DE102020109787A1

DE102020109787A1 - Bestimmen einer Winkellage einer Komponente eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020109787A1
Application number: DE102020109787.5A
Authority: DE
Inventors: Marco Heinen; Maximilian Poepperl
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2021-10-14

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Bestimmung einer Winkellage einer Komponente (KO) eines Kraftfahrzeugs (KF) werden mittels eines ersten Beschleunigungssensors (BS1) eine erste Beschleunigungsmessung und mittels eines zweiten Beschleunigungssensors (BS2) eine zweite Beschleunigungsmessung durchgeführt. Mittels einer Recheneinheit (RE) wird ein Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung von einem Komponentenkoordinatensystem (KSKO) in ein Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKS) transformiert oder ein Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung wird von dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) transformiert. Die Winkellage der Komponente (KO) wird abhängig von einem Ergebnis der Transformation bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, ein entsprechendes Kalibriersystem für ein Kraftfahrzeug, eine Umfeldsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Speichermedium.
Für Komponenten eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise Sensorsysteme, insbesondere Umweltsensorsysteme, Beleuchtungskomponenten und so weiter, kann es erforderlich oder von Vorteil sein, die Winkellage der Komponente bezüglich eines definierten Kraftfahrzeugkoordinatensystems genau zu kennen. Beispielsweise kann eine Recheneinheit des Kraftfahrzeugs Berechnungen bezüglich der Komponente oder basierend auf von der Komponente erzeugten Daten in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem durchführen, sodass die Ergebnisse der Berechnung von der Winkellage der Komponente abhängen können.
Insbesondere können Umfeldsensorsysteme, wie beispielsweise Lidarsysteme, Kameras oder Radarsysteme, an dem Kraftfahrzeug montiert sein, um vielfältige Funktionen elektronischer Fahrzeugführungssysteme oder Fahrerassistenzsysteme zu realisieren. Diese Funktionen beinhalten Abstandsmessungen, Abstandsregelalgorithmen, Spurhalteassistenten, Objektverfolgungsfunktionen, Objekterkennungsfunktionen und so weiter. Abweichungen der tatsächlichen Einbauorientierung des Sensorsystems von einer nominalen Orientierung, die beispielsweise bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems gegeben sein kann, beeinflussen die Genauigkeit der Messwerte beziehungsweise deren Interpretation und Auswertung und damit die Zuverlässigkeit und Robustheit der entsprechenden Funktionen. Daher ist es besonders für solche Systeme vorteilhaft, die Winkellage bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems zu bestimmen.
Im Dokument DE 10 2018 102 884 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Lidarsystems beschrieben, wobei ein Radarsystem als Referenz dient. Dabei ermitteln das Lidarsystem und das Radarsystem jeweilige Koordinaten eines Kalibrierungstargets innerhalb ihrer jeweiligen Bezugskoordinatensysteme. Basierend auf diesen Daten wird die Kalibrierung durchgeführt.
Da hierbei sowohl Lidarmessdaten als auch Radarmessdaten verarbeitet werden müssen, ist ein solches Verfahren mit hohen Anforderungen bezüglich der Rechenleistung und des benötigten Speichers verbunden, was insbesondere im Kontext eingebetteter Systeme mit begrenzter Rechenleistung, wie sie im Automobilbereich eingesetzt werden, nachteilhaft ist.
Außerdem ist das Verfahren auf ein speziell ausgestaltetes Kalibrierungstarget angewiesen. Die Kalibrierung kann also nicht während einer normalen Laufzeit des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden, sondern muss in einer speziellen Kalibrierumgebung und bei Stillstand des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dadurch wird die Flexibilität stark eingeschränkt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente eines Kraftfahrzeugs anzugeben, gemäß dem die erforderliche Rechenleistung reduziert ist und/oder das ohne eine spezielle Kalibrierumgebung, insbesondere ohne ein spezielles Kalibrierungstarget, auskommt, und insbesondere auch während einer Laufzeit des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, zum einen eine Beschleunigungsmessung mit einem Beschleunigungssensor durchzuführen, dessen Pose bezüglich der Komponente bekannt ist und zum anderen eine Beschleunigungsmessung mittels eines Beschleunigungssensors durchzuführen, dessen Pose bezüglich des Kraftfahrzeugs bekannt ist. Basierend auf einer Transformation eines der Messergebnisse in das jeweils andere Referenzkoordinatensystem lässt sich auf die Winkellage der Komponente bezüglich des Kraftfahrzeugs zurückschließen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente eines Kraftfahrzeugs angegeben. Mittels eines ersten Beschleunigungssensors, dessen Pose in einem vorgegebenen Komponentenkoordinatensystem der Komponente vorgegeben ist, wird eine erste Beschleunigungsmessung durchgeführt. Mittels eines zweiten Beschleunigungssensors, dessen Pose in einem vorgegebenen Kraftfahrzeugkoordinatensystem des Kraftfahrzeugs vorgegeben ist, wird eine zweite Beschleunigungsmessung durchgeführt. Mittels einer Recheneinheit, insbesondere des Kraftfahrzeugs, wird ein Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem transformiert oder ein Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung wird mittels der Recheneinheit in das Komponentenkoordinatensystem transformiert. Mittels der Recheneinheit wird die Winkellage der Komponente abhängig von einem Ergebnis der Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem bestimmt oder abhängig von einem Ergebnis der Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem.
Insbesondere wird wenigstens eine der genannten Transformation durchgeführt und die Recheneinheit bestimmt die Winkellage abhängig von derjenigen Transformation, die tatsächlich durchgeführt wurde. Optional kann die Recheneinheit die Winkellage basierend auf beiden Transformationen durchführen, wenn beide Transformationen tatsächlich durchgeführt wurden.
Die Komponente ist dabei insbesondere starr mit dem Kraftfahrzeug verbunden. Mit anderen Worten ist die Pose der Komponente, und damit die Pose des Komponentenkoordinatensystems, im Kraftfahrzeugkoordinatensystem ortsfest.
Ebenso ist der erste Beschleunigungssensor starr mit der Komponente verbunden, sodass der erste Beschleunigungssensor beziehungsweise ein erstes Koordinatensystem des ersten Beschleunigungssensors in dem Komponentenkoordinatensystem ortsfest ist. Beispielsweise ist der erste Beschleunigungssensor in oder an der Komponente montiert.
Ebenso ist der zweite Beschleunigungssensor starr mit dem Kraftfahrzeug verbunden, sodass der zweite Beschleunigungssensor beziehungsweise ein zweites Koordinatensystem des zweiten Beschleunigungssensors in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem ortsfest ist. Beispielsweise ist der zweite Beschleunigungssensor in oder an dem Kraftfahrzeug montiert, jedoch nicht in oder an der Komponente.
Das Kraftfahrzeugkoordinatensystem ist beispielsweise definiert durch eine Längsachse des Kraftfahrzeugs, welche beispielsweise eine X-Achse des Kraftfahrzeugkoordinatensystems definiert, und eine Querachse des Kraftfahrzeugs, welche beispielsweise eine Y-Achse des Kraftfahrzeugkoordinatensystems definiert. Eine Normalachse des Kraftfahrzeugs steht senkrecht auf der von Längs- und Querachse des Kraftfahrzeugs aufgespannten Ebene und definiert beispielsweise eine Z-Achse des Kraftfahrzeugkoordinatensystems.
Die Längsachse des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bei Neutralstellung eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs, also bei insbesondere einem Lenkwinkel von Null Grad beziehungsweise einem Radwinkel von Null Grad, parallel sein. Die Querachse kann senkrecht zur Längsachse sein. Die Ebene, die durch Quer- und Längsachse aufgespannt wird, kann beispielsweise parallel oder näherungsweise parallel zu einem Untergrund sein, auf dem sich das Kraftfahrzeug befindet, insbesondere, wenn das Kraftfahrzeug stillsteht.
Das Komponentenkoordinatensystem kann ebenfalls durch drei Koordinatenachsen, X-Achse, Y-Achse und Z-Achse, definiert sein. Die Winkellage der Komponente kann beispielsweise durch eine Gierwinkellage, eine Nickwinkellage sowie eine Rollwinkellage des Komponentensensorsystems bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems gegeben sein. Dabei sind ein Gierwinkel, ein Nickwinkel und ein Rollwinkel des Komponentensensorsystems als Rotationswinkel oder Eulerwinkel des Komponentenkoordinatensystems bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems nach einer vorgegebenen Konvention definiert.
Die Konvention kann beispielsweise derart sein, dass sich das Komponentenkoordinatensystem aus dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem durch die folgenden drei Rotationen ergibt, wobei davon ausgegangen wird, dass das Komponentenkoordinatensystem und das Kraftfahrzeugkoordinatensystem zunächst identisch sind. Das Komponentenkoordinatensystem wird um den Gierwinkel um die Z-Achse des Kraftfahrzeugkoordinatensystems rotiert. Danach wird das resultierende Komponentenkoordinatensystem um den Nickwinkel um die resultierende Y-Achse des resultierenden Komponentenkoordinatensystem rotiert. Danach wird das resultierende Komponentenkoordinatensystem um den Rollwinkel um die resultierende X-Achse des resultierenden Komponentenkoordinatensystems rotiert. Andere Konventionen sind ebenfalls möglich.
Die Winkellage anderer Koordinatensysteme bezüglich einander ist beispielsweise entsprechend durch entsprechende Eulerwinkel, insbesondere durch entsprechende Gierwinkel, Nickwinkel und Rollwinkel definiert.
Unter einer Pose eines Koordinatensystems bezüglich eines Referenzkoordinatensystems kann hier und im Folgenden die entsprechende Winkellage des Koordinatensystems bezüglich des Referenzkoordinatensystems in Kombination mit der Position des Koordinatensystems in dem Referenzkoordinatensystem verstanden werden. Die Position ist gegeben durch einen entsprechenden Translationsvektor, der die Ursprünge der Koordinatensysteme miteinander verbindet.
Die Pose des ersten Beschleunigungssensors in dem Komponentenkoordinatensystem ist also gegeben durch einen Translationsvektor, der den Koordinatenursprung des ersten Koordinatensystems des ersten Beschleunigungsvektors mit dem Koordinatenursprung des Komponentenkoordinatensystems verbindet sowie durch einen entsprechenden Gierwinkel, einen Nickwinkel und einen Rollwinkel des ersten Koordinatensystems bezüglich des Komponentenkoordinatensystems. Analog ist auch die Pose des zweiten Beschleunigungssensors beziehungsweise des zweiten Koordinatensystems des zweiten Beschleunigungssensors bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems gegeben.
Dass die Pose des ersten Beschleunigungssensors vorgegeben ist, kann insbesondere derart verstanden werden, dass sowohl der entsprechende Translationsvektor als auch die entsprechende Winkellage des ersten Koordinatensystems bezüglich des Komponentenkoordinatensystems vorgeben, also insbesondere bekannt ist. Analog gilt dies für den zweiten Beschleunigungssensor.
Die Posen des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors können dabei im Rahmen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept bestimmt werden sein oder vorab, beispielsweise während jeweiliger Kalibrierungsschritte. Beispielsweise können die Kalibrierungsschritte während der Fertigung des Kraftfahrzeugs, der Komponente und/oder der während der Montage der Komponente an dem Kraftfahrzeug erfolgen.
Die Kalibrierungsschritte können insbesondere vor einer regulären Laufzeit des Kraftfahrzeugs erfolgen.
Unter der Laufzeit des Kraftfahrzeugs kann dabei der Zeitraum des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Kraftfahrzeugs verstanden werden, der insbesondere der Fertigung und Montage von Kraftfahrzeug und Komponente, und somit auch den Kalibrierungsschritten, nachgelagert ist und insbesondere nicht innerhalb einer vorgegebenen Kalibrierumgebung stattfindet.
Dass die Pose des ersten Beschleunigungssensors in dem Komponentenkoordinatensystem vorgegeben ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die Pose des ersten Koordinatensystems bezüglich des Komponentenkoordinatensystems bekannt ist oder dass das erste Koordinatensystem identisch zu dem Komponentenkoordinatensystem ist. Entsprechendes gilt für den zweiten Beschleunigungssensor, das zweite Koordinatensystem und das Kraftfahrzeugkoordinatensystem.
Der erste und der zweite Beschleunigungssensor sind insbesondere als 3D-Beschleunigungssensoren ausgestaltet. Mit anderen Worten wird mittels der ersten und der zweiten Beschleunigungsmessung eine jeweilige Beschleunigung in drei Raumdimensionen gemessen, also beispielsweise ein jeweiliger Beschleunigungsvektor in den drei Raumdimensionen bestimmt.
Das Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung entspricht dabei insbesondere einem ersten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem oder in dem Komponentenkoordinatensystem und das Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung einem zweiten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem oder in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem.
Die Transformation des ersten Beschleunigungsvektors in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem oder des zweiten Beschleunigungsvektors in das Komponentenkoordinatensystem kann mittels der aus der klassischen Mechanik bekannten Transformationsvorschriften durchgeführt werden, insbesondere entsprechend der Gleichung: $a = \frac{d^{2}}{{dt}^{2}} r = (\frac{d'}{dt} + ω \times) (\frac{d'}{dt} + ω \times) r' = a' + 2 ω \times v' + ω \times (ω \times r') + \frac{d ω'}{dt} \times r' .$
Dabei bezeichnet r einen Ortsvektor eines Massepunktes in einem Koordinatensystem S und r' den Ortsvektor in einem Koordinatensystem S', das bezüglich des Systems S mit einer, gegebenenfalls zeitabhängigen, Winkelgeschwindigkeit |ω| rotiert, wobei die Rotationsachse parallel zum Vektor ω ist. Der zweite und der dritte Term auf der rechten Seite der Gleichung (1) entsprechen dabei der Corioliskraft und der Zentripetalkraft.
Dementsprechend wird der erste Beschleunigungsvektor also einerseits in dem Komponentenkoordinatensystem gemessen und andererseits durch die Transformation des zweiten Beschleunigungsvektors in das Komponentenkoordinatensystem berechnet. Alternativ wird der zweite Beschleunigungsvektor in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem gemessen und durch Transformation des ersten Beschleunigungsvektors in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem berechnet.
Durch Abgleich des gemessenen und jeweils zugehörigen berechneten Beschleunigungsvektors kann dann die Winkellage der Komponente, also insbesondere die Winkellage des Komponentenkoordinatensystems bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems, bestimmt werden.
Damit hat das verbesserte Konzept den Vorteil, dass etwaige Messwerte der Komponente, beispielsweise wenn es sich bei der Komponente um ein Umfeldsensorsystem handelt, nicht erforderlich sind, um die Winkellage der Komponente zu bestimmen. Insbesondere werden dadurch die erforderliche Rechenleistung und der Speicherbedarf reduziert, da keine umfangreichen Sensordaten verarbeitet werden müssen.
Zudem kann das Verfahren nach dem verbesserten Konzept unabhängig davon ausgeführt werden, ob sich das Kraftfahrzeug bewegt oder ob es stillsteht. Es ist stets die zugehörige Transformationsvorschrift nach den Regeln der klassischen Mechanik anzuwenden. Diese sind auch für beschleunigte Bezugssysteme, rotierende Bezugssysteme und Bezugssysteme mit beschleunigter Rotation als geschlossene Ausdrücke bekannt, wie die Gleichung (1).
Darüber hinaus beruht das Verfahren nach dem verbesserten Konzept nicht auf der Abbildung oder Abtastung spezifischer Kalibriertargets. Dementsprechend kann das Verfahren unabhängig von einer spezifischen Kalibrierumgebung durchgeführt werden und daher insbesondere auch zur Laufzeit des Kraftfahrzeugs.
Schließlich wird durch das verbesserte Konzept die Winkellage bestimmt und die Zuverlässigkeit der Komponente oder mittels der Komponente erzeugter oder verarbeiteter Daten erhöht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept werden die Verfahrensschritte des Verfahrens wenigstens zum Teil während einer Laufzeit des Kraftfahrzeugs durchgeführt, insbesondere werden die erste und die zweite Beschleunigungsmessung während der Laufzeit durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht das Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung dem ersten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs in dem Komponentenkoordinatensystem. Das Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung entspricht dem zweiten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem transformiert und mittels der Recheneinheit wird der in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem transformierte erste Beschleunigungsvektor wird mittels der Recheneinheit mit dem ersten Beschleunigungsvektor in dem Komponentenkoordinatensystem verglichen. Die Winkellage der Komponente wird mittels der Recheneinheit von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem transformiert und mittels der Recheneinheit wird der in das Komponentenkoordinatensystem transformierte zweite Beschleunigungsvektor mit dem zweiten Beschleunigungsvektor in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem verglichen. Die Winkellage der Komponente wird mittels der Recheneinheit von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt.
Die transformierten Ergebnisse der ersten beziehungsweise der zweiten Beschleunigungsmessung entsprechen daher den jeweiligen transformierten Vektoren.
In solchen Ausführungsformen wird also ein Beschleunigungsvektor in einem Ausgangskoordinatensystem gemessen und in Zielkoordinatensystem transformiert. Der im Ausgangskoordinatensystem gemessene Beschleunigungsvektor wird mit dem transformierten Beschleunigungsvektor im Zielkoordinatensystem verglichen, insbesondere gleichgesetzt, was dann die Winkellage des Ausgangskoordinatensystems bezüglich des Zielkoordinatensystems liefert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Recheneinheit die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem in Abhängigkeit von dem Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung, insbesondere in Abhängigkeit von dem zweiten Beschleunigungsvektor in dem zweiten Koordinatensystem oder dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem, durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten Beschleunigungsvektor in dem Komponentenkoordinatensystem oder dem ersten Koordinatensystem, durchgeführt.
Mit anderen Worten ist die Transformation des ersten Beschleunigungsvektors in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem eine Funktion des zweiten Beschleunigungsvektors beziehungsweise die Transformation des zweiten Beschleunigungsvektors in das Komponentenkoordinatensystem ist eine Funktion des ersten Beschleunigungsvektors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels eines Bewegungssensorsystems des Kraftfahrzeugs wenigstens eine kinematische Größe des Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem wird mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von der wenigstens einen kinematischen Größe durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels des Bewegungssensorsystems des Kraftfahrzeugs die wenigstens eine kinematische Größe des Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem wird mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von der wenigstens einen kinematischen Größe durchgeführt.
Die kinematische Größe enthält dabei insbesondere Informationen, die nicht bereits in dem ersten oder dem zweiten Beschleunigungsvektor enthalten sind.
Die wenigstens eine kinematische Größe kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Longitudinal- oder Längsgeschwindigkeit oder eine Lateral- oder Quergeschwindigkeit beinhalten, eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder eine zeitliche Änderung der Rotationsgeschwindigkeit, also eine Rotationsbeschleu nig ung.
Die wenigstens eine kinematische Größe des Kraftfahrzeugs wird mittels des Bewegungssensorsystems insbesondere in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die wenigstens eine kinematische Größe eine Geschwindigkeit oder eine Drehzahl des Kraftfahrzeugs.
Bei der Geschwindigkeit kann es sich beispielsweise um die Longitudinalgeschwindigkeit oder die Lateralgeschwindigkeit handeln. Insbesondere handelt es sich bei der Geschwindigkeit um eine lineare Geschwindigkeit oder eine Translationsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
Bei der Drehzahl des Kraftfahrzeugs kann es sich um eine Motordrehzahl oder um eine von der Motordrehzahl abhängige Drehzahl, beispielsweise eine Raddrehzahl eines oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die wenigstens eine kinematische Größe eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder eine Rotationsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.
Die Rotationsgeschwindigkeit kann beispielsweise einer Gierrate, einer Nickrate oder Rollrate des Kraftfahrzeugs entsprechen. Die Rotationsgeschwindigkeit kann einer zeitlichen Ableitung oder Änderung der Gierrate, der Nickrate oder Rollrate entsprechen.
Die wenigstens eine kinematische Größe kann auch mehrere der genannten Geschwindigkeiten, Drehzahlen, Rotationsgeschwindigkeiten und/oder Rotationsbeschleunigungen beinhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die erste Beschleunigungsmessung in dem ersten Koordinatensystem des ersten Beschleunigungssensors durchgeführt, wobei eine Pose des ersten Koordinatensystems in dem Komponentenkoordinatensystem vorgegeben ist und die zweite Beschleunigungsmessung wird in dem zweiten Koordinatensystem des zweiten Beschleunigungssensors durchgeführt, wobei eine Pose des zweiten Koordinatensystems in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem vorgegeben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Translationsvektor durchgeführt, der einen Ursprung des ersten Koordinatensystems mit einem Ursprung des zweiten Koordinatensystems verbindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von dem Translationsvektor durchgeführt.
Das erste Koordinatensystem kann dabei insbesondere identisch zu dem Komponentenkoordinatensystem sein oder davon verschieden. Das zweite Koordinatensystem kann insbesondere identisch zu dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem sein oder kann davon verschieden sein.
Da die Pose des ersten Koordinatensystems in dem Komponentenkoordinatensystem, die Pose des zweiten Koordinatensystems in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem und der Translationsvektor bekannt sind, ist indirekt auch ein Translationsvektor zwischen einem Ursprung des Kraftfahrzeugkoordinatensystems und einem Ursprung des Komponentenkoordinatensystems bekannt. Der entsprechende Translationsvektor kann beispielsweise während eines der Kalibrierschritte bestimmt werden oder in sonstiger Weise gemessen werden.
Das Verfahren nach dem verbesserten Konzept beinhaltet also den winkelabhängigen Anteil einer Kalibrierung des Komponentenkoordinatensystems bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems in dem Sinne, dass die die translatorische Verschiebung der beiden Koordinatensysteme zueinander vorab bekannt ist.
Durch den Vergleich des transformierten Beschleunigungsvektors mit dem gemessenen Beschleunigungsvektor wird also beispielsweise bei bekanntem Translationsvektor zwischen dem ersten und dem zweiten Koordinatensystem die Winkellage des ersten Koordinatensystems bezüglich des zweiten Koordinatensystems bestimmt und aus der bekannten Pose des ersten Koordinatensystems zu dem Komponentenkoordinatensystems beziehungsweise des zweiten Koordinatensystems zu dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem die Winkellage des Komponentenkoordinatensystems bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems, also die Winkellage der Komponente.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die erste Beschleunigungsmessung und die zweite Beschleunigungsmessung zueinander zeitlich synchronisiert durchgeführt.
Mit anderen Worten werden die Beschleunigungsmessungen zeitgleich oder näherungsweise zeitgleich durchgeführt. Alternativ können die Beschleunigungsmessungen auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden, wenn die entsprechenden Zeitmarken oder Zeitpunkte der Messungen bekannt sind. Die Vergleichbarkeit der Messungen kann dann unter Berücksichtigung der kinematischen Bewegungsgrößen des Kraftfahrzeugs sichergestellt werden.
Durch die zeitlich synchronisierte Durchführung der Beschleunigungsmessungen wird eine höhere Genauigkeit der zu bestimmenden Winkellage der Komponente erreicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die erste Beschleunigungsmessung, die zweite Beschleunigungsmessung und die Bestimmung der wenigstens einen kinematischen Größe des Kraftfahrzeugs durch das Bewegungssensorsystem zeitlich synchronisiert durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die ersten Beschleunigungsmessung und die zweite Beschleunigungsmessung während der Laufzeit des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Bestimmung der wenigstens einen kinematischen Größe des Kraftfahrzeugs während der Laufzeit durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte zur Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem oder der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem sowie die Bestimmung der Winkellage der Komponente abhängig von einem Ergebnis der Transformation ebenfalls während der Laufzeit des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
Dadurch, dass die entsprechenden Schritte, insbesondere die Beschleunigungsmessungen, während der Laufzeit durchgeführt werden können, kann die Winkellage zu beliebigen Zeitpunkten durchgeführt und gegebenenfalls wiederholt werden, sodass die von oder mittels der Komponente erzeugten Daten, im Falle eines Umfeldsensorsystems entsprechende Sensordaten, stets mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit erzeugt oder verarbeitet werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die Komponente ein Umfeldsensorsystem für das Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Lidarsystem, ein Kamerasystem, ein Radarsystem und/oder ein Ultraschallsensorsystem.
Ein Umfeldsensorsystem kann hier und im Folgenden als Sensorsystem verstanden werden, das dazu in der Lage ist, Sensordaten oder Sensorsignale zu erzeugen, welche eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abbilden, darstellen oder wiedergeben.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Kalibriersystem für ein Kraftfahrzeug zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente des Kraftfahrzeugs angegeben. Das Kalibriersystem weist einen ersten Beschleunigungssensor, einen zweiten Beschleunigungssensor, sowie eine Recheneinheit auf. Der erste Beschleunigungssensor ist dazu eingerichtet, eine erste Beschleunigungsmessung durchzuführen, wobei eine Pose des ersten Beschleunigungssensors in einem vorgegebenen Komponentenkoordinatensystem der Komponente vorgegeben ist. Der zweite Beschleunigungssensor ist dazu eingerichtet, eine zweite Beschleunigungsmessung durchzuführen, wobei eine Pose des zweiten Beschleunigungssensors in einem vorgegebenen Kraftfahrzeugkoordinatensystem des Kraftfahrzeugs vorgegeben ist. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, ein Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem zu transformieren oder ein Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem zu transformieren. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, die Winkellage der Komponente abhängig von einem Ergebnis der Transformation zu bestimmen.
Das Kalibriersystem kann dabei die Komponente beinhalten. Dies ist aber nicht notwendigerweise der Fall.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kalibriersystems weist das Kalibriersystem ein Bewegungssensorsystem für das Kraftfahrzeug auf, dass dazu eingerichtet ist, wenigstens eine kinematische Größe des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem oder Die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem in Abhängigkeit von der wenigstens einen kinematischen Größe durchzuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält der erste Beschleunigungssensor ein mikroelektromechanisches System, MEMS, und/oder der zweite Beschleunigungssensor enthält ein MEMS.
Mit MEMS als Beschleunigungssensoren können insbesondere Kosten eingespart werden. Insbesondere im Vergleich zu einem Radarsystem oder einem sonstigen Umfeldsensorsystem als Referenz oder einem leistungsstarken Computersystem zur Verarbeitung großer Datenmengen kann das verbesserte Konzept in Verbindung mit dem Einsatz der MEMS zu Kosteneinsparungen führen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform, insbesondere einer Ausführungsform in der das Kalibriersystem die Komponente beinhaltet, enthält die Komponente ein Umfeldsensorsystem für das Kraftfahrzeug.
Besonders für Umfeldsensorsysteme als Komponenten ist das verbesserte Konzept vorteilhaft. So ist es für die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messergebnisse des Umfeldsensorsystems wichtig, dass die Winkellage des Umfeldsensorsystems, beispielsweise bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems, genau bekannt ist.
Weitere Ausführungsformen des Kalibriersystems nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann das Kalibriersystem nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder das Kalibriersystem führt ein solches Verfahren durch.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug angegebenen, wobei die Vorrichtung ein Kalibriersystem nach dem verbesserten Konzept und die Komponente beinhaltet.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Umfeldsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug angegeben, wobei die Umfeldsensorvorrichtung ein Kalibriersystem nach dem verbesserten Konzept enthält, wobei das Kalibriersystem die Komponente enthält und die Komponente als Umfeldsensorsystem ausgestaltet ist oder ein Umfeldsensorsystem enthält.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Kraftfahrzeug mit einer Umfeldsensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept und/oder eine Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept und/oder einen Kalibriersystem nach dem verbesserten Konzept angegeben.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Wenn die Befehle beziehungsweise das Computerprogramm durch ein Kalibriersystem nach dem verbesserten Konzept ausgeführt werden, insbesondere durch die Recheneinheit des Kalibriersystems, so veranlassen die Befehle das Kalibriersystem dazu, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Computerlesbares Speichermedium angegeben, das ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept speichert.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von dem verbesserten Konzept umfasst sein. Es sind somit auch solche Ausführungen des verbesserten Konzepts umfasst und offenbart, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und/oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen umfasst und offenbart, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen umfasst und offenbart, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.
Die Figur zeigt eine Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kalibriersystems nach dem verbesserten Konzept.
In der Fig. ist ein Kraftfahrzeug KF dargestellt, dass eine Umfeldsensorvorrichtung US mit einer Komponente KO sowie einer beispielhaften Ausführungsform eines Kalibriersystems KA nach dem verbesserten Konzept aufweist.
Das Kalibriersystem KA enthält einen ersten Beschleunigungssensor BS1, einen zweiten Beschleunigungssensor BS2 sowie eine Recheneinheit RE, die mit dem ersten Beschleunigungssensor BS1 sowie mit dem zweiten Beschleunigungssensor BS2 gekoppelt ist.
Die Beschleunigungssensoren BS1, BS2 sind insbesondere als 3D-Beschleunigungssensoren ausgestaltet. Vorzugsweise sind die Beschleunigungssensoren BS1, BS2 als MEMS ausgestaltet.
Die Komponente KO ist beispielsweise als Lidarsystem, als Kamerasystem, als Radarsystem oder als sonstiges Umfeldsensorsystem ausgestaltet.
Der erste Beschleunigungssensor BS1 ist an einer festen Position und mit einer festen Orientierung an oder in der Komponente KO positioniert und mit der Komponente KO befestigt. Die Komponente KO ist zusammen mit dem ersten Beschleunigungssensor BS1 fest mit dem Kraftfahrzeug KF verbunden, beispielsweise befindet sich die Komponente KO in einer gefederten Masse des Kraftfahrzeugs KF.
Der zweite Beschleunigungssensor BS2 ist an einer festen Position und mit einer festen Orientierung an dem Kraftfahrzeug KF befestigt, jedoch ist der zweite Beschleunigungssensor BS2 nicht in oder an der Komponente KO befestigt sondern unabhängig von der Komponente KO. Beispielsweise befindet sich der zweite Beschleunigungssensor BS2 in der gefederten Masse des Kraftfahrzeugs KF.
In der Fig. sind vier Koordinatensysteme KS1, KS2, KSKO, KSKF dargestellt.
Das erste Koordinatensystem KS1 ist insbesondere durch drei zueinander orthogonale Messachsen des ersten Beschleunigungssensors BS1 definiert, sodass das erste Koordinatensystem KS1 insbesondere den entsprechenden Richtungen der Einzelmessungen des ersten Beschleunigungssensors BS1 entsprechen. Die Messdaten des ersten Beschleunigungssensors BS1 beinhalten die aktuelle Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entlang jeder dieser drei Achsen, sodass ein erster Beschleunigungsvektor in dem ersten Koordinatensystem KS1 aus der Beschleunigungsmessung mittels des ersten Beschleunigungssensors BS1 resultiert. Der Ursprung des ersten Koordinatensystems liegt auf einer vordefinierten Position des ersten Beschleunigungssensors BS1.
Das zweite Koordinatensystem KS2 ist entsprechend der drei senkrecht aufeinander stehen Messachsen des zweiten Beschleunigungssensors BS2 definiert. Die Messdaten des zweiten Beschleunigungssensors BS2 beinhalten daher, analog wie für den ersten Beschleunigungssensor BS1 ausgeführt, die aktuellen Beschleunigungswerte entlang jeder dieser drei Achsen und dementsprechend einen zweiten Beschleunigungsvektor.
Der Ursprung des zweiten Koordinatensystems KS2 entspricht einem vordefinierten Punkt auf oder in dem zweiten Beschleunigungssensor BS2.
Das Komponentenkoordinatensystem KSKO entspricht einem Koordinatensystem der Komponente KO, ist also insbesondere starr mit der Komponente KO verbunden. Im Falle eines Umfeldsensorsystems, beispielsweise eines Lidarsystems, erzeugt die Komponente KO ihre Messdaten beispielsweise als ortsabhängige Daten in dem Komponentenkoordinatensystems KSKO. Diese Messdaten können beispielsweise Objektlisten, dreidimensionale Punktwolken, Kamerabilder und so weiter beinhalten.
Im Falle eines Lidarsystems entspricht eine Koordinatenachse des Komponentenkoordinatensystems KSKO beispielsweise einer optischen Achse des Lidarsystems. Ein Ursprung des Komponentenkoordinatensystems KSKO entspricht einem vordefinierten Punkt innerhalb der Komponente KO.
Die Pose des ersten Koordinatensystems KS1 bezüglich des Komponentenkoordinatensystems KSKO ist bekannt. In Spezialfällen können das erste Koordinatensystem KS1 und das Komponentenkoordinatensystem KSKO identisch sein.
Die Pose des zweiten Koordinatensystems KS2 bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems KSKF ist bekannt. In Spezialfällen können das zweite Koordinatensystem KS2 und das Komponentenkoordinatensystem KSKF identisch sein.
Das Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSKF des Kraftfahrzeugs KF entspricht einem Koordinatensystem mit einem Ursprung außerhalb der Komponente KO. Der Ursprung des Kraftfahrzeugkoordinatensystems KSKF entspricht einem vordefinierten Punkt innerhalb des Kraftfahrzeugs aber außerhalb der Komponente KO, beispielsweise einem Mittelpunkt zwischen zwei nicht gesteuerten Rädern des Kraftfahrzeugs KF.
Das Kalibriersystem KA kann auch ein Bewegungssensorsystem BSS aufweisen, das beispielsweise dazu eingerichtet ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs KF, eine Gierrate, eine Nickrate und eine Rollrate des Kraftfahrzeugs KF beziehungsweise die jeweilige zeitliche Ableitung davon zu bestimmen. Dies erfolgt insbesondere im Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSK.
Das Bewegungssensorsystem BSS kann beispielsweise einen oder mehrere Radgeschwindigkeitssensoren und/oder zwei weitere Beschleunigungssensoren an bekannten Positionen in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSKF beinhalten.
Die Winkellage der Komponente KO ist bekannt, sobald die Koordinatentransformation zwischen dem Komponentenkoordinatensystem KSKO und dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSKF bekannt ist. Mit anderen Worten entspricht die Winkellage der Komponente KO einem Gierwinkel, einem Rollwinkel und einem Nickwinkel des Komponentenkoordinatensystems KSKO bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems KSKF.
Die entsprechenden Koordinatentransformationen zwischen dem ersten Koordinatensystem KS1 und dem Komponentenkoordinatensystem KSKO werden beispielsweise vorab in einem Kalibrierungsschritt, beispielsweise einem intrinsischen Kalibrierungsschritt, typsicherweise bei der Fertigung der Komponente KO, durchgeführt.
Entsprechend wird die Koordinatentransformation zwischen dem zweiten Koordinatensystem KS2 und dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSKF in einem entsprechenden Kalibrierungsschritt einmalig bestimmt. Dies kann beispielsweise während der Fertigung des Kraftfahrzeugs KF erfolgen.
Die translatorische Verschiebung zwischen dem ersten Koordinatensystem KS1 und dem zweiten Koordinatensystem KS2, also ein Translationsvektor T, der den Ursprung des ersten Koordinatensystems KS1 mit dem Ursprung des zweiten Koordinatensystems KS2 verbindet, wird ebenfalls einmalig in einem entsprechenden Kalibrierungsschritt bestimmt, typsicherweise, wenn die Komponente KO an dem Kraftfahrzeug KF montiert wird.
Die verbleibende Rotationstransformation zwischen dem ersten Koordinatensystem KS1 und dem zweiten Koordinatensystem KS2 wird „online“, also während einer Laufzeit des Kraftfahrzeugs KF, also während einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Kraftfahrzeugs KF, durchgeführt. Im Allgemeinen kann dies erfolgen, während sich das Kraftfahrzeug bewegt.
Ein erster Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs KF wird in dem ersten Koordinatensystem KS1 mittels einer Beschleunigungsmessung durch den ersten Beschleunigungssensor BS1 bestimmt. Ein zweiter Beschleunigungsvektor wird, insbesondere gleichzeitig, durch eine entsprechende Beschleunigungsmessung des zweiten Beschleunigungsvektors BS2 in dem zweiten Koordinatensystem KS2 bestimmt.
Im Spezialfall eines stationären Kraftfahrzeugs KF kann die Winkellage des ersten Koordinatensystems KS1 bezüglich des zweiten Koordinatensystems KS2 direkt durch Vergleich der kartesischen Komponenten des Vektors der Erdbeschleunigung in den beiden entsprechenden Koordinatensystemen bestimmt werden, der dann sowohl dem ersten Beschleunigungsvektor als auch dem zweiten Beschleunigungsvektor entspricht.
Im allgemeinen Fall eines sich bewegenden Kraftfahrzeugs KF, insbesondere wenn sich das Kraftfahrzeug KF gemäß einer beschleunigten Bewegung, einer Rotationsbewegung und/oder einer beschleunigten Rotationsbewegung bewegt, sind der erste Beschleunigungsvektor, der zweite Beschleunigungsvektor und der Vektor der Erdbeschleunigung alle voneinander unterschiedlich.
In diesem Fall können die kartesischen Komponenten des ersten Beschleunigungsvektors im zweiten Koordinatensystem KS2 mittels der Recheneinrichtung RE basierend auf dem im zweiten Koordinatensystem KS2 gemessenen zweiten Beschleunigungsvektor, dem Translationsvektor T und den kinematischen Kraftfahrzeuggrößen bestimmt werden.
Die in dem zweiten Koordinatensystem KS2 berechneten Koordinaten des ersten Beschleunigungsvektors werden dann mittels der Recheneinheit RE mit den gemessenen kartesischen Komponenten des ersten Beschleunigungsvektors in dem ersten Koordinatensystem KS1 verglichen. Der Vergleich der kartesischen Komponenten des ersten Beschleunigungsvektors in den beiden Koordinatensystemen KS1, KS2 liefert dann unmittelbar die Winkellage des ersten Koordinatensystems KS1 bezüglich des zweiten Koordinatensystems KS2 und dementsprechend über die oben genannten bekannten Transformationen auf die Winkellage der Komponente KO als Winkellage des Komponentenkoordinatensystems KSKO bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems KSKF.
Die Berechnung des ersten Beschleunigungsvektors in dem zweiten Koordinatensystem KS2 führt die Recheneinheit RE dabei insbesondere basierend auf der durch Gleichung (1) gegebenen Transformationsvorschrift durch.
Zusammenfassend kann die Recheneinheit RE also durch Verkettung der vorbekannten Transformation zwischen dem Komponentenkoordinatensystem KSKO und dem ersten Koordinatensystem KS1, der wie beschrieben bestimmten Transformation zwischen dem ersten Koordinatensystem KS1 und dem zweiten Koordinatensystem KS2 und der vorbekannten Transformation zwischen dem zweiten Koordinatensystem KS2 und dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem KSKF, die Winkellage der Komponente KO bestimmen, also eine extrinsische Kalibrierung der Komponente KO zu dem Kraftfahrzeug KF durchgeführt werden, sofern der Translationsvektor T bekannt ist.
Vorteilhafter Weise sind die Beschleunigungssensoren BS1, BS2, und insbesondere die Sensoren des Bewegungssensorsystems BSS, zueinander zeitlich synchronisiert. Dies kann beispielsweise gemäß einem Standardnetzwerkprotokoll, beispielsweise dem Precision Time Protocol, PTP, oder dem Network Time Protocol, NTP, erfolgen.
Wie beschrieben wird durch das verbesserte Konzept eine Methode angegeben, die Winkellage einer Komponente, insbesondere eines Sensorsystems, zu einem Kraftfahrzeug zu bestimmen, ohne dass dazu Messdaten der Komponente selbst herangezogen werden müssen. Dies kann zur deutlichen Reduktion der Anforderungen an die Rechenleistung beziehungsweise zur Reduktion der Speicheranforderungen führen.
Zudem kann die Winkellage im statischen Fall des Kraftfahrzeugs oder bei Bewegung des Kraftfahrzeugs, sogar bei einer beschleunigten Rotationsbewegung des Kraftfahrzeugs, erfolgen. Insbesondere kann die Winkellage demnach zur Laufzeit des Kraftfahrzeugs erfolgen, ohne dass spezifische Kalibrierumgebungen notwendig sind.
Im Falle eines Umfeldsensorsystems als Komponente, wird also eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreicht, da das Verfahren unabhängig von der Umgebung ist und dreidimensionale Beschleunigungssensoren als ausgereifte Produkte günstig und mit hoher Genauigkeit zur Verfügung stehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018102884 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente (KO) eines Kraftfahrzeugs (KF), dadurch gekennzeichnet, dass - mittels eines ersten Beschleunigungssensors (BS1), dessen Pose in einem vorgegeben Komponentenkoordinatensystem (KSKO) der Komponente (KO) vorgegeben ist, eine erste Beschleunigungsmessung durchgeführt wird; - mittels eines zweiten Beschleunigungssensors (BS2), dessen Pose in einem vorgegeben Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) des Kraftfahrzeugs (KF) vorgegeben ist, eine zweite Beschleunigungsmessung durchgeführt wird; - mittels einer Recheneinheit (RE) - ein Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) transformiert wird oder ein Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) transformiert wird; und - die Winkellage der Komponente (KO) abhängig von einem Ergebnis der Transformation bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung einem ersten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs (KF) in dem Komponentenkoordinatensystem (KSKO) entspricht; - das Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung einem zweiten Beschleunigungsvektor des Kraftfahrzeugs (KF) in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) entspricht; und - mittels der Recheneinheit (RE) - der in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) transformierte erste Beschleunigungsvektor mit dem ersten Beschleunigungsvektor in dem Komponentenkoordinatensystem (KSKO verglichen wird oder der in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) transformierte zweite Beschleunigungsvektor mit dem zweiten Beschleunigungsvektor in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) verglichen wird; und - die Winkellage der Komponente (KO) abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung durchgeführt wird; oder - die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels eines Bewegungssensorsystems (BSS) des Kraftfahrzeugs (KF) wenigstens eine kinematische Größe des Kraftfahrzeugs (KF) bestimmt wird; und - die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKO) oder die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) in Abhängigkeit von der wenigstens einen kinematischen Größe durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine kinematische Größe eine Geschwindigkeit oder eine Drehzahl des Kraftfahrzeugs (KF) enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine kinematische Größe eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder eine Rotationsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (KF) enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Beschleunigungsmessung in einem ersten Koordinatensystem (KS1) des ersten Beschleunigungssensors (BS1) durchgeführt wird, wobei eine Pose des ersten Koordinatensystems (KS1) in dem Komponentenkoordinatensystem (KSKO) vorgegeben ist; - die zweite Beschleunigungsmessung in einem zweiten Koordinatensystem (KS2) des zweiten Beschleunigungssensors (BS2) durchgeführt wird, wobei eine Pose des zweiten Koordinatensystems (KS2) in dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) vorgegeben ist; und - die Transformation des Ergebnisses der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) oder die Transformation des Ergebnisses der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Translationsvektor durchgeführt wird, der einen Ursprung des ersten Koordinatensystems (KS1) mit einem Ursprung des zweiten Koordinatensystems (KS2) verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschleunigungsmessung und die zweite Beschleunigungsmessung zeitlich synchronisiert durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschleunigungsmessung und die zweite Beschleunigungsmessung während einer Laufzeit des Kraftfahrzeugs (KF) durchgeführt werden.
Kalibriersystem für ein Kraftfahrzeug (KF) zum Bestimmen einer Winkellage einer Komponente (KO) des Kraftfahrzeugs (KF), dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriersystem (KA) - einen ersten Beschleunigungssensor (BS1) aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine erste Beschleunigungsmessung durchzuführen, wobei eine Pose des ersten Beschleunigungssensors (BS1) in einem vorgegeben Komponentenkoordinatensystem (KSKO) der Komponente (KO) vorgegeben ist; - einen zweiten Beschleunigungssensor (BS2) aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine zweite Beschleunigungsmessung durchzuführen, wobei eine Pose des zweiten Beschleunigungssensors (BS2) in einem vorgegeben Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) des Kraftfahrzeugs (KF) vorgegeben ist; und - eine Recheneinheit (RE) aufweist, die dazu eingerichtet ist, - ein Ergebnis der ersten Beschleunigungsmessung in das Kraftfahrzeugkoordinatensystem (KSKF) zu transformieren wird oder ein Ergebnis der zweiten Beschleunigungsmessung in das Komponentenkoordinatensystem (KSKO) zu transformieren; und - die Winkellage der Komponente (KO) abhängig von einem Ergebnis der Transformation zu bestimmen.
Kalibriersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Beschleunigungssensor (BS1) ein mikroelektromechanisches System enthält und/oder der zweite Beschleunigungssensor (BS2) ein mikroelektromechanisches System enthält.
Kalibriersystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (KO) ein Umfeldsensorsystem für das Kraftfahrzeug (KF) enthält.
Umfeldsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (KF), dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldsensorvorrichtung (US) ein Kalibriersystem (KA) nach Anspruch 12 und das Umfeldsensorsystem enthält.
Computerprogramm mit Befehlen, die, wenn sie durch ein Kalibriersystem (KA) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 ausgeführt werden, das Kalibriersystem (KA) dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, das ein Computerprogramm nach Anspruch 14 speichert.