DE102012108862A1 - Verfahren zur Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren in einem Fahrzeug - Google Patents

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Continental Teves AG and Co OHG
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Conti Temic Microelectronic GmbH
Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug. Hierzu ist eine Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors vorgesehen. Die Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren wird durchgeführt, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal auf Rot (R) gewechselt hat.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug, die insbesondere für Fahrerassistenzsysteme genutzt werden.
  • Umfeldsensoren, die in Fahrzeugen zur Erfassung des Fahrzeugumfelds verwendet werden, sind z.B. Radar-, Lidar-, Kamera- und Ultraschallsensoren. Typischerweise erfolgt eine Bandende- bzw. EOL(End of Line)-Kalibrierung von Umfeldsensoren nach der Montage im Fahrzeug. Bereits bekannt sind einzelne Umfeldsensoren, die eine automatische Kalibrierung zumindest für einzelne Parameter durchführen können. WO 2007/121720 A1 zeigt ein Verfahren zur automatischen Gierwinkelkalibrierung einer Monokamera. DE 10 2009 009 227 A1 zeigt Verfahren zur automatischen Justage eines Strahlsensors für ein Kraftfahrzeug, das selbstständig während des Fahrzeugbetriebs eine Sensorjustage durchführt, ohne dass eine weitere Überwachung der Selbstjustage notwendig ist. WO 2011/063785 A1 zeigt ein Verfahren zur Rollwinkelschätzung und -kalibrierungsmöglichkeit mittels einer Monokamera in einem fahrenden Fahrzeug.
  • Um eine bestmögliche Erfassung des Fahrzeugumfelds zu gewährleisten werden Daten mehrerer Umfeldsensoren zunehmend fusioniert.
  • WO 2010/127650 A1 zeigt ein Verfahren zur Auswertung von Sensordaten eines Umfelderfassungssystems für ein Kraftfahrzeug. Es werden Detektionspunkte in ein zweidimensionales Belegungsgitter eingetragen, wobei der Zustand einer Gitterzelle belegt und damit „potentiell nicht überfahrbar“ ist, und sonst unbelegt und damit „überfahrbar“ ist und das Belegungsgitter im Wesentlichen ein Fahrzeugumfeld repräsentiert. Das Umfelderfassungssystem kann hierbei mehrere Umfeldsensoren umfassen, insbesondere einen Strahlsensor (Radar/Lidar/Ultraschall) und einen Kamerasensor (Monokamera/Stereokamera).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur optimalen Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug sieht eine Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors vor. Die Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren wird durchgeführt, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal auf Rot gewechselt hat.
  • Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass wenn ein Fahrzeug an eine Ampel fährt oder bereits vor einer Ampel steht und diese gerade auf Rot schaltet, es sehr wahrscheinlich ist, dass das Auto für eine längere Zeitspanne (typischerweise mindestens 10 Sekunden) still stehen wird. Diese Zeit kann zu einer Kalibrierung, z.B. mittels automatischer Kalibrieralgorithmen, genutzt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird dafür Sorge getragen, dass die Kalibrierung erst durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug steht. Der Stillstand des Fahrzeugs kann insbesondere aus Drehzahlsensordaten oder aus Daten mindestens eines Umfeldsensors ermittelt werden. Während des Stillstands des Fahrzeugs sind aus Umfeldsensordaten bewegte Objekte leicht von stehenden Objekten zu unterscheiden, da die Umfeldsensoren gegenüber dem Fahrzeugumfeld unbewegt sind. Stehende Objekte weisen dann also keine Relativbewegung gegenüber den Umfeldsensoren auf.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Kalibrierung durchgeführt anhand von Daten mindestens eines stehenden Objekts, das von mindestens zwei unterschiedlichen Umfeldsensoren detektiert wird, während das Fahrzeug steht. Die Kalibrierung der unterschiedlichen Umfeldsensoren erfolgt dabei derart, dass nach der Kalibrierung beider bzw. aller Umfeldsensoren von diesen Umfeldsensoren übereinstimmende Daten für das mindestens eine stehende Objekt erzeugt werden. Die übereinstimmenden Daten umfassen insbesondere die Position des Objekts, den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Objekt Somit kann insbesondere anhand der Detektion von stehenden Objekten eine Multisensorkalibierung durchgeführt werden, bei der die im Fahrzeug vorhandenen Umfeldsensoren zumindest paarweise gegeneinander kalibriert werden.
  • Bevorzugt wird die Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten eines Kamerasensors durchgeführt. Um Ampelsignale detektieren zu können, kann bevorzugt mit einem insbesondere farbauflösenden Fahrzeugkamerasensor mindestens ein Bild des Fahrzeugumfelds aufgenommen werden. Zur Ampelsignalerkennung kann in dem mindestens einen aufgenommenen Bild nach mindestens einem Signal einer Ampel gesucht werden und sofern ein potentielles Ampelsignal im Bild gefunden wird, kann dieses klassifiziert und verifiziert, also erkannt werden. Die Ampelsignalerkennung kann insbesondere von einer elektronischen Bildverarbeitung durchgeführt werden. Unter einem Ampelsignal wird die Gesamtheit der zu einem Zeitpunkt leuchtenden Ampelsignalfarben verstanden, also z.B. nur grün, aber auch gelb-rot. Sofern in einem Bild kein Ampelsignal gefunden wird, kann das Verfahren mit einem nachfolgend aufgenommenen Bild fortgesetzt werden.
  • Alternativ oder kumulativ kann die Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten einer Fahrzeugkommunikationseinheit (C2X) durchgeführt werden. Die Ampel kann dazu Daten bezüglich ihres aktuellen Ampelsignals bzw. Zustands an die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs senden.
  • Vorteilhaft kann die Kalibrierung bereits vorbereitet werden, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal seine Grünphase beendet hat und in nächster Zeit auf Rot wechseln wird. Die kann insbesondere durch Erkennen eines auf gelb wechselnden Ampelsignals geschehen, denn dann ist als nächstes mit einem roten Ampelsignal zu rechnen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform arbeiten die Umfeldsensoren während der Kalibrierung in eingeschränktem Umfang. Dazu kann die Funktionalität der Umfeldsensoren heruntergefahren werden, so dass nur noch essenzielle Grundfunktionen wie z.B. Kollisionsschutzfunktionen, für die Kalibrierung notwendige Funktionen und die Erkennung eines Ampelsignalwechsels gewährleistet sind.
  • Vorteilhaft wird der volle Umfang der Funktionalität der Umfeldsensoren wiederhergestellt, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal seine Rotphase beendet hat. Dies kann insbesondere dadurch erkannt werden, dass Ampel auf gelb-rot wechselt.
  • Bevorzugt kann die Kalibrierung von den zwei monokularen Sensoren einer Stereokamera durchgeführt werden. Die beiden monokularen Sensoren einer Stereokamera weisen in aller Regel einen großen Überlappungsbereich auf.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Kalibrierung von den Kamerasensoren eines Rundumsichtsensorsystems durchgeführt. Zu den Rundumsichtsensorsystemen zählen Top-View, Surround-View bzw. 360° Sensorclustersysteme
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kalibrierung von mindestens einem Umfeldsensor eines ersten Typs und mindestens einem Umfeldsensor eines zweiten Typs durchgeführt. Die Daten der mindestens zwei Umfeldsensoren vom ersten und vom zweiten Typ werden in ein gemeinsames Belegungsgitter (englisch Occupancy Grid) eingetragen. Bei dem Umfeldsensor des ersten Typs kann es sich beispielsweise um einen Strahlensensor und bei dem Umfeldsensor des zweiten Typs kann es sich beispielsweise um einen Kamerasensor handeln. Die Kalibrierung der unterschiedlichen Umfeldsensoren erfolgt dabei derart, dass nach der Kalibrierung beider Umfeldsensoren beide Umfeldsensoren ein (stehendes) Objekt im selben Gitterfeld detektieren.
  • Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst Detektions- und Erkennungsmittel für Ampelsignale aus Daten mindestens eines Umfeldsensors. Kalibrierungsmittel zur Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren und ein Entscheidungsmittel sind vorgesehen. Das Entscheidungsmittel aktiviert die Kalibrierungsmittel, wenn die Detektions- und Erkennungsmittel erkennen, dass ein für das Fahrzeug maßgebliche Ampelsignal auf Rot gewechselt hat.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine definierte Zeitspanne für eine Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren ermittelt wird, während der die Umfeldsensoren insbesondere bei Stillstand des eigenen Fahrzeugs nicht oder nur sehr eingeschränkt zur Umfelddetektion benötigt werden. Eine Kalibrierung an stehenden Objekten erleichtert zudem den Kalibrierungsaufwand.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 vier Signale einer Ampelschaltung und
  • 2 verschiedene Umfeldsensoren eines Fahrzeugs mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen.
  • 1 zeigt vier Signale bzw. Zustände einer Ampel.
  • Bei Signal I leuchtet die untere, grüne Signalfarbe (G, diagonal aufsteigend schraffiert) und die Einfahrt ist freigegeben. Bei Signal II leuchtet die mittlere, gelbe Signalfarbe (Y, diagonal absteigend schraffiert) und der Fahrer soll auf das nächste Signal warten. Bei Signal III leuchtet die obere, rote Signalfarbe (R, diagonal gitterförmig schaffiert) und der Fahrer hat keine Einfahrerlaubnis. In manchen Ländern leuchten bei Signal IV die rote und die gelbe Signalfarbe (R, Y) gemeinsam, wodurch der Fahrer weiß, dass die Einfahrt gleich freigegeben wird. Die Erkennung eines Wechsels von Signal I auf Signal II aus Daten eines Kamerasensors mittels einer Bildverarbeitung kann eine Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren vorbereitet werden. Bei der Erkennung eines Wechsels auf Signal III kann die Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren gestartet werden, insbesondere wenn sichergestellt ist, dass sich das eigene Fahrzeug im Stillstand befindet (z.B. aus Drehzahlsensordaten oder auch aus Kameradaten).
  • 2 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit mehreren Umfeldsensoren, die unterschiedlichen Erfassungsbereiche aufweisen (1–5).
  • Beim dargestellten Fahrzeug sind mehrere Kamerasensoren angeordnet, die durch ihre individuellen Erfassungsbereiche (1, durchgezogene Begrenzungslinien) die 360° Umgebung des Fahrzeugs bis zu mittleren Entfernungen abdecken, z.B. bis ca. 30 Meter. Eine derartige Kameraanordnung wird für Rundumsicht- oder auch Top View Systeme eingesetzt. Top View Systeme bieten typischerweise eine Darstellung des Fahrzeugs und seiner Umgebung aus einer Vogelperspektive.
  • Ein Fernbereichsradarsensor, typischerweise mit einer Frequenz von 79 GHz, hat einen Erfassungsbereich (2, gepunktete Begrenzungslinie), der bis weit vor dem Fahrzeug reicht (z.B. mehrere hundert Meter). Derartige Radarsensoren sind häufig Bestandteil eines ACC-Systems (Abstandsregeltempomaten).
  • Ein Stereokamerasensor überwacht den Raum vor dem Fahrzeug (3, strichpunktierte Begrenzungsline) bis zu mittleren Entfernungen und bietet räumliche Informationen zu Objekten in diesem Bereich.
  • Zwei Nahbereichsradarsensoren überwachen die Erfassungsbereiche (4, gestrichelte Begrenzungslinien) seitlich neben dem Fahrzeug, typischerweise mit einer Frequenz von 24 GHz. Sie dienen insbesondere der Totwinkelüberwachung (Blind Spot Detection).
  • Ultraschallsensoren überwachen Erfassungsbereiche (5, schraffierte Flächen), die unmittelbar vor den Stoßstangen des Fahrzeugs liegen. Derartige Ultraschallsensoren werden häufig zur Einparkunterstützung verwendet.
  • Wird nun mittels eines Kamerasensors erkannt, dass ein Ampelsignal auf rot wechselt, so kann bei Stillstand des eigenen Fahrzeugs mit der Multisensorkalibrierung begonnen werden. Hierzu können stehende Objekte identifiziert werden, die in einem überlappenden Erfassungsbereich von mindestens zwei Umfeldsensoren dekretiert werden. Beispielsweise kann ein ebenfalls vor der roten Ampel stehendes Fahrzeug im Erfassungsbereich (2) des Fernbereichsradars und im Erfassungsbereich (3) der Stereokamera liegen. Die Kalibrierung bewirkt, dass anschließend beide Umfeldsensoren übereinstimmende Daten (z.B. Position des Objekts, den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Objekt, Ausdehnung des Objekts) für das stehende Fahrzeug erzeugt werden.
  • Auf dieselbe Weise können stehende Objekte, die sowohl im Erfassungsbereich (1) eines Rundumsichtkamerasensors als auch im Erfassungsbereich (5) eines Ultraschallsensors liegen zu deren wechselseitiger Kalibrierung verwendet werden.
  • Die Daten dieser beiden Umfeldsensoren können in ein gemeinsames Belegungsgitter eingetragen werden. Die Kalibrierung der beiden Umfeldsensoren erfolgt dabei derart, dass nach der Kalibrierung beide Umfeldsensoren das stehende Objekt im selben Gitterfeld detektieren.
  • Bezugszeichenliste
    • R
    Rot
    Y
    Gelb
    G
    Grün
    I
    Signal I (Einfahrt frei)
    II
    Signal II (Nächstes Signal abwarten)
    III
    Signal III (Einfahrt untersagt)
    IV
    Signal IV (Einfahrt wird in Kürze freigegeben)
    1
    Erfassungsbereiche von Rundumsichtkamerasensoren
    2
    Erfassungsbereich eines Fernbereichsradarsensors
    3
    Erfassungsbereich eines Stereokamerasensors
    4
    Erfassungsbereiche von zwei Nahbereichsradarsensoren zur Überwachung der Totwinkelbereiche
    5
    Erfassungsbereiche von Ultraschallsensoren
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/121720 A1 [0002]
    • DE 102009009227 A1 [0002]
    • WO 2011/063785 A1 [0002]
    • WO 2010/127650 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug, wobei eine Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors durchgeführt wird, wobei eine Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren durchgeführt wird, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal auf Rot gewechselt hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierung erst durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug steht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierung durchgeführt wird anhand von Daten mindestens eines stehenden Objekts, das von mindestens zwei unterschiedlichen Umfeldsensoren detektiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten eines Kamerasensors durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektion und Erkennung von Ampelsignalen aus den Daten einer Fahrzeugkommunikationseinheit (Car-2-X) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kalibrierung bereits vorbereitet wird, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal seine Grünphase (G) beendet hat und in nächster Zeit auf Rot (R) wechseln wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfeldsensoren während der Kalibrierung in eingeschränktem Umfang arbeiten.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der volle Umfang der Funktionalität der Umfeldsensoren wiederhergestellt wird, wenn erkannt wird, dass ein für das Fahrzeug maßgebliches Ampelsignal seine Rotphase (R) beendet hat.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kalibrierung von den zwei monokularen Sensoren einer Stereokamera durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kalibrierung von den Kamerasensoren eines Rundumsichtsensorsystems durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kalibrierung von mindestens einem Umfeldsensor eines ersten Typs und mindestens einem Umfeldsensor eines zweiten Typs durchgeführt wird, wobei die Daten der mindestens zwei Umfeldsensoren vom ersten und vom zweiten Typ in ein gemeinsames Belegungsgitterfeld eingetragen werden.
  12. Vorrichtung zur Kalibrierung von mehreren Umfeldsensoren in einem Fahrzeug, wobei Detektions- und Erkennungsmittel für Ampelsignale aus Daten mindestens eines Umfeldsensors vorgesehen sind, wobei Kalibrierungsmittel zur Kalibrierung mehrerer Umfeldsensoren vorgesehen sind und ein Entscheidungsmittel, das die Kalibrierungsmittel aktiviert, wenn die Detektions- und Erkennungsmittel erkennen, dass ein für das Fahrzeug maßgebliche Ampelsignal auf Rot (R) gewechselt hat.
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