DE102013021401A1 - Method for determining an installation orientation of at least one radar sensor arranged on a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Einbauorientierung zumindest eines an einem Fahrzeug (1) angeordneten Radarsensors (2, 3), wobei eine Bewegung des Radarsensors (2, 3) und eine Gierrate ) des Fahrzeugs ermittelt werden. Erfindungsgemäß werden automatisch nur solche Messwerte der Bewegung des Radarsensors (2, 3) und der Gierrate ) des Fahrzeugs (1) zur Bestimmung der Einbauorientierung des Radarsensors (2, 3) berücksichtigt, die bei einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt ohne Schwimmen erfasst werden, wobei hierbei zumindest ein Parameter direkt aus den Messwerten bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin Verwendung einer Ausgleichsrechnung gebildeten Ausgleichsgeraden zur Ermittlung eines Skalierungsfehler des Gyroskops und eine Verwendung der erfassten Messwerte zur Ermittlung eines Geschwindigkeitsoffsets bei der Verwendung mehrerer Radarsensoren (2, 3) anhand der Messwerte und anhand von Abständen (d) zwischen den Radarsensoren (2, 3).The invention relates to a method for determining an installation orientation of at least one radar sensor (2, 3) arranged on a vehicle (1), wherein a movement of the radar sensor (2, 3) and a yaw rate) of the vehicle are determined. According to the invention, only those measured values of the movement of the radar sensor (2, 3) and the yaw rate) of the vehicle (1) for determining the installation orientation of the radar sensor (2, 3) are automatically taken into account, which are detected during a straight-ahead driving or cornering without swimming, wherein In this case at least one parameter is determined directly from the measured values. The invention further relates to the use of a compensation calculation formed compensation straight line for determining a scaling error of the gyroscope and a use of the detected measurements for determining a speed offset when using multiple radar sensors (2, 3) based on the measured values and distances (d) between the radar sensors (2 , 3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Einbauorientierung zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors, wobei eine Bewegung des Radarsensors und eine Gierrate des Fahrzeugs ermittelt werden.The invention relates to a method for determining a mounting orientation of at least one radar sensor arranged on a vehicle, wherein a movement of the radar sensor and a yaw rate of the vehicle are determined.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Einbauorientierung zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for determining a mounting orientation of at least one arranged on a vehicle radar sensor.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by a method having the features specified in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In einem Verfahren zur Bestimmung einer Einbauorientierung zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors werden eine Bewegung des Radarsensors und eine Gierrate des Fahrzeugs ermittelt.In a method for determining an installation orientation of at least one radar sensor arranged on a vehicle, a movement of the radar sensor and a yaw rate of the vehicle are determined.
Erfindungsgemäß werden nur solche Messwerte der Bewegung des Radarsensors und der Gierrate des Fahrzeugs zur Bestimmung der Einbauorientierung des Radarsensors berücksichtigt, die bei einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt ohne Schwimmen erfasst werden.According to the invention, only such measured values of the movement of the radar sensor and of the yaw rate of the vehicle are taken into account for determining the installation orientation of the radar sensor, which are detected during a straight-ahead drive or cornering without swimming.
Unter Schwimmen wird dabei ein instabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs verstanden. Ein Schwimmwinkel ist dabei der Winkel zwischen einer Bewegung des Fahrzeugs im Schwerpunkt und seiner Fahrzeuglängsachse. Bei hohen Querbeschleunigungen wird der Schwimmwinkel als Maß für eine Beherrschbarkeit von Fahrzeugen verwendet. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass bei einem Schwimmwinkel von weniger als 5° das Fahrverhalten noch als stabil gilt.Swimming is understood to mean an unstable driving behavior of the vehicle. A float angle is the angle between a movement of the vehicle in the center of gravity and its vehicle longitudinal axis. At high lateral accelerations, the slip angle is used as a measure of controllability of vehicles. In general, it is assumed that with a slip angle of less than 5 °, the handling is still considered stable.
Somit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Einbauorientierung eines beliebig angeordneten Radarsensors hochpräzise und online, d. h. während des Betriebs des Radarsensors und des Fahrzeugs, zu bestimmen. Dabei können auch Orientierungsänderungen während der Lebenszeit des Radarsensors ermittelt werden. Aufgrund der Verwendung einer insbesondere großen Anzahl an Messungen und einer direkte Verwendung der Rohdaten, kann auf ein definiertes Szenario und Referenzsystem verzichtet werden und gleichzeitig wird eine große Robustheit des Verfahrens erzielt. Die Einbauorientierung wird dabei im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren direkt gemessen und nicht anhand einer Abweichung zu einer vorgegebenen groben Einbauorientierung bestimmt. Die hochpräzise ermittelte Einbauorientierung ermöglicht eine sehr genaue Kalibrierung und Justierung und somit auch ein hochpräzises so genanntes Autoalignment. Weiterhin kann die hochpräzise Bestimmung mit einem Fehler von insbesondere weniger als 0,1° beispielsweise auch zur Berechnung einer Eigenbewegung, in Radarnetzwerken, bei adaptiver Strahlformung und bei dem Erfassen von Objekten in großen Entfernungen angewendet werden, um hochpräzise Ergebnisse zu erhalten.Thus, it is possible in a particularly advantageous manner, the installation orientation of an arbitrarily arranged radar sensor with high precision and online, d. H. during operation of the radar sensor and the vehicle. It also orientation changes during the lifetime of the radar sensor can be determined. Due to the use of a particularly large number of measurements and a direct use of the raw data, a defined scenario and reference system can be dispensed with and at the same time a great robustness of the method is achieved. In this case, the installation orientation is measured directly in contrast to methods known from the prior art and is not determined on the basis of a deviation from a predetermined coarse installation orientation. The high-precision installation orientation allows a very accurate calibration and adjustment and thus a high-precision so-called auto-alignment. Furthermore, the high-precision determination with an error of in particular less than 0.1 ° can also be used, for example, for calculating an intrinsic motion, in radar networks, in adaptive beamforming and in the detection of objects at great distances in order to obtain highly precise results.
Das Verfahren eignet sich zusätzlich auch zu einer Ermittlung der Einbauorientierung bei der Montage des Radarsensors. Hierbei kann die erforderliche relative Bewegung beispielsweise auch auf einem Fertigungssystem, beispielsweise auf Schienen oder einem Förderband erfolgen, das zusätzlich als Referenz integriert werden kann.The method is also suitable for determining the installation orientation during installation of the radar sensor. In this case, the required relative movement, for example, on a manufacturing system, for example on rails or a conveyor belt, which can be additionally integrated as a reference.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass keine direkte Abhängigkeit von einer Winkelauflösung des Sensors besteht, weil keine exakt positionierten Referenzobjekte zur Ermittlung der Einbauposition vermessen werden müssen. Weiterhin kann die Einbauorientierung ohne Wissen einer groben Einbauorientierung bestimmt werden und ist für beliebige Orientierungswinkel anwendbar. Deshalb ist mittels des Verfahrens auch eine unabhängige Routine in Radarnetzwerken, bei denen das gleiche Radar an mehrere Stellen montiert wird, realisierbar.It is furthermore particularly advantageous that there is no direct dependence on an angular resolution of the sensor, because no exactly positioned reference objects have to be measured to determine the installation position. Furthermore, the installation orientation can be determined without knowledge of a gross installation orientation and is applicable for any orientation angle. Therefore, by means of the method as well an independent routine in radar networks, where the same radar is mounted in several places, feasible.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
In
Dabei ist der Radarsensor
Während der Bewegung zeichnet sich das Fahrzeug
Die Gierrate φ . ergibt sich gemäß wobei Gleichung (2) für jeden Zeitschritt gilt.The yaw rate φ. results according to where equation (2) holds for each time step.
Als Referenzsystem wird ein im Fahrzeug
Aufgelöst nach dem Bewegungswinkel γMess ergibt sich Resolved according to the movement angle γ measurement results
Ausgehend von Gleichung (4) wird eine Linearisierung des inversen Sinus durchgeführt, so dass sich ergibt.Starting from equation (4), a linearization of the inverse sine is performed so that results.
Für gilt dabei beispielsweise ein Linearisierungsfaktor ε < 0.01%.For For example, a linearization factor ε <0.01% applies here.
Gleichung (5) entspricht insbesondere einer Geradengleichung ”y = mx + t” mit der Steigung m gleich dem Skalierungsfehler k des Gyroksops und einem y-Abschnitt t gleich dem Einbauwinkel β. Zugleich tritt bei allen Messungen, die das Kleinwinkelkriterium erfüllen, durch die sehr kleine Gierrate φ . kein Schwimmen auf, so dass eine Hinterachse des Fahrzeugs
Das heißt, es wird für jede Messung, die die Kleinwinkelnäherung erfüllt, ein y-Wert gemäß
Nach einer gewissen Anzahl an Messungen wird durch ein lineares Ausgleichsverfahren, insbesondere durch einen so genannten RANSAC-Algorithmus oder ein Least-Square-Verfahren, eine Geradengleichung ermittelt und damit der Einbauwinkel β und der Skalierungsfehler k bestimmt. After a certain number of measurements, a linear equation is determined by a linear compensation method, in particular by a so-called RANSAC algorithm or a least-square method, and thus the installation angle β and the scaling error k are determined.
Zu einem Zeitpunkt t wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 mittels der Messwerte des Gyroskops gemäß der vorherigen Beschreibung die Gierrate φ . ermittelt. Parallel erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt S2 wie beschrieben die Messung der Bewegung des Radarsensors
In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird überprüft, ob die Kleinwinkelnäherung gemäß Gleichung (6) erfüllt ist.In a third method step S3, it is checked whether the small angle approximation according to equation (6) is satisfied.
Anschließend wird in einem vierten Verfahrensschritt geprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit vEgo und daraus folgend die Messgeschwindigkeit vMess größer als eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit sind, da bei kleinen Geschwindigkeiten die Bestimmung der Bewegungsrichtung nicht möglich ist.Subsequently, in a fourth method step, it is checked whether the vehicle speed v Ego and consequently the measurement speed v meas are greater than a predetermined setpoint speed, since the determination of the direction of movement is not possible at low speeds.
In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird ein Gütekriterium für die Radarmessung überprüft, beispielsweise ob ein Verhältnis zwischen bewegten und stehenden Objekten in der Fahrzeugumgebung ausreichend ist.In a fifth method step S5, a quality criterion for the radar measurement is checked, for example, whether a ratio between moving and stationary objects in the vehicle environment is sufficient.
Werden alle Bedingungen der Verfahrensschritte S3 bis S5 erfüllt, werden in einem sechsten Verfahrensschritt S6 die x- und y-Werte gemäß der Gleichungen (7) und (8) bestimmt und in einem siebten Verfahrensschritt S7 gespeichert.If all the conditions of method steps S3 to S5 are met, the x and y values are determined in accordance with equations (7) and (8) in a sixth method step S6 and stored in a seventh method step S7.
Ist eine ausreichend große Anzahl an Messungen im Speicher vorhanden, erfolgt in einem achten Verfahrensschritt S8 die Ermittlung die Ermittlung der Geradengleichung in dem linearen Ausgleichsverfahren und somit des Einbauwinkels β und des Skalierungsfehlers k.If there is a sufficiently large number of measurements in the memory, the ascertainment of the linear equation in the linear compensation method and thus the installation angle β and the scaling error k takes place in an eighth method step S8.
Werden eine der Bedingungen der Verfahrensschritte S3 bis S5 nicht erfüllt, wird die Messung abgelehnt und eine neue Messung wird zum Messzeitpunkt t gestartet.If one of the conditions of the method steps S3 to S5 is not met, the measurement is rejected and a new measurement is started at the measurement time t.
Zusätzlich ist es möglich, dass anstatt jede Messung einzeln zu betrachten, Sequenzen betrachtet werden, in denen eine integrierte Gierrate des Gyroskops, welche eine Orientierungsänderung dargestellt, eine vorgegebene Grenze nicht überschreitet. Danach werden die x- und y-Werte, wie zuvor beschrieben, aus den integrierten Werten des Gyroskops und des Radarsensors
Für eine Bestimmung einer Steigung der Ausgleichsgeraden werden insbesondere Messungen mit einer höheren Gierrate φ . verwendet. Hierzu kann, nachdem die Einbauorientierung bestimmt wurde, der Algorithmus erneut mit einer höheren Grenze für die Gierrate φ . ausgeführt werden. Dadurch kann die Steigung besser ermittelt werden. Allerdings muss hierbei beachtet werden, dass bei zu hohen Gierraten φ . ein Schwimmen möglich ist. Dies muss vermieden werden.In particular, measurements with a higher yaw rate φ are used for a determination of a slope of the regression line. used. For this, once the fit orientation has been determined, the algorithm again may have a higher yaw rate limit φ. be executed. As a result, the slope can be better determined. However, it has to be considered that if yaw rates are too high φ. swimming is possible. This must be avoided.
Ist der exakte Skalierungsfehler k des Gyroskops bekannt, kann der Wert der Länge l der Einbauposition bestimmt werden, da dieser der Steigung der Ausgleichsgeraden entspricht. Das heißt, es kann entweder der Skalierungsfehler k oder die Länge l aus der Steigung der Ausgleichsgeraden oder der Faktor k*l, falls beide nicht bekannt sind, bestimmt werden.If the exact scaling error k of the gyroscope is known, the value of the length l of the installation position can be determined, since this corresponds to the slope of the compensation straight line. That is, either the scaling error k or the length l from the slope of the regression line or the factor k * l, if both are unknown, can be determined.
In
Diese wurden in einem Test mit einem Einbauwinkel β von etwa 40° nach außen vorne an dem Fahrzeug
Der Faktor RF der Gierrate φ . wird dabei gemäß gebildet.The factor RF of the yaw rate φ. is doing according to educated.
Hierbei ergeben sich ein geschätzter Einbauwinkel β von 7,055° und ein geschätzter Skalierungsfehler k von 1,0256.This results in an estimated installation angle β of 7.055 ° and an estimated scaling error k of 1.0256.
Es wird ersichtlich, dass die Messgeschwindigkeit vMess keinen Einfluss auf die Parameter hat.It can be seen that the measuring speed v meas has no influence on the parameters.
In
Hierbei ergeben sich ein geschätzter Einbauwinkel β von 6,88° und ein geschätzter Skalierungsfehler k von 1,0203.This results in an estimated mounting angle β of 6.88 ° and an estimated scaling error k of 1.0203.
In
Hierbei ergeben sich ein geschätzter Einbauwinkel β von 7.10° und ein geschätzter Skalierungsfehler k von 1,0249.This results in an estimated mounting angle β of 7.10 ° and an estimated scaling error k of 1.0249.
In
Die
Nachdem die Einbauwinkel β der Radarsensoren
Bei einer Geradeausfahrt gemäß
Daraus ist die Gierrate φ . des Fahrzeugs
Bei einem Geschwindigkeitsoffset ε ergibt sich für eine Geradeausfahrt:
Daraus ergibt sich eine Addition eines konstanten Gierratenfehlers. Bei der Berechnung der Eigenbewegung driftet das Fahrzeug
Im Gegensatz der Online-Kalibrierung für die Einbauorientierung, d. h. den Einbauwinkel β, können hierbei alle Messungen verwendet werden, da kein Modell zugrunde liegt. Dabei ergibt sich folgende Geradengleichung:
Die Differenzgeschwindigkeit vDiff wird anhand der ermittelten Messgeschwindigkeiten vMess1 vMess2 der Radarsensoren
Hierzu wird die Differenzgeschwindigkeit vDiff über
Falls der Skalierungsfehler k bekannt ist, kann auch der Abstand d der Radarsensoren
In den gleichen Sequenzen, die auch für die Ermittlung des Einbauwinkels β verwendet wurden, wird der Geschwindigkeitsoffset der beiden Radarsensoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Radarsensorradar sensor
- 33
- Radarsensorradar sensor
- bb
- Breitewidth
- dd
- Abstanddistance
- kk
- Skalierungsfehlerscaling errors
- ll
- Längelength
- nn
- MessungMeasurement
- RFRF
- Faktorfactor
- RPRP
- Referenzpunktreference point
- S1 bis S9S1 to S9
- Verfahrensschrittstep
- tt
- MesszeitpunktMeasuring time
- vDiff v Diff
- Differenzgeschwindigkeitdifferential speed
- vEgo v ego
- Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
- vMess, vMess1, vMess2 v measurement , v measurement1 , v measurement2
- Messgeschwindigkeitmeasurement speed
- ββ
- Einbauwinkel GierwinkelInstallation angle yaw angle
- φ .φ.
- Gierrateyaw rate
- γMess γ Mess
- Bewegungswinkelmoving angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010015723 A1 [0002] DE 102010015723 A1 [0002]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |