DE102017220492A1

DE102017220492A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verifizieren von Sensordaten in einer Umgebung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102017220492A1
Application number: DE102017220492.3A
Authority: DE
Inventors: Tim Kubertschak; Stefan Gangl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: DE102017220492B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Verifizieren von Sensordaten 41 in einer Umgebung 12, 13, 14, 15 eines Fahrzeuges 10. Das Verfahren weist ein Bereitstellen von mindestens einem Sensor 11 an dem Fahrzeug 10 und ein Bereitstellen einer Pendelvorrichtung 20 mit einem Pendelkörper 21 und einem Pendelkörperhalter 22 auf. Ferner weist das Verfahren ein Einleiten einer Schwingungsbewegung 30 des Pendelkörpers 21 in der Umgebung des Fahrzeuges 10 und ein Messen der Schwingungsbewegung 30 des Pendelkörpers 21 mit dem mindestens einen Sensor 11 auf. Zusätzlich weist das Verfahren ein Bereitstellen von Sensordaten 41 in Bezug auf die Schwingungsbewegung 30 und ein Durchführen einer Verifikation der Sensordaten 41 anhand der Schwingungsbewegung 30 des Pendelkörpers 21 auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Automobiltechnik, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verifizieren von Sensordaten in einer Umgebung eines Fahrzeuges und eine Vorrichtung zum Verifizieren von Sensordaten in einer Umgebung eines Fahrzeuges .
Zukünftige Fahrerassistenzfunktionen und insbesondere auch die verschiedenen Stufen des autonomen Fahrens sind zur Realisierung ihrer Funktion auf eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren angewiesen. Diese Sensoren werden verwendet, um ein Modell eines aktuellen Umfeldes des Fahrzeuges zu erzeugen. Hierzu werden unter anderem bildgebende Systeme verwendet, die beispielsweise eine oder vorteilhafterweise eine Vielzahl von Kameras aufweisen.
DE 10 2015 007 391 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines kamerabasierten Fahrzeugsystems mit einer Kamera, die im Fahrzeuginneren zur Aufnahme des Fahrzeugvorfeldes oder des Fahrzeugrückfeldes angeordnet ist. Ferner weist das Fahrzeugsystem eine Steuereinrichtung auf zum Verarbeiten von Kamerabildern auf. Mit einem Referenzmuster im Bereich der Fahrzeugfront ist vorgesehen, zwei Bildbereiche voneinander zu unterscheiden, um hiermit eine Systemeinrichtung und Kalibrierung zu ermöglichen.
Aufbauend auf einem erfassten Umfeld anhand von Kamerabildern und gegebenenfalls weiterer Sensoren, wie Abstandssensoren, Neigungssensoren oder ähnliches, insbesondere Radar, Lidar, Ultraschall, PMD, Laserscanner, Flashing Lidar, berechnet eine Fahrerassistenzfunktion eines Fahrassistenzsystems eine Reaktion und steuert gegebenenfalls eine Aktorik an. Insbesondere bei sicherheitskritischen Funktionen wie Ausweich-, Notbremsassistenten oder dem autonomen Fahren ist eine hohe Güte und Genauigkeit des Umfeldmodells notwendig. Diese Güte kann jedoch nur erreicht werden, wenn die Sensormessungen einen korrekten Zeitstempel aufweisen. Wird von einem Sensor zum Beispiel ein gemessenes Objekt mit einem späteren Zeitpunkt als dem tatsächlichen Messzeitpunkt gemeldet, so kann bei einer späteren Fusion mit den Messungen anderer Objekte die Positionsschätzung verfälscht werden und somit auch nachfolgende automatische Fahrfunktionen fehlerhafte Reaktionen erzeugen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen, die eine hohe Güte bzw. Qualität von Sensordaten zu ermöglichen, beispielsweise für die Erstellung eines Umfeldmodells in einer Fahrzeugumgebung.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe der Erfindung mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verifizieren von Sensordaten in einer Umgebung eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Das Verfahren weist ein Bereitstellen von mindestens einem Sensor an dem Fahrzeug auf. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen einer Pendelvorrichtung mit einem Pendelkörper und einem Pendelkörperhalter auf. Ferner sind bei dem Verfahren ein Einleiten einer Schwingungsbewegung des Pendelkörpers in der Umgebung des Fahrzeuges und ein Messen der Schwingungsbewegung des Pendelkörpers mit dem mindestens einen Sensor vorgesehen. Ferner weist das Verfahren ein Bereitstellen von Sensordaten in Bezug auf die Schwingungsbewegung und ein Durchführen einer Verifikation der Sensordaten anhand der Schwingungsbewegung des Pendelkörpers auf.
Es wird ein Verfahren zur Überprüfung von Messdaten von Sensoren an einem Fahrzeug vorgeschlagen. Die Messungen können beispielsweise im Rahmen einer Typprüfung durchgeführt werden. Da der Messaufbau und die Messung einfach gestaltet ist, können Messungen auch im Rahmen einer Stückprüfung durchgeführt werden, d.h. jedes Fahrzeug wird mit den installierten Sensoren vor Auslieferung geprüft. Ferner kann die Messung auch im Rahmen einer Wartungsmaßnahme, beispielsweise turnusmäßig innerhalb einer Inspektionsprüfung durchgeführt werden. In allen Fällen ist es auf einfache Weise möglich, die Funktionsweise der installierten Sensoren zu verifizieren und insbesondere auf deren synchrones Verhalten zueinander zu überprüfen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die Schwingungsbewegung des Pendelkörpers eine gedämpfte Schwingung.
Um die Messungen mit Messwerten von Sensoren in einen zeitlichen korrekten Zusammenhang zu setzen, werden die Bewegungen des Pendels aus den einzelnen Messzeitpunkten exakt rekonstruiert. Typische Sensoren im Fahrzeugumfeld messen dafür typischerweise jedoch nicht oft genug, d.h. es kommt zu einer Unterabtastung der eigentlichen Pendelbewegung. Hier ist jedoch die Eigenschaft des Pendels von Vorteil, eine gedämpft Schwingung durchzuführen. Diese ist basierend auf einigen Kenngrößen des Pendels sowie des Grades der Auslenkung theoretisch exakt bekannt. Die Unterabtastung ist deshalb nicht von Nachteil, da die bekannte Pendelbewegung und die wenigen Messpunkt in Übereinstimmung gebracht werden können und so der komplette Verlauf der Bewegung aus Sicht des Sensors rekonstruierbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schwingungsbewegung des Pendelkörpers eine zweidimensionale Bewegung.
Eine zweidimensionale Bewegung kann beispielsweise eine geradlinige Bewegung sein, die transversal oder lateral in Bezug auf das Fahrzeug ausgeführt werden kann.
Ferner kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen werden, dass die Schwingungsbewegung des Pendelkörpers eine dreidimensionale Bewegung ist.
Eine dreidimensionale Bewegung ist eine räumliche Bewegung, die beispielsweise als kreisförmige, elliptische oder spiralförmige Bewegung oder Kombinationen hieraus durchgeführt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass die Verifikation eine absolute Verifikation ist, die durchgeführt wird durch einen Vergleich der Sensordaten mit Bewegungsdaten des Pendelkörpers.
Für eine absolute Verifikation werden aufgenommene Messdaten der Pendelbewegung mit tatsächlichen Daten der Pendelbewegung verglichen. Dies ist möglich, wenn beispielsweise eine theoretische Kurve in einer Analyseeinheit des Messaufbaus hinterlegt ist. Ferner ist eine absolute Verifikation möglich durch die Verwendung von Referenzsensoren oder Inertialsensoren, um die reale Bewegung des Pendelkörpers in Echtzeit aufzunehmen. Hierbei können Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren zum Einsatz kommen, die beispielsweise direkt am Pendelkörper angebracht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass mindestens zwei Sensoren bereitgestellt werden und die Verifikation eine relative Verifikation ist durch einen Vergleich der Sensordaten der mindestens zwei Sensoren.
Zunächst wird eine Pendelbewegung aus Sicht eines jeweiligen Sensors rekonstruiert. Anschließend ist beispielsweise eine Erkennung von zeitlichen Abweichung durch einfache Kreuzkorrelation von Trajektorien durchführbar bzw. direkt aus einer Darstellung oder eines Plots aller Trajektorien ablesbar. Mit dieser Vorgehensweise ist ein relativer zeitlicher Unterschied in der Messung zwischen einzelnen Sensoren feststellbar, da die rekonstruierten Pendelbewegungen aus der Sicht jedes einzelnen Sensors miteinander verglichen werden.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Verifizieren von Sensordaten in einer Umgebung eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist hierbei mindestens einen Sensor an dem Fahrzeug auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Pendelvorrichtung mit einem Pendelkörper und einem Pendelkörperhalter auf. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Impulserzeugungseinrichtung zum Einleiten einer Schwingbewegung des Pendelkörpers in der Umgebung des Fahrzeuges auf. Ferner ist eine eine Messeinrichtung vorgesehen zum Erfassen der Schwingbewegung des Pendelkörpers mit dem mindestens einen Sensor. Ferner weist die Vorrichtung eine Analyseeinheit zum Durchführen einer Verifikation der Sensordaten anhand der Schwingungsbewegung des Pendelkörpers des Pendelkörpers auf.
Für die Durchführung der Verifikation wird vorzugsweise berücksichtigt, dass das Pendel derart befestigt und ausgelenkt wird, dass es zu keinen Kollisionen mit dem Fahrzeug bzw. mit den Sensoren kommt. Ferner ist vorgesehen, dass sich das Pendel während des Pendelvorgangs im Sichtbereich der Sensoren befindet bzw. zumindest diesen zeitweise schneidet. Unter Pendel wird in diesem Zusammenhang der Pendelköper und der Pendelkörperhalter verstanden. Der Pendelkörperhalter kann beispielsweise eine Leine, ein Seil, eine Schnur, ein Draht, eine Stange oder ähnliches sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen werden, dass die Sensoren Kameraeinheiten des Fahrzeuges sind.
Kameraeinheiten können auf einfache Weise zur Rekonstruktion des Umfeldes eines Fahrzeuges beitragen. Die Kameraeinheit weist ein Sichtfeld auf, in dem der Pendelköper und dessen Bewegung leicht erkannt werden können.
Ferner kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass die Vorrichtung eine Stoppeinrichtung aufweist, die den Pendelköper nach einer gewünschten Schwingungsbewegung in seiner Bewegung anhält.
Es ist von Vorteil, wenn der Pendelvorgang insbesondere bei einer kreisförmigen oder elliptischen Bewegung rechtzeitig gestoppt wird, bevor es zu Kollisionen mit dem Fahrzeug bzw. mit den Sensoren kommt. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Stoppeinrichtung aufweisen, mit der beispielsweise der Pendelkörperhalter einfahrbar ist. Die Stoppeinrichtung kann eine mechanische und/oder elektrische Einrichtung sein, die es ermöglicht, den Pendelkörperhalter mit Pendelkörper nach einer vorgegebenen Zeit oder an einer vorgegebenen Position des Pendelkörpers die ausgeführte Schwingung zu stoppen.
Zusätzlich kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass die Vorrichtung einen Referenzsensor aufweist, der die tatsächliche Schwingungsbewegung am Pendelkörper in Echtzeit misst.
Der Referenzsensor kann die tatsächliche Position des Pendelkörpers in Echtzeit messen. Diese Echtzeitdaten können mit der Messeinrichtung erfasst werden und in der Analyseeinrichtung weiterverarbeitet werden. Somit kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ein Auswerten von Messwerten der Sensoren in Bezug auf die reale Bewegung des Pendelkörpers erfolgen.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines von beispielhaften Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es können die gezeigten Ausführungsbeispiele auch beliebig miteinander kombiniert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine beispielhafte Messkurve mit Messdaten, die anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen wurden; und
5 weitere beispielhafte Messkurven, die anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen wurden.

In den 1 bis 5 werden einzelne Aspekte zum Verifizieren von Sensordaten 41 in einer Umgebung 12, 13, 14, 15 eines Fahrzeuges 10 verdeutlicht. Es erfolgt hierbei eine Verifikation der zeitlichen Synchronisation von Sensoren 11.
Die 1 bis 3 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele von jeweils einem Fahrzeug 10 mit installierten Sensoren 11 zur Aufnahme von Messdaten bezüglich der Umgebung des Fahrzeuges 10. Die Umgebung des Fahrzeuges 10 kann in einen Frontbereich 12, einen Heckbereich 13 und zwei Seitenbereiche 14, 15 unterteilt werden, wobei sich die Bereiche auch teilweise überschneiden können. Ferner können installierte Sensoren 11 für eine Aufnahme von Messdaten in einem Bereich unterhalb und oberhalb des Fahrzeuges 10 verwendet werden, wobei diese Bereiche ebenfalls zur Umgebung des Fahrzeuges 10 gehören.
Mit Hilfe der Sensoren 11 kann die Fahrzeugumgebung 12, 13, 14, 15 überwacht werden, wobei jeder Sensor 11 eine vorgegebene Richtung fest ausgerichtet ist oder alternativ durch Verstellung des Sensors 11 in eine andere Richtung ausgerichtet werden kann. Die Sensoren 11 in den 1 bis 3 sind als bildgebende Sensoren 11 ausgebildet und sind jeweils Kameramodule eines Kamerasystems des Fahrzeuges 10. Das Kamerasystem kann wiederum Teil eines Fahrzeugassistenzsystems oder Navigationssystems sein und verwendet werden zum automatisierten Fahren des Fahrzeuges 10 oder zum autonomen Fahren. Die bildgebenden Sensoren 11 können dazu verwendet werden, um ein Umfeldmodell des Fahrzeuges 10 zu erstellen. Ferner können die bildgebenden Sensoren 11 im Zusammenhang mit weiteren Sensoren 11, wie Beschleunigungssensoren, Feuchtesensoren, Lichtanalysesensoren oder ähnliches, insbesondere Radar, Lidar, Ultraschall, PMD, Laserscanner, Flashing Lidar, verwendet werden, um das Umfeldmodell weiter präzisieren zu können.
Zur Verifikation der zeitlichen Synchronisation der Sensoren 11, d.h. zur Überprüfung in wie weit die Sensoren synchron arbeiten, wird eine Vorrichtung als Messaufbau verwendet, die eine Pendelvorrichtung 20 aufweist, die jeweils schematisch in den 1 bis 3 dargestellt ist. Die Pendelvorrichtung 20 weist einen Pendelkörper 21 auf, der über einen Pendelkörperhalter 22 mit einer Befestigungseinrichtung 23 verbunden ist. Die Aufhängungseinrichtung 23 kann beispielsweise an einer Decke eines Gebäudes befestigt sein. Ferner weist die Pendelvorrichtung 20 eine Impulserzeugungseinrichtung 24 auf, die den Pendelkörperhalter 22 zusammen mit dem Pendelkörper 21 in Bewegung versetzen kann. Durch einen bereitgestellten Impuls der Impulserzeugungseinrichtung 24 kann das Pendel, d.h. der Pendelkörper 21 zusammen mit dem Pendelkörperhalter 22 in eine Pendelbewegung 30 versetzt werden. Die Vorrichtungen der 1 bis 3 weisen ferner eine Stoppeinrichtung (ggf. einheitlich mit Impulserzeugungseinrichtung 24) auf, um die Bewegung des Pendelkörpers 21 nach einer gewünschten Zeit oder an einer gewünschten Position zu stoppen. Ferner können gewonnene Messdaten 41, wie sie bespielhaft in den 4 und 5 dargestellt sind, mit einer Messeinrichtung 25 gewonnen und mit einer Analyseeinrichtung 26 analysiert werden. Die Messeinrichtung 25 weist Wirkverbindungen 27 auf, beispielsweise eine oder mehrere drahtlose Kommunikationsverbindung, um die Messdaten 41 der Sensoren 11 auszulesen. Die Wirkverbindungen 27 koppeln die Sensoren 11 mit der Messeinrichtung 25. Ferner arbeiten die Messeinrichtung 25 und die Analyseeinrichtung 26 zusammen und können als separate Einheiten vorhanden sein oder in einem gemeinsamen Gerät untergebracht sein. Die Messeinrichtung 25 und Analyseeinrichtung 26 sind in 1 dargestellt, können jedoch ebenso in den weiteren Figuren vorhanden sein, ebenso die Impulserzeugungseinrichtung, die nur in 1 dargestellt ist.
Einzelne Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden nun anhand der 1 bis 3 näher erläutert, wobei sich in den 1 bis 3 die Ausführungen der Sensoren und deren dazugehörige Verifikationsverfahren unterscheiden.
1 zeigt schematisch einen beispielhaften Messaufbau mit installierten Sensoren 11 ein dem Fahrzeug 10. Das Fahrzeug 10 weist mehrere Sensoren 11 an unterschiedlichen Einbauorten auf, wobei die Sensoren 11 als vorausschauende, abstandsmessende Sensoren ausgebildet sind und im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 10 den Frontbereich 12 des Fahrzeuges 10 überwachen. In 1 sind die Pendelvorrichtung 20 und das Fahrzeug 10 schematisch in Seitenansicht dargestellt.
Zur Ausführung einer Messung mit der Messanordnung der 1 wird der Pendelköper 21 mit Hilfe der Impulserzeugungseinrichtung 24 in Bewegung versetzt. Der Pendelköper 21 wird ausgelenkt und schwingt vor dem Fahrzeug 10 vor- und zurück und führt eine Vor-Zurück-Bewegung 31 bzw. Zurück-Vor-Bewegung 31 als zweidimensionale Bewegung aus. Der Pendelköper 21 bewegt sich somit im Frontbereich 12 des Fahrzeuges 10 auf die Sensoren 11 zu und von ihnen weg, d.h. eine Bewegung des Pendelkörpers 21 in einer zweidimensionalen Ebene wird angeregt. Die Sensoren 11 nehmen hierbei die Bewegung des Pendelköpers 21 wahr. Der Pendelkörper 21 vollführt eine gedämpfte Schwingung in longitudinaler Richtung in Bezug auf die Sensoren 11 des Fahrzeuges 10. Die gedämpfte Schwingung entsteht durch ein einmaliges Anstoßen durch die Impulserzeugungseinrichtung 24 der Pendelvorrichtung 20. Nach der Einleitung des Impulses kann das Pendel mit Pendelkörperhalter 22 und Pendelkörper 21 frei schwingen. Der Pendelkörperhalter 22 kann hierbei ein Festkörper, wie eine Stange, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall sein. Alternativ kann der Pendelkörperhalter 22 auch als Seil, Schnur oder ähnliches ausgebildet sein, beispielsweise als Drahtseil.
2 zeigt schematisch einen ähnlichen Aufbau wie 1 zur zeitlichen Verifikation von Sensoren 11. Hierbei sind die Sensoren 11 als vorausschauende, winkelmessende Sensoren 11 an dem Fahrzeug 10 installiert. Das Fahrzeug 10 ist schematisch in Draufsicht dargestellt, ebenso die Pendelvorrichtung 20. Der Pendelköper 21 kann, wie 1 zeigt, an einer Decke befestigt sein. Die Pendelbewegung 30 der 2 unterscheidet sich jedoch von der in 1 durch ihre Richtung. Durch die Impulserzeugungseinrichtung 24 wird in 2 der Pendelköper 21 mit Pendelkörperhalter 22 so ausgelenkt, dass diese vor dem Fahrzeug 10 im Frontbereich 12 eine Rechts-Links-Bewegung 32 bzw. Links-Rechts-Bewegung 32 als zweidimensionale Bewegung vollführen. Die schematisch dargestellten Sensoren 11 nehmen die Bewegung 30 des Pendelkörpers 21 als Seitwärtsbewegung wahr. Der Pendelköper 21 vollführt eine gedämpfte Schwingung in lateraler Richtung zum Fahrzeug 10. Mit Hilfe der Messeinrichtung 25 werden Sensordaten 41 gesammelt und in der Analyseeinheit 26 verarbeitet.
3 zeigt einen Aufbau zur Verifikation von Sensordaten 41, die mit Sensoren 11 an dem Fahrzeug 10 gewonnen werden. Hierbei weisen die Sensoren 11 unterschiedliche Hauptachsen auf. Das Fahrzeug 10 ist in 3 schematisch in Draufsicht dargestellt, ebenso wie die Pendelvorrichtung 20. Der Pendelkörper 21 ist an einer Decke oder Halterung befestigt, ähnlich wie in 1. Mit der Impulserzeugungseinrichtung 24 wird der Pendelköper 21 in 3 in Bewegung versetzt und schwingt um das Fahrzeug 10 als Pendelbewegung 30 entsprechend einer elliptischen Bahn 33 als dreidimensionale Bewegung. Der Pendelkörper 21 zusammen mit dem Pendelkörperhalter 22 durchläuft eine Bewegungskurve 33, die sich im Laufe der zeitlichen Bewegung des Pendelkörpers 21 dem Fahrzeug 10 nähert. Die Bewegungskurve 33 beschreibt demnach eine spiralförmige elliptische Kurve, die mit Hilfe der Stoppeinrichtung beendet wird, sobald eine Gefahr besteht, dass der Pendelkörper 21 das Fahrzeug 20 berühren könnte. Demnach ist die Pendelvorrichtung 20 in der Lage, einen Impuls zu erzeugen, der in eine elliptische Bahn um das Fahrzeug 10 herum resultiert. Während einer Messung zur Verifikation der Sensoren 11 nehmen die Sensoren 11 die Bewegung des Pendelkörpers 21 wahr. Der Pendelköper 21 zusammen mit dem Pendelkörperhalter 22 vollführt eine gedämpfte Schwingung sowohl in lateraler wie auch eine gedämpfte Schwingung in longitudinaler Richtung zum Fahrzeug 10. Beim Durchlaufen der Bewegungskurve 33 werden somit alle installierten Sensoren 11 in der Umgebung 12, 13, 14, 15 des Fahrzeuges zum Messen angeregt. Die Messung jedes Sensors 11 erfolgt durch Wahrnehmung des Pendelkörpers 21 im Sichtfeld des Sensors 11.
4 zeigt einen zeitlichen Verlauf 40 einer gedämpften Schwingung eines Pendels mit Pendelköper 21 und Pendelkörperhalter 22, wie beispielsweise mit den Vorrichtungen in den 1 bis 3 aufgenommen. 4 zeigt ein Koordinatensystem mit der Zeit als Abszisse und dem Wert der Amplitude der Schwingungsbewegung 30 als Ordinate. Durch die Dämpfung der Schwingung nimmt die Amplitude im zeitlichen Verlauf 40 ab. Der zeitliche Verlauf 40 weist einzelne Messungen 41 eines beispielhaften Sensors 11 auf, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind.
Der zeitliche Verlauf 40 einer gedämpften Schwingung eines Pendels ist aus der Theorie bekannt. Dieser hängt beispielsweise von den Massen des Pendelkörpers 21 und des Pendelkörperträgers 22, wobei die größere Masse idealerweise der Pendelköper 21 im Vergleich zum Pendelkörperträger 22 hat. Da das Pendel 21, 22 nur einmalig pro Messung mit Hilfe der Impulserzeugungseinrichtung 24 angestoßen wird, folgt eine gedämpfte Schwingung des Pendels mit Pendelkörper 21 und Pendelköperträger 22. Es ist eine Rekonstruktion der tatsächlichen Pendelbewegung 30 anhand von wenigen Messpunkten 41 trotz einer Unterabtastung während einer Messung möglich. Die Abtastung erfolgt mit der Messeinrichtung 25. Der dargestellte Verlauf 40 mit einer abnehmenden Amplitude und einzelnen Messpunkten 41 bzw. Sensordaten 41 wird mit der Analyseeinheit 26 bereitgestellt.
5 zeigt zeitliche Verläufe 42, 43 einer gedämpften Schwingung eines Pendels, ähnlich wie in 4 in einem Koordinatensystem mit der Zeit als Abszisse und dem Wert der Amplitude der Schwingungsbewegung 30 als Ordinate. In 5 sind zwei zeitliche Verläufe 42, 43 aus einer Rekonstruktion von zwei Sensoren 11 dargestellt sind. Hierbei werden ähnlich, wie in 4 gezeigt, für jeden Sensor 11 ein zeitlicher Verlauf 42, 43 aus einzelnen Messwerten 41 rekonstruiert. Der erste Verlauf 42 des ersten Sensor 11 weicht vom zweiten Verlauf 43 des zweiten Sensors 11 um eine Zeitverschiebung Δt in Form einer zeitlichen Abweichung 44 ab. Dies bedeutet, ein relativer Vergleich zwischen verschiedenen Sensoren 11 ist möglich, um eine zeitliche Abweichung zwischen den Messkurven 42, 43 der Sensoren 11 festzustellen. Die zeitliche Abweichung 44 kann beispielsweise durch Korrelationsmethoden bestimmt werden.
Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 5 können beliebig miteinander kombiniert werden, so dass mit einem Messaufbau mehrere Arten von Sensoren 11, beispielsweise vorausschauende, rückschauende, winkelabhängige Sensoren gleichzeitig verifiziert werden können. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist in der Lage, zu jedem Zeitpunkt eine Sensormessung bereitzustellen, deren Position in der Realität exakt bekannt ist. Dafür wird wie in 1 bis 3 dargestellt, ein Aufbau mit einem Pendel vorgeschlagen. Das Pendel folgt dabei einer vorhersagbaren, gleichmäßigen Trajektorie. Diese ergibt sich aus den physikalischen Eigenschaften des Pendels, welches ohne weitere Anregung eine gedämpfte Schwingung vollführt.
Das Pendel kann dafür auf unterschiedliche Arten ausgelenkt werden. Eine Möglichkeit ergibt sich, dass das Pendel so angeregt wird, dass es in eine Raumrichtung pendelt. Diese Möglichkeit kann eingesetzt werden, wenn beispielsweise die zeitliche Synchronisation mehrerer vorausschauender Sensoren überprüft werden soll. In Abhängigkeit davon, ob die Sensoren 11 eher Abstände oder Winkel vermessen, kann sich das Pendel 21, 22 in longitudinaler oder lateraler Richtung relativ zu einem oder mehrere Sensoren 11 bewegen. Ferner gibt es die Möglichkeit, dass sich das Pendel entlang von zwei Raumrichtungen bewegen kann, d.h. es vollzieht eine kreis- oder ellipsenförmig Bahn 30 um das Fahrzeug 10. Diese Möglichkeit ist von Vorteil, wenn die zeitliche Synchronisation von Sensoren 11 überprüft werden soll, deren Hauptachsen in unterschiedliche Richtungen zeigen. Hierbei wird unter Hauptachse die Richtung verstanden, in die der Sensor sein Sichtfeld gerichtet hat. Eine Kombination dieser verschiedenen Möglichkeiten zur Pendelauslenkung ist ebenfalls möglich, um zum Beispiel abstands- und winkelmessende Sensoren 11 gleichzeitig zu überprüfen. In diesem Fall kann eine kreisförmige Pendelbewegung vor oder hinter dem Fahrzeug 10 bzw. den Sensoren 11 durchgeführt werden, ohne das Fahrzeug zu umkreisen. Dies würde dem Messaufbau der 1 oder 2 entsprechen und anstelle einer geradlinigen Pendelbewegung würde eine kreis- oder ellipsenförmige Pendelbewegung eingeleitet werden.
Sobald die Pendelbewegungen aus Sicht der jeweiligen Sensoren 11 rekonstruiert sind, ist die Erkennung von zeitlichen Abweichung durch einfache Kreuzkorrelation der Trajektorien durchführbar bzw. direkt aus dem Plot aller Trajektorien ablesbar. Mit dieser Methode ist prinzipiell nur ein relativer zeitlicher Unterschied zwischen einzelnen Sensoren zu bestimmen, nicht jedoch die Abweichung zur realen Bewegung. Um auch diese zu erkennen, ergeben sich unter anderem die Möglichkeiten einer Integration eines oder mehrerer Referenzsensoren in den Messaufbau, von dem angenommen wird, dass er keinen Latenzen aufweist. Ferner ist es auch möglich, das Pendel mit Inertialsensoren auszustatten, um dessen Position jederzeit exakt zu kennen und diese Trajektorie als Referenz zu verwenden. Generell besteht auch die Möglichkeit, die Parameter und den Auslenkwinkel sehr exakt zu bestimmen und die Referenztrajektorie anschließend durch Anwenden der Theorie der gedämpften Schwingung zu bestimmen. Zudem besteht die Möglichkeit, andere Ansätze als eine Kreuzkorrelation zu verwenden, wie zum Beispiel statistische Methoden oder Methoden des Maschinenlernens bzw. Machine Learning.
Zusammenfassend sieht die vorliegende Erfindung zur Überprüfung der zeitlichen Synchronisation von Sensoren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Messungen mit bekannten Positionen eines Pendelköpers vor. Hierbei wird eine Verifikation der zeitlichen Synchronisation von Sensoren durchgeführt, wobei zur Bestimmung einer Abweichung relative und/oder absolute Werte herangezogen werden. Es ergeben sich unter anderem folgende Vorteile:
Die vorliegende Erfindung stellt eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der zeitlichen Abweichungen zwischen Sensormessungen bereit. Ferner führt eine Korrektur des zeitlichen Versatzes zu einer exakteren Verarbeitung der Messdaten, zum Beispiel zu einem exakteren Umfeldmodell für Fahrerassistenzsysteme. Auch kann die Güte von Fahrerassistenzfunktionen und autonomen Fahrfunktionen durch exakteres Umfeldmodell gesteigert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015007391 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Verifizieren von Sensordaten (41) in einer Umgebung (12, 13, 14, 15) eines Fahrzeuges (10) aufweisend Bereitstellen von mindestens einem Sensor (11) an dem Fahrzeug (10); gekennzeichnet durch Bereitstellen einer Pendelvorrichtung (20) mit einem Pendelkörper (21) und einem Pendelkörperhalter (22); Einleiten einer Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21) in der Umgebung des Fahrzeuges (10); Messen der Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21) mit dem mindestens einen Sensor (11); Bereitstellen von Sensordaten (41) in Bezug auf die Schwingungsbewegung (30); und Durchführen einer Verifikation der Sensordaten (41) anhand der Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21) eine gedämpfte Schwingung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21) eine zweidimensionale Bewegung (31, 32) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21) eine dreidimensionale Bewegung (33) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verifikation eine absolute Verifikation ist, die durchgeführt wird durch einen Vergleich der Sensordaten (41) mit Bewegungsdaten des Pendelkörpers (21).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens zwei Sensoren (11) bereitgestellt werden und die Verifikation eine relative Verifikation ist durch einen Vergleich der Sensordaten (41) der mindestens zwei Sensoren (11).
Vorrichtung zum Verifizieren von Sensordaten (41) in einer Umgebung (12, 13, 14, 15) eines Fahrzeuges (10) aufweisend mindestens einen Sensor (11) an dem Fahrzeug (10), gekennzeichnet durch eine Pendelvorrichtung (20) mit einem Pendelkörper (21) und einem Pendelkörperhalter (22); eine Impulserzeugungseinrichtung (24) zum Einleiten einer Schwingbewegung (30) des Pendelkörpers (21) in der Umgebung (12, 13, 14, 15) des Fahrzeuges (10); eine Messeinrichtung (25) zum Erfassen der Schwingbewegung (30) des Pendelkörpers (21) mit dem mindestens einen Sensor (11); und eine Analyseeinheit (26) zum Durchführen einer Verifikation der Sensordaten (41) anhand der Schwingungsbewegung (30) des Pendelkörpers (21).
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Sensor (11) eine Kameraeinheit, ein Radar, Lidar, Ultraschallsensor, PMD, Laserscanner oder Flashing Lidar des Fahrzeuges (10) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, ferner aufweisend eine Stoppeinrichtung, die den Pendelköper (21) nach einer gewünschten Schwingungsbewegung (30) in seiner Bewegung anhält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend einen Referenzsensor, der die tatsächliche Schwingungsbewegung (30) am Pendelkörper (21) in Echtzeit misst.