DE102019220064A1

DE102019220064A1 - Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, Recheneinheit

Info

Publication number: DE102019220064A1
Application number: DE102019220064.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Spee; Mauro DISARO
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24
Also published as: WO2021121812A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines auf einer Fläche (1) stillstehenden oder geradeaus fahrenden Fahrzeugs (2). Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt die Fläche (1) hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung qualifiziert, wobei mit Hilfe mindestens einer Kamera (3), vorzugsweise einer kalibrierten Kamera (3), die Position (P) und/oder die Höhe (h) mindestens einer sich innerhalb der Fläche (1) befindenden Positionsmarke (4) ermittelt wird bzw. werden.Die Erfindung betrifft ferner eine Recheneinheit zur Ausführung des Verfahrens oder einzelner Verfahrensschritte.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines auf einer Fläche stillstehenden oder geradeaus fahrenden Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Recheneinheit, die zur Ausführung des Verfahrens oder zumindest einzelner Verfahrensschritte eingerichtet ist.
Die Erfindung kann insbesondere in autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugen zur Anwendung gelangen, die üblicherweise mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren, insbesondere Umfeldsensoren, wie beispielsweise Radar-, Lidar-, Ultraschall- und/oder Videosensoren, ausgestattet sind.
Stand der Technik
Die Kalibrierung von Sensoren eines autonom fahrenden Fahrzeugs wird üblicherweise manuell ausgeführt. In der Regel wird jeder Sensor separat kalibriert, so dass bei einer Vielzahl von Sensoren der Vorgang eine gewisse Komplexität besitzt.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2018 203 941 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zum automatischen Kalibrieren eines Radarsensors eines Fahrzeugs bekannt. Bei dem Verfahren wird das Fahrzeug mit Hilfe eines Transportmittels entlang einer Strecke vorbei an einem Reflektor für Radarwellen bewegt. Bei dem Transportmittel kann es sich insbesondere um ein Transportband handeln, dessen Position zum Reflektor vorgegeben ist. Durch entsprechendes Positionieren und Fixieren des Fahrzeugs auf dem Transportband, beispielsweise mittels Schienen, ist auch die Position des Fahrzeugs in Bezug auf den Reflektor vorgegeben, was das Kalibrieren des Radarsensors vereinfacht. Allerdings setzt die Durchführung des Verfahrens ein entsprechendes Transportband bzw. Transportmittel voraus, was den Vorgang nicht weniger komplex werden lässt. Hinzu kommt, dass die Durchführung des Verfahrens ortsgebunden ist.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors eines Fahrzeugs anzugeben. Das Verfahren soll insbesondere ohne zusätzliches Transportmittel und damit ortsungebunden durchführbar sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird eine bei der Durchführung des Verfahrens einsetzbare Recheneinheit angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines auf einer Fläche stillstehenden oder geradeaus fahrenden Fahrzeugs wird erfindungsgemäß in einem ersten Verfahrensschritt die Fläche hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung qualifiziert. Dabei wird bzw. werden mit Hilfe mindestens einer Kamera die Position und/oder die Höhe mindestens einer Positionsmarke ermittelt, die sich innerhalb der Fläche befindet.
Die zu Beginn durchgeführte Qualifizierung der Fläche dient der Prüfung, ob die Fläche die Anforderungen hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung erfüllt, um die Kalibrierung des mindestens einen Sensors mit ausreichender Genauigkeit durchzuführen. Sollte die Prüfung ergeben, dass die Anforderungen nicht erfüllt werden, kann das Verfahren abgebrochen und zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden.
Das Verfahren kann somit auf jeder beliebigen Fläche durchgeführt werden, da es notfalls frühzeitig abgebrochen wird. Zudem kann das Verfahren bei Stillstand des Fahrzeugs oder bei sich bewegendem Fahrzeug durchgeführt werden. Bei sich bewegendem Fahrzeug fährt dieses geradeaus, das heißt, dass eine bestimmte Richtung vorgegeben ist.
Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens eine kalibrierte Kamera eingesetzt. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Aussage in Bezug die Ebenheit und/oder die Neigung der Fläche getroffen werden. Die Kamera ist weiterhin vorzugsweise außerhalb des Fahrzeugs angeordnet und in Bezug auf die zu qualifizierende Fläche - zumindest temporär - fest installiert. Die Kamera ist hierzu bevorzugt derart ausgestattet, dass sie an einem beliebigen Ort installierbar.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine natürliche Erhebung und/oder Absenkung in der Topografie der Fläche als Positionsmarke verwendet wird. Das heißt, das mit Hilfe der Kamera die Position und/oder die Höhe mindestens einer natürlichen Erhebung und/oder Absenkung des jeweiligen Bodens erfasst werden, auf dem das Fahrzeug steht bzw. über den sich das Fahrzeug bewegt. Durch die Verwendung natürlicher Positionsmarken kann das Verfahren weiter vereinfacht werden, da diese bereits vorhanden sind und nicht erst geschaffen werden müssen.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass ein auf der Fläche gezielt angeordnetes Objekt als Positionsmarke verwendet wird. Der Vorteil gegenüber einer natürlichen Positionsmarke besteht darin, dass die Position der Positionsmarke nicht vorgegeben ist, sondern frei gewählt werden kann. Zudem kann eine Positionsmarke verwendet werden, die von der Kamera besonders leicht zu erfassen ist.
Um die Fläche nicht nur punktuell, sondern möglichst großflächig zu qualifizieren, wird vorgeschlagen, dass - bei Verwendung einer einzigen gezielt angeordneten Positionsmarke - diese an mehreren Positionen auf der Fläche angeordnet bzw. aufgestellt wird. Das heißt, dass das Verfahren auch mit nur einer Positionsmarke durchführbar ist.
Sofern mehrere Positionsmarken vorhanden sind, können diese gleich an unterschiedlichen Positionen auf der Fläche angeordnet, insbesondere aufgestellt, werden. Auf diese Weise kann Zeit eingespart werden, da die Positionsmarker nicht oder nur wenige Male - je nach Anzahl der Positionsmarker - umgesetzt werden müssen. Vorzugsweise werden Positionsmarken mit unterschiedlichen Referenzmerkmalen verwendet, so dass diese unterscheidbar sind.
Vorteilhafterweise wird die Kamera außerhalb der zu qualifizierenden Fläche angeordnet, insbesondere aufgestellt. Die Kameraposition muss in diesem Fall nicht geändert werden, da alle Positionsmarker bzw. alle Positionen eines Positionsmarkers von außerhalb leicht zu erfassen sind. Sofern mehrere Kameras zum Einsatz gelangen, können diese ebenfalls außerhalb der Fläche, vorzugsweise an sich gegenüberliegenden Seiten der Fläche angeordnet werden.
In Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass mit Hilfe der mindestens einen Kamera und der mindestens einen Positionsmarke ein Höhenprofil oder Höhenmodell der zu qualifizierenden Fläche erstellt wird. Anhand des Höhenprofils bzw. Höhenmodells der Fläche kann dann in einfacher Weise die Qualifizierung der Fläche hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung durchgeführt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass auf Basis des Höhenprofils bzw. Höhenmodells der Fläche eine die mittlere Höhe definierende horizontale Ebene bestimmt wird. Die Ebene kann beispielsweise als Bezugsebene bei der nachfolgenden Kalibrierung des mindestens einen Sensors eingesetzt werden.
Darüber hinaus wird eine Recheneinheit vorgeschlagen, die dazu eingerichtet ist, zumindest einzelne Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die vorgeschlagene Recheneinheit ist dabei mit der mindestens einen Kamera in datenübertragender Weise verbunden oder verbindbar. Die Bilddaten der Kamera können somit an die Recheneinheit zur Auswertung übermittelt werden. Ferner kann mit Hilfe der Recheneinheit ein Höhenprofil oder Höhenmodell der Fläche erstellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Darstellung einer erweiterten Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung eines Positionsmarkers zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahren und
4 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der 1 ist beispielhaft ein auf einer Fläche 1 abgestelltes Fahrzeug 2 zu entnehmen, das mit mindestens einem Sensor (nicht dargestellt), insbesondere einem Umfeldsensor, ausgestattet ist. Um eine Kalibrierung des Sensors durchführen zu können, muss die Fläche 1 zunächst hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung qualifiziert werden. Denn diesbezüglich werden an die Fläche 1 besondere Anforderungen gestellt, die erfüllt sein müssen.
Auf der Fläche 1 sind hierzu mehrere Positionsmarker 4 angeordnet bzw. aufgestellt, die bestimmte Referenzmerkmale 5 aufweisen. Anstelle mehrerer Positionsmarker 4 kann auch ein einzelner Positionsmarker 4 verwendet werden, dessen Position mehrfach geändert wird.
Wie beispielhaft in der 2 dargestellt, wird bzw. werden zur Qualifizierung der Fläche 1 hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung die Position P und/oder die Höhe h der Positionsmarker 4 erfasst, um aus diesen Daten ein Höhenmodell der Fläche 1 zu erstellen. Die Erfassung der Daten erfolgt mit Hilfe einer Kamera 3, die außerhalb der zu qualifizierenden Fläche 1 angeordnet und fest installiert ist.
In der 2 sind insgesamt vier Positionsmarker 4 über die Fläche 1 verteilt an den Positionen P₁ , P₂ , P₃ und P₄ angeordnet. Die Anzahl der Positionsmarker 4 ist dabei lediglich beispielhaft gewählt und kann von der Zahl vier nach oben und nach unten abweichen. Je mehr Positionsmarker 4 oder Positionen (P) erfasst werden, desto genauer ist das spätere Höhenmodell der Fläche 1.
Der 3 ist beispielhaft ein einzelner Positionsmarker 4 zu entnehmen. Dieser kann eine mit Referenzmerkmalen 5 versehene Tafel 6 aufweisen, die an einem Pfahl oder Pfosten 7 befestigt ist, so dass der Positionsmarker 4 an jeder beliebigen Stelle innerhalb der Fläche 1 im Boden verankerbar ist. Sofern die Fläche 1 einen befestigten Boden aufweist, kann anstelle des Pfahls oder Pfostens 7 ein Gestell ähnlich einem Stativ vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Anhand der 4 wird nachfolgend der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
In einem ersten Schritt 100 wird zunächst mindestens eine Positionsmarker 4 auf der zu qualifizierenden Fläche 1 aufgestellt. Sofern nicht bereits eine festinstallierte Kamera 3 an der Fläche 1 vorhanden ist, wird diese ebenfalls aufgestellt. In einem Schritt 200 wird dann die Kamera 3 mit einer Recheneinheit verbunden und die Recheneinheit in Betrieb genommen. Mit Hilfe der Kamera 3 können nunmehr in einem Schritt 300 die Position P und die Höhe h des mindestens einen Positionsmarkers 4 in Bezug auf die Fläche 1 erfasst und an die Recheneinheit zur Auswertung übermittelt werden. In einem Schritt 400 wird anschließend entschieden, ob die Anzahl der erfassten Daten zur Qualifizierung der Fläche hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung ausreicht. Sollte dies nicht der Fall sein (-), werden die Schritte 100 bis 400 wiederholt, wobei diesmal der mindestens eine Positionsmarker 4 an einer anderen Position aufgestellt wird. Genügt die Anzahl an Daten (+), kann in einem Schritt 500 ein Höhenmodell der Fläche 1 erstellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018203941 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines auf einer Fläche (1) stillstehenden oder geradeaus fahrenden Fahrzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Fläche (1) hinsichtlich Ebenheit und/oder Neigung qualifiziert wird, wobei mit Hilfe mindestens einer Kamera (3), vorzugsweise einer kalibrierten Kamera (3), die Position (P) und/oder die Höhe (h) mindestens einer sich innerhalb der Fläche (1) befindenden Positionsmarke (4) ermittelt wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine natürliche Erhebung und/oder Absenkung in der Topografie der Fläche (1) als Positionsmarke (4) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Fläche (1) gezielt angeordnetes Objekt als Positionsmarke (4) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine gezielt angeordnete Positionsmarke (4) an mehreren Positionen (P₁, P₂, P₃, P₄) auf der Fläche (1) angeordnet, insbesondere aufgestellt, wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionsmarken (4) an unterschiedlichen Positionen (P₁, P₂, P₃, P₄) auf der Fläche (1) angeordnet, insbesondere aufgestellt, werden, wobei vorzugsweise mindestens zwei Positionsmarken (4) unterschiedliche Referenzmerkmale (5) aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) außerhalb der Fläche (1) angeordnet, insbesondere aufgestellt, wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Kamera (3) und der mindestens einen Positionsmarke (4) ein Höhenprofil oder Höhenmodell der Fläche (1) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des Höhenprofils oder des Höhenmodells der Fläche (1) eine die mittlere Höhe definierende horizontale Ebene bestimmt wird.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest einzelne Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, wobei die Recheneinheit mit der mindestens einen Kamera (3) in datenübertragender Weise verbunden oder verbindbar ist.