WO2018184865A1 - Kalibrierkörper mit einem sensor - Google Patents

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WO2018184865A1
WO2018184865A1 PCT/EP2018/057404 EP2018057404W WO2018184865A1 WO 2018184865 A1 WO2018184865 A1 WO 2018184865A1 EP 2018057404 W EP2018057404 W EP 2018057404W WO 2018184865 A1 WO2018184865 A1 WO 2018184865A1
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calibration
sensor
calibration body
data
sensors
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PCT/EP2018/057404
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Wendelin Feiten
Michael Fiegert
Philipp Sebastian Schmitt
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Siemens Mobility GmbH
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    • G—PHYSICS
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    • G01B2210/58—Wireless transmission of information between a sensor or probe and a control or evaluation unit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom

Definitions

  • Calibration body with a sensor The present invention relates to a calibration body with a calibration feature for calibrating a sensor system and a method for calibrating the sensor system.
  • the calibration can have properties such as a change in position or a
  • a calibration device 110 includes a controller that determines the coordinates of the calibration device.
  • the document US 2016/245 899 Al relates to a calibra ⁇ assurance system for a sensor, which is mounted on a machine.
  • An unmanned aerial vehicle such as a drone, includes a calibration target.
  • the document DE 602 13 989 T2 relates to a method and a system for adjusting a self-calibrating position determination system to adapt to different speeds necessary ⁇ .
  • the object is achieved by a
  • Kalibriergroper solved with a calibration feature for Calib ⁇ temperature of a sensor of a sensor to be calibrated system; a sensor for acquiring data on the calibration body, which comprises a gyro sensor for detecting a position of the calibration body
  • Calibration body is; and a data interface to the excess wear of the acquired data to the system to be calibrated Sensorsys ⁇ .
  • the technical advantage is it ⁇ sufficient that specific properties of the
  • Calibration bodies are taken into account during calibration and so can increase the accuracy of the sensor and of the calibration can be determined La ⁇ gearies by which the accuracy of the calibration increases.
  • the sensor is an inertial sensor or acceleration sensor for detecting an acceleration of the calibration.
  • the technical advantage is achieved that acceleration data of the
  • the senor is a GPS sensor for detecting a position and movement of the calibration body in space.
  • the senor is an image sensor for detecting a position and movement of the calibration body in space.
  • the Calibration body can be easily determined by a comparison with an environment, through the accuracy of the calibration increases.
  • the sensor is a sensor for detecting a position and orientation of the sensors of the sensor system.
  • the calibration body comprises a receiver for detecting the signals of the sensors of the sensor system.
  • the data interface is a WLAN interface or a Bluetooth interface.
  • Calibration system solved, with a calibration according to the first aspect; and a sensor system having a data interface for receiving the data of the calibration body.
  • the calibration system achieves the same technical advantages as with the calibration body according to the first aspect.
  • the object is achieved by a method for calibrating a sensor of a sensor system to be calibrated, with the steps of arranging a calibration body with a calibration feature and a gyro sensor for detecting a position of the calibration body; a He-SETTING ⁇ of data over the calibration body by means of the gyro sensor; transmitting the acquired data to the sensor system to be calibrated; and a calibration of the sensor ⁇ system based on the transmitted data and the
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • FIG. 2 is a block diagram of a method.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • the calibration body 100 is a universally usable physical
  • a calibration object whose properties are well known and detected by one or more sensors 103-1 and 103-2 of a technical system 105.
  • the calibration body 100 can be unambiguously identified in the sensor data and enables robust measurements.
  • the practical difficulty in calibrating is that the measured values often scatter widely from the sensor principle.
  • Scattering can be so great that an assignment of the measurements to the calibration body 100 is no longer possible.
  • Each of the Kalibriermerkmale 101-1 and 101-2 is optimized for each ⁇ donating sensor 103-1 and 103-2.
  • Calibration features 101-1 and 101-2 may be active or passive calibration features.
  • the calibration body 100 is used for calibration of one or more sensor systems 105.
  • certain variable properties of the calibration body 100 can influence the calibration measurement . Therefore, in the calibration, the parameters of the sensors 103-1 and 103-2 are determined such that in this case additional measurement data of the sensors 107-1, ..., 107-3 from which properties of the calibration body 100 and the environment can be deduced. These parameters relate on the one hand to properties of the sensor 103-1 and 103-2 per se, irrespective of the respective mounting location and, secondly, the mounting location of the sensors 103-
  • Calibration body 100 also assumes a movement relative to the sensors 103-1 and 103-2 in the environment which is assumed to be essentially static, and thus will be characterized in a characteristic manner in the measurement data of the sensors 103-1 and 103-
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping
  • SLAM simultaneous localization and mapping
  • the trajectory of the calibration body 100 i. the path of the calibration body 100 in space as a function of time.
  • the measurement data originating from the calibration body 100 is significantly different from the data derived from stationary targets. These data can be determined by an acceleration or inertia sensor.
  • the sensors 107-1 and 107-2 in the calibration body 100 detect the appearance of the sensors 103-1 and 103-2 of the system 105 to be calibrated and compare these with a prestored model.
  • calibration body 100 may also include sensors 107-1 and
  • the calibration body 100 includes the sensor 107-1, which is an inertial sensor or acceleration sensor for detecting an acceleration of the calibration body 100.
  • the acceleration sensor can be made of a silicon micro-electromechanical system (MEMS).
  • MEMS micro-electromechanical system
  • the acceleration sensor comprises a spring-mass system in which the springs are silicon ridges in the micrometer range and also the mass is made of silicon. By a deflection of the suspension suspended mass during acceleration and a fixed reference electrode, a change in the electrical capacitance is measured.
  • the capacitance change evaluation electronics may be formed on the same integrated circuit (IC). In this way Accelerati ⁇ diffraction data can be recorded on the calibration.
  • the sensor 107-1 may also be a GPS sensor for detecting a position and movement of the calibration body 100 in space. The GPS sensor detects the signals of a global Navigati ⁇ onssatellitensystems for positioning. From the signal transit times, the GPS sensor can calculate its own position and speed in order to obtain
  • the sensor 107-2 is, for example, an image sensor for detecting a position and movement of the calibration body 100 in space.
  • the image sensor may be a semiconductor-based image sensor that can capture light images in different spectral ranges.
  • the image sensor comprises a CCD (Charge Coupled Electronic Device) field as a light-sensitive electronic component, which is based on the internal photoelectric effect.
  • the image sensor optically detects a predetermined environmental feature 113. Depending on wel ⁇ cher position and in which orientation the surrounding feature 113 is detected in the image, can be calculated back to a position and orientation of the calibration body 100. For this purpose, an image comparison with prestored data of the environmental feature 113 can be performed.
  • the sensor 107-3 is a sensor for detecting a position and orientation of the sensors 103-1, 103-2 of the sensor system 105 or a system feature 115 of the sensor system 105.
  • the system feature 115 may be optically detected and pre-stored with data about the sensor System feature 115 are compared.
  • an image comparison or image analysis data can be such a position and Orientie ⁇ tion of the calibration with respect to the to be measured, the sensor system 105 to receive, such as a distance or orientation of the calibration element 100 relative to the sensor to be calibrated system.
  • the senor 107-3 can also be a distance sensor for detecting the distance between the sensor system 105 and the sensor
  • a plurality of further sensors 107-1, 107-3 are conceivable which detect such data via the calibration body 100 that a later calibration of the sensor system 105 can be improved.
  • the accuracy and precision of the calibration can be improved. If, for example, data about a position, a position or a speed of the calibration body 100 are known, these can be taken into account in the calculation of the free parameters of the sensor system.
  • the calibration 100 may include a receiver for detecting the signals of the sensors 103-1, 103-2 of the sensor system 105, such as optical signals, Ra ⁇ DAR or radio signals. Data can also be obtained from these signals with which, finally, the calibration of the sensor system 105 can be improved.
  • a receiver for detecting the signals of the sensors 103-1, 103-2 of the sensor system 105 such as optical signals, Ra ⁇ DAR or radio signals. Data can also be obtained from these signals with which, finally, the calibration of the sensor system 105 can be improved.
  • the calibration body 100 comprises an electronic data memory 117 for storing the data from the sensors 107-1,
  • the data memory 117 is, for example, a RAM memory or flash memory, with which the acquired data can be stored even without a permanent power supply.
  • the calibration body 100 a Processor that allows processing of the collected data.
  • the data acquired by the sensors 107-1, 107-3 serve to improve the calibration of the sensor system 105.
  • the data is transmitted via the data interfaces 109 and 111 from the calibration body 100 to the sensor system 105.
  • the data interfaces 109 and 111 comprise corresponding electronic circuits for data transmission and are formed for example by a radio interface, a WLAN interface, an infrared interface or a Bluetooth interface. In general, however, the data interfaces 109 and 111 may be formed by any device that allows transmission of the acquired data for further calibration of the sensor system 105.
  • Calibration feature 101-1 calibrated. If the data beispiels- as velocity or acceleration data can be calculated as the Kalibriermerkmale he seem ⁇ 101-1 and 101-2. This in turn may be compared to the actual detection of the calibration features 101-1 and 101-2 by the sensors 103-1 and 103-2. Are those of the
  • Calibration body 100 detected data for example position ⁇ data
  • the position detected by the calibration 100 can be compared with the position that is detected by the sensors 103-1 and 103-2.
  • Calibration body 100 recorded data, for example, data on an orientation of the calibration body 100 in a Koordina ⁇ tensystem, the orientation detected by the calibration 100 can be compared with the orientation that is detected by the sensors 103-1 and 103-2.
  • the calibration of the sensor system 105 can be improved in a variety of ways by the use of the data acquired from the sensorized calibration body 100.
  • additional information can be determined by means of the sensors 107-1, 107-2 and 107-3, which are independent of the sensor system to be calibrated, and on the one hand the assignment of measured values to the
  • Setpoints for the calibration provide appropriate precise determination of properties to be measured.
  • the calibration 100 is disposed in front of the sensor to be calibrated system 105, and an additional, complex At ⁇ brin supply of sensors in the environment is avoided.
  • An advantage compared to active calibration bodies is the lower technical outlay.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a method for calibra ⁇ ren the sensor 103-1, 103-2 of the unknown Sensorsys ⁇ tems 105.
  • step S101 the calibration element 100 with the calibration feature 101-1, 101-2 and the sensors 107 -1, 107-3 are arranged so that the calibration features 101-1 and 101-2 can be detected by the sensors 103-1 and 103-2 of the sensor system 105.
  • step S102 data about the calibration body 100 is detected by means of the sensors 107-1, 107-3.
  • this data is transmitted to the sensor system 105 to be calibrated via the data interfaces 109 and 111.
  • step S104 the sensor system 105 is calibrated on the basis of the transmitted data and the calibration feature 101-1.
  • All features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention in order to simultaneously realize their advantageous effects.
  • All method steps may be implemented by means suitable for carrying out the respective method step.
  • All functions that are performed by elevated against ⁇ characterizing features can, a process step to be a process.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalibrierköper (100), mit einem Kalibriermerkmal (101-1, 101-2) zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensorsystems (105); einem Sensor (107-1, 107-3) zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper (100); und einer Datenschnittstelle (109) zum Übertragen der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105).

Description

Beschreibung
Kalibrierkörper mit einem Sensor Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalibrierköper mit einem Kalibriermerkmal zum Kalibrieren eines Sensorsystems und ein Verfahren zum Kalibrieren des Sensorsystems.
Ein technisches System, das mehrere Sensoren auf Basis ver- schiedener Messprinzipien umfasst, setzt für die korrekte
Funktionalität eine Kalibrierung dieser Sensoren voraus. Bei dieser Kalibrierung kann sowohl eine intrinsische Kalibrierung der einzelnen Sensoren, als auch eine extrinsische Kalibrierung der Sensoren zueinander erfolgen.
Eine intrinsische Kalibrierung bedeutet, dass interne Parame¬ ter des Sensors bestimmt werden. Eine extrinsische Kalibrie¬ rung befasst sich hingegen mit der Bestimmung von Parametern zwischen unterschiedlichen Sensoren oder zwischen einem Sen- sor und einem weiteren festgelegten Koordinatensystem. Die extrinsische Kalibrierung wird durchgeführt, da die gegensei¬ tige Anordnung der Sensoren oftmals nicht exakt bekannt ist, beispielsweise aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Montage oder aufgrund von unbekannten internen Sensoreigenschaften.
Gleichzeitig ist eine manuelle Vermessung der Sensoren unprä¬ zise, fehleranfällig oder nicht durchführbar. Die extrinsi¬ sche Kalibrierung geht davon aus, dass bekannte Invarianten bestehen, sodass der räumliche Zusammenhang zwischen ver- schiedenen Sensoren bestimmt werden kann. Dazu werden eindeutige Kalibriermerkmale verwendet, wie beispielsweise fest de¬ finierte Kalibrierkörper.
Allerdings kann der Kalibrierkörper Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise eine Veränderung der Position oder eine
Geschwindigkeit, die das Ergebnis der Kalibrierung beeinflus¬ sen oder verfälschen. Die Druckschrift US 2014/0 198 221 AI betrifft Bilderfas¬ sungssysteme und eine Kamerakalibrierung. Ein Kalibrierungs¬ gerät 110 umfasst einen Controller, der die Koordinaten des Kalibrierungsgerätes bestimmt.
Die Druckschrift US 2016/245 899 AI betrifft ein Kalibrie¬ rungssystem für einen Sensor, der auf einer Maschine montiert ist. Ein unbemanntes Luftfahrzeug, wie beispielsweise eine Drohne, umfasst ein Kalibrierungsziel.
Die Druckschrift DE 602 13 989 T2 betrifft ein Verfahren und ein System zum Einstellen eines selbstkalibrierenden Positionsbestimmungssystems, um sich unterschiedlichen Notwendig¬ keiten anzupassen.
Die Druckschrift DE 10 2016 008 689 AI betrifft
Sensorkalibriertarget zur Kalibrierung von verschiedenen, auf unterschiedlichen Prinzipien beruhenden Sensoreinrichtungen. Es ist die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei¬ ne Kalibrierung eines Sensorsystems mithilfe eines
Kalibrierkörpers mit einer höheren Genauigkeit durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren .
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen
Kalibrierköper gelöst, mit einem Kalibriermerkmal zum Kalib¬ rieren eines Sensors eines zu kalibrierenden Sensorsystems; einem Sensor zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper, der ein Gyrosensor zum Erfassen einer Lage des
Kalibrierkörpers ist; und einer Datenschnittstelle zum Über- tragen der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsys¬ tem. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil er¬ reicht, dass spezifische Eigenschaften von dem
Kalibrierkörper bei der Kalibrierung berücksichtigt werden können und so die Genauigkeit des Sensors steigt und die La¬ gedaten des Kalibrierkörpers ermittelt werden können, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt. In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des
Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Trägheitssensor oder Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Beschleunigungsdaten des
Kalibrierkörpers ermitteln lassen, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers im Raum. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Positions- und Geschwindigkeitsdaten des
Kalibrierkörpers ermitteln lassen, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Bildsensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers im Raum. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Positions- und Geschwindigkeitsdaten des
Kalibrierkörpers auf einfache Weise durch einen Vergleich mit einer Umgebung ermitteln lassen, durch die Genauigkeit der Kalibrierung steigt. In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren des Sensorsystems. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Lage und Position des Kalibrierkörpers in Bezug zu dem Sensorsystem ermittelt werden kann. In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers umfasst der Kalibrierkörper einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren des Sensorsystems. Da¬ durch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Sensorsignale zur Verbesserung der Kalibrierung herangezogen werden können.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist die Datenschnittstelle eine WLAN- Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die erfassten Daten schnell und zuverlässig an das Sensorsystem Übermitteln lassen. Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein
Kalibriersystem gelöst, mit einem Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt; und einem Sensorsystem mit einer Datenschnittstelle zum Empfangen der Daten des Kalibrierkörpers. Durch das Kalibriersystem werden die gleichen technischen Vorteile wie durch den Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt erreicht .
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors eines zu kalibrierenden Sensorsystems gelöst, mit den Schritten eines Anordnens eines Kalibrierkörpers mit einem Kalibriermerkmal und einem Gyros- ensor zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers; eines Er¬ fassens von Daten über den Kalibrierkörper mittels des Gyro- sensors; eines Übertragens der erfassten Daten an das zu ka- librierende Sensorsystem; und eines Kalibrierens des Sensor¬ systems auf Basis der übertragenen Daten und des
Kalibriermerkmals. Durch das Verfahren werden die gleichen technischen Vorteile wie durch den Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Kalibrierkörpers; und
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Kalibrierkörpers 100. Der Kalibrierkörper 100 ist ein universell verwendbares physisches
Kalibrierobjekt, dessen Eigenschaften gut bekannt sind und von ein oder mehreren Sensoren 103-1 und 103-2 eines technischen Systems 105 erfasst wird. Der Kalibrierkörper 100 ist in den Sensordaten eindeutig identifizierbar und ermöglicht robuste Messungen. Das bedeu¬ tet, dass die Messungen bei Wiederholung des Messvorgangs nicht ausfallen und wenig Streuung aufweisen. Die praktische Schwierigkeit beim Kalibrieren besteht darin, dass die Mess- werte vom Sensorprinzip her oftmals weit streuen. Diese
Streuung kann so groß sein, dass eine Zuordnung der Messungen zum Kalibrierkörper 100 nicht mehr möglich ist.
Zur Erfassung des Kalibrierkörpers 100 werden
Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 in den Kalibrierkörper 100 integriert, sodass der Kalibrierkörper 100 von allen Sensoren 103-1 und 103-2 auf vorgegebene Weise detektiert werden kann. Jedes der Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 ist auf den je¬ weiligen Sensor 103-1 und 103-2 optimiert. Die
Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 können aktive oder passive Kalibriermerkmale sein.
Der Kalibrierkörper 100 dient zur Kalibrierung von einem oder mehreren Sensorsystemen 105. Bestimmte veränderliche Eigen- schaffen des Kalibrierkörpers 100 können die Kalibrierungs¬ messung jedoch beeinflussen. Daher werden bei der Kalibrierung die Parameter der Sensoren 103-1 und 103-2 derart bestimmt, dass hierbei zusätzlich Messdaten der Sensoren 107-1, ..., 107-3 verwendet werden, aus denen auf Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 und der Umgebung geschlossen werden kann . Diese Parameter betreffen zum einen Eigenschaften des Sensors 103-1 und 103-2 an sich, unabhängig vom jeweiligen Anbringungsort und zum anderen den Anbringungsort der Sensoren 103-
1 und 103-2 an einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Roboter. Zur Kalibrierung werden Refe- renzmessungen der Sensoren 103-1 und 103-2 auf geeignete Objekte in der Umgebung aufgenommen.
Für den Kalibrierkörper 100 werden weitere Informationen generiert, die die Zuordnung von Messdaten zum Kalibrierkörper 100 erleichtern. Diese weiteren Informationen betreffen nicht die Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 an sich, sondern die Beziehung des Kalibrierkörpers 100 zu den Sensoren oder der Umgebung. Wenn sich die Sensoren 103-1 und 103-2 während der Kalibrie¬ rung nicht bewegen, dann ist eine Bewegung des
Kalibrierkörpers 100 in der als im Wesentlichen statisch angenommenen Umgebung ebenfalls eine Bewegung relativ zu den Sensoren 103-1 und 103-2 und wird sich demnach in charakte- ristischer Weise in den Messdaten der Sensoren 103-1 und 103-
2 abbilden.
Zu diesem Zweck werden zusätzliche Informationen über den Kalibrierkörper 100 ermittelt und an das Kalibriersystem übertragen. Das Kalibriersystem kann aufgrund dieser Eigenschaften eine Zuordnung der Daten zum Kalibrierkörper 100 verbessern. Zu diesem Zweck wird der Kalibrierkörper selbst mit Sensoren 107-1 und 107-2 ausgestattet. Diese Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 können bei¬ spielsweise umfassen: Die Position und Orientierung des Kalibrierkörpers 100 im Raum. Zu diesem Zweck kann ein SLAM-Algorithmus zur simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung (SLAM - Simultanous Localization and Mapping) verwendet werden.
Die Trajektorie des Kalibrierkörpers 100, d.h. die Bahn des Kalibrierkörpers 100 im Raum als Funktion der Zeit. In einer ansonsten statischen Umgebung unterscheiden sich die Messdaten, die vom Kalibrierkörper 100 stammen, signifikant von den Daten, die von stationären Zielen stammen. Diese Daten können durch einen Beschleunigungsoder Trägheitssensor ermittelt werden.
Die Position und Orientierung der Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 relativ zum Kalibrierkörper
100. Hierzu erfassen die Sensoren 107-1 und 107-2 im Kalibrierkörper 100 das Aussehen der zu kalibrierenden Sensoren 103-1 und 103-2 des Systems 105 und vergleichen diese mit einem vorgespeicherten Modell. Der
Kalibrierkörper 100 kann jedoch auch Sensoren 107-1 und
107-2 umfassen, die die Signale der Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 erfassen können.
Beispielsweise umfasst der Kalibrierkörper 100 den Sensor 107-1, der ein Trägheitssensor oder Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers 100 ist. Der Beschleunigungssensor kann aus einem mikro-elektro- mechanischen System (MEMS) aus Silicium hergestellt sein. Der Beschleunigungssensor umfasst ein Feder-Masse-System, bei dem die Federn Silizium-Stege im Mikrometerbereich sind und auch die Masse aus Silizium hergestellt ist. Durch eine Auslenkung der gefedert aufgehängten Masse bei der Beschleunigung und einer festen Bezugselektrode wird eine Änderung der elektrischen Kapazität gemessen. Die Elektronik zur Auswertung der Kapazitätsänderung kann auf demselben integrierten Schaltkreis (IC) gebildet sein. Auf diese Weise können Beschleuni¬ gungsdaten über den Kalibrierkörper erfasst werden. Der Sensor 107-1 kann auch ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers 100 im Raum sein. Der GPS-Sensor erfasst die Signale eines globalen Navigati¬ onssatellitensystems zur Positionsbestimmung. Aus den Signal- laufzeiten kann der GPS-Sensor die eigene Position und Geschwindigkeit berechnen, um so Daten über den
Kalibrierkörpers 100 zu erfassen.
Der Sensor 107-2 ist beispielsweise ein Bildsensor zum Erfas- sen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers 100 im Raum. Der Bildsensor kann ein halbleiterbasierter Bildsensor sein, der Lichtbilder in unterschiedlichen Spektralbereichen aufnehmen kann. Zu diesem Zweck umfasst der Bildsensor ein CCD-Feld (CCD - Charge Coupled Electronic Device) als licht- empfindliches elektronisches Bauelement, das auf dem inneren Photoeffekt beruht. Der Bildsensor erfasst beispielsweise ein vorgegebenes Umgebungsmerkmal 113 optisch. Je nachdem an wel¬ cher Position und in welcher Orientierung das Umgebungsmerkmal 113 in dem Bild erfasst wird, kann auf eine Position und Orientierung des Kalibrierkörpers 100 zurückgerechnet werden. Zu diesem Zweck kann ein Bildvergleich mit vorgespeicherten Daten des Umgebungsmerkmals 113 durchgeführt werden.
Der Sensor 107-3 ist ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren 103-1, 103-2 des Sensorsystems 105 oder eines Systemmerkmals 115 des Sensorsystems 105. In diesem Fall kann das Systemmerkmal 115 optisch erfasst werden und mit vorgespeicherten Daten über das Systemmerkmal 115 verglichen werden. Durch einen Bildvergleich oder eine Bild- analyse lassen sich so Daten über eine Position und Orientie¬ rung des Kalibrierkörpers bezüglich des zu messenden Sensorsystems 105 erhalten, wie beispielsweise eine Entfernung oder eine Orientierung des Kalibrierkörpers 100 gegenüber dem zu kalibrierenden Sensorsystem.
Der Sensor 107-3 kann aber auch ein Abstandssensor zum Erfassen des Abstandes zwischen dem Sensorsystem 105 und dem
Kalibrierkörper 100 sein. Zu diesem Zweck kann eine Laserent- fernungsmessung verwendet werden, die eine elektronische Ent¬ fernungsmessung anhand LaufZeitmessung, der Phasenlagemessung oder Lasertriangulation von Licht ermöglicht. Des Weiteren kann ein Sensor 107 zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers 100 vorgesehen sein. Dieser Sensor 107 kann durch einen geomagnetischen Sensor oder einen Gyrosensor gebildet sein. Durch den geomagnetischen Sensor lassen sich Lageänderungen des Kalibrierkörpers 100 anhand des Erdmagnet- felds bestimmen. Durch den Gyrosensor können kleinste Beschleunigungen, Drehbewegungen oder Lageänderungen des
Kalibrierkörpers 100 erfasst werden.
Im Allgemeinen ist eine Vielzahl weiterer Sensoren 107-1, 107-3 denkbar, die solche Daten über den Kalibrierkörper 100 erfassen, dass eine spätere Kalibrierung des Sensorsystems 105 verbessert werden kann. Durch Verwendung der von dem Kalibrierkörper 100 erfassten Daten und die Übermittlung dieser Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem 105 kann, die Genauigkeit und Präzision der Kalibrierung verbessert werden. Sind beispielsweise Daten über eine Lage, eine Position oder eine Geschwindigkeit des Kalibrierkörpers 100 bekannt, können dieser bei der Berechnung der freien Parameter des Sensorsystems berücksichtigt werden.
Des Weiteren kann der Kalibrierkörper 100 einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren 103-1, 103-2 des Sensorsystems 105 umfassen, wie beispielsweise optische Signale, Ra¬ dar- oder Funksignale. Auch aus diesen Signalen lassen sich Daten gewinnen, mit denen schließlich die Kalibrierung des Sensorsystems 105 verbessert werden kann.
Der Kalibrierkörper 100 umfasst einen elektronischen Datenspeicher 117 zum Speichern der von den Sensoren 107-1,
107-3 erfassten Daten. Der Datenspeicher 117 ist beispielsweise ein RAM-Speicher oder Flash-Speicher, mit dem die erfassten Daten auch ohne dauerhafte Energieversorgung gespeichert werden können. Zudem kann der Kalibrierkörper 100 einen Prozessor umfassen, der eine Verarbeitung der erfassten Daten erlaubt .
Die von den Sensoren 107-1, 107-3 erfassten Daten dienen zur Verbesserung der Kalibrierung des Sensorsystems 105. Zu diesem Zweck werden die Daten über die Datenschnittstellen 109 und 111 von dem Kalibrierkörper 100 an das Sensorsystem 105 übertragen. Die Datenschnittstellen 109 und 111 umfassen entsprechende elektronische Schaltungen zur Datenübertragung und sind beispielsweise durch eine Funk-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle, eine Infrarot-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle gebildet. Im Allgemeinen können die Datenschnittstellen 109 und 111 jedoch durch jede Vorrichtung gebildet sein, die eine Übermittlung der erfassten Daten zur weiteren Kalibrierung des Sensorsystems 105 erlauben.
Zu diesem Zweck wird das Sensorsystem 105 auf Basis der von dem Kalibrierkörper übertragenen Daten und des
Kalibriermerkmals 101-1 kalibriert. Sind die Daten beispiels- weise Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsdaten, kann berechnet werden, wie die Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 er¬ scheinen. Dies kann wiederum mit der tatsächlichen Erfassung der Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 durch die Sensoren 103- 1 und 103-2 verglichen werden. Sind die von dem
Kalibrierkörper 100 erfassten Daten beispielsweise Positions¬ daten, kann die vom Kalibrierkörper 100 erfasste Position mit derjenigen Position verglichen werden, die von den Sensoren 103-1 und 103-2 erfasst wird. Sind die von dem
Kalibrierkörper 100 erfassten Daten beispielsweise Daten über eine Orientierung des Kalibrierkörpers 100 in einem Koordina¬ tensystem, kann die vom Kalibrierkörper 100 erfasste Orientierung mit derjenigen Orientierung verglichen werden, die von den Sensoren 103-1 und 103-2 erfasst wird. Im Allgemeinen kann die Kalibrierung des Sensorsystems 105 durch die Verwen- dung der Daten, die von dem sensorisierten Kalibrierkörper 100 erfasst worden sind, auf vielfältige Weise verbessert werden . Durch den Kalibrierkörper 100 können mittels der Sensoren 107-1, 107-2 und 107-3, die vom zu kalibrierenden Sensorsystem unabhängig sind, zusätzliche Informationen ermittelt werden, die zum einen die Zuordnung von Messwerten zum
Kalibrierkörper 100 erleichtern und zum anderen eine als
Sollwerte für die Kalibrierung geeignete präzise Bestimmung von zu messenden Eigenschaften bereitstellen.
Ein weiterer Vorteil der Anbringung auf dem Kalibrierkörper 100 liegt im geringen Aufwand für die zusätzlichen Messungen. Der Kalibrierkörper 100 wird vor dem zu kalibrierenden Sensorsystem 105 angeordnet und eine zusätzliche, aufwändige An¬ bringung von Sensoren in der Umgebung wird vermieden. Ein Vorteil im Vergleich zu aktiven Kalibrierkörpern ist der ge- ringere technische Aufwand.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Kalibrie¬ ren des Sensors 103-1, 103-2 des zu kalibrierenden Sensorsys¬ tems 105. Im Schritt S101 wird der Kalibrierkörpers 100 mit dem Kalibriermerkmal 101-1, 101-2 und den Sensoren 107-1, 107-3 so angeordnet, dass die Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 durch die Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 erfasst werden können. In Schritt S102 werden Daten über den Kalibrierkörper 100 mittels der Sensoren 107-1, 107-3 erfasst. In Schritt S103 werden diese Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem 105 über die Datenschnittstellen 109 und 111 übermittelt. Anschließend wird in Schritt S104 das Sensorsystem 105 auf Ba- sis der übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals 101-1 kalibriert .
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unter- schiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständ¬ lichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrens- schritt eines Verfahrens sein.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht be- schränkt.

Claims

Neue Patentansprüche
1. Kalibrierköper (100), mit:
einem Kalibriermerkmal (101-1, 101-2) zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensor¬ systems (105) ;
einem Sensor (107-1, 107-3) zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper (100), der ein Gyrosensor zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers (100) ist; und
- einer Datenschnittstelle (109) zum Übertragen der er- fassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105) .
2. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, 107-3) ein Trägheitssensor oder Beschleunigungs- sensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers (100) ist.
3. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, 107-3) ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers (100) im Raum ist.
4. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, 107-3) ein Bildsensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers (100) im Raum ist.
5. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, 107-3) ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren (103-1, 103-2) des Sensorsystems (105) ist.
6. Kalibrierkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kalibrierkörper (100) einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren (103-1, 103-2) des Sensorsys¬ tems (105) umfasst.
7. Kalibrierkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenschnittstelle (109) eine WLAN- Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle ist.
8. Kalibriersystem, mit:
einem Kalibrierkörper (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und
- einem Sensorsystem (105) mit einer Datenschnittstelle (111) zum Empfangen der Daten des Kalibrierkörpers (100) .
9. Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensorsystems (105), mit den Schrit- ten:
Anordnen (S101) eines Kalibrierkörpers (100) mit einem Kalibriermerkmal (101-1, 101-4) und einem Gyrosensor (107-
1, 107-3) zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers
(100) ;
- Erfassen (S102) von Daten über den Kalibrierkörper (100) mittels des Gyrosensors (107-1, 107-3);
Übertragen (S103) der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105); und
Kalibrieren (S104) des Sensorsystems (105) auf Basis der übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals (101-1, 101-2).
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