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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung eines in eine Fahrtrichtung weisenden Sichtkegels eines an einem Fahrzeug angeordneten light detection and ranging (LIDAR) Sensors in eine vorbestimmte Normposition.
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Aus dem Dokument
DE 10 2009 059 801 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines aktiven Fahrwerks bekannt, bei dem eine genaue Position des Fahrzeugs mittels eines Positionsbestimmungssystems ermittelt wird. Es werden bei einem erstmaligen Befahren eines Streckenabschnitts die zur Steuerung und/oder Regelung des aktiven Fahrwerks notwendigen Signale in Verbindung mit den zugehörigen Positionskoordinaten in einem Datenspeicher abgelegt, wobei der Streckenabschnitt hinsichtlich seiner Oberflächenbeschaffenheit analysiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Ausrichtung eines in eine Fahrtrichtung weisenden Sichtkegels eines an einem Fahrzeug angeordneten LIDAR Sensors in eine vorbestimmte Normposition anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zur Ausrichtung eines in eine Fahrtrichtung weisenden Sichtkegels eines an einem Fahrzeug angeordneten LIDAR Sensors in eine Normposition wird erfindungsgemäß eine der Normposition zugeordnete Normsichtweite des LIDAR Sensors ermittelt, beispielsweise durch Vermessung eines in Werkseinstellung an dem Fahrzeug montierten LIDAR Sensors.
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Erfindungsgemäß wird in dem Verfahren fortlaufend die tatsächliche Sichtweite des LIDAR Sensors gemessen und mit der ermittelten Normsichtweite verglichen. Weicht die tatsächliche Sichtweite von der Normsichtweite ab, so wird das Fahrwerk des Fahrzeugs derart verstellt, dass die gemessene tatsächliche Sichtweite mit der Normsichtweite übereinstimmt.
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Durch das Verfahren wird erreicht, dass die Verstellung des Sichtkegels eines LIDAR Sensors fortlaufend während der Fahrt erfolgen kann. Somit ist es möglich, den Sichtkegel an unterschiedliche Fahrbedingungen, die beispielsweise durch unterschiedliche Beladung und/oder unterschiedliche Belastung gegeben sind, anzupassen. Beispielsweise ist es möglich, durch eine variierende Anzahl von Fahrzeuginsassen, variierende Zuladung von Gepäck im Kofferraum oder durch eine Fahrt mit Anhänger bewirkte Neigungsänderungen des Sichtkegels zu kompensieren. Ebenso können durch den Verlauf der Fahrbahn beim Überfahren einer Kuppe oder beim Bergauffahren bedingte Neigungsänderungen des Sichtkegels relativ zur Fahrbahn im Voraus erkannt und kompensiert werden.
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Zudem vereinfacht das Verfahren die Montage und die aufwändige Justage des LIDAR Sensors im Servicefall oder den Einbau des LIDAR Sensors ohne einen bei einer werksseitigen Montage verwendeten Roboter. Die Robustheit des LIDAR Sensors wird dadurch erhöht, dass Änderungen des Sichtkegels, die durch einen Rohbauverzug beispielsweise nach einem Unfall bewirkt werden, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kompensiert werden können.
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Durch die verbesserte Lagekonstanz des Sichtkegels des LIDAR Sensors kann zudem die Zuverlässigkeit der Laufzeitmessungen des LIDAR Sensors erhöht werden.
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Wird der LIDAR Sensor zur Unterstützung von Funktionen des Hoch-Autonomen Fahrens (HAF) eingesetzt, so wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Zuverlässigkeit und die Einsatzbreite des HAF verbessert.
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In einer Ausführungsform ist das Fahrwerk als Luftfahrwerk mit mindestens einer vorderen und mit mindestens einer hinteren Radaufhängung ausgebildet, wobei die Verstellung des Fahrwerks derart erfolgt, dass die vordere Radaufhängung angehoben und/oder die hintere Radaufhängung abgesenkt wird, wenn die gemessene Sichtweite aufgrund einer Überschneidung des Sichtkegels mit der Fahrbahn geringer als die Normsichtweite ist. Ferner wird die vordere Radaufhängung abgesenkt und/oder die hintere Radaufhängung angehoben, wenn die gemessene Sichtweite größer als die Normsichtweite ist oder einen nicht relevanten Bereich oder einen Bereich einsieht, welcher keine Informationen liefert, beispielsweise weil der Sichtkegel des LIDAR Sensors nicht die Fahrbahn erfasst, sondern aufgrund seiner Fehlstellung in den Himmel gerichtet ist.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Verstellung des Luftfahrwerks besonders fein und schnell erfolgen kann. Dadurch wird die Robustheit und Genauigkeit von Messungen mit dem LIDAR Sensor weiter verbessert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit LIDAR Sensor in drei Ausrichtungspositionen.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer vorderen Radaufhängung 1.1 und einer hinteren Radaufhängung 1.2 auf einer Fahrbahn 3. Die vordere Radaufhängung 1.1 und die hintere Radaufhängung 1.2 sind mittels eines Luftfahrwerks höhenverstellbar.
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Im Frontbereich des Fahrzeugs 1 ist ein light detection and ranging (LIDAR) Sensor 1.3 angeordnet. Der LIDAR Sensor 1.3 erfasst Objekte innerhalb eines Sichtkegels 2.
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Aufgrund von Unterschieden bei der Beladung des Fahrzeugs 1 können der LIDAR Sensor 1.3 und somit auch dessen Sichtkegel 2 relativ zur Fahrbahn 3 unterschiedliche Positionen P0, P1, P2 einnehmen, die im Folgenden noch genauer erläutert werden.
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Es ist auch möglich, dass sich die Position des LIDAR Sensors 1.3 relativ zum Fahrzeug 1 durch Verzug des Fahrwerks und/oder durch einen Verzug von Bauteilen, die den LIDAR Sensor 1.3 tragen, verändert. Ein solcher Verzug kann beispielsweise durch einen Unfall verursacht sein. Infolgedessen kann die Ausrichtung des Sichtkegels 2 relativ zur Fahrbahn 3 auch bei nicht oder gleichmäßig beladenem Fahrzeug 1 gegenüber der werksmäßigen Einstellung verändert sein.
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Diese werksmäßige Einstellung ist als Normposition P0 in 1 dargestellt. In der Normposition P0 erfasst der Sichtkegel 2 den Bereich vor dem Fahrzeug 1 oberhalb der Fahrbahn 3 innerhalb einer Normsichtweite S0.
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Gegenüber der Normposition P0 ist der Sichtkegel 2 des LIDAR Sensors 1.3 in einer ebenfalls in 1 dargestellten ersten Position P1 nach unten in Richtung der Fahrbahn 3 abgelenkt. Eine solche Ablenkung oder Fehlstellung kann beispielsweise durch eine zu starke Beladung des vorderen Teils des Fahrzeugs 1 oder durch einen Verzug an einem tragenden Bauteil des LIDAR Sensors 1.3 hervorgerufen sein.
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In der ersten Position P1 ist ein toter Sichtkegelabschnitt 2.1 des zur Fahrbahn 3 hin abgelenkten LIDAR Sensors 1.3 durch die Fahrbahn 3 verdeckt. Dadurch weist der Sichtkegel 2 eine gegenüber der Normsichtweite S0 verkürzte Sichtweite S1 auf.
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Erfindungsgemäß wird diese Verkürzung der Sichtweite S1 gemessen und das Fahrzeug 1 so gegenüber der Fahrbahn 3 geneigt, dass die Fehlstellung des Sichtkegels 2 durch die Neigung des Fahrzeugs 1 genau kompensiert wird. Mit anderen Worten: bei dem entsprechend geneigten Fahrzeug 1 ist der Sichtkegel 2 so ausgerichtet wie in der Normposition P0.
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Die Neigung des Fahrzeugs 1 kann durch ein nicht näher dargestelltes Luftfahrwerk eingestellt werden, indem die vordere Radaufhängung 1.1 um eine vordere Höhenänderung dV angehoben und/oder die hintere Radaufhängung 1.2 um eine hintere Höhenänderung dH abgesenkt wird, wobei fortlaufend die Sichtweite S1 des LIDAR Sensors 1.3 gemessen wird. Die korrekte Neigung des Fahrzeugs 1 ist dann erreicht, wenn eine Sichtweite gleich der oder innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um die Normsichtweite S0 bestimmt wird.
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Gegenüber der Normposition P0 ist der Sichtkegel 2 des LIDAR Sensors 1.3 in einer ebenfalls in 1 dargestellten zweiten Position P2 nach oben von der Fahrbahn 3 wegweisend abgelenkt. Eine solche Ablenkung oder Fehlstellung kann beispielsweise durch eine zu starke Beladung des hinteren Teils des Fahrzeugs 1, durch eine auf einen nicht dargestellten Anhänger des Fahrzeugs 1 ausgeübte Zugkraft oder durch einen Verzug an einem tragenden Bauteil des LIDAR Sensors 1.3 hervorgerufen sein.
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In der zweiten Position P2 weist ein toter Sichtkegelabschnitt 2.1 des von der Fahrbahn 3 weg abgelenkten LIDAR Sensors 1.3 in Richtung Himmel über den vom LIDAR Sensor 1.3 zu überwachenden Korridor hinaus. Dadurch weist der Sichtkegel 2 eine gegenüber der Normsichtweite S0 verlängerte Sichtweite S2 auf.
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Erfindungsgemäß wird diese Verlängerung der Sichtweite S2 gemessen und das Fahrzeug 1 so gegenüber der Fahrbahn 3 geneigt, dass die Fehlstellung des Sichtkegels 2 durch die Neigung des Fahrzeugs 1 genau kompensiert wird. Mit anderen Worten: bei dem entsprechend geneigten Fahrzeug 1 ist der Sichtkegel 2 so ausgerichtet wie in der Normposition P0.
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Die Neigung des Fahrzeugs 1 kann durch das nicht näher dargestellte Luftfahrwerk eingestellt werden, indem die vordere Radaufhängung 1.1 um eine vordere Höhenänderung dV abgesenkt und/oder die hintere Radaufhängung 1.2 um eine hintere Höhenänderung dH angehoben wird, wobei fortlaufend die Sichtweite S1 des LIDAR Sensors 1.3 gemessen wird. Die korrekte Neigung des Fahrzeugs 1 ist dann erreicht, wenn eine Sichtweite gleich der oder innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um die Normsichtweite S0 bestimmt wird.
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Durch die Verstellung der Neigung des Fahrzeugs 1 mittels des Luftfahrwerks können somit Fehlstellungen des Sichtkegels 2 gegenüber der Normposition P0, die durch sehr unterschiedliche Faktoren hervorgerufen sein können, sehr einfach und zeitlich variabel korrigiert werden. Insbesondere können Fehlstellungen, die durch vorübergehende Änderungen der Beladung und/oder der Belastung des Fahrzeugs 1, beispielsweise durch einen Anhänger, durch wechselnde Anzahl von Fahrzeuginsassen oder die Beladung des Kofferraums, ohne Justage des LIDAR Sensors 1.3 kompensiert werden.
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Damit wird die Zuverlässigkeit von Funktionen des Hochautonomen Fahrens (HAF) verbessert. Geringe Fehlstellungen, die beispielsweise durch Parkrempler verursacht wurden, führen nicht zu einem Ausfall des HAF und das HAF kann in einer größeren Zahl von Beladungs- und Belastungssituationen eingesetzt werden.
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Ferner können die Anforderungen an die Genauigkeit der Montage des LIDAR Sensors 1.3 relativ zum Fahrzeug 1 verringert werden, so dass eine Montage ohne Spezialwerkzeuge ermöglicht wird.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass fahrbahnbedingte Änderungen des Neigungswinkels des Sichtkegels 2 relativ zur Fahrbahn 3, beispielsweise bei einer Bergauffahrt oder bei Überfahrt einer Kuppe, anhand der Veränderung der Sichtweite S0, S1, S2 im Voraus erkannt und kompensiert werden können.
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Die durch das erfindungsgemäße Verfahren verbesserte Lagekonstanz des Sichtkegels 2 relativ zur Fahrbahn 3 verbessert zudem die Genauigkeit der Laufzeitmessungen des LIDAR Sensors 1.3.
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Die zur Korrektur einer Fehlstellung des Sichtkegels 2 vorzunehmende Änderung der Neigung des Fahrzeugs 1 ist aufgrund der geringen Toleranz des LIDAR Sensors für die Fahrzeuginsassen nicht bemerkbar oder gar störend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 1.1
- vordere Radaufhängung
- 1.2
- hintere Radaufhängung
- 1.3
- LIDAR Sensor
- 2
- Sichtkegel
- 2.1
- toter Sichtkegelabschnitt
- 3
- Fahrbahn
- P0
- Normposition, Ausrichtungsposition
- P1, P2
- erste, zweite Toleranzposition, Ausrichtungsposition
- S0
- Normsichtweite, Sichtweite
- S1
- verkürzte Sichtweite, Sichtweite
- S2
- verlängerte Sichtweite, Sichtweite
- dH
- hintere Höhenänderung
- dV
- vordere Höhenänderung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009059801 A1 [0002]
