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Der Vorschlag betrifft das technische Gebiet der Kalibrierung von Sensoren. Dabei geht es im Besonderen um die Kalibrierung von in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Sensoren. Mehr und mehr Sensoren werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere Sensoren zur Umfelderfassung des Fahrzeuges werden im Frontbereich, Heckbereich oder an anderer exponierter Stelle des Fahrzeuges verbaut. Diese liefern die notwendigen Messdaten, mit denen Fahrerassistenzsysteme arbeiten. An solchen Stellen besteht die Gefahr, dass die Sensoren leicht dejustiert werden können. Deshalb ist eine Überprüfung und ggfs. Neukalibrierung von Zeit zu Zeit erforderlich.
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Zur Zeit wird intensiv an Technologien gearbeitet, die später ein autonomes Fahren ermöglichen sollen. Ein erster Ansatz ist dabei, den Fahrer nicht komplett von seinen Aufgaben zu entlasten, sondern dafür Sorge zu tragen, dass der Fahrer jederzeit die Steuerung des Fahrzeuges übernehmen kann. Der Fahrer nimmt außerdem Überwachungsfunktionen wahr. Durch neuere Technologien im Bereich der Fahrerinformationssysteme wie Head-Up Display (HUD) und Datenbrillen ist es möglich, den Fahrer besser über das Geschehen im Umfeld seines Fahrzeuges zu informieren.
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Für die nahe Zukunft ist deshalb davon auszugehen, dass systemseitig durch den Einsatz neuerer Technologien (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Einsatz von Datenbanken, Backend-Anbindung, Cloud-Dienste, Server-Einsatz, Fahrzeugsensorik, etc.) umfassende Informationen über Objekte (insb. Fahrzeuge) im sichtbaren und verdeckten / nicht sichtbaren Umfeld des eigenen Fahrzeugs verfügbar sein werden. Im Bereich Fahrzeugsensorik werden insbesondere die folgenden Komponenten genannt, die eine Umfeldbeobachtung / -erfassung ermöglichen: RADAR-Geräte entsprechend Radio Detection and Ranging, LIDAR-Geräte, entsprechend Light Detection and Ranging, hauptsächlich für den Bereich Abstandserfassung / -warnung, und Kameras auch Stereokameras mit entsprechender Bildverarbeitung für den Bereich der Objekterkennung.
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Fahrerassistenzsysteme FAS benötigen für ihre heutigen und zukünftigen Funktionen modernste Sensorik. Durch Abnutzung/Erschütterungen/Schmutz werden die Sensorkalibrierungen des Werkzustandes im Laufe der Zeit ungültig und führen zu zunehmenden Messfehlern, die sich im Zusammenspiel mit anderen Sensoren weiter aufsummieren.
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Solche Sensoren sind auch relevant für das Gebiet des „autonomen Fahrens“. Der Begriff „autonomes Fahren“ wird in der Literatur teilweise unterschiedlich benutzt. Zur Klärung dieses Begriffs wird deshalb hier noch folgender Einschub präsentiert. Unter autonomem Fahren (manchmal auch automatisches Fahren, automatisiertes Fahren oder pilotiertes Fahren genannt) ist die Fortbewegung von Fahrzeugen, mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen zu verstehen, die sich weitgehend autonom verhalten. Es gibt verschiedene Abstufungen des Begriffs autonomes Fahren. Dabei wird auf bestimmten Stufen auch dann von autonomen Fahren gesprochen, wenn noch ein Fahrer im Fahrzeug befindlich ist, der ggfs. nur noch die Überwachung des automatischen Fahrvorgangs übernimmt. In Europa haben die verschiedenen Verkehrsministerien (in Deutschland war die Bundesanstalt für Straßenwesen beteiligt) zusammengearbeitet und die folgenden Autonomiestufen definiert.
- • Level 0: „Driver only“: Der Fahrer führt allein die Längsführung (= Geschwindigkeit halten, Gasgeben und Bremsen) und Querführung (= Lenken) aus. Es gibt keine eingreifenden, sondern lediglich warnende Systeme.
- • Level 1: In der Stufe 1 kann ein System entweder die Längs- oder die Querführung des Fahrzeugs übernehmen, der Fahrer führt dauerhaft die jeweils andere Aktivität aus.).
- • Level 2: Erst in der Stufe 2 spricht man von teilautomatisiert, da der Fahrer nun beides, die Längs- und die Querführung, an das System in einem bestimmten Anwendungsfall übergeben kann. Der Fahrer überwacht das Fahrzeug und den Verkehr während der Fahrt fortlaufend. Er muss jederzeit dazu in der Lage sein, sofort die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen zu können.
- • Level 3: In Stufe 3 erkennt das System selbständig die Systemgrenzen, also den Punkt, an dem die Umgebungsbedingungen nicht mehr dem Funktionsumfang des Assistenzsystems entsprechen. In diesem Fall fordert das Fahrzeug den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe auf. Der Fahrer muss die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs nicht mehr dauerhaft überwachen. Er muss jedoch dazu in der Lage sein, nach Aufforderung durch das System mit einer gewissen Zeitreserve die Fahraufgabe wieder zu übernehmen.
- • Level 4: Ab der Stufe 4 kann der Fahrer die komplette Fahraufgabe an das System in spezifischen Anwendungsfällen übergeben. Die Anwendungsfälle beinhalten den Straßentyp, den Geschwindigkeitsbereich und die Umfeldbedingungen.
- • Level 5: Als letzte Entwicklungsstufe wird das fahrerlose Fahren, die Stufe 5, beziffert. Das Fahrzeug kann vollumfänglich auf allen Straßentypen, in allen Geschwindigkeitsbereichen und unter allen Umfeldbedingungen die Fahraufgabe vollständig allein durchführen. Wann dieser Automatisierungsgrad erreicht sein wird, kann heute noch nicht benannt werden. Der Fokus der Forschung und Entwicklung liegt zunächst auf den Automatisierungsgraden des teil-, hoch- und vollautomatisierten Fahrens. Das vollautomatisierte Fahren auf der Autobahn wird voraussichtlich in der übernächsten Dekade möglich sein.
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Automatisierte Fahrfunktionen ab Stufe 3 nehmen dem Fahrer die Verantwortung für die Steuerung des Fahrzeugs ab. Daran erkennt man schon wie bedeutend eine korrekte Justierung der Sensoren ist.
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Für die Fahrerassistenzsysteme wichtig sind Umfeldsensoren, die in der Lage sind das Umfeld des Fahrzeuges zu erfassen, sind:
- • Eine Stereo-Kamera, Reichweite 500m, dient zur Erfassung einer 3D-Karte, benutzt für einen automatischen Notbremsassistenten, Spurwechselassistenten, zur Verkehrsschilderkennung und einen Abstandsregeltempomaten.
- • Kamera, Reichweite 100 m, dient zur Erfassung einer 3D-Karte, benutzt für einen automatischen Notbremsassistenten, Spurwechselassistenten, zur Verkehrsschilderkennung, einen Abstandsregeltempomaten, zur Frontaufprallwarnung, automatischer Lichtsteuerung und einen Parkassistenten.
- • Ultraschallsensor, Reichweite <10m, Parkassistent.
- • Radar-Sensor, Reichweite 20 cm bis 100 m, benutzt für einen automatischen Notbremsassistenten, zur automatischen Geschwindigkeitsregelung, einen Abstandsregeltempomaten, einen Totwinkelassistenten, einen Querverkehralarmgeber
- • Lidar-Sensor, Reichweite 100 m, dient zur Erfassung einer 3D-Karte, benutzt für einen automatischen Notbremsassistenten.
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Die Kfz-Werkstätten müssen sich darauf einstellen solche Systeme neu einstellen zu müssen. Gerade Radarsensoren sitzen gerne in exponierten, sprich unfallgefährdeten Bereichen, wie etwa in der Frontschürze oder den Stoßfängern. Bei Kamerasystemen, die hinter der Frontscheibe angebracht sind, reicht ein kräftiger Steinschlag und es besteht die Notwendigkeit für die Neukalibrierung der Videokamera. Mittlerweile werden auch Kameras in den Außenspiegeln angebracht. Die Frontkamera ist der existenzielle Signalgeber für die automatische Distanzregelung (ACC), den Spurhalte-, Einpark- oder Fernlichtassistenten. Bei einer Reichweite von mehreren hundert Metern ist es schnell ersichtlich, was passiert, wenn solch ein hochgenauer optischer Sensor auch nur geringfügig in seiner Position verschoben ist: Die Assistenzsysteme funktionieren dann entweder gar nicht mehr oder gar falsch und werden zum Sicherheitsrisiko.
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Zwar besitzen viele kamerabasierte Systeme schon eine Selbstjustierungsfunktion seitens der Steuergeräte, doch funktioniert diese in der Regel nur innerhalb eines gewissen Regelfensters. Wird die Kameraposition durch einen Scheibentausch verändert und anschließend nicht neu kalibriert, wird dieses Regelfenster bei Beladungsänderungen schnell überschritten.
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Allein mit einem guten Diagnosegerät kommt man bei der Kalibrierung der 3D-Sensoren meist nicht zum Ziel. Da sie aufgrund ihrer hohen Präzisionsanforderungen nicht auf die Karosserie, sondern parallel zur Fahrachse, also auf die Hinterachse, ausgerichtet sind, ist für ihre Kalibrierung/Justierung zusätzlich eine Vorrichtung zur Vermessung/Kalibrierung der Sensoren auf der x-, y- und z-Achse des Fahrzeugs notwendig. Für Werkstätten entsteht somit der Bedarf für eine Neuinvestition, sowohl hinsichtlich der Kalibrierungs-Vorgehensweise als auch bei der Kalibriertafel mit deren Hilfe das Kamera-Steuergerät das Ist-Bild mit dem hinterlegten Sollbild abgleicht. Bei der Kalibrierung einer FAS-Kamera gilt es viele Kleinigkeiten zu beachten, und die Kalibriertafel muss exakt zur Fahrachse des Fahrzeugs ausgerichtet werden. Daneben besteht aber das Problem, dass die Fahrzeugeigentümer nur ungern die Werkstatt aufsuchen möchten, geschweige denn den aufwendigen Service bezahlen möchten, so dass die eigentliche Überprüfung der Kalibrierung oft unterbleibt.
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Aus der
DE 10 2014 226 020 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens einer mobilen Sensoreinrichtung bekannt, bei der die Kalibrierung während der Fahrt erfolgt. Dazu wird in den erfassten Umfelddaten nach vorbestimmten Objekten gesucht, deren Abmaße in der Kalibriereinrichtung gespeichert sind oder die zum Fahrzeug mittels einer Infrastructure-2-Car Kommunikation übertragen werden. Die Neukalibrierung beruht auf der Korrektur der Differenz zwischen der aus den Umfelddaten ermittelten Objektmaße und der gespeicherten Abmaße. Die vorbestimmten Objekte können Verkehrsschilder oder Fenster oder Türen von Gebäuden sein.
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Aus der
DE 10 2011 084 264 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umfeldsensors bekannt. Das Fahrzeug sendet die erfassten oder ausgewerteten Daten des Umfeldsensors an einen externen Server. Dort werden diese Daten mit Referenzsensordaten überprüft. Der Server bildet Kalibrierungsdaten für eine Sensorkalibrierung basierend auf den Sensordaten und Referenzsensordaten. Diese Kalibrierungsdaten werden an das Fahrzeug gesendet, so dass basierend auf den Kalibrierungsdaten eine Sensorkalibrierung im Fahrzeug durchgeführt werden kann.
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Die bekannten Lösungen sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Dies wurde im Rahmen der Erfindung erkannt. Bei dieser Form der Kalibrierung, wo es auf die Erfassung von Merkmalen der Straße wie Straßenbreite, Fahrbahnbreite, Kurvenbreite, Abmessungen von Abfahrten ankommt, die während der Fahrt erfasst werden, kann nur eine Grobjustierung durchgeführt werden, weil die Messbedingungen nicht genau genug bekannt sind.
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Es besteht also der Bedarf für weitere Verbesserungen bei der Durchführung von der Sensorkalibrierung bei Fahrzeugen mit Sensoren zur Umfelderfassung.
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Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen solchen Ansatz zu finden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, und ein Fahrzeug zur Verwendung bei dem Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst.
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Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.
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Der Ansatz in den bekannten Lösungen ist durchaus richtig, denn es gibt wiederkehrende Orte und Umgebungen, deren exakte Baupläne oder Maße und Formen sich in Datenbankstrukturen speichern lassen. Diese Informationen können durch Messungen erhoben werden oder ergeben sich aus den Konstruktions- bzw. Bauplänen.
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Dabei sollte die Messung aber an Orten an denen das Fahrzeug steht stattfinden, wo die korrekte Position des Fahrzeuges sichergestellt / überprüft werden kann. Hierzu kann auf vorhandene Infrastruktur zurückgegriffen werden. Der Referenzort ist bevorzugt ein Ort den Fahrer ohnehin regelmäßig aufsuchen. Beispiele von solchen Orten sind: eine Fahrzeugwaschanlage, eine Tankstelle, ein Drive-In Platz, eine Werkstatthebebühne, ein spezieller Platz auf einem Parkplatz, einer Tiefgarage oder einem Parkhaus. Die Aufzählung ist nicht abschließend und kann auch weitere Plätze beinhalten.
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Die beschriebenen Orte und Plätze lassen sich mit einem Identifikationsverfahren (QR-Code Scanning, kamerabasierte Objekterkennung, oder durch eine Handshake-Kommunikation beruhend auf C2I-Kommunikation oder Mobilkommunikation eindeutig identifizieren. Dabei kann auch eine Authentifizierung des Ortes gegenüber dem Fahrzeug erfolgen. Diese kann auf verschiedenen Kommunikationsschichten z.B. der Anwendungsschicht (Application Layer) erfolgen.
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An diesen Orten kann Referenzsensorik installiert werden, deren Datenvor Ort oder nach Übertragung an einen externen Servers ausgewertet werden um die Fahrzeugmessergebnisse validieren zu können. Der externe Server kann als Backend-Server vom Kfz-Hersteller oder eines Dienstleister betrieben werden. Eine Möglichkeit besteht auch darin die Auswertung der Messergebnisse durch Edge Processing an der Mobilfunk-Basisstation in der Nähe des Messplatzes durchzuführen.
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Die neu vorgeschlagene Lösung besteht aus einem Verfahren zum Kalibrieren eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs zum sensorischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds. Dabei das Fahrzeug zur Sensorkalibrierung auf einen Messplatz gefahren wird, wobei der Messplatz mit Referenzpunkten ausgestattet ist, wobei die Referenzpunkte von dem Umfeldsensor erfasst werden. Die Lösung ist besteht weiterhin darin, dass das Fahrzeug die Sensordaten des Umfeldsensors an einen Messplatzrechner zur Überprüfung sendet, der entweder an dem Ort des Messplatzes lokalisiert ist oder in Form eines externen Servers über Mobilfunk angebunden ist. Der Vorteil besteht darin, dass an dem Messplatz die Referenzpunkte unveränderlich fixiert sind und Einstellungsfehler, wie sie bei einem Werkstattaufenthalt mir Kalibriertafeln möglich sind, vermieden werden. Die Referenzpunkte können durch Kalibriermarken besonders hervorgehoben werden, so dass sie leicht erfasst von dem Umfeldsensor erfasst werden können. Solche Kalibriermarken können an Kanten oder Ecken oder an anderen markanten Punkten des Messplatzes angebracht werden, so dass die Abstände zwischen den Referenzmarken leicht erfasst werden können.
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Die Überprüfung der Justierung des Umfeldsensors in dem Messplatzrechner beruht vorzugsweise auf einem Vergleich von den Sensordaten des Umfeldsensors mit den archivierten Referenzdaten, die bei Einrichtung des Messplatzes gemessen wurden berechnet werden. Die im Messplatzrechner berechneten Kalibrierungsdaten werden an das Fahrzeug zurückübertragen. Der Vorschlag betrifft ein schnelles, günstiges und hochverfügbares Verfahren zur Sensorkalibrierung. Das Verfahren ist flächendeckend einsetzbar mit einer hohen Verfügbarkeit für den Kunden. Sensorprobleme können so während einer Reise noch behoben werden. Gefahren durch fehljustierte Umfeldsensorik können rechtzeitig erkannt und ein schwerer Schaden vermieden werden.
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Alternativ kann die Überprüfung der Justierung darauf beruhen, dass weiterhin der Messplatz mit eigener Referenzsensorik ausgestattet wird, die ebenfalls die Referenzpunkte erfasst, wobei die Sensordaten der Referenzsensorik an den Messplatzrechner übertragen werden und in dem Messplatzrechner die Kalibrierungsdaten basierend auf einem Vergleich von den Sensordaten der Referenzsensorik mit den Sensordaten des Umfeldsensors berechnet werden, die an das Fahrzeug zurückübertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass bei jeder Messung die Messbedingungen mit überprüft werden. Wenn z.B. eine Beschädigung eines Referenzpunktes vorliegt, wird dies bei der Referenzmessung auffallen und es kann ausgeschlossen werden, dass hier eine Dejustierung des zu überprüfenden Umfeldsensors vorliegt.
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Die Kalibrierungsdaten werden in dem Fahrzeug zur Kalibrierung des Umfeldsensors benutzt.
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Vorzugsweise wird nach Durchführung der Kalibrierung eine Validierung durchgeführt, wobei der Umfeldsensor die Referenzpunkte erneut erfasst und zu dem Messplatzrechner zur Überprüfung sendet, wobei überprüft wird ob die Abweichungen bei den Sensordaten in einem Toleranzbereich liegen und wobei eine Rückmeldung an das Fahrzeug erfolgt wodurch dem Fahrzeug entweder bestätigt wird, dass die Kalibrierung erfolgreich war oder mitgeteilt wird, dass eine Nachjustierung in der Werkstatt nötig ist.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn wenigstens die Sensordaten des Umfeldsensors und die Kalibrierungsdaten von dem Fahrzeug zu einer Zertifizierungsstelle gesendet werden, wo die Daten überprüft werden und wobei die Zertifizierungsstelle ein Zertifikat ausstellt und an das Fahrzeug zurücksendet, wenn die Sensordaten und Kalibrierungsdaten in einem Toleranzbereich liegen.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zertifikat erstellt und mittels Kryptografie-Verfahren verschlüsselt und in der Blockchain-Technologie nachverfolgbar abgelegt wird, wobei bei jeder Neuzertifizierung die Sensordaten, und die Kalibrierungsdaten in dem Zertifikat verschlüsselt abgespeichert werden. Die Zertifikationsausstellung und -erstellung in Form einer Blockchain dient zur Beweisbarkeit der ordnungsgemäßen Prüfung der Sensorik im Falle eines Versicherungsfalles.
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Der jetzige Ansatz geht davon aus, dass das Fahrzeug ein Eigeninteresse daran hat, kalibriert zu werden. Wenn auch eine Zertifizierung mit einher geht, besteht ein Problem darin, dass die Fahrzeuge/Fahrzeughalter versuchen könnten sich „durchzumogeln“. Wenn es beispielsweise nur 10 verschiedene Kalibriermuster gibt, von denen eins bei dem Test verwendet wird, könnte der Angreifer versuchen mit einem Klassifikator rauszufinden, welches Kalibriermuster bei seinem Test eingesetzt wird. Vorgetäuschte oder archivierte Messdaten könnte er dann als Messdaten (ggf. zur besseren Täuschung mit leichter Verzerrung überlagert) an den externen Server senden. Um dem entgegenzuwirken ist es deshalb vorteilhaft, während der Messung dem Fahrzeug eine strikte Zeitvorgabe zu machen zum Lösen der Kalibrierungsaufgabe. Hier ist es dann auch vorteilhaft, wenn die Auswertung der Messdaten bei dieser Ausgestaltungsvariante mittels Edge Computing erfolgt, weil dann kürzere Latenzzeiten für die Übertragung der Daten gelten.
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Die Übertragung der Daten vom Fahrzeug zum Messplatzrechner erfolgt vorzugsweise mittels einer C2I-Kommunikation entsprechend Car to Infrastructure Kommunikation oder einer Mobilkommunikation.
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Der Kalibrierungsprozess kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch eine Handshake-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Messplatzrechner mittels der C2I-Kommunikation eingeleitet werden. Alternativ kann der Kalibrierungsprozess vom Fahrer manuell eingeleitet werden.
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Für ein Fahrzeug zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeug mit wenigstens einem Umfeldsensor ausgestattet ist, zur Erfassung des Fahrzeugumfeldes, und das Fahrzeug mit einem Kommunikationsmodul für die drahtlose Kommunikation nach Art der Car-to-Infrastructure Kommunikation C2I oder der Mobilkommunikation ausgestattet ist. Zur Kalibirierung ist das Fahrzeug so ausgelegt, dass der wenigstens eine Umfeldsensor eine Anzahl von Referenzpunkten des Messplatzes erfasst, wobei das Kommunikationsmodul wenigstens die Positionen der Referenzpunkte an einen Messplatzrechner zur Überprüfung sendet, und von dem Messplatzrechner neue Kalibrierungsdaten empfängt, die im Fahrzeug in einem Speicher abgelegt werden, und wobei das Fahrzeug eine Recheneinheit aufweist, die eine Neukalibrierung des wenigstens einen Umfeldsensors mit den neuen Kalibrierungsdaten vornimmt.
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Des Weiteren ist das Fahrzeug in einer besonders vorteilhaften Variante so eingerichtet ist, dass das Kommunikationsmodul wenigstens die Sensordaten des Umfeldsensors und die neuen Kalibrierungsdaten zu einer Zertifizierungsstelle sendet, und von der Zertifizierungsstelle ein Zertifikat empfängt, in dem bescheinigt wird, dass die Sensordaten und Kalibrierungsdaten in einem Toleranzbereich liegen.
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Als Konsequenz der beschriebenen Überprüfung der Justierung des Umfeldsensors sind drei Maßnahmen vorgesehen. Erstens, im Falle von minimalen und unkritischen Messfehlern ist eine Weiterfahrt möglich. Zweitens, kleine Messfehler führen zu einer Neukalibrierung der betroffenen Sensoren anhand der Referenzdaten. Drittens, bei groben Messfehlern, die nicht durch Neukalibrieren behoben werden können, wird das System deaktiviert und der Kunde detailliert über das Problem und einen notwendigen Werkstatttermin informiert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 das typische Cockpit eines Fahrzeuges;
- 2 ein Blockschaltbild des Infotainment-Systems des Fahrzeuges;
- 3 eine zweite Darstellung des Cockpits des Fahrzeuges mit Fahrer, bei dem der Fahrer eine Datenbrille zur Fahrerinformation trägt;
- 4 eine Darstellung eines Messplatzes zur Sensorkalibrierung bei einer Waschanlage, und
- 5 die verschiedenen Messpunkte bei der Sensorkalibrierung von verschiedenen Kamerasensoren, die in dem Fahrzeug eingesetzt sind.
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Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu konzipieren, die zwar hier nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen.
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1 zeigt das typische Cockpit eines Fahrzeuges 10. Dargestellt ist ein Personenkraftwagen Pkw. Als Fahrzeug 10 kämen allerdings beliebige andere Fahrzeuge ebenfalls in Betracht. Beispiele von weiteren Fahrzeugen sind: Busse, Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen Lkw, Landmaschinen, Baumaschinen, Schienenfahrzeuge usw. Der Einsatz der Erfindung wäre allgemein bei Landfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen möglich.
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In dem Cockpit sind zwei Anzeigeeinheiten eines Infotainment-Systems dargestellt. Es handelt sich um einen berührungsempfindlichen Bildschirm 30, der in der Mittelkonsole angebracht ist und das Kombiinstrument 110, welches im Armaturenbrett angebracht ist. Bei der Fahrt liegt die Mittelkonsole nicht im Sichtfeld des Fahrers. Deshalb werden die Zusatzinformationen während der Fahrt nicht auf der Anzeigeeinheit 30 eingeblendet.
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Der berührungsempfindliche Bildschirm 30 dient dabei insbesondere zur Bedienung von Funktionen des Fahrzeugs 10. Beispielsweise können darüber ein Radio, ein Navigationssystem, eine Wiedergabe von gespeicherten Musikstücken und/oder eine Klimaanlage, andere elektronische Einrichtungen oder andere Komfortfunktionen oder Applikationen des Fahrzeugs 10 gesteuert werden. Zusammengefasst wird häufig von einem „Infotainment-System“ gesprochen. Ein Infotainment-System bezeichnet bei Kraftfahrzeugen, speziell Pkw, die Zusammenführung von Autoradio, Navigationssystem, Freisprecheinrichtung, Fahrerassistenzsystemen und weiterer Funktionen in einer zentralen Bedieneinheit. Der Begriff Infotainment ist ein Kofferwort, zusammengesetzt aus den Worten Information und Entertainment (Unterhaltung). Zur Bedienung des Infotainment-Systems wird hauptsächlich der berührungsempfindliche Bildschirm 30 („Touchscreen“) benutzt, wobei dieser Bildschirm 30 insbesondere von einem Fahrer des Fahrzeugs 10, aber auch von einem Beifahrer des Fahrzeugs 10 gut eingesehen und bedient werden kann. Unterhalb des Bildschirms 30 können zudem mechanische Bedienelemente, beispielsweise Tasten, Drehregler oder Kombinationen hiervon, wie beispielsweise Drückdrehregler, in einer Eingabeeinheit 50 angeordnet sein. Typischerweise ist auch eine Lenkradbedienung von Teilen des Infotainmentsystems möglich. Diese Einheit ist nicht separat dargestellt, sondern wird als Teil der Eingabeeinheit 50 betrachtet.
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2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des Infotainment-Systems 200 sowie beispielhaft einige Teilsysteme oder Applikationen des Infotainment-Systems. So umfasst die Bedienungs-Vorrichtung die berührungsempfindliche Anzeigeeinheit 30, eine Recheneinrichtung 40, eine Eingabeeinheit 50 und einen Speicher 60. Die Anzeigeeinheit 30 umfasst sowohl eine Anzeigefläche zum Anzeigen veränderlicher grafischer Informationen als auch eine über der Anzeigefläche angeordnete Bedienoberfläche (berührungssensitive Schicht) zum Eingeben von Befehlen durch einen Benutzer.
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Die Anzeigeeinheit 30 ist über eine Datenleitung 70 mit der Recheneinrichtung 40 verbunden. Die Datenleitung kann nach dem LVDS-Standard ausgelegt sein, entsprechend Low Voltage Differential Signalling. Über die Datenleitung 70 empfängt die Anzeigeeinheit 30 Steuerdaten zum Ansteuern der Anzeigefläche des Touchscreens 30 von der Recheneinrichtung 40. Über die Datenleitung 70 werden auch Steuerdaten der eingegebenen Befehle von dem Touchscreen 30 zu der Recheneinrichtung 40 übertragen. Mit der Bezugszahl 50 ist die Eingabeeinheit bezeichnet. Ihr zugehörig sind die schon erwähnten Bedienelemente wie Tasten, Drehregler, Schieberegler, oder Drehdrückregler, mit deren Hilfe die Bedienperson über die Menüführung Eingaben machen kann. Unter Eingabe wird allgemein das Anwählen einer ausgewählten Menüoption verstanden, wie auch das Ändern eines Parameters, das Ein- und Ausschalten einer Funktion usw.
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Die Speichereinrichtung 60 ist über eine Datenleitung 80 mit der Recheneinrichtung 40 verbunden. In dem Speicher 60 ist ein Piktogrammverzeichnis und/oder Symbolverzeichnis hinterlegt mit den Piktogrammen und/oder Symbolen für die möglichen Einblendungen von Zusatzinformationen. Hier können auch die Punkte / Symbole abgelegt sein, die für die Berechnung der Raster-Einblendung als Grundlage dienen.
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Die weiteren Teile des Infotainment-Systems Kamera 150, Radio 140, Navigationsgerät 130, Telefon 120 und Kombiinstrument 110 sind über den Datenbus 100 mit der Vorrichtung zur Bedienung des Infotainment-Systems verbunden. Als Datenbus 100 kommt die Highspeed-Variante des CAN-Bus nach ISO Standard 11898-2 in Betracht. Alternativ käme z.B. auch der Einsatz eines auf Ethernet-Technologie beruhenden Bussystems in Frage. Auch Bussysteme, bei denen die Datenübertragung über Lichtwellenleiter geschieht, sind einsetzbar. Als Beispiele werden genannt der MOST Bus (Media Oriented System Transport) oder der D2B Bus (Domestic Digital Bus). An den Datenbus 100 ist auch ein Radar-Sensor 170 angeschlossen. Hier wird noch erwähnt, dass die Kamera 150 als konventionelle Videokamera ausgelegt sein kann. In diesem Fall nimmt sie 25 Vollbilder/s auf, was bei dem Interlace-Aufnahmemodus 50 Halbbildern/s entspricht. Alternativ kann eine Spezialkamera eingesetzt werden, die mehr Bilder/s aufnimmt, um die Genauigkeit der Objekterkennung bei sich schneller bewegenden Objekten zu erhöhen oder die Licht in einem anderen als dem sichtbaren Spektrum aufnimmt. Es können mehrere Kameras zur Umfeldbeobachtung eingesetzt werden. Auch der Radar-Sensor 170 dient zur Umfelderfassung. Daneben könnten auch ein LIDAR-Sensor als weiteres Beispiel eines Sensors zur Umfelderfassung ergänzend oder alternativ eingesetzt werden, um die Umfeldbeobachtung durchzuführen oder zu erweitern. Für die drahtlose Kommunikation nach innen und außen ist das Fahrzeug 10 mit einem Kommunikationsmodul 160 ausgestattet. Dieses Modul wird oft auch als On-Board Unit bezeichnet. Es kann für die Mobilfunk-Kommunikation, z.B. nach LTE Standard, entsprechend Long Term Evolution, ausgelegt sein. Ebenfalls kann es für WLAN-Kommunikation, entsprechend Wireless LAN, ausgelegt sein, sei es für die Kommunikation zu Geräten der Insassen im Fahrzeug oder für die Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation C2I, etc. Mit der Bezugszahl 162 ist ein C2I-Kommunikationsmodul bezeichnet. Dieses Modul kommuniziert mit einem entsprechenden Modul, das ortsfest installiert ist, auf Basis von WLAN-p Kommunikation.
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Zur Überprüfung der Sensorkalibrierung muss der Fahrer nicht extra einen Werkstatttermin vereinbaren. Stattdessen werden an einigen öffentlich zugänglichen Stellen Messplätze eingerichtet. Der Messplatz wird schon besonders ausgestattet, benötigt aber nicht viele Messeinrichtungen. Der Referenzort ist bevorzugt ein Ort den Fahrer ohnehin regelmäßig aufsuchen. Beispiele von solchen Orten sind: eine Fahrzeugwaschanlage, eine Tankstelle, ein Drive-In Platz, eine Werkstatthebebühne, ein spezieller Platz auf einem Parkplatz, einer Tiefgarage oder einem Parkhaus.
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In 4 ist ein solcher Messplatz MP dargestellt. Der Messplatz ist hier Teil einer Waschanlage. Bei einer Waschanlage wird das Fahrzeug bereits in Längsrichtung und Querrichtung ausgerichtet, damit der Waschvorgang ordnungsgemäß ablaufen kann. Von Vorteil ist auch, dass das Fahrzeug gewaschen wird bevor die Sensorkalibrierung stattfindet. So werden die Messbedingungen verbessert, weil z.B. die Kamera-Linse der Kamera 150 sauber ist, wenn der Kalibriervorgang eingeleitet wird.
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Das Fahrzeug wurde über das Navigationssystem 130 genau zu dieser Waschanlage geführt. Die öffentlich zugänglichen Stellen mit Messplatz für die Sensorkalibrierung sind in der Karte des Navigationssystems 130 verzeichnet. Der Fahrer könnte von Zeit zu Zeit aufgefordert werden einen solchen Platz aufzusuchen. Er wählt dann einen ihm genehmen Messplatz MP aus und wird vom Navigationssystem dorthin geführt.
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Wenn das Fahrzeug 10 den Messplatz erreicht, findet über die C2I-Kommunikation ein Handshake zwischen Fahrzeug und Messplatzrechner 24 statt. Dies führt zur Identifikation der Messplatzes.
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Dieser Messplatz wird bei Inbetriebnahme detailliert vermessen und die entsprechenden markante Referenzpunkte und Abstände zwischen Referenzpunkten im Sensorsichtfeld in einem Messplatzrechner 24 abgelegt.
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In einer anderen Ausgestaltung kann eine manuelle Aktivierung des Datenaustausches durch Auswahl in einem entsprechenden Bedienmenü, das auf der Anzeigeeinheit 30 dargestellt wird, erfolgen. Dabei wird ein Messplatz aus einer Liste von nahgelegenen Messplatz-Orten ausgewählt.
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In einem nächsten Schritt werden die für die Messung erforderlichen Daten ausgetauscht. Der Typ des Fahrzeuges 10 wird vom Fahrzeug 10 an den Messplatzrechner 24 übertragen. Dem Fahrzeug 10 wird dann von dem Messplatzrechner 24 mitgeteilt, welche Referenzpunkte an welchen Positionen bei der Messung auszuwerten sind. Andere zugehörige Referenzdaten können Abstände zwischen Referenzpunkten, Winkel zwischen Referenzpunkten, oder Ausrichtungen bezogen auf das Fahrzeug 10 sein. Die Daten, die von dem Messplatzrechner 24 an das Fahrzeug 10 übertragen werden, kann der Messplatzrechner 24 einer Datenbank entnehmen, die entweder auf dem Messplatzrechner 24 installiert ist oder extern im Internet zur Verfügung steht. Dann muss der Messplatzrechner 24 über einen Fernzugriff auf die externe Datenbank zugreifen können. Das kann über das http Protokoll geschehen. Jeder Kraftfahrzeughersteller könnte eine solche Datenbank für seine eigenen Modelle zur Verfügung stellen. Eine andere Variante ist, dass ein Service-Anbieter wie die Technischen Überwachungsvereine eine solche Datenbank auf einem seiner Server zur Verfügung stellt.
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In dem dritten Schritt findet die eigentliche Messung statt. Dabei werden sukzessive die verschiedenen Umfeldsensoren getestet. Im gezeigten Beispiel sind am Fahrzeug 4 Kameras 150 installiert. Von der Frontkamera S1 sollen die Referenzpunkte R1 , R2 , R3 und R4 erfasst werden. Die Frontkamera S1 erfasst nur das Bild. Die Festlegung der gemessenen Positionen der Referenzpunkte erfolgt in der Recheneinheit 40 durch Bildauswertung des aufgenommenen Bildes. Von der Rückkamera S4 sollen die Referenzpunkte R5 , R6 , R7 und R8 erfasst werden. Von der Seitenkamera S2 sollen die Referenzpunkte R1 , und R2 erfasst werden. Von der Seitenkamera S3 sollen die Referenzpunkte R3 , und R4 erfasst werden.
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Die Bildauswertungen ergeben die in 5 dargestellten Resultate: Von der Frontkamera S1 werden die Messwerte M13, M12, M11 und M14 geliefert. Die Messresultate werden an den Messplatzrechner 24 übertragen. Die Überprüfung im Messplatzrechner 24 findet durch Vergleich der Messwerte mit den Referenzpunkten R1 , R2 , R3 und R4 statt. Die Messwerte M13, M12, M11 und M14 stimmen innerhalb der erlaubten Toleranz mit den Referenzpunkten überein. Von der Rückkamera S4 werden die Messwerte M41, M42, M43 und M44 geliefert. Auch hier wird keine Abweichung von der erlaubten Toleranz festgestellt. Von der Seitenkamera S3 werden die Messwerte M31 und M32 geliefert. Es ergibt sich ebenfalls keine Abweichung von der erlaubten Toleranz. Bei der Seitenkamera S2 werden die Messwerte M21 und M22 geliefert. Bei dem dargestellten Szenario wird angenommen, dass die Seitenkamera S2 leicht in ihrer Einbauposition und Einbaurotation verändert ist durch eine Kollision des Außenspiegels mit einem Gegenstand. Hier stellt der Messplatzrechner 24 eine Abweichung fest, die größer als die erlaubte Toleranz ist.
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Allgemein könnten durch diese Methode Abweichungen in Form von einer Positionsabweichung, Abstandsdifferenz, oder Verdrehung festgestellt werden.
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Der Messplatzrechner 24 berechnet im nächsten Schritt neue Kalibrierungsdaten zur Neukalibrierung der Seitenkamera S2. Mit einem Optimierungsverfahren lassen sich neue Positions- und Rotations-Parameter berechnen, die eine korrekte Projektion und damit die richtige Umrechnung der Messwerte in den Referenzraum durchführen. So kann die Kalibrierung ohne Reparatur oder Neu-Justage des Sensors erfolgen. Die Kalibrierungsdaten werden an das Fahrzeug 10 übertragen und dort im Speicher 60 abgelegt. Bei zukünftigen Bildauswertungen von Bildern, die die Kamera S2 liefert, werden die Kalibrierungsdaten zur Korrektur berücksichtigt.
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Wenn größere Abweichungen festgestellt werden, die nicht durch Neukalibrierung korrigierbar sind, wird eine Meldung an das Fahrzeug 10 übersendet, die auf der Anzeigeeinheit 30 dargestellt wird und dem Fahrer den Hinweis liefert, dass er eine Werkstatt aufsuchen muss und solange das entsprechende Fahrerassistenzsystem, das mit der fehljustierten Kamera arbeitet abgeschaltet wird.
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Im nachfolgenden Schritt wird eine Validierung der Neukalibrierung durchgeführt. Darin wird von der Seitenkamera S2 eine Neuerfassung der Referenzpunkte durchgeführt. Nur, wenn die Messwerte innerhalb des Toleranzbereiches liegen, wird der Test bestanden.
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Dann erfolgt im letzten Schritt eine Zertifizierung. Dazu werden von dem Messplatzrechner 24 die Messwerte, und die dafür berechneten Kalibrierungsdaten an eine externe Zertifzierungsstelle gesendet. Diese kann beispielsweise ebenfalls vom Kfz-Hersteller oder einem Technischen Überwachungsverein zur Verfügung gestellt werden. Die Zertifzierungsstelle überprüft alle Messwerte und Kalibrierungsdaten auf Einhaltung von Toleranzen und stellt das Zertifikat aus, falls es keine Beanstandung gibt.
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Dabei wird das Zertifikat mit Hilfe der Blockchain-Technologie erstellt. Die Messwerte und Kalibrierungsdaten werden als Datensatz verschlüsselt in dem Zertifikat abgespeichert. Dies geschieht bei jeder Neukalibrierung neu. Der alte Datensatz bleibt aber im Zertifikat erhalten, so dass die gesamte Historie der Sensorkalibrierung aus Beweisgründen nachvollzogen werden kann. Die Blockchain-Technologie ist zur Beweisbarkeit der ordnungsgemäßen Prüfung der Sensorik im Falle eines Versicherungsfalles besonders geeignet.
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Das fertige Zertifikat wird im bevorzugten Beispiel direkt von der Zertifizierungsstelle an das Fahrzeug 10 mit Hilfe der Mobilfunkkommunikation übertragen.
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In einer anderen Variante werden die Referenzpunkte nicht von einer Datenbank übernommen, sondern von Referenzsensorik während der Messung direkt am Messplatz erfasst. 4 zeigt als Beispiel von Referenzsensorik zwei Kameras 322 und 324. Die Referenzkamera 322 erfasst die Referenzpunkte in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 10 und die Kamera 324 die Referenzpunkte in Rückrichtung. Die erfassten Daten werden an den Messplatzrechner 24 übertragen und dort ausgewertet. Die Kameras 322 und 324 sind in dem Beispiel an dem beweglichen Teil der Waschanlage angebracht. Alternativ könnten sie an der Decke oder an anderer Stelle montiert werden.
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Alle hierin erwähnten Beispiele wie auch bedingte Formulierungen sind ohne Einschränkung auf solche speziell angeführten Beispiele zu verstehen. So wird es zum Beispiel von Fachleuten anerkannt, dass das hier dargestellte Blockdiagramm eine konzeptionelle Ansicht einer beispielhaften Schaltungsanordnung darstellt. In ähnlicher Weise ist zu erkennen, dass ein dargestelltes Flussdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, Pseudocode und dergleichen verschiedene Varianten zur Darstellung von Prozessen darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbaren Medien gespeichert und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden können. Das in den Patentansprüchen genannte Objekt kann ausdrücklich auch eine Person sein.
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Es sollte verstanden werden, dass das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination davon implementiert werden können. Spezialprozessoren können anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Reduced Instruction Set Computer (RISC) und / oder Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) umfassen. Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung als eine Kombination von Hardware und Software implementiert. Die Software wird vorzugsweise als ein Anwendungsprogramm auf einer Programmspeichervorrichtung installiert. Typischerweise handelt es sich um eine Maschine auf Basis einer Computerplattform, die Hardware aufweist, wie beispielsweise eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe (I/O) Schnittstelle(n). Auf der Computerplattform wird typischerweise außerdem ein Betriebssystem installiert. Die verschiedenen Prozesse und Funktionen, die hier beschrieben wurden, können Teil des Anwendungsprogramms sein oder ein Teil, der über das Betriebssystem ausgeführt wird.
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Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.
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In einer weiteren Variante kann die Auswertung der Messwerte auch in der Recheneinheit 40 im Fahrzeug 10 stattfinden. Dann ist es möglich, für die Kalibrierung ohne Messplatzrechner 24 auszukommen. Allerdings muss das Fahrzeug 10 Zugriff auf die Datenbank mit den Referenzdaten haben. Das kann über Mobilfunkkommunikation realisiert werden.
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In einer Erweiterung lassen sich die Messergebnisse mehrerer im Fahrzeug verbauter Sensoren oder mehrerer am Messplatz verbaute Sensoren durch Sensordatenfusion kombinieren und stützen damit den Abgleich weiter. Je mehr Sensoren am Fahrzeug allerdings von Problemen betroffen sind, desto geringer ist die Chance auf eine erfolgreiche Rekalibrierung des Systems.
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Alternativ kann auch durch ein FAS ein Problem gemeldet werden und auf der Straße mittels Kommunikation eine Grobevaluierung vergleichen mit der Infrastruktursensorik durchgeführt werden. Daraufhin wird der Fahrer aufgefordert, einen entsprechenden Referenzort aufzusuchen und das erfindungsgemäße Verfahren ausführen zu lassen.
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Die Prozedur kann dabei in die Routenplanung mitaufgenommen werden, so dass die gewählte Strecke um einen Stopp mit Wartungsvorgang ergänzt wird. So kann die Prozedur während einer Ruhepause oder eines Tankstopps geschehen, ohne extra Wartezeit für den Kunden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- weiteres Fahrzeug
- 14
- weiteres Fahrzeug
- 20
- Mobilfunk-Basisstation
- 24
- Messplatzrechner
- 30
- berührungsempfindliche Anzeigeeinheit
- 40
- Recheneinheit
- 50
- Eingabeeinheit
- 60
- Speichereinheit
- 70
- Datenleitung zur Anzeigeeinheit
- 80
- Datenleitung zur Speichereinheit
- 90
- Datenleitung zur Eingabeeinheit
- 100
- Datenbus
- 110
- Kombiinstrument
- 120
- Telefon
- 130
- Navigationsgerät
- 140
- Radio
- 150
- Kamera
- 160
- Kommunikationsmodul
- 162
- C2I-Kommunikationsmodul Fahrzeug
- 170
- Radar-Sensor
- 200
- Infotainment-System
- 320
- Messplatz-Ausrüstung
- 322
- erste Referenzsensorik
- 324
- zweite Referenzsensorik
- 326
- C2I-Kommunikationsmodul Messplatz
- 400
- Internet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226020 A1 [0011]
- DE 102011084264 A1 [0012]