KR102179784B1 - 각도 측정용 자동차의 센서를 보정하는 방법, 계산 장치, 운전자 보조 시스템, 및 자동차 - Google Patents

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발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아
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Abstract

본 발명은, 자동차(1)의 센서(3)를 보정하는 방법으로서, 자동차(1)가 물체(8)에 대해 이동하는 동안, 계산 장치(7)가 센서(3)의 2 개의 수신 장치(9, 9')로부터 수신 신호를 각각 연속적으로 수신하고, 상기 수신 신호는 센서(3)에 의해 방출되고 물체(8)에서 반사되는 센서 신호를 나타내며, 센서(3)와 물체(8) 사이의 측정각(α)이 상기 수신 신호들 간의 위상차(Δφ)에 기초하여 결정되고, 센서(3)와 물체(8) 사이의 상대 방위가 상기 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 결정되고, 여기서, 상기 상대 방위가, 센서(3)와 물체(8) 사이의 기준각(β)이 알려져 있는 사전에 결정된 기준 방위에 상응하게 되는, 기준 시간(t0)이 계산 장치(7)에 의해 결정되고; 상기 기준 시간(t0)에 있어서의 측정각(α)이 결정되고; 상기 기준 시간(t0)에 있어서의 측정각(α)과 기준각(β) 간의 비교에 기초하여 센서(3)가 보정되는, 자동차의 센서를 보정하는 방법에 관한 것이다.

Description

각도 측정용 자동차의 센서를 보정하는 방법, 계산 장치, 운전자 보조 시스템, 및 자동차
본 발명은 자동차의 센서를 보정하는 방법으로서, 자동차가 물체에 대해 이동하는 동안, 계산 장치가 상기 센서의 2 개의 수신 장치로부터 수신 신호를 각각 연속적으로 수신하고, 상기 수신 신호는 상기 센서에 의해 방출되어 물체에서 반사되는 센서 신호를 나타내며, 센서와 물체 사이의 측정각이 상기 수신 신호들 간의 위상차에 기초하여 결정되고, 센서와 물체 사이의 상대 방위가 상기 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 결정되는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자동차의 운전자 보조 시스템용 계산 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 센서 및 상기 계산 장치를 갖는 운전자 보조 시스템에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 이러한 운전자 보조 시스템을 구비한 자동차에 관한 것이다.
선행 기술은 자동차의 주변 영역을 포착할 수 있는 자동차용 운전자 보조 시스템을 개시했다. 이를 위해, 운전자 보조 시스템은, 일반적으로, 예를 들어 자동차에 분산된 방식으로 배치될 수 있는 다수의 센서를 포함한다. 예로서, 이 센서들 또는 거리 센서들은 센서 신호를 방출할 수 있고, 그 센서 신호는 이어서 자동차의 주변 영역에 있는 물체 또는 장애물에서 반사되어 그 센서에 다시 도달한다. 그러면, 센서 신호 방출과 물체에 의해 반사된 센서 신호 또는 센서 신호의 반향의 수신 사이의 비행 시간에 기초하여 자동차와 물체 사이의 거리가 결정될 수 있다. 예로서, 이러한 센서는 초음파 센서, 레이저 스캐너, 라이더(lidar) 센서, 또는 레이더 센서일 수 있다.
본 발명의 경우, 특히 차량용 레이더 센서에 관심을 두고 있다. 예로서, 이들 레이더 센서는 약 24㎓ 또는 약 79㎓의 주파수에서 작동한다. 일반적으로, 레이더 센서는 자동차의 주변 영역의 물체를 검출하는 역할을 한다. 레이더 센서는 자동차를 안내하는 데 있어 운전자를 돕는 여러 가지 운전자 보조 시스템들 중 일부일 수 있다. 레이더 센서는 먼저 물체와 자동차 사이의 거리를 측정한다. 두 번째로, 레이더 센서는 물체에 대한 상대 속도도 측정한다. 또한, 레이더 센서는 또한 측정 각도 또는 소위 목표 각도, 즉 물체 쪽으로의 가상 연결선과 기준선, 예를 들어 차량의 종축 사이의 각도도 측정한다.
레이더 센서들은 일반적으로 범퍼 뒤에, 예를 들어 범퍼의 각 코너 영역에 배치된다. 목표 물체를 검출하기 위해, 레이더 센서는 전자기파의 형태의 센서 신호를 방출한다. 그 다음 이 센서 신호는 검출할 물체에서 반사되어 다시 레이더 센서에 의해 반향파로서 수신된다. 본 발명의 경우, FMCW 레이더라고도 하는 소위 주파수 변조 연속파 레이더 센서에 특히 관심을 두고 있다. 여기서, 센서 신호는, 일반적으로는, 연속적으로 방출되는 일련의 주파수 변조 처프(chirp) 신호를 포함한다. 수신 신호를 얻기 위해, 반사된 송신 신호는 초기에 기본 대역으로 다운-믹싱되고 이어서 아날로그-디지털 변환기에 의해 샘플링된다. 결과적으로 다수의 샘플링 값들을 제공할 수 있다. 수신 신호의 이들 샘플링 값들은 전자 계산 장치에 의해 처리된다. 일례로 디지털 신호 프로세서를 포함하는 이러한 전자 계산 장치는 특히 레이더 센서 내에 통합된다.
일반적으로, 예를 들어 150°일 수 있는 비교적 넓은 방위각 범위가 레이더 센서에 의해 수평 방향으로 포착된다. 따라서, 레이더 센서는 비교적 큰 방위각 포착 각도를 가지며, 따라서 레이더 신호의 시야 또는 포착 영역이 방위각 방향에서 그에 대응하여 넓어진다. 이 방위각 포착 영역은 레이더 센서에 의해 연속적으로 조사되는 더 작은 부분들로 세분될 수 있다. 이를 위해, 송신 안테나의 메인 로브(lobe)가 예컨대 위상 배열 원리에 따라 일례로 방위각 방향으로 전자적으로 선회된다.
이와 관련해서, 독일 특허 공개 공보 DE 10 2004 046 873 A1호에는 자동차의 거리 및 속도 조절을 위한 레이더 센서 및 이와 관련된 방법이 개시되어 있다. 여기서, 물체에 있는 레이더 방사의 반사점의 일시적 변화가 확인되고, 물체의 분류가 상기 반사점의 일시적 변화에 따라 확인된다. 유리하게도, 이러한 물체 분류는 또한 물체 위치를 보다 정확하게 예측하기 위해 다시 한 번 더 사용된다. 이를 위해 특히 반사점의 변화가 사전에 결정된 시간에 걸쳐서 포착된다. 그 결과, 시간에 따라 변동하는 물체의 이동에 의해 물체의 크기를 추론할 수 있다.
또한, 독일 특허 공개 공보 DE 10 2012 224 499 A1호에는 초음파 센서, 레이더, 및 촬상 장치를 사용하여 사이드 스트립의 공간을 식별하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법을 사용하면, 특히 정지 물체, 예컨대 충돌 방벽을 식별할 수 있으며, 레이더의 도플러 효과를 이용하여 움직이는 물체를 식별할 수 있다. 예로서, 정지 물체와 차량 사이의 거리가 사전에 설정된 시간 또는 그 이상의 시간 동안 일정하게 유지되는지 여부를 모니터할 수 있다. 이 경우, 정지 물체는 충돌 방벽으로 결정될 수 있다.
또한, 독일 특허 공개 공보 DE 10 2013 209 530 A1호는 차량의 레이더 센서의 평가 조정 불량 각도를 결정하는 방법을 개시한다. 이를 위해, 레이더 위치 측정들의 평가 각도들이 레이더 센서의 좌표계와 관련하여 결정되고, 여기서, 상기 레이더 위치 측정의 평가 각도는 평가 방향이 상이한 적어도 2 개의 안테나 특성으로 얻어지는 레이더 반향파에 기초하여 각각의 경우에서 결정된다. 또한, 상기 평가 조정 불량 각도는 레이더 위치 결정들 중 적어도 일부의 평가 각도의 주파수 분포에 기초하여 결정된다.
본 발명의 목적은 자동차용 센서, 특히 레이더 센서를 어떻게 하면 보다 간단하고 보다 신뢰성 있게 보정할 수 있는지에 대한 해결책을 부각시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 각 독립 청구항에 따른 특징을 갖는 방법, 계산 장치, 운전자 보조 시스템, 및 자동차에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속 청구항, 명세서의 설명, 및 도면의 주제가 된다.
본 발명에 따른 방법은 자동차의 센서를 보정하는 역할을 한다. 여기서, 자동차가 물체에 대해 이동하는 동안, 계산 장치가 센서의 2 개의 수신 장치로부터 수신 신호를 각각 연속적으로 수신하고, 상기 수신 신호는 센서에 의해 방출되어 물체에서 반사되는 센서 신호를 나타낸다. 또한, 센서와 물체 사이의 측정각이 상기 수신 신호들 간의 위상차에 기초하여 결정된다. 또한, 자동차와 물체 사이의 상대 방위가 상기 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 결정된다. 또한, 상기 상대 방위가 센서와 물체 사이의 기준각이 알려져 있는 사전에 결정된 기준 방위에 상응하게 되는 기준 시간이 계산 장치에 의해 결정되도록 한 구성이 제공된다. 또한, 기준 시간에 있어서의 측정각이 결정되고, 이러한 기준 시간에서의 측정각과 기준각 간의 비교에 기초하여 센서가 보정된다.
본 발명의 방법은 특히 자동차가 이동하는 중에 수행될 수 있는 센서 보정에 관한 것이다. 센서는 자동차 주변 영역의 물체를 포착하는 데 사용할 수 있는 센서이다. 센서를 사용하여 자동차와 물체 사이의 거리를 결정할 수 있다. 또한, 센서를 사용하여 자동차와 물체 사이의 측정각을 결정할 수 있다. 예로서, 센서는 레이더 센서, 라이더 센서, 또는 레이저 스캐너일 수 있다. 자동차가 물체 대해 상대 이동하는 동안 복수의 일시적 연속 측정 사이클이 센서에 의해 수행될 수 있다. 상기 측정 사이클 각각에서 센서 신호가 센서의 적절한 전송 요소를 사용하여 방출될 수 있다. 그 다음 그 센서 신호는 물체에서 반사되고, 그 반사된 센서 신호는 센서에 다시 도달한다. 본 발명의 경우에서, 센서는 적어도 2 개의 수신 장치를 포함하며, 상기 수신 장치는 각각 수신 신호를 제공받을 수 있다. 여기서, 특히 적어도 2 개의 수신 장치가 서로 간에 기지의 거리로 유지되도록 한 구성이 제공된다. 그러면, 자동차 또는 센서와 물체 사이의 측정각이 상기 수신 장치들에 의해 제공되는 수신 신호들 간의 위상차에 기초하여 결정될 수 있다. 센서와 물체 사이의 측정각은 모노 펄스 방법에 따라 결정될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 측정각을 결정하기 위해 소위 디지털 빔포밍(digital beamforming)을 사용하는 구성이 제공될 수 있다. 여기서, 센서와 물체 사이의 측정각 결정에 기준이 되는 센서 또는 자동차에 대한 좌표계를 사전에 결정할 수 있다.
또한, 센서와 물체 사이의 상대 방위가 상기 수신 신호들에 기초하여 결정되는 구성이 제공된다. 이를 위해, 센서와 물체 사이의 거리가 복수의 일시적 연속 측정 사이클 각각에서 결정될 수 있다. 여기서, 센서와 물체 사이의 거리는 센서에 의해 방출된 센서 신호의 비행 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 센서의 수신 장치들에 의해 제공되는 수신 신호들이 추가 처리를 위해 계산 장치로 송신된다. 예로서, 이 계산 장치는 자동차의 전자 제어 장치에 의해 형성될 수 있다. 그러면, 수신 신호들이 계산 장치에 의해 적합하게 평가될 수 있다. 센서와 물체 사이의 측정각 및 센서와 물체 사이의 상대 방위 모두가 계산 장치에 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 계산 장치에 의해 기준 시간이 결정되고, 센서와 물체 사이의 상대 방위가 상기 기준 시간에서의 사전에 결정된 기준 방위에 상응하는 구성이 제공된다. 이를 위해, 일시적 연속 측정 사이클들에서 결정된 수신 신호들을 계산 장치가 적합하게 평가할 수 있다. 특히, 상기 측정 사이클 각각에 있어서 센서와 물체 사이의 거리 또는 상대 방위가 계산 장치에 결정될 수 있다. 결과적으로, 센서와 물체가 서로에 대해 사전에 결정된 기준 방위를 갖는 기준 시간의 발생을 모니터할 수 있다. 이러한 사전에 결정된 기준 방위에 있어서의 센서와 물체 사이의 기준각은 알고 있는 것이다. 또한, 이 기준 시간에 있어서의 측정각이 결정되도록 한 구성이 제공된다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 측정각은 상기 수신 신호들 간의 위상차에 기초하여 결정된다. 결과적으로, 기준 시간에서 결정된 측정각과 기지의 기준각을 서로 비교할 수 있다. 그런 다음, 측정각과 기준각의 비교에 따라서 센서를 보정할 수 있다. 이것은 측정 중에, 특히 센서와 물체 사이의 각도 측정 중에 오류가 발생할 수 있다는 발견에 기반을 둔 것으로, 상기 오류는 조립 공차에 의해 야기될 수 있다. 또한, 이는 차량의 특성에 기인할 수 있다. 예로서, 센서가 자동차의 범퍼 뒤에 덮이게 배치되도록 한 구성이 제공될 수 있다. 이러한 구성은 특히 센서가 레이더 센서로 구현되는 경우에 적용된다. 이 경우, 범퍼의 형상, 래커, 및 범퍼 소재가 각도 측정에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 경우에서, 공차들은 센서가 설치된 상태에서 보정될 수 있으며, 그리고 자동차가 이동하는 중에도 보정될 수 있다. 자동차가 물체를 지나 이동하게 되고 그 과정에서 일시적 연속 측정 사이클들이 실행되도록 한 구성도 제공될 수 있다. 상기 측정 사이클들에서 결정된 수신 신호들은 후속해서 평가될 수 있다. 이 방법을 사용하게 되면, 센서 자체의 계통적 부정확성 에 의해서 야기되고 그리고/또는 센서 설치 도중의 공차에 의해 야기되는 계통적 각도 오차를 결정할 수 있다. 결과적으로, 센서를 자동차에 설치한 후에도 신뢰성 있게 보정할 수 있다.
바람직하게는, 기준 방위는 센서와 물체 사이의 가상 연결선이 자동차의 차량 종축에 대해 수직으로 배치되도록 하는 방식으로 사전에 결정된다. 이미 언급했듯이, 센서는 레이더 센서일 수 있다. 예로서, 상기 레이더 센서는 자동차의 측면 후미 영역에 배치될 수 있다. 또한, 센서의 의도된 설치 방위 또는 의도된 설치 위치가 계산 장치에 저장될 수 있다. 특히, 상기 의도된 설치 방위는 자동차의 기준점에 대한 센서의 정렬을 나타낼 수 있다. 또한, 센서의 포착 영역이 계산 장치에 저장될 수 있다. 특히, 포착 영역은 센서를 사용하여 물체를 인식할 수 있는 영역을 나타낸다. 특히, 포착 영역은 방위각 범위와 관련하여 사전에 결정될 수 있다. 이 경우에서, 기준 방위는 센서와 물체 사이에서 바로 이어지는 선이 차량 종축에 대해 수직으로 배치되도록 하는 방식으로 사전에 결정된다. 다르게 표현하자면, 기준 방위는 물체가 센서 옆에 위치하는 방위에 그 기준 방위가 대응하도록 하는 방식으로 결정된다. 이러한 기준 방위는 계산 장치에 의해서, 센서와 물체 사이의 거리에 관한 정보를 제공하는 수신 신호들에 기초하여, 간단하고 신뢰성 있게 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수신 신호들에 기초하여 상기 기준 시간을 결정하기 위해, 센서와 물체 사이의 거리를 각각 나타내는 복수의 거리 값이 시간의 함수로서 결정된다. 위에서 이미 설명한 바와 같이, 일시적 연속 측정 사이클들이 센서를 사용하여 수행될 수 있다. 그 다음, 센서와 물체 사이의 거리를 나타내는 거리 값이 계산 장치를 사용하여 측정 사이클마다 결정될 수 있다. 상기 거리 값은 센서 신호 방출과 물체에서 반사된 센서 신호의 수신 사이의 비행 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 결과적으로, 센서와 물체 간의 상대 방위가 시간의 함수로 결정될 수 있다. 결과적으로, 자동차가 물체를 향해 이동하고 있는지 여부 또는 자동차가 물체로부터 멀어지고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 현재 시각에 자동차가 사전에 결정된 기준 방위에 도달했는지 여부를 결정할 수 있다. 그 다음, 자동차가 기준 방위에 도달한 시간이 기준 시간으로서 출력 될 수 있고, 그 기준 시간에서는 측정 각도도 또한 결정된다.
또 다른 실시예에서, 상기 기준 시간을 결정하기 위해, 복수의 거리 값들 중 최소 거리 값에 해당하는 제 1 거리 값이 결정된다. 그 다음, 그 최소 거리 값에 도달하게 되는 시간이 기준 시간으로 간주된다. 예로서, 물체가 정지되어 있고, 즉 움직이지 않고 자동차가 물체에 대해 움직인다면, 이 경우, 센서와 물체 사이의 거리는 초기에 감소한다. 센서와 물체 사이의 최단 거리, 또는 최소 거리 값에 도달한 후, 센서와 물체 사이의 거리가 다시 증가한다. 이것은 시간의 함수로서의 거리 값들의 시간 곡선에 반영된다. 시간의 함수로서의 거리 값들의 시간 곡선은 초기에 하강 곡선을 나타내며, 이어서 최소가 되고, 그 다음 상승 곡선을 나타낸다. 결과적으로, 기준 방위에 도달할 때를 거리 값들에 기초하여 용이하게 결정할 수 있다.
또한, 센서의 잘못된 설치 방위가 상기 기준 시간에 있어서의 측정각과 기준각 간의 비교에 기초하여 결정되고, 그리고 그렇게 결정된 잘못된 설치 방위에 기초하여 센서가 보정된다면 유리하다. 따라서, 이 경우에서는, 기준 시간에서 결정된 측정각과 기지의 기준각을 서로 비교할 수 있다. 특히, 잘못된 설치 방위를 방위각 범위와 관련하여 결정할 수 있다. 센서의 설치 방위가 잘못된 경우, 이는 전체 포착 영역에서의 모든 각도 측정에 영향을 미친다. 이는 센서 보정시 고려될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 각각 확인된 측정값에 대해 오프셋 값 또는 보정 값을 결정할 수 있다. 이렇게 해서 센서와 물체 사이의 측정 각도를 특히 정확하게 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 추가적 시간에 있어서의 기준각에 기초하여 센서와 물체 사이의 의도된 각도가 결정되고, 상기 의도된 각도는 상기 적어도 하나의 추가적 시간에 있어서의 측정각과 비교되고, 상기 의도된 각도와 상기 적어도 하나의 추가적 시간에 있어서의 측정각 간의 비교에 기초하여 센서가 보정된다. 예로서, 상기 추가적 시간은 기준 시간 이후에 때 맞춰 놓일 수 있다. 센서와 물체 사이의 의도된 각도가 상기 추가적 시간에 결정될 수 있다. 여기서, 상기 의도된 각도를 특히 기준 각도의 함수로서 결정하는 것이 가능하다. 또한, 상기 추가적 시간에 있어서의 측정 각도가 수신 신호들 또는 수신 신호들 간의 위상차에 기초하여 결정된다. 그 다음, 이 측정 각도는 의도된 각도와 비교된다. 상기 시간에 있어서의 측정각과 상기 의도된 각도 사이에 차이가 있는 경우, 센서를 적합하게 보정할 수 있다. 특히, 복수의 시간 각각에서 의도된 값이 결정되도록 하고 또한 그 시간들에서 각각의 측정각이 결정되도록 한 구성이 제공된다. 결과적으로, 센서에 대한 특히 정밀한 보정을 수행할 수 있다. 특히, 포착 영역 내의 상이한 각도들에 대해 보정이 수행되도록 하는 방식으로 상기 시간들이 선택될 수 있다. 결과적으로, 센서가 전체 포착 영역, 특히 전체 방위각 포착 영역에 걸쳐서 정확한 측정치를 제공하는 것을 보장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 의도된 각도를 결정하기 위해, 기준 시간에서의 센서와 물체 사이의 거리를 나타내는 제 1 거리 값과, 상기 추가적 시간에서의 센서와 물체 사이의 거리를 나타내는 제 2 거리 값이 결정된다. 여기서, 자동차가 기준 시간과 상기 추가적 시간 사이에서 이동하는 중에 물체가 정지되어 있는지 혹은 움직이고 있는지 여부를 결정하는 것도 또한 가능하다. 물체가 정지되어 있고 자동차가 기준 시간과 상기 추가적 시간 사이에서 물체에 대해 실질적으로 평행하게 이동하는 경우 상기 의도된 각도는 직각삼각형에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 제 1 거리 값은 삼각형의 인접한 변에 대응하고 제 2 거리 값은 삼각형의 빗변에 대응한다. 결과적으로, 상기 의도된 각도가 기하학적 관계에 기초하여 간단하게 결정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 의도된 각도를 결정하기 위해, 상기 기준 시간과 상기 추가적 시간 사이에 자동차가 주행한 경로를 나타내는 노정(route) 값이 결정된다. 또한, 자동차가 주행한 경로가 주행 거리계에 의해 결정되는 것이 유리하다. 그 다음, 상기 의도된 각도가 제 1 거리 값 및 제 2 거리 값에 기초하여 기하학적 관계에 의거하여 결정될 수 있다. 다르게 표현하자면, 노정 값이 주행 거리계 데이터에 기초하여 결정된다. 이를 위해, 자동차가 기준 시간과 추가적 시간 사이에서 이동하는 중에 적어도 하나의 바퀴의 회전수가 적합한 센서에 의해 포착될 수 있다. 또한, 주행 방향을 결정하기 위해 자동차의 현재 조향각 및/또는 회전 속도를 결정할 수 있다. 이러한 데이터는 계산 장치에서 사용될 수 있다. 결과적으로, 계산 장치가 센서 데이터에 기초하여 자동차의 이동을 판단할 수 있고, 따라서 주행 거리계에 의해 노정 값을 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 측정각이 사전에 결정된 위상 곡선에 기초하여 상기 수신 신호들로부터 결정되고, 상기 위상 곡선은 센서를 보정하기 위해 교정된다. 센서의 상기 두 수신 장치는 서로 간에 사전에 결정된 거리로 유지된다. 물체에서 반사된 센서 신호의 각 성분들이 두 수신 장치 모두에 도달된다. 수신 장치들 사이의 거리 때문에, 반사된 센서 신호의 성분들이 서로에 대해 편위된 위상을 가지며, 그에 따라서 센서 신호의 각 성분들을 나타내는 수신 신호들도 서로에 대해 편위된 위상을 갖는다. 그 다음, 어느 위상차가 어느 측정각에 할당되는지를 나타내는 적합한 위상 곡선에 기초하여 측정각이 결정될 수 있다. 위상 곡선 대신에 적합한 조견표를 사용할 수도 있다. 그 다음, 보정 중에 상기 위상 곡선이 그 보정에 따라 교정될 수 있다. 여기서, 이상적인 위상 곡선이 초기에 계산 장치에 저장되도록 하는 구성도 제공될 수 있다. 그러면, 이 곡선은 자동차가 작동하는 중에 그 작동에 따라 교정될 수 있다. 결과적으로, 각각의 차량 및 각각의 센서에 대해 보정이 정확하게 수행될 수 있다. 자동차가 복수의 센서를 구비한 경우, 보정은 각각의 센서에 대해 개별적으로 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 자동차의 상대 이동의 대상인 물체는 정지 물체이거나 혹은 움직이는 물체이다. 센서에 의해 포착된 물체는 정지 물체, 즉 움직이지 않는 물체일 수 있다. 예로서, 상기 물체는 차량이 이동하는 도로의 가장자리에 배치된 물체일 수 있다. 예로서, 상기 물체는 충돌 방벽의 일부일 수 있다. 센서에 의한 측정은, 완전한 물체 대신에, 물체의 소정의 반사점에 대해서도 수행될 수 있다. 이 물체도 또한 움직이는 물체일 수 있다.
본 발명에 따른 운전자 보조 시스템은 거리 센서, 특히 레이더 센서와, 본 발명에 따른 계산 장치를 포함한다. 여기서, 운전자 보조 시스템이 차량에 분산 방식으로 배치되는 복수의 거리 센서 또는 레이더 센서를 포함하는 구성도 제공될 수 있다. 예로서, 운전자 보조 시스템은 사각 지대를 모니터하기 위해, 충돌 경고 등등을 제공하기 위해 구현될 수 있다. 운전자 보조 시스템은 또한 차선 변경 보조 장치로서도 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템을 포함한다. 특히, 상기 자동차는 승용차로서 구현된다.
본 발명에 따른 방법 및 그의 이점과 관련하여 제시된 바람직한 실시예들은 본 발명에 따른 제어 장치와, 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템과, 본 발명에 따른 자동차에 필요한 변경을 가하여 적용된다.
본 발명의 또 다른 특징들은 청구범위, 도면, 및 도면의 설명으로부터 나타난다. 위의 설명에서 특정된 특징들 및 그 특징들의 조합과, 도면의 설명에서 아래에만 특정되고 그리고/또는 도면에 도시만 된 특징들 및 그 특징들의 조합은, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 각각의 특정된 조합뿐만 아니라 다른 조합으로 혹은 단독으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 도면들에 명시적으로 도시되지 않고 설명되지는 않았지만 별도의 특징 조합들에 의해 설명된 실시예들로부터 나오며 만들어질 수 있는 실시예들도 또한 본 발명에 포함되고 개시되는 것으로 고려되어야 한다. 최초로 진술된 독립 청구항의 모든 특징들을 결과적으로 갖지 않는 실시예들 및 특징들의 조합도 또한 개시된 것으로 간주되어야 한다.
이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예들을 기준으로 해서 첨부된 도면을 참조하면서 더 상세히 설명한다.
도 1은 복수의 레이더 센서를 구비한 운전자 보조 시스템을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 개략도이다.
도 2는 2 개의 수신 장치를 갖는 레이더 센서의 개략도이다.
도 3은 레이더 센서와 물체 사이의 측정각을 결정하기 위한 위상 곡선이다.
도 4는 서로에 대해 사전에 결정된 기준 방위를 갖는 자동차와 물체를 도시하는 도면이다.
도 5는 레이더 센서와 물체 사이의 거리를 시간의 함수로서 나타내는 거리 값을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4에 따른 자동차와 물체를 뒤이은 시간에서 도시하는 도면이다.
도면들에서 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 부여된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(1)를 평면도로 도시하고 있다. 예시적인 본 실시예에서 자동차(1)는 승용차로서 구현된다. 자동차(1)는 예를 들어 적응성 순항 제어 장치, 사각 지대 보조 장치, 차선 유지 보조 장치, 및/또는 차선 변경 보조 장치로서 구체화될 수 있는 운전자 보조 시스템(2)을 포함한다.
운전자 보조 시스템(2)은 자동차(1)의 주변 영역(4)에 있는 적어도 하나의 물체(8)를 포착하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 센서(3)를 포함한다. 예시적인 본 실시예에서, 운전자 보조 시스템(2)은 4 개의 센서(3)를 포함하는데, 그 각각은 레이더 센서로서 구현된다. 레이더 센서를 사용하면, 센서 신호를 물체(8)에서 반사되는 전자기 방사선의 형태로 방출할 수 있다. 반사된 전자기 방사선은 다시 각각의 센서(3) 또는 레이더 센서에 반향 신호로서 되돌아간다. 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 신호의 비행 시간에 기초하여 결정할 수 있다. 본 실시예의 경우, 자동차(1)의 전방 영역(5)에 2 개의 레이더 센서가 배치되고, 후미 영역(6)에 2 개의 레이더 센서가 배치된다. 예로서, 센서들(3) 또는 레이더 센서들이 자동차(1)의 범퍼 뒤에 덮이게 배치될 수 있다. 각각의 레이더 센서를 사용하여 수평 방향의 방위각 범위(α)를 포착할 수 있으며, 상기 방위각 범위는 150°에서 180° 사이의 범위에 있을 수 있다. 이 방위각 범위(δ)는 후방 우측 센서(3)에 대해서 예시적으로 도시되어 있다. 레이더 센서는 80m 내지 100m의 거리까지의 물체(8)를 포착할 수 있다.
또한, 운전자 보조 시스템(2)은 예를 들어 컴퓨터, 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서 등에 의해 형성될 수 있는 계산 장치(7)를 포함한다. 특히, 계산 장치(7)는 자동차(1)의 전자 제어 장치에 의해 형성될 수 있다. 계산 장치(7)는 데이터 전송을 위해 센서들(3)에 연결된다. 이 실시예의 경우에서는 명료성을 위해 적절한 데이터 라인을 도시하지 않았다. 결과적으로, 센서들(3)에 의해 포착되고 주변 영역(4)을 나타내는 수신 신호들이 센서들(3)로부터 계산 장치(7)로 송신될 수 있다. 그러면 계산 장치(7)는 센서 데이터를 적합하게 평가할 수 있다. 또한, 계산 장치(7)는 자동차(1)의 현재 속도 및/또는 현재 조향각을 나타내는 데이터를 추가적인 센서들로부터 수신할 수 있다.
도 2는 센서들(3) 중 하나를 절단도로 도시한 개략도이다. 본 실시예의 경우, 센서(3)가 제 1 수신 장치(9) 및 제 2 수신 장치(9')를 구비한다는 것을 확인할 수 있다. 각각의 수신 장치(9)는 적합한 안테나(10)를 포함한다. 안테나들(10)의 중심들은 서로 간에 기지의 거리(d)를 유지한다. 특히, 2 개의 수신 장치(9, 9')는 센서(3)의 2 개의 수신 채널을 형성한다. 물체(8)에서 반사된 센서 신호의 각 성분을 안테나(10)를 사용하여 수신할 수 있다. 이들은 본 실시예의 경우에서는 도면 부호 11의 화살표로 설명된다. 반사된 센서 신호의 각각의 성분을 나타내는 하나의 수신 신호가 각각의 수신 장치(9, 9')에 의해 각각 제공될 수 있다. 여기서, 제 1 수신 장치(9)에 의해 제공되는 제 1 수신 신호와 제 2 수신 장치(9')에 의해 제공되는 제 2 수신 신호는 서로 간의 위상차(Δφ)를 갖는다. 이 위상차(Δφ), 수신 장치들(9, 9') 사이의 거리(d), 및 반사된 센서 신호의 파장에 기초하여, 센서(3)와 물체(8) 사이의 측정각(α)을 결정할 수 있다. 이를 위해, 계산 장치(7)에 위상 곡선(12)이 저장된다. 센서(3)와 물체(8) 사이의 측정각(α)은 모노 펄스 방법에 따라 결정될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 측정각(α)을 결정하기 위해 소위 디지털 빔포밍(digital beamforming)을 사용하는 구성이 제공될 수 있다.
이와 같은 위상 곡선(12)이 도 3에 예시적으로 도시되어 있다. 이 위상 곡선(12)은 계산 장치(7)에 저장될 수 있다. 그 도면에 예시된 도식은 결정된 위상각(Δφ)이 대응하는 측정각(α)에 할당되는 것을 보여주고 있다. 본 실시예의 경우, 위상 곡선(12)은 위로 감기는 방식으로 제시된다. 위상 곡선(12)은 위로 감기지 않은 위상 곡선, 즉 양의 기울기를 갖는 위상 곡선에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어 파형을 갖지 않는 이상적인 위상 곡선(12)이 초기에 계산 장치(7)에 저장될 수 있다.
도 4는 물체(8)에 대해 이동하는 도 1에 따른 자동차(1)를 도시하고 있다. 본 실시예의 경우, 물체(8)는 정지 물체(8)이고, 따라서 이 물체는 움직이지 않는다. 본 실시예의 경우, 자동차(1)는 화살표(13)를 따라 이동한다. 자동차(1)가 이동하는 중에, 센서(3), 특히 자동차(1)의 우측 후미 영역(6)에 배치된 센서(3)를 사용하여 물체(8)를 연속적으로 포착한다. 이를 위해, 계산 장치(7)를 사용하여 거리 값(a)이 연속적으로 확인되며, 상기 거리 값은 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 나타낸다. 센서(3)의 도움으로 물체(8) 대신에 물체(8)에 있는 소정의 반사점을 포착할 수도 있다. 이를 위해, 예를 들어 계산 장치(7)에 의해 소위 추적 기능이 제공될 수 있으며, 상기 추적 기능에 의해 반사점이 시간(t)의 함수로서 추종 또는 추적될 수 있다. 원칙적으로, 자동차(1)의 주변 영역(4)을 나타내는 주변의 디지털 지도가 계산 장치(7)에 의해 제공되도록 한 구성도 제공될 수 있다. 그러면, 이러한 주변 디지털 지도에 센서(3)에 의해 포착된 물체들(8)이 입력될 수 있다.
도 4의 예시에서, 자동차(1)와 물체(8)는 사전에 결정된 서로에 대한 기준 방위를 갖는다. 이 기준 방위는 센서(3)와 물체(8) 사이의 가상 연결 선(14)이 차량 종축(15)에 대해 수직으로 배치되도록 하는 방식으로 한정된다. 이 기준 방위를 결정하기 위해, 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 나타내는 거리 값(a)이 계산 장치(7)에 의해 일시적 연속 측정 사이클들 각각에서 연속적으로 결정된다. 자동차(1)와 물체(8)가 사전에 결정된 서로에 대한 기준 방위를 갖게 되는 시간을 기준 시간(t0)이라 한다.
도 5는 시간(t)의 함수로서의 거리 값(a)의 곡선을 나타내는 도식을 보여주고 있다. 본 실시예의 경우에서는, 자동차(1)가 처음에는 물체(8)를 향하여 이동하고 그 후에는 물체(8)로부터 다시 멀어지는 이동을 하는 경우가 고려된다. 제 1 영역(16)에서, 거리 값(a)의 곡선은 시간(t)의 함수로서 하강한다. 또한, 그 곡선은 도면 부호 17의 영역에서 최솟값을 갖는다. 이 최솟값은 자동차(1)와 물체(8)가 서로에 대한 기준 방위를 갖는 제 1 거리 값(a1)에 대응한다. 또 다른 영역(18)에서는 상승하는 곡선이 나타난다. 시간(t)의 함수로서의 거리 값들의 곡선은 실질적으로 포물선이다. 이는 센서(3)가 초기에는 물체(8)를 향해 이동하고 그 후에는 물체로부터 다시 멀어지는 이동을 함으로써 나타난다.
자동차(1)와 물체(8)가 서로에 대한 기준 방위를 갖는 경우, 센서(3)와 물체(8) 사이의 기준각(β)이 알려진다. 이 기준각(β)은 위상차(Δφ)에 기초하여 결정된 측정각(α)과 비교될 수 있다. 측정각(α)과 기준각(β)이 서로 다르면, 센서(3)를 보정할 수 있다. 위상 곡선(12)이 이 목적에 따라 적합화될 수 있다.
도 6은 추가적 시간(t1) 또는 뒤이은 시간에서의 도 4에 따른 자동차(1)를 도시하고 있다. 이러한 추가적 시간에서, 자동차(1)는 화살표(13) 방향을 따라서 물체(8)를 지나 더 나아간 이동을 했다. 이러한 추가적 시간(t1)에서 센서(3)와 물체(8) 사이의 의도된 각도(γ)가 결정된다. 이를 위해, 추가적 시간(t1)에서의 센서(3)와 물체(8) 간의 거리를 나타내는 제 2 거리 값(a2)이 결정된다. 또한, 기준 시간(t0)에서 결정된 제 1 거리 값(a1)이 사용된다. 이렇게 해서, 의도된 각도(γ)가 계산 장치(7)에 의해서 제 1 거리 값(a1)과 제 2 거리 값(a2)으로부터 기하학적 관계에 의거하여 결정될 수 있다. 의도된 각도(γ)는 다음 식에 따라 결정될 수 있다.
γ = cos-1(a1/a2)
대안적으로 또는 부가적으로, 자동차(1)가 기준 시간(t0)과 추가적 시간(t1) 사이에서 주행한 경로를 나타내는 노정 값(x)을 결정할 수 있다. 특히, 이 노정 값(x)은 주행 거리계에 의해 결정될 수 있다. 이 경우, 의도된 각도(γ)가 제 1 거리 값(a1)과 노정 값(x)에 기초하여 다음과 같이 결정될 수 있다.
γ = tan-1(x/a1)
측정각(α)도 마찬가지로 추가적 시간(t1)에서 결정될 수 있다. 여기에서도, 추가적 시간(t1)에서 결정된 측정각은 의도된 각도(γ)와 비교될 수 있다. 여기에 차이가 나타나면, 위상 곡선(12)을 그에 따라 교정할 수 있다. 여기서, 상기 방법은 위상 곡선(12)을 적합하게 보정하기 위해 복수 회 수행될 수 있다.

Claims (13)

  1. 자동차(1)가 물체(8)에 대해 이동하는 동안, 계산 장치(7)가 센서(3)의 2 개의 수신 장치(9, 9')로부터 수신 신호를 각각 연속적으로 수신하고, 상기 수신 신호는 센서(3)에 의해 방출되고 물체(8)에서 반사되는 센서 신호를 나타내며, 센서(3)와 물체(8) 사이의 측정각(α)이 상기 수신 신호들 간의 위상차(Δφ)에 기초하여 결정되고, 센서(3)와 물체(8) 사이의 상대 방위가 상기 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 결정되는, 자동차(1)의 센서(3)를 보정하는 방법에 있어서,
    상기 상대 방위가, 센서(3)와 물체(8) 사이의 기준각(β)이 알려져 있는 사전에 결정된 기준 방위에 상응하게 되는, 기준 시간(t0)이, 일시적 연속 측정 사이클들에서 결정되는 수신 신호들의 평가를 통해 계산 장치(7)에 의해 결정되고,
    상기 기준 방위는 센서(3)와 물체(8) 사이의 가상 연결 선(14)이 자동차(1)의 차량 종축(15)에 대해 수직으로 배치되도록 하는 방식으로 사전에 결정되고,
    상기 수신 신호들에 기초하여 상기 기준 시간(t0)을 결정하기 위해, 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 각각 나타내는 복수의 거리 값(a, a1, a2)이 시간(t)의 함수로서 결정되고,
    상기 기준 시간(t0)을 결정하기 위해, 상기 복수의 거리 값(a, a1, a2) 중 최소 거리 값에 해당하는 제 1 거리 값(a1)이 결정되고,
    상기 기준 시간(t0)에 있어서의 측정각(α)이 결정되고,
    상기 기준 시간(t0)에 있어서의 측정각(α)과 기준각(β) 간의 비교에 기초하여 센서(3)가 보정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    센서(3)의 잘못된 설치 방위가 상기 기준 시간(t0)에 있어서의 측정각(α)과 기준각(β) 간의 비교에 기초하여 결정되고, 그렇게 결정된 잘못된 설치 방위에 기초하여 센서(3)가 보정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가적 시간(t1)에 있어서의 기준각(β)에 기초하여 센서(3)와 물체(8) 사이의 의도된 각도(γ)가 결정되고, 상기 의도된 각도(γ)는 상기 적어도 하나의 추가적 시간(t1)에 있어서의 측정각(α)과 비교되고, 상기 의도된 각도(γ)와 상기 적어도 하나의 추가적 시간(t1)에 있어서의 측정각(α) 간의 비교에 기초하여 센서(3)가 보정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 의도된 각도(γ)를 결정하기 위해, 기준 시간(t0)에서의 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 나타내는 제 1 거리 값(a1)과, 상기 추가적 시간(t1)에서의 센서(3)와 물체(8) 사이의 거리를 나타내는 제 2 거리 값(a2)이 결정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 의도된 각도(γ)를 결정하기 위해, 상기 기준 시간(t0)과 상기 추가적 시간(t1) 사이에 자동차(1)가 주행한 경로를 나타내는 노정 값(x)이 결정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정각(α)이 사전에 결정된 위상 곡선(12)에 기초하여 상기 수신 신호들로부터 결정되고, 상기 위상 곡선(12)은 센서(3)를 보정하기 위해 교정되는 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    자동차(1)의 상대적 이동의 대상이 되는 상기 물체(8)는 정지 물체 또는 이동하는 물체인 것을 특징으로 하는
    자동차의 센서를 보정하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된,
    자동차(1)의 운전자 보조 시스템(2)용 계산 장치(7).
  9. 거리 센서(3)를 구비하며, 제 8 항에 따른 계산 장치(7)를 구비하는
    운전자 보조 시스템(2).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 거리 센서(3)는 레이더 센서인 것을 특징으로 하는
    운전자 보조 시스템(2).
  11. 제 9 항에 따른 운전자 보조 시스템(2)을 구비한
    자동차(1).
  12. 삭제
  13. 삭제
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