自动传感器姿态估计的方法技术

公开一种用于自动地确定主车辆上的对象传感器位置和对准的方法和传感器系统。雷达传感器检测正常操作中包围主车辆的对象。静态对象识别为地面速度约等于零的这些对象。车辆动态学传感器提供车辆纵向和横向速度以及横摆率数据。用于静态对象的测量数据‑包括相对于传感器的方位角、范围和范围变化率‑连同车辆动态学数据在递归几何计算中使用，该递归几何计算收敛于该主车辆上的雷达传感器的二维位置和方位对准角度的实际值。

【技术实现步骤摘要】
自动传感器姿态估计的方法
本专利技术大体上涉及车辆上的对象检测传感器，并且更具体地涉及一种通过使用递归计算中的车辆动态学数据和被检测的静态对象数据自动地确定对象传感器的姿态-包括其在主车辆上的位置和安装角-的方法。
技术介绍
许多现代车辆包括对象检测传感器，其用于启用碰撞警告或避免以及其它主动安全应用。对象检测传感器可以使用许多检测技术中的任一种技术-包括例如短程或远程雷达、具有图像处理的摄像头、激光或激光雷达(LIDAR)以及超声。对象检测传感器检测车辆以及主车辆的路径中的其它对象，且应用软件使用对象检测信息以酌情发出警告或采取动作。为了使应用软件最佳地执行，对象检测传感器必须与车辆正确地对准。例如，如果传感器检测到实际上处于主车辆的路径中的对象、但由于传感器错位导致该传感器确定该对象处于主车辆的路径稍微偏左，那么这可对应用软件具有显著意义。类似地，对象传感器在主车辆上的真正位置在对象检测计算中也是至关重要的。即使车辆上存在多个对象检测传感器，它们的位置和对准已知以便最小化或消除冲突或不准确的传感器读数仍然是至关重要的。在许多车辆中，对象检测传感器直接集成至车辆前仪表板或后仪表板中。此类型的安装是简单、有效且美学上令人愉悦的，但是其具有以下缺点：没有实用方式来物理地调整传感器的位置或对准。因此，如果传感器与车辆的真正航向错位，那么由于对仪表板或寿命和气候相关翘曲的损坏，除更换包括传感器的整个仪表板组件外，传统上没有任何方式来修正错位。在其它情形中，对象传感器可以放置在车辆上但没有精确地确定传感器的位置和定向，因此造成对象检测计算的不确定性。
技术实现思路
根据本专利技术的教导，公开一种用于自动地确定车辆上的对象传感器位置和对准的方法和传感器系统。雷达传感器检测正常操作中包围主车辆的对象。静态对象识别为地面速度约等于零的这些对象。车辆动态学传感器提供车辆纵向和横向速度以及横摆率数据。用于静态对象的测量数据-包括相对于传感器的方位角、范围和范围变化率-连同车辆动态学数据在递归几何计算中使用，该递归几何计算收敛于该主车辆上的雷达传感器的二维位置和方位对准角度的实际值。本专利技术的另外特征从结合附图取得的以下描述和随附权利要求书中将显而易见。附图说明图1是包括若干对象检测传感器、车辆动态学传感器以及用于其间的通信的处理器的俯视图图示；图2是具有检测静态对象的雷达传感器的主车辆的俯视图图示，并且示出主车辆上的雷达传感器的姿态的计算中使用的几何关系；图3是智能传感器的示意图，在给定车辆动态学数据作为输入的情况下可学习其在主车辆上的姿态；以及图4是用于自动估计主车辆上的雷达传感器的姿态的方法的流程图。具体实施方式针对自动对象传感器姿态估计的本专利技术的实施例的以下讨论仅仅具有示例性本质，并且决不旨在限制本专利技术或其应用或使用。对象检测传感器在现代车辆中已经很普遍了。这些传感器用于检测在车辆驾驶路径中或附近-向前、向后或侧面的对象。许多车辆现在以妨碍传感器的机械调整的方式将对象检测传感器集成至外部车身装饰面板中。本文公开一种用于以软件自动地校准传感器位置和对准、从而确保精确的传感器读数且无需传感器的机械调整的方法和系统。图1是包括若干传感器的车辆10的俯视图图示，该传感器可用于对象检测、车道保持以及其它主动安全应用。车辆10包括处理器12-其可以是专用对象检测处理器或与其它车辆系统和应用共享的处理器。处理器12与车辆动态学模块20和对象检测模块30通信。车辆动态学模块20包括多个车辆动态学传感器-诸如纵向和横向加速度计以及横摆率传感器-并且从通信总线接收诸如车速的数据。使用车辆动态学传感器和其它可用数据，车辆动态学模块20连续地计算车辆动态学数据-最低程度包括车辆纵向和横向速度以及横摆率。对象检测模块30与一个或多个对象检测传感器通信。车辆10示为具有前中央对象传感器32、后中央对象传感器34、前拐角(L和R)对象传感器36以及后拐角(L和R)对象传感器38。车辆10可以包括更多或更少对象传感器-包括另外的位置(未示出)，诸如左侧和右侧传感器(安装在例如侧视镜或门板中)。对象传感器32至38中的某些或全部对象传感器通常集成至保险杠仪表板或车辆10的其它车身面板中。对象检测模块30的功能可以与处理器12集成。对象传感器32至38可以用于检测限定车道或路面边界的对象-诸如护路缘、护栏以及中间壁。对象传感器32至38还可以用于检测包围路面的其它静态对象-诸如树、灯柱、信箱以及指示牌。另外，对象传感器32至38用于检测车辆10附近的移动对象-诸如其它车辆、行人、自行车、野生生物等。现代车辆上使用许多不同类型的对象传感器技术-包括雷达、光检测和测距(LiDAR)、超声等。为了本文所公开的本专利技术的目的，对象传感器32至38可被视为雷达传感器或提供目标对象的范围和范围变化率这二者的任何其它传感器技术。对象传感器32至38可以包括远程雷达(LRR)和短程雷达(SRR)传感器。控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似术语意味着以下一个或多个中任何合适的一个或各个组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(优选地，微处理器)以及执行一个或多个软件或固件程序的相关存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机访问、硬盘等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调节和缓冲电路以及提供所述功能性的其它合适部件。处理器12、车辆动态学模块20以及对象检测模块30-其可以是单独装置或单个装置-用一组计算和控制算法来编程，该计算和控制算法包括存储在存储器中并且执行来提供理想功能的驻留软件程序指令和校准。算法可以在预设循环周期期间或响应于事件发生来执行。算法是诸如由中央处理单元执行，并且可操作以监测来自感测装置和其它联网控制模块的输入、执行诊断例程，并且控制其它车辆系统的操作-诸如转向、制动、显示以及警告装置等。无关于车辆10上提供多少对象传感器，精确地获知传感器的姿态(位置和方位定向)是至关重要的。传感器位置和定向对于在车道保持应用(诸如护路缘和护栏)中使用的对象数据以及对于在碰撞避免和其它自主驾驶应用(诸如其它车辆)中使用的对象数据这二者来说是至关重要的。下文讨论的本专利技术提供用于使用易于获得的数据来自动地确定车辆10上的对象传感器32至38的位置和定向的技术。图2是具有左前雷达传感器70的主车辆50的俯视图图示，其检测静态对象90并示出在主车辆50上的雷达传感器的姿态的计算中使用的几何关系。主车辆50表示图1的车辆10，且雷达传感器70表示图1的左前对象传感器36。下文相对于图2讨论的计算同样可适用于示出在车辆10上的任何对象传感器，或位于车辆50上的任何位置和定向处-包括直线向前、直线向后、直接在左侧或右侧或在任何车辆拐角处的对象传感器。车辆50具有重心52以及指定为(X',Y')的局部坐标系54。车辆50具有由参考标号56表示的纵向速度Vx以及由参考标号58表示的横向速度Vy。车辆50还具有如所示的横摆率ω。Vx、Vy和ω的值是由如相对于图1描述的车辆动态学模块20确定和提供。雷达传感器70位于主车辆50上的位置(a,b)处，其中a是在重心52前面的纵向距离(由参考标号72指定)，且b是相距重心52左侧的横向距离(由参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计主车辆上的对象检测传感器的姿态的方法，所述方法包括：向处理器提供来自所述主车辆上的车辆动态学模块的车辆动态学数据，其中所述车辆动态学数据包括所述主车辆的纵向速度、横向速度以及横摆率；向所述处理器提供来自对象传感器的对象数据，其中所述对象数据包括每个检测到的对象相对于所述对象传感器的范围、范围变化率以及方位角；使用所述处理器从所述对象数据识别静态对象；基于使用所述静态对象相对于所述对象传感器的位置和运动的递归计算、使用所述处理器来计算所述主车辆上的所述对象传感器的纵向位置和横向位置；基于使用所述静态对象相对于所述对象传感器的位置和运动的递归计算来计算所述主车辆上的所述对象传感器的方位定向；以及在所述主车辆上的其它应用中使用所述对象数据之前补偿所述对象传感器的所述计算的位置和方位定向。

【技术特征摘要】
2016.03.14 US 15/0695471.一种用于估计主车辆上的对象检测传感器的姿态的方法，所述方法包括：向处理器提供来自所述主车辆上的车辆动态学模块的车辆动态学数据，其中所述车辆动态学数据包括所述主车辆的纵向速度、横向速度以及横摆率；向所述处理器提供来自对象传感器的对象数据，其中所述对象数据包括每个检测到的对象相对于所述对象传感器的范围、范围变化率以及方位角；使用所述处理器从所述对象数据识别静态对象；基于使用所述静态对象相对于所述对象传感器的位置和运动的递归计算、使用所述处理器来计算所述主车辆上的所述对象传感器的纵向位置和横向位置；基于使用所述静态对象相对于所述对象传感器的位置和运动的递归计算来计算所述主车辆上的所述对象传感器的方位定向；以及在所述主车辆上的其它应用中使用所述对象数据之前补偿所述对象传感器的所述计算的位置和方位定向。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述静态对象识别为具有基本上等于零的地面速度的被检测对象，其中基本上零的地面速度限定为低于预定阈值的地面速度。3.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述对象传感器的纵向位置和横向位置包括：使用根据纵向分量和横向分量限定每个静态对象的所述范围变化率的等式、以在未知向量中将所述传感器的所述纵向位置和所述横向位置分离的形式编写所述等式，以及在递归计算中使用一定时段中的静态对象测量对所述未知向量求解。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述等式是：其中是所述静态对象的所述范围变化率，Vx是所述主车辆的所述纵向速度，Vy是所述主车辆的所述横向速度，ω是所述主车辆的所述横摆率，θ是所述静态对象的所述方位角，α是所述主车辆上的所述传感器的所述方位定向，a是所述主车辆上的所述传感器的所述纵向位置，且b是所述主车辆上的所述传感器的所述横向位置。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·F·宋，X·张，S·曾，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US