DE10122664A1 - Kalibrierverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer an einem Fahrzeug angebrachten optoelektronischen Sende-/Empfangseinrichtung zur optischen Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs, bei dem das mit der Einrichtung versehene Fahrzeug in ein von mehreren Referenzobjekten gebildetes Kalibrierfeld gebracht wird, mit der Einrichtung zumindest ein Teil des Kalibrierfeldes abgetastet wird und bei bekannter Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs im Kalibrierfeld aus durch die Abtastung erhaltenen Abtastdaten einerseits und bekannten Kalibrierfelddaten andererseits die Position und/oder die Ausrichtung der Einrichtung am Fahrzeug ermittelt wird, wobei durch Abtasten zumindest eines Teils des Kalibrierfeldes mit der Einrichtung ein Bild des bekannten Anordnungsmusters der Referenzobjekte aus der Sicht der Einrichtung ermittelt und aus dem ermittelten Bild des Anordnungsmusters auf die Position der Einrichtung im Kalibrierfeld geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer an einem Fahr­ zeug angebrachten optoelektronischen Sende-/Empfangseinrichtung zur optischen Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs, bei dem das mit der Einrichtung versehene Fahrzeug in ein von mehreren Referenzobjekten gebildetes Kalibrierfeld gebracht wird, mit der Einrichtung zumindest ein Teil des Kalibrierfeldes abgetastet wird, und bei bekannter Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs im Kalibrierfeld aus durch die Abta­ stung erhaltenen Abtastdaten einerseits und bekannten Kalibrierfelddaten andererseits die Position und/oder die Ausrichtung der Einrichtung am Fahrzeug ermittelt wird.

Derartige Kalibrierverfahren sind grundsätzlich bekannt.

Fahrzeugfeste optoelektronische Sende-/Empfangseinrichtungen, die im folgenden auch einfach als Sensoren bezeichnet werden, kommen für mannigfaltige Anwendungen in Frage. Die Sensoren können beispielsweise zur Überwachung der Fahrzeugumgebung eingesetzt werden, um z. B. Ge­ fahrensituationen mit Fußgängern oder Radfahrern zu erkennen, als Ein­ parkhilfe dienen, einen ausreichenden Abstand zu vorausfahrenden Fahr­ zeugen sicherstellen oder einen ausreichenden Abstand zur Fahrbahnbe­ grenzung gewährleisten.

Für die meisten Anwendungen müssen die Position und die Ausrichtung des Sensors am Fahrzeug bekannt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem zumindest der Anbau- oder Einbauort der optoelektro­ nischen Sende-/und Empfangseinrichtung am Fahrzeug und insbesonde­ re auch deren Ausrichtung am Fahrzeug auf möglichst einfache Weise und mit möglichst hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, wobei dies insbesondere unabhängig davon möglich sein soll, an welcher Position des Fahrzeugs die Sende-/und Empfangseinrichtung angeordnet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, daß durch Abtasten zumindest eines Teils des Kalibrierfeldes mit der Einrichtung ein Bild des bekannten Anordnungs­ musters der Referenzobjekte aus der Sicht der Einrichtung ermittelt und aus dem ermittelten Bild des Anordnungsmusters auf die Position der Einrichtung im Kalibrierfeld geschlossen wird.

Erfindungsgemäß wird ein Kalibrierfeld verwendet, in welches das Fahr­ zeug zur Kalibrierung der fahrzeugfesten Sende-/Empfangseinrichtung bzw. des fahrzeugfesten Sensors gebracht wird oder welches in der Umge­ bung des Fahrzeugs angeordnet wird. Die Anordnung des Fahrzeugs und des Kalibrierfeldes erfolgt derart, daß Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs im Kalibrierfeld bekannt sind. Vorzugsweise sind sowohl die Position als auch die Ausrichtung des Fahrzeugs in einem Koordinatensy­ stem des von den Referenzobjekten gebildeten Kalibrierfeldes bekannt.

Zur Bestimmung des Anbau- oder Einbauortes des Sensors am Fahrzeug wird erfindungsgemäß zumindest ein Teil des Kalibrierfeldes mit dem Sen­ sor abgetastet. Die dabei gewonnenen Abtastdaten repräsentieren ein Bild des Kalibrierfeldes, d. h. des Anordnungsmusters der Referenzobjekte, oder eines Teils davon aus der Sicht des Sensors. Es wird also ermittelt, wie der Sensor das Kalibrierfeld "sieht", und aus dem ermittelten Bild des Anord­ nungsmusters der Referenzobjekte kann auf die Position des Sensors im Kalibrierfeld geschlossen werden. Daraus kann dann mit Hilfe der be­ kannten Informationen über das Kalibrierfeld und über die Anordnung des Fahrzeugs im Kalibrierfeld der Anbau- oder Einbauort des Sensors am Fahrzeug ermittelt werden.

Erfindungsgemäß sorgt der Sensor selbst für seine eigene Kalibrierung, die vorzugsweise automatisch mit Hilfe wenigstens eines vorgegebenen Al­ gorithmus durchgeführt wird.

Die bekannten Kalibrierfelddaten umfassen somit Informationen über das Anordnungsmuster der Referenzobjekte, d. h. über die Koordinaten der Referenzobjekte im Kalibrierfeld bezüglich des jeweils verwendeten Koor­ dinatensystems. Die Abstände der Referenzobjekte untereinander sowie zu einem gemeinsamen Bezugspunkt - dem Ursprung des Koordinatensy­ stems - sind bekannt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine statische Abtastung des Kalibrierfeldes bei ruhendem Sensor erfolgt. Die Abtastung kann beliebig oft wiederholt werden, wodurch die Genauigkeit durch Anwendung statistischer Auswerteverfahren prinzipiell beliebig ge­ steigert werden kann.

Ferner ist die erfindungsgemäße statische Kalibrierung bzw. Positions- und Ausrichtungsbestimmung besonders robust gegen vorübergehende Störungen z. B. aufgrund von in das Kalibrierfeld eindringenden Personen oder Gegenständen, da diese nur einen oder wenige Abtastvorgänge be­ einflussen und bei einer Vielzahl von Abtastvorgängen auf das Meßergeb­ nis praktisch keinen Einfluß haben. Auch Störungen anderer Art wie z. B. aufgrund von Regentropfen im Strahlengang, die Einzelmessungen verfäl­ schen können, wirken sich wegen der erfindungsgemäßen Möglichkeit, eine Vielzahl von Abtastungen durchzuführen, nicht nachteilig aus.

Bei den Fahrzeugen kann es sich grundsätzlich um beliebige, auch selbst­ fahrende Fahrzeuge handeln, wobei bevorzugt die Erfindung in Verbin­ dung mit PKWs und LKWs eingesetzt wird.

Prinzipiell ist es erfindungsgemäß möglich, als optoelektronische Sende- /Empfangseinrichtung eine Kamera, z. B. eine Videokamera, vorzusehen, mit der die Abtastung zumindest eines Teils des Kalibrierfeldes ebenfalls dadurch erfolgt, daß Bilder des Kalibrierfeldes bzw. des betreffenden Kali­ brierfeldbereiches aufgenommen und anschließend ausgewertet werden.

Besonders bevorzugt allerdings ist es gemäß einer praktischen Ausfüh­ rungsform der Erfindung, als optoelektronischen Sensor einen Laserscan­ ner zu verwenden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Laser­ scanner, der in wenigstens einer Abtastebene einen Laserstrahl aussendet und mit diesem Abtaststrahl wiederholend einen vorgegebenen, grund­ sätzlich beliebigen Winkelbereich von bis zu 360° überstreicht. Die Entfer­ nung zu den die ausgesandten Abtaststrahlen reflektierenden Objekten wird dabei vorzugsweise nach dem Lichtlaufzeitverfahren bestimmt. Die Abtaststrahlung kann sowohl im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich als auch außerhalb dieses Bereiches liegen. Bevor­ zugt wird ein Laserscanner verwendet, der zu jedem Entfernungswert ei­ nen auf eine vorgegebene Achse des Scanners bezogenen Winkelwert lie­ fert.

Vorzugsweise wird das Anordnungsmuster der Referenzobjekte derart ge­ wählt, daß die den in Frage kommenden Positionen der Einrichtung am Fahrzeug entsprechenden Bilder des Anordnungsmusters sich voneinan­ der unterscheiden.

Hierdurch wird eine eindeutige Zuordnung zwischen Sensorposition am Fahrzeug einerseits und durch die Abtastung ermitteltem Bild des Anord­ nungsmusters andererseits gewährleistet. Fehlinterpretationen bei der Auswertung der jeweils vom Sensor "gesehenen" Umgebung werden ver­ mieden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Referenzobjekte in relativ geringem Ab­ stand zum Fahrzeug angeordnet werden. In diesem Fall kann es erforder­ lich werden, ein für PKWs geeignetes Kalibrierfeld zu verlängern, um an LKWs angebrachte Sensoren kalibrieren zu können. Die Verlängerung des Kalibrierfeldes wird bevorzugt derart vorgenommen, daß keine Mehrdeu­ tigkeiten erzeugt werden und auch im verlängerten Kalibrierfeld nach wie vor eine eindeutige Zuordnung zwischen Sensorposition einerseits und ermitteltem Bild andererseits gegeben ist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Fahrzeug in eine Position gebracht wird, in der die Referenzobjekte um das Fahrzeug herum verteilt angeord­ net sind.

Hierbei ist das Fahrzeug während der Abtastung allseitig von Referenz­ objekten umgeben. Das Kalibrierfeld ist auf diese Weise vom Anbau- oder Einbauort des Sensors am Fahrzeug unabhängig und kann somit prinzi­ piell für jeden beliebigen Anbau- oder Einbauort verwendet werden.

Des weiteren wird vorgeschlagen, daß die Referenzobjekte in Abhängigkeit von der Größe des Sichtfeldes der Einrichtung derart angeordnet werden, daß für jede in Frage kommende Position der Einrichtung am Fahrzeug wenigstens zwei Referenzobjekte im Sichtfeld der Einrichtung liegen.

Durch diese Anordnung der Referenzobjekte kann ein einziges Kalibrier­ feld für alle in Frage kommenden Anbau- oder Einbaupositionen der Ein­ richtung am Fahrzeug verwendet werden, da für eine eindeutige Bestim­ mung der Position und/oder der Ausrichtung des Sensors am Fahrzeug zwei Referenzobjekte ausreichend sind.

Um eine besonders genaue und sichere Kalibrierung des Sensors zu er­ zielen, kann vorgesehen sein, daß bei der Abtastung des Kalibrierfeldes mehr als zwei und insbesondere genau drei Referenzobjekte berücksichtigt werden. Durch diese Überbestimmung können die Position und die Aus­ richtung des Sensors am Fahrzeug eineindeutig ermittelt werden.

Des weiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß Referenzobjekte unterschiedli­ cher Objektklassen verwendet werden, die sich zumindest hinsichtlich eines mit der Sende-/Empfangseinrichtung erkennbaren Referenzmerkmals voneinander unterscheiden.

Das Unterscheidungsmerkmal kann beispielsweise der Durchmesser der Referenzobjekte sein. Als alternatives oder zusätzliches Unterscheidungs­ merkmal kann die Reflektivität der Referenzobjekte vorgesehen sein, d. h. den Referenzobjekten kann gezielt ein unterschiedliches Reflexionsvermö­ gen derart verliehen werden, daß der Sensor sie voneinander unterschei­ den kann. Außerdem können auf diese Weise nicht als Referenzobjekte dienende Gegenstände als solche erkannt werden, wenn deren Reflektivi­ tät außerhalb eines vorgebbaren Bereiches liegt.

Die Referenzmerkmale der Referenzobjekte werden vorzugsweise derart gewählt, daß der Sensor die Referenzobjekte von anderen in seinem Sicht­ feld liegenden Objekten unterscheiden kann. Bei zumindest bereichsweise stab- oder stangenförmigen Referenzobjekten beispielsweise kann deren Durchmesser entweder kleiner oder größer als der Durchmesser eines durchschnittlichen menschlichen Unterschenkels gewählt werden, so daß der Sensor nicht durch im Kalibrierfeld befindliche Personen irritiert wird.

Um Informationen über die Orientierung einer Abtastebene der Einrich­ tung und/oder über die Anbau- oder Einbauhöhe der Einrichtung am Fahrzeug zu beschaffen, werden gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wenigstens zwei Referenzobjekte mit Nachweiseinrichtun­ gen für von der Einrichtung ausgesandte Strahlung versehen.

Bevorzugt werden wenigstens zwei Referenzobjekte daraufhin überprüft, ob an den Referenzobjekten insbesondere höhenverstellbar angebrachte Detektoreinrichtungen von Abtaststrahlen der Einrichtung beaufschlagt werden.

Mit den Nachweis- bzw. Detektoreinrichtungen lassen sich Informationen darüber ermitteln, in welcher Höhe vom Sensor ausgesandte Abtaststrah­ len auf die Referenzobjekte auftreffen. Mit diesen Informationen können z. B. der Nickwinkel (Verkippen um eine Fahrzeug-Querachse) und der Wankwinkel (Verkippen um eine Fahrzeug-Längsachse) des Sensors be­ stimmt werden bzw. kann festgestellt werden, ob der Nickwinkel und der Wankwinkel jeweils vorgegebene Sollwerte annehmen.

Ferner läßt sich mit diesen Informationen bestimmen, ob der Sensor in einer vorgegebenen Sollhöhe am Fahrzeug angebracht ist.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß für die Detektorein­ richtungen jeweils wenigstens zwei Einzeldetektoren verwendet und mit vertikalem Abstand voneinander am Referenzobjekt insbesondere derart angeordnet werden, daß die Einzeldetektoren von aufgeweiteten Abtast­ strahlen der Einrichtung gleichzeitig beaufschlagbar sind.

Durch Verwendung zweier vertikal beabstandeter Detektoren an einem Referenzobjekt lassen sich Informationen über die Richtung einer Abwei­ chung von einer Soll-Orientierung gewinnen, indem festgestellt wird, ob die Abtaststrahlen oberhalb oder unterhalb einer Sollhöhe auf dem Refe­ renzobjekt auftreffen.

Eine Aufweitung der Abtaststrahlen kann z. B. dadurch genutzt werden, daß nur eine gleichzeitige Beaufschlagung der beiden vertikal beabstan­ deten Einzeldetektoren als Sollausrichtung des Sensors interpretiert wird.

Bevorzugt werden an den Referenzobjekten in der Höhe verstellbare De­ tektoreinrichtungen eingesetzt, wodurch eine einfache Anpassung an ver­ schiedene Fahrzeuge, Sensoren und Sollausrichtungen der Sensoren möglich ist. Außerdem kann hierdurch das Referenzobjekt an die strahl­ aufweitungsbedingte, von seinem Abstand zum Sensor abhängige Ausdeh­ nung des Strahlungsflecks angepaßt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Beaufschlagen oder Nichtbeaufschlagen der Detektorein­ richtungen insbesondere optisch angezeigt wird. Bevorzugt ist hierzu eine am jeweiligen Referenzobjekt und insbesondere direkt an der betreffenden Detektoreinrichtung angeordnete Anzeigeeinrichtung vorgesehen. Vorzugs­ weise erfolgt die Anzeige erst nach Überschreiten eines vorgebbaren Inten­ sitätswertes für die auftreffende Strahlung.

So kann beispielsweise jeder Einzeldetektor mit einer Leuchtdiode verse­ hen sein, die aufleuchtet, wenn die am Detektor empfangene Intensität eine vorgegebene Schwelle übersteigt. Anhand der Leuchtdioden kann ein das Kalibrierfeld beobachtender Benutzer mit einem Blick feststellen, wann eine Sollausrichtung des Sensors erreicht ist.

Mit den Nachweiseinrichtungen kann gleichzeitig die Intensität der vom Sensor ausgesandten Strahlung gemessen werden. Auf diese Weise kann unabhängig von der Bestimmung der Position und der Ausrichtung des Sensors mit den Referenzobjekten überprüft werden, ob der Sensor beste­ henden Sicherheitsvorschriften vor allem hinsichtlich der Augensicherheit genügt, was insbesondere bei der Verwendung von Laserscannern von Vorteil ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Position und/oder die Ausrichtung der Sende-/Empfangseinrich­ tung bezüglich einer Fahrzeugachse ermittelt wird. Bei dieser Achse han­ delt es sich bevorzugt um die bei normaler Geradeausfahrt mit der Fahrt­ richtung zusammenfallende Fahrzeugachse.

Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß die Position und/ oder die Ausrichtung der Sende-/Empfangseinrichtung bezüglich ei­ nes Referenzpunktes ermittelt wird. Dieser Referenzpunkt kann sich grundsätzlich an einem beliebigen, während des Kalibriervorgangs be­ kannten Ort befinden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen fahr­ zeugfesten Referenzpunkt.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind sowohl in den Unteran­ sprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 schematisch in Draufsicht ein in einem Kalibrierfeld gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeord­ netes Fahrzeug,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 mit einem anderen Kalibrierfeld, und

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Ausrichtung eines an einem Fahrzeug angebrachten Sensors.

Gemäß Fig. 1 ist am Fahrzeug 11, z. B. einem üblichen Personenkraftwa­ gen, eine optoelektronische Sende-/Empfangseinrichtung bzw. ein Sensor 13 angebracht, der z. B. als Entfernungen und für jeden Entfernungswert einen auf eine Sensorachse bezogenen Winkelwert liefernder Laserscanner ausgebildet ist. Der Scanner dient somit gleichzeitig als Sender für ausge­ hende Abtastlaserstrahlen und als Empfänger für von der Fahrzeugumge­ bung oder dem Fahrzeug selbst reflektierte Strahlung. Sender und Emp­ fänger könnten jedoch prinzipiell auch räumlich voneinander getrennt an­ geordnet sein.

Das Fahrzeug 11 steht in einem Kalibrierfeld, das von mehreren Referenz­ objekten 15, 17, 19, 21 gebildet wird, die um das Fahrzeug 11 herum ge­ mäß einem vorgegebenen Anordnungsmuster verteilt positioniert sind. Bei den Referenzobjekten handelt es sich bevorzugt um mobile, stab- oder stangenförmige Gegenstände. Die Referenzobjekte können so bemessen oder ausgestaltet sein, daß sie problemlos im Kofferraum des Fahrzeugs 11 mitgeführt werden können. Die Kalibrierung des Sensors 13 kann vom Fahrzeugführer somit zu jedem beliebigen Zeitpunkt an jedem beliebigen Ort durchgeführt werden.

Grundsätzlich kann das Kalibrierfeld auf beliebige Art und Weise realisiert werden. So können beispielsweise bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen die Referenzobjekte in Form von Reflexionsmarken in die Fertigungsstraße integriert und im Anschluß an die Montage des Sensors zur Überprüfung von dessen korrekter Position und Ausrichtung am Fahrzeug verwendet werden.

Fig. 1 zeigt lediglich ein Beispiel für eine mögliche Anordnung der Refe­ renzobjekte 15, 17, 19, 21 zur Bildung des Kalibrierfeldes. Die Referenz­ objekte sind entlang zweier paralleler Linien 23 angeordnet, die parallel und mit gleichem Abstand zu der bei Geradeausfahrt mit der Fahrtrich­ tung F zusammenfallenden Längsachse des Fahrzeugs 11 verlaufen. Die Linien 23 können in der Praxis beispielsweise durch die Straßenbegren­ zung oder die Fahrbahnmarkierung gebildet werden.

Die durch Kreise unterschiedlicher Größe und Schwärzung angedeuteten Referenzobjekte 15, 17, 19, 21 sind in dem dargestellten Beispiel aus ins­ gesamt vier unterschiedlichen Objektklassen ausgewählt. Die Objektklas­ sen unterscheiden sich beispielsweise durch unterschiedliche Durchmes­ ser der jeweiligen Referenzobjekte, die der Sensor 13 dadurch voneinander unterscheiden kann.

Das Anordnungsmuster der Referenzobjekte 15, 17, 19, 21 ist derart ge­ wählt, daß für jeden in der Praxis in Frage kommenden Anbau- oder EIn­ bauort des Sensors 13 am Fahrzeug 11 der Sensor 13 das Kalibrierfeld anders "sieht", aus dem, was der Sensor 13 "sieht", also eindeutig auf des­ sen Position im Kalibrierfeld geschlossen werden kann.

Zur Durchführung des Kalibriervorgangs wird der Sensor 13 aktiviert, woraufhin entsprechend seinem Sichtfeld, das z. B. einen Winkelbereich von 360°, 270°, 180° oder 90° umfaßt, das gesamte Kalibrierfeld oder ein Teil davon durch Aussenden und Empfangen von Abtaststrahlen abgeta­ stet wird. Vorzugsweise wird als Sensor 13 ein Laserscanner verwendet, der zu einer 360°-Abtastung in der Lage ist. Bei seitlicher Anbringung des Sensors 13 außen am Fahrzeug 11 kann so ein Winkelbereich von maxi­ mal 270° unbeeinflußt durch das Fahrzeug 11 vom Sensor 13 eingesehen werden.

Durch Bestimmen der Entfernung zu wenigstens zwei identifizierten Refe­ renzobjekten sowie des Winkels zwischen den Richtungen zu diesen Refe­ renzobjekten wird mittels eines geeigneten Algorithmus in einer mit dem Sensor 13 verbundenen Auswerteeinheit (nicht dargestellt) die Position des Sensors 13 im Kalibrierfeld bezüglich eines durch die x- und y-Achsen angedeuteten Koordinatensystems berechnet. Aus der Kenntnis der Positi­ on und der Ausrichtung des Fahrzeugs 11 in diesem Koordinatensystem läßt sich dann der Anbau- oder Einbauort des Sensors 13 am Fahrzeug 11 bestimmen.

Bevorzugt wird das Fahrzeug 11 im Kalibrierfeld derart ausgerichtet, daß - bezüglich einer Projektion auf die x-y-Ebene - die x-Achse mit der Mittellängsachse des Fahrzeugs 11 und die y-Achse mit dessen Hinter­ achse zusammenfällt.

Die Kalibrierung umfaßt bevorzugt Plausibilitätsprüfungen, mit denen Re­ sultate verworfen werden, nach denen der Sensor 13 sich an einer Positi­ on befinden oder in einer Art und Weise verhalten müßte, die den tatsäch­ lichen Verhältnissen widerspricht, welche bei der Auswertung dadurch berücksichtigt werden können, daß das Ergebnis bestimmte Bedingungen erfüllen muß. Ist z. B. bekannt, daß der Sensor 13 entsprechend Fig. 1 seitlich und außen am Fahrzeug 11 angebracht ist, werden Resultate ver­ worfen, nach denen der Sensor 13 innerhalb oder außerhalb der Außen­ kontur des Fahrzeugs 11 liegen müßte.

Die erfindungsgemäße Kalibrierung kann auch bei auf dem Fahrzeugdach oder an der Unterseite des Fahrzeugs 11 angebrachten Sensoren durch­ geführt werden. In diesen Fall werden Resultate, nach denen der Sensor innerhalb oder außerhalb der Außenkontur des Fahrzeugs 11 liegt, nicht verworfen, sondern es können andere bekannte Sensoreigenschaften als zu erfüllende Bedingungen herangezogen werden, beispielsweise der Sicht­ bereich oder die Blickrichtung des Sensors.

Der bekannte Durchmesser der Referenzobjekte 15, 17, 19, 21 kann zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung verwendet werden, indem die endliche Ausdehnung der Referenzobjekte bei der Auswertung berücksichtigt wird.

Während bei dem Kalibrierfeld gemäß Fig. 1 die insgesamt zehn Referenz­ objekte 15, 17, 19, 21 derart angeordnet sind, daß der Sensor 13 unab­ hängig von seinem Anbau- oder Einbauort außen am Fahrzeug 11 bei je­ dem Abtastvorgang mehr als zwei Referenzobjekte detektiert und somit eine Überbestimmung erfolgt, sind bei der in Fig. 2 dargestellten Variante auch solche Sensorpositionen z. B. an der Vorderseite oder an der Hinter­ seite des Fahrzeugs 11 möglich, für die auch bei einem 360°-Scanner le­ diglich zwei Referenzobjekte in dessen Sichtfeld liegen.

Anhand von Fig. 1 und 2 wurde die horizontale Kalibrierung des Sensors 13, d. h. die Bestimmung der Sensorposition in der x-y-Ebene erläutert. Fig. 3 zeigt die Bestimmung bzw. Überprüfung der Anbau- oder Einbau­ höhe des Sensors 13 am Fahrzeug 11 sowie der Sensorausrichtung, d. h. der Orientierung der Abtastebene 25 des Sensors 13.

Wenigstens zwei Referenzobjekte (Fig. 3 zeigt beispielhaft lediglich ein stab- oder stangenförmiges Objekt 15) sind jeweils mit einer elektrisch betriebenen Detektoreinrichtung in Form zweier Einzeldetektoren 29, 31 versehen, die in der Höhe verstellbar am Referenzstab 15 angebracht sind.

Die Detektoren 29, 31 sind mit für die vom Sensor 13 ausgesandte Strah­ lung empfindlichen, dem Sensor 13 zugewandten Empfangselementen versehen. Sobald die auf diese Empfänger auftreffende Strahlung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, wird eine direkt am jeweiligen Detektor 29, 31 angebrachte optische Signaleinrichtung z. B. in Form einer Leuchtdiode aktiviert. Das Aufleuchten der Leuchtdiode zeigt somit das Auftreffen eines Abtaststrahles 33 des Sensors 13 auf dem betreffenden Detektor 29, 31 an.

Die beiden Detektoren 29, 31 sind vertikal derart voneinander beabstan­ det, daß der durch die Aufweitung des Laser-Abtaststrahles 33 am Refe­ renzobjekt 15 eine endliche vertikale Ausdehnung aufweisende Laser- Fleck gleichzeitig beide Detektoren 29, 31 jeweils mit einer zum Über­ schreiten einer voreingestellten Schwelle ausreichenden Intensität beauf­ schlagt und somit von beiden Detektoren 29, 31 nachgewiesen wird. Es leuchten folglich beide Leuchtdioden auf, wodurch bezüglich des betreffenden Referenzobjektes 15 eine ordnungsgemäße Orientierung der Ab­ tastebene 25 signalisiert wird.

Vorzugsweise wird eine horizontale Orientierung der Abtastebene 25 ange­ strebt. Vor der Kalibrierung werden an den wenigstens zwei Referenzob­ jekten 15 die Detektoren 29, 31 unter Berücksichtigung der entfernungs­ abhängigen Laserfleckgröße in einer Höhe fixiert, die bei horizontal ver­ laufender Abtastebene 25 zu einer gleichzeitigen Beaufschlagung beider Detektoren 29, 31 mit ausreichend hoher Intensität führt.

Wenn während der anschließenden Kalibrierung an beiden Referenzobjek­ ten 15 jeweils beide Leuchtdioden aufleuchten, dann wird hierdurch die gewünschte horizontale Ausrichtung des Sensors 13 angezeigt.

Leuchtet an einem Referenzobjekt 15 lediglich eine Diode auf, so kann hieraus nicht nur auf eine Fehl-Orientierung der Abtastebene 25 an sich geschlossen, sondern auch die Richtung der Fehl-Orientierung erkannt werden, was die Korrektur der Sensor-Ausrichtung erleichtert.

Anstatt lediglich das Erreichen oder Nicht-Erreichen einer vorgegebenen Intensitätsschwelle anzuzeigen, kann erfindungsgemäß auch jeweils eine z. B. als sogenannter Bargraph ausgebildete Anzeige an den Detektoren 29, 31 vorgesehen sein, an der die Intensität der auftreffenden Strahlung ab­ gelesen werden kann. Unabhängig von dem Absolutwert der Strahlungs­ intensität kann so festgestellt werden, ob beide Detektoren 29, 31 mit glei­ cher oder unterschiedlich hoher Intensität beaufschlagt werden, der Sen­ sor 13 also korrekt ausgerichtet oder zu hoch bzw. niedrig eingestellt ist.

Mit Hilfe der in der Höhe verstellbaren Detektoren 29, 31 kann prinzipiell jede gewünschte Soll-Orientierung der Sensor-Abtastebene 25 eingestellt bzw. verifiziert werden.

Die Erfindung ist nicht auf Sensoren beschränkt, die Strahlung in einer Abtastebene aussenden. Grundsätzlich kann erfindungsgemäß die ausge­ sandte Strahlung jede beliebige Raumform annehmen.

Bezugszeichenliste

11

Fahrzeug

13

Sende-/Empfangseinrichtung, Sensor, Laserscanner

15

Referenzobjekt

17

Referenzobjekt

19

Referenzobjekt

21

Referenzobjekt

23

Linie, Straßenbegrenzung, Fahrbahnmarkierung

25

Abtastebene

29

Einzeldetektor

31

Einzeldetektor

33

Abtaststrahl
F Fahrtrichtung

Claims (14)

1. Verfahren zum Kalibrieren einer an einem Fahrzeug (11) angebrach­ ten optoelektronischen Sende-/Empfangseinrichtung (13) zur opti­ schen Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs (11), bei dem
das mit der Einrichtung (13) versehene Fahrzeug (11) in ein von mehreren Referenzobjekten (15, 17, 19, 21) gebildetes Ka­ librierfeld gebracht wird,
mit der Einrichtung (13) zumindest ein Teil des Kalibrierfeldes abgetastet wird, und
bei bekannter Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs (11) im Kalibrierfeld aus durch die Abtastung erhaltenen Ab­ tastdaten einerseits und bekannten Kalibrierfelddaten ande­ rerseits die Position und/oder die Ausrichtung der Einrich­ tung (13) am Fahrzeug (11) ermittelt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Abtasten zumindest eines Teils des Kalibrierfeldes mit der Einrichtung (13) ein Bild des bekannten Anordnungsmusters der Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) aus der Sicht der Einrichtung (13) ermittelt und aus dem ermittelten Bild des Anordnungsmusters auf die Position der Einrichtung (13) im Kalibrierfeld geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anordnungsmuster der Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) derart gewählt wird, daß die den in Frage kommenden Positionen der Einrichtung (13) am Fahrzeug (11) entsprechenden Bilder des Anordnungsmusters sich voneinander unterscheiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (11) in eine Position gebracht wird, in der die Re­ ferenzobjekte (15, 17, 19, 21) um das Fahrzeug (11) herum verteilt angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) in Abhängigkeit von der Größe des Sichtfeldes der Einrichtung (13) derart angeordnet wer­ den, daß für jede in Frage kommende Position der Einrichtung (13) am Fahrzeug (11) wenigstens zwei Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) im Sichtfeld der Einrichtung (13) liegen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abtastung des Kalibrierfeldes mehr als zwei und insbe­ sondere drei Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) berücksichtigt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) unterschiedlicher Objektklas­ sen verwendet werden, die sich zumindest hinsichtlich eines mit der Einrichtung (13) erkennbaren Referenzmerkmals voneinander un­ terscheiden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) unterschiedlichen Durchmes­ sers und/oder unterschiedlicher Reflektivität verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschaffung von Informationen über die Orientierung einer Abtastebene oder -fläche (25) der Einrichtung (13) und/oder über die Anbau- oder Einbauhöhe der Einrichtung (13) am Fahrzeug (11) wenigstens zwei Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) mit Nachweisein­ richtungen (29, 31) für von der Einrichtung (13) ausgesandte Strahlung versehen werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Referenzobjekte (15, 17, 19, 21) daraufhin überprüft werden, ob an den Referenzobjekten (15, 17, 19, 21) ins­ besondere höhenverstellbar angebrachte Detektoreinrichtungen (29, 31) von Abtaststrahlen (33) der Einrichtung (13) beaufschlagt wer­ den.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung bei in gleicher Höhe an den Referenzobjekten (15, 17, 19, 21) angebrachten Detektoreinrichtungen (29, 31) durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Detektoreinrichtungen jeweils wenigstens zwei Einzel­ detektoren (29, 31) verwendet und mit vertikalem Abstand vonein­ ander am Referenzobjekt (15, 17, 19, 21) insbesondere derart ange­ ordnet werden, daß die Einzeldetektoren (29, 31) von aufgeweiteten Abtaststrahlen (33) der Einrichtung (13) gleichzeitig beaufschlagbar sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beaufschlagen oder Nichtbeaufschlagen der Detektorein­ richtungen (29, 31) insbesondere optisch angezeigt wird, bevorzugt durch eine am jeweiligen Referenzobjekt (15, 17, 19, 21) angeord­ nete Anzeigeeinrichtung, wobei bevorzugt die Anzeige erst nach Überschreiten eines vorgebbaren Intensitätswertes für die auftref­ fende Strahlung erfolgt und/oder ein Maß für die Höhe der Intensi­ tät der auftreffenden Strahlung angezeigt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung automatisch mittels zumindest eines vorgege­ benen Algorithmus durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als optoelektronische Einrichtung (13) ein Laserscanner ver­ wendet wird, insbesondere ein Entfernungen und Winkel messender Laserscanner, der in zumindest einer Abtastebene (25) zu jedem Entfernungswert einen auf eine vorgegebene Achse bezogenen Win­ kelwert liefert.