Titel:

Kalibrierverfahren und Kalibriersystem für einen Fahrzeugsensor

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren und Kalibriersystem für einen Fahrzeugsensor.

Stand der Technik

Moderne Kraftfahrzeuge weisen oftmals eine Reihe von Sensoren auf, die den Fahrer bei der Erkennung der Umgebung unterstützen. Beispielsweise ist die Verwendung einer Kamera, eines Radarsystem, eines LIDAR-System oder ähnlichem bekannt, die einem Fahrerassistenzsystem zugeordnet sind. Es ist dabei üblich, dass Sensoren mit mehr oder weniger stark gerichtetem Erfassungsbereich kalibriert werden, um eine korrekte Funktion zu gewährleisten. Die Kalibrierung kann sowohl bei der Endmontage oder kurz vor Auslieferung des Fahrzeugs erfolgen, als auch bei der Reparatur oder Wartung des Fahrzeugs.

Es ist bekannt, einen Radarsensor eines Fahrzeugs dadurch zu kalibrieren, dass eine Kalibriervorrichtung in einer bestimmten Ausrichtung zu dem Fahrzeug, an dem der Radarsensor angebracht ist, zu positionieren, anschließend die tatsächliche Position der Kalibriervorrichtung zu erfassen und einen Kalibrierprozess des Radarsensors zu initiieren. Liegen die von dem Radarsensor erfassten Kalibrierdaten in einer vorgegebenen Toleranz ausgehend von der erfassten Position der Kalibriervorrichtung, kann der Kalibrierprozess beendet werden. Bei dem Kalibrierprozess kann es erforderlich sein, ein- oder mehrfach den Radarsensor manuell in seiner Ausrichtung zu verstellen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Dies ist aufwändig und daher kostenintensiv. Offenbarung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kalibrierverfahren und/oder ein Kalibriersystem vorzuschlagen, bei dem eine Kalibrierung beschleunigt und/oder vereinfacht werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Kalibrierverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Es wird ein Kalibrierverfahren für einen Fahrzeugsensor vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Anordnens einer Kalibriervorrichtung mit mindestens einem Referenzobjekt in einem Sichtfeld des Fahrzeugsensors, der an einem Fahrzeug angeordnet ist, des Ermittelns einer ersten Relativposition der Kalibriervorrichtung relativ zu dem Fahrzeug durch eine Messung außerhalb des Fahrzeugs, des Erfassens des mindestens einen Referenzobjekts durch den Fahrzeugsensor und des Bestimmens einer zweiten Relativposition des mindestens einen Referenzobjekts relativ zu dem Fahrzeug aus Erfassungsdaten des Fahrzeugsensors und des Berechnens einer Abweichung zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition, wobei das Kalibrierverfahren beendet wird, falls die berechnete Abweichung bereits innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt und eine vollständige Kalibrierung des Fahrzeugsensors nur dann durchgeführt wird, wenn die berechnete Abweichung außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt.

Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren zeichnet sich folglich dadurch aus, dass eine vollständige Kalibrierung übersprungen werden kann, sollte eine bestimmte Vorbedingung vor dieser bereits erfüllt sein. Die vollständige Kalibrierung würde mehrere aufeinanderfolgende Messvorgänge, Speichervorgänge und Änderungen an der Ausrichtung des Fahrzeugsensors umfassen, die insgesamt zeitaufwändig sind. Hierbei ist zu beachten, dass die meisten Fahrzeugsensoren und insbesondere Radarsensoren bereits voreingestellte Kalibrierungsdaten aufweisen. Diese könnten unter anderem eine für die Kalibrierung notwendige Positionierung einer Kalibriervorrichtung umfassen. Radarsensoren, welche an einer Fahrzeugfront angeordnet sind und ein nach vorne gerichtetes Sichtfeld aufweisen, schreiben oftmals eine bestimmte Relativposition einer Kalibriervorrichtung mit daran angeordneten Referenzobjekten vor. Zur Kalibrierung des Radarsensors ist es im Stand der Technik daher üblich, die Kalibriervorrichtung sehr exakt vor dem Fahrzeug in dem Sichtbereich des Radarsensors zu positionieren. Bei einem üblichen Kalibrierverfahren wird unter anderem eine exakte Ausrichtung der Kalibriervorrichtung geprüft und bricht erfolglos ab, falls die Ausrichtung ungenau ist. Die Kalibrierdaten können weiterhin für die Auswertung des Radarsensors im Fährbetrieb notwendige Daten umfassen, die von einer Position und Ausrichtung des Radarsensors an dem Fahrzeug abhängig sind.

Erfindungsgemäß ist einer solchen vollständigen Kalibrierung jedoch ein Validierungsschritt vorgelagert. Dieser ist auf die meisten Fahrzeugsensoren mit einem Sichtfeld und einem Kalibrierungserfordernis anwendbar. Um den Validierungsschritt ausführen zu können ist notwendig, dass das Erfassen eines Referenzobjekts getrennt von dem Speichern von Kalibrierungsdaten erfolgen kann. Das Fahrzeug bzw. eine darin angeordnete Steuereinheit, die mit dem betreffenden Fahrzeugsensor verbunden ist, sollte folglich in der Lage sein, über den Fahrzeugsensor das betreffende Referenzobjekt zu erfassen und Erfassungsdaten bereitzustellen, ohne dass Kalibrierungsdaten basierend auf den Erfassungsdaten in dem Fahrzeugsensor abgelegt werden. Die Erfassungsdaten können für den Validierungsschritt verwendet werden.

Der Validierungsschritt umfasst nun das Erfassen einer ersten Relativposition zwischen der Kalibriervorrichtung und dem Fahrzeug durch eine außerhalb des Fahrzeugs erfolgende Messung. Dies kann durch eine externe Beobachtungsvorrichtung erfolgen oder durch die Kalibriervorrichtung selbst. Anschließend erfolgt das Erfassen des mindestens einen Referenzobjekts durch den Fahrzeugsensor. Hieraus kann eine zweite Relativposition ermittelt werden, welche dann mit der ersten Relativposition zu vergleichen ist. Es kann sinnvoll sein, vor dem Vergleich die jeweils ermittelten Relativpositionen in ein geeignetes Format oder einen geeigneten Zahlenraum zu transformieren, um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen. Ergibt sich bereits aus diesem Vergleich, dass die erste Relativposition und die zweite Relativposition im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz identisch sind, kann der Fahrzeugsensor bereits als ausreichend kalibriert erachtet werden. Die in dem Fahrzeugsensor vorliegenden Kalibrierungsdaten können für den Fahrzeugsensor während des Fährbetriebs genutzt werden. Weder sind neue Kalibrierungsdaten, noch eine mechanische Neuausrichtung des Fahrzeugsensors erforderlich. Die Kalibrierung des Fahrzeugsensors ist folglich bei erfolgreicher Validierung vollständig abgeschlossen.

Da die Validierung lediglich Erfassungsdaten von dem Fahrzeugsensor benötigt, kann die Validierung sehr rasch und mit nur grob positionierter Kalibriervorrichtung erfolgen. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens liegt in dem möglichen Zeitsparpotenzial, denn bei der Endmontage ist stets damit zu rechnen, dass Fahrzeugsensoren bereits nach ihrem Einbau und mit bereits vorhandenen Standard- Kalibrierdaten ordnungsgemäß kalibriert sind. Sollte dies nicht der Fall sein, wird eine vollständige Kalibrierung durchgeführt. Insgesamt ist der Zeitaufwand bei einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kalibrierverfahren einer Vielzahl von Fahrzeugsensoren einer Vielzahl von Fahrzeugen insgesamt deutlich verringert.

Besonders bevorzugt umfasst das Anordnen der Kalibriervorrichtung das grobe Ausrichten des mindestens einen Referenzobjekts vollständig in dem Sichtfeld des Fahrzeugsensors. Zur Ausführung des Validierungsschritts ist eine genaue Position des mindestens einen Referenzobjekts nicht erforderlich, solange der Fahrzeugsensor in der Lage ist, das mindestens eine Referenzobjekt zu erfassen. Aus der Erfassung kann bereits die zweite Relativposition ermittelt werden, die mit der ersten Relativposition verglichen werden kann. Das nur grobe Ausrichten des mindestens einen Referenzobjekts kann die aufgewandte Zeit im Vergleich zur vollständigen Kalibrierung mit exakter Positionierung deutlich verkürzen.

Wie vorangehend dargelegt umfasst das Erfassen des mindestens einen Referenzobjekts durch den Fahrzeugsensor das Beibehalten voreingestellter Kalibrierdaten des Fahrzeugsensors. Demzufolge werden die Kalibrierdaten des Fahrzeugsensors, die in dem Fahrzeugsensor selbst oder in einer Fahrzeugsteuereinheit gespeichert sind, nicht geändert. Dieses Vorgehen weicht von einem recht üblichen Prozess beim Kalibrieren des Fahrzeugsensors ab, bei dem nach einer Kalibrierungsiteration ein Speichern von aktualisierten Kalibrierungsdaten erfolgt.

Bevorzugt erfolgt das Ermitteln der ersten Relativposition durch die Kalibriervorrichtung. Dies ist besonders vorteilhaft, da der zeitliche Aufwand noch weiter reduziert werden kann. Das Aufstellen der Kalibriervorrichtung in dem Sichtfeld des Fahrzeugsensors reicht bereits als Vorbereitung aus, um die erste Relativposition zu ermitteln. Die Kalibriervorrichtung muss in diesem Fall bereits in der Lage sein, eine solche Messung durchzuführen.

Weiterhin kann das Ermitteln der ersten Relativposition durch eine zusätzliche, außerhalb der Kalibriervorrichtung und außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Beobachtungsvorrichtung erfolgen. Damit könnte eine feststehende, einfache Kalibriervorrichtung ausreichen, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Beobachtungsvorrichtung könnte speziell dazu ausgebildet sein, die Relativposition zwischen der Kalibriervorrichtung und dem Fahrzeug zu bestimmen und hierfür beispielsweise ein lasergestütztes Verfahren zu verwenden. Die Kalibriervorrichtung kann dadurch insgesamt kostengünstiger sein und gleichzeitig könnte durch Verwendung der außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Beobachtungsvorrichtung eine sehr hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der ersten relativ Position erreicht werden.

Weiterhin kann vor dem Ermitteln der ersten Relativposition die Lage des Fahrzeugs fixiert und das Fahrzeug zur Kalibrierung vorbereitet werden. Hierbei könnten verschiedene Vorgänge durchgeführt werden, die beispielsweise das Einstellen eines bestimmten Zustands von Federbeinen des Fahrzeugs und gleichzeitig das Vorbereitungen einer fahrzeuginternen Elektronik umfassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vor dem Ermitteln der ersten und der zweiten Relativposition eine Validierungspositionstoleranz zwischen der Kalibriervorrichtung und dem Fahrzeug geprüft und bei Abweichung von der Validierungspositionstoleranz die Relativposition zwischen dem Fahrzeug und der Kalibriervorrichtung eingestellt. Zum Positionieren der Kalibriervorrichtung und des Fahrzeugs zueinander ist nur eine recht grobe Toleranz einzuhalten, sodass die Kalibriervorrichtung von dem Fahrzeugsensor wahrgenommen werden kann. Hierfür könnte die Validierungspositionstoleranz vorgesehen sein, die durch unterschiedliche Maßnahmen eingehalten werden kann. Es könnte hierfür beispielsweise das Positionieren des Fahrzeugs innerhalb einer bestimmten Markierung auf dem Boden ausreichen, wenn die Kalibriervorrichtung feststehend ist.

Analog dazu betrifft die Erfindung ein Kalibriersystem für einen Fahrzeugsensor, aufweisend eine Kalibriervorrichtung mit mindestens einem Referenzobjekt zur Anordnung in einem Sichtfeld des Fahrzeugsensors, der an einem Fahrzeug angeordnet ist, und mindestens eine Steuereinheit, die mit der Kalibriervorrichtung und dem Fahrzeugsensor koppelbar ist, wobei die Kalibriervorrichtung oder eine externe Beobachtungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Relativposition der Kalibriervorrichtung relativ zu dem Fahrzeug durch eine Messung außerhalb des Fahrzeugs zu ermitteln, wobei der Fahrzeugsensor dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Referenzobjekt durch den Fahrzeugsensor zu erfassen, wobei die mindestens eine Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine zweite Relativposition des mindestens einen Referenzobjekts relativ zu dem Fahrzeug aus Erfassungsdaten des Fahrzeugsensors zu ermitteln und eine Abweichung zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition zu berechnen, wobei das Kalibriersystem dazu ausgebildet ist, ein Freigabesignal zur Freigabe des Fahrzeugs zu veranlassen, falls die berechnete Abweichung bereits innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt und eine vollständige Kalibrierung des Fahrzeugsensors nur dann durchführen, wenn die berechnete Abweichung außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Steuereinheit mit einer Fahrzeugsteuereinheit verbindbar, die mit dem Fahrzeugsensor verbunden ist, wobei die mindestens eine Steuereinheit dazu ausgebildet ist, Erfassungsdaten von der Fahrzeugsteuereinheit aufzunehmen. Die Fahrzeugsteuereinheit kommuniziert mit dem Fahrzeugsensor, welcher Rohdaten oder aufbereitete Daten an die Fahrzeugsteuereinheit liefert. Die Fahrzeugsteuereinheit kann beispielsweise über einen Bordstecker (On Board Diagnose) mit der mindestens einen Steuereinheit verbunden sein, um die Daten des Fahrzeugsensors nach außen zu kommunizieren und den Validierungsschritt vollständig auszuführen.

Die mindestens eine Steuereinheit könnte in der Kalibriervorrichtung angeordnet sein. Alternativ dazu könnte sie auch extern dazu vorgesehen sein. Die mindestens eine Steuereinheit kann mit einem Bildschirm verbunden sein, und von der mindestens einen Steuereinheit Signale erhalten, die eine Auskunft über den Status und den etwaigen Erfolg des Validierungsschritts und/oder der vollständigen Kalibrierung gibt.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele

Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens

Figur 2 ein Detail des Validierungsvorgangs

Figur 3 eine Sequenzdarstellung des Validierungsvorgangs

Fig. 4 ein Kalibriersystem

Fig. 5 ein alternatives Kalibriersystem

Fig. 1 zeigt ein Kalibrierverfahren 2 für einen Fahrzeugsensor (nicht gezeigt).

Das Verfahren beginnt hier beispielhaft mit einer Vorbereitung 4 des betreffenden Fahrzeugs (nicht gezeigt). Dies kann das Auswählen einer vorbestimmten Prozedur einer fahrzeuginternen Elektronik zur Kalibrierung umfassen. Weiterhin könnte dies das Fixieren der Lage des Fahrzeugs umfassen. Exemplarisch könnten Federbeine, die ein verstellbares Feder- und/oder Dämpfungsverhalten aufweisen, einen vorbestimmten Zustand einnehmen, um eine repräsentative Messung zu erlauben. Anschließend wird eine Kalibriervorrichtung (nicht gezeigt) vorbereitet 6. Dies kann etwa ihre Inbetriebnahme umfassen. Die Kalibriervorrichtung wird anschließend grob vor dem Fahrzeug positioniert 8, sodass sie in dem Sichtbereich des Fahrzeugsensors liegt.

Anschließend wird ein Validierungsvorgang 10 ausgeführt. Ist dieser positiv, kann das Fahrzeug freigegeben werden 12. Ist der Validierungsvorgang 10 allerdings nicht positiv, wird eine vollständige Kalibrierung 14 initiiert. Dies umfasst unter anderem das Durchführen eines Kalibrierungsschritts 16. Ist dessen Ergebnis positiv, kann das Fahrzeug als kalibriert freigegeben werden 12. Ist er negativ, kann ein Prüfen und Einstellen 18 erfolgen, an das sich ein weiterer Kalibrierungsschritt 16 anschließt.

Durch den vorangehenden Validierungsvorgang 10 kann jedoch grundsätzlich die gesamte Kalibrierung beschleunigt werden, wenn nach der Integration des Fahrzeugsensors dieser bereits ausreichend genau platziert ist.

Fig. 2 zeigt den Validierungsvorgang 10 in größerem Detail. Hier wird zunächst eine erste Relativposition der Kalibriervorrichtung relativ zu dem Fahrzeug ermittelt 20. Dann wird mindestens ein Referenzobjekt, das an der Kalibriervorrichtung angeordnet ist, durch den Fahrzeugsensor erfasst 22. Aus den Erfassungsdaten des Fahrzeugsensors wird eine zweite Relativposition bestimmt 24. Aus der Kenntnis beider Relativpositionen wird eine Abweichung ermittelt 26. Befindet sich diese in einer vorgegebenen Toleranz, kann das Ergebnis dieses Vergleichs und damit des gesamten Validierungsvorgangs 10 als positiv bezeichnet werden. Liegt die Abweichung allerdings außerhalb der Toleranz, ist der Validierungsvorgang 10 nicht positiv. In letzterem Fall wird eine vollständige Kalibrierung 16 durchgeführt, die ebenso die vorangehenden Schritte 22 und 24 aufweisen können.

Fig. 3 zeigt eine Validierungssequenz zur Verdeutlichung des Validierungsvorgangs 10. Hier werden ein Benutzer 28, ein Fahrzeug 30 und eine Kalibriervorrichtung 32 voneinander unterschieden und nebeneinander dargestellt. Der Benutzer 28 bereitet das Fahrzeug vor 4. Anschließend wird die Kalibriervorrichtung 32 vorbereitet 6 und es erfolgt eine grobe Positionierung 8 der Kalibriervorrichtung 32 vor dem Fahrzeug 30 im Sichtbereich des Fahrzeugsensors. Es wird anschließend eine Validierungspositionstoleranz geprüft 34, die beispielsweise den Rahmen der möglichen ersten Relativpositionen einschränkt, sodass die Kalibriervorrichtung 32 im Sichtbereich des Fahrzeugsensors ist. Ist diese erreicht, kann der Validierungsvorgang 10 beginnen 35.

Dies kann durch Starten eines Prozesses 36 in dem Fahrzeug 30 durchgeführt werden, sodass dort mindestens ein Referenzobjekt, welches an der Kalibriervorrichtung 32 angeordnet ist, durch den Fahrzeugsensor erfasst wird 30. Die erfassten Daten werden etwa an die Kalibriervorrichtung 32 übertragen 38, welche eine Steuereinheit aufweisen kann. Die Übertragung kann an eine andere Steuereinheit erfolgen, die außerhalb der Kalibriervorrichtung 32 angeordnet ist. Die Daten könnten in eine für die Verarbeitung sinnvolle, unabhängige Form transformiert werden 40, sodass die erste Relativposition und die zweite Relativposition miteinander vergleichbar sind. Beispielsweise kann eine sinnvolle Form einen Winkel um eine bestimmte Raum- oder Fahrzeugachse umfassen. Anschließend erfolgt das Vergleichen 26.

Je nach Ergebnis erfolgt ein Freigabesignal 42 oder ein Kalibrierungssignal 44, mit dem entweder das Fahrzeug zur Freigabe gekennzeichnet wird oder eine nach dem Stand der Technik ablaufende, vollständige Kalibrierung initiiert wird.

Fig. 4 zeigt ein Kalibriersystem 45 mit der Kalibriervorrichtung 32, welche beispielhaft dazu ausgebildet ist, die erste Relativposition der Kalibriervorrichtung relativ zu dem Fahrzeug 30 zu erfassen. Hierzu könnte beispielsweise eine Steuereinheit 46 vorgesehen sein, die in Verbindung mit hier nicht dargestellten Sensoren die Positionserfassung durchführt. Gleichzeitig weist das Fahrzeug 30 einen Fahrzeugsensor 48 an dessen Front auf, der zu kalibrieren ist. Der Fahrzeugsensor 48 kann mit einer Fahrzeugsteuereinheit 49 verbunden sein, der den fahrzeuggebundenen Teil des Validierungsvorgangs 10 ausführt. Bei dem Validierungsvorgang 10, bei der das Fahrzeug 30 grob zu der Kalibriervorrichtung 32 ausgerichtet ist, wird nun ausgehend von dem Fahrzeugsensor 48 und von der Kalibriervorrichtung 32 eine Relativposition ermittelt. Hier ist beispielhaft dargestellt, dass eine geradlinige Verlängerung der rechten Fahrzeugseite 50 mit einem rechten Ende 52 der Kalibriervorrichtung 32 fluchtet. Ein linkes Ende 54 der Kalibriervorrichtung 32 schließt jedoch einen Winkel a mit einer geradlinigen Verlängerung der linken Fahrzeugseite 56 ein. Ein Mittelwert zwischen den Winkeln auf beiden Fahrzeugseiten 50 und 56 kann als zweite Relativposition in Form eines Lagewinkels bestimmt werden. Dieser könnte mit einem von der Kalibriervorrichtung 32 erfassten analogen Lagewinkel verglichen werden. Sind diese beiden im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz identisch, ist der Fahrzeugsensor 48 ausreichend kalibriert. Die vollständige Kalibrierung ist folglich nicht notwendig.

Fig. 5 zeigt ein alternatives Kalibriersystem 58, bei dem die Kalibriervorrichtung 32 fest positioniert ist und nicht dazu ausgebildet ist, die erste Relativposition zu ermitteln. Stattdessen wird eine externe Beobachtungsvorrichtung 60 eingesetzt, die die erste Relativposition ermittelt. Diese könnte beispielsweise eine Steuereinheit 46 aufweisen, welche die Positionserfassung steuert oder durchführt. Die Kalibriervorrichtung 32 könnte damit deutlich vereinfacht werden.