DE102013209494A1

DE102013209494A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013209494A1
Application number: DE102013209494.9A
Authority: DE
Inventors: Siegbert Steinlechner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27
Also published as: CN104181512A; FR3006057A1; CN104181512B; US9348017B2; FR3006057B1; US20140347206A1

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors (2) eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: Messen (S01) von Abständen (11, 13, 15) zwischen dem Radarsensor (2) und jedem Radarreflektor (12, 14, 16) einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem Messpunkt (22, 24, 26, 28) einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte (22, 24, 26, 28); Messen (S02) von ersten Winkeln (42, 44, 46) zwischen einer Achse (33) des Radarsensors (2), entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem Messpunkt (22, 24, 26, 28); Erstellen (S03) einer virtuellen Karte (30) auf Basis der gemessenen Abstände (11, 13, 15) mit Messpositionen (122, 124, 126, 128), welche Positionen der Messpunkte (22, 24, 26, 28) entsprechen und mit Radarreflektorpositionen (112, 114, 116), welche Positionen der Radarreflektoren (12, 14, 16) entsprechen; Berechnen (S04) von zweiten Winkeln (142, 144, 146) zwischen den Radarreflektorpositionen (112, 114, 116) und Referenzachsen (32), welche einer Fahrzeuglängsachse (35) des Fahrzeugs (1) entsprechen, an den Messpositionen (122, 124, 126, 128); Berechnen (S05) der Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkeln (42, 44, 46) und diesen jeweils entsprechenden zweiten Winkeln (142, 144, 146); und Ermitteln (S06) eines Dejustagewinkels (99) der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
In modernen Fahrzeugsystemen werden mitunter Radarsysteme eingesetzt, welche gleichzeitig Abstand, Geschwindigkeit und Richtung von Objekten messen können, beispielsweise von vorausfahrenden Fahrzeugen. Solche Radarsysteme mit entsprechenden Radarsensoren können in Abstandsregeltempomaten (englisch „adaptive cruise control“, ACC) eingesetzt werden. Die korrekte Ausrichtung des Radarsensors auf die Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs ist dabei von zentraler Bedeutung.
Bei leichten Unfällen oder anderen äußeren Einflüssen kann es zu einer Dejustage des Radarsensors kommen, welche eine verminderte Leistungsfähigkeit des ACC bewirken kann. Herkömmlicherweise wird eine solche Dejustage um einen Dejustagewinkel auf speziellen Messstrecken durchgeführt, bei denen bereitgestellte Radarreflektoren sowohl in Bezug auf das Fahrzeug als auch zueinander genau postiert werden sollten.
Aus der DE 10 2007 001 367 A1 ist eine Messstrecke bekannt, welche eine geradlinig ausgerichtete Fahrbahn und eine Bake an einem Ende der Fahrbahn oder auf einem die Fahrbahn begrenzenden Seitenstreifen angeordnete Baken aufweist. Bei dem entsprechenden Verfahren werden die Lagen der Baken ermittelt und mit in einem Speicher abgelegten Solldaten, basierend auf der bekannten Anordnung der Messtrecke, verglichen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung nach Anspruch 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte auf:
Messen von Abständen zwischen dem Radarsensor und jedem einzelnen Radarreflektor einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren an jedem einzelnen Messpunkt einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte;
Messen von ersten Winkeln zwischen einer Achse des Radarsensors, entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren an jedem Messpunkt;
Erstellen einer virtuellen Karte auf Basis der gemessenen Abstände mit Messpositionen, welche Positionen der Messpunkte entsprechen und mit Radarreflektorpositionen, welche Positionen der Radarreflektoren entsprechen;
Berechnen von zweiten Winkeln zwischen den Radarreflektorpositionen und auf der virtuellen Karte definierten Referenzachsen, welche im Wesentlichen einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs entsprechen, an den Messpositionen;
Berechnen der Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkel und diesen jeweils entsprechenden Winkeln der zweiten Winkel;
Ermitteln eines Dejustagewinkels der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf: einen Radarsensor, welcher dazu ausgebildet ist, Abstände zwischen dem Radarsensor und einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren an jedem einzelnen Messpunkt einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte zu messen; und erste Winkel zwischen einer Achse des Radarsensors, entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren an jedem einzelnen Messpunkt zu messen; und
eine Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine virtuelle Karte auf Basis der gemessenen Abstände zu erstellen, welche Messpositionen, welche Positionen der Messpunkte entsprechen, und Radarreflektorpositionen, welche Positionen der Radarreflektoren entsprechen, aufweist; zweite Winkel aus der virtuellen Karte zwischen den Radarreflektorpositionen und auf der virtuellen Karte definierten Referenzachsen, welche im Wesentlichen einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs entsprechen, an den Messpositionen zu berechnen; Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkel und diesen jeweils entsprechenden Winkeln der zweiten Winkel zu berechnen; und einen Dejustagewinkels der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen zu ermitteln.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Vorteile der Erfindung
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist keine spezielle Messstrecke nötig, bei welcher die Positionen des Fahrzeugs und der Radarreflektoren zueinander genau bekannt sein müssen. Das Verfahren ist also vergleichsweise einfach implementierbar und daher sehr vielseitig einsetzbar. Zudem können Aufwand und Kosten für den Erhalt und die Kalibrierung der speziellen Messstrecken eingespart werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung beträgt die erste Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren mindestens drei. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung beträgt die zweite Mehrzahl von Messpunkten mindestens vier. Bei beispielsweise drei Radarreflektoren und vier Messpunkten ergibt sich ein für die Berechnung günstiges Verhältnis zwischen unbekannten Größen und Messwerten. Ein solches Verfahren kann bei vergleichsweise geringem Aufwand bereits zufriedenstellende Ergebnisse liefern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Berechnen der zweiten Winkel die Schritte auf: Approximieren einer Trajektorie des Radarsensors durch die Messpositionen auf der virtuellen Karte; Berechnen von Tangenten an die Trajektorie des Radarsensors als Referenzachsen an jeder Messposition; Berechnen von zweiten Winkeln zwischen den Tangenten an die Trajektorie des Radarsensors und den Radarreflektorpositionen an jeder Messposition. Auf diese Weise können Referenzachsen ermittelt werden, welche die Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs annähern können, ohne dass dafür zusätzliche Sensoren oder externe Messdaten nötig wären. Das Verfahren stellt somit nur geringe Anforderungen an Fahrzeuge und ist daher besonders vielseitig einsetzbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels mechanisch kompensiert wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels in einem Steuergerät des Radarsensors kompensiert wird. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der Fahrzeugführer derzeit keine mechanische Kompensation des Dejustagewinkels durchführen möchte oder kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Messen von Abständen zwischen jedem einzelnen einer dritten Mehrzahl von Radarsensoren und jedem einzelnen der Radarreflektoren an jedem Messpunkt. So können für das Verfahren weniger Radarreflektoren nötig sein und die Ermittlung der Dejustage kann genauer sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln des Dejustagewinkels mittels einer gleichgewichteten Mittelwertbildung. Ist die Zuverlässigkeit aller Messungen beispielsweise gleich zu beurteilen, kann das Verfahren in dieser Weise vereinfacht werden. Messungen können aber auch unterschiedlich gewichtet werden. Beispielsweise kann eine Messung, welche während einer starken Seitwärtsbewegung oder während des Durchfahrens einer Strecke mit starker Steigung durchgeführt wird, mit einem geringeren Gewicht in die Mittelwertberechnung eingehen. Alternativ, falls etwa mehrere Radarsensoren am Fahrzeug angebracht sind, welche, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Entfernung der Radarreflektoren, eine unterschiedliche Genauigkeit aufweisen, kann die Mittelwertbildung entsprechend dieser Genauigkeit gewichtet werden. Ein erster Radarsensor mit einer doppelt so großen Genauigkeit wie ein zweiter Radarsensor kann dabei bei der Mittelwertbildung beispielsweise doppelt so stark gewichtet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Verfahren laufend anhand zufällig auftretender stehender Ziele durchgeführt, während sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand befindet. Beispielsweise können Leitpfosten als solche stehenden Ziele fungieren. Die Funktion des Radarsensors kann bei dieser Weiterbildung permanent überwacht werden. Ein ermittelter Dejustagewinkel kann durch rechnerisches oder mechanisches Kompensieren kompensiert werden. Überschreitet der Dejustagewinkel einen vorbestimmten Grenzwert, kann verhindert werden, dass ein Fahrzeugsystem Entscheidungen aufgrund einer Ausgabe des Radarsensors trifft.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Draufsicht auf einen Radarsensor und Radarreflektoren zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Ansicht einer virtuellen Karte zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Obgleich Verfahrensschritte mit Bezugszeichen versehen sind, welche Zahlen aufweisen, ist dadurch keine Reihenfolge festgelegt, insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig erfolgen.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei wird auf Bezugszeichen der 3, 4 und 5 Bezug genommen.
In einem Verfahrensschritt S01 werden Abstände 11, 13, 15 zwischen dem Radarsensor 2 und jedem einzelnen Radarreflektor 12, 14, 16 einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren 12, 14, 16 an jedem einzelnen Messpunkt 22, 24, 26, 28 einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte 22, 24, 26, 28 gemessen. D.h. an einem ersten Messpunkt 22 werden die Abstände 11, 13, 15 zwischen dem Radarsensor 2 und jedem einzelnen Radarreflektor 12, 14, 16 gemessen. An einem zweiten Messpunkt 24, welcher vom ersten Messpunkt 22 beabstandet ist, werden ebenfalls die Abstände 11, 13, 15 zwischen dem Radarsensor 2 und jedem einzelnen Radarreflektor 12, 14, 16 gemessen. Analog wird an dem dritten Messpunkt 26 und dem vierten Messpunkt 28 verfahren. Im Schritt S01 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden also insgesamt jeweils drei Abstände 11, 13, 15 an vier Messpunkten 22, 24, 26, 28, d.h. insgesamt zwölf Abstände 11, 13, 15, gemessen.
In einem Verfahrensschritt S02 werden erste Winkel 42, 44, 46 zwischen einer Achse 33 des Radarsensors 2, entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren 12, 14, 16 an jedem Messpunkt 22, 24, 26, 28 gemessen. D.h. am ersten Messpunkt 22 werden drei Winkel der ersten Winkel 42, 44, 46 zwischen einer Achse 33 des Radarsensors 2 und den Radarreflektoren 12, 14, 16 gemessen. Am zweiten Messpunkt 24, welcher vom ersten Messpunkt 22 beabstandet ist, werden drei weitere der ersten Winkel 42, 44, 46 zwischen der Achse 33 des Radarsensors und den Radarreflektoren 12, 14, 16 gemessen. Analog wird am dritten Messpunkt 26 und am vierten Messpunkt 28 verfahren. Es werden also je drei erste Winkel 42, 44, 46 an jedem von vier Messpunkten 22, 24, 26, 28 gemessen, d.h., insgesamt zwölf Winkel.
In einem Verfahrensschritt S03 wird auf Basis der gemessenen Abstände 11, 13, 15 eine virtuelle Karte 30 erstellt. Die virtuelle Karte 30 enthält Messpositionen 122, 124, 126, 128, welche jeweils Positionen eines Messpunkts 22, 24, 26, 28 entsprechen. Die virtuelle Karte 30 enthält außerdem Radarreflektorpositionen 112, 114, 116, welche jeweils einer Positionen eines Radarreflektores 12, 14, 16 entsprechen. Beim Erstellen der virtuellen Karte 30 können weitere Vorgaben und/oder Annahmen einfließen, wie im Folgenden mit Bezug auf 5 näher erläutert.
In einem Verfahrensschritt S04 werden an den Messpositionen 22, 24, 26, 28 zweite Winkel 142, 144, 146 berechnet, welche auf der virtuellen Karte 30 zwischen den Radarreflektorpositionen 112, 114, 116 und auf der virtuellen Karte 30 definierten Referenzachsen 32 liegen. Die Referenzachsen 32 durchqueren jeweils eine der Messpositionen 122, 124, 126, 128 und entsprechen im Wesentlichen der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1, so wie sie an dem Messpunkt 22, 24, 26, 28, welcher der jeweiligen Messposition 122, 124, 126, 128 entspricht, ausgerichtet war.
In einem Verfahrensschritt S05 werden Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkel 42, 44, 46 und diesen jeweils entsprechenden Winkeln der zweiten Winkel 142, 144, 146 berechnet.
In einem Verfahrensschritt S06 wird ein Dejustagewinkel 99 der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der in Schritt S05 berechneten Differenzen ermittelt.
2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, welche in Bezug auf 1 beschrieben ist, zeigt 2 eine genauere Unterteilung des Schritts S04. Gemäß der zweiten Ausführungsform weist das Berechnen S04 der zweiten Winkel 142, 144, 146 die folgenden weiteren Schritte auf: in einem Schritt S14 wird eine Trajektorie 31 des Radarsensors durch die Messpositionen 122, 124, 126, 128 auf der virtuellen Karte 30 approximiert. D.h. die Trajektorie 31 bildet auf der virtuellen Karte 30 die Fahrbahn durch die Messpositionen 122, 124, 126, 128 diejenige Fahrbahn nach, auf welcher sich der Radarsensor 2 des Fahrzeugs 1, genauer gesagt ein Emissionspunkt 102 von Radarstrahlung des Radarsensors 2, durch die tatsächlichen Messpunkte 22, 24, 26, 28 bewegt hat. Die Trajektorie kann z. B. als Polynom oder als Spline-Funktion ausgebildet sein, um einen der tatsächlichen Fahrt möglichst gleichenden, glatten Verlauf der Trajektorie 31 zu gewährleisten.
In einem Verfahrensschritt S15 werden an jeder Messposition 122, 124, 126, 128 Tangenten 32 an die Trajektorie 31 des Radarsensors 2 auf der virtuellen Karte 30 als Referenzachsen 32 berechnet. Die Tangente 32 an die Trajektorie 31 nähert mit großer Genauigkeit die Richtung an, in die sich das Fahrzeug 1, also auch der Radarsensor 2 an dem der Messposition 122, 124, 126, 128 entsprechenden Messpunkt 22, 24, 26, 28 bewegt hat. Mit anderen Worten nähern die Tangenten 32 an die Trajektorie 31 an, wie die Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1 an den Messpunkten 22, 24, 26, 28 ausgerichtet war.
In einem Verfahrensschritt S16 werden die zweiten Winkel 142, 144, 146, 148 zwischen den Tangenten 32 an die Trajektorie 31 des Radarsensors 2 und den
Radarreflektorpositionen 112, 114, 116 an jede Messposition 122, 124, 126, 128 berechnet. Mit anderen Worten werden an jeder Messposition 122, 124, 126, 128 eine Tangente 32 und drei der zweiten Winkel 142, 144, 146 berechnet, wobei jeweils der erste Schenkel der zweiten Winkel 142, 144, 146 die Tangente 32 ist und der Scheitelpunkt jeweils eine Messposition 122, 124, 126, 128 ist. Insgesamt werden also im Verfahrensschritt S16 gemäß der zweiten Ausführungsform vier Tangenten 32 und zwölf zweite Winkel 142, 144, 146 gemessen. Jeder der zwölf gemessenen zweiten Winkel 142, 144, 146 entspricht genau einem der gemessenen zwölf ersten Winkel 42, 44, 46.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug 1 zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Radarsensor 2, welcher an der Spitze 3 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Das Fahrzeug 1 befindet sich im Fahrzustand, wobei die Spitze 3 des Fahrzeugs 1 bereits einen ersten, einen zweiten und einen dritten Messpunkt 22, 24, 26 durchfahren hat. Zum in 3 dargestellten Zeitpunkt befindet sich die Spitze 3 des Fahrzeugs 1 am vierten Messpunkt 28. Im Sollzustand ist die Achse 33, entlang welcher eine Radaremission erfolgt, genau auf der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Abweichung der Achse 33 von der Fahrzeuglängsachse 35 ist durch den Dejustagewinkel 99 beschrieben.
Die Radarreflektoren 12, 14, 16 sind gemäß der zweiten Ausführungsform in grob vorbestimmten Positionen voneinander beabstandet auf einer Ebene aufgestellt. Die Messpunkte 22, 24, 26, 28 sind vorab unbekannt. Sie ergeben sich durch die Fahrweise des Fahrzeugführers und durch die Zeitpunkte, zu denen Messungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann vorbestimmt sein, dass Messungen in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Die Messpunkte 22, 24, 26, 28 können sich dann aus vom Fahrzeugführer gewählten Geschwindigkeiten und Ausrichtungen des Fahrzeugs 1 während eines Zeitraums, in welchem Messungen durchgeführt werden, ergeben. Somit ist es nicht nötig, dass das Fahrzeug 1 etwa eine vordefinierte Bahn möglichst genau abfährt.
Das Fahrzeug 1 fährt im Wesentlichen auf die Radarreflektoren 12, 14, 16 zu, wobei Abstands- und Winkelmessungen durchgeführt werden. Wie auch an den vorherigen Messpunkten 22, 24, 26 werden am Messpunkt 28 die ersten Winkel 42, 44, 46 und die Abstände 11, 13, 15 zwischen dem Radarsensor 2 und jedem Radarreflektor 12, 14, 16 gemessen. Der Übersichtlichkeit halber sind in 3 von den ersten Winkeln 42, 44, 46 nur der Winkel 42 eingezeichnet. Der Scheitelpunkt des Winkels 42 ist der Messpunkt 28, an welchem sich der Radarsensor 2 befindet. Genauer gesagt befindet sich am Messpunkt 28 der Emissionspunkt 102 des Radarsensors 2. Der erste Schenkel des Winkels 42 ist die Achse 33, der zweite Schenkel des Winkels 42 ist die Strecke zwischen dem Messpunkt 28 und dem ersten Radarreflektor. Erfindungsgemäß wird auch einer der zweiten Winkel 142 berechnet, welcher einem der ersten Winkel 42 entspricht.
In 3 ist außerdem eine Referenzachse 32 eingezeichnet, welche auf der virtuellen Karte 30 an der dem Messpunkt 28 entsprechenden Messposition 128 definiert ist. In 3 ist der Unterschied zwischen der Fahrzeuglängsachse 35 und der Referenzachse 32 stark vergrößert dargestellt. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Referenzachse 32 als Tangente 32 an die Trajektorie 31 des Radarsensors 2, genauer gesagt die Trajektorie 31 des Emissionspunkts 102 des Radarsensors 2, berechnet. Bei entsprechend genauer Approximation S15 der Trajektorie 31 liegen die Fahrzeuglängsachse 35 und die Referenzachse 32 fast deckungsgleich. In 3 ist weiterhin ein Winkel 142 der zweiten Winkel 142, 144, 146 eingezeichnet, welcher zwischen der Referenzachse 32 und der Strecke zwischen der Messposition 128 und der Radarreflektorposition 112 eingeschlossen wird. Die Radarreflektorposition 112 entspricht auf der virtuellen Karte 30 der tatsächlichen Position des Radarreflektors 12, wie im Folgenden in Bezug auf 5 näher erläutert.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Radarsensor 2 und Radarreflektoren 12, 14, 16 zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt schematisch, dass sich der Radarsensor 2 in Bezug auf seine Solllage verschoben hat, d.h. eine Dejustage ist eingetreten und die Achse 33 des Radarsensors 2, entlang welcher eine Raderemission erfolgt, unterscheidet sich um den Dejustagewinkel 99 von der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1. Die Achse 33 durchquert den Emissionspunkt 102, welcher an der im Wesentlichen in Fahrtrichtung ausgerichteten Frontseite des Radarsensors 3 angeordnet ist. In Solllage ist die Achse 33, was die horizontale Ausrichtung betrifft, mit anderen Worten genau in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 1 bei Geradeausfahrt angeordnet. Der Emissionspunkt 102 kann ein Punkt sein, von welchem aus Radarstrahlung emittiert wird. Es kann sich bei dem Emissionspunkt 102 aber beispielsweise auch um den Mittelpunkt einer emittierenden Scheibe handeln oder um den Mittelpunkt einer symmetrischen Anordnung zum Emittieren von Radarstrahlen. Gemäß der zweiten Ausführungsform werden die ersten Winkel 42, 44, 46 jeweils mit dem Emissionspunkt 102, welcher sich am Messpunkt 28 befindet, als Scheitelpunkt gemessen.
Der Winkel 42 wird von der Achse 33 und der Strecke zwischen dem Emissionspunkt 102 bzw. dem Messpunkt 28 und dem Radarreflektor 12 eingeschlossen. Der Winkel 44 wird zwischen der Referenzachse 33 und der Strecke zwischen dem Emissionspunkt 102 bzw. dem Messpunkt 28 und dem Radarreflektor 14 eingeschlossen. Der Winkel 46 wird zwischen der Referenzachse 33 und der Strecke zwischen dem Emissionspunkt 102 bzw. dem Messpunkt 28 und dem Radarreflektor 16 eingeschlossen. Die Winkelmessungen erfolgen dabei vorzeichenbehaftet, wobei die Achse 33 stets den ersten Schenkel darstellt. In 4 werden also die Winkel 42, 44, mit positiven Vorzeichen und der Winkel 46 mit negativem Vorzeichen gemessen.
Auch das Messen der Abstände 11, 13, 15 erfolgt in Bezug auf den Emissionspunkt 102 bzw. den Messpunkt 28, an welchem sich der Emissionspunkt 102 zum Messzeitpunkt befindet. Der Abstand 11 ist der Abstand zwischen dem Messpunkt 122 und dem Radarreflektor 12, der Abstand 13 ist der Abstand zwischen dem Messpunkt 122 und dem Radarreflektor 14, der Abstand 15 ist der Abstand zwischen dem Messpunkt 122 und dem Radarreflektor 16.
5 eine schematische Ansicht einer virtuellen Karte 30 zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Messposition 122 entspricht der tatsächlichen Position des Messpunkts 22. Die Messposition 124 entspricht der tatsächlichen Position des Messpunkts 24. Die Messposition 126 entspricht der tatsächlichen Position des Messpunkts 26. Die Messposition 128 entspricht der tatsächlichen Position des Messpunkts 28. Die Radarreflektorposition 112 entspricht der tatsächlichen Position des Radarreflektors 12, die Radarreflektorposition 114 entspricht der tatsächlichen Position des Radarreflektors 14 und die Radarreflektorposition 116 entspricht der tatsächlichen Position des Radarreflektors 16.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wurden an vier Messpunkten jeweils drei Abstände 11, 13, 15, also zwölf Abstände insgesamt gemessen. Für das Erstellen der virtuellen Karte 30 mit drei Radarreflektorpositionen 112, 114, 116 und vier Messposition 122, 124, 126, 128, also sieben Punkten mit je zwei Koordinaten, sind vierzehn Gleichungen nötig. Da nur zwölf Gleichungen aus den zwölf gemessenen Abständen 11, 13, 15 gebildet werden können, werden gemäß der zweiten Ausführungsform zwei weitere Gleichungen festgesetzt.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit werden der ersten Messposition 122 die X-Koordinate 0 und die Y-Koordinate 0 zugewiesen. Damit ist der Ursprung 100 der Karte bestimmt. Weiterhin kann z. B. die Y-Koordinate der Radarreflektorposition 112 auf 0 gesetzt werden, und es kann festgelegt werden, dass die X-Koordinate der Radarreflektorposition 112 größer als 0 sein soll. Damit ist auch die Orientierung der virtuellen Karte 30 festgelegt. Es bleiben also noch 14 – 3 = 11 Koordinaten zu bestimmen, wofür weiterhin zwölf Abstandsmessungen zur Verfügung stehen. Werden mehr als drei Radarreflektoren 12, 14, 16 und/oder mehr als vier Messpunkte 22, 24, 26, 28 verwendet, steigt die Anzahl der Messungen weiter an und übertrifft stets die Anzahl der gesuchten Koordinaten. Damit die gesuchten Koordinaten möglichst genau berechnet werden, kann die Lösung über die Methode der kleinsten Quadrate bestimmt werden. Dabei wird die so genannte Fehlerquadratsumme minimiert, welche gegeben ist durch
Dabei bezeichnet S_i,x die X-Koordinate und S_i,y die Y-Koordinate der Messposition S_i und T_j,x die X-Koordinate und T_j,y die Y-Koordinate der Radarreflektorposition T_j. Der gemessene Abstand 11, 13, 15 zwischen dem Messpunkt 22, 24, 26, 28, welcher der Messposition S_i entspricht und dem Radarreflektor 12, 14, 16, welcher der Radarreflektorposition T_j entspricht, ist mit d_i,j bezeichnet. N_T ist die Anzahl der Radarreflektoren 12, 14, 16 und N_S ist die Anzahl der Messpunkte. Zur Bestimmung der unbekannten Koordinaten können bekannte Lösungsverfahren eingesetzt werden. Es kann etwa mit einer Anfangslösung z. B. aus Zufallszahlen begonnen werden und dann eine iterative Minimierung der Fehlerquadratsumme durchgeführt werden. Typische geeignete Verfahren zur Minimierung der Fehlerquadratsumme sind z. B. das Gradientenverfahren, das Gauss-Newton-Verfahren oder mehrdimensionale Newton-Verfahren.
Aus den Messpositionen 122, 124, 126, 128 wird eine so genannte Trajektorie 31 berechnet, auf der sich der Emissionspunkt 102 des Radarsensors 2 bewegt hat. Die Trajektorie kann z. B. als Polynom oder als Spline-Funktion ausgebildet sein, um einen der tatsächlichen Fahrt möglichst gleichenden, glatten Verlauf der Trajektorie 31 zu gewährleisten.
Ist die Trajektorie 31 bestimmt, lässt sich an jeder Messposition 122, 124, 126, 128 eine Tangente 32 an die Trajektorie 31 berechnen. Eine solche Tangente 32 an der Messposition 128 ist in 5 eingezeichnet. Unter Verwendung der Tangenten 32 als Referenzachse 32 lassen sich die zweiten Winkel 142, 144, 146 berechnen. Da die Tangente 32 an der Messposition 128 an die Trajektorie 31 im Wesentlichen der Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 2 am Messpunkt 28 entspricht, und die Radarreflektorposition 112 im Wesentlichen der tatsächlichen Position des Radarreflektors 12 entspricht, entspricht der berechnete Winkel 142 einem Sollwert für den gemessenen ersten Winkel 42. Der Winkel 142 wird eingeschlossen zwischen der Tangente 32 an der Messposition 128 an die Trajektorie 31 und der Strecke zwischen der Messposition 128 und der Radarreflektorposition 112. Der zweite Winkel 144 ist eingeschlossen zwischen der Tangente 32 an der Messposition 128 an die Tangente 31 und der Strecke zwischen der Messposition 128 und der Radarreflektorposition 114. Der zweite Winkel 144 entspricht daher dem gemessenen ersten Winkel 44 bzw. entspricht einem Sollwert für den ersten gemessenen Winkel 44. Der zweite Winkel 146 wird eingeschlossen zwischen der Tangente 32 an der Messposition 128 an die Trajektorie 31 und der Strecke zwischen der Messposition 128 und der Radarreflektorposition 116. Der zweite Winkel 146 entspricht dem gemessenen ersten Winkel 46 bzw. entspricht einem Sollwert für den gemessenen ersten Winkel 46. In Analogie zur Messung der ersten Winkel 42, 44, 46 sind auch die Berechnungen der zweiten Winkel 142, 144, 146 vorzeichenbehaftet, wobei die jeweilige Tangente 32 an die jeweilige Messposition 122, 124, 126, 128 jeweils den ersten Schenkel jedes Winkels darstellt.
Im Verfahrensschritt S05 werden die Differenzen jeweils zwischen einem der ersten Winkel 42, 44, 46 und dem jeweils entsprechenden der zweiten Winkel 142, 144, 146 gebildet. D. h., es werden jeweils Differenzen zwischen einem gemessenen ersten Winkel 42, 44, 46 und seinem jeweils entsprechenden berechneten Sollwert gebildet.
Aus den berechneten Differenzen wird im Verfahrensschritt S06 durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen ein Dejustagewinkel 99 der Dejustage des Radarsensors 2 ermittelt. Gemäß der zweiten Ausführungsform erfolgt die gewichtete Mittelwertbildung durch eine gleich gewichtete Mittelwertbildung, d.h., jede Differenz geht mit dem gleichen Gewicht von z. B. eins ein. Alternativ können auch bestimmte Differenzen mit einem höheren Gewicht in die gewichtete Mittelwertbildung eingehen, beispielsweise wenn einer der Radarreflektoren 12, 14, 16 sich besonders nahe an dem Radarsensor 2 befindet oder aus anderen Gründen besonders genaue Messungen ermöglichen kann. Durch das Mitteln über viele berechnete Winkeldifferenzen wird die Berechnung des Dejustagewinkels 99 noch genauer und die Auswirkungen eines zufälligen Messrauschens werden minimiert.
6 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform. Es weist darüber hinaus einen zusätzlichen Schritt auf S07 auf, in welchem ein mechanisches Kompensieren S07 der Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels 99 durchgeführt wird. Ein solches mechanisches Kompensieren S07 kann beispielsweise ein manuelles Neuausrichten des Radarsensors 2 umfassen, bei dem die Achse 33, entlang welcher eine Radaremission erfolgt, des Radarsensors 2 durch Verkippen des Radarsensors 2 um den Dejustagewinkel 99 mit der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1 in Deckung gebracht wird. Ein solches mechanisches Kompensieren S07 kann aber auch das Austauschen eines Bauteils des Fahrzeugs 1, welches den Radarsensor 2 enthält, umfassen. Ein solches Bauteil kann beispielsweise die Stoßstange des Fahrzeugs 1 sein. Das mechanische Kompensieren S07 der Dejustage kann aber auch, z. B. automatisch, durch am Radarsensor 2 angebrachte Aktoren erfolgen, welche derart ausgebildet sind, dass Sie den Radarsensor 2 schwenken können.
7 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist im Wesentlichen die gleichen Schritte auf wie das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß der vierten Ausführungsform weist einen zusätzlichen Schritt S08 auf, in welchem die Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels 99 in einem Steuergerät des Radarsensors 2 rechnerisch kompensiert wird S08. Der ermittelte Dejustagewinkel 99 kann also bei der weiteren Verarbeitung der vom Radarsensor 2 erzeugten Informationen berücksichtigt werden. Bei einer geringen Dejustage, d.h. kleinen Dejustagewinkeln 99, kann ein solches rechnerisches Kompensieren S08 eine mechanische Korrektur S07 der Dejustage unnötig machen. Ein rechnerisches Kompensieren S08 der Dejustage kann auch im Fahrzustand des Fahrzeugs 1 im Betrieb des Abstandsregeltempomaten (ACC) durchgeführt werden, wobei als Radarreflektoren 12, 14, 16 zufällig auftretende stehende Ziele verwendet werden können. Solche Ziele können z. B. Leitpfosten sein.
Obwohl die Anmeldung vorliegend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Beispielsweise kann statt einem einzelnen Radarsensor 2 auch eine dritte Mehrzahl von Radarsensoren 2 verwendet werden, wobei das Messen von Abständen 11, 13, 15 zwischen jedem einzelnen der dritten Mehrzahl von Radarsensoren 2 und jedem einzelnen der Radarreflektoren 12, 14, 16 an jedem Messpunkt 22, 24, 26, 28 erfolgt. Das Definieren von Referenzachsen 32 auf der virtuellen Karte 30 kann statt mit Hilfe von Tangenten 32 an approximierte Trajektorien 31 auch durch zusätzliche bereitgestellte Daten erfolgen. Beispielsweise können Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs 1 dazu verwendet werden, Informationen über die Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1 an den Messpunkten 22, 24, 26, 28 für die virtuelle Karte 30 bereitzustellen. Es können auch bereits vorhandene entsprechende Informationen, z. B. aus Positions- und/oder Navigationssystemen verwendet werden. Statt eines einzelnen Dejustagewinkels 99 können auch mehrere Dejustagewinkel 99 bezüglich mehrerer Radarsensoren 2 oder bezüglich der Dejustage in mehreren Dimensionen eines Radarsensors 2 ermittelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007001367 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors (2) eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: • Messen (S01) von Abständen (11, 13, 15) zwischen dem Radarsensor (2) und jedem einzelnen Radarreflektor (12, 14, 16) einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem einzelnen Messpunkt (22, 24, 26, 28) einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte (22, 24, 26, 28); • Messen (S02) von ersten Winkeln (42, 44, 46) zwischen einer Achse (33) des Radarsensors (2), entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem Messpunkt (22, 24, 26, 28); • Erstellen (S03) einer virtuellen Karte (30) auf Basis der gemessenen Abstände (11, 13, 15) mit Messpositionen (122, 124, 126, 128), welche Positionen der Messpunkte (22, 24, 26, 28) entsprechen und mit Radarreflektorpositionen (112, 114, 116), welche Positionen der Radarreflektoren (12, 14, 16) entsprechen; • Berechnen (S04) von zweiten Winkeln (142, 144, 146) zwischen den Radarreflektorpositionen (112, 114, 116) und auf der virtuellen Karte (30) definierten Referenzachsen (32), welche im Wesentlichen einer Fahrzeuglängsachse (35) des Fahrzeugs (1) entsprechen, an den Messpositionen (122, 124, 126, 128); • Berechnen (S05) der Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkel (42, 44, 46) und diesen jeweils entsprechenden Winkeln der zweiten Winkel (142, 144, 146); und • Ermitteln (S06) eines Dejustagewinkels (99) der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren (12, 14, 16) mindestens drei beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Mehrzahl von Messpunkten (22, 24, 26, 28) mindestens vier beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Berechnen (S04) der zweiten Winkel (142, 144, 146) die Schritte aufweist: • Approximieren (S14) einer Trajektorie (31) des Radarsensors (2) durch die Messpositionen (122, 124, 126, 128) auf der virtuellen Karte (30); • Berechnen (S15) von Tangenten (32) an die Trajektorie (31) des Radarsensors (2) als Referenzachsen (32) an jeder Messposition (122, 124, 126, 128); und • Berechnen (S16) von zweiten Winkeln (142, 144, 146) zwischen den Tangenten (32) an die Trajektorie (31) des Radarsensors (2) und den Radarreflektorpositionen (112, 114, 116) an jeder Messposition (122, 124, 126, 128).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit dem zusätzlichen Schritt: • Mechanisches Kompensieren (S07) der Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels (99).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit dem zusätzlichen Schritt: • Rechnerisches Kompensieren (S08) der Dejustage nach Maßgabe des ermittelten Dejustagewinkels (99) in einem Steuergerät des Radarsensors (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Messen von Abständen (11, 13, 15) zwischen jedem einzelnen einer dritten Mehrzahl von Radarsensoren (2) und jedem einzelnen der Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem Messpunkt (22, 24, 26, 28) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ermitteln (S06) des Dejustagewinkels (99) mittels einer gleichgewichteten Mittelwertbildung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren laufend anhand zufällig auftretender stehender Ziele durchgeführt wird, während sich das Fahrzeug (1) in einem Fahrzustand befindet, und wobei ein ermittelter Dejustagewinkel (99) durch rechnerisches oder mechanisches Kompensieren (S07, S08) kompensiert wird.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Dejustage eines Radarsensors (2) eines Fahrzeugs (1), mit: einem Radarsensor (2), welcher dazu ausgebildet ist, Abstände (11, 13, 15) zwischen dem Radarsensor (2) und einer ersten Mehrzahl voneinander beabstandeter Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem einzelnen Messpunkt (22, 24, 26, 28) einer zweiten Mehrzahl voneinander beabstandeter Messpunkte (22, 24, 26, 28) zu messen (S01); und erste Winkel (42, 44, 46) zwischen einer Achse (33) des Radarsensors (2), entlang welcher eine Radaremission erfolgt, und den Radarreflektoren (12, 14, 16) an jedem einzelnen Messpunkt (22, 24, 26, 28) zu messen (S02); und einer Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine virtuelle Karte (30) auf Basis der gemessenen Abstände (11, 13, 15) zu erstellen (S03), welche Messpositionen (122, 124, 126, 128), welche Positionen der Messpunkte (22, 24, 26, 28) entsprechen, und Radarreflektorpositionen (112, 114, 116), welche Positionen der Radarreflektoren (12, 14, 16) entsprechen, aufweist; zweite Winkel (142, 144, 146) aus der virtuellen Karte (30) zwischen den Radarreflektorpositionen (112, 114, 116) und auf der virtuellen Karte (30) definierten Referenzachsen (32), welche im Wesentlichen einer Fahrzeuglängsachse (35) des Fahrzeugs (2) entsprechen, an den Messpositionen (122, 124, 126, 128) zu berechnen (S04); Differenzen zwischen Winkeln der ersten Winkel (42, 44, 46) und diesen jeweils entsprechenden Winkeln der zweiten Winkel (142, 144, 146) zu berechnen (S05); und einen Dejustagewinkels (99) der Dejustage durch eine gewichtete Mittelwertbildung der berechneten Differenzen zu ermitteln (S06).