DE10347694B4

DE10347694B4 - Sensorausrichtungsverfahren und -system

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Publication number: DE10347694B4
Application number: DE10347694A
Authority: DE
Inventors: Paul Kirk Zoratti; Jeffrey Allen Bochenek; Joseph Charles Attard; Ammon Keefe Wright; Terry Joseph Anson
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: GB2394135A; GB2394135B; US20040066325A1; GB0323119D0; GB0321618D0; DE10347694A1; US6771210B2

Abstract

Verfahren zur Ausrichtungsprüfung eines an einem Kraftfahrzeug befestigten Sensorgeräts (100) in Bezug auf zumindest eine Sensorachse (x, y, z), die Schritte umfassend:
– Positionieren eines ersten Erfassungsobjekts (120, 130) in einer definierten Position zum Kraftfahrzeug (110);
– Erzeugen einer Vielzahl von Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) am Sensorgerät (100) unter einem vorgegebenen Azimut- und/oder Höhenwinkel zum Erzeugen einer definierten Strahlcharakteristik (300, 350), wobei jeder Strahl eine bestimmte Strahlbreite aufweist;
– Messen von Signalpegeln, die die Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) an dem ersten Erfassungsobjekt (120, 130) erzeugen;
– Bestimmen eines ersten Signalpegels in einem ersten Strahl (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322);
– Bestimmen eines zweiten Signalpegels in einem benachbarten zweiten Strahl (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322);
– Bestimmen der Abweichung des Wertes des ersten Signalpegels von dem Wert des zweiten Signalpegels und Vergleichen mit...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sensorausrichtungsverfahren und -systeme und insbesondere auf ein Radarausrichtungs- und -prüfverfahren sowie ein System zum Ausrichten und Prüfen der Ausrichtung einer an einem Kraftfahrzeug angebrachten Radarantennenanordnung.
Sensoren, wie z. B. Radarantennenanordnungen, werden in Kraftfahrzeugen verwendet, um dem Fahrer Ausstattungen, wie z. B. Totzonenerfassung, Parkhilfe, adaptive Geschwindigkeitsregelung, Zusammenstoßvermeidung und Ähnliches, zur Verfügung zu stellen. Die Sensoren sind an verschiedenen Stellen am Kraftfahrzeug angebracht und erzeugen eine Vielzahl von Richtstrahlen, die Informationen über Objekte in unmittelbarer Umgebung des Kraftfahrzeugs liefern.
Die DE 35 42 328 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbständigen Ausrichten eines Messinstruments auf einen Zielpunkt, wobei ein Zielstrahl richtungsmoduliert und ein vom Ziel reflektierter Empfangsstrahl bezüglich seiner Phasenlage ausgewertet und das Ergebnis zum Steuern des Zielstrahls genutzt wird. Der Zielstrahl wird dabei um eine Achse rotiert, wodurch sich die vom Ziel reflektierte Energie mit der Rotation periodisch ändert, solange sich der Zielpunkt nicht auf der Achse befindet, um die der Zielstrahl rotiert.
Die WO 01/57551 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten einer Radareinrichtung, wobei zumindest drei Radarreflektoren horizontal zueinander beabstandet auf drei verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet und von einem Radarstrahl gescannt werden. Aufgrund der Werte der Reflexionen kann die mittlere der drei Ebenen identifiziert werden. Das gleiche Verfahren kann zusätzlich auch mit drei Radarreflektoren auf drei parallelen, senkrechten Ebenen durchgeführt werden, wodurch die Radareinrichtung auf ein Koordinatenkreuz ausgerichtet werden kann.
Die von einem Sensor ausgesendeten Strahlen müssen für die Bereitstellung genauer Informationen unter einem vorgegebenen Azimutwinkel ausgestrahlt werden. Außerdem könnte in Abhängigkeit von der Strahlencharakteristik zusätzlich ein vorgegebener Höhenwinkel erforderlich sein. Dementsprechend sind die Sensoren gewöhnlich an einem Montageträger befestigt, der die Einstellung von Azimut- und Höhenwinkel erleichtert. Während der Installation des Sensors muss die Sensorausrichtung geprüft werden. Des Weiteren muss zu bestimmten Zeitpunkten während der Betriebsdauer des Kraftfahrzeugs, wie z. B. bei einer planmäßigen Wartung, die Sensorausrichtung erneut geprüft werden. Falls der Sensor fehlerhaft ausgerichtet ist, muss er außerdem eingestellt und erneut ausgerichtet werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtungsprüfung eines an einem Kraftfahrzeug befestigten Sensorgeräts gemäß Anspruch 1 sowie ein System zum Ausrichten eines an einer Kraftfahrzeug-Baugruppe befestigten Sensorgeräts gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Verfahren zum Ausrichten eines an einem Kraftfahrzeug befestigten Sensorgeräts umfasst die Schritte: Definition einer Sensorachse und Positionierung eines ersten und zweiten Erfassungsobjekts relativ zum Kraftfahrzeug. Das erste Erfassungsobjekt ist mit der Sensorachse koinzident und das zweite Erfassungsobjekt ist senkrecht zur Sensorachse angeordnet. Es werden eine Vielzahl von Strahlen erzeugt, wobei der erste und der zweite Signalpegel im ersten bzw. zweiten Strahl festgelegt werden. Der erste Signalpegel entspricht dem ersten Erfassungsobjekt und der zweite Signalpegel dem zweiten Erfassungsobjekt. Die Sensorausrichtung wird auf der Basis des ersten und zweiten Signalpegels festgelegt.
Ein System zur Ausrichtung eines an einer Baugruppe befestigten Sensorgeräts umfasst eine erste Positionshaltevorrichtung, mit der die Baugruppe an einem ersten Standort platziert werden kann, und eine zweite Positionshaltevorrichtung, mit der ein erstes Erfassungsobjekt an einem zweiten Standort platziert werden kann. Der zweite Standort liegt in solcher Weise relativ zur Baugruppe, dass beim Ausrichten des Sensorgeräts das erste Erfassungsobjekt an einem Strahlenschnittpunkt von erstem und zweitem benachbartem Strahl positioniert wird.
1 ist ein Blockschaltbild eines Sensorausrichtungssystems.
Die 2, 3 und 4 stellen Draufsicht, Vorder- bzw. Seitenansicht des Sensorausrichtungssystems dar.
5 stellt eine zweidimensionale azimutale Strahlcharakteristik eines Sensorgeräts dar.
6 ist eine Draufsicht eines Strahlcharakteristiküberdeckungsbereichs einer Erfassungszone für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät.
7 ist eine Draufsicht des Strahlcharakteristiküberdeckungsbereichs der Erfassungszone für ein fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät.
8 stellt einen mit einem ersten Erfassungsobjekt koinzidenten Strahlenschnittpunkt für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät dar.
9 stellt einen zum ersten Erfassungsobjekt verschobenen Strahlenschnittpunkt für ein fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät dar.
10 stellt eine Höhenstrahlcharakteristik für zwei Strahlen des Sensorgeräts dar.
11 stellt die einem ersten und einem zweiten Erfassungsobjekt entsprechenden Höhenstrahlcharakteristiksignalpegel für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät dar.
12 stellt die einem ersten und einem zweiten Erfassungsobjekt entsprechenden Höhenstrahlcharakteristiksignalpegel für ein fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät dar.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Prüfung und Korrektur der Azimutwinkelausrichtung des Sensorgeräts darstellt.
14 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Prüfung und Korrektur der Azimut- und Höhenwinkelausrichtung des Sensorgeräts darstellt.
1 stellt ein Blockdiagramm für ein Sensorausrichtungssystem 10 dar. Ein Sensorgerät 100 ist an einer Baugruppe 110 befestigt. Das Sensorgerät 100 führt eine räumliche Erfassung durch Ausstrahlung einer eine Vielzahl von Richtstrahlen umfassenden Strahlcharakteristik von einer Strahlungsfläche 101 durch. Beispielhafte Sensorgeräte 100 enthalten eine Radarantennenanordnung, akustische Anordnungen und Ähnliches.
Die Strahlen des Sensorgeräts 100 müssen zur Bereitstellung genauer Informationen über die Erfassungsobjekte unter einem vorgegebenen Azimutwinkel ausgestrahlt werden. Demzufolge ist das Sensorgerät 100 in Bezug auf mindestens eine erste Sensorachse x ausgerichtet. Außerdem könnte in Abhängigkeit der Strahlencharakteristik des Sensorgeräts 100 zusätzlich ein vorgegebener Höhenwinkel erforderlich sein. Deshalb könnte das Sensorgerät außerdem in Bezug auf eine zweite Sensorachse y oder selbst auf eine dritte Sensorachse z ausgerichtet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung prüft das System 10 die sachgemäße Ausrichtung des Sensorgeräts 100 zur ersten Sensorachse x. Ein erstes Erfassungsobjekt 120 wird relativ zur Baugruppe 110 platziert. Das Sensorgerät 100 erzeugt einen dem Erfassungsobjekt 120 entsprechenden ersten Satz Erfassungssignale S_x1 und S_x2. Der erste Satz Erfassungssignale S_x1 und S_x2 wird verwendet, um festzustellen, ob ein Strahlenschnittpunkt zweier benachbarter Strahlen mit dem ersten Erfassungsobjekt 120 ausgerichtet ist. Damit kann die auf dem ersten Satz von Erfassungssignalen basierende Sensorausrichtung in Bezug auf die erste Achse x bestimmt werden.
In einer anderen Ausgestaltung prüft das System 10 die sachgemäße Ausrichtung des Sensorgeräts 100 zur ersten Sensorachse x und zu einer zweiten Sensorachse y. Zusätzlich zum ersten Erfassungsobjekt 120 wird ein zweites Erfassungsobjekt 130 relativ zur Baugruppe 110 platziert. Das Sensorgerät 100 erzeugt ein dem ersten Erfassungsobjekt 120 entsprechendes erstes Erfassungssignal S_x3 und ein dem zweiten Erfassungsobjekt 130 entsprechendes zweites Erfassungssignal S_y. Basierend auf dem ersten und zweiten Erfassungssignal S_x3 bzw. S_y kann die Sensorausrichtung in Bezug sowohl auf die erste Sensorachse x als auch auf die zweite Sensorachse y bestimmt werden. Das erste Erfassungssignal S_x3 könnte eines der Erfassungssignale S_x1 oder S_x2 sein.
In einer weiteren Ausgestaltung sind erstes und zweites Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 vorzugsweise in einem Abstand d zur Strahlungsfläche 101 des Sensorgeräts 100 platziert, so dass sich das Sensorgerät 100 nicht im Nahfeld der Erfassungsobjekte 120 und 130 befindet. Analog dazu befinden sich erstes und zweites Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 ebenfalls nicht im Nahfeld des Sensorgeräts 100.
Die 2, 3 und 4 stellen Draufsicht, Vorder- bzw. Seitenansicht des Sensorausrichtungssystems 10 dar. Die in den 2 bis 4 gezeigten bildlich dargestellten Ausgestaltungen werden zur Ausrichtungsprüfung und zur Justierung von an einer Kraftfahrzeugbaugruppe 110 befestigten Sensorgeräten 100 verwendet. Erstes und zweites Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 sind relativ zum Kraftfahrzeug 110 platziert. Das erste Erfassungsobjekt 120 ist in einem Winkel θ₁ zu einer ausgerichteten Mittelachse des Sensorgeräts 100 platziert. Das zweite Erfassungsobjekt ist in einem Winkel θ₂ zur ausgerichteten Mittelachse des Sensorgeräts 100 platziert. Darüber hinaus ist das zweite Erfassungsobjekt 130 außerdem oberhalb der Sensorachse x unter einem Winkel θ₃ platziert, so dass das zweite Erfassungsobjekt 130 in einem senkrechten Abstand h oberhalb des ersten Erfassungsobjekts 120 platziert ist, wie in 3 gezeigt. Die Werte von θ₁, θ₂ und θ₃ hängen von der Strahlcharakteristik des Sensorgeräts 100 ab.
Das Kraftfahrzeug 110 ist in einer Positionshaltevorrichtung 200 platziert, so dass der befestigte Sensor 100 sowie das erste und zweite Erfassungsobjekt 120 bzw. 130, wie zuvor beschrieben und in den 2 und 3 gezeigt, zueinander angeordnet sind. Die Positionshaltevorrichtung 200 könnte ein für die Aufnahme eines Kraftfahrzeugs 110 gestaltetes Fahrzeugmontagegerät sein, so dass sich das Kraftfahrzeug 110 in einer Zwangsposition befindet. Alternativ könnte die Positionshaltevorrichtung ein optisches Anzeigesystem zur Prüfung sein, dass sich das Kraftfahrzeug 110 in einer Zwangsposition befindet. Solche optischen Anzeigesysteme enthalten auf einer Fläche 202 aufgemalte Indikatoren, Laserreferenzpunkte für Laserstrahlen, die von am Kraftfahrzeug 110 befestigten Laser emittiert werden, und Ähnliches.
Erstes und zweites Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 werden an einer Wand 210 mithilfe von Halterungen 220 bzw. 230 montiert. Die Wand 210 könnte mit einem energieabsorbierenden Material 240 verkleidet sein. Die Wahl des energieabsorbierenden Materials 240 ist vom jeweils verwendeten Sensorgerätetyp 100 abhängig. Zum Beispiel ist bei einer Radarantennenanordnung als Sensorgerät 100 das energieabsorbierende Material 240 ein radarabsorbierendes Material; bei einer akustischen Anordnung als Sensorgerät 100 ist das energieabsorbierende Material 240 ein schallabsorbierendes Material.
Die Position eines sachgemäß ausgerichteten Sensorgeräts 100 hängt vom Standort und der Funktion des Sensorgeräts 100 ab. Ein Totzonenerfassungssensor zum Beispiel ist nahe der toten Zone des Kraftfahrzeugs platziert und zwecks räumlicher Erfassung der toten Zone positioniert; ein Zusammenstoßvermeidungssensor ist am Vorderteil des Kraftfahrzeugs platziert und zwecks räumlicher Erfassung eines sich vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Bereichs positioniert. Deshalb könnte für eine sachgerechte Ausrichtung des Sensorgeräts 100 eine Winkeldrehung um die x-, y- und z-Achse erforderlich sein. Das in den 2 und 3 dargestellte Sensorgerät 100 ist zum Beispiel sachgerecht ausgerichtet, wenn in jeder der Achsen x, y und z keine Winkeldrehung existiert. Jedoch prüft das System 10 auch die Ausrichtung von Sensorgeräten 100, die eine Ausrichtung haben, bei der eine Notwendigkeit zur Winkelverstellung in einer der Achsen x, y und z oder sogar in allen Achsen besteht. In 4 ist das Sensorgerät 100 zum Beispiel mit einer Winkeldrehung α_x zur x-Achse auszurichten. Die Positionen des ersten und zweiten Erfassungsobjekts 120 bzw. 130 werden entsprechend gedreht.
Die Positionierung des ersten und zweiten Erfassungsobjekts 120 bzw. 130 ist von der vom Sensorgerät 100 erzeugten Strahlcharakteristik abhängig. 5 stellt eine solche vom Sensorgerät 100 erzeugte zweidimensionale azimutale Strahlcharakteristik 300 dar. Die Strahlcharakteristik 300 wird von der Strahlungsfläche 101 des Sensorgeräts 100 ausgestrahlt. Die Strahlcharakteristik wird auf einer dB-Bezugsleistungsskala 302 über einer Azimutwinkelachse 304 gemessen und umfasst eine Vielzahl von Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322. Jeder Strahl besitzt eine zugehörige Ausrichtungsachse, in der seine Empfangsempfindlichkeit ein Maximum ist. Zum Beispiel besitzt der Strahl 316, der zentrale Strahl der Strahlcharakteristik 300, eine Ausrichtungsachse von 0°, die mit der z-Achse zusammenfällt.
Die Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 könnten gleichzeitig oder durch Ablenkung eines Strahls in diskreten Schritten für jede Ausrichtungsachse oder durch mechanische Ablenkung des Sensorgeräts 100 erzeugt werden. In einer Ausgestaltung ist das Sensorgerät 100 zum Beispiel eine Radaranordnung, und die Strahlcharakteristik 300 wird durch gleichzeitige Erzeugung einer Vielzahl von Strahlen durch Auswahl festgelegter Antennenöffnungen im Sensorgerät 100 gebildet. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Strahlcharakteristik 300 durch ständige Justierung von Phasenlaufzeiten in Verbindung mit der Antennengruppe gebildet, und dadurch wird ein einziger Strahl selektiv in jede Strahlposition der Strahlcharakteristik 300 abgelenkt. In jeder Strahlposition wird eine Signalpegelmessung durchgeführt. In einer noch anderen Ausgestaltung wird die Strahlcharakteristik 300 durch mechanische Ablenkung des Sensorgeräts 100 erzeugt. In dieser Ausgestaltung erzeugt das Sensorgerät 100 einen Richtstrahl und ist an einem mechanisch verstellbaren Gerät montiert, wie z. B. einer elektronisch gesteuerten Kardanaufhängung. Das Sensorgerät 100 wird so abgelenkt, dass der Richtstrahl an den entsprechenden Ausrichtungsachsen positioniert wird, und in jeder Strahlposition wird eine Signalmessung durchgeführt. Es könnten auch andere Verfahren zur Erzeugung der Strahlcharakteristik 300 eingesetzt werden.
Jedes Paar benachbarter Strahlen besitzt einen Strahlenschnittpunkt, der der erste Schnittpunkt zwischen zwei benachbarten Strahlen ist. Die beiden Strahlen 316 und 318 haben zum Beispiel einen Strahlenschnittpunkt 317. Ein an einem Strahlenschnittpunkt befindliches Objekt verursacht deshalb in allen den Strahlenschnittpunkt bildenden Strahlen ein gleiches Leistungssignal.
Eine Strahlbreite für jeden Strahl ist das Winkelmaß zwischen zwei Strahlenschnittpunkten. Zum Beispiel befindet sich der Strahlenschnittpunkt 315 bei –8° und der Strahlenschnittpunkt 317 bei 9°. Daraus ergibt sich eine Strahlbreite bei Strahl 316 von 17°.
6 ist eine Draufsicht des Strahlcharakteristiküberdeckungsbereichs einer Erfassungszone 400 für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät 100. Die dargestellte Erfassungszone 400 ist so konfiguriert, dass sie mit der für den Insassen nicht einsehbaren, also toten Zone des Kraftfahrzeugs 110 übereinstimmt. Das Sensorgerät 100 erzeugt die Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 zwecks Erfassung von Objekten innerhalb der toten Zone.
7 ist eine Draufsicht des Strahlcharakteristiküberdeckungsbereichs einer Erfassungszone 400 für ein fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät 100. Das Sensorgerät 100 ist um einen Winkel von annähernd 10° azimutal fehlerhaft ausgerichtet, und damit sind die Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 ebenso fehlerhaft ausgerichtet. Deshalb zeigt das Sensorgerät 100 durch die sich außerhalb der Erfassungszone 400 in Zone 402 befindenden Objekte eine falsche Erfassung eines Objekts in der Erfassungszone 400 an. Analog werden Objekte in Zone 404, obwohl sie sich in der Erfassungszone 400 befinden, nicht durch das Sensorgerät 100 erfasst, und deshalb zeigt das Sensorgerät 100 fälschlicherweise an, dass die Erfassungszone 400 frei ist.
Die Beschreibung der Ausrichtungsprüfung des Sensorgeräts 100 durch das System 10 der 1 bis 4 wird mit Bezug auf die 8 und 9 fortgesetzt. 8 stellt einen mit einem ersten Erfassungsobjekt 120 übereinstimmenden Strahlenschnittpunkt 317 für ein Sensorgerät 100 dar, das azimutal sachgerecht ausgerichtet ist. Wie durch die Linie 330 gezeigt, ist das erste Erfassungsobjekt in einem Winkel θ₁ zu einer Ausrichtungsachse eines Strahls aus der Vielzahl von Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 platziert. Wie durch die Linie 331 gleichermaßen gezeigt, ist das zweite Erfassungsobjekt in einem Winkel θ₂ zu einer Ausrichtungsachse eines Strahls aus der Vielzahl von Strahlen 310, 312, 314, 316, 318, 320 und 322 platziert. In der bildlich dargestellten und beschriebenen Ausgestaltung entspricht die ausgerichtete Mittelachse der Mittelachse des Strahls 316 bei einer sachgemäßen Ausrichtung des Sensorgeräts 100, welche 0° beträgt. Außerdem entspricht der Winkel θ₁ dem Strahlenschnittpunkt 317 für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät 100. Für die bildlich dargestellte Strahlcharakteristik 300 ist θ₁ gleich 9°.
Jeder der den Strahlenschnittpunkt 317 bildenden Strahlen 316 und 318 erzeugt ein Signal entsprechend dem am Strahlenschnittpunkt 317 platzierten ersten Erfassungsobjekt 120. Eine Differenz zwischen einem ersten Signalpegel des Strahls 316 und einem zweiten Signalpegel des zweiten Strahls 318 zeigt eine fehlerhafte Ausrichtung des Sensors an. In einer Ausgestaltung wird die Differenz des ersten und zweiten Signalpegels durch ein Verhältnis des Signals von Strahl 316 zum Signal von Strahl 318 gemessen. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Differenz des ersten und zweiten Signalpegels durch Subtraktion des Signals von Strahl 316 vom Signal des Strahls 316 gemessen. Das System 10 kann so konfiguriert sein, dass die Signalpegeldifferenz mit einem Winkelwert für fehlerhafte Ausrichtung korreliert wird, oder es könnte so konfiguriert sein, dass eine fehlerhafte Sensorausrichtung angezeigt wird, wenn die Signalpegeldifferenz einen Schwellenwert (z. B. 0,5 dB) übersteigt.
Wie durch den Schnittpunkt 332 gezeigt, befindet sich das erste Erfassungsobjekt am Strahlenschnittpunkt 317 der Strahlen 316 und 618. Demzufolge betragen die ersten und zweiten Signalpegel von den Strahlen 316 und 318 –0,5 dB, und deshalb zeigt das System 10 an, dass sich das Sensorgerät 100 in einer sachgemäßen azimutalen Ausrichtung befindet.
9 stellt einen zu einem ersten Erfassungsobjekt 120 verschobenen Strahlenschnittpunkt 317 für ein azimutal fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät 100 dar. In 9 ist das Sensorgerät 100 um 10° azimutal fehlerhaft ausgerichtet, wie durch die Ausrichtungsachse von Strahl 316 gezeigt, die auf –10° verschoben worden ist. Der dem ersten Erfassungsobjekt entsprechende erste Signalpegel des Strahls 316 beträgt etwa –23 dB, wie durch den Schnittpunkt 334 gezeigt, und der durch den Schnittpunkt 336 gezeigte zweite Signalpegel des Strahls 318 beträgt jetzt etwa –2 dB. Demzufolge unterscheiden sich erster und zweiter Signalpegel um 21 dB, was eine fehlerhafte Ausrichtung des Sensorgeräts 100 bedeutet.
Durch Verwendung eines Strahlenschnittpunkts zur Messung der Ausrichtung von Sensorgerät 100 ist nur ein Erfassungsobjekt zur Prüfung auf sachgerechte Ausrichtung erforderlich. Außerdem können kleine azimutale Fehlausrichtungen erfasst werden. Bei Verschiebung des Strahlenschnittpunkts 317 weg von der Übereinstimmung mit dem ersten Erfassungsobjekt 120 steigt die Differenz zwischen erstem und zweitem Signalpegel schnell an. Wird zum Beispiel die in 8 dargestellte Strahlcharakteristik in die negative Richtung der Winkelachse 304 verschoben, fällt der dem ersten Erfassungsobjekt im Strahl 316 entsprechende erste Signalpegel schnell ab, wie durch Pfeil 338 in 9 gezeigt. Im Gegensatz dazu steigt der dem ersten Erfassungsobjekt im Strahl 318 entsprechende zweite Signalpegel weniger schnell an, erreicht ein Maximum an der Ausrichtungsachse von Strahl 318 und beginnt anschließend abzufallen, wie durch Pfeil 340 gezeigt. In Abhängigkeit von der Strahlbreite der von der Sensoranordnung erzeugten Strahlen können Signaldifferenzen von 0,5 dB zwischen dem ersten und dem zweiten Signalpegel zu azimutalen Ausrichtungsfehlern von nur 0,3° korreliert werden.
Außerdem könnten, obwohl das erste Erfassungsobjekt der beschriebenen Ausgestaltung in einem Winkel θ₁ von der Ausrichtungsachse des Sensorgeräts 100 in Übereinstimmung mit dem Strahlenschnittpunkt 317 von zentralem Strahl 316 und einem benachbarten Strahl 318 platziert worden ist, andere Strahlenschnittpunkte verwendet werden. Wenn zum Beispiel der Strahlenschnittpunkt 319 verwendet wird, ist der Wert von θ₁ gleich 26°, da das der Winkel ist, in dem der Strahlenschnittpunkt 319 angeordnet ist, wenn das Sensorgerät sachgemäß ausgerichtet ist.
Außerdem könnte die damit beschriebene Ausgestaltung außer zur Azimutwinkelausrichtung zusätzlich zur Prüfung einer Höhenwinkelausrichtung verwendet werden. Wenn das Sensorgerät 100 mehrere räumlich verteilte Strahlen in der Höhendimension zusätzlich zur azimutalen Dimension erzeugt, könnte dieselbe Ausgestaltung gleichermaßen zur Erfassung von Höhenwinkelfehlausrichtungen des Sensorgeräts 100 durch Wahl eines Strahlenschnittpunkts zweier benachbarter Strahlen verwendet werden. Höhenwinkelfehlausrichtungen könnten durch eine zu hohe oder zu niedrige Montage des Sensorgeräts 100 oder durch unkorrekte Drehung des Sensorgeräts 100 verursacht werden, wodurch sich eine Drehverlagerung der Strahlcharakteristik 300 ergibt.
Eine weitere Ausgestaltung des Systems 10 könnte unabhängig von Höhenstrahlen zur Prüfung der Höhenwinkelausrichtung und der Azimutwinkelausrichtung des Sensorgeräts verwendet werden. Das zweite Erfassungsobjekt 130 wird relativ zum Kraftfahrzeug und zum ersten Erfassungsobjekt 120 versetzt positioniert, wie in den 2 und 3 gezeigt. In dieser Ausgestaltung werden sowohl die Azimutwinkel- als auch die Höhenwinkelausrichtung in Übereinstimmung mit einer Höhenstrahlcharakteristik der einzigen azimutalen Strahlcharakteristik 300 von 5 geprüft und ausführlicher in 10 beschrieben, in dem eine Höhenstrahlcharakteristik 350 für zwei Strahlen 312 und 316 des Sensorgeräts 100 dargestellt ist. Wie in 5 wird die Strahlcharakteristik 350 von 10 auf einer dB-Bezugsleistungsskala 302 gemessen. In 10 ist die dB-Skala jedoch über einer Höhenwinkelachse 306 verteilt. Die Höhenscheibe von Strahl 316 entspricht der Strahlreaktion am Strahlenschnittpunkt 317, der sich θ₁° von der azimutalen Ausrichtungsachse des Strahls 316 entfernt befindet. Die Höhenscheibe von Strahl 312 entspricht der Strahlreaktion an der azimutalen Ausrichtungsachse des Strahls 312, die sich θ₂° von der azimutalen Ausrichtungsachse des Strahls 316 entfernt befindet. Für die dargestellte Strahlcharakteristik 350 ist θ₂ gleich 33°. Eine weitere Linie 354 entspricht dem zweiten Erfassungsobjekt 130, das sich θ₃° oberhalb der Achse x des Sensorgeräts 100 befindet. Für die dargestellte Strahlcharakteristik 350 ist θ₃ gleich 5°.
11 stellt den dem ersten und zweiten Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 entsprechenden Höhenstrahlcharakteristiksignalpegel für ein sachgemäß ausgerichtetes Sensorgerät dar. Eine Linie 352 entspricht dem ersten Erfassungsobjekt 120, das koinzident mit der durch die x- und die z-Achse des Sensorgeräts 100 gebildeten Ebene positioniert ist. Der Schnittpunkt 353 zeigt ein erstes Signal, das eine Größe von –5 dB hat und dem Pegel bei der Erfassung des ersten Erfassungsobjekts 120 durch Strahl 316 entspricht.
Der Schnittpunkt 355 zeigt ein zweites Signal, das einen Pegel von –5 dB hat und der Erfassung des zweiten Erfassungsobjekts 130 durch Strahl 312 entspricht. Eine Differenz zwischen dem ersten Signal von Strahl 316 und dem zweiten Signal von Strahl 312 würde eine fehlerhafte Sensorausrichtung anzeigen. Da jedoch erster und zweiter Signalpegel der Strahlen 316 bzw. 312 den gleichen Wert –5 dB aufweisen, zeigt das System 10, dass das Sensorgerät sowohl im Azimutwinkel als auch im Höhenwinkel sachgerecht ausgerichtet ist.
12 stellt die dem ersten und zweiten Erfassungsobjekt 120 bzw. 130 entsprechenden Höhenstrahlcharakteristiksignalpegel für ein fehlerhaft ausgerichtetes Sensorgerät dar. In diesem Beispiel ist das Sensorgerät 100 um einen Höhenwinkel Δθ von etwa 1° fehlerhaft ausgerichtet. Die Schnittpunkte 353 und 355 zeigen jetzt einen ersten und zweiten Signalpegel von etwa –6 dB bzw. –4 dB, die wiederum eine fehlerhafte Höhenwinkelausrichtung des Sensorgeräts 100 anzeigen. Deshalb kann das System 10 bei Verwendung von zwei Erfassungsobjekten 120 und 130 sowohl die Azimutwinkel- als auch die Höhenwinkelausrichtung des Sensorgeräts 100 prüfen.
Das zweite Erfassungsobjekt 130 der beschriebenen Ausgestaltung wurde senkrecht nach oberhalb des ersten Erfassungsobjekts 120 verlagert, es könnte jedoch auch senkrecht nach unterhalb des ersten Erfassungsobjekt 120 verlagert worden sein. Des Weiteren könnten die Winkel θ₁, θ₂ und θ₃ in Abhängigkeit von der jeweiligen Strahlcharakteristik des Sensorgeräts 100 gleichermaßen entsprechend verändert werden.
Wenn das Sensorgerät 100 fehlerhaft ausgerichtet ist, kann das System 10 außerdem zum Ausrichten des Sensorgeräts 100 verwendet werden. Das Sensorgerät 100 kann manuell oder elektronisch verstellt werden, bis das System 10 anzeigt, dass das Sensorgerät 100 ausgerichtet ist. Eine manuelle Justierung kann durch physikalisches Verstellen des Sensorgeräts 100 in einem am Kraftfahrzeug 110 befestigten entsprechenden Montageträger oder durch weitere ähnliche Verfahren ausgeführt werden. Eine elektronische Justierung kann durch Eingeben von Ablenkungsparametern oder Laufzeiten in das Sensorgerät 100 ausgeführt werden, wodurch das Sensorgerät 100 veranlasst wird, die Strahlcharakteristik 300 auf einen Azimut- und/oder Höhenwinkel abzulenken. Es können auch andere elektronische Justierungen angewendet werden. Zeigt das System 10 an, dass das Sensorgerät 100 sachgerecht ausgerichtet ist, sind keine weiteren Justierungen erforderlich.
13 ist ein Flussdiagramm 500, das einen Prozess zur Prüfung und Korrektur der Azimutwinkelausrichtung des Sensorgeräts 100 darstellt. In Schritt 502 wird ein erstes Erfassungsobjekt 120 relativ zum Kraftfahrzeug 110 positioniert. In Schritt 504 erzeugt das Sensorgerät 100 eine Vielzahl von Strahlen. In Schritt 506 wird ein gemeinsamer Schnittpunkt zweier benachbarter Strahlen gewählt. In Schritt 508 wird festgestellt, ob der Strahlenschnittpunkt mit dem ersten Erfassungsobjekt 120 koinzident ist. Ist der Strahlenschnittpunkt mit dem ersten Erfassungsobjekt 120 koinzident, ist das Sensorgerät 100 azimutal ausgerichtet. Ist jedoch der Strahlenschnittpunkt mit dem ersten Erfassungsobjekt 120 nicht koinzident, ist das Sensorgerät 100 azimutal fehlerhaft ausgerichtet. Das Sensorgerät 100 wird dann justiert, wie durch Schritt 510 gezeigt, und Schritt 508 wird wiederholt.
14 ist ein Flussdiagramm 600, das einen Prozess zur Prüfung und Korrektur der Azimut- und Höhenwinkelausrichtung des Sensorgeräts darstellt. In Schritt 602 wird eine Sensorachse definiert. In Schritt 604 wird ein erstes Erfassungsobjekt 120 relativ zum Kraftfahrzeug 110 und koinzident mit der Sensorachse positioniert. In Schritt 606 wird ein zweites Erfassungsobjekt 130 relativ zum Kraftfahrzeug 110 und senkrecht von der Sensorachse angeordnet. In Schritt 608 erzeugt das Sensorgerät 100 eine Vielzahl von Strahlen. In Schritt 610 werden erster und zweiter Signalpegel entsprechend der Erfassung des ersten und zweiten Erfassungsobjekts durch den ersten und zweiten Strahl gemessen. In Schritt 612 wird festgestellt, ob sich das Sensorgerät 100 auf der Basis des ersten und zweiten Signalpegels in einer Azimutal- und Höhenwinkelausrichtung befindet. Ist das Sensorgerät 100 nicht sachgerecht ausgerichtet, wird das Sensorgerät 100 in Schritt 614 ausgerichtet und in Schritt 612 wiederholt.

Claims

Verfahren zur Ausrichtungsprüfung eines an einem Kraftfahrzeug befestigten Sensorgeräts (100) in Bezug auf zumindest eine Sensorachse (x, y, z), die Schritte umfassend: – Positionieren eines ersten Erfassungsobjekts (120, 130) in einer definierten Position zum Kraftfahrzeug (110); – Erzeugen einer Vielzahl von Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) am Sensorgerät (100) unter einem vorgegebenen Azimut- und/oder Höhenwinkel zum Erzeugen einer definierten Strahlcharakteristik (300, 350), wobei jeder Strahl eine bestimmte Strahlbreite aufweist; – Messen von Signalpegeln, die die Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) an dem ersten Erfassungsobjekt (120, 130) erzeugen; – Bestimmen eines ersten Signalpegels in einem ersten Strahl (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322); – Bestimmen eines zweiten Signalpegels in einem benachbarten zweiten Strahl (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322); – Bestimmen der Abweichung des Wertes des ersten Signalpegels von dem Wert des zweiten Signalpegels und Vergleichen mit einem vorgegebenen Wert der Abweichung.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend den Schritt: – Justierung des Sensorgeräts (100) zwecks Verschiebung der Vielzahl von Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322), bis die Signalpegeldifferenz oder das Signalpegelverhältnis des in dem ersten Strahl bestimmten Signalpegels und des in dem zweiten Strahl bestimmten Signalpegels innerhalb eines vorgegebenen Wertebereiches liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt: – Korrelieren der Signalpegeldifferenz zwischen dem in dem ersten Strahl bestimmten Signalpegel und dem in dem zweiten Strahl bestimmten Signalpegel mit einem Winkelwert der dann fehlerhaften Sensorausrichtung anhand der Strahlcharakteristik (300, 350).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sensorgerät (100) eine Radarantennenanordnung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Erfassungsobjekt (120, 130) ein Radarreflektor ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, außerdem umfassend den Schritt zum Platzieren eines radarabsorbierenden Materials (240) hinter dem Radarreflektor (120, 130).
System zum Ausrichten eines an einer Kraftfahrzeug-Baugruppe (110) befestigten Sensorgeräts (100) nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mit dem Sensorgerät eine Vielzahl von Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) erzeugt werden kann, umfassend: – eine erste Positionshaltevorrichtung (200) zum Platzieren der Kraftfahrzeug-Baugruppe (110) an einem ersten Standort; – ein erstes Erfassungsobjekt (120); – eine zweite Positionshaltevorrichtung (220) zum Platzieren des ersten Erfassungsobjekts (120) an einem zweiten Standort und relativ zur Kraftfahrzeug-Baugruppe (110), so dass beim Ausrichten des Sensorgeräts (100) das erste Erfassungsobjekt (120) an einem Punkt positioniert ist, an dem die von zwei benachbarten Strahlen (310, 312, 314, 316, 318, 320, 322) an dem ersten Erfassungsobjekt (120) erzeugten Signalpegel gleich sind.
System nach Anspruch 7, außerdem umfassend: – eine dritte Positionshaltevorrichtung (230) zum Platzieren eines zweiten Erfassungsobjekts (130) an einem dritten Standort und relativ zur Kraftfahrzeug-Baugruppe (110), wobei der dritte Standort senkrecht zum zweiten Standort verlagert angeordnet ist.
System nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Positionshaltevorrichtung (200) eine Kraftfahrzeugausrichtungshaltevorrichtung ist.