DE102018110774A1 - Verfahren zum Bestimmen eines Rollwinkels eines optoelektronischen Sensors mittels Abtastpunkten eines Sensorbildes sowie optoelektronischer Sensor - Google Patents

Verfahren zum Bestimmen eines Rollwinkels eines optoelektronischen Sensors mittels Abtastpunkten eines Sensorbildes sowie optoelektronischer Sensor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Rollwinkels (α) eines optoelektronischen Sensors (5) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei der optoelektronische Sensor zumindest eine Sendeeinrichtung (6), zumindest eine Empfangseinheit (7) und zumindest eine Auswerteeinheit (10) umfasst, mit folgenden Schritten:
- Aussenden von Lichtstrahlen (8) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) durch die Sendeeinrichtung (7)
- Empfangen von an einem Objekt (3) reflektierten Lichtstrahlen (8) durch die Empfangseinheit (7), wobei die empfangenen Lichtstrahlen (8) durch die Auswerteeinheit (10) als Abtastpunkte (17A, 17B, 17C) in einem vom optoelektronischen Sensor (5) erzeugten Sensorbild von der Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) dargestellt werden , wobei der Rollwinkel (α) zwischen zumindest einer Abtastachse (18) und zumindest einer Referenzachse (19) durch die Auswerteeinheit (10) bestimmt wird, wobei die Abtastachse (18) durch zumindest einen Abtastpunkt (15, 16, 20, 21) einer Bodenstruktur (13) und einem Referenzpunkt (17) der Referenzachse (19) des optoelektronischen Sensors (5) gebildet wird. Ferner betrifft die Erfindung einen optoelektronischen Sensor (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Rollwinkels eines optoelektronischen Sensors eines Kraftfahrzeugs. Der optoelektronische Sensor umfasst eine Sendeeinrichtung, eine Empfangseinheit mit zumindest zwei Empfangselementen und eine Auswerteeinheit. Mittels der Sendeeinrichtung werden Lichtstrahlen in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Die an einem Objekt reflektieren Lichtstrahlen werden mittels der Empfangseinheit empfangen und mittels der Auswerteeinheit als Abtastpunkt in einem vom optoelektronischen Sensor erzeugten Sensorbild dargestellt. Ferner betrifft die Erfindung einen optoelektronischen Sensor.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Detektion von Fehlausrichtungen von Lidarsensoren bekannt. Beispielsweise offenbart die US 9,052,721 B1 ein solches Verfahren. Der Lidar-Sensor liefert dazu eine 3D-Punktwolke, die am Boden und an mindestens einem Kraftfahrzeug reflektierte Abtastpunkte umfasst. Die 3D-Punktwolke wird mit einer 3D-Referenzpunktwolke verglichen und eine Fehlausrichtung des Lidarsensors berechnet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren sowie einen optoelektronischen Sensor zu schaffen, mittels welchem ein Rollwinkel des optoelektronischen Sensors verbessert bestimmt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch einen optoelektronischen Sensor gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Rollwinkels eines optoelektronischen Sensors eines Kraftfahrzeugs. Der optoelektronsiche Sensor umfasst zumindest eine Sendeeinrichtung, zumindest eine Empfangseinheit und eine Auswerteeinheit. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
    • - Aussenden von Lichtstrahlen in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs durch die Sendeeinrichtung
    • - Empfangen von an einem Objekt reflektierten Lichtstrahlen durch die Empfangseinheit, wobei die empfangenen Lichtstrahlen durch die Auswerteeinheit als Abtastpunkte in einem vom optoelektronischen Sensor erzeugten Sensorbild von der Umgebung des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
  • Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um weitere Fahrzeuge, Verkehrszeichen, oder Personen handeln. Zusätzlich können Reflektionen von der Fahrbahnoberfläche bzw. der Oberfläche auf der sich das Fahrzeug befindet empfangen werden.Der Rollwinkel wird zwischen zumindest einer Abtastachse und zumindest einer Referenzachse durch die Auswerteeinheit bestimmt. Die Abtastachse wird hierbei durch zumindest einen Abtastpunkt einer Bodenstruktur und einem Referenzpunkt einer Referenzachse des optoelektronischen Sensors gebildet.
  • Mit anderen Worten wird ein Abtastpunkt einer Bodenstruktur als Ausgangspunkt für die Bestimmung des Rollwinkels herangezogen. Mit dem Abtastpunkt und einem Referenzpunkt, der durch eine Referenzachse gegeben ist, wird eine Abtastachse bestimmt beispielsweise in Form einer Geraden, die durch den Abtastpunkt und durch den Referenzpunkt gelegt wird. Der Rollwinkel wird als Winkel zwischen der Abtastachse und der Referenzachse bestimmt. Alternativ kann auch eine Abtastebene sowie eine Referenzebene aufgespannt werden, um den Rollwinkel zu bestimmen. Hierbei kann mit dem Abtastpunkt, der Referenzpunkt und einer bekannten Position des optoelektronischen Sensors eine Abtastebene aufgespannt werden. Der Winkel zwischen der Abtastebene und der Referenzebene entspricht hierbei wieder dem Rollwinkel. Die zweidimensionale Darstellung mittels Abtast- und Referenzachse ist allerdings einfacher in der Anwendung. Beim Rollwinkel handelt es sich insbesondere um eine Drehung des optoelektronischen Sensors um eine Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs.
  • In einer Ausführungsform wird die Referenzachse abhängig von einem Nickwinkel und einem Gierwinkel des optoelektronischen Sensors bestimmt. Vorteilhafterweise wird der Gierwinkel, welcher eine Drehung des optoelektronischen Sensors um eine Fahrzeughochachse beschreibt, und der Nickwinkel, welcher eine Drehung des optoelektronischen Sensors um eine Fahrzeugquerachse beschreibt, bereits vor der Bestimmung des Rollwinkels bestimmt. Der optoelektronische Sensor weist eine Auswerteeinheit auf, mittels welcher der optoelektronische Sensor vorteilhafterweise bereits um den Nickwinkel und den Gierwinkel kalibriert beziehungsweise korrigiert wurde, sodass eine verbesserte Bestimmung des Rollwinkels durchgeführt werden kann.
  • Beispielsweise können der Nickwinkel und der Gierwinkel derart bestimmt werden, dass mittels zumindest zwei Abtastpunkten eines ersten Empfangselements der Empfangseinheit ein Sensorkoordinatensystem bestimmt wird. Zusätzlich kann ein Referenzkoordinatensystem durch zumindest einen Abtastpunkt des ersten Empfangselementes mit zumindest einem Abtastpunkt eines zweiten Empfangselements bestimmt werden, wobei abhängig von einer Auswahl des Abtastpunktes des ersten Empfangselementes der Abtastpunkt des zweiten Empfangselementes vorgegeben ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Abtastpunkte des ersten und des zweiten Empfangselementes, die für die Erzeugung des Referenzkoordinatensystems herangezogen werden, einen gleichen horizontalen Winkel aufweisen. Bei dem horizontalen Winkel handelt es sich um einen Winkel innerhalb einer Ebene, die von einer Fahrzeuglängs- und einer Fahrzeugquerachse aufgespannt wird.
  • Das Sensorkoordinatensystem kann mit dem Referenzkoordinatensystem verglichen und abhängig von dem Vergleich der Nickwinkel und/oder der Gierwinkel des optoelektronischen Sensors bestimmt werden.
  • Der optoelektronische Sensor kann insbesondere als Lidar-Sensor oder als Laserscanner ausgebildet sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden der Abtastpunkt und der Referenzpunkt derart bestimmt, dass diese zumindest einen vorbestimmten lateralen Abstand zueinander aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass ein Abstandsschwellwert bestimmt wird und erst bei einem Überschreiten des Abstandsschwellwerts durch den lateralen Abstand der Rollwinkel entsprechend bestimmt wird. Beispielsweise kann dieser Abstandsschwellwert zumindest einer halben Fahrzeugbreite entsprechen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für den Referenzpunkt eine Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors am Kraftfahrzeug zu Grunde gelegt. Mit anderen Worten wird der Referenzpunkt durch eine bekannte Einbauposition im Fahrzeug vorgegeben. Ist die Verbauhöhe bzw. die Einbauposition bekannt, so kann beispielsweise der vertikale Abstand des Sensors zu einer Fahrbahn bzw. zu einer Oberfläche unterhalb des Kraftfahrzeugs abgeschätzt werden. Die Fahrbahn bzw. die Oberfläche kann als Basis zur Bestimmung der Referenzachse bzw. zur Referenzebene herangezogen werden. Alternativ kann die Verbauhöhe bzw, die Einbauposition als Referenzposition herangezogen werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass zwischen dem Referenzpunkt als Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors und dem empfangenen Abtastpunkt der Rollwinkel bestimmt wird. Es ist dadurch nicht notwendig insbesondere zwei Abtastpunkte zu empfangen, um den Rollwinkel bestimmen zu können. Dadurch kann einfach und dennoch zuverlässig in vielen Fahrsituationen der Rollwinkel bestimmt werden. Insbesondere kann bei bekannter Verbauhöhe bzw. Einbauposition der Rollwinkel der Rollwinkel anhand einer einzigen Bodenstruktur bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur eine Bodenstruktur im Sensorbild erfasst wird, da eine zweite Bodenstruktur fehlt oder verdeckt sein kann.
  • Ebenfalls ist vorgesehen, dass der Abtastpunkt eine erste Raumkoordinate, eine zweite Raumkoordinate und eine dritte Raumkoordinate aufweist und der Rollwinkel durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der zweiten Raumkoordinate zur dritten Raumkoordinate bestimmt wird. Insbesondere liegt die erste Raumkoordinate in der Fahrzeuglängsrichtung (X_A), die zweite Raumkoordinate in der Fahrzeugquerrichtung (Y_A) und die dritte Raumkoordinate in Fahrzeughochrichtung (Z_A): A  ( X_A , Y_A , Z_A ) ;
    Figure DE102018110774A1_0001
     a = atan ( ( Z_A ) / Y_A ) ) ;
    Figure DE102018110774A1_0002
    , wobei A dem Abtastpunkt und α dem Rollwinkel entspricht. Sollten mehrere Abtastpunkte einer Linie empfangen werden und dadurch mehrere jeweilige Rollwinkel bestimmt werden, so kann der Rollwinkel durch eine Mittelwertbildung der jeweiligen Rollwinkel bestimmt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird als Referenzpunkt ein zweiter empfangener Abtastpunkt zu Grunde gelegt. Insbesondere kann der zweite empfangene Abtastpunkt von einer zweiten Linie auf der Fahrbahn stammen. Insbesondere weisen die beiden empfangenen Abtastpunkte einen genügend großen lateralen Abstand zueinander auf, sodass vorteilhaft der Rollwinkel bestimmt werden kann. Insbesondere wird dann zwischen dem ersten Abtastpunkt und dem zweiten Abtastpunkt die Abtastachse gelegt. Zwischen der Referenzachse, die durch den zweiten Abtastpunkt verläuft, und der Abtastachse kann ein Winkel bestimmt werden, welcher dem Rollwinkel entspricht. Dadurch ist es insbesondere ermöglicht, dass unabhängig von einer Verbauhöhe des optoelektronischen Sensorsder Rollwinkel zuverlässig bestimmt werden kann. Die Verbauhöhe kann beispielsweise aufgrund der Federung des Kraftfahrzeugs und/oder aufgrund einer Abtragung der Reifenoberfläche und/oder aufgrund einer Beladung des Kraftfahrzeugs variieren.
  • Es hat ist ferner vorgesehen, dass der Abtastpunkt eine erste Raumkoordinate (X_A), eine zweite Raumkoordinate (Y A) und eine dritte Raumkoordinate (Z_A) aufweist und der zweite Abtastpunkt eine weitere erste Raumkoordinate (X_B), eine weitere zweite Raumkoordinate (Y_B) und eine weitere dritte Raumkoordinate (Z_B) aufweist und der Rollwinkel durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der Differenz der weiteren dritten Raumkoordinate und der dritten Raumkoordinate und der Differenz der weiteren zweiten Raumkoordinate und der zweiten Raumkoordinate bestimmt wird. Insbesondere liegt die erste und weitere erste Raumkoordinate in der Fahrzeuglängsrichtung (X-Koordinate), die zweite und weitere zweite Raumkoordinate in der Fahrzeugquerrichtung (Y-Koordinate) und die dritte und weitere dritte Raumkoordinate in Fahrzeughochrichtung (Z-Koordinate): Formel A  ( X_A ,  Y_A ,  Z_A ) ;
    Figure DE102018110774A1_0003
     B  ( X_B ,  Y_B ,  Z_B ) ;
    Figure DE102018110774A1_0004
     a = atan ( ( Z_B − Z_A ) / ( Y_B − Y_A ) ) ;
    Figure DE102018110774A1_0005
    , wobei A dem ersten Abtastpunkt und B dem zweiten Abtastpunkt und α dem Abtastpunkt entspricht. Dadurch ist es insbesondere ermöglicht, dass unabhängig von einer Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors, welche insbesondere variieren kann beispielsweise aufgrund der Federung des Kraftfahrzeugs und/oder aufgrund einer Abtragung der Reifenoberfläche und/oder aufgrund einer Beladung des Kraftfahrzeugs, der Rollwinkel zuverlässig bestimmt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform wird der optoelektronische Sensor abhängig von dem Rollwinkel kalibriert. Mit der Auswerteeinheit des optoelektronischen Sensors kann der Rollwinkel bestimmt und abhängig von dem Rollwinkel dann der optoelektronische Sensor kalibriert werden. Insbesondere kann die Fehlausrichtung des optoelektronischen Sensors durch die Bestimmung des Rollwinkels mittels der Auswerteeinheit korrigiert werden, sodass bei einer Benutzung des optoelektronischen Sensors ein korrigiertes Sensorbild zur Auswertung für weitere Assistenzsysteme bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann somit beim semi-autonomen, insbesondere beim autonomen, Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ein verbesserter optoelektronische Sensor zur Verfügung gestellt werden, der zuverlässig und sicher im Straßenverkehr benutzt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Bestimmen des Rollwinkels während eines Betriebes, insbesondere eines Fahrbetriebs, des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass der aktuelle Rollwinkel des optoelektronischen Sensors während der Fahrt bestimmt werden kann und bei jeder Fahrsituation der optoelektronische Sensor entsprechend kalibriert bzw. korrigiert werden kann. Eine Fahrsituation kann hierbei beispielsweise die Fahrt auf einer Autobahn, ein Einparkvorgang oder auch ein Stand z. B. an einer Ampel bzw. einer Kreuzung sein. Insbesondere bei beispielsweise unterschiedlichen Beladungszuständen des Kraftfahrzeugs kann die jeweilige Fehlausrichtung variieren. Durch die aktuelle Bestimmung des Rollwinkels kann auch bei den unterschiedlichen Beladungszuständen der optoelektronische Sensor kalibriert werden. Dadurch lässt sich der optoelektronische Sensor in mehreren Fahrsituationen verbessert betreiben, sodass die Sicherheit im Straßenverkehr für eine Vielzahl an unterschiedlichen Fahrsituationen verbessert werden kann. Insbesondere während eines zumindest semi-autonomen Betriebs, insbesondere während eines autonomen Betriebs, des Kraftfahrzeugs kann eine verbesserte Erkennung von einer Fahrbahnführung und/oder Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs dadurch realisiert werden, wodurch es zu einer Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr kommen kann.
  • Zur Bestimmung des Rollwinkels wird in einer weiteren Ausführungsform zumindest ein Abtastpunkt einer im Sensorbild erkannten Fahrbahnmarkierung verwendet wird. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass Fahrbahnmarkierungen auf vielen Fahrbahnen aufgebracht sind. In vielen Ländern können Fahrbahnmarkierungen zudem stark reflektierende Partikel aufweisen. Folglich können diese Fahrbahnmarkierungen gut erkannt werden. Zusätzlich können Fahrbahnmarkierungen einen ausreichend großen lateralen Abstand zueinander aufweisen und können zudem parallel zueinander ausgerichtet sein. Damit kann mit im Sensorbild erkannten Fahrbahnmarkierungen der Rollwinkel zuverlässig bestimmt werden.
  • Ferner können auch eine Leitplanke und/oder eine Wan, insbesondere eine Tunnelwand, für das Verfahren herangezogen werden. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass auch dort, wo keine Fahrbahnmarkierungen sind, das Verfahren sehr zuverlässig durchgeführt werden kann. Da insbesondere Leitplanken und/oder Wände, insbesondere Tunnelwände, ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet sind können auch diese zuverlässig für das Verfahren herangezogen werden. Insbesondere ist es auch ermöglicht, dass Kurven bei dem Verfahren berücksichtigt werden können.
  • Bei Fahrbahnmarkierungen, Leitplanken sowie Wänden, insbesondere Tunnelwänden kann es sich folglich um Bodenstrukturen im Sinne der Erfindung handeln.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird für eine Mehrzahl von Abtastpunkten ein jeweiliger Rollwinkel bestimmt und der Rollwinkel des optoelektronischen Sensors als statistisches Mittel der jeweiligen bestimmten Rollwinkel der Abtastpunkte bestimmt. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass der bestimmte Rollwinkel eines jeweiligen Abtastpunkts durch weitere Bestimmungen von Rollwinkeln verifiziert wird und durch die Bestimmung des Rollwinkels über das statistische Mittel können insbesondere Ungenauigkeiten ausgeglichen werden. Dadurch kann der Rollwinkel des optoelektronischen Sensors zuverlässig bestimmt werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor mit zumindest einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von Lichtstrahlen und mit zumindest einer Empfangseinheit. Die Empfangseinheit ist zum Empfangen von an einem Objekt reflektierten Lichtstrahlen ausgebildet. Der optoelektronische Sensor weist eine Auswerteeinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, die empfangenen Lichtstrahlen als Abtastpunkte in einem Sensorbild von der Umgebung des Kraftfahrzeugs darzustellen. Ferner die Auswerteeinheit dazu ausgelegt einen Rollwinkel zwischen zumindest einer Abtastachse und zumindest der Referenzachse zu bestimmen. Die Abtastachse wird durch zumindest einen empfangenen Abtastpunkt einer Bodenstruktur und einem Referenzpunkt einer Referenzachse des optoelektronischen Sensors gebildet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des optoelektronischen Sensors anzusehen. Der optoelektronische Sensor weist dazu gegenständliche Merkmale auf, die eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform eines optoelektronischen Sensors;
    • 2 eine schematische Draufsicht auf eine erste Empfangssituation durch die Ausführungsform des optoelektronischen Sensors in;
    • 3 eine schematische Queransicht auf die Ausführungsform des optoelektronischen Sensors aus 2;
    • 4 eine weitere schematische Draufsicht auf eine zweite Empfangssituation durch die Ausführungsform des optoelektronischen Sensors; und
    • 5 eine schematische Queransicht auf die Ausführungsform des optoelektronischen Sensors aus 4.
  • In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in einer Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 befindet erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden.
  • Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest einen optoelektronischen Sensor 5. Der optoelektronische Sensor 5 kann als Lidarsensor oder als Laserscanner ausgebildet sein. Der optoelektronische Sensor 5 umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mit der Lichtstrahlen 8 ausgesendet beziehungsweise emittiert werden können. Der optoelektronische Sensor 5 ist vorliegend an einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Der optoelektronische Sensor 5 kann auch an anderen Bereichen, beispielsweise an einem Heckbereich oder an einem Seitenbereich, des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet werden. Das vorliegende Beispiel ist also nicht abschließend zu betrachten, sondern dient lediglich zur Veranschaulichung eines wesentlichen Gedankens.
  • Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Lichtstrahlen 8 innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereichs E beziehungsweise eines vorbestimmten Winkelbereichs ausgesendet werden. Beispielsweise können die Lichtstrahlen 8 in einem vorbestimmten horizontalen Winkelbereich ausgesendet werden. Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor 5 eine nicht dargestellte Ablenkeinrichtung, mit der die Lichtstrahlen 8 in die Umgebung 4 abgelenkt werden können und damit der Erfassungsbereich E abgetastet wird.
  • Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor 5 eine Empfangseinheit 7, die beispielsweise eine Fotodiode aufweisen kann. Mit der Empfangseinheit 7 können die von dem Objekt 3 reflektierten Lichtstrahlen 9 als Empfangssignal empfangen werden. Ferner kann der optoelektronische Sensor 5 eine Steuerungseinrichtung, die beispielsweise durch eine Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor gebildet sein kann, aufweisen. Der optoelektronische Sensor 5 kann eine Auswerteeinheit 10 aufweisen, mittels welcher die reflektierten Lichtstrahlen 9 als Abtastpunkte 15, 16, 20, 21 (siehe 3 und 4) ausgewertet werden können. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 11, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU-electronic control unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuerungseinrichtung 11 ist zur Datenübertragung mit dem optoelektronischen Sensor 5 verbunden. Die Datenübertragung kann beispielsweise über den Datenbus des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
  • 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Empfangssituation. Der optoelektronische Sensor 5 ist mit seinen Empfangsbereich E auf eine Fahrbahn 12 gerichtet. Zur vereinfachten Übersicht ist das Kraftfahrzeug 1 nicht dargetellt, sondern lediglich der optoelektronische Sensor 5, der am Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist. Auf der Fahrbahn 12 befindet sich eine Bodenstruktur 13, welche insbesondere linienförmig ausgebildet ist und vorliegend als eine erste Fahrbahnmarkierung 14 ausgebildet ist. Die erste Fahrbahnmarkierung 14 weist zumindest einen ersten Abtastpunkt 15 auf. Ferner ist es möglich, dass weitere von der Fahrbahnmarkierung 14 reflektierte Lichtstrahlen 8 durch den optoelektronischen Sensor 5 empfangen werden können und jeweils als Abtastpunkt 16 im Sensorbild dargestellt werden..
  • 3 zeigt eine schematische Queransicht auf die die erste Emfpangssituation aus 2. 3 zeigt eine Fahrzeugquerachse Y sowie eine Fahrzeughochachse Z. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Rollwinkel α bestimmt, welcher insbesondere zwischen der Fahrzeugquerachse Y und der Fahrzeughochachse Z aufzufinden ist. Insbesondere ist der Rollwinkel α eine Drehung um eine Fahrzeuglängsachse X welche vorliegend im Ursprung angezeigt ist. Ferner zeigt die 3 den Abtastpunkt 15 und einen Referenzpunkt 17, welcher vorliegend ebenfalls im Ursprung angeordnet ist. Zwischen dem Referenzpunkt 17 und dem Abtastpunkt 15 wird eine Abtastachse 18 gelegt. Eine Referenzachse 19 ist ebenfalls abhängig von dem Referenzpunkt 17, von einem Nickwinkel und einem Gierwinkel des optoelektronischen Sensors 5. Insbesondere kann die Referenzachse 19 um den Gierwinkel und den Nickwinkel des optoelektronischen Sensors 5 korrigiert sein. Der Rollwinkel α ist insbesondere der Winkel zwischen der Abtastachse 18 und der Referenzachse 19.
  • Der Abtastpunkt 15 und der Referenzpunkt 17 sind insbesondere derart bestimmt, dass diese zumindest einen vorbestimmten lateralen Abstand zueinander aufweisen. Als Referenzpunkt 17 kann insbesondere eine Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors 5 am Kraftfahrzeug 1 zu Grunde gelegt werden.
  • Der Abtastpunkt 15 weist insbesondere eine erste Raumkoordinate X_A in X-Richtung, eine zweite Raumkoordinate Y_A in Y-Richtung und eine dritte Raumkoordinate Z_A in Z-Richtung auf. Der Rollwinkel α ist durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der zweiten Raumkoordinate Y_A zur dritten Raumkoordinate Z A bestimmt: A  ( X_A ,  Y_A ,  Z_A ) ;
    Figure DE102018110774A1_0006
     a = atan ( ( Z_A ) / Y_A ) ) ;
    Figure DE102018110774A1_0007
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf zweite Empfangssituation. Zur vereinfachten Übersicht ist das Kraftfahrzeug 1 nicht dargetellt, sondern lediglich der optoelektronische Sensor 5, der am Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel weist die Fahrbahn 12 eine Bodenstruktur 13 auf, die in diesem Beispiels als zwei Fahrbahnmarkierungen 14, 22 ausgebildet ist. Die erste Fahrbahnmarkierung 14 weist zumindest einen ersten Abtastpunkt 15 auf. Die zweite Fahrbahnmarkierung 22 weist im Sensorbild zumindest auf. Insbesondere kann, wie vorliegend vorgesehen, sowohl die erste Fahrbahnmarkierung 14 als auf die zweite Fahrbahnmarkierung 22 eine Mehrzahl von Abtastpunkten 15, 20 aufweisen und ein jeweiliger Rollwinkel α zwischen den Abtastpunkten 15, 16 der ersten Fahrbahnmarkierung 14 und den Abtastpunkten 20, 21 der zweiten Fahrbahnmarkierung 22 bestimmt werden und der Rollwinkel α des optoelektronischen Sensors 5 als statistisches Mittel der jeweiligen bestimmten Rollwinkel α der Abtastpunkte 15, 16, 20, 21 bestimmt werden.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass als Referenzpunkt 17 der zweite empfangene Abtastpunkt 20 zu Grunde gelegt wird. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass unabhängig von der Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors 5, welche insbesondere aufgrund von Verschleiß am Reifen und/oder von unterschiedlichen Beladungszuständen des Kraftfahrzeugs 1 variieren kann, der Rollwinkel α bestimmt werden kann.
  • 5 zeigt eine schematische Queransicht auf die zweite Empfangssituation aus 4. Im folgenden Beispiel wird der Rollwinkel α zwischen dem Abtastpunkt 15 und dem zweiten Abtastpunkt 20 bestimmt. Die Abtastachse 18 wird zwischen dem Abtastpunkt 15 und dem zweiten Abtastpunkt 20 gelegt. Die Referenzachse 19 wird abhängig von dem zweiten Abtastpunkt 20, dem Nickwinkel und dem Gierwinkel bestimmt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Abtastpunkt 15 die erste Raumkoordinate X_A in X-Richtung, die zweite Raumkoordinate Y_A in Y-Richtung und die dritte Raumkoordinate Z_A in Z-Richtung aufweist. Ferner weist der zweite Abtastpunkt 20 ebenfalls eine weitere erste Raumkoordinate X_B in X-Richtung, eine weitere zweite Raumkoordinate Y_B in Y Richtung und eine weitere dritte Raumkoordinate Z_B in Z-Richtung auf. Der Rollwinkel α kann dann durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der Differenz der weiteren dritten Raumkoordinate Z_B und der dritten Raumkoordinate Z_A und der Differenz der weiteren zweiten Raumkoordinate Y_B und der zweiten Raumkoordinate Y_A bestimmt werden: A  ( X_A ,  Y_A ,  Z_A ) ;
    Figure DE102018110774A1_0008
     B  ( X_B ,  Y_B ,  Z_B ) ;
    Figure DE102018110774A1_0009
     a = atan ( ( Z_B − Z_A ) / ( Y_B − Y_A ) ) ;
    Figure DE102018110774A1_0010
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass abhängig von dem bestimmten Rollwinkel α der optoelektronische Sensor 5 kalibriert beziehungsweise korrigiert wird. Insbesondere kann dazu die Auswerteeinheit 10 des optoelektronischen Sensors 5 den Rollwinkel α bestimmen und entsprechend korrigiert an die Steuerungseinrichtung 10 senden. Insbesondere kann dadurch eine verbesserte Auswertung der Information des optoelektronischen Sensors 5 für die Steuerungseinrichtung 11 zu Verfügung gestellt werden, sodass die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht werden kann.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Bestimmung des Rollwinkels α während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9052721 B1 [0002]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Rollwinkels (α) eines optoelektronischen Sensors (5) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei der optoelektronische Sensor zumindest eine Sendeeinrichtung (6), zumindest eine Empfangseinheit (7) und zumindest eine Auswerteeinheit (10) umfasst, mit folgenden Schritten: - Aussenden von Lichtstrahlen (8) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) durch die Sendeeinrichtung (7) - Empfangen von an einem Objekt (3) reflektierten Lichtstrahlen (8) durch die Empfangseinheit (7), wobei die empfangenen Lichtstrahlen (8) durch die Auswerteeinheit (10) als Abtastpunkte (17A, 17B, 17C) in einem vom optoelektronischen Sensor (5) erzeugten Sensorbild von der Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) dargestellt werden , dadurch gekennzeichnet, dass der Rollwinkel (α) zwischen zumindest einer Abtastachse (18) und zumindest einer Referenzachse (19) durch die Auswerteeinheit (10) bestimmt wird, wobei die Abtastachse (18) durch zumindest einen Abtastpunkt (15, 16, 20, 21) einer Bodenstruktur (13) und einem Referenzpunkt (17) der Referenzachse (19) des optoelektronischen Sensors (5) gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzachse (19) abhängig von einem Nickwinkel und einem Gierwinkel des optoelektronischen Sensors (5) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastpunkt (15) und der Referenzpunkt (17) derart bestimmt werden, dass diese zumindest einen vorbestimmten lateralen Abstand zueinander aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Referenzpunkt (17) eine Verbauhöhe des optoelektronischen Sensors (5) am Kraftfahrzeug (1) zu Grunde gelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastpunkt (15) eine erste Raumkoordinate (X_A), eine zweite Raumkoordinate (Y_A) und eine dritte Raumkoordinate (Z_A) aufweist und der Rollwinkel (α) durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der zweiten Raumkoordinate (Y_A) zur dritten Raumkoordinate (Z_A) bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzpunkt (17) ein zweiter Abtastpunkt (20) einer zweiten Bodenstruktur zu Grunde gelegt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastpunkt (15) eine erste Raumkoordinate (X_A), eine zweite Raumkoordinate (Y_A) und eine dritte Raumkoordinate (Z_A) aufweist und der zweite Abtastpunkt (20) eine weitere erste Raumkoordinate (X_B), eine weitere zweite Raumkoordinate (Y_B) und eine weitere dritte Raumkoordinate (Z_B) aufweist und der Rollwinkel (α) durch eine Arcustangensfunktion des Verhältnisses der Differenz der weiteren dritten Raumkoordinate (Z_B) und der dritten Raumkoordinate (Z_A) und der Differenz der weiteren zweiten Raumkoordinate (Y_B) und der zweiten Raumkoordinate (Y_A) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem Rollwinkel (α) der optoelektronische Sensor (5) mittels der Auswerteeinheit (10) kalibriert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Rollwinkels (α) während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Bestimmung des Rollwinkels (α) zumindest ein Abtastpunkt zumindest einer im Sensorbild erkannten Fahrbahnmarkierung verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Mehrzahl von Abtastpunkten (15, 16, 20, 21) ein jeweiliger Rollwinkel (α) bestimmt wird und der Rollwinkel (α) des optoelektronischen Sensors (5) als statistisches Mittel der jeweiligen bestimmten Rollwinkel (α) der Abtastpunkte (15, 16, 20 ,21) bestimmt wird.
  12. Optoelektronischer Sensor (5) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Sendeeinrichtung (6) zum Aussenden von Lichtstrahlen (8) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1), mit zumindest einer Empfangseinheit (7) zum Empfangen von an einem Objekt (3) reflektierten Lichtstrahlen (8) und mit einer Auswerteeinheit (10), die dazu ausgebildet ist die empfangenen Lichtstrahlen (8) als Abtastpunkte (15, 16, 20, 21) in einem Sensorbild (14) von der Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) darzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) weiterhin dazu ausgebildet ist einen Rollwinkel (α) zwischen zumindest einer Abtastachse (18) und zumindest einer Referenzachse (19) zu bestimmen, wobei die Abtastachse (18) durch zumindest einen Abtastpunkt (15, 16, 20, 21) einer Bodenstruktur (13) und einem Referenzpunkt (17) der Referenzachse (19) des optoelektronischen Sensors (5) gebildet wird.
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