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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Prüfdrohne. Die Erfindung betrifft ferner ein Prüfsystem für wenigstens einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm. Die Erfindung betrifft ferner ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Vollautonome Fahrzeuge benötigen ein kalibriertes und überprüftes Sensorset. Bevor derartige Fahrzeuge auf der Straße fahren können, muss sichergestellt sein, dass Umfeldsensoren des Sensorsets nicht fehlerhaft und nicht verschmutzt sowie korrekt kalibriert sind. Bekannte Lösungen sehen Kalibriermuster vor, die in der Infrastruktur verbaut sind und zur Kalibrierung der Umfeldsensoren verwendet werden. In der Regel müssen sich die Fahrzeuge zu diesem Zweck durch die Infrastruktur bewegen, wobei dies bei großen Fahrzeugen, beispielsweise Trucks und Bussen, aus Platzgründen oftmals schwierig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Prüfen eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Prüfen wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs, aufweisend die Schritte:
- - Führen einer Prüfdrohne aufweisend Prüfmittel in einem vorgegebenen Umfeld des Fahrzeugs;
- - Prüfen eines Zustands des wenigstens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs mittels der Prüfmittel; und
- - Signalisieren des Zustands des wenigstens einen Umfeldsensors.
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Auf diese Art und Weise wird ein einfaches, vollautomatisches Überprüfen eines Zustands eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs realisiert, wobei abhängig vom Ergebnis der Prüfung geeignete Maßnahmen ergriffen werden können. Dies kann z.B. eine Kalibrierung des Umfeldsensors bzw. eine Beauftragung eines Inspektionsdienstes zum Reparieren des Umfeldsensors bei dessen Fehlerhaftigkeit sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einer Prüfdrohne aufweisend Prüfmittel zum Prüfen einer Funktionalität wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs, wobei die Prüfmittel wenigstens eines aus Folgendem umfassen: Lautsprecher, Mikrophon, Kalibriermodul, Prüfmuster, Kamera, Kommunikationsmodul, Lichtsignalmodul.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Prüfsystem aufweisend wenigstens eine vorgeschlagene Prüfdrohne und eine Servereinrichtung, wobei mittels der Servereinrichtung ein Betrieb der Prüfdrohne steuerbar ist.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem fünften Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem maschinenlesbaren Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Prüfdrohne sind Gegenstand von jeweils abhängigen Ansprüchen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass ein Verschmutzungsgrad eines geprüften Umfeldsensors signalisiert wird. Durch die Erkennung des Verschmutzungsgrads kann zum Beispiel eine Vorreinigung bzw. Vollreinigung des Umfeldsensors initiiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Reinigung des Umfeldsensor durch eine externe Reinigungskraft bzw. -einrichtung veranlasst werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass für den Fall, dass der wenigstens eine Umfeldsensor nicht kalibriert ist, der wenigstens eine Umfeldsensor mit Hilfe der Prüfmittel kalibriert wird. Dadurch wird der Umfeldsensor wieder in den kalibrierten Status versetzt und kann dadurch wieder seine ordnungsgemäße Funktionalität ausführen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Kalibrieren des wenigstens einen Umfeldsensors durch ein Übermitteln von Kalibrierdaten an den wenigstens einen Umfeldsensor durchgeführt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Prüfdrohne sieht vor, dass das Kalibriermodul innerhalb eines Prüfkörpers angeordnet ist, wobei der Prüfkörper an der Prüfdrohne angeordnet ist. Dadurch kann für das Kalibriermodul ein einfach zu realisierender Schutz bereitgestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Prüfdrohne sieht vor, dass das Kalibriermodul als ein Radarreflektor ausgebildet ist. Dadurch kann aufgrund der umfangreichen Bewegungsmuster der Prüfdrohne in Relation zum Fahrzeug eine effektive Prüfung eines Lidar- bzw. Radarsensors des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Prüfdrohne zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtsignalmodul farbige Leuchtmittel zum Prüfen einer Kamera aufweist. Vorteilhaft kann dadurch z.B. eine Farbechtheit eines Kamerasystems des Fahrzeugs geprüft werden, was zum Beispiel auf einfache Weise mittels farbiger LEDs des Lichtsignalmoduls durchgeführt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Prüfdrohne zeichnet sich dadurch aus, dass die Prüfmuster zum Prüfen einer Erkennungsgenauigkeit des Umfeldsensors ausgebildet sind. Die Prüfmuster können durch die Bewegungen der Prüfdrohne sehr flexibel in Relation zu den zu prüfenden Umfeld Sensoren bewegt werden, wodurch ein hohe Prüftiefe und ein umfassendes Prüfszenario für die Umfeldsensoren unterstützt sind.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Prüfdrohne zeichnet sich dadurch aus, dass sie ferner einen Steuereingang aufweist, wobei über den Steuereingang zusammen mit dem Kommunikationsmodul eine Datenkommunikation durchgeführt wird. Dadurch ist eine effiziente Datenkommunikation der Prüfdrohne mit externen Einrichtungen unterstützt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der vorgeschlagenen Prüfdrohne zeichnet sich dadurch aus, dass eine Verortung der Prüfdrohne relativ zum Fahrzeug mittels GPS-Information und/oder mittels eines Umfeldsensors des Fahrzeugs und/oder mittels eines Infrastruktursensors durchgeführt wird. Vorteilhaft werden auf diese Weise unterschiedliche Verfahren zur hochgenauen Verortung der Prüfdrohne bereitgestellt.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren. Die Figuren sind vor allem dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen und sind daher nicht notwendigerweise maßstabgetreu ausgeführt.
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Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend die Prüfdrohne in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen des Verfahrens zum Prüfen wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs ergeben und umgekehrt.
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In den Figuren zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vorgeschlagenen Prüfdrohne;
- 2 ein Übersichtsbild eines Prüfszenarios mit einem Fahrzeug, einer Prüfdrohne und einer Servereinrichtung; und
- 3 eine prinzipielle Darstellung einer Funktionsweise einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Prüfen wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird der Begriff automatisiertes Fahrzeug synonym in den Bedeutungen teilautomatisiertes Fahrzeug, autonomes Fahrzeug und teilautonomes Fahrzeug verwendet.
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Ein Kerngedanke der Erfindung ist es insbesondere, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Durchführen einer verbesserten und einfacheren Überprüfung wenigstens eines Umfeldsensors eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines autonomen Fahrzeugs bereitzustellen. Dabei soll ein Aufwand zur Überprüfung des Umfeldsensors möglichst minimiert werden, insbesondere sollen menschliche Prüfer zur Durchführung von Prüfvorgängen der Umfeldsensoren entlastet werden.
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1 zeigt eine prinzipielle Ansicht einer Ausführungsform einer vorgeschlagenen Prüfdrohne 100 zur Durchführung des vorgeschlagenen Prüfverfahrens. Angedeutet ist, dass die Prüfdrohne 100 mehrere Prüfelemente bzw. -mittel aufweist, welche zur Prüfung von Umfeldsensoren (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) vorgesehen sind. Der besseren Übersichtlichkeit sind die Prüfmittel getrennt von der Prüfdrohne 100 dargestellt, der Fachmann erkennt jedoch, dass die Prüfmittel für ihren bestimmungsgemäßen Einsatz an der Prüfdrohne 100 angeordnet sind.
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Die genannten Prüfmittel umfassen unter anderem z.B. einen Lautsprecher 30, ein Mikrofon 40, einen Prüfkörper 50 (z.B. in Form eines Radarreflektors), der in einem vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Prüfkörper 60 angeordnet ist. Auf dem Prüfkörper 60 ist ein optisches Prüfmuster 61 (z.B. Schachbrettmuster) aufgebracht. Ferner umfassen die Prüfmittel beispielsweise eine Kamera 70, ein Kommunikationsmodul 80 sowie eine Lichtsignaleinrichtung 90. Es versteht sich von selbst, dass zur Abdeckung einer vorgesehenen Prüftiefe wenigstens eines der genannten Prüfmittel, bevorzugt mehrere der genannten Prüfmittel, noch mehr bevorzugt alle der genannten Prüfmittel auf der Prüfdrohne 100 vorhanden sein können.
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Die Lichtsignaleinrichtung 90 kann zum Beispiel zur Überprüfung einer Farbtreue eines Kamerasystems des Fahrzeugs 200 benutzt werden und kann zum Beispiel farbige LEDs („kleine Ampel“) umfassen.
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Der Prüfkörper 60 ist vorzugsweise unterhalb der Prüfdrohne 100 angebracht und kann beispielsweise ein leichtes und widerstandsfähiges Material (z.B. Styroporkugel) aufweisen. Innerhalb des Prüfkörpers 60 ist ein Radarreflektor 50 zur Prüfung und Kalibrierung eines Radarsensors angeordnet. Mittels des Prüf- bzw. Kalibriermusters 61 können z.B. optische Parameter (z.B. eine optische Auflösung) eines Umfeldsensors in Form einer Kamera (nicht dargestellt) geprüft werden. Mit dem spezifisch geformten Prüfkörper 60 können z.B. Kamera, Lidarsensor und Ultraschallsensor kalibriert werden.
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Zu diesem Zweck fungiert der Prüfkörper 60 als ein Reflektor, der Signale von aktiven bzw. emittierenden Umfeldsensoren empfängt und reflektiert, wobei die reflektierten Signale vom Fahrzeug 200 zur Auswertung an eine Servereinrichtung 300 (nicht dargestellt) übermittelt und von dieser ausgewertet werden. Zum Beispiel kann mit dem Prüfkörper 60 auch eine Prüfung bzw. Kalibrierung eines Ultraschallsensors des Fahrzeugs 200 vorgenommen werden.
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Sämtliche der genannten Prüfmittel sind auf der Prüfdrohne 100 angeordnet, welche vorzugsweise als ein Quattrokopter mit vier Rotorblättern 20 ausgebildet ist. Denkbar sind natürlich auch Prüfdrohnen 100 mit mehr oder weniger Rotorblättern 20.
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Ein Steuereingang 10 der Prüfdrohne 100 kann für eine Kommunikation eines Kommunikationsmoduls 80 mit dem Fahrzeug 200 und einer zentralen Servereinrichtung 300 verwendet werden.
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Beispielsweise kann über den Steuereingang 10 mittels des Kommunikationsmoduls 80 an das Fahrzeug signalisiert werden, dass es in den Überprüfungs- bzw. Kalibriermodus wechseln soll, woraufhin das Fahrzeug 200 z.B. ein überdachtes Prüfareal (Halle) oder ein Prüfareal im Freien anfährt.
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1 zeigt somit eine beispielhafte Anordnung einer Prüfdrohne 100, mit der eine Vielzahl von unterschiedlichen Umfeldsensoren eines Fahrzeugs 200 geprüft und/oder kalibriert werden kann.
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Dabei können zum Beispiel extrinsische und intrinsische Parameter der Umfeldsensoren geprüft werden, wobei unter „intrinsischen Parametern“ interne Parameter der Umfeldsensoren (z.B. Kameraparameter) verstanden werden und „extrinsische Parameter“ z.B. eine Lage eines Umfeldsensors relativ zum Fahrzeug 200 definieren.
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Das Kalibrieren der Umfeldsensoren 1...5 kann durch ein Übermitteln von geeigneten Kalibrierparametern auf die Umfeldsensoren 1...5 durchgeführt werden. Dabei kann durch geeignete Kalibrierparameter zum Beispiel auch eine gewisse Verstellung bzw. Verkippung der Umfeldsensoren 1...5 zueinander („schielende Umfeldsensoren“) bis zu einem gewissen Grad elektronisch kompensiert werden. Im Falle, dass die Verstellung bzw. Verkippung der Umfeldsensoren 1...5 zueinander zu groß ist, kann beispielsweise Wartungspersonal informiert werden, welches die Positionen bzw. die Ausrichtungen der Umfeldsensoren 1...5 zueinander händisch korrigiert.
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Zum Testen und Kalibrieren eines Umfeldsensors 1...5 in Form eines Mikrofons (nicht dargestellt) ist der Lautsprecher 30 der Prüfdrohne 100 vorgesehen, der geeignete akustische Prüfsignale aussendet, die vom Mikrofon des Fahrzeugs 200 empfangen und von diesem zur weiteren Auswertung an eine zentrale Servereinrichtung 300 übermittelt werden.
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Zum Prüfen eines Umfeldsensors 1...5 in Form eines Lautsprechers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 200 kann das Mikrofon 40 der Prüfdrohne 100 verwendet werden. Dabei wird mittels des Mikrofons 40 ein Signal des Lautsprechers empfangen und zur weiteren Auswertung an die zentrale Servereinrichtung 300 übermittelt.
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Für eine visuelle Inspektion von Umfeldsensoren 1...5 bzw. eine visuelle Inspektion des Fahrzeugs 200 kann die Kamera 70 der Prüfdrohne 100 verwendet werden.
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Eine genaue Kenntnis der Position der Prüfdrohne 100 relativ zu den zu prüfenden Umfeldsensoren 1...5 des Fahrzeugs 200 ist für ein reproduzierbares Prüfergebnis wichtig. Für eine Verortung der Prüfdrohne 100 relativ zum Fahrzeug 200 kann ein auf der Prüfdrohne 100 angeordneter Verortungssensor (z.B. GNSS-Sensor, nicht dargestellt) eingesetzt werden. Alternativ ist auch denkbar, dass die Verortung der Prüfdrohne 100 mittels in der Infrastruktur im Umfeld des Fahrzeugs 200 angeordneter Sensoren (z.B. Kameras, nicht dargestellt) durchgeführt wird. Dadurch ist eine hochgenaue Verortung der Prüfdrohne 100 relativ zum Fahrzeug 200 unterstützt.
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Das Fahrzeug 200, welches zum Beispiel ein PKW, LKW mit oder ohne Anhänger, Bus, usw. wird zum Zwecke des Prüfens der Umfeldsensoren 1...5 auf einer geeigneten Fläche abgestellt. Dies kann zum Beispiel durch ein Versetzen des Fahrzeugs 200 in einen Wartungsmodus erfolgen, welcher ein an sich bekannter Betriebsmodus des Fahrzeugs 200 ist. Denkbar sind unterschiedliche örtliche Möglichkeiten zum Durchführen der Prüfung bzw. Kalibrierung, wobei zum Beispiel beim Prüfen in einer Halle eine Witterungsunabhängigkeit realisiert ist. Beim Prüfen im Freien können z.B. vorteilhaft und ökonomisch noch größere Flächen genutzt werden.
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2 zeigt in schematischer Weise ein vorgeschlagenes Prüfszenario. Man erkennt, dass sich während des eigentlichen Prüfvorgangs eine oder auch mehrere Prüfdrohnen 100 in definierten, von einer zentralen Servereinrichtung 300 vorgegebenen Flugbewegungen (angedeutet durch strichlierte Linien) um das Fahrzeug 200 herumbewegen, um die Umfeldsensoren 1...5 in Form von Radar-, Lidar-, Ultraschallsensoren, Kameras, usw. zu prüfen.
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Im Falle, dass die Umfeldsensoren 1...5 nicht kalibriert sind, kann eine Kalibrierung der Umfeldsensoren 1...5 eingeleitet werden.
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Während des Kalibriervorgangs empfangen die zu kalibrierenden Umfeldsensoren 1...5 Kalibrierdaten bzw. -merkmale, die von den Umfeldsensoren 1...5 an die zentrale Servereinrichtung 300 übertragen und von dieser ausgewertet werden. Die Servereinrichtung 300 stellt auf diese Weise ein zentrales Managementtool zum Senden und Empfangen von Umfeldsensordaten, d.h. zum Prüfen und Kalibrieren der Umfeldsensoren 1...5 mittels der Prüfdrohne 100 bereit. Die Prüfdrohne 100 bestimmt über ihre Prüfmittel bzw. -elemente ihre Position relativ zu den Umfeldsensoren 1...5 des Fahrzeugs 200. Mit den Kalibrierdaten bzw. - merkmalen des Fahrzeugs 100 und den Kalibrierdaten der Prüfdrohne 100 werden die extrinsischen und intrinsischen Kalibrierparameter des gesamten Umfeldsensorsets ermittelt.
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Durch Einnehmen von unterschiedlichen Positionen der Prüfdrohne 100 relativ zu den Umfeldsensoren 1...5 kann zum Beispiel ein Sichtfeld (engl. field of view, FoV) eines optischen Umfeldsensors geprüft werden. Durch die unterschiedlichen Positionen der Prüfdrohne 100 kann dadurch z.B. bestimmt werden, wie weit die optischen Umfeldsensoren noch in der Lage sind, die genannte Prüfdrohne 100 optisch aufzulösen bzw. zu erfassen bzw. zu erkennen.
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Mit den von der Kamera 70 der Prüfdrohne 100 gelieferten Bilddaten kann eine visuelle Inspektion der Umfeldsensoren 1...5 des Fahrzeugs 200 erfolgen, wobei z.B. Verschmutzungen (z.B. eine Verschmutzung einer Schutzabdeckung eines Lidarsensors) erkannt werden und daraufhin ein Reinigungsvorgang des verschmutzten Umfeldsensors 1...5 initiiert werden kann. Bei erfolgreicher Prüfung bzw. Kalibrierung der Umfeldsensoren 1...5 kann das Fahrzeug 200 seine Fahrt starten, andernfalls kann z.B. Wartungspersonal benachrichtigt werden, das erforderliche Kalibrier- bzw. Reinigungsvorgänge der Umfeldsensoren 1...5 vornimmt.
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3 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Prüfen wenigstens eines Umfeldsensors 1...5 eines Fahrzeugs 200.
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In einem Schritt 400 erfolgt ein Führen einer Prüfdrohne 100 aufweisend Prüfmittel 30...70 in einem vorgegebenen Umfeld des Fahrzeugs 200.
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In einem Schritt 410 wird ein Prüfen eines Zustands des wenigstens eines Umfeldsensors 1...5 des Fahrzeug 200 mittels der Prüfmittel 30...70 durchgeführt.
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Schließlich wird in einem Schritt 420 ein Signalisieren des Zustands des wenigstens einen Umfeldsensors 1...5 durchgeführt.
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Vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren als eine auf einem maschinenlesbaren Speichermedium speicherbare Software implementieren, die beispielsweise auf einem Prüf- bzw. Kalibriersystem mit der Servereinrichtung 300 und der Prüfdrohne 100 abläuft. Eine einfache Adaptierbarkeit des Verfahrens ist auf diese Weise unterstützt.
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Zusammenfassend kann mit der vorliegenden Erfindung ein komplexes Umfeldsensorset eines Fahrzeugs (z.B. Kamera, Lidar, Radar, Ultraschallsensor, Mikrofon, Lautsprecher, usw.) automatisiert überprüft und kalibriert werden. Es müssen zu diesem Zweck keine Kalibriermittel bzw. -merkmale in der Infrastruktur angebracht werden, wobei die Kalibrierung auf geeigneten freien Flächen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck muss das Fahrzeug nicht bewegt werden.
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Während des Vorgangs kann eine visuelle Inspektion des gesamten Fahrzeugs durchgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine flexible Möglichkeit, unterschiedliche Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Serienausstattungen durch unterschiedliche Prüf- und Kalibriermuster und Prüf- und Kalibrierbewegungen der Prüfdrohne.
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Der Fachmann wird die Merkmale der Erfindung in geeigneter Weise abändern und/oder miteinander kombinieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
