DE102017108342A1

DE102017108342A1 - Sensorpositionierung mit Sattelitenpositionsdaten

Info

Publication number: DE102017108342A1
Application number: DE102017108342.1A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Gotzig
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (14, 16, 18) zum Anschluss an einen Datenbus (22) zur Übertragung von Sensorsignalen an eine Steuerungseinheit (20) eines Fahrzeugs (10), umfassend einen Umgebungssensor (30), wobei die Sensoreinheit (14, 16, 18) einen Empfänger (32) für Satellitenpositionsdaten umfasst und ausgeführt ist, empfangene Satellitenpositionsdaten über den Datenbus (22) zu übertragen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Sensorsystem (12) für ein Fahrzeug (10), mit einem Datenbus (22), einer Mehrzahl obiger Sensoreinheiten (14, 16, 18), die mit dem Datenbus (22) verbunden sind, einer Steuerungseinheit (20) zum Empfang von Sensorsignalen von der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18), die mit dem Datenbus (22) verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit (20) ausgeführt ist, Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) über den Datenbus (22) zu empfangen, und Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum Anschluss an einen Datenbus zur Übertragung von Sensorsignalen an eine Steuerungseinheit eines Fahrzeugs, umfassend einen Umgebungssensor.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Sensorsystem für ein Fahrzeug, mit einem Datenbus, einer Mehrzahl oben genannter Sensoreinheiten, die mit dem Datenbus verbunden sind, einer Steuerungseinheit zum Empfang von Sensorsignalen von der Mehrzahl Sensoreinheiten, die mit dem Datenbus verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem oben genannten Sensorsystem.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen von einer Mehrzahl Sensoreinheiten umfassend Umgebungssensoren in einem Sensorsystem in einem Fahrzeug angegeben, wobei die Sensoreinheiten über einen Datenbus verbunden sind.
Wenn mehrere Umgebungssensoren, z.B. aus einer Gruppe von Ultraschallsensoren, Radar für die Abstandsmessung, Kameras, und/oder Laserscanner, in einem Fahrzeug verbaut werden, ist es insbesondere bei Umgebungssensoren wichtig zu wissen, wo sich diese Sensoren in oder an dem Fahrzeug befinden. Wenn ein Kontext der Sensoren bekannt ist, können Umgebungsinformationen aller Umgebungssensoren auf einfache Weise kombiniert werden. So können beispielsweise Sensorinformationen von an allen Seiten des Fahrzeugs angeordneten Umgebungssensoren kombiniert werden, um auf einfache Weise und ohne Überschneidungen umlaufende Umgebungsinformationen zu erhalten. Insbesondere bei Umgebungssensoren einer bestimmten Art, die mehrfach in einem Fahrzeug verwendet werden, ist hierbei eine exakte Zuordnung einer Position eines jeden Sensors erforderlich, um die Umgebungsinformationen, also die Sensorinformationen eines jeden Umgebungssensors, korrekt einer Position zuordnen zu können. Falls ein Fahrzeug nur einen Umgebungssensor eines bestimmten Typs aufweist, ist diese Zuordnung prinzipiell einfach möglich, wobei auch hier die relative Position der verschiedenen Umgebungssensoren bekannt sein muss, indem sie beispielsweise in einer Steuerungseinheit, die die Sensorinformationen der Umgebungssensoren verarbeitet, gespeichert wird. Entsprechend müssen Sensorsysteme mit mehreren Umgebungssensoren vorkonfiguriert werden, was einen gewissen Aufwand erfordert. Insbesondere im Ersatzteilbereich müssen dabei prinzipiell gleichartige Sensorsysteme für jedes Fahrzeug individuell angepasst werden, um eine korrekte Funktion in einem jeweiligen Fahrzeug zu gewährleisten. Auch wenn dies heutzutage oftmals lediglich eine Änderung oder Konfiguration der Software der Steuerungseinrichtung oder des Umgebungssensors erfordert, ist dies trotzdem mit einem gewissen Aufwand verbunden.
Eine korrekte Zuordnung eines Umgebungssensors kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass jeder der Umgebungssensoren unmittelbar mit einer dedizierten Leitung an die Steuerungseinheit angeschlossen ist. Durch die sich ergebende sternförmige Topologie ist jedoch ein hoher Verkabelungsaufwand erforderlich. Außerdem kann ein zusätzlicher Adress-Pin für jeden der Umgebungssensoren benötigt werden, der zusätzlich zu konfigurieren ist.
Eine solche unmittelbare Zuordnung ist jedoch nicht möglich, wenn die Umgebungssensoren über einen Datenbus, der von allen Umgebungssensoren gemeinsam genutzt wird, mit der Steuerungseinheit verbunden werden sollen. In dem Fall muss der Steuerungseinheit einzeln die Position von jedem der Umgebungssensoren mitgeteilt werden. Üblicherweise wird ein Datenbus in einem Fahrzeug darüber hinaus von verschiedensten elektronischen Komponenten des Fahrzeugs zur Kommunikation verwendet, was eine automatische Erkennung von Sensoren erschwert.
Bei herkömmlichen Sensorsystemen findet üblicherweise eine werkseitige Voradressierung der Umgebungssensoren statt, um deren Unterscheidbarkeit in Bezug auf Montagepositionen innerhalb eines bestimmten Fahrzeugs, in das die Umgebungssensoren eingebaut werden, zu gewährleisten. Beispielsweise kann ein herkömmlicher Umgebungssensor bereits während seines Produktionsprozesses beziehungsweise am Ende des Produktionsprozesses durch Zuweisung einer entsprechenden individuellen Kennung so individualisiert werden, dass dadurch eine Zuordnung des Sensormoduls zu einem hierfür vorgesehenen Einbauort in einem bestimmten Fahrzeug gegeben ist. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass bei einem späteren Einbau des Sensormoduls in dem Kraftfahrzeug das Sensormodul exakt an derjenigen Stelle im Kraftfahrzeug eingebaut werden muss, die der zuvor vorgenommenen Voradressierung entspricht, wodurch ein erheblicher logistischer Aufwand entsteht. Dies gilt auch, bei technisch prinzipiell identischen Umgebungssensoren, beispielsweise einer Mehrzahl Abstandssensoren, die nebeneinander an einer Stoßstange des Fahrzeugs angebracht sind, wodurch die an sich identischen Sensoren unterschiedlich gestaltet oder vorkonfiguriert werden müssen.
Zur Vermeidung von Zuordnungsfehlern bei dem Einbau derartiger Sensormodule ist bereits vorgeschlagen worden, mechanische Poka-Joke-Vorkehrungen zu treffen, also beispielsweise eine mechanische Kodierung an dem jeweiligen Sensormodul und einer das Sensormodul aufnehmenden Halterung anzubringen, so dass die Montage eines Sensormoduls an einer nicht hierfür vorgesehenen Halterung gar nicht möglich ist. Nachteilig an einer derartigen Lösung ist der erhöhte Aufwand, der zum Vorsehen der mechanischen Kodierung erforderlich ist. Auch kann eine solche Zuordnung nur wenige Varianten abdecken und stößt bei Sensoren für verschiedene Fahrzeuge verschiedener Hersteller schnell an ihre Grenzen.
Als Daisy-Chain wird eine Anzahl von seriell in einem Bussystem miteinander verbundener Hardware-Komponenten bezeichnet. Dabei ist die erste Komponente direkt mit einer Verarbeitungseinheit, beispielsweise einer Steuerungseinheit, verbunden. Die weiteren Komponenten sind jeweils mit ihren Vorgängern im Sinne des Serienschaltungsprinzips verbunden, so dass eine Komponentenkette entsteht. Ein Signal zu und von einer Komponente verläuft nun über seine Vorgänger bis hin zur Verarbeitungseinheit. Wesentlich bei einer derartigen Verschaltung der Komponenten ist die Möglichkeit, Prioritäten vergeben zu können. Somit kann festgelegt werden, dass Informationen beispielsweise nur dann übermittelt werden können, wenn die Leitung frei ist oder dass einige Komponenten unbedingten Vorrang gegenüber anderen Komponenten haben, wodurch sich Konflikte und Fehlfunktionen verhindern lassen. Nachteilig hieran ist jedoch, dass jede Komponente prinzipiell in der Lage sein muss, den gesamten Datenverkehr handhaben zu können. Insbesondere eine Kombination verschiedenartiger Komponenten auf diese Weise ist schwierig,
In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2013 021 325 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts eines Sensorsystems eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem das Steuergerat mit zumindest zwei Sensoren kommuniziert, welche zur auf gleicher Signalart basierenden Umfelderfassung ausgebildet sind und welche an unterschiedlichen Positionen an und/oder in dem Kraftfahrzeug verbaut und aus mehreren möglichen Sensortypen ausgewählt sind. Es wird eine Anforderungsnachricht von dem Steuergerat an zumindest einen der Sensoren übermittelt und der Sensor dazu aufgefordert, eine Information über den Sensortyp des Sensors an das Steuergerat zu übermitteln. Die Information über den Sensortyp des Sensors wird durch das Steuergerat empfangen und mit einem im Steuergerat spezifisch für die Position dieses Sensors abgelegten Solltyp verglichen. Ein Fehlersignal wird durch das Steuergerat erzeugt, falls der empfangene Sensortyp des Sensors von dem abgelegten Solltyp abweicht.
Weiterhin ist aus der DE 10 2005 055 964 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems bekannt, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem mehrere Sensormodule an ein gemeinsames Bussystem angeschlossen sind und wobei ein Sensormodul als Master und die weiteren Sensormodule jeweils als Slave ausgebildet sind. Die Adressierung eines bestimmten Sensormoduls wird in Abhängigkeit der Signallaufzeit eines Abstandsmesssignals durchgeführt, das zwischen dem Master und dem bestimmten Sensormodul über das Bussystem übertragen wird. Diese Art der Zuordnung ist mit einem großen Aufwand verbunden und ist ebenfalls nur geeignet, um die Umgebungssensoren vorgegebenen Positionen zuzuordnen.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinheit, ein Sensorsystem für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Sensorsystem und ein Verfahren anzugeben, die eine einfache und zuverlässige Bestimmung von Positionen von Sensoreinheiten beispielsweise an dem Fahrzeug ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit eine Sensoreinheit zum Anschluss an einen Datenbus zur Übertragung von Sensorsignalen an eine Steuerungseinheit eines Fahrzeugs angegeben, umfassend einen Umgebungssensor, wobei die Sensoreinheit einen Empfänger für Satellitenpositionsdaten umfasst und ausgeführt ist, empfangene Satellitenpositionsdaten über den Datenbus zu übertragen.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Sensorsystem für ein Fahrzeug angegeben, mit einem Datenbus, einer Mehrzahl oben genannter Sensoreinheiten, die mit dem Datenbus verbunden sind, einer Steuerungseinheit zum Empfang von Sensorsignalen von der Mehrzahl Sensoreinheiten, die mit dem Datenbus verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit ausgeführt ist, Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten über den Datenbus zu empfangen, und Positionen der Sensoreinheiten basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten zu bestimmen.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit einem oben genannten Sensorsystem angegeben.
Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen von einer Mehrzahl Sensoreinheiten umfassend Umgebungssensoren in einem Sensorsystem in einem Fahrzeug angegeben, wobei die Sensoreinheiten über einen Datenbus verbunden sind, umfassend die Schritte Empfangen von Satellitenpositionsdaten von der Mehrzahl Sensoreinheiten, und Bestimmen von Positionen der Sensoreinheiten basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, dass von den Sensoreinheiten selbstständig ihre eigene Position in Form von Satellitenpositionsdaten erfasst wird, so dass diese Satellitenpositionsdaten zusammen mit den üblichen Sensordaten über den Datenbus übertragen werden können, um eine Positionierung der jeweiligen Sensoreinheit beispielsweise an einem Fahrzeug durchführen zu können. Entsprechende Empfänger für Satellitenpositionsdaten sind prinzipiell bekannt und kostengünstig verfügbar. Beispielsweise sind Empfänger für Satellitenpositionsdaten heutzutage in verschiedenen Endkundenprodukten wie Mobiltelefonen oder Sportuhren eingesetzt, um eine Position des Geräts zu erfassen oder auch nachzuverfolgen.
Um die Positionierung der Sensoreinheiten durchführen zu können, kann bei dem Sensorsystem die Steuerungseinheit die Satellitenpositionsdaten der verschiedenen Sensoreinheiten empfangen, um die Position der Sensoreinheiten beispielsweise an dem Fahrzeug bestimmen zu können. Dadurch kann auch bei über einen Datenbus verbundenen Sensoreinheiten auf einfache Weise und im Wesentlichen ohne manuelles Zutun eine Positionierung der Sensoreinheiten erfolgen. Gegenüber einer direkten Verkabelung der Sensoreinheiten über dedizierte Leitungen wird dadurch der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert.
Durch den Empfänger für Satellitenpositionsdaten kann somit jede Sensoreinheit selbstständig Ihre absolute Position erfassen. Diese Positionen von verschiedenen Sensoreinheiten können in der Steuerungseinheit in Beziehung zu einander gesetzt werden, um die Positionen der einzelnen Sensoreinheiten zu bestimmen.
Nach dem Empfang der Satellitenpositionsdaten können diese zusätzlich in jeder Sensoreinheit gespeichert werden. Somit müssen diese Satellitenpositionsdaten nicht jedes Mal empfangen werden, wenn diese an die Steuerungseinheit übertragen werden sollen. Besonders bevorzugt wird in jeder Sensoreinheit die Position jeder Sensoreinheit gespeichert, beispielsweise wie sie von der Steuerungseinheit bestimmt wurde. Somit kann beispielsweise bei einem Austausch oder einer Re-initialisierung der Steuerungseinheit jede Sensoreinheit unmittelbar ihre Position an die Steuerungseinheit übermitteln. Die gespeichert Position kann beispielsweise eine Koordinateninformation basierend auf einem in Bezug auf das Fahrzeug festgelegten Koordinatensystem, oder auch eine logische Position, beispielsweise „vorne rechts“ oder „hinten Mitte“ sein. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit einen Festspeicher auf, in dem die Satellitenpositionsdaten oder die bestimmte Position der Sensoreinheit dauerhaft gespeichert werden können, insbesondere auch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung. Der Festspeicher kann so ausgeführt sein, dass die Position überschreibbar ist, so dass Sensoreinheiten einfach zwischen verschiedenen Fahrzeugen und Positionen ausgetauscht werden können.
Satellitenpositionsdaten können nach wenigstens einem der verschiedenen, verfügbaren oder im Aufbau befindlichen Satellitenpositionsbestimmungssysteme bestimmt werden. Derzeit sind vier unterschiedliche Systeme zur Bereitstellung von Satellitenpositionsdaten bekannt. Das bekannteste ist das amerikanische NAVSTAR GPS (Global Positioning System). Außerdem sind noch GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) der Russischen Föderation, Galileo der Europäischen Union und Beidou der VR China bekannt.
Der Datenbus kann ein Prinzipiell beliebiger Datenbus sein. Insbesondere im Automobilbereich haben sich verschiedene Busarten etabliert, beispielsweise der CAN-Bus, die hier verwendet werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Umgebungssensor als Ultraschallsensor, als Laserscanner, als Radar, als Kamera, als Stereokamera, oder ähnliches ausgeführt. Die Ausgestaltung verschiedener Sensoreinheiten kann dabei unabhängig mit einer der genannten Arten von Umgebungssensoren erfolgen. Prinzipiell kann eine Sensoreinheit auch mehrere Umgebungssensoren aufweisen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoreinheit ausgeführt, ein Positionierungssignal über den Datenbus zu empfangen, und nach Empfang des Positionierungssignals die Satellitenpositionsdaten zu empfangen und über den Datenbus zu übertragen. Entsprechend wird das Übertragen der Satellitenpositionsdaten nur durchgeführt, wenn dies beispielsweise von der Steuerungseinheit angefordert wird. Eine Nutzung des Datenbusses zur Übertragung der Satellitenpositionsdaten kann somit von der Steuerungseinheit kontrolliert werden. Das Positionierungssignal kann explizit an eine einzelne oder auch an mehrere Sensoreinheiten gesendet werden. Alternativ kann das Positionierungssignal nach der Art einer broadcast-Nachricht an alle angeschlossenen Sensoreinheiten gesendet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Umgebungssensor integral mit dem Empfänger für Satellitenpositionsdaten ausgeführt, insbesondere in einem gemeinsamen ASIC. Eine integrale Ausgestaltung ermöglicht die Bereitstellung einer kompakten Sensoreinheit. Bei einem ASCI handelt es sich um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, also eine elektronische Schaltung, die als integrierter Schaltkreis realisiert wurde. Die Funktion eines ASICs ist nach der Herstellung nicht veränderbar, die Herstellungskosten sind gering, wobei jedoch Einmalkosten zur Vorbereitung der Herstellung anfallen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Steuerungseinheit eine Mehrzahl Positionen zur Montage von Sensoreinheiten zugeordnet, und die Steuerungseinheit ist ausgeführt, den Sensoreinheiten Positionen aus der Mehrzahl Positionen basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten zuzuordnen. Bei jedem Fahrzeug ist konstruktionsbeding prinzipiell bekannt, an welchen Positionen Umgebungssensoren verbaut sind. Somit können diese Positionen für jedes Fahrzeug beispielsweise in der Steuerungseinheit selber gespeichert werden, oder sie können von einem anderen Speicher, der beispielsweise über den Datenbus mit der Steuerungseinheit verbunden ist, an die Steuerungseinheit übertragen werden. In letzten Fall kann eine Vorkonfiguration der Steuerungseinheit entfallen, da die Positionen beispielsweise von dem Fahrzeug selber nach dem Einbau der Steuerungseinheit bereitgestellt werden können. Zur Positionsbestimmung der einzelnen Sensoreinheiten ist es somit lediglich erforderlich, eine Unterscheidung der verschiedenen Positionen durchführen zu können. Dadurch kann die Position der Sensoreinheiten auch bei Satellitenpositionsdaten mit einer geringen Genauigkeit zuverlässig bestimmt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit ausgeführt, die Positionen der Sensoreinheiten relativ zueinander basierend auf den übermittelten Satellitenpositionsdaten zu bestimmen. Durch die übermittelten Satellitenpositionsdaten können die Sensorpositionen relativ zueinander direkt bestimmt werden. Dies erfordert eine hohe Präzision der Satellitenpositionsdaten, insbesondere bei üblichen Personenfahrzeugen mit typischen Längen von bis zu fünf oder sechs Metern und Breiten von bis zu drei Metern.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit ausgeführt, ein Positionierungssignal über den Datenbus zu wenigstens einer Sensoreinheit zu senden, um Satellitenpositionsdaten von der wenigstens einen Sensoreinheit über den Datenbus zu empfangen, und die Sensoreinheit ist ausgeführt, nach Empfang des Positionierungssignals die Satellitenpositionsdaten zu empfangen und über den Datenbus zu übertragen. Entsprechend wird das Übertragen der Satellitenpositionsdaten nur durchgeführt, wenn dies beispielsweise von der Steuerungseinheit angefordert wird. Eine Nutzung des Datenbusses zur Übertragung der Satellitenpositionsdaten kann somit von der Steuerungseinheit kontrolliert werden. Das Positionierungssignal kann explizit an eine einzelne oder auch an mehrere Sensoreinheiten gesendet werden. Alternativ kann das Positionierungssignal nach der Art einer broadcast-Nachricht an alle angeschlossenen Sensoreinheiten gesendet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Sendens eines Positionierungssignals an wenigstens eine Sensoreinheit, und der Schritt des Empfangens von Satellitenpositionsdaten von der wenigstens einen Sensoreinheit erfolgt als Antwort auf das Senden des Positionierungssignals. Entsprechend wird das Übertragen der Satellitenpositionsdaten nur durchgeführt, wenn dies beispielsweise von der Steuerungseinheit angefordert wird. Eine Nutzung des Datenbusses zur Übertragung der Satellitenpositionsdaten kann somit kontrolliert werden. Das Positionierungssignal kann explizit an eine einzelne oder auch an mehrere Sensoreinheiten gesendet werden. Alternativ kann das Positionierungssignal nach der Art einer broadcast-Nachricht an alle angeschlossenen Sensoreinheiten gesendet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Austauschens einer Sensoreinheit und des Bestimmens der Position der ausgetauschten Sensoreinheit als Position der vorherigen Sensoreinheit. Es erfolgt also ein unmittelbarer Austausch genau einer Sensoreinheit, so dass die Position der aus dem Fahrzeug entfernten Sensoreinheit unmittelbar der neuen Sensoreinheit zugeordnet werden kann. Bei dem Austausch wir also vorausgesetzt, dass die Position der aus dem Fahrzeug entfernten Sensoreinheit und der neuen Sensoreinheit identisch ist, was für Ersatzteile zutreffend ist. Die Erkennung des Austauschs einer Sensoreinheit kann beispielsweise über in den Sensoreinheiten gespeicherte Seriennummern oder andere, eindeutige Charakteristika der Sensoreinheiten erfolgen. Lediglich beim gleichzeitigen Austausch mehrerer Sensoreinheiten ist es also erforderlich, dass Satellitenpositionsdaten von der Sensoreinheit erfasst und über den Datenbus an die Steuerungseinheit übertragen werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Zuordnens einer Mehrzahl Positionen zur Montage von Sensoreinheiten, und der Schritt des Bestimmens von Positionen der Sensoreinheiten basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten umfasst das Zuordnen der Sensoreinheiten zu der Mehrzahl Positionen basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten. Bei jedem Fahrzeug ist konstruktionsbeding prinzipiell bekannt, an welchen Positionen Umgebungssensoren verbaut sind. Somit können diese Positionen für jedes Fahrzeug beispielsweise in der Steuerungseinheit selber gespeichert, oder können von einem anderen Speicher in dem Fahrzeug an die Steuerungseinheit übertragen werden. In letzten Fall kann eine Vorkonfiguration der Steuerungseinheit entfallen, da die Positionen beispielsweise von dem Fahrzeug selber nach dem Einbau der Steuerungseinheit bereitgestellt werden können. Zur Positionsbestimmung der einzelnen Sensoreinheiten ist es somit lediglich erforderlich, eine Unterscheidung der verschiedenen Positionen durchführen zu können. Dadurch kann die Position der Sensoreinheiten auch bei Satellitenpositionsdaten mit einer geringen Genauigkeit zuverlässig bestimmt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Bestimmens von Positionen der Sensoreinheiten basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten das Bestimmen der Positionen der Sensoreinheiten relativ zueinander basierend auf den übermittelten Satellitenpositionsdaten. Durch die übermittelten Satellitenpositionsdaten können die Sensorpositionen relativ zueinander direkt bestimmt werden. Dies erfordert eine hohe Präzision der Satellitenpositionsdaten, insbesondere bei üblichen Personenfahrzeugen mit typischen Längen von bis zu fünf oder sechs Metern und Breiten von bis zu drei Metern.
Es zeigt

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit des Sensorsystems aus 1,und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung von Positionen von einer Mehrzahl Sensoreinheiten in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.

Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Fahrzeug 10 umfasst ein Sensorsystem 12 mit einer Mehrzahl Sensoreinheiten 14, 16, 18 und einer Steuerungseinheit 20, die über einen Datenbus 22 miteinander verbunden sind. Die Sensoreinheiten 14, 16, 18 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel zwei erste Sensoreinheiten 14, zwei zweite Sensoreinheiten 16, und eine dritte Sensoreinheit 18.
Eine der ersten Sensoreinheiten 14 der ersten Ausführungsform ist beispielhaft in 2 im Detail dargestellt. Die erste Sensoreinheit 14 umfasst einen Umgebungssensor 30, der hier beispielhaft als LIDAR ausgeführt ist, und einen Empfänger 32 für Satellitenpositionsdaten. Der Empfänger 32 für Satellitenpositionsdaten ist in diesem Ausführungsbeispiel zum Empfang von Satellitenpositionsdaten nach dem NAVSTAR GPS (Global Positioning System) ausgeführt. Weiterhin weist die erste Sensoreinheit 14 einen Busanschluss 34 zum Anschluss an den Datenbus 22 auf. Optional umfasst die Sensoreinheit 14 noch eine Sensorsteuerung 36, welche die Funktion des Umgebungssensors 30 und des Empfängers 32 für Satellitenpositionsdaten steuert, und über den Busanschluss 34 über den Datenbus 22 kommuniziert. Der Umgebungssensor 30 ist integral mit dem Empfänger 32 für Satellitenpositionsdaten in einem gemeinsamen ASIC ausgeführt.
Die entsprechenden Umgebungssensoren 30 sind für die zweite Sensoreinheit 16 jeweils als Kamera und für die dritte Sensoreinheit 18 als Ultraschallsensor ausgeführt.
Die Sensoreinheiten 14, 16, 18 sind ausgeführt, Sensorsignale von ihrem Umgebungssensor 30 über den Datenbus 22 an die Steuerungseinheit 20 zu übertragen. Dabei kann die jeweilige Sensoreinheit 14, 16, 18 beispielsweise in der Sensorsteuerung 36 eine Vorverarbeitung der Sensorsignale durchführen, und die vorverarbeiteten Sensorsignale über den Datenbus 22 an die Steuerungseinheit 20 übertragen.
Die ggf. vorverarbeiteten Sensorinformationen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 werden von der Steuerungseinheit 20 empfangen und verarbeitet.
Die Sensoreinheiten 14, 16, 18 sind ausgeführt, ein Positionierungssignal über den Datenbus 22 zu empfangen, und nach Empfang des Positionierungssignals die Satellitenpositionsdaten mit dem Empfänger 32 für Satellitenpositionsdaten zu empfangen. Die Satellitenpositionsdaten werden über den Datenbus 22 an die Steuerungseinheit 20 übertragen.
Die Steuerungseinheit 20 ist ausgeführt, das Positionierungssignal über den Datenbus 22 zu den Sensoreinheiten 14, 16, 18 zu senden. Das Positionierungssignal wird in diesem Ausführungsbeispiel explizit an eine einzelne oder an mehrere Sensoreinheiten 14, 16, 18 gesendet. Die Steuerungseinheit 20 ist weiter ausgeführt, die Satellitenpositionsdaten der Sensoreinheiten 14, 16, 18 über den Datenbus 22 zu empfangen, und Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Sensoreinheiten 14, 16, 18 zu bestimmen.
Dazu sind der Steuerungseinheit 20 eine Mehrzahl Positionen zur Montage von Sensoreinheiten 14, 16, 18 zugeordnet. Die Positionen, an welchen Positionen Sensoreinheiten 14, 16, 18 verbaut sind, sind für das Fahrzeug 10 konstruktionsbeding vorgegeben. Diese Positionen sind für das Fahrzeug 10 in einem nicht dargestellten Speicher in dem Fahrzeug 10 gespeichert und werden an die Steuerungseinheit 20 übertragen.
Die Steuerungseinheit 20 ist weiter ausgeführt, jeder Sensoreinheit 14, 16, 18 eine der Positionen aus der Mehrzahl Positionen basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Sensoreinheiten 14, 16, 18 zuzuordnen. Zur Positionsbestimmung wird eine Unterscheidung der verschiedenen Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 basierend auf den Satellitenpositionsdaten durchgeführt.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuerungseinheit 20 ausgeführt, die Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 relativ zueinander basierend auf den übermittelten Satellitenpositionsdaten zu bestimmen.
Außerdem ist die Steuerungseinheit 20 ausgeführt, die Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 über den Datenbus 22 an die entsprechenden Sensoreinheiten 14, 16, 18 zu übertragen. Jede Sensoreinheit 14, 16, 18 umfasst einen nicht dargestellten Festspeicher, in dem sie ihre eigene, von der Steuerungseinheit 20 bestimmte Position speichert.
Ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen von einer Mehrzahl der Sensoreinheiten 14, 16, 18 in dem beschriebenen Sensorsystem 12 in dem Fahrzeug 10 wird nachfolgend unter Bezug auf 3 beschrieben.
Das Verfahren beginnt mit Schritt S100, in dem von der Steuerungseinheit 20 über den Datenbus 22 das Positionierungssignal an die Sensoreinheiten 14, 16, 18 übertragen wird. Das Positionierungssignal wird explizit an eine einzelne oder auch an mehrere Sensoreinheiten 14, 16, 18 gesendet.
In einer alternativen Ausführungsform wird das Positionierungssignal von der Steuerungseinheit 20 über den Datenbus 22 nach der Art einer broadcast-Nachricht an alle angeschlossenen Sensoreinheiten 14, 16, 18 gesendet.
In Schritt S110 werden von den Sensoreinheiten 14, 16, 18, d.h. von den jeweiligen Empfängern 32 für Satellitenpositionsdaten, als Antwort auf das Senden des Positionierungssignals jeweils individuell Satellitenpositionsdaten empfangen. Die Satellitenpositionsdaten werden über den Datenbus 22 an die Steuerungseinheit 20 übertragen.
In Schritt S120 werden in der Steuerungseinheit 20 eine Mehrzahl Positionen zur Montage der Sensoreinheiten zugeordnet. Die Positionen werden in diesem Ausführungsbeispiel wie oben ausgeführt aus einem Speicher in dem Fahrzeug 10 von der Steuerungseinheit 20 über den Datenbus 22 ausgelesen. Der Schritt S120 kann prinzipiell auch vor jedem der Schritte S100 oder S110, oder auch parallel dazu, erfolgen.
In Schritt S130 werden Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten 14, 16, 18 in der Steuerungseinheit 20 bestimmt. Dazu wird jeder der Sensoreinheiten 14, 16, 18 eine Position basierend auf den an die Steuerungseinheit 20 übertragenen Satellitenpositionsdaten zugeordnet. Es wird also basierend auf den an die Steuerungseinheit 20 übertragenen Satellitenpositionsdaten eine Unterscheidung der verschiedenen Positionen durchgeführt, und die basierend auf den Satellitenpositionsdaten nächstgelegene Position als Position der jeweiligen Sensoreinheit 14, 16, 18 bestimmt. Außerdem werden die Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 über den Datenbus 22 an die entsprechenden Sensoreinheiten 14, 16, 18 zu übertragen, und jede Sensoreinheit 14, 16, 18 speichert ihre eigene Position in ihrem Festspeicher.
In einer alternativen Ausführungsform entfällt der Schritt S120, und in Schritt S130 werden die Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Sensoreinheiten 14, 16, 18 relativ zueinander bestimmt.
Mit Abschluss von Schritt S130 sind die Positionen der Sensoreinheiten 14, 16, 18 vollständig bestimmt. Nachfolgende Schritte S140 und S150 betreffen einen optionalen Austausch einer Sensoreinheit 14, 16, 18.
In Schritt S140 erfolgt ein Austausch einer Sensoreinheit 14, 16, 18. Die entsprechende Sensoreinheit 14, 16, 18 wird aus dem Fahrzeug 10 entfernt, wozu sie von dem Datenbus 22 getrennt wird. Entsprechend wird eine andere, gleichartige Sensoreinheit 14, 16, 18 an gleicher Stelle in dem Fahrzeug 10 eingebaut und mit dem Datenbus 22 verbunden. Die Steuerungseinheit 22 erkennt den Austausch der Sensoreinheit 14, 16, 18 über eine in den Sensoreinheiten 14, 16, 18 gespeicherte Seriennummer.
In Schritt S150 wird die Position der ausgetauschten Sensoreinheit 14, 16, 18 als Position der vorherigen Sensoreinheit 14, 16, 18 bestimmt. Entsprechend wird die Position der vorherigen Sensoreinheit 14, 16, 18 unmittelbar der neuen, ausgetauschten Sensoreinheit 14, 16, 18 zugeordnet und wie zuvor unter Bezug auf Schritt S130 beschrieben an diese übertragen.
Bezugszeichenliste

Fahrzeug	10
Sensorsystem	12
erste Sensoreinheit	14
zweite Sensoreinheit	16
dritte Sensoreinheit	18
Steuerungseinheit	20
Datenbus	22
Umgebungssensor	30
Empfänger	32
Anschluss	34
Sensorsteuerung	36

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013021325 A1 [0011]
DE 102005055964 A1 [0012]

Claims

Sensoreinheit (14, 16, 18) zum Anschluss an einen Datenbus (22) zur Übertragung von Sensorsignalen an eine Steuerungseinheit (20) eines Fahrzeugs (10), umfassend einen Umgebungssensor (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14, 16, 18) einen Empfänger (32) für Satellitenpositionsdaten umfasst und ausgeführt ist, empfangene Satellitenpositionsdaten über den Datenbus (22) zu übertragen.
Sensoreinheit (14, 16, 18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (30) als Ultraschallsensor, als Laserscanner, als Radar, als Kamera, als Stereokamera, oder ähnliches ausgeführt ist.
Sensoreinheit (14, 16, 18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14, 16, 18) ausgeführt ist, ein Positionierungssignal über den Datenbus (22) zu empfangen, und nach Empfang des Positionierungssignals die Satellitenpositionsdaten zu empfangen und über den Datenbus (22) zu übertragen.
Sensoreinheit (14, 16, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (30) integral mit dem Empfänger (32) für Satellitenpositionsdaten ausgeführt ist, insbesondere in einem gemeinsamen ASIC.
Sensorsystem (12) für ein Fahrzeug (10), mit einem Datenbus (22), einer Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, die mit dem Datenbus (22) verbunden sind, einer Steuerungseinheit (20) zum Empfang von Sensorsignalen von der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18), die mit dem Datenbus (22) verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit (20) ausgeführt ist, Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) über den Datenbus (22) zu empfangen, und Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) zu bestimmen.
Sensorsystem (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungseinheit (20) eine Mehrzahl Positionen zur Montage von Sensoreinheiten (14, 16, 18) zugeordnet sind, und die Steuerungseinheit (20) ausgeführt ist, den Sensoreinheiten (14, 16, 18) Positionen aus der Mehrzahl Positionen basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) zuzuordnen.
Sensorsystem (12) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) ausgeführt ist, die Positionen der Sensoreinheiten(14, 16, 18) relativ zueinander basierend auf den übermittelten Satellitenpositionsdaten zu bestimmen.
Sensorsystem (12) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (20) ausgeführt ist, ein Positionierungssignal über den Datenbus (22) zu wenigstens einer Sensoreinheit (14, 16, 18) zu senden, um Satellitenpositionsdaten von der wenigstens einen Sensoreinheit (14, 16, 18) über den Datenbus (22) zu empfangen, und die Sensoreinheit (14, 16, 18) ausgeführt ist, nach Empfang des Positionierungssignals die Satellitenpositionsdaten zu empfangen und über den Datenbus (22) zu übertragen.
Fahrzeug (10) mit einem Sensorsystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8.
Verfahren zur Bestimmung von Positionen von einer Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) umfassend Umgebungssensoren (30) in einem Sensorsystem (12) in einem Fahrzeug (10), wobei die Sensoreinheiten (14, 16, 18) über einen Datenbus (22) verbunden sind, umfassend die Schritte Empfangen von Satellitenpositionsdaten von der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18), und Bestimmen von Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Sendens eines Positionierungssignals an wenigstens eine Sensoreinheit (14, 16, 18) umfasst, und der Schritt des Empfangens von Satellitenpositionsdaten von der wenigstens einen Sensoreinheit (14, 16, 18) als Antwort auf das Senden des Positionierungssignals erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Austauschens einer Sensoreinheit (14, 16, 18) und des Bestimmens der Position der ausgetauschten Sensoreinheit (14, 16, 18) als Position der vorherigen Sensoreinheit (14, 16, 18) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Zuordnens einer Mehrzahl Positionen zur Montage von Sensoreinheiten (14, 16, 18) umfasst, und der Schritt des Bestimmens von Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) das Zuordnen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) zu der Mehrzahl Positionen basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens von Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) basierend auf den Satellitenpositionsdaten der Mehrzahl Sensoreinheiten (14, 16, 18) das Bestimmen der Positionen der Sensoreinheiten (14, 16, 18) relativ zueinander basierend auf den übermittelten Satellitenpositionsdaten umfasst.