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Stand der Technik
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Der Ansatz geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.
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Der Einsatz von IMU-Sensoren (IMU = engl. inertial measurement unit = inertiale Messeinheit) für einen Bewegungs- und Positionssensor, kurz „VMPS“ (engl. Vehicle Motion and Position Sensor), oder MMP2 ist unabdingbar. Diese Sensoren ermöglichen eine höhere Genauigkeit von Trägheitsmessungen für verschiedene Zwecke des automatisierten Fahrens, z. B. eine hohe Genauigkeit einer absoluten und relativen Positionsbestimmung. Diese IMU-Sensoren sind jedoch nicht vollständig für einen gewünschten Zweck bei sehr hohen Präzisionsanforderungen ausgelegt, daher ist eine erweiterte Charakterisierung und/oder Kalibrierung eines IMU-Sensoren notwendig, um ein angestrebtes Ergebnis zu erzielen.
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Auch der Versatzausgleich, speziell zur Kompensation einer Orientierung der Messachsen der Sensoren, ist ein entscheidender Bestandteil der Kalibrierung. Meist sind diese Verfahren zeitintensiv, was für die Massenproduktion nicht durchführbar oder sehr problematisch sein wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Erstellen eines Kalibrierwertes zum Kalibrieren einer inertialen Messeinheit für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Einlesen eines ersten Messwertes einer physikalischen Größe in eine erste Messrichtung eines Messsensors einer inertialen Messeinheit und eines zweiten Messwertes der physikalischen Größe in eine zweite, von der ersten Messrichtung abweichende Messrichtung von dem Messsensor der inertialen Messeinheit und Einlesen eines ersten Referenzwertes der physikalischen Größe in eine erste Referenzmessrichtung eines Referenzsensors und eines zweiten Referenzwertes der physikalischen Größe in eine zweite, von der ersten Referenzmessrichtung abweichende Referenzmessrichtung von dem Referenzsensors;
- - Ermitteln eines ersten Korrekturwinkelwertes unter Verwendung des ersten Messwertes und des ersten Referenzwertes und Ermitteln eines zweiten Korrekturwinkelwertes unter Verwendung des zweiten Messwertes und des zweiten Referenzwertes; und
- - Abspeichern des ersten und zweiten Korrekturwinkelwertes in einem Speicher der inertialen Messeinheit, um den Kalibrierwert zu erhalten.
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Unter einem Messwert kann vorliegend ein Wert verstanden werden, der von einem Sensor der inertialen Messeinheit bereitgestellt wird. Unter einem Referenzsensor kann vorliegend ein Sensor verstanden werden, der außerhalb der inertialen Messeinheit angeordnet ist, beispielsweise in einer Laborumgebung. Unter einer Messrichtung bzw. Referenzmessrichtung kann eine Raumrichtung verstanden werden, in die der Messesensor bzw. der Referenzsensor empfindlich ist. Unter einem Korrekturwinkelwert kann vorliegend ein Wert bestimmt werden, der mit dem Messwert bei einem nachfolgenden Betrieb der inertialen Messeinheit während der Fahrt des Fahrzeugs verknüpft werden soll, um einen Richtungsoffset bzw. -versatz durch eine simulierte Verdrehung der Messeachsen gegenüber einer entsprechenden Referenzmessrichtung kompensieren zu können. Hierzu kann beispielsweise der Korrekturwinkelwert eine erste Komponente aufweisen, die einen Korrekturwert des Messwerts in die erste Messrichtung/Referenzmessrichtung und/oder eine zweite Komponente aufweisen, die einen Korrekturwert des Messwerts in die zweite Messrichtung/Referenzmessrichtung und/oder eine dritte Komponente aufweisen, die einen Korrekturwert des Messwerts in die dritte Messrichtung/Referenzmessrichtung darstellt. Diese Korrekturwerte können dann beispielsweise zu dem jeweils betreffenden Messwert hinzu addiert, mit dem Messwert multipliziert oder von diesem Messwert abgezogen werden, um auf einen realen Wert zu gelangen, der einem „virtuellen“ Messwert in die jeweilige Referenzmessrichtung entspricht.
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Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch das Ermitteln des ersten und zweiten Korrekturwinkelwertes und dem daraus zu bildenden Kalibrier(ungs)wert der eine Möglichkeit besteht, Verdrehungen der Messerichtungen des Messsensors, die beispielsweise herstellungsbedingt entstanden sind, kompensieren zu können. Auf diese Weise lassen sich bei einem nachfolgenden Betrieb des Messsensors beispielsweise bei der Fahrt des Fahrzeugs aufgenommene Messwerte derart korrigieren, dass sie Messwerten entsprechen, die in eine betreffende Referenzmessrichtung des Referenzsensors aufgezeichnet würden. Es ist somit möglich, durch den hier vorgestellten Ansatz einen herkömmlichen preisgünstigen Messsensor zu verbessern, sodass ein komplizierter oder kalibrierter Messwert mit einer sehr hohen Präzision ausgegeben wird.
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Günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermittelns der erste Korrekturwinkelwert derart bestimmt wird, dass er einen Winkelversatz zwischen der ersten Messrichtung und der ersten Referenzmessrichtung repräsentiert und der zweite Korrekturwinkelwert derart bestimmt wird, dass er einen Winkelversatz zwischen der zweiten Messrichtung und der zweiten Referenzmessrichtung repräsentiert. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, den Winkelversatz bzw. die Fehlausrichtung der Messachsen des Messsensors in Bezug auf die Ausrichtung der Messeachsen des Referenzsensors sehr leicht kompensieren zu können.
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Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes im Schritt des Ermittelns der erste Korrekturwinkelwert derart ermittelt werden, dass eine Komponente der zweiten Referenzmessrichtung und/oder der dritten Referenzmessrichtung aufweist und/oder der zweite Korrekturwinkelwert derart ermittelt wird, dass er eine Komponente der ersten Referenzmessrichtung und/oder der dritten Referenzmessrichtung aufweist. Auf diese Weise lässt sich sehr flexibel und schnell ein präziser Kalibrierwert ermitteln, der zu einer Korrektur von Messwerten des Messsensors verwendet werden kann.
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Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann im Schritt des Einlesens ein dritter Messwertes der physikalischen Größe in eine von der ersten und zweiten Messrichtung unterschiedliche dritte Messrichtung des Messsensors der inertialen Messeinheit und ein dritter Referenzwert der physikalischen Größe in eine von der ersten und zweiten unterschiedliche dritte Referenzmessrichtung des Referenzsensors eingelesen werden, wobei im Schritt des Ermittelns ein dritter Korrekturwinkelwertes unter Verwendung des dritten Messwertes und des dritten Referenzwertes ermittelt wird und wobei im Schritt des Abspeicherns der dritte Korrekturwinkelwert in dem Speicher der inertialen Messeinheit abgespeichert wird, um den Kalibrierwert zu erhalten. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, auch einen Messwert in eine dritte Raumrichtung kompensieren zu können, sodass nunmehr ein sehr flexibel und universal einsetzbares Konzept zur Korrektur von Messwerten einer inertialen Messeinheit des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann.
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Besonders schnell und effizient lässt sich der Kalibrierwert zum Kalibrierung der inertialen Messeinheit für das Fahrzeug dadurch ermitteln, wenn im Schritt des Ermittelns erste und zweite Korrekturwinkelwert mithilfe eines Algorithmus der künstlichen Intelligenz, insbesondere einem neuronalen Netz, ermittelt werden. Hierbei kann auf bereits bekannte, schnell arbeitende Algorithmen zur Verarbeitung von Signalen zurückgegriffen werden.
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Um einen besonders präzisen Kalibrierwert bereitzustellen, kann im Schritt des Einlesens der erste und /oder zweite Referenzmesswert von einem stationären oder mit der Messeinheit mitbewegten Referenzsensor in einer Laborumgebung eingelesen werden. Der stationäre Sensor in der Laborumgebung kann hierbei als Referenzsensor eine sehr hohe Güte bezüglich der Bereitstellung der Referenzwerte aufweisen.
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Besonders relevant ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Verfahrens, bei der im Schritt des Einlesens ein eine Beschleunigung als physikalische Größe repräsentierender Wert für den ersten Messwert, den zweiten Messwert (oder den dritten Messwert), den ersten Referenzmesswert und den zweiten Referenzmesswert (und evtl. auch den dritten Referenzmesswert) eingelesen werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass gerade eine Beschleunigung als Messwert für die weitere Verarbeitung in einem Fahrzeug für das autonome Fahren von großer Bedeutung ist, sodass der hier vorgestellte Ansatz sehr gut für die Bereitstellung von sehr präzisen Positionswerten geeignet ist.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermittelns der erste und zweite Korrekturwinkelwert gemeinsam in einem Algorithmus oder Arbeitsschritt ermittelt wird, wobei der erste Messwert, der erste Referenzwert, der zweite Messwertes und der zweite Referenzwert zur Ermittlung des ersten und zweiten Korrekturwinkelwert verwendet werden. Eine solche Ausführungsform ermöglicht beispielsweise die gemeinsame Ermittlung des ersten und zweiten Korrekturwinkelwerts gegenüber einer jeweils getrennten Ermittlung des ersten und zweiten Korrekturwinkelwerts, d. h., gegenüber einer Auswertung der Messwerte jeder einzelnen Messvorrichtung separat. Auf diese Weise lassen sich durch die Berücksichtigung von Messwerten in zumindest zwei unterschiedliche Messrichtungen/Referenzmessrichtungen auch eine größere Menge von Informationen verarbeiten, sodass die ersten und zweiten Korrekturwinkelwerte eine höhere Qualität aufweisen.
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Ferner wird ein Verfahren zur Kompensation eines Messwertes eines Messsensors einer inertialen Messeinheit vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Einlesen zumindest des Messwertes von dem Messsensors der inertialen Messeinheit und eines gemäß einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in einer Speichereinheit der inertialen Messeinheit abgespeicherten Kalibrierwertes; und
- - Ermitteln eines kompensierten Messwertes unter Verwendung des Messwertes und des Kalibrierwertes.
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Auch durch eine solche Variante lassen sich die Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes schnell und einfach realisieren, speziell wenn die inertialen Messeinheit im bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird und vorausgehen der Kalibrierwert in dem Speicher abgespeichert wurde.
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Varianten dieses Verfahrens können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder einer Vorrichtung implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Diese Vorrichtung kann als die inertiale Messeinheit ausgebildet sein, in der einzelne Einheiten vorgesehen sind, die die betreffenden Schritte ausführen können. Euch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 ein beispielhaftes Szenario zum Erstellen eines Kalibrierwertes zum Kalibrieren einer inertialen Messeinheit ein Fahrzeug
- 2 eine Abbildung, in der die Fehlausrichtung der Messachsen des Messesensors gegenüber den Referenzmessrichtungen des Referenzkoordinatensystems dargestellt sind;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erstellen eines Kalibrierwertes zum Kalibrieren einer inertialen Messeinheit für ein Fahrzeug; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Kompensation eines Messwertes eines Messsensors einer inertialen Messeinheit.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt ein beispielhaftes Szenario zum Erstellen eines Kalibrierungswertes (der auch als Kalibrierwert bezeichnet wird) zum Kalibrieren einer inertialen Messeinheit 100 für ein Fahrzeug 105. Hierbei kann die inertiale Messeinheit 100 vorgesehen sein, um Messwerte zu liefern, die jedoch beispielsweise noch nicht sehr präzise hochgenau sein müssen und die dann dennoch für Funktionen des autonomen Fahrens verwendet werden können. Um diese Messwerte bereitzustellen ist ein Messsensor 110 vorgesehen, der Messwerte einer physikalischen Größe, hier beispielsweise eine Beschleunigung, in unterschiedliche Messrichtungen erfassen kann und entsprechende Signale ausgeben kann. Beispielsweise kann der Messsensor 110 einen ersten Messwert 115 ausgeben, der eine Komponente der physikalischen Größe in eine erste Messrichtung 120, hier beispielsweise in eine x-Richtung repräsentiert. Analog kann der Messsensor 110 einen zweiten Messwert 125 ausgeben, der eine Komponente der physikalischen Größe in eine zweite Messrichtung 130, hier beispielsweise in eine y-Richtung repräsentiert und wobei der Messsensor 110 auch noch einen dritten Messwert 135 ausgeben kann, der eine Komponente der physikalischen Größe in eine dritte Messrichtung 140, hier beispielsweise in eine z-Richtung repräsentiert. Die entsprechenden Messwerte 115,125 und 135 können über eine Schnittstelle 142 einer Ermittlungseinheit 145 zugeführt werden, in der ein erster Korrekturwinkelwert 146, ein zweiter Korrekturwinkelwert 147 und günstige Weise auch ein dritter Korrekturwinkelwert 148 ermittelt werden, die dann einer Speichereinheit 149 zugeführt werden.
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Für die Verwendung der inertialen Messeinheit 110 ist nunmehr von Bedeutung, dass herstellungsbedingt unter Berücksichtigung von vertretbaren Kosten für die Massenproduktion der Messsensor 110 meist nicht mit einer hohen Qualität hergestellt werden kann, sodass die Messwerte 115, 125 und 135 oftmals nicht in die präzisen Richtungen gemessen werden, die Achsen eines kartesischen (Referenz-) Koordinatensystems R entsprechen, wie es in der 1 durch die x-Achse 150, die y-Achse 155 und die z-Achse 160 wiedergegeben ist. Um nun eine Korrektur oder Kompensation der Messwerte 115, 125 und 135 zu erreichen, wird nun durch einen Referenzsensor 165, beispielsweise in einer Laborumgebung, eingesetzt, der eine sehr hohe Präzision bei der Messung einer physikalischen Größe wie der Beschleunigung in Bezug auf die Erfassung von Komponenten in die reale x-Achse 150, die reale y- Achse 155 und/oder die reale z-Achse 160 aufweist. Die Verwendung des Referenzsensors 165 ermöglicht daher die Bereitstellung eines ersten Referenzwerts 170, der einem Anteil der physikalischen Größe in die erste Referenzrichtung 150, hier also die x-Achse des Referenzkoordinatensystems R, entspricht. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung des Referenzsensors 165 die Bereitstellung eines zweiten Referenzwerts 172, der einem Anteil der physikalischen Größe in die zweite Referenzrichtung 155, hier also die y-Achse des Referenzkoordinatensystems R, entspricht sowie die Bereitstellung eines dritten Referenzwerts 173, der einem Anteil der physikalischen Größe in die dritte Referenz Richtung 160, hier also die z-Achse des Referenzkoordinatensystems R, entspricht.
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In der Ermittlungseinheit 145 können dann (neben dem ersten Messwert 115, dem zweiten Messwert 125 und dem dritten Messwert 135) auch der erste Referenzwert 170, der zweite Referenzwert 172 und/oder der dritte Referenzwert 173 eingelesen werden. Unter Verwendung des ersten Messwerts 115 und des ersten Referenzwerts 170 kann dann der erste Korrekturwinkelwert 146 ermittelt werden, wobei dieser Korrekturwinkelwert 146 dann angibt, um welchen Parameter und in welche Richtung der ersten Messwert in die erste Referenzmessrichtung 150 des Referenzkoordinatensystems R (und gegebenenfalls zusätzlich um welchen Parameter und in welche Richtung der erste Messwert 115 in die zweite Referenzmessrichtung 155 des Referenzkoordinatensystems R und/oder um welchen Parameter und in welche Richtung der erste Messwert 115 in die dritte Referenzmessrichtung 160) transformiert werden soll, um einem Wert in die erste Referenzmessrichtung 150 des Referenzkoordinatensystems R zu entsprechen. Analog kann auch in der Ermittlungseinheit 145 unter Verwendung des zweiten Messwert 125 und des zweiten Referenzwerts 172 der zweite Korrekturwinkelwert 147 ermittelt werden, wobei dieser Korrekturwinkelwert 147 dann angibt, um welchen Parameter und in welche Richtung der zweite Messwert 125 in die zweite Referenzmessrichtung 155 des Referenzkoordinatensystems R (und gegebenenfalls zusätzlich um welchen Parameter und in welche Richtung der zweite Messwert 125 in die erste Referenzmessrichtung 150 des Referenzkoordinatensystems R und/oder um welchen Parameter und in welche Richtung der zweite Messwert 125 in die dritte Referenzmessrichtung 160) transformiert werden soll, um einem Wert in die zweite Referenzmessrichtung 155 des Referenzkoordinatensystems R zu entsprechen. Auch kann auch in der Ermittlungseinheit 145 unter Verwendung des dritten Messwert 135 und des dritten Referenzwerts 173 der dritte Korrekturwinkelwert 148 ermittelt werden, wobei diese Korrekturwinkelwert 148 dann angibt, um welchen Parameter und in welche Richtung der dritte Messwert 135 in die dritte Referenzmessrichtung 160 des Referenzkoordinatensystems R (und gegebenenfalls zusätzlich um welchen Parameter und in welche Richtung der dritte Messwert 135 in die erste Referenzmessrichtung 150 des Referenzkoordinatensystems R und/oder um welchen Parameter und in welche Richtung der dritte Messwert 135 in die dritte Referenzmessrichtung 160) transformiert werden soll, um einem Wert in die dritte Referenzmessrichtung 155 des Referenzkoordinatensystems R zu entsprechen. Der erste Korrekturwinkelwert 146, der zweite Korrekturwinkelwert 147 und/oder der dritte Korrekturwinkelwert 148 können dann als Kalibrierwert 175 bzw. auch Kalibrierungswert genannt, in der Speichereinheit 140 abgespeichert und für den Betrieb der Einheit 100 während der Fahrt des Fahrzeugs 105 vorgehalten werden.
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Denkbar ist ferner auch, dass die Ermittlungseinheit 145 nicht als Prozessor in der inertialen Messeinheit 100 vorgesehen ist, sondern außerhalb der inertialen Messeinheit 100 angeordnet ist und die Korrekturwinkelwerte 146, 147 und/oder 148 extern ermittelt und in die Speichereinheit 149 als Kalibrierwert 175 abspeichert. Denkbar ist auch, dass die Ermittlungseinheit 145 ausgebildet ist, um das ermitteln der Korrekturwinkelwert der unter Verwendung von Verfahren der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise eines neuronalen Netzes auszuführen.
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Im Betrieb des Fahrzeugs in einem realen ein Szenario, also außerhalb der Laborumgebung, in der der Referenzsensor 165 zur Verfügung steht, kann dann beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion des autonomen Fahrens ein korrigierter oder kompensiert der Messwert 180 ausgegeben werden, der eine sehr präzise physikalische Größe in eine Richtung oder Achse des Referenzkoordinatensystems R abbildet. Hierzu kann dann beispielsweise die erste Messwert 115 des Messsensors 110, der zweite Messwert 125 und/oder der dritte Messwert 135 mit dem jeweils zugehörigen Korrekturwinkelwert 146, 147 und/oder 148 aus dem aus der Speichereinheit 149 ausgelesenen Kalibrierwert 175 verknüpft werden, sodass der korrigierte oder kompensierte Messwert 180 in einem die Ermittlungseinheit 145 beherbergenden Prozessor ermittelt werden kann. Auf diese Weise lässt sich mit kostengünstigen Mitteln wie einem herkömmlichen Messsensor 110 dennoch eine Messung der physikalischen Größe realisieren, die qualitativ hohen Anforderungen genügt, wie sie beispielsweise für die Funktionen des autonomen Fahrens des Fahrzeugs 105 erforderlich sind.
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2 zeigt eine Abbildung, in der die Fehlausrichtung der Messachsen 120 (Gx),130 (Gy) und 140 (Gz) des Messesensors 110 gegenüber den Referenzmessrichtungen 150 (X), 155 (Y) und 160 (Z) des Referenzkoordinatensystems R dargestellt sind. Erkennbar ist auch, dass der erste Korrekturwinkelwert 146 (Ψx) einen Parameter angibt, um welchen der in die erste Messrichtung 120 erfasste erste Messwert 115 transformiert werden soll, um einem Messwert in die erste Referenzrichtung 150 zu entsprechen. Hierbei ist auch zu erkennen, dass der erste Korrekturwinkelwert 146 eine erste Komponente θXY in die zweite Referenzmessrichtung 155 und eine zweite Komponente φXZ in die dritte Referenzmessrichtung 160 aufweist. Analog ist auch zu erkennen, dass der zweite Korrekturwinkelwert 147 (ψY) einen Parameter angibt, um welchen der in die zweite Messrichtung 130 erfasste zweite Messwert 125 transformiert werden soll, um einem Messwert in die zweite Referenzrichtung 155 zu entsprechen, wobei der zweite Korrekturwinkelwert 147 eine erste Komponente φYX in die erste Referenzmessrichtung 150 und eine zweite Komponente θYZ in die dritte Referenzmessrichtung 160 aufweist. Schließlich ist auch zu erkennen, dass der dritte Korrekturwinkelwert 148 (ψZ) einen Parameter angibt, um welchen der in die dritte Messrichtung 140 erfasste dritte Messwert 135 transformiert werden soll, um einem Messwert in die dritte Referenzrichtung 160 zu entsprechen, wobei der dritte Korrekturwinkelwert 148 eine erste Komponente φZY in die erste Referenzmessrichtung 150 und eine zweite Komponente φZY in die zweite Referenzmessrichtung 155 aufweist. Hierdurch wird erkennbar, dass durch die unterschiedlichen Komponenten der Korrekturwinkelwerter 146, 147 und 148 eine einfache Möglichkeit besteht, die Transformation auszuführen.
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Im Folgenden werden Details des hier vorgestellten Ansatzes gemäß Ausführungsbeispielen noch einmal genauer beschrieben. Speziell durch künstliche Intelligenz lassen sich Anlagenkalibrierungsmethode für die Kompensation von Fehlausrichtungen (Versatzausgleich) für inertiale Messeinheiten eines mikroelektromechanischen Systems, kurz „MEMS-IMU-Sensoren“ (engl. Micro-Electro-Mechanical System-Inertial Measurement Unit) unterstützen. Die durch künstliche Intelligenz unterstützte Anlagenkalibrierungssoftware könnte gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem modifizierten Kalibrierungsprozess bei der Herstellung bzw. Kalibrierung der inertiale Messeinheit angewendet werden, der die Geschwindigkeit der Kalibrierungszeit erhöhen und damit die Produktionszeit verkürzen könnte. Je mehr Messdaten verfügbar sind, desto besser oder aussagekräftiger kann eine Auswertung ausfallen.
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Weiterhin kann ausgeführt werden, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel der Versatzausgleich darauf abzielt, die Abweichung der Sensorachsen des Messsensors 110 von einem orthogonalen Koordinatensystem wie dem Referenzkoordinatensystem R zu verringern. Das Verfahren gemäß einem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel könnte ein komplexes Rotationsmuster (anstelle einer sehr einfachen Richtung durch einzelne Richtungsrotationen) in der Kalibrierungskammer verwenden, das die Kalibrierungszeit verkürzen könnte. Somit Proportionen als Ganzes, das heißt im mehr als eine Raumrichtung, gemeinsam berechnet werden, wodurch sich zwar die Komplexität einer solchen Berechnung erhöht, jedoch die Geschwindigkeit der Kalibrierung ebenfalls gesteigert werden kann und hierdurch einzelne Messeinheit in sehr kurzer Herstellungszeit individuell vermessen werden können und dennoch ein präzises Messsystem zur Verfügung gestellt werden kann.
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Zusätzlich könnte gemäß einem Ausführungsbeispiel der künstlichen Intelligenz auf der Grundlage der Daten neue unbekannte Features oder Funktionen finden, die das Verhalten vorhersagen oder die Wahrscheinlichkeit berechnen könnten, wann oder ob Sensoren unbrauchbar oder defekt sind.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Erstellen eines Kalibrierwertes zum Kalibrieren einer inertialen Messeinheit für ein Fahrzeug. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 310 des Einlesens eines ersten Messwertes einer physikalischen Größe in eine erste Messrichtung eines Messsensors einer inertialen Messeinheit und eines zweiten Messwertes der physikalischen Größe in eine zweite, von der ersten Messrichtung abweichende Messrichtung von dem Messsensor der inertialen Messeinheit und Einlesen eines ersten Referenzwertes der physikalischen Größe in eine erste Referenzmessrichtung eines Referenzsensors und eines zweiten Referenzwertes der physikalischen Größe in eine zweite, von der ersten Referenzmessrichtung abweichende Referenzmessrichtung von dem Referenzsensors. Ferner umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 320 des Ermittelns eines ersten Korrekturwinkelwertes unter Verwendung des ersten Messwertes und des ersten Referenzwertes und Ermitteln eines zweiten Korrekturwinkelwertes unter Verwendung des zweiten Messwertes und des zweiten Referenzwertes. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 330 des Abspeicherns des ersten und zweiten Korrekturwinkelwertes in einem Speicher der inertialen Messeinheit, um den Kalibrierwert zu erhalten.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Kompensation eines Messwertes eines Messsensors einer inertialen Messeinheit 100. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt 410 des Einlesens zumindest des Messwertes von dem Messsensors der inertialen Messeinheit und eines gemäß einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in einer Speichereinheit der inertialen Messeinheit abgespeicherten Kalibrierwertes. Ferner umfasst das Verfahren 400 einen Schritt 420 des Ermittelns eines kompensierten Messwertes unter Verwendung des Messwertes und des Kalibrierwertes.
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Dabei kann es sich um ein Verfahren handeln, das von einer der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Vorrichtungen bzw. der inertialen Messeinheit 100 ausführbar ist.
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Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
