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DE102015005570A1 - Method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor, environment sensor and motor vehicle - Google Patents

Method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor, environment sensor and motor vehicle Download PDF

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DE102015005570A1
DE102015005570A1 DE102015005570.4A DE102015005570A DE102015005570A1 DE 102015005570 A1 DE102015005570 A1 DE 102015005570A1 DE 102015005570 A DE102015005570 A DE 102015005570A DE 102015005570 A1 DE102015005570 A1 DE 102015005570A1
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DE
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sensor
orientation
motor vehicle
deviation
reference position
Prior art date
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DE102015005570.4A
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German (de)
Inventor
Florian König
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Original Assignee
Audi AG
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Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
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Abstract

Verfahren zur Justage und/oder Kalibrierung eines Umgebungssensors (4), welcher in einem in einer ersten Referenzlage (3) positionierten Kraftfahrzeug (1) verbaut ist und ein Sensorelement (9) sowie einen mit diesem lagegekoppelten Inertialsensor (10) aufweist, hinsichtlich einer Soll-Ausrichtung (5) bezüglich der ersten Referenzlage (3), wobei der Inertialsensor (10) bezüglich einer zweiten Referenzlage, deren Lage zur ersten Referenzlage (3) bekannt ist, kalibriert ist, umfassend folgende Schritte:
– Erfassen von Messwerten mittels des Inertialsensors (10) und Ermitteln einer Ist-Ausrichtung des Sensorelements (9) bezüglich der ersten Referenzlage (3) aus den Messwerten; und
– Justieren und/oder Kalibrieren des Umgebungssensors (4) auf die Soll-Ausrichtung (5) in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung (5).
Method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor (4), which is installed in a motor vehicle (1) positioned in a first reference position (3) and has a sensor element (9) and an inertial sensor (10) coupled to it with respect to a desired value Alignment (5) with respect to the first reference ply (3), wherein the inertial sensor (10) is calibrated with respect to a second reference ply whose position relative to the first reference ply (3) is known, comprising the following steps:
- Detecting measured values by means of the inertial sensor (10) and determining an actual orientation of the sensor element (9) with respect to the first reference position (3) from the measured values; and
- Adjustment and / or calibration of the environmental sensor (4) to the desired orientation (5) in dependence on a deviation of the actual orientation of the target orientation (5).

Figure DE102015005570A1_0001
Figure DE102015005570A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justage und/oder Kalibrierung eines Umgebungssensors. Daneben betrifft die Erfindung einen Umgebungssensor und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor. In addition, the invention relates to an environmental sensor and a motor vehicle.

Moderne Kraftfahrzeuge weisen einen oder mehrere Umgebungssensoren auf, welche dazu dienen, die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen und die so ermittelten Sensordaten beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen auszuwerten. Sind in einem Kraftfahrzeug mehrere Umgebungssensoren vorgesehen, werden deren Sensordaten typischerweise zur Bildung eines Umfeldmodells des Kraftfahrzeugs genutzt, auf welches wiederum unterschiedliche Systeme des Kraftfahrzeugs zugreifen können. Dazu weist ein Umgebungssensor ein Sensorelement auf, welches auf die zu detektierende Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet wird. Solche Sensorelemente können beispielsweise Kameras, Laser-, Radar- oder Ultraschallsensoren sein.Modern motor vehicles have one or more environmental sensors which serve to detect the surroundings of the motor vehicle and to evaluate the sensor data thus determined, for example in driver assistance systems. If a plurality of environmental sensors are provided in a motor vehicle, their sensor data are typically used to form an environmental model of the motor vehicle, which in turn can be accessed by different systems of the motor vehicle. For this purpose, an environmental sensor has a sensor element which is aligned with the environment of the motor vehicle to be detected. Such sensor elements may be, for example, cameras, laser, radar or ultrasonic sensors.

Für eine ordnungsgemäße Funktion des Umgebungssensors ist dessen korrekte Justage und/oder Kalibrierung von großer Bedeutung. Justage bezeichnet dabei insbesondere ein an den mechanischen Einbau anschließendes Positionieren und Ausrichten des Umgebungssensors, so dass die von ihm erfassten Sensordaten mit einem für die weitere Verarbeitung der Sensordaten zugrunde gelegten Koordinatensystem weitestgehend übereinstimmen. Kalibrierung bezeichnet dagegen sämtliche weiteren Maßnahmen, insbesondere solche der Signal- und/oder Datenverarbeitung, welche ein In-Übereinstimmung-Bringen der erfassten Sensordaten mit diesem Koordinatensystem bezwecken. Typischerweise wird der Umgebungssensor dazu zunächst im Kraftfahrzeug verbaut und am Ende der Fertigungslinie justiert und/oder kalibriert. Im Falle einer späteren Dekalibrierung des Umgebungssensors kann aber auch eine erneute Justage und/oder Kalibrierung im Rahmen eines Kundendienstes erforderlich sein.For proper operation of the environmental sensor its correct adjustment and / or calibration is of great importance. In this case, adjustment designates, in particular, a positioning and alignment of the environmental sensor subsequent to the mechanical installation, so that the sensor data acquired by it coincide as far as possible with a coordinate system on which the sensor data are processed further. On the other hand, calibration designates all further measures, in particular those of signal and / or data processing, which aim to match the acquired sensor data with this coordinate system. Typically, the environmental sensor is initially installed in the motor vehicle and adjusted and / or calibrated at the end of the production line. In the case of a later decalibration of the environmental sensor but also a new adjustment and / or calibration may be required as part of a customer service.

Es ist bekannt, bei definiert positioniertem Kraftfahrzeug Referenzgegenstände oder Referenzmuster (sogenannte Targets) im Erfassungsbereich des Sensors definiert anzuordnen und basierend auf den erfassten Sensordaten des Targets die Justage und/oder Kalibrierung vorzunehmen. Dazu muss jedoch auf eine exakte Positionierung des Kraftfahrzeugs zum Target geachtet werden, was einen hohen Aufwand mit sich bringt. Darüber hinaus müssen bei einer Justage und/oder Kalibrierung im Rahmen des Kundendienstes Targets an verschiedenen Orten, beispielsweise Werkstätten, vorgehalten werden, wodurch ein zusätzlicher logistischer Aufwand entsteht und letztlich hohe Kosten verursacht werden.It is known to arrange reference objects or reference patterns (so-called targets) defined in the detection range of the sensor in the case of a defined motor vehicle and to perform the adjustment and / or calibration based on the detected sensor data of the target. For this purpose, however, care must be taken to an exact positioning of the motor vehicle to the target, which brings a lot of effort. In addition, in an adjustment and / or calibration in the context of customer service targets in different places, such as workshops, must be held, which creates additional logistical costs and ultimately high costs.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Justage und/oder Kalibrierung eines Umgebungssensors anzugeben, welches einfacher durchzuführen ist und insbesondere auf die Nutzung jeglicher Targets verzichtet.The invention is thus based on the object of specifying a method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor, which is easier to perform and in particular dispenses with the use of any targets.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Justage und/oder Kalibrierung eines Umgebungssensors, welcher in einem in einer ersten Referenzlage positionierten Kraftfahrzeug verbaut ist und ein Sensorelement sowie einen mit diesem lagegekoppelten Inertialsensor aufweist, hinsichtlich einer Soll-Ausrichtung bezüglich der ersten Referenzlage vorgesehen, wobei der Inertialsensor bezüglich einer zweiten Referenzlage, deren Lage zur ersten Referenzlage bekannt ist, kalibriert ist, umfassend folgende Schritte: Erfassen von Messwerten mittels des Inertialsensors und Ermitteln einer Ist-Ausrichtung des Sensorelements bezüglich der ersten Referenzlage aus den Messwerten; und Justieren und/oder Kalibrieren des Umgebungssensors auf die Soll-Ausrichtung in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung.To achieve this object, according to the invention, a method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor, which is installed in a motor vehicle positioned in a first reference position and has a sensor element and an inertial sensor coupled thereto, is provided with respect to a desired orientation with respect to the first reference position, wherein the inertial sensor is calibrated with respect to a second reference position whose position relative to the first reference position is known, comprising the following steps: acquiring measured values by means of the inertial sensor and determining an actual alignment of the sensor element with respect to the first reference position from the measured values; and adjusting and / or calibrating the environmental sensor to the desired orientation in response to a deviation of the actual orientation from the target orientation.

Im Rahmen eines solchen Verfahrens weist der Umgebungssensor neben seinem Sensorelement einen Inertialsensor auf, welcher mit diesem bewegungsgekoppelt ist, insbesondere fest an diesem angebracht. Der Inertialsensor ist dazu ausgebildet, seine Lage in einer oder mehreren Raumrichtungen zu erfassen. Derartige Inertialsensoren sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt und insbesondere derart kleinbauend und kostengünstig verfügbar, dass sie mit geringem konstruktiven Aufwand mit dem Sensorelement lagegekoppelt werden können. Beispielsweise im Rahmen der Fertigung des Umgebungssensors wird dabei der Inertialsensor auf eine zweite Referenzlage kalibriert, welche bei der Durchführung des Verfahrens bekannt ist.In the context of such a method, the environmental sensor has, in addition to its sensor element, an inertial sensor which is coupled with it in movement, in particular fixedly attached thereto. The inertial sensor is designed to detect its position in one or more spatial directions. Such inertial sensors are known per se from the prior art and in particular are so small in size and cost-effective that they can be position-coupled with the sensor element with little design effort. For example, in the context of the production of the environmental sensor while the inertial sensor is calibrated to a second reference position, which is known in the implementation of the method.

Nach dem Einbau des Umgebungssensors in das Kraftfahrzeug, also einer eher groben Positionierung mit üblicherweise dabei auftretenden Abweichungen, wird das Kraftfahrzeug in eine festgelegte erste Referenzlage gebracht, wobei ein Bezug zwischen der ersten Referenzlage und er zweiten Referenzlage gegeben ist. Selbstverständlich können die erste Referenzlage und die zweite Referenzlage auch identisch sein. Zweckmäßigerweise wird für die erste Referenzlage und/oder die zweite Referenzlage die Horizontale gewählt. Basierend auf dieser Ausgangskonfiguration werden dann die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchgeführt.After installation of the environmental sensor in the motor vehicle, so a rather rough positioning with usually occurring deviations, the motor vehicle is brought into a predetermined first reference position, wherein a reference between the first reference position and he second reference position is given. Of course, the first reference position and the second reference position may also be identical. Appropriately, the horizontal is selected for the first reference position and / or the second reference position. Based on this initial configuration, the method steps according to the invention are then carried out.

Es werden zunächst Messwerte mittels des Inertialsensors bezüglich seiner zweiten Referenzlage erfasst. Aus diesen wird sodann die Ist-Ausrichtung des Sensorelements bezüglich der ersten Referenzlage ermittelt. Dazu werden durch die Messwerte repräsentierte Ausrichtungsinformationen über den Inertialsensor, und damit auch über das Sensorelement, durch eine Recheneinrichtung ausgewertet und mit an sich aus dem Stand der Technik bekannten geometrischen Transformationsmethoden in Bezug zur ersten Referenzlage, also jener des Kraftfahrzeugs, gesetzt, so dass die Ist-Ausrichtung des Sensorelements ermittelt wird. Diese in Datenform vorliegende Ist-Ausrichtung kann anschließend für einen Techniker beispielsweise am Umgebungssensor ablesbar sein oder im Kraftfahrzeug oder auf einer externen Diagnoseeinrichtung angezeigt werden. Insbesondere kann auch eine konkrete Justageanweisung aus den Ausrichtungen ermittelt und ausgegeben werden. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass die Ist-Ausrichtung an eine automatische Justageeinrichtung, beispielsweise einen Roboter, übergeben und von dieser ausgewertet wird.First, measured values are recorded by means of the inertial sensor with respect to its second reference position. From these, the actual orientation of the sensor element with respect to the first reference position is then determined. For this purpose, alignment information represented by the measured values is transmitted via the inertial sensor, and thus also via the sensor element, evaluated by a computing device and set with known from the prior art geometric transformation methods in relation to the first reference position, ie that of the motor vehicle, so that the actual orientation of the sensor element is determined. This present in data form actual orientation can then be read by a technician, for example, the environment sensor or displayed in the car or on an external diagnostic device. In particular, a specific adjustment instruction can also be determined and output from the alignments. It is also conceivable that the actual orientation to an automatic adjustment device, such as a robot, passed and evaluated by this.

Im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt soweit erforderlich zunächst ein Justieren, also eine mechanische Feinausrichtung des Umgebungssensors auf die Soll-Ausrichtung in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung. Sinnvollerweise wird die Abweichung dabei, gegebenenfalls in mehreren Iterationsschritten, fortlaufend minimiert. Das Justieren kann dabei beispielsweise manuell von einem Techniker oder automatisiert durch die Justageeinrichtung erfolgen. Selbstverständlich kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu beliebigen weiteren Zeitpunkten eine aktuelle Ist-Ausrichtung ermittelt werden.In the second step of the method according to the invention, an adjustment, that is to say a mechanical fine alignment of the environmental sensor to the desired orientation as a function of a deviation of the actual orientation from the desired orientation, takes place as far as necessary. It makes sense that the deviation is continuously minimized, possibly in several iteration steps. The adjustment can be done for example manually by a technician or automated by the adjustment device. Of course, in the context of the method according to the invention at any further time points, a current actual orientation can be determined.

Alternativ oder zusätzlich zum Justieren des Umgebungssensors wird dieser kalibriert, also die von ihm erfassten Sensordaten in Übereinstimmung mit der Soll-Ausrichtung gebracht, wobei auch hier die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung ausgeglichen wird. Dazu kann sich der Fachmann entsprechender im Stand der Technik bekannter Kalibrierungsmethoden bedienen.Alternatively or in addition to adjusting the environmental sensor, it is calibrated, that is to say the sensor data detected by it are brought into agreement with the desired orientation, whereby the deviation of the actual orientation from the desired orientation is also compensated here. For this purpose, the person skilled in the art can make use of corresponding calibration methods known in the prior art.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass das Justieren als erfolgt gilt, wenn wenigstens ein die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung beschreibendes Abweichungsmaß einen vordefinierten Schwellwert unterschreitet. Es wird also ein Schwellwert vorgesehen, der so bestimmt ist, dass bei seinem Unterschreiten eine weitere insbesondere manuelle Feinjustage nicht weiter zweckmäßig ist. Insbesondere ist es unterhalb dieses Schwellwertes möglich, die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung durch Kalibrierung zu eliminieren. Es ist also besonders bevorzugt, wenn der Umgebungssensor zunächst justiert wird, bis das Abweichungsmaß den Schwellwert unterschreitet und nach erfolgtem Justieren ein Kalibrieren des Umgebungssensors erfolgt. Es ergibt sich mithin ein zweistufiges Justage- und Kalibrierungsverfahren. Das die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung beschreibende Abweichungsmaß ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass es die Eigenschaften einer (mathematischen) Norm aufweist. Es ist aber auch selbstverständlich möglich, wenigstens eine Abweichungsgröße mit einem positiven und negativen Wertebereich vorzusehen, wobei das Justieren als erfolgt gilt, wenn die wenigstens eine Abweichungsgröße jeweils innerhalb vordefinierter Intervalle liegt.The method according to the invention can be further developed in that the adjustment is deemed to have taken place if at least one measure of deviation describing the deviation of the actual orientation from the desired orientation falls below a predefined threshold value. Thus, a threshold value is provided which is determined such that, when falling below it, a further, in particular manual, fine adjustment is no longer expedient. In particular, below this threshold, it is possible to eliminate the deviation of the actual orientation from the target orientation by calibration. It is therefore particularly preferred if the environmental sensor is first adjusted until the deviation measure falls below the threshold value and, after the calibration has taken place, the ambient sensor is calibrated. There is thus a two-stage adjustment and calibration procedure. The deviation measure describing the deviation of the actual orientation from the target orientation is expediently selected such that it has the properties of a (mathematical) standard. However, it is of course also possible to provide at least one deviation variable with a positive and negative value range, the adjustment being deemed to have taken place if the at least one deviation variable lies within predefined intervals.

Es wird dabei besonders bevorzugt, wenn als Abweichungsmaß der Betrag einer Winkeldifferenz zwischen der Soll-Ausrichtung und der Ist-Ausrichtung im wenigstens einer durch zwei Raumrichtungen aufgespannten Ebene und/oder der Betrag des kleinsten von der Soll-Ausrichtung und der Ist-Ausrichtung eingeschlossenen Winkels verwendet wird. Es kann dementsprechend zum einen vorgesehen sein, die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung bezüglich einer oder mehrerer, bevorzugt jedoch aller drei, Raumrichtungen beim Justieren zu berücksichtigen. Zum anderen kann das Justieren aber auch so lange erfolgen, bis der kleinste Winkel zwischen der Soll-Ausrichtung und der Ist-Ausrichtung in einer beliebigen Richtung den Schwellwert unterschreitet. Vorteilhafterweise kann so im Hinblick auf die verschiedenen technischen Eigenschaften möglicher Sensorelemente ein geeignetes Abweichungsmaß gewählt werden. Dabei wird sinnvollerweise insbesondere die jeweilige konstruktive Ausgestaltung eines verwendeten Justagemechanismus berücksichtigt.It is particularly preferred if the amount of an angular difference between the desired orientation and the actual orientation in at least one plane spanned by two spatial directions and / or the amount of the smallest angle enclosed by the desired orientation and the actual orientation is used as a deviation measure is used. Accordingly, it may be provided on the one hand to take into account the deviation of the actual orientation from the desired orientation with respect to one or more, but preferably all three, spatial directions during adjustment. On the other hand, however, the adjustment can also take place until the smallest angle between the desired orientation and the actual orientation in any direction falls below the threshold value. Advantageously, a suitable deviation measure can thus be selected with regard to the various technical properties of possible sensor elements. In this case, in particular the respective structural design of a used Justagemechanismus is taken into account.

Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug eine Inertialmesseinheit aufweist und nach dem Justieren und/oder Kalibrieren eine Ausrichtung des Sensorelements relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit ermittelt und gespeichert wird. Da moderne Kraftfahrzeuge bereits über eine Inertialmesseinheit, beispielsweise für ein elektronisches Stabilitätsprogramm, verfügen, kann die Ausrichtung des Sensorelements, insbesondere in Form seiner Ist-Ausrichtung in der ersten Referenzlage, mit der Ausrichtung der Inertialmesseinheit des ebenfalls in der ersten Referenzlage positionierten Kraftfahrzeugs in Relation gesetzt werden. Diese beispielsweise durch einen Datensatz bezüglich der drei Raumrichtungen repräsentierte relative Ausrichtung des Sensorelements kann anschließend in einer Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs oder des Umgebungssensors gespeichert und zu späteren Zeitpunkten abgerufen werden.It is particularly advantageous in the context of the method according to the invention if the motor vehicle has an inertial measuring unit and, after the adjustment and / or calibration, an orientation of the sensor element relative to the orientation of the inertial measuring unit is determined and stored. Since modern motor vehicles already have an inertial measurement unit, for example for an electronic stability program, the orientation of the sensor element, in particular in the form of its actual orientation in the first reference position, can be related to the orientation of the inertial measurement unit of the motor vehicle also positioned in the first reference position become. This relative orientation of the sensor element represented, for example, by a data record relating to the three spatial directions can subsequently be stored in a memory device of the motor vehicle or the environmental sensor and retrieved at later points in time.

In Weiterbildung dieses Verfahrens kann ferner mit Vorteil vorgesehen sein, dass bei einer Abweichung einer zu einem späteren Zeitpunkt erfassten Ausrichtung des Sensorelements relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit eine Abweichungsinformation erzeugt wird, wobei der Umgebungssensor unter Berücksichtigung der Abweichungsinformation rekalibriert und/oder eine Dekalibrierungsinformation für den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird. Da die Ausrichtung des Sensorelements relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit bekannt und abgespeichert ist, kann zu beliebigen späteren Zeitpunkten eine Überprüfung der Kalibrierung des Umgebungssensors erfolgen, vorteilhafterweise unabhängig von der jeweiligen Lage des Kraftfahrzeugs zu diesem Zeitpunkt. Anhand der erzeugten Abweichungsinformation kann ermittelt werden, ob die festgestellte Abweichung durch ein Rekalibrieren unmittelbar behoben werden kann oder ob eine Dekalibrierungsinformation, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs, an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird, um ihn beispielsweise dazu anzuhalten, eine Werkstatt aufzusuchen, in der der Umgebungssensor erneut justiert und/oder kalibriert wird. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren damit auch die Feststellung einer Dekalibrierung bzw. das Durchführen einer Rekalibrierung in Situationen, in denen die Nutzung eines Targets völlig unrealistisch ist, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug auf einem Stellplatz außerhalb einer Werkstatt im öffentlichen Verkehrsraum abgestellt ist.In a further development of this method, it may further be advantageously provided that, in the event of a deviation of an orientation of the sensor element detected at a later time relative to the orientation of the inertial measuring unit, deviation information is generated, wherein the Environment sensor recalibrated taking into account the deviation information and / or decalibration information for the driver of the motor vehicle is output. Since the orientation of the sensor element is known and stored relative to the orientation of the inertial measurement unit, a review of the calibration of the environmental sensor can take place at any later time, advantageously independently of the respective position of the motor vehicle at this time. On the basis of the generated deviation information can be determined whether the detected deviation can be corrected directly by recalibration or if a Dekalibrierungsinformation, for example via a display device of the motor vehicle, is output to the driver of the motor vehicle, for example, to stop him to visit a workshop in the environment sensor is readjusted and / or calibrated. Advantageously, the method thus also allows the determination of a decalibration or performing a recalibration in situations in which the use of a target is completely unrealistic, for example, when the motor vehicle is parked on a parking space outside a workshop in the public traffic area.

Daneben betrifft die Erfindung einen Umgebungssensor für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sensorelement zum Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs, wobei der Umgebungssensor einen mit dem Sensorelement lagegekoppelten Inertialsensor aufweist, welcher bezüglich einer zweiten Referenzlage kalibriert ist. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf den erfindungsgemäßen Umgebungssensor übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erzielt werden können.In addition, the invention relates to an environmental sensor for a motor vehicle, comprising a sensor element for detecting the surroundings of the motor vehicle, wherein the environmental sensor has a bearing-coupled with the sensor element inertial sensor, which is calibrated with respect to a second reference position. All embodiments of the method according to the invention can be analogously transferred to the environment sensor according to the invention, so that even with this already mentioned advantages can be achieved.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Umgebungssensor besonders zweckmäßig, wenn der Inertialsensor ein Beschleunigungssensor ist. Ein solcher Beschleunigungssensor kann dabei so ausgebildet sein, dass er die Erfassung der Lage des Sensorelements in wenigstens einer, bevorzugt in allen drei Raumrichtungen erfasst.It is particularly useful in an environment sensor according to the invention, when the inertial sensor is an acceleration sensor. Such an acceleration sensor can be designed so that it detects the detection of the position of the sensor element in at least one, preferably in all three spatial directions.

Es ist ferner besonders vorteilhaft, wenn das Sensorelement eine Kamera, ein Radarsensor oder ein Lasersensor ist. Derartige Sensorelemente werden bereits seit längerer Zeit für Umgebungssensoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, so dass ein erfindungsgemäßer Umgebungssensor mit einem solchen Sensorelement auf einer robusten technologischen Basis aufbaut.It is also particularly advantageous if the sensor element is a camera, a radar sensor or a laser sensor. Such sensor elements have been used for a long time for environmental sensors in motor vehicles, so that an environmental sensor according to the invention with such a sensor element builds on a robust technological basis.

Darüber hinaus wird es besonders bevorzugt, wenn der Umgebungssensor eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuerungseinrichtung aufweist. Diese kann beispielsweise durch einen Mikrocontroller oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) realisiert sein. Insbesondere kann durch eine solche Steuerungseinrichtung die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannte Recheneinrichtung und/oder Kalibrierungseinrichtung und/oder Speichereinrichtung realisiert sein.In addition, it is particularly preferred if the environmental sensor has a control device designed to carry out the method according to the invention. This can be realized, for example, by a microcontroller or an application-specific integrated circuit (ASIC). In particular, the computing device and / or calibration device and / or memory device mentioned in connection with the method can be realized by such a control device.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen erfindungsgemäßen Umgebungssensor aufweist. Dazu können sowohl gleichartige erfindungsgemäße Umgebungssensoren als auch unterschiedlich ausgebildete erfindungsgemäße Umgebungssensoren eingesetzt werden, insbesondere können verschiedene erfindungsgemäße Umgebungssensoren jeweils unterschiedlich ausgebildete Sensorelemente aufweisen.Finally, the invention also relates to a motor vehicle, which has at least one environment sensor according to the invention. For this purpose, both identical environmental sensors according to the invention and differently designed environmental sensors according to the invention can be used; in particular, different environmental sensors according to the invention can each have differently designed sensor elements.

Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuerungseinrichtung aufweist. Insbesondere können die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Rechnereinrichtung und/oder Kalibrierungseinrichtung und/oder Speichereinrichtung Teil der kraftfahrzeugseitigen Steuerungseinrichtung sein. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass sowohl wenigstens ein im Kraftfahrzeug verbauter Umgebungssensor eine Steuerungseinrichtung aufweist als auch das Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung aufweist, wobei die Aufgaben der Steuerungseinrichtung auf die umgebungssensorseitige Steuerungseinrichtung und die kraftfahrzeugseitige Steuerungseinrichtung verteilt sein können.Moreover, it is also conceivable that the motor vehicle according to the invention has a control device designed for carrying out the method according to the invention. In particular, the computer device and / or calibration device and / or memory device described in connection with the method according to the invention can be part of the motor vehicle-side control device. Moreover, it is also conceivable that at least one environmental sensor installed in the motor vehicle has a control device and the motor vehicle has a control device, wherein the tasks of the control device can be distributed to the control device on the environment sensor side and the control device on the motor vehicle side.

Im Übrigen lassen sich sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und zum erfindungsgemäßen Umgebungssensor analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erzielt werden können.Incidentally, all statements on the method according to the invention and on the environmental sensor according to the invention can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, so that the advantages already mentioned can also be achieved therewith.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and from the drawing. The drawings are schematic representations and show:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Umgebungssensor, und 1 an embodiment of a motor vehicle according to the invention, comprising an environment sensor, and

2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

1 ist eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1, welches auf einem Untergrund 2 in einer ersten Referenzlage 3 positioniert ist. In das Kraftfahrzeug ist heckseitig ein als Kamera ausgebildeter Umgebungssensor 4 verbaut, welcher in einer Soll-Ausrichtung 5 bezüglich der ersten Referenzlage 3 justiert und kalibriert werden soll. Das Kraftfahrzeug weist ferner eine mit dem Umgebungssensor 4 verbundene Steuerungseinrichtung 6 auf, mit welcher ferner eine Inertialmesseinheit 7 und eine in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete Anzeigeeinrichtung 8 verbunden ist. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a motor vehicle 1 which is on a surface 2 in a first reference position 3 is positioned. In the vehicle is on the rear side designed as a camera environment sensor 4 installed, which in a target orientation 5 regarding the first reference position 3 adjusted and calibrated. The motor vehicle also has a with the environmental sensor 4 connected control device 6 on, with which also an inertial measuring unit 7 and one in the passenger compartment of the motor vehicle 1 arranged display device 8th connected is.

Der Umgebungssensor 4 ist als Rückfahrkamera ausgebildet und heckseitig im Kraftfahrzeug 1 verbaut. Er umfasst ein Sensorelement 9 in Form einer Kamera, mit welchem ein Inertialsensor 10 durch feste Verbindung bewegungsgekoppelt ist. Der Inertialsensor 10 umfasst einen Beschleunigungssensor (nicht gezeigt), welcher die Lage des Inertialsensors 10 erfassen und durch Messwerte repräsentiert ausgeben kann. Durch die Lagekopplung des Inertialsensors 10 mit dem Sensorelement 9 beschreiben diese Messwerte die Lage des Sensorelements 9. Der Inertialsensor 10 ist dazu herstellerseitig, also vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug 1, bezüglich einer zweiten Referenzlage kalibriert werden.The environmental sensor 4 is designed as a rear view camera and rear side in the vehicle 1 installed. It comprises a sensor element 9 in the form of a camera, with which an inertial sensor 10 is motion coupled by a fixed connection. The inertial sensor 10 comprises an acceleration sensor (not shown) which detects the position of the inertial sensor 10 capture and output represented by measured values. Due to the positional coupling of the inertial sensor 10 with the sensor element 9 these measurements describe the position of the sensor element 9 , The inertial sensor 10 is the manufacturer, so before installation in the vehicle 1 , are calibrated for a second reference position.

Die Steuerungseinrichtung 6 umfasst eine Recheneinrichtung 12, eine Kalibriereinrichtung 13 und eine Speichereinrichtung 14, deren Funktion im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens näher dargestellt wird.The control device 6 includes a computing device 12 , a calibration device 13 and a storage device fourteen whose function is described in more detail in the description of the method.

Alternativ dazu kann die Steuerungseinrichtung 6 als Ganze oder teilweise innerhalb des Umgebungssensors 4 ausgebildet sein.Alternatively, the controller 6 as a whole or partially within the environmental sensor 4 be educated.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Justage und/oder Kalibrierung des Umgebungssensors 4. Es beginnt in einem Schritt S1. 2 shows a flowchart of an embodiment of a method for adjustment and / or calibration of the environmental sensor 4 , It starts in a step S1.

In einem anschließenden Schritt S2 des Verfahrens erfasst der Inertialsensor 10 Messdaten seiner Lage bezüglich der zweiten Referenzlage, auf die er kalibriert ist, und leitet diese an die Steuerungseinrichtung 6 weiter. Innerhalb dieser werden die Messwerte durch die Recheneinrichtung 12 unter Berücksichtigung eines bekannten Lageunterschieds zwischen der ersten Referenzlage 3 und der zweiten Referenzlage in eine Ist-Ausrichtung (nicht gezeigt) bezüglich der ersten Referenzlage 3 transformiert. Die Recheneinrichtung 12 ermittelt ferner ein Abweichungsmaß der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung 5 und gibt dieses über die Schnittstelle 15 an ein an die Steuerungseinrichtung 6 angeschlossenes externes Diagnosegerät (nicht gezeigt) aus. Das Abweichungsmaß beschreibt dabei die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung 5 in den drei Raumrichtungen der ersten Referenzlage 3 betragsmäßig.In a subsequent step S2 of the method, the inertial sensor detects 10 Measurement data of its position relative to the second reference position, to which it is calibrated, and passes them to the control device 6 further. Within these are the readings by the computing device 12 taking into account a known positional difference between the first reference position 3 and the second reference layer in an actual orientation (not shown) with respect to the first reference position 3 transformed. The computing device 12 further determines a deviation measure of the actual orientation from the target orientation 5 and gives this over the interface 15 to a to the controller 6 connected external diagnostic device (not shown) off. The deviation measure describes the deviation of the actual orientation from the target orientation 5 in the three spatial directions of the first reference position 3 in terms of amount.

In einem folgenden Schritt S3 wird der Umgebungssensor durch einen Techniker mit dem Ziel der Verringerung des Abweichungsmaßes justiert. Alternativ kann die Justage auch mittels einer automatischen Justageeinrichtung bzw. einem Roboter erfolgen.In a following step S3, the environment sensor is adjusted by a technician with the aim of reducing the deviation measure. Alternatively, the adjustment can also take place by means of an automatic adjustment device or a robot.

In einem Schritt S4 wird überprüft, ob das Abweichungsmaß, also die Abweichungen bezüglich der drei Raumrichtungen der ersten Referenzlage 3 einen Schwellwert von 0,5° für jede Raumrichtung unterschreitet. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S2 und es wird eine neue Ist-Ausrichtung sowie ein neues Abweichungsmaß ermittelt. Die Schritte S2 und S3 werden dabei durch die Abfrage in Schritt S4 solange iteriert, bis der Schwellwert unterschritten ist und das Justieren so als erfolgt gilt.In a step S4 it is checked whether the deviation measure, ie the deviations with respect to the three spatial directions of the first reference position 3 a threshold of 0.5 ° for each spatial direction. If this is not the case, then a return to step S2 takes place and a new actual orientation and a new deviation measure are determined. The steps S2 and S3 are iterated by the query in step S4 until the threshold is undershot and the adjustment is considered as done.

Das Verfahren wird dann in einem Schritt S5 fortgesetzt. In diesem Schritt kalibriert die Kalibrierungseinrichtung 13 den Umgebungssensor 4 in Abhängigkeit der Abweichung der letzten festgestellten Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung 5. Dadurch werden die mittels des Umgebungssensors 4 erfassten Sensordaten mit einem dafür vorgesehenen Koordinatensystem in Übereinstimmung gebracht.The process then proceeds to a step S5. In this step, the calibration device calibrates 13 the environmental sensor 4 depending on the deviation of the last detected actual orientation from the target orientation 5 , This will be the means of the environment sensor 4 recorded sensor data with a designated coordinate system in accordance.

In einem Schritt S6 erfasst die Inertialmesseinheit 7 die Lage des in der ersten Referenzlage 3 positionierten Kraftfahrzeugs 1, wobei die Recheneinrichtung 12 die Ausrichtung des Sensorelements 9, also die zuletzt erfasste Ist-Ausrichtung, relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit 7 ermittelt und in der Speichereinrichtung 14 abspeichert.In a step S6, the inertial measurement unit detects 7 the location of the first reference location 3 positioned motor vehicle 1 , wherein the computing device 12 the orientation of the sensor element 9 , ie the last detected actual orientation, relative to the orientation of the inertial measuring unit 7 determined and in the storage device fourteen stores.

In einem folgenden Schritt S7 wird die Ist-Ausrichtung des Umgebungssensors 4 gemäß dem Schritt S2 erneut ermittelt, wobei sich das Kraftfahrzeug 1 zu diesem Zeitpunkt nicht mehr in der ersten Referenzlage 3 befinden muss. Ferner wird im Schritt S7 die Ausrichtung der Inertialmesseinheit 7 erfasst und die Ausrichtung des Sensorelements 9 relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit 7 ermittelt. Die Abweichung dieser ermittelten Relativausrichtung wird mit der im Schritt S6 gespeicherten Relativausrichtung verglichen. Bei Vorliegen einer Abweichung oberhalb eines Schwellwerts von beispielsweise 0,1° in einer Raumrichtung wird eine Abweichungsinformation erzeugt.In a following step S7, the actual orientation of the environmental sensor 4 determined again according to the step S2, wherein the motor vehicle 1 at this time no longer in the first reference position 3 must be located. Further, in step S7, the orientation of the inertial measurement unit 7 detected and the orientation of the sensor element 9 relative to the orientation of the inertial measurement unit 7 determined. The deviation of this determined relative orientation is compared with the relative orientation stored in step S6. In the presence of a deviation above a threshold of, for example, 0.1 ° in a spatial direction, deviation information is generated.

In einem anschließenden Schritt S8 wird ausgewertet, ob eine Abweichungsinformation vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S7, so dass regelmäßig die Ausrichtung des Sensorelements 9 relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit 7 überwacht wird. Liegt hingegen eine Abweichungsinformation vor, wird in Schritt S8 überprüft, ob diese auf eine Abweichung hindeutet, die durch eine Rekalibrierung des Sensorelements 9 behebbar ist oder ob diese so groß ist, dass eine Neujustage durch einen Techniker zu erfolgen hat.In a subsequent step S8, it is evaluated whether there is deviation information. If this is not the case, there is a return to step S7, so that regularly the orientation of the sensor element 9 relative to the orientation of the inertial measurement unit 7 is monitored. If, on the other hand, a deviation information is present, it is checked in step S8 whether this indicates a deviation caused by a recalibration of the sensor element 9 can be corrected or if it is so large that a readjustment by a technician must be made.

Im erstgenannten Fall erfolgt in einem Schritt S9 eine Rekalibrierung analog zum Vorgehen im Schritt S5 sowie ein anschließender Rücksprung zum Schritt S7, so dass die Ausrichtung des Umgebungssensors 4 weiter überwacht wird. Ergibt die Auswertung der Abweichungsinformation jedoch, dass diese Abweichung zu groß ist für eine Rekalibrierung, verzweigt das Verfahren nach dem Schritt S8 in einen Schritt S10, in dem über die Steuerungseinrichtung 6 eine Dekalibrierungsinformation erzeugt wird, welche über die Anzeigeeinrichtung 8 ausgegeben wird und den Fahrer veranlassen soll, eine Werkstatt aufzusuchen.In the former case, a recalibration is carried out in a step S9 analogous to the procedure in step S5 and a subsequent return to step S7, so that the orientation of the environmental sensor 4 continues to be monitored. However, if the evaluation of the deviation information indicates that this deviation is too great for a recalibration, the method branches off after step S8 into a step S10 in which the control device 6 a decalibration information is generated, which via the display device 8th is issued and should cause the driver to visit a workshop.

Das Verfahren endet dann in einem Schritt S11.The method then ends in a step S11.

Claims (11)

Verfahren zur Justage und/oder Kalibrierung eines Umgebungssensors (4), welcher in einem in einer ersten Referenzlage (3) positionierten Kraftfahrzeug (1) verbaut ist und ein Sensorelement (9) sowie einen mit diesem lagegekoppelten Inertialsensor (10) aufweist, hinsichtlich einer Soll-Ausrichtung (5) bezüglich der ersten Referenzlage (3), wobei der Inertialsensor (10) bezüglich einer zweiten Referenzlage, deren Lage zur ersten Referenzlage (3) bekannt ist, kalibriert ist, umfassend folgende Schritte: – Erfassen von Messwerten mittels des Inertialsensors (10) und Ermitteln einer Ist-Ausrichtung des Sensorelements (9) bezüglich der ersten Referenzlage (3) aus den Messwerten; und – Justieren und/oder Kalibrieren des Umgebungssensors (4) auf die Soll-Ausrichtung (5) in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung (5).Method for adjusting and / or calibrating an environmental sensor ( 4 ), which in one in a first reference position ( 3 ) positioned motor vehicle ( 1 ) is installed and a sensor element ( 9 ) as well as an inertial sensor ( 10 ), with respect to a target orientation ( 5 ) with regard to the first reference position ( 3 ), wherein the inertial sensor ( 10 ) with respect to a second reference position whose position relative to the first reference position ( 3 ) is calibrated, comprising the following steps: - acquisition of measured values by means of the inertial sensor ( 10 ) and determining an actual orientation of the sensor element ( 9 ) with regard to the first reference position ( 3 ) from the measured values; and - adjusting and / or calibrating the environmental sensor ( 4 ) to the target orientation ( 5 ) as a function of a deviation of the actual orientation from the desired orientation ( 5 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Justieren als erfolgt gilt, wenn wenigstens ein die Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung (5) beschreibendes Abweichungsmaß einen vordefinierten Schwellwert unterschreitet.A method according to claim 1, characterized in that the adjustment is considered to have taken place if at least one of the deviation of the actual orientation of the target orientation ( 5 ) deviation below a predefined threshold. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abweichungsmaß der Betrag einer Winkeldifferenz zwischen der Soll-Ausrichtung (5) und der Ist-Ausrichtung in wenigstens einer durch zwei Raumrichtungen aufgespannten Ebene und/oder der Betrag des kleinsten von der Soll-Ausrichtung und der Ist-Ausrichtung eingeschlossenen Winkels verwendet wird.Method according to Claim 2, characterized in that the amount of deviation of an angle difference between the desired orientation ( 5 ) and the actual orientation in at least one plane spanned by two spatial directions and / or the amount of the smallest angle included by the target orientation and the actual orientation is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Inertialmesseinheit (7) aufweist und nach dem Justieren und/oder Kalibrieren eine Ausrichtung des Sensorelements (9) relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit (7) ermittelt und gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle an inertial measuring unit ( 7 ) and after alignment and / or calibration an alignment of the sensor element ( 9 ) relative to the orientation of the inertial measurement unit ( 7 ) is determined and stored. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung einer zu einem späteren Zeitpunkt erfassten Ausrichtung des Sensorelements (9) relativ zur Ausrichtung der Inertialmesseinheit (7) eine Abweichungsinformation erzeugt wird, wobei der Umgebungssensor (4) unter Berücksichtigung der Abweichungsinformation rekalibriert und/oder eine Dekalibrierungsinformation für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) ausgegeben wird.A method according to claim 4, characterized in that in case of a deviation of a detected at a later time alignment of the sensor element ( 9 ) relative to the orientation of the inertial measurement unit ( 7 ) a deviation information is generated, wherein the environmental sensor ( 4 ) is recalibrated taking into account the deviation information and / or a decalibration information for a driver of the motor vehicle ( 1 ) is output. Umgebungssensor (4) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend ein Sensorelement (9) zum Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (4) einen mit dem Sensorelement (9) lagegekoppelten Inertialsensor (10) aufweist, welcher bezüglich einer zweiten Referenzlage kalibriert ist.Environment sensor ( 4 ) for a motor vehicle ( 1 ) comprising a sensor element ( 9 ) for detecting the environment of the motor vehicle ( 1 ), characterized in that the environmental sensor ( 4 ) one with the sensor element ( 9 ) position-coupled inertial sensor ( 10 ) which is calibrated with respect to a second reference position. Umgebungssensor (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Inertialsensor (10) ein Beschleunigungssensor ist.Environment sensor ( 4 ) according to claim 6, characterized in that the inertial sensor ( 10 ) is an acceleration sensor. Umgebungssensor (4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (9) ein eine Kamera, ein Radarsensor oder ein Laser ist.Environment sensor ( 4 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the sensor element ( 9 ) is a camera, a radar sensor or a laser. Umgebungssensor (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildete Steuerungseinrichtung (6) aufweist.Environment sensor ( 4 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that it comprises a control device (11) for carrying out a method according to any one of claims 1 to 7 ( 6 ) having. Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Umgebungssensor (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist.Motor vehicle ( 1 ), characterized in that it comprises at least one environment sensor ( 4 ) according to one of claims 6 to 9. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildete Steuerungseinrichtung (6) aufweist.Motor vehicle ( 1 ) according to claim 10, characterized in that it comprises a control device (11) for carrying out a method according to any one of claims 1 to 7 ( 6 ) having.
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