DE10122664A1 - Kalibrierverfahren - Google Patents
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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.
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
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.
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.
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8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: FUERSTENBERG, KAY, 20459 HAMBURG, DE Inventor name: KRZIKALLA, ROLAND, 22041 HAMBURG, DE Inventor name: WILLHOEFT, VOLKER, 22303 HAMBURG, DE |
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