DE112020003205T5

DE112020003205T5 - Fahrzeuginterne Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE112020003205T5
Application number: DE112020003205.1T
Authority: DE
Inventors: Takuya TAKAYAMA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-04-07
Also published as: CN114080548A; WO2021002325A1; JP2021009098A; JP7196789B2; US20220120887A1

Abstract

Eine fahrzeuginterne Sensorvorrichtung weist einen aktiven Sensor 10, einen Odometriesensor 20 und einen Verarbeitungsteil 30 auf. Der Verarbeitungsteil berechnet geschätzte Erfassungswerte eines stationären Objekts durch Verwendung von Positionsinformationsparameter, eines Montagewinkels des aktiven Sensors 10 und eines Erfassungsfehlers des Odometriesensors 20. Die Positionsinformationsparameter spezifizieren eine relative Positionsbeziehung zwischen dem stationären Objekt und dem aktiven Sensor 10. Der Verarbeitungsteil 30 aktualisiert die Positionsinformationsparameter, den Montagewinkel und den Erfassungsfehler gleichzeitig auf der Basis einer Differenz zwischen dem berechneten geschätzten Erfassungswert und den Positionswerten des von dem aktiven Sensor 10 erfassten stationären Objekts.

Description

Bezug zu in Beziehung stehender Anmeldung
Diese Anmeldung bezieht sich auf die internationale Patentanmeldung, die auf der am 2. Juli 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-123590 basiert, und beansprucht deren Priorität; auf den Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-123590 wird hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Technik von fahrzeuginternen Sensorvorrichtungen zum Erfassen von Objekten um ein Fahrzeug herum.
Eine in dem nachfolgend beschriebenen Patentdokument 1 offenbarte Radarvorrichtung berechnet eine Abweichungsgröße einer optischen Achse der Radarvorrichtung und einen Fehler einer durch einen Geschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit durch Verwendung der Azimutabhängigkeit einer relativen Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu einem stationären Objekt während der Geradeausbewegung des Fahrzeugs. Die Radarvorrichtung korrigiert den Azimut des erfassten Objekts basierend auf der berechneten Abweichungsgröße der optischen Achse der Radarvorrichtung und korrigiert die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des berechneten Fehlers der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. JP 3733863 .
Zusammenfassung der Erfindung
Die Radarvorrichtung erfasst auf der Basis der von einem Geschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit und einer von einem Winkelgeschwindigkeitssensor erfassten Winkelgeschwindigkeit, ob sich das Fahrzeug geradeaus bewegt. Ein in den Erfassungsinformationen des Winkelgeschwindigkeitssensors enthaltener Fehler reduziert jedoch die Erfassungsgenauigkeit der Radarvorrichtung. Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben diesen Nachteil untersucht und festgestellt, dass dieser Nachteil eine mögliche falsche Erfassung der zuvor beschriebenen Radarvorrichtung verursacht, bei der bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug geradeaus bewegt, obwohl sich das Fahrzeug nicht geradeaus bewegt, und die Radarvorrichtung berechnet eine falsche Abweichungsgröße der optischen Achse. Dies führt zu einer falschen Berechnung des Azimuts des Objekts.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine fahrzeuginterne Sensorvorrichtung zum Erfassen und Erkennen von Objekten, die um ein Fahrzeug herum vorhanden sind, mit hoher Genauigkeit bereitzustellen und um erkannte Objektinformationen bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine fahrzeuginterne Sensorvorrichtung mit einem aktiven Sensor, einem Odometriesensor und einem Verarbeitungsteil bereitgestellt. Der aktive Sensor ist an einem beweglichen Körper montiert, der konfiguriert ist, um einen relativen Abstand und einen relativen Azimut zwischen dem beweglichen Körper und einem stationären Objekt, das um den beweglichen Körper herum vorhandenen ist, zu erfassen. Der Odometriesensor ist konfiguriert, um eine Geschwindigkeit und eine Gierrate des beweglichen Körpers zu erfassen, um eine Position und eine Geschwindigkeit des aktiven Sensors zu schätzen. Der Verarbeitungsteil ist konfiguriert, um Positionsinformationsparameter zu schätzen, die eine relative Positionsbeziehung zwischen dem stationären Objekt und dem aktiven Sensor, einen Montagewinkel des aktiven Sensors und einen Erfassungsfehler des Odometriesensors spezifizieren. Der Verarbeitungsteil ist des Weiteren konfiguriert, um einen Schätzprozess und Aktualisierungsprozess durchzuführen. Der Schätzprozess berechnet geschätzte Erfassungswerte, die geschätzten Werten der erfassten Positionswerte des stationären Objekts entsprechen, basierend auf den Positionsinformationsparametern, dem Montagewinkel des aktiven Sensors und dem Erfassungsfehler des Odometriesensors. Der Aktualisierungsprozess aktualisiert die Positionsinformationsparameter, den Montagewinkel des aktiven Sensors und den Erfassungsfehler des Odometriesensors gleichzeitig auf der Basis einer Differenz zwischen den berechneten geschätzten Erfassungswerten und den erfassten Positionswerten des von dem aktiven Sensor erfassten stationären Objekts aktualisiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung aktualisiert die fahrzeuginterne Sensorvorrichtung die Positionsinformationsparameter, den Montagewinkel des aktiven Sensors und den Erfassungsfehler des Odometriesensors gleichzeitig gemäß einer Differenz zwischen den geschätzten Erfassungswerten des stationären Objekts und den erfassten Positionswerten des stationären Objekts. Dies korrigiert gleichzeitig eine Abweichungsgröße des Montagewinkels des aktiven Sensors und den Erfassungsfehler des Odometriesensors. Dementsprechend wird es dadurch möglich, die Objektinformationen um das Fahrzeug herum mit hoher Genauigkeit zu erkennen.
Figurenliste

1 ist eine Blockansicht, die eine Struktur einer fahrzeuginternen Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine Ansicht, die einen relativen Abstand, einen relativen Azimut und eine relative Geschwindigkeit eines Objekts zeigt, die von einem Radar in der fahrzeuginternen Sensorvorrichtung erfasst werden.
3 ist eine Ansicht, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Gierrate zeigt, die von einem Odometriesensor in der fahrzeuginternen Sensorvorrichtung erfasst werden.
4 ist eine Ansicht, die eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit und eine wahre Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
5 ist eine Ansicht, die eine erfasste Gierrate und eine wahre Gierrate zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Objekterkennungsprozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
7 ist eine Ansicht, die einen Zustandsvektor und eine Kovarianzmatrix eines Zustandsgrößenfehlers zeigt.
8 ist eine Ansicht, die ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Landmarke erläutert.
9 ist eine Ansicht, die eine Koordinate der Landmarke erläutert.
10 ist eine Ansicht, die für eine neu registrierte Landmarke eine Beziehung zwischen dem Zustandsvektor und der Kovarianzmatrix des Zustandsgrößenfehlers erläutert.
11 ist eine Ansicht, die eine Korrespondenz zwischen geschätzten Erfassungswerten und erfassten Positionswerten zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemäß der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
<1. Struktur>
Nun wird eine Beschreibung einer Struktur einer fahrzeuginternen Sensorvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Bezug auf 1 bis 3 gegeben. Die fahrzeuginterne Sensorvorrichtung 100 hat ein Radar 10, einen Odometriesensor 20, eine Verarbeitungsvorrichtung 30 und eine Benachrichtigungsvorrichtung 40. Die fahrzeuginterne Sensorvorrichtung 100 ist an einem Fahrzeug 80 montiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das Fahrzeug 80 einem beweglichen Körper.
Das Radar 10 ist an einer vorderen Mittelposition (zum Beispiel an der Rückseite eines Stoßfängers oder eines Emblems) des Fahrzeugs 80 angeordnet. Das Radar 10 ist ein aktiver Sensor zum Übertragen bzw. Senden von Millimeterwellen und zum Empfangen reflektierter Wellen davon. In der Struktur der fahrzeuginternen Sensorvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Radar 10 so angeordnet, dass eine optische Achse Lr des Radars 10 mit einer Fahrzeugmittellinie Lo ausgerichtet ist. Aufgrund von Alterung oder dergleichen tritt jedoch häufig eine Abweichung der optischen Achse Lr von der Fahrzeugmittellinie Lo auf.
Wie in 2 gezeigt, stellt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Montagewinkel α in einer seitlichen Richtung des Radars 10 einen Winkel zwischen der optischen Achse Lr und der Fahrzeugmittellinie Lo dar, und die Richtung θs des Radars 10 stellt einen Winkel zwischen der optische Achse Lr und die Achse X dar. Eine Differenz zwischen einem Referenzwinkel als ein Referenzmontagewinkel und einem aktuellen Montagewinkel α stellt eine Abweichungsgröße des Montagewinkels α dar. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Referenzwinkel 0°. Zum Beispiel wird der Referenzwinkel 45°, wenn das Radar 10 an dem Fahrzeug 80 montiert ist, in dem die optische Achse Lr zu der Fahrzeugmittellinie Lo geneigt ist.
Wie in 2 gezeigt, überträgt das Radar 10 Millimeterwellen und empfängt davon reflektierte Wellen, um einen relativen Abstand rm eines Zielobjekts TG zu dem Radar 10, einen relativen Azimut θm des Zielobjekts TG zu dem Radar 10, und eine relative Geschwindigkeit vm des Zielobjekts TG zu dem Radar 10, zu erfassen. Das Radar 10 überträgt die erfassten Werte an die Verarbeitungsvorrichtung 30. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der relative Azimut θm basierend auf der optischen Achse Lr des Radars 10 als ein Standard bestimmt.
Es ist akzeptabel, das Radar 10 an einer hinteren Mittenseite oder einer Seite des Fahrzeugs 80 anstatt an einer vorderen Mittenposition des Fahrzeugs 80 zu montieren. Es ist akzeptabel, eine Mehrzahl von Radarvorrichtungen 10 an dem Fahrzeug 80 zu montieren. Es ist auch akzeptabel, ein Laserradar anstelle eines Millimeterwellenradars zu verwenden.
Der Odometriesensor 20 hat einen Geschwindigkeitssensor 21 und einen Gierratensensor 22. Wie in 3 gezeigt, erfasst der Geschwindigkeitssensor 21 eine Drehzahl der Räder des Fahrzeugs 80. Der Geschwindigkeitssensor 21 multipliziert die erfasste Drehzahl mit einem Durchmesser der Räder, um die erfasste Drehzahl in einen erfassten Wert v der Fahrzeuggeschwindigkeit umzuwandeln. Der Durchmesser der Räder hat einen konstanten Wert. Der Gierratensensor 22 erfasst eine Gierrate ω des Fahrzeugs 80. Der Geschwindigkeitssensor 21 und der Gierratensensor 22 übertragen die erfassten Werte an die Verarbeitungsvorrichtung 30. Es ist akzeptabel, dass der Odometriesensor 20 neben dem Geschwindigkeitssensor 21 und dem Gierratensensor 22 einen weiteren Sensor hat.
Die Verarbeitungsvorrichtung 30 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer E/A. Die Verarbeitungsvorrichtung 30 empfängt verschiedene erfasste Werte, die von dem Geschwindigkeitssensor 21 und dem Gierratensensor 22 übertragen werden.
Das Radar 10 ist an dem Fahrzeug montiert, um die Anordnung zu erfüllen, bei der die optische Achse Lr des Radars 10 mit der Fahrzeugmittellinie Lo fluchtet. Jedoch gibt es, wie in 2 gezeigt, einen möglichen Fall, in dem der Montagewinkel α des Radars 10 aufgrund von Alterung und einem Kollisionsunfall von dem Referenzwinkel abweicht. Wenn der Montagewinkel α des Radars 10 von dem Referenzwinkel abweicht, weicht die seitliche Position des Zielobjekts TG von der wahren Position des Zielobjekts TG ab. Dies erhöht den geschätzten Fehler der seitlichen Position des Zielobjekts TG in einem Verfolgungsprozess des Zielobjekts TG, und häufig wird das Zielobjekt TG aufgrund der Erhöhung des geschätzten Fehlers der seitlichen Position des Zielobjekts TG aus den Augen verloren. Da des Weiteren die seitliche Position des Zielobjekts TG von der wahren Position aus Sicht des Fahrzeugs 80 abweicht, verursacht dies die Schwierigkeit zu erfassen, ob sich das Fahrzeug 80 auf der richtigen Fahrspur befindet, auf der das Fahrzeug 80 fährt, oder ob sich das Fahrzeug 80 auf einer benachbarten bzw. angrenzenden Fahrspur befindet.
Der erfasste Wert v der Fahrzeuggeschwindigkeit wird durch Multiplizieren der von dem Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Drehzahl mit dem Durchmesser der Räder des Fahrzeugs 80 erhalten. Es gibt einen möglichen Fall, in dem die Räder durch neue Räder ersetzt werden oder sich der Durchmesser der Räder aufgrund des Luftdrucks der Räder ändert. Wenn sich der Durchmesser der Räder des Fahrzeugs 80 ändert, wie in 4 gezeigt, weicht der erfasste Wert v der Fahrzeuggeschwindigkeit von der wahren Geschwindigkeit des Fahrzeugs 80 ab. Wenn der erfasste Wert v der Fahrzeuggeschwindigkeit einen Erfassungsfehler enthält, erhöht dies einen Berechnungsfehler, der in einer Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts TG enthalten ist, und dementsprechend verursacht dies die Schwierigkeit zu beurteilen, ob das Zielobjekt TG ein stationäres Objekt oder ein beweglicher Körper ist.
Wie in 4 gezeigt, wird der Erfassungsfehler der Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs 80 umso größer, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs 80 ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Verhältnis des erfassten Wertes v der Fahrzeuggeschwindigkeit zu der wahren Geschwindigkeit des Fahrzeugs 80 mit dem Bezugszeichen γ bezeichnet (im Folgenden das Geschwindigkeitsfehlerverhältnis γ). Das heißt, die wahre Geschwindigkeit zu dem erfassten Wert v der Fahrzeuggeschwindigkeit wird mit dem Bezugszeichen γv bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt, enthält der erfasste Wert der Gierrate ω, die von dem Gierratensensor 22 erfasst wird, oft einen DC-Offsetwert. Wenn der erfasste Wert der Gierrate ω einen DC-Offsetwert enthält, weicht der erfasste Wert der Gierrate ω von der wahren Gierrate ab. Da die falsche Erfassung für das Fahren des Fahrzeugs in einer Kurve auftritt, obwohl das Fahrzeug geradeaus fährt, erhöht sich infolgedessen ein geschätzter Fehler der seitlichen Position des Zielobjekts TG, wodurch das Zielobjekt TG leicht verloren geht. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet einen Offsetfehler ω0, der in dem erfassten Wert der Gierrate ω enthalten ist. Im Folgenden werden sowohl das Geschwindigkeitsfehlerverhältnis als auch der Offsetfehler ω0 als Erfassungsfehler γ, ω0 bezeichnet.
Die Verarbeitungsvorrichtung 30 aktualisiert den Montagewinkel α und die Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 jedes Mal gleichzeitig, wenn die Positionsinformationen des stationären Objekts empfangen werden, die von dem Radar 10 erfasst und von diesem übertragen werden. Die Verarbeitungsvorrichtung 30 berechnet die Position der Objekte, einschließlich beweglicher Objekte, und/oder deren Fahrgeschwindigkeit auf der Basis des aktualisierten Montagewinkels α und/oder der aktualisierten Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20. Die Verarbeitungsvorrichtung 30 erfasst auf der Basis dieser berechneten Werte das Vorhandensein der Objekte. Der von der Verarbeitungsvorrichtung 30 durchgeführte Objekterkennungsprozess wird später beschrieben.
Die Verarbeitungsvorrichtung 30 überträgt eine Benachrichtigungsanweisung an die Benachrichtigungsvorrichtung 40, wenn eine Abweichungsgröße des Montagewinkels α des Fahrzeugs 80 von dem Referenzwinkel eine geregelte Winkelgröße überschreitet, oder wenn die Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 jeweilige geregelte Fehlergrößen überschreiten. Die geregelte Winkelgröße entspricht dem Maximalwert einer möglichen Korrekturgröße. Die geregelte Fehlergröße stellt einen Maximalwert einer möglichen Korrekturgröße des erfassten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit v und einen Maximalwert einer möglichen Korrekturgröße des erfassten Wertes der Gierrate ω dar.
Die Benachrichtigungsvorrichtung 30 ist eine Anzeigevorrichtung, eine Lautsprechervorrichtung, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle etc. Beim Empfangen der von der Verarbeitungsvorrichtung 30 übertragenen Benachrichtigungsanweisung informiert die Benachrichtigungsvorrichtung 40 die Benutzer über die Benachrichtigung bezüglich des Auftretens, dass die Abweichungsgröße und/oder der Erfassungsfehler deren/dessen geregelte Größe überschreiten, durch die Anzeige und den Ton.
<2. Verarbeitung>
Der von der Verarbeitungsvorrichtung 30 durchgeführte Objekterkennungsprozesses wird in Bezug auf das in 6 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben. Die Verarbeitungsvorrichtung 30 führt den Objekterkennungsprozess durch Verwendung eines Prozessrahmens des erweiterten Kalman-Filters durch. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet als die erfassten Werte des Radars 10 die erfassten Positionswerte des Radars 10, d.h. den relativen Abstand rm und den relativen Azimut θm. Es ist auch akzeptabel, den zuvor beschriebenen Objekterkennungsprozess durch Verwendung des relativen Abstands rm, des relativen Azimuts m und der relativen Geschwindigkeit vm als die erfassten Werte des Radars 10 durchzuführen.
In S10 führt die Verarbeitungsvorrichtung 30 eine Initialisierung durch. Der Prozessrahmen des erweiterten Kalman-Filters definiert einen Durchschnittswert jedes zu schätzenden Parameters als einen Zustandsgrößenvektor und definiert eine Fehlerkovarianz zwischen den Parametern als eine Kovarianzmatrix des Zustandsgrößenfehlers (im Folgenden als die Kovarianzmatrix P bezeichnet). Der Prozessrahmen aktualisiert den aktuellen Zustandsgrößenvektor X und die aktuelle Kovarianzmatrix P basierend auf einem Schätzmodell, das den aktuellen Zustandsgrößenvektor X aus einem letzten Zustandsgrößenvektor schätzt, und einem Beobachtungsmodell, das die Zustandsgröße in einen erfassten Wert umwandelt, der durch die Sensoren erfasst wird.
Die Initialisierung weist dem Zustandsgrößenvektor X und der Kovarianzmatrix P jeweils einen Anfangswert zu. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet zu schätzende spezifische Parameter, die den X-Koordinatenwert Xs und den Y-Koordinatenwert Ys des Radars 10, die Richtung θs des Radars 10, das Geschwindigkeitsfehlerverhältnis γ, den Montagewinkel α des Radars 10, den Offsetfehler ω0 und den X-Koordinatenwert und den Y-Koordinatenwert (x1_1, y1_1, ..., x1_N und y1_N) der ersten bis N-ten Landmarken (d.h. stationären Objekte) enthalten, wobei N eine natürliche Zahl ist.
Da im Anfangszustand keine Landmarke registriert ist, besteht der Zustandsgrößenvektor X aus sechs Elementen (xs, ys, θs, γ, α, ω0), wie in 7 gezeigt. Die Kovarianzmatrix P ist eine 6 × 6-Matrix, konform mit dem Zustandsgrößenvektor X.
Die vorliegende Offenbarung weist xs, ys und θ den Wert Null als den Anfangswert zu und weist dem obersten Diagonalelement und dem obersten Nichtdiagonalelement, die xs, ys und θs der Kovarianzmatrix P entsprechen (d.h. dem Bereich P1 der Kovarianzmatrix P), den Wert Null als den Anfangswert zu. Der Anfangswert von γ, α, ω0 ist dessen Idealwert ohne Fehler. Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet γ = 1, α = 0, ω0 = 0 als deren Anfangswert. Das Diagonalelement (d.h. in dem Bereich P2 der Kovarianzmatrix P), das γ, α, ω0 der Kovarianzmatrix P entspricht, wird basierend auf einer geschätzten Fehlerkovarianz oder einem möglichen Fehlermaximalwert bestimmt. Die Nichtdiagonalelemente (d.h. in dem Bereich mit Ausnahme des Bereichs P1 und des Bereichs P2 in der Kovarianzmatrix P) von γ, α, ω0 der Kovarianzmatrix P betragen null.
In S20 führt das Radar 10 den Prozess zum Beziehen eines erfassten Wertes eines Objekts durch, um den erfassten Geschwindigkeitswert und den erfassten Gierratenwert, die von dem Odometriesensor 20 übertragen werden, zu empfangen. Dieses Objekt enthält einen beweglichen Körper und ein stationäres Objekt, das sich in dem erfassbaren Abstandsbereich des Radars 10 befindet. Wenn das Radar 10 K Objekte erfasst, enthalten die erfassten Positionswerte den relativen Abstand rm_1, rm_2, ..., rm_K, den relativen Azimut θm_1, θm_2, ..., θm_K und die relative Geschwindigkeit vm_1, vm_2, ... , vm_K, wobei K eine natürliche Zahl ist.
Als nächstes schreitet der Betriebsablauf zu S70 voran, ohne S30 bis S60 durchzuführen, da im anfänglichen Verarbeitungszyklus keine Landmarke registriert wurde. In S70 wird eine Landmarke hinzugefügt oder gelöscht. In dem anfänglichen Verarbeitungszyklus wird eine Landmarke nur hinzugefügt, weil keine Landmarke registriert wurde.
Insbesondere registriert S70 die Landmarke nur als das stationäre Objekt in den in S20 erfassten Objekten. Wie in 8 gezeigt, wird, wenn das erfasste Objekt ein stationäres Objekt ist, die erfasste relative Geschwindigkeit vm durch eine Projektionskomponente γv × cos (α + θm) der wahren Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet, die in Richtung zu dem stationären Objekt projiziert wird. Wenn ein Absolutwert von γv × cos (α + θm) - vm kleiner als ein vorgegebener Differenzschwellenwert ist, wird bestimmt, dass das erfasste Objekt ein stationäres Objekt ist.
Das stationäre Objekt als das erfasste Objekt wird als eine Landmarke registriert. Insbesondere wenn N stationäre Objekte erfasst werden, wie in 10 gezeigt, werden X-Koordinatenwerte x1_i und Y-Koordinatenwerte y1_i der N stationären Objekte zu dem Zustandsgrößenvektor X addiert, wobei i eine natürliche Zahl von 1 bis N ist. Der Zustandsgrößenvektor X wird ein Vektor mit 6 + 2N Vektorelementen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der X-Koordinatenwert xs und der Y-Koordinatenwert ys des Radars 10, die Richtung θs des Radars 10 und der X-Koordinatenwert x1_i und der Y-Koordinatenwert y1_i jedes stationären Objekts den Positionsinformationsparametern, welche die relative Positionsbeziehung zwischen dem Radar 10 und jeder Landmarke spezifizieren.
Der Kovarianzmatrix P wird eine Selbstkovarianzmatrix der neu zu registrierenden Landmarke, eine gegenseitige Kovarianzmatrix der neuen Landmarke mit einer anderen Zustandsgröße hinzugefügt. Die Werte der Selbstkovarianzmatrix (d.h. in dem Bereich P3 der Kovarianzmatrix P) werden mit einer Fehlerverteilung initialisiert, die durch den Erfassungsfehler (rm_i, θm_i) der von dem Radar 10 erfassten Objektposition eingestellt wird. Zum Beispiel hat ein Wert der Selbstkovarianzmatrix eine winzige Menge (ΔPx, ΔPy). Des Weiteren wird ein Wert der gegenseitigen Kovarianzmatrix (d.h. der Bereich P4 der Kovarianzmatrix P) Null zugewiesen, da er im Anfangszustand keine Beziehung hat. Die Kovarianzmatrix P ist eine Matrix aus (6 + 2N) × (6 + 2N) Elementen.
Als nächstes kehrt der Betriebsablauf zu S20 zurück, wobei die erfassten Positionswerte rm, θm und vm des Objekts, der erfasste Geschwindigkeitswert v und die erfasste Gierrate ω bezogen werden.
In S30 werden der X-Koordinatenwert xs und der Y-Koordinatenwert ys des Radars 10 und die Richtung θs des Radars 10 durch Verwendung des erfassten Wertes des Odometriesensors 20 geschätzt, um einen geschätzten Vektor X' zu berechnen.
Insbesondere wird eine bewegte Größe ΔA1 des Fahrzeugs 80 während einer Periode ΔT mit γvΔT bezeichnet. Die bewegte Größe Δx des X-Koordinatenwertes des Radars 10 entspricht einer projizierten Komponente der bewegten Größe ΔA1 in der X-Achsenrichtung. Das heißt, die bewegte Größe Δx = γvΔT cos (θs - α) ist erfüllt. Des Weiteren entspricht eine bewegte Größe Δy des Y-Koordinatenwerts des Radars 10 einer projizierten Komponente der bewegten Größe ΔA1 in der Y-Achsenrichtung. Das heißt, die bewegte Größe Δy = γvΔT sin (θs - α) ist erfüllt. Die Periode ΔT entspricht der Wiederholungsperiode von S20 bis S70.
Eine Drehgröße ΔA2 des Fahrzeugs 80 während der Periode ΔT wird mit (ω - ω0) ΔT bezeichnet. Die Abweichungsgröße Δθs der Richtung des Radars 10 wird gleich der Drehgröße ΔA2. Dementsprechend ist die Gleichung von Δθs = (ω - ω0) ΔT erfüllt. Dementsprechend wird der geschätzte Vektor X' durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt.
$X' = [\begin{array}{l} x s' \\ y s' \\ θ s' \\ γ' \\ α' \\ ω 0' \\ x l_1' \\ y l_1' \\ ⋮ \\ x l_N' \\ y l_N' \end{array}] = [\begin{array}{l} x s + γ ν Δ T cos (θ s - α) \\ y s + γ ν Δ T sin (θ s - α) \\ θ s + (ω - ω 0) Δ T \\ γ \\ α \\ ω 0 \\ x l_1 \\ y l_1 \\ ⋮ \\ x l_N \\ y l_N \end{array}]$
Des Weiteren wird dem obersten Diagonalelement der Elemente, die xs, ys und s der Kovarianzmatrix P entsprechen, ein Fehler hinzugefügt, und anderen Elementen wird Null oder die Minimalgröße zugewiesen, um die geschätzte Kovarianzmatrix P' zu berechnen. Der Fehler wird unter Berücksichtigung eines zufälligen Fehlers des Odometriesensors 20 berechnet. Die geschätzte Kovarianzmatrix P' wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt.
$P' = P + [\begin{array}{l} Δ P_x s \\ Δ P_y s \\ \begin{array}{l} Δ P_θ s \end{array} \\ ALL OTHER ELEMENTS ARE 0 \end{array}]$
In S40 werden geschätzte Erfassungswerte rm_i', θm_i' als geschätzte Werte der erfassten Positionswerte jeder registrierten Landmarke berechnet. Das heißt, die geschätzten Erfassungswerte rm_i', θm_i' werden durch Verwendung des geschätzten X-Koordinatenwertes xs', des geschätzten Y-Koordinatenwertes ys' und der geschätzten Richtung θs des Radars 10 berechnet, die in S30 berechnet wurden. Insbesondere werden mit Bezug auf 9 die geschätzten Erfassungswerte rm_i', θm_i' durch Verwendung der folgenden Gleichung (3) berechnet.
$\begin{array}{l} r m_i' = s q r t ({(x l_i' - x s)}^{2} + {(y l_i' - y s')}^{2}) \\ θ m_i' = arctan ((y l_i' - y s) / (x l_i' - x s)) - θ s' \end{array}$
Im folgenden S50 werden, wie in 11 gezeigt, jede in S40 berechnete Landmarke und die erfassten Positionswerte rm_j, θm_j einander zugeordnet, wobei I eine natürliche Zahl von 1 bis N ist und j eine natürliche Zahl von 1 bis M ist.
Insbesondere ist es zum Beispiel möglich, das „Global Nearest Neighbor-Verfahren“ zu verwenden, um den zuvor beschriebenen Prozess durchzuführen. Das heißt, es werden Kosten zwischen den erfassten Positionswerten innerhalb eines spezifizierten Bereichs von der Landmarke aus betrachtet und den geschätzten Erfassungswerten jeder Landmarke definiert. Die Landmarke und die erfassten Positionswerte werden einander zugeordnet, so dass eine Gesamtsumme der Kosten zwischen den geschätzten Erfassungswerten und den erfassten Positionswerten, die einander zugeordnet wurden, einen minimalen Wert hat. Die Kosten werden so berechnet, dass die Kosten umso kleiner sind, je näher die Differenz zwischen den geschätzten Erfassungswerten und den erfassten Positionswerten ist. Es ist möglich, die geschätzten Erfassungswerte und die erfassten Positionswerte jeder Landmarke, die näher beieinanderliegen, der Reihe nach zuzuordnen.
Im folgenden S60 werden der X-Koordinatenwert x1_i, der Y-Koordinatenwert y1_i der registrierten Landmarke, der X-Koordinatenwert xs und der Y-Koordinatenwert ys des Radars 10, die Richtung θs des Radars 10, der Montagewinkel α des Radars 10 und die Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 gleichzeitig aktualisiert.
Insbesondere wird in S50 eine Erfassungs-Jacobi-Matrix H auf der Basis der Kombination der erfassten Positionswerte und deren einander zugeordneten Landmarken berechnet. In der folgenden Erläuterung sind die n-te Landmarke und die m-ten erfassten Positionswerte zugeordnet, wobei n und m natürliche Zahlen sind. Wie in der Gleichung (4) gezeigt, wird die Erfassungs-Jacobi-Matrix H durch Verwendung der geschätzten Erfassungswerte rm_n', θm_n' der n-ten Landmarke berechnet. Die Erfassungs-Jacobi-Matrix H ist eine 2 × (6 + 2N) - Matrix. In den Elementen, die den ersten bis N-ten Landmarken entsprechen, sind alle der Elemente außer den Elementen, die der n-ten Landmarke entsprechen, null.
$H = [\begin{matrix} \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial x s} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial y s} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial θ s} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial γ} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial α} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial ω 0} & \overset{0}{\overset{︷}{}} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial x l_n} & \frac{\partial r m_{n}^{'}}{\partial y l_n} & \overset{0}{\overset{︷}{}} \\ \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial x s} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial y s} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial θ s} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial γ} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial α} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial ω 0} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial x l_n} & \frac{\partial θ m_{n}^{'}}{\partial y l_n} \end{matrix}]$
Als nächstes wird eine Erfassungsfehler-Kovarianzmatrix S durch Verwendung der Gleichung (5) auf der Basis der berechneten Erfassungs-Jacobi-Matrix H, der Kovarianzmatrix P und einer Matrix R berechnet. Die Matrix R ist eine Fehlerkovarianzmatrix der erfassten Positionswerte und wird auf der Basis von Sensoreigenschaften bestimmt.
$S = H P H^{T} + R$
Als nächstes wird die Karman-Verstärkungsmatrix K durch Verwendung der Gleichung (6) auf der Basis der berechneten Erfassungs-Jacobi-Matrix H, der Erfassungsfehler-Kovarianzmatrix S und der Kovarianzmatrix P berechnet.
$K = P H^{T} S^{- 1}$
Als nächstes wird, wie in 9 gezeigt, eine Differenzmatrix Y zwischen den m-ten erfassten Positionswerten rm_m, θm_m und den n-ten geschätzten Erfassungswerten berechnet. Wie in 7 gezeigt, wird der Zustandsgrößenvektor X auf den Zustandsgrößenvektor X' + KY aktualisiert. Des Weiteren wird, wie in 8 gezeigt, die Kovarianzmatrix P auf die Kovarianzmatrix (1 - KH) P' aktualisiert. Die X-Koordinatenwerte und die Y-Koordinatenwerte aller Landmarken werden zusätzlich zu dem X-Koordinatenwert x1_n und dem Y-Koordinatenwert y1_n der n-ten Landmarke aktualisiert.
$X \leftarrow X' + K Y$
$P \leftarrow (I - K H) P'$
$Y = [\begin{matrix} r m_m - r m_n' \\ θ m_m - θ m_n' \end{matrix}]$
Als nächstes wird in einem Fall, in dem die n+1-te Landmarke und die k-ten erfassten Positionswerte einander zugeordnet sind, ähnlich wie in dem Fall der n-ten Landmarken, die Erfassungs-Jacobi-Matrix H auf der Basis der geschätzten Erfassungswerte der n+1-ten Landmarke berechnet, und die Erfassungsfehler-Kovarianzmatrix S und die Karman-Verstärkungsmatrix K werden berechnet, wobei k eine natürliche Zahl ist.
Des Weiteren wird ähnlich wie in dem Fall der n-ten Landmarke der Zustandsgrößenvektor X durch Verwendung der Gleichung (7) aktualisiert. Bei dieser Aktualisierung wird der Zustandsgrößenvektor X, der aktualisiert wird, wenn die geschätzten Erfassungswerte der n-ten Landmarke verwendet werden, als der geschätzte Vektor X' zugewiesen. Außerdem wird die Kovarianzmatrix P durch Verwendung der Gleichung (8) aktualisiert. Bei dieser Aktualisierung wird die Kovarianzmatrix P, die aktualisiert wurde, wenn die geschätzten Erfassungswerte der n-ten Landmarke verwendet werden, als die geschätzte Kovarianzmatrix P' zugewiesen. Wie zuvor beschrieben, wird die Aktualisierung des Zustandsgrößenvektors X und der Kovarianzmatrix P sequentiell viele Male wiederholt, wie durch die Anzahl der Kombinationen zwischen den Landmarken und den erfassten Positionswerten, die einander zugeordnet wurden, spezifiziert ist.
Im folgenden S70 wird das stationäre Objekt, das in S20 des aktuellen Prozesses neu erfasst wurde, als eine neue Landmarke registriert. Das heißt, der X-Koordinatenwert und der Y-Koordinatenwert der neuen Landmarke werden zu dem Zustandsgrößenvektor X addiert. Außerdem werden die Selbstkovarianzmatrix der neuen Landmarke und die gegenseitige Kovarianzmatrix der neuen Landmarke mit einer anderen Zustandsgröße zu der Kovarianzmatrix P addiert.
Eine Landmarke in den registrierten Landmarken, die den erfassten Positionswerten während des Zyklus der geregelten Nummernvorgänge nicht zugeordnet wird, wird gelöscht. Das heißt, der X-Koordinatenwert und der Y-Koordinatenwert dieser Landmarke werden aus dem Zustandsgrößenvektor X eliminiert. Außerdem werden die Selbstkovarianzmatrix und die gegenseitige Kovarianzmatrix dieser Landmarke aus der Kovarianzmatrix P gelöscht.
Der Betriebsablauf kehrt zu S20 zurück. In S20 werden die erfassten Positionswerte rm, θm und vm des Objekts, der erfasste Geschwindigkeitswert v und die erfasste Gierrate ω bezogen, und die Position des Objekts einschließlich eines beweglichen Körpers und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs werden berechnet. Im Detail werden die Position des Objekts einschließlich eines beweglichen Körpers und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Basis des Montagewinkels α des Radars 10 berechnet, der im vorherigen Verarbeitungszyklus aktualisiert wurde, und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs 80 und die Gierrate ω, die auf der Basis der aktualisierten Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 korrigiert wurden.
Danach werden die Prozesse von S30 bis S70 erneut durchgeführt. Der Betriebsablauf kehrt zu S20 zurück. Die Prozesse von S20 bis S70 werden wiederholt durchgeführt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Prozess von S40 dem Schätzprozess, entspricht der Prozess von S60 dem Aktualisierungsprozess und entspricht der Prozess von S20 dem Objekterkennungsprozess.
<3. Effekte>
Das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Effekte.

(1) In dem ersten Ausführungsbeispiel werden der X-Koordinatenwert xs und der Y-Koordinatenwert ys des Radars 10, die Richtung θs des Radars 10, der Montagewinkel α des Radars 10 und die Erfassungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 gleichzeitig auf der Basis der geschätzten Erfassungswerte der Landmarke und der Differenzmatrix Y zwischen den geschätzten Erfassungswerten und den erfassten Positionswerten, die einander zugeordnet wurden, aktualisiert. Dies ermöglicht es, die Informationen der Objekte um das Fahrzeug 80 herum mit hoher Genauigkeit zu erkennen.
(2) In dem Ausführungsbeispiel werden die Position des Objekts und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 80 auf der Basis des aktualisierten Montagewinkels α des Radars 10 und/oder des erfassten Geschwindigkeitswerts v und der erfassten Gierrate ω berechnet, die durch Verwendung der aktualisierten Erkennungsfehler γ, ω0 des Odometriesensors 20 korrigiert wurden. Dementsprechend wird es dadurch möglich, die Genauigkeit der Positionsinformationen und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen zu erhöhen.
(3) Wenn die Abweichungsgröße des Montagewinkels α des Fahrzeugs 80 von dem Referenzwinkel die geregelte Winkelgröße überschreitet und/oder wenn die Erfassungsfehler γ, w0 des Odometriesensors 20 die jeweiligen geregelten Fehlergrößen überschreiten, stellt die Benachrichtigungsvorrichtung 40 die Benachrichtigung an einen Benutzer des Fahrzeugs 80 durch die Benachrichtigungsvorrichtung bereit. Dies ermöglicht es dem Benutzer, die Anwendungen auf der Basis der Erfassungsergebnisse der fahrzeuginternen Sensorvorrichtung 100 zuverlässig zu verwenden.

(Andere Abwandlungen)
Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist nicht durch das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist möglich, dass die vorliegende Offenbarung verschiedene Abwandlungen umfasst.

(a) In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Montagewinkel α als ein Element des Zustandsgrößenvektors X verwendet. Es ist jedoch akzeptabel, eine Abweichung des Montagewinkels α von dem Referenzwinkel als ein Element des Zustandsgrößenvektors X zu verwenden. In diesem Fall reicht es aus, den Montagewinkel α gemäß der Aktualisierung der Abweichung des Montagewinkels α zu aktualisieren.
(b) Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat den X-Koordinatenwert und den Y-Koordinatenwert des Radars 10, die Richtung des Radars 10 und den X-Koordinatenwert und den Y-Koordinatenwert der Landmarken verwendet. Es ist möglich, andere Positionsinformationsparameter zu verwenden, um die relative Positionsbeziehung zwischen den Landmarken und dem Radar 10 zu spezifizieren, zum Beispiel ist es akzeptabel, als die anderen Positionsinformationsparameter den X-Koordinatenwert und den Y-Koordinatenwert des Fahrzeugs 80, die Richtung des Fahrzeugs 80 und den X-Koordinatenwert und den Y-Koordinatenwert der Landmarken zu verwenden.
(c) Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat als die Erfassungsfehler des Odometriesensors nur einen proportionalen Fehler der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und den Offsetfehler der Gierrate berücksichtigt. Es ist jedoch akzeptabel, einen proportionalen Fehler der Gierrate als die Erfassungsfehler des Odometriesensors hinzuzufügen.
(d) Es ist erlaubt, das Radar 10 an Schiffen, Flugzeugen usw. als bewegliche Körper zu montieren.
(e) Während jede der spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können. Dementsprechend sollen die speziellen offenbarten Anordnungen nur veranschaulichend und nicht auf den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt sein, die den vollen Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente davon erhalten soll.
(f) Es ist möglich, dass die vorliegende Offenbarung verschiedene Abwandlungen hat, wie beispielsweise Systeme, Programme, nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien, Objekterfassungsverfahren usw., wobei Systeme die zuvor beschriebene fahrzeuginterne Sensorvorrichtung als eine Komponente haben, Programme durch einen Computer als den Verarbeitungsteil der fahrzeuginternen Sensorvorrichtung durchgeführt werden, nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien, die diese Programme speichern, Halbleiterspeicher, und Objekterfassungsverfahren als ein computerimplementiertes Verfahren zum Erkennen von Objekten.

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

JP 2019123590 [0001]
JP 3733863 [0004]

Claims

Fahrzeuginterne Sensorvorrichtung mit: einem an einem beweglichen Körper (80) montierten aktiven Sensor (10), der konfiguriert ist, um einen relativen Abstand und einen relativen Azimut zwischen dem beweglichen Körper und einem stationären Objekt, das um den beweglichen Körper herum vorhandenen ist, zu erfassen; einem Odometriesensor (20), der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit und eine Gierrate des beweglichen Körpers zu erfassen, um eine Position und eine Geschwindigkeit des aktiven Sensors zu schätzen; einem Verarbeitungsteil (30), der konfiguriert ist, um Positionsinformationsparameter zu schätzen, die eine relative Positionsbeziehung zwischen dem stationären Objekt und dem aktiven Sensor, einen Montagewinkel des aktiven Sensors und einen Erfassungsfehler des Odometriesensors spezifizieren, wobei der Verarbeitungsteil einen Schätzprozess (S40) durchführt, der geschätzte Erfassungswerte berechnet, die geschätzten Positionswerten des stationären Objekts entsprechen, durch Verwendung der Positionsinformationsparameter, des Montagewinkels des aktiven Sensors und des Erfassungsfehlers des Odometriesensors, und einen Aktualisierungsprozess (S60), der die Positionsinformationsparameter, den Montagewinkel des aktiven Sensors und den Erfassungsfehler des Odometriesensors gleichzeitig auf der Basis einer Differenz zwischen den berechneten geschätzten Erfassungswerten und den erfassten Positionswerten des von dem aktiven Sensor erfassten stationären Objekts aktualisiert.
Fahrzeuginterne Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsteil eine Objekterkennung durchführt (S20), die zumindest einen der Faktoren, Position der Objekte und Fahrgeschwindigkeit der Objekte, durch Verwendung des aktualisierten Montagewinkels des aktiven Sensors, und/oder des Erfassungswertes des Odometriesensor berechnet, der auf Basis der aktualisierten Erfassungsfehler des Odometriesensors korrigiert wird.
Fahrzeuginterne Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit einem Informationsteil (40), der einem Benutzer eine Benachrichtigung bereitstellt, wenn eine Abweichungsgröße des Montagewinkels des aktiven Sensors von einem Referenzwinkel eine geregelte Winkelgröße überschreitet oder wenn ein Erfassungsfehler des Odometriesensors eine geregelte Fehlergröße überschreitet.