尺寸；分辨率参数，其说明所述传感器(403、503)的传感器图像的分辨率和/或像素大小；测量特征量参数，其说明借助所述传感器(403、503)要执行的测量的至少一个测量特征量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传感器(403、503)是传播时间测量传感器、尤其是雷达传感器、尤其是SAR雷达传感器，其中，所述至少一个测量特征量分别是从以下测量特征量的组中选出的元素：脉冲间间距、脉冲形状参数(例如FMCW斜坡的斜率、脉冲的带宽、用于产生和探测脉冲的转换器速率、脉冲持续时间)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，求取所述传感器(403、503)的至少一个瞬时动态特征量、尤其是自身速度和/或自身加速度，其中，基于所述至少一个瞬时动态特征量来产生所述适配信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所求取的自身轨迹限制到这样一条轨迹上，所述轨迹在所述传感器的测量周期期间例如以斜坡序列的方式在多个时间点、然而至少在三个不同的时间点包括所述传感器的位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器(403、503)是具有合成孔径的传感器、尤其是具有合成孔径的雷达传感器(SAR传感器)。
8.一种设立成用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有步骤的设备(201)。
9.一种传感器系统(401)，其包括传感器(403、503)和根据权利要求8所述的设备(201)。
10.一种机动车(501)，其包括根据权利要求8所述的设备(201)或根据权利要求9所述的传感器系统(401)。
11.一种计算机程序(303)，其包括指令，在由计算机执行所述计算机程序(303)时所述指令安排所述计算机实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
12.一种机器可读的存储介质(301)，在其上存储有根据权利要求11所述的计算机程序(303)。
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