DE102011112243A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung - Google Patents

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DE102011112243A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung (2), wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten (RD) durchgeführt wird. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei räumlich beabstandete Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) unabhängig voneinander definiert bewegt, wobei während der Bewegung als Messdaten (D1 bis Dn) jeweils Positionen und Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) zeitbezogen und unabhängig voneinander ermittelt werden, wobei zur Erzeugung der Referenzdaten (RD) die Messdaten (D1 bis Dn) der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) anhand eines Synchronisationssignals (SS) zeitlich synchronisiert werden und die zu kalibrierende Sensorvorrichtung (2) anhand eines Vergleichs der Referenzdaten (RD) mit Sensordaten (SD) der Sensorvorrichtung (2) kalibriert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (1) zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung (2), wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten (RD) durchführbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung zur Umgebungserfassung, wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten durchgeführt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung zur Umgebungserfassung, wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten durchführbar ist.
  • Die noch nicht veröffentlichte DE 10 2011 013 773.4 beschreibt ein Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors, bei dem der Sensor und ein Referenzsensor in einer definierten Bewegung relativ zu zumindest einem Kalibrierobjekt bewegt werden. Das Kalibrierobjekt wird mittels des Sensors und des Referenzsensors anhand von Sensormessdaten und Referenzsensormessdaten erfasst. Es wird ein Eingangszeitpunkt der Sensormessdaten in eine Datenverarbeitungseinheit erfasst und aus einer Zeitdifferenz zwischen dem Eingangszeitpunkt und einem bekannten Referenzsensor-Aufnahmezeitpunkt der Referenzsensormessdaten wird ein Sensor-Aufnahmezeitpunkt der Sensormessdaten ermittelt. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung anzugeben.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In einem Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung wird die Kalibrierung anhand von Referenzdaten durchgeführt. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei räumlich beabstandete Referenz-Sensorvorrichtungen unabhängig voneinander definiert bewegt, wobei während der Bewegung als Messdaten jeweils Positionen und Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen zeitbezogen und unabhängig voneinander ermittelt werden. Weiterhin werden erfindungsgemäß zur Erzeugung der Referenzdaten die Messdaten der Referenz-Sensorvorrichtungen anhand eines Synchronisationssignals zeitlich synchronisiert und die zu kalibrierende Sensorvorrichtung wird anhand eines Vergleichs der Referenzdaten mit Sensordaten der Sensorvorrichtung kalibriert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht aufgrund der räumlich beabstandeten und unabhängig voneinander durchgeführten Bewegung der Referenz-Sensorvorrichtungen und der dabei durchgeführten Ermittlung der Messdaten eine sehr präzise und insbesondere dynamische Ermittlung der Referenzdaten und daraus folgend eine sehr präzise Kalibrierung der Sensorvorrichtung.
  • Daraus ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer dynamischen Kalibrierung von Sensoren zur Umgebungserfassung.
  • Die präzise Kalibrierung der Sensorvorrichtung ermöglicht eine sehr genaue Justierung der Sensorvorrichtung und somit eine verbesserte Messgenauigkeit. Insbesondere bei einer Verwendung der Sensorvorrichtung im Rahmen einer Fahrerassistenzvorrichtung in einem Fahrzeug ist ein verbesserter Betrieb der Fahrerassistenzvorrichtung mit einer minimierten Fehlerwahrscheinlichkeit und somit einer geringen Gefahr von Fehlauslösungen realisierbar, so dass die Sicherheit für Insassen des Fahrzeugs und andere Verkehrsteilnehmer erhöht ist.
  • Auch können anhand der hoch präzisen Referenzdaten Parameter für die Fahrerassistenzvorrichtungen ermittelt werden, welche mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren lediglich geschätzt und somit nicht hinreichend genau ermittelt werden können.
  • Da gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen auch Steuerparameter einer aus einer Hardware und Software zur Steuerung der Sensoren gebildeten Referenz-Sensorsteuerung erfasst werden, ist weiterhin auch eine sehr präzise Kalibrierung der Hardware und Software möglich. Aufgrund der möglichen sehr präzisen Ermittlung der Eigenschaften der Sensoren sowie der Hard- und Software zu deren Steuerung ist eine verbesserte Entwicklung der Sensoren und der Hard- und Software gegeben.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung.
  • In der einzigen 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung 2 dargestellt. Die Sensorvorrichtung 2 ist Bestandteil einer Fahrerassistenzvorrichtung eines nicht gezeigten Fahrzeugs und umfasst einen Sensor 2.1 zur Umgebungserfassung. Der Sensor 2.1 ist ein Radarsensor, ein Lidarsensor, Ultraschallsensor oder eine Kamera. Der Radarsensor ist ein so genannter Short-Range-Radarsensor, ein Mid-Range-Radarsensor oder ein Long-Range-Radarsensor. In einer nicht gezeigten Ausführung umfasst die Sensorvorrichtung 2 mehrere gleichartige oder verschiedenartige Sensoren 2.1 zur Umgebungserfassung. Die Sensorvorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Sensorsteuerung 2.2 zur Steuerung des Sensors 2.1, wobei die Sensorsteuerung 2.2 in nicht näher dargestellter Weise Hardwaremodule und Softwaremodule umfasst.
  • Um einen fehlerfreien Betrieb der Fahrerassistenzvorrichtung sicherzustellen, ist es erforderlich, dass mittels der Sensorvorrichtung 2 ermittelte Sensordaten SD mit einer hohen Messgenauigkeit erfasst werden. Hieraus erfolgt wiederum die Notwendigkeit einer sehr präzisen Justierung der Sensorvorrichtung 2 und für diese einer sehr präzisen Kalibrierung derselben.
  • Die Sensordaten SD umfassen Positionen und Parameter der Sensorvorrichtung 2, wobei als Parameter während einer definierten Bewegung des Fahrzeugs jeweils eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, ein Gierwinkel, eine Gierrate, mittels der Sensorvorrichtung 2 erfasste Umgebungsdaten und Steuerparameter der Sensorsteuerung 2.2 ermittelt werden.
  • Die Kalibrierung der Sensorvorrichtung 2 erfolgt anhand von Referenzdaten RD, welche aus Messdaten D1 bis Dn mehrerer Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n ermittelt werden. Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 zwei oder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel mehr als zwei Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n. Die Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n umfassen zur Erfassung und Verarbeitung der Messdaten D1 bis Dn jeweils einen Referenz-Sensor 3.1.1, 3.2.1, 3.n.1 und eine Referenz-Sensorsteuerung 3.1.2, 3.2.2, 3.n.2. Die Referenz-Sensorsteuerungen 3.1.2, 3.2.2, 3.n.2 umfassen in nicht näher dargestellter Weise Hardwaremodule und Softwaremodule zur Steuerung der Referenz-Sensoren 3.1.1, 3.2.1, 3.n.1. Der jeweilige Referenz-Sensor 3.1.1, 3.2.1, 3.n.1 ist entsprechend des zu kalibrierenden Sensors 2.1 als Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor oder Kamera ausgebildet.
  • Jeweils eine Referenz-Sensorvorrichtung 3.1 bis 3.n ist dabei in nicht dargestellter Weise an einem bewegbaren Objekt angeordnet. Die Objekte sind Fahrzeuge, Fußgänger und/oder Radfahrer und räumlich voneinander beabstandet.
  • Während einer Bewegung, insbesondere einer definierten Referenz-Bewegung der Objekte, werden als Messdaten D1 bis Dn mittels der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n Positionen und Parameter der Objekte und somit der jeweiligen Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n selbst erfasst.
  • Die Bewegung der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n erfolgt dabei unabhängig voneinander sowie unabhängig und räumlich beabstandet von der zu kalibrierenden Sensorvorrichtung 2.
  • Die Messdaten D1 bis Dn werden dabei von jeder Referenz-Sensorvorrichtung 3.1 bis 3.n für das jeweilige Objekt separat und unabhängig von den weiteren Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n erfasst.
  • Die Ermittlung der Positionen erfolgt anhand einer satellitengestützten Positionserfassung, insbesondere mittels des so genannten Global Positioning System (GPS). Zur Erhöhung der Genauigkeit werden so genannte Differenzmethoden verwendet.
  • Als Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n werden während der Bewegung der Objekte jeweils eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, ein Gierwinkel, eine Gierrate, mittels der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n erfasste Umgebungsdaten und Steuerparameter der Referenz-Sensorsteuerungen 3.1.2, 3.2.2, 3.n.2 ermittelt.
  • Die Ermittlung der Daten erfolgt zeitbezogen, d. h. zusätzlich zu den Positionen und Parametern der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n wird der Zeitpunkt der Ermittlung erfasst, so dass die Messdaten D1 bis Dn Positionen und Parameter sowie deren Erfassungszeitpunkt umfassen.
  • Nach der Ermittlung der Messdaten D1 bis Dn werden diese jeweils in einer Speichereinheit 4.1 bis 4.n aufgezeichnet. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zentrale Speichereinheit zur Aufzeichnung der Messdaten D1 bis Dn vorgesehen, wobei die Messdaten D1 bis Dn hierzu, insbesondere mittels einer kabellosen Datenverbindung, an die Speichereinheit gesendet werden.
  • Nach der Aufzeichnung der Messdaten D1 bis Dn werden diese einer Verarbeitungseinheit 5 zugeführt, mittels welcher die unabhängig voneinander ermittelten Messdaten D1 bis Dn zeitlich global synchronisiert werden.
  • Zu dieser Synchronisierung wird ein Synchronisationssignal SS verwendet, welches von einer Zeiterfassungseinheit 6 erzeugt wird. Die Zeiterfassungseinheit 6 ist zu diesem Zweck zum Ermittlung der koordinierten Weltzeit (= UTC) aus einem Signal der satellitengestützten Positionserfassung ausgebildet. Die Synchronisierung erfolgt automatisch.
  • Aus den zeitlich synchronisierten Messdaten D1 bis Dn werden anschließend die Referenzdaten RD ermittelt.
  • Weiterhin werden der Verarbeitungseinheit 5 die Sensordaten SD zugeführt, welche ebenfalls zeitbezogen erfasst werden, so dass die Sensordaten SD ebenfalls Positionen und Parameter der Sensorvorrichtung 2 und deren Erfassungszeitpunkt umfassen. In nicht näher dargestellter Weise werden die Sensordaten SD vor der Zuführung zur Verarbeitungseinheit 5 gespeichert. Die Speicherung erfolgt mittels einer separaten Speichereinheit oder bei Verwendung der zentralen Speichereinheit mittels dieser, wobei die Sensordaten SD zu diesem Zweck mittels einer kabellosen Datenverbindung zur zentralen Speichereinheit übertragen werden.
  • Mittels der Verarbeitungseinheit 5 werden im Rahmen der Kalibrierung die hoch genauen Referenzdaten RD mit den Sensordaten SD verglichen und es werden Abweichungen ermittelt.
  • Sowohl die Bewegung des Fahrzeugs, d. h. der Sensorvorrichtung 2, als auch die Bewegung von als Fahrzeuge ausgebildeten Objekten, d. h. der Referenz-Sensorvorrichtungen 3.1 bis 3.n, wird automatisiert durchgeführt. Dies ist insbesondere bei für einen Fahrer schwer beherrschbaren Fahrmanövern von besonderem Vorteil. Somit sind sehr genau synchronisierte, gleiche und reproduzierbare und somit miteinander vergleichbare Bewegungen realisierbar, woraus eine Erhöhung der Genauigkeit der Kalibrierung erfolgt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Sensorvorrichtung
    2.1
    Sensor
    2.2
    Sensorsteuerung
    3.1 bis 3.n
    Referenz-Sensorvorrichtung
    3.1.1
    Referenz-Sensor
    3.1.2
    Referenz-Sensorsteuerung
    3.2.1
    Referenz-Sensor
    3.2.2
    Referenz-Sensorsteuerung
    3.n.1
    Referenz-Sensor
    3.n.2
    Referenz-Sensorsteuerung
    4.1 bis 4.n
    Speichereinheit
    5
    Verarbeitungseinheit
    6
    Zeiterfassungseinheit
    D1 bis Dn
    Messdaten
    RD
    Referenzdaten
    SD
    Sensordaten
    SS
    Synchronisationssignal
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011013773 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung (2), wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten (RD) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei räumlich beabstandete Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) unabhängig voneinander definiert bewegt werden, wobei während der Bewegung als Messdaten (D1 bis Dn) jeweils Positionen und Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) zeitbezogen und unabhängig voneinander ermittelt werden, wobei zur Erzeugung der Referenzdaten (RD) die Messdaten (D1 bis Dn) der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) anhand eines Synchronisationssignals (SS) zeitlich synchronisiert werden und die zu kalibrierende Sensorvorrichtung (2) anhand eines Vergleichs der Referenzdaten (RD) mit Sensordaten (SD) der Sensorvorrichtung (2) kalibriert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten (D1 bis Dn) vor der Synchronisation aufgezeichnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (2) unabhängig und räumlich beabstandet von den Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) bewegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (2) automatisiert bewegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) jeweils eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, ein Gierwinkel, eine Gierrate, mittels der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) erfasste Umgebungsdaten und/oder Steuerparameter einer Referenz-Sensorsteuerung (3.1 bis 3.n) ermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) automatisiert bewegt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung automatisch erfolgt.
  8. Vorrichtung (1) zur Kalibrierung einer Sensorvorrichtung (2), wobei die Kalibrierung anhand von Referenzdaten (RD) durchführbar ist, gekennzeichnet durch zumindest zwei unabhängig voneinander definiert bewegbare und räumlich beabstandete Objekte, wobei – jedes Objekt jeweils eine Referenz-Sensorvorrichtung (3.1 bis 3.n) zur zeitbezogenen und voneinander unabhängigen Ermittlung von Messdaten (D1 bis Dn) umfasst, – die Messdaten (D1 bis Dn) jeweils Positionen und Parameter der jeweiligen Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) umfassen und – eine Verarbeitungseinheit (5) zur Erzeugung der Referenzdaten (RD) anhand einer zeitlichen Synchronisierung der Messdaten (D1 bis Dn) der Referenz-Sensorvorrichtungen (3.1 bis 3.n) mit einem Synchronisationssignal (SS) und zur Kalibrierung der Sensorvorrichtung (2) anhand eines Vergleichs der Referenzdaten (RD) mit den Sensordaten (SD) der Sensorvorrichtung (2) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zumindest eine Speichereinheit (4.1 bis 4.n) zur Aufzeichnung der mittels der jeweiligen Referenz-Sensorvorrichtung (3.1 bis 3.n) ermittelten Messdaten (D1 bis Dn).
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (2) zumindest einen Sensor (2.1) zur Umgebungserfassung umfasst.
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