DE10116278A1 - Verfahren zum Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug angeordneten Abstandssensors mittels eines Referenzobjekts sowie Referenzobjekt dafür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug angeordneten Abstandssensors mittels eines Referenzobjekts. Das Verfahren soll auf einfache Weise die Verwendung handelsüblicher Abstandssensoren an beliebigen Fahrzeugen erlauben. Dies wird erreicht, indem der Abstand zu dem definiert angeordneten Referenzobjekt (6, 7, 8) und dessen Ort ermittelt werden und hieraus die Einbauposition des Abstandssensors (3, 4, 5, 14) an dem Fahrzeug (1) ermittelt wird. Hierdurch ist das Verfahren für unterschiedlichste Arten von Abstandssensoren und Fahrzeugen einsetzbar. Ein bevorzugtes Referenzobjekt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ort und/oder die Breite des Referenzobjekts (6, 7, 8) über die Höhe variieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug angeordneten Abstandssensors mittels eines Referenzobjekts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für solche Abstandssensoren, die neben der Erfassung des Abstands zu einem Objekt noch weitere Informationen des Objekts bzw. der Umgebung erfassen, wie z. B. die Lage oder Kontur des Objekts. Die Erfindung betrifft ferner ein Referenzobjekt dafür gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Als Abstandssensoren seien lediglich beispielhaft Laserscanner oder Kameras genannt.

Ein Verfahren zur automatischen Justage eines Laserscanner-Sensors ist aus der DE 199 02 287 A1 bekannt.

Das bekannte Verfahren dient zur mechanischen Justage des Laserscanner-Sensors hinsichtlich der Erfassungsebene, d. h. die Einstellung auf einen gewünschten Nick- und Rollwinkel. Hierfür sind im Erfassungsbereich des Laserscanners Referenzobjekte angeordnet. Diese Referenzobjekte legen durch die Höhe ihrer Anordnung die Erfassungsebene fest. Die Justage erfolgt dann dadurch, daß der Laserscanner-Sensor auf eine maximale Signalabgabe oder auf einen anderen gewünschten Wert durch manuelles Verändern des Nick- und des Rollwinkels eingestellt wird.

Für eine präzise Auswertung der von derartigen Abstandssensoren ermittelten Daten, wie z. B. Abstand von dem Sensor und Winkellage zu einer Parallelen zur Fahrzeuglängsachse, ist die Einbauposition an dem Fahrzeug von Bedeutung. So kann ein Abstandssensor an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs angeordnet werden, z. B. an der Front oder am Heck. Desweiteren kann der Abstandssensor an unterschiedlichen Fahrzeugtypen, wie z. B. PKW oder LKW, eingesetzt werden, was ebenfalls einen Einfluß auf dessen räumliche Position an dem Fahrzeug hat. Käufliche Abstandssensoren sind werkseitig zwar hinsichtlich ihrer Meßgenauigkeit relativ gut kalibriert, können aber noch keine Information über ihren Einsatzort bzw. ihre Einbauposition am Fahrzeug enthalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug angeordneten Abstandssensors anzugeben, das auf einfache Weise die Verwendung handelsüblicher Abstandssensoren an beliebigen Fahrzeugen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Erkennung der Einbauposition des Abstandssensors an dem Fahrzeug automatisch erfolgen kann und somit kein manueller Handhabungsbedarf erforderlich ist. Desweiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren auf verschiedenste Arten von Abstandssensoren anwendbar, wie z. B. Laserscanner, Radar, Ultraschall oder auch Kameras. Ein weiterer Vorteil ist, daß automatisch eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter des Abstandssensors bzw. der Abstandssensoren kalibriert werden können, wie z. B. Einbauposition, Erfassungsebene oder Erfassungsbereich bzw. Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs.

Unter Nennung weiterer Vorteile wird die Erfindung im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1: Eine Draufsicht auf ein mit Abstandssensoren bestücktes Fahrzeug sowie Referenzobjekte und

Fig. 2: eine Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß Fig. 1 mit außerhalb des Fahrzeugs angeordneten weiteren Sensoren und

Fig. 3 bis 6: verschiedene Ausführungsformen von Referenzobjekten.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Zeichnungsbestandteile verwendet.

Ein in der Fig. 1 dargestelltes Fahrzeug (1) ist mit drei Abstandssensoren (3, 4, 5) vom Laserscanner-Typ bestückt. Der Abstandssensor (3) ist links vorne angeordnet, der Abstandssensor (4) ist rechts vorne angeordnet und der Abstandssensor (5) ist in etwa mittig des Fahrzeughecks angeordnet. Der Abstandssensor (4) erfaßt den von den Linien (15, 16) überstrichenen Winkelbereich rechts und frontseitig des Fahrzeugs (1). Der Abstandssensor (5) erfaßt den heckseitigen Fahrzeugbereich zwischen den Linien (21, 22). Der Abstandssensor (3) erfaßt den linken und vorderen Bereich des Fahrzeugs, was in der Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.

Als weiterer Sensor ist ein Kamera-Sensor (14) in dem Fahrzeug (1) in der Nähe des Rückspiegels angeordnet. Der Kamera-Sensor (14) hat einen durch Linien (18, 19) festgelegten Erfassungsbereich. Die Erfassungsbereiche der Sensoren (3, 4, 14) einerseits, der Sensoren (3, 5) und der Sensoren (4, 5) andererseits weisen Überlappungsbereiche auf.

Ein bezüglich des Fahrzeugs (1) definiertes fahrzeugfestes Koordinatensystem (x, y) weist einen Ursprung (2) auf, der beispielsweise in der Mitte der Hinterachse des Fahrzeugs (1) liegt. Dieses Koordinatensystem (x, y) wird als Grundlage für sämtliche Auswertungsfunktionen der von den Abstandssensoren (3, 4, 5) verwendet.

Diese Sensoren (3, 4, 5, 14) sind an Einbaupositionen des Fahrzeugs (1) angeordnet, die einen für die Auswertung der von den Sensoren erfaßten Daten nicht vernachlässigbaren Abstand von dem Ursprung (2) des fahrzeugfesten Koordinatensystems (x, y) haben. Aus diesem Grunde wird die jeweilige Einbauposition der zuvor genannten Sensoren sowie deren Erfassungsbereich ermittelt und zur Korrektur der empfangenen Daten beispielsweise in einem in dem Fahrzeug (1) angeordneten zentralen Steuergerät gespeichert. Die Einbaupositionen werden dabei in Koordinaten des fahrzeugfesten Koordinatensystems (x, y) angegeben.

Zur Festlegung und Erkennung der Einbauposition der Sensoren (3, 4, 5, 14) sind Referenzobjekte (6, 7, 8) reihum um das Fahrzeug (1) positioniert. Die Referenzobjekte (6, 7, 8) können vorteilhaft als Reflektoren ausgebildet sein. Die Referenzobjekte (6, 7, 8) stellen eine Art Justagekäfig dar, in den das Fahrzeug (1) zum Abgleich der Sensoren (3, 4, 5, 14) eingefahren wird. Die Referenzobjekte (6, 7, 8) sind dabei an definierten und dem Steuergerät in dem Fahrzeug (1) bekannten Koordinatenpunkten des fahrzeugfesten Koordinatensystems (x, y) angeordnet. Das Fahrzeug (1) selbst wird in dem Justagekäfig mittels Ausrichtmarken (12, 13) an einer definierten Stelle in dem Koordinatensystem (x, y) positioniert, wobei auch diese Position dem Steuergerät bekannt ist. Bei den Justiermarken (12, 13) kann es sich beispielsweise um eine Linie in Fahrzeuglängsrichtung und eine Linie in Fahrzeugquerrichtung handeln, an deren Schnittpunkt ein bestimmter Teil des Fahrzeugs, z. B. das linke Vorderrad, für den Sensorabgleich angeordnet werden muß. Das Fahrzeug ist im übrigen parallel zu diesen Linien (12, 13) anzuordnen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist entlang der Linie (12) ein Rollenprüfstand vorgesehen, auf den das Fahrzeug (1) mit seiner Vorderachse gefahren wird. Hierdurch ist das Fahrzeug bereits hinsichtlich der Linie (12) sowie der Parallelität zur Linie (13) korrekt ausgerichtet. Es muß somit nur noch die korrekte Position in y-Richtung eingestellt werden.

Das bezüglich der Linien (12, 13) korrekt ausgerichtete Fahrzeug (1) bzw. das Steuergerät darin erhält nun beispielsweise durch ein angeschlossenes Diagnosegerät einen Befehl zum automatischen Abgleich der Sensoren (3, 4, 5, 14).

Bei diesem Abgleich ermittelt beispielsweise der Abstandssensor (4) mittels des Strahls (17) den Abstand zu dem Referenzobjekt (6) sowie dessen Winkel relativ zu der einen Grenze seines Erfassungsbereichs, z. B. zu der Linie (15). Aus diesen beiden eine Information in Polarkoordinaten darstellenden Größen kann die von dem Abstandssensor (4) gesehene scheinbare Position des Referenzobjekts (6) in einem auf den Abstandssensor (4) bezogenen kartesischen Koordinatensystem berechnet werden, z. B. durch eine dem Fachmann geläufige Koordinatentransformation. Diese so von dem Abstandssensor (4) ermittelten kartesischen Koordinatenwerte werden dem Steuergerät übermittelt, das aufgrund der ihm bekannten wahren Position des Referenzobjekts (6) in dem fahrzeugfesten Koordinatensystem (x, y) Korrekturwerte für die jeweiligen Koordinaten berechnen und speichern kann. Im späteren Betrieb des Fahrzeugs (1) werden die gespeicherten Korrekturwerte dann zur Korrektur bzw. Umrechnung der von dem Abstandssensor (4) übertragenen Koordinatenwerte in das fahrzeugfeste Koordinatensystem (x, y) benutzt.

Die zuvor beschriebene Prozedur wird außerdem für die Sensoren (3, 5, 14) durchgeführt, wobei dem jeweiligen Sensor zugeordnete Korrekturwerte gespeichert werden. Im Falle des Abstandssensors (5) erfolgt eine Erfassung des Referenzobjekts (7) mittels des Strahls (23). Bei dem Kamerasensor (14) erfolgt eine Erfassung des Referenzobjektes (6) mittels des empfangenen Strahls (20), z. B. eines Lichtstrahls. Desweiteren erfaßt der Abstandssensor (4) zusätzlich das Referenzobjekt (7) mittels des Strahls (24). Die Sensoren (3, 5) erfassen zusätzlich das Referenzobjekt (8) mittels in der Fig. 1 der besseren Übersicht halber nicht dargestellter weiterer Strahlen.

In der Fig. 1 sind desweiteren außerhalb des Fahrzeugs (1) angeordnete Sensoren (9, 10) dargestellt, die ebenfalls an definierten Positionen bezüglich des fahrzeugfesten Koordinatensystems (x, y) angeordnet sind. Die Funktion dieser Sensoren (9, 10) soll im folgenden anhand der Fig. 2 näher beschrieben werden.

Die Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung wie die Fig. 1, jedoch mit anderen Strahlengängen zur Erläuterung der Funktion der Sensoren (9, 10). Bei den Sensoren (9, 10) handelt es sich in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls um Abstandssensoren, z. B. vom Laserscanner-Typ. Die Sensoren (9, 10) erfassen mittels Strahlen (25, 26, 27, 28, 29, 30) die äußeren Konturen des Fahrzeugs (1), also die linke vordere Ecke des Fahrzeugs, die linke hintere Ecke, die rechte hintere Ecke und die rechte vordere Ecke. Die von den Sensoren (9, 10) ermittelten Daten werden in das fahrzeugfeste Koordinatensystem (x, y) umgerechnet, so daß die Positionen der Fahrzeugecken sodann bekannt sind. Hiermit ist dann eine Erkennung der Abmaße des Fahrzeuges und bei entsprechend hinterlegten Daten auch eine Erkennung des Fahrzeugtyps möglich.

Die Positionen der Fahrzeugecken, die gemessenen Fahrzeugabmaße und der Fahrzeugtyp werden dann beispielsweise über eine Funkdatenübertragung dem Steuergerät in dem Fahrzeug (1) mitgeteilt. Das Steuergerät verwendet diese Information dann für eine Erkennung, ob die Sensoren (3, 4, 5, 14) an den richtigen Positionen an dem Fahrzeug eingebaut sind. Desweiteren kann über die Angaben zu den Positionen der Fahrzeugecken die Position des Fahrzeugs (1) in dem Justagekäfig automatisch ermittelt werden, so daß ein präzises manuelles Positionieren des Fahrzeugs (1) entlang der Linien (12, 13) entfallen kann. Hierdurch wird die Abgleichprozedur weiter vereinfacht.

In der Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Referenzobjekte (6, 7) dargestellt. Die Referenzobjekte (6, 7) sind im Bereich einer erwünschten Erfassungsebene (31) mittig angeordnet. Die Erfassungsebene (31) wird von den schon erwähnten Erfassungsgrenzen (15, 16) begrenzt. Desweiteren ist die Erfassungsebene (31) vorzugsweise parallel zu der Fahrbahnoberfläche (32) angeordnet. Die Referenzobjekte (6, 7) weisen einen sich über die Höhe über der Fahrzeugoberfläche ändernden Breitenverlauf auf. Anhand des Referenzobjekts (6) ist mittels der Größen (a, b, c) dargestellt, daß ein Referenzobjekt (6) vorzugsweise eine sich in Stufen sprunghaft verändernde Breite aufweisen kann. Durch Vergleich der von einem Sensor ermittelten Breite mit der in der Erfassungsebene (31) vorgesehenen erwünschten Breite (b) ist es dann möglich zu erkennen, ob der Abstandssensor korrekt justiert ist. Bei falscher Justage wird beispielsweise ein Breitenwert (c) erkannt, wenn die wirkliche Erfassungsebene unterhalb der erwünschten Erfasssungsebene (31) liegt. Im Falle einer zu hohen Justage wird dann der Breitenwert (a) erkannt, der deutlich von dem erwünschten Breitenwert (b) nach oben hin abweicht.

Falls bei der zuvor beschriebenen Erkennung überhaupt kein Referenzobjekt (6) und damit auch kein Breitenwert erkannt wird, deutet dies auf einen grobe Fehljustierung des Abstandssensors hin. In diesem Fall ist eine manuelle Grobjustierung erforderlich, die z. B. durch Verändern der Erfassungsebene erfolgt, solange, bis ein Breitenwert ermittelt werden kann. Sodann kann in Abhängigkeit des Breitenwerts eine Feinjustierung erfolgen.

In den Fig. 4, 5 und 6 sind weitere bevorzugte Ausführungsformen des Referenzobjekts (6) dargestellt. Im Fall des in der Fig. 4 dargestellten Referenzobjekts (6) ist ein sich kontinuierlich linear verändernder Breitenverlauf über den Abstand von der Fahrbahnoberfläche (32) vorgesehen. In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind bezüglich ihrer horizontalen Position verschoben angeordnete Reflexionspunkte in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Anhand der Zuordnung zwischen der von dem Abstandssensor erfaßten Winkelposition ist eine Erkennung einer falschen Höhenjustierung möglich. Im erwünschten Fall soll der mittlere, von der Ebene (31) geschnittene Reflektionspunkt erfaßt werden. Bei zu niedriger Justage wird einer der links daneben liegenden Punkte erfaßt, anderenfalls einer der rechts daneben liegenden Punkte. In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 erfolgt im Falle korrekter Justage die Erfassung zweier Balken, nämlich des mittleren und des rechten Balkens. Im Falle zu hoher Justage wird nur der rechte Balken erfaßt, im Falle zu niedriger Justage werden alle drei Balken erfaßt. Auf diese Weise ist eine einfache Differenzierung zwischen korrekter, zu hoher und zu niedriger Justage möglich.

Die in den Fig. 3, 4 und 6 dargestellten Ausführungsformen des Referenzobjekts (6) erlauben außerdem eine Überprüfung und Korrektur der Justierung der Erfassungsrichtung in der horizontalen Ebene, d. h. der Zuordnung zwischen gemessenen und wirklichen Winkellagen. So kann im Falle des Referenzobjekts (6) gemäß Fig. 3 dem Steuergerät Soll-Winkellagen der linken und der rechten Begrenzung beim Breitenwert (b) vorgegeben bzw. einprogrammiert sein. Durch Vergleich dieser Soll- Winkellagen mit den tatsächlich ermittelten Winkellagen können unerwünschte Justierfehler hinsichtlich der seitlichen Justierung erkannt und behoben werden. Da außerdem der Breitenwert (b) zahlenmäßig bekannt ist, kann zudem eine Plausibilitätsprüfung des gemessenen Abstands zu dem Referenzobjekt (6) vorgenommen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug (1) angeordneten Abstandssensors (3, 4, 5, 14) mittels eines Referenzobjekts (6, 7, 8), dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zu dem definiert angeordneten Referenzobjekt (6, 7, 8) und dessen Ort, insbesondere dessen Winkellage, ermittelt werden und hieraus die Einbauposition des Abstandssensors (3, 4, 5, 14) an dem Fahrzeug (1) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauposition des Abstandssensors (3, 4, 5, 14) in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem (x, y) angegeben wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (1) zum Abgleich an einer definierten Position angeordnet wird, deren Lage in dem fahrzeugfesten Koordinatensystem (x, y) definiert ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an definierten Positionen außerhalb des Fahrzeugs (1) Sensoren (9, 10) angeordnet sind, die die Position des Fahrzeugs (1) bezüglich des fahrzeugfesten Koordinatensystems (x, y) ermitteln, und daß die ermittelte Position an das Fahrzeug (1) zum Abgleich des Abstandssensors (3, 4, 5, 14) übermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzobjekt (6, 7, 8) eine vorgegebene Kontur aufweist, die einen Höhenabgleich des Abstandssensors (3, 4, 5, 14) erlaubt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (3, 4, 5, 14) wenigstens zwei Referenzobjekte (6, 7, 8) erfaßt und aus den von den Referenzobjekten (6, 7, 8) erfaßten Daten ein Abgleich der Erfassungsebene vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Abstandssensor (3, 4, 5, 14) Korrekturwerte ermittelt und gespeichert werden, mittels denen die von den Abstandssensoren (3, 4, 5, 14) jeweils ermittelten Daten in das fahrzeugfeste Koordinatensystem (x, y) überführbar sind.

8. Referenzobjekt (6, 7, 8) für den Abgleich wenigstens eines an einem Fahrzeug (1) angeordneten Abstandssensors (3, 4, 5, 14), dadurch gekennzeichnet, daß der Ort und/oder die Breite des Referenzobjekts (6, 7, 8) über die Höhe variieren.

9. Referenzobjekt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort und/oder die Breite des Referenzobjekts (6, 7, 8) in einer definierten Relation zu dem Abstand von der Fahrbahnoberfläche (32) stehen.

10. Referenzobjekt nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort und/oder die Breite des Referenzobjekts (6, 7, 8) über die Höhe sprunghaft variieren.