CN111095017B - 用于对机动车周围环境传感器进行校准的校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于对机动车周围环境传感器（2）进行校准的校准装置（21）包括：至少一个靶标（17），该至少一个靶标构造用于与至少一个待校准的机动车周围环境传感器（2）相互作用；和至少一个摄像机（10），该至少一个摄像机构造用于对校准装置（21）的周围环境进行光学检测。在此，该至少一个摄像机（10）相对于该至少一个靶标（17）的位置和取向已知。

Description

用于对机动车周围环境传感器进行校准的校准装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对机动车周围环境传感器进行校准的校准装置和方法。

背景技术

现代机动车常常配备驾驶员辅助系统，例如配备自动距离报警和/或保持器、车道保持辅助、车道变换报警(“lanechangewarning”)、车道偏离报警(“lanedeparturewarning”)和/或停车辅助。

为了确保驾驶员辅助系统的可靠的功能，需要驾驶员辅助系统的传感器、例如摄像机和/或雷达传感器提供车辆的周围环境的精确的、与现实良好地保持一致并且准确地对准车辆的图像。为此，必须使驾驶员辅助系统的传感器校准，尤其是相对于车辆的移动轨迹校准。这些校准过程以及为此所需的准备步骤、诸如对驾驶员辅助系统传感器相对于车辆的定位和取向的确定，在实际中常常花费非常高。

发明内容

因而，本发明的任务是：简化对驾驶员辅助系统、尤其是驾驶员辅助系统传感器的校准。

按照本发明的一个实施例，用于对驾驶员辅助系统的机动车周围环境传感器进行校准的校准装置包括：至少一个靶标，该至少一个靶标构造用于与至少一个待校准的机动车周围环境传感器相互作用；和至少一个摄像机，该至少一个摄像机构造用于对校准装置的周围环境进行光学检测。在此，该至少一个摄像机相对于该至少一个靶标的位置和取向固定并且已知。

本发明的实施例也包括测量平台，该测量平台用于利用布置在该测量平台上的校准装置来对机动车周围环境传感器进行校准，该校准装置按照本发明的一个实施例来构造。

按照本发明的一个实施例，用于对机动车周围环境传感器进行校准的方法包括：将按照本发明的校准装置放置在测量平台上，该测量平台按照本发明的一个实施例来构造；利用该至少一个摄像机，拍摄布置在该测量平台上、例如布置在该测量平台的地面的测量特征的至少一个图像；而且通过分析由摄像机拍摄的图像来确定该校准装置在该测量平台上的位置。

本发明的实施例也包括用于对机动车周围环境传感器进行校准的方法，其中该方法包括：将按照本发明的校准装置放置在测量平台上，该测量平台按照本发明的一个实施例来构造；将具有至少一个机动车周围环境传感器的机动车放置在该测量平台上；将多个测量点作为测量特征安置在车辆上，使得这些测量点能由该校准装置的至少一个摄像机来予以光学检测；利用该校准装置的至少一个摄像机来拍摄存在于车辆上的测量特征的至少一个图像；而且通过分析由该至少一个摄像机拍摄的图像，确定该校准装置相对于机动车的位置。

借助于由该至少一个摄像机拍摄的图像，可以确定校准装置在空间内的位置。

因为靶标相对于摄像机的位置和取向固定并且已知，所以当摄像机的位置和取向已知时可以确定靶标在空间内的位置和取向。由于摄像机是校准装置的组成部分，可以明显减少相对于如下配置的空间需求，在所述配置下，摄像机独立于校准装置地布置在测量平台上并且不仅检测靶标而且检测机动车。因而，利用按照本发明的校准装置，即使在小的测量平台上并且在小的车间内也可以执行校准。

在一个实施方式中，该方法附加地包括：将至少一个测量点安置在车辆上；使车辆相对于校准装置移动；利用该校准装置的至少一个摄像机，在车辆移动的不同时间点拍摄被安置在车辆上的至少一个测量点的至少两个图像；而且通过分析由该至少一个摄像机拍摄的至少一个被安置在车辆上的测量点的图像，确定车辆相对于该校准装置的移动轨迹。

通过将以这种方式获得的数据与由机动车周围环境传感器提供的数据进行比较，可以确定机动车周围环境传感器的位置和取向与预先给定的额定数据的偏差，而且可以对机动车周围环境传感器进行调整和校准。

在一个实施方式中，该至少一个靶标包括反射面，该反射面构造用于反射电磁辐射、尤其是雷达辐射。这种靶标可以被用于对探测电磁辐射的传感器、尤其是雷达传感器进行校准。

在一个实施方式中，该至少一个靶标包括图案板，在该图案板上构造能光学检测的图案、尤其是控制点图案。这种靶标可以被用于对光学传感器、诸如摄像机进行校准。

在一个实施方式中，该至少一个摄像机构造并且取向为：拍摄如下测量特征的图像，这些测量特征构造在测量平台上，尤其是构造在测量平台的地面。

这些测量特征可以是：测量平台的自然特征或图案，例如螺丝、孔、对比点等等；或者人造特征，诸如以平面圆形标记或球体的形式的回射测量点，这些回射测量点能由摄像机特别好地探测并且由于它们的所限定的几何形状而提供关于测量精度方面的优点。

以这种方式，可以确定校准装置相对于测量平台的位置和取向。这些测量特征尤其可以以控制点系统的形式来布置。

在一个实施方式中，该至少一个摄像机构造并且取向为：拍摄如下测量特征的图像，这些测量特征构造在位于校准装置前面的车辆上。这些测量特征可以是：车辆、尤其是车身的特征或图案，诸如螺丝、孔、对比点等等；或者有针对性地被安置在车辆上的测量点。

在一个实施方式中，至少一个测量特征安置在车辆的车轮中的至少一个车轮上。这能够实现：除了移动轨迹之外，还确定其它几何信息，诸如车轮的位置或取向。

这些测量特征可以以测量点为形式直接安置在车轮上或者可以位于匹配于车轮的测量板上。

在一个实施方式中，这些测量点被设计为球体，使得这些测量点与车轮旋转角度无关地由摄像机来检测。借此，车辆的更长的行驶距离是可能的。

在一个替选的实施方式中，测量点构造在测量板上，该测量板相对于重力摆动地悬挂在车轮上。通过测量板的由于重力而造成的自取向，这些测量点总是朝向摄像机的视轴，使得这些测量点与车轮旋转角度无关地由摄像机来检测。借此，车辆的更长的行驶距离同样是可能的。

通过分析存在于正在移动的车辆上的测量特征的移动轨迹，可以确定车辆的行驶轴相对于校准装置的取向，使得机动车周围环境传感器可以相对于车辆的行驶轴取向。

如果在车辆上存在多个以控制点系统的形式布置的测量特征，则也可以确定校准装置相对于机动车的位置和取向。

在下文，本发明的实施例参考随附的附图予以描述。

附图说明

图1示出了如下测量平台，该测量平台用于利用布置在该测量平台上的按照本发明的第一实施例的校准装置来对机动车周围环境传感器进行校准。

图2示出了如下测量平台，该测量平台用于利用布置在该测量平台上的按照本发明的第二实施例的校准装置来对机动车周围环境传感器进行校准。

具体实施方式

图1以示意性透视图示出了车辆1，该车辆具有：待校准的机动车周围环境传感器2、例如距离传感器2；和在车辆1的车头5中的两个头灯3和4。在车辆1的引擎罩7上构造或安置测量特征6。

替选地或附加地，至少一个测量特征6也可以安置在车辆1的车轮9中的至少一个车轮上，以便(除了移动轨迹之外)可以确定其它几何信息，如车轮9的位置或取向。

以测量点6为形式的测量特征6可以直接匹配于车轮9或者可以位于匹配于车轮9的测量板30上。

由于车轮9在车辆1的移动期间旋转，所以有利的是将测量点6设计为球体，因为这些球体可以与车轮9的旋转角度无关地由摄像机来检测而且借此可以实施任意长度的行驶距离。

替选地，可以使用相对于重力摆动地悬挂在车轮9上的具有平面测量点6的测量板30，使得平面测量点6与车轮9的旋转角度无关地总是朝向摄像机10的视轴22。借此，更长的行驶距离同样是可能的。

车辆1处在测量平台8上。在测量平台8的行驶轨迹平面(地面)12上构造控制点系统14，该控制点系统由至少三个测量特征13、尤其是测量点构成，所述至少三个测量特征布置在共同的路线上。

在车辆1前面布置可移动的校准装置21，该校准装置构造用于对机动车周围环境传感器2进行校准。

校准装置21具有底盘18和布置在底盘18上的靶标17。靶标17构造用于与待校准的机动车周围环境传感器2相互作用。

例如，在雷达传感器2的情况下，靶标17构造得具有反射面，该反射面反射电磁辐射、尤其是雷达辐射。

替选地或附加地，为了对光学传感器2进行校准，靶标17可以构造得具有光学控制点图案。

校准装置21还包括摄像机10，该摄像机对准车辆1。摄像机10相对于靶标17固定，使得摄像机10相对于靶标17的位置和取向不发生变化。

分析装置11知道摄像机10相对于靶标17的固定的位置和取向，该分析装置经由有线或无线连接线路25来与摄像机10连接。

摄像机10的视轴22尤其构造为使得：摄像机10能够不仅对控制点系统14的构造在测量平台8的行驶轨迹平面12上的测量特征13进行光学检测而且对至少一个构造在车辆1上的测量特征6进行光学检测。

因为分析装置11知道摄像机10相对于靶标17的位置和取向，所以分析装置11能够根据由摄像机10拍摄的控制点系统14的测量特征13的图像来确定校准装置21以及尤其是靶标17在测量平台8上的位置和取向。

分析装置11对显示单元16进行操控，以便显示为了使校准装置21以及尤其是靶标17在测量平台8上的所希望的/所需的位置取向而需要的方法步骤。

在车辆1朝着校准装置21的方向行驶到测量平台8上期间，由摄像机10来记录在车辆1上的测量特征6的移动轨迹。分析装置11根据这样记录的移动轨迹来确定车辆1的行驶轴15。

那么，靶标17尤其可以与车辆1的行驶轴15正交地来取向。

在校准模式下，机动车周围环境传感器2识别被靶标17反射的信号(例如雷达辐射或光)，并且通过布置在机动车1中的周围环境传感器分析装置23来输出对机动车周围环境传感器2进行调整的调整指示。

尤其是，机动车1的周围环境传感器分析装置23在此经由无线或有线数据连接27来与分析装置11进行通信，使得在显示单元16上能呈现针对服务技术人员的调整信息。替选地或附加地，可以设置装配机器人29，该装配机器人作用于距离传感器2的调整螺丝，以便使距离传感器2在所希望的位置和方向进行取向。

因为需要使校准装置21移动和/或旋转从而对机动车周围环境传感器2进行调整而且摄像机10固定在校准装置21本身上，所以摄像机10的位置和取向必然也发生变化。

为了能够确定并且持续地监控校准装置21在测量平台8上的位置和取向，控制点系统14的测量特征13既不允许被车辆1遮盖也不允许被校准装置21遮盖。校准装置21和车辆1的移动空间受到该条件限制。

图2示出了第二实施例，其中没有或不必有测量特征13构造在测量平台8的行驶轨迹平面12上。

替代被安置在行驶轨迹平面12上的测量特征13，在第二实施例中，具有至少三个测量特征6的控制点系统26构造在车辆1上，尤其是构造在车辆1的引擎盖7上。

一旦配备有这种控制点系统26的车辆1在测量平台8上处在摄像机10的视野内，摄像机10就对构造在车辆1上的控制点系统26进行检测，并且能够使分析装置11确定校准装置21相对于车辆1的位置和取向。

在需要时，可以手动地或者借助于构造在校准装置21上的(在附图中未示出的)马达来使校准装置21相对于车辆1的位置和取向适配。

在车辆1朝着校准装置21的方向行驶到测量平台8上期间，由摄像机10来记录测量特征6中的至少一个测量特征的移动轨迹，而且由分析装置11据此来确定车辆1的行驶轴15。

机动车周围环境传感器2识别被靶标17反射的信号(例如雷达辐射或光)，并且通过布置在机动车1中的分析装置23来输出调整指示和/或对装配机器人29进行操控，以便该装配机器人作用于距离传感器2的调整螺丝，以便使距离传感器2在所希望的位置和方向进行取向。

Claims (13)

1.一种用于对机动车周围环境传感器(2)进行校准的校准装置(21)，其中所述校准装置(21)具有：

至少一个靶标(17)，所述至少一个靶标构造用于与至少一个待校准的机动车周围环境传感器(2)相互作用；

至少一个摄像机(10)，所述至少一个摄像机构造用于对所述校准装置(21)的周围环境进行光学检测；和

至少一个测量点，作为测量特征，所述测量特征安置在位于所述校准装置(21)前面的车辆(1)的车轮中的至少一个车轮上的测量板(30)上，

其中所述至少一个摄像机(10)构造并且取向为拍摄所述测量特征的图像，

其中所述至少一个摄像机(10)相对于所述至少一个靶标(17)的位置和取向已知，而且其中所述测量板(30)相对于重力摆动地悬挂在所述至少一个车轮上，使得所述至少一个测量点与所述至少一个车轮的旋转角度无关地总是朝向所述至少一个摄像机(10)的视轴(22)。

2.根据权利要求1所述的校准装置(21)，其中所述至少一个靶标(17)包括反射面，所述反射面构造用于反射电磁辐射。

3.根据权利要求2所述的校准装置(21)，其中所述电磁辐射是雷达辐射。

4.根据权利要求1至3之一所述的校准装置(21)，其中所述至少一个靶标(17)包括图案板，在所述图案板上构造能光学检测的图案。

5.根据权利要求4所述的校准装置(21)，其中所述能光学检测的图案是控制点图案。

6.根据权利要求1至3之一所述的校准装置(21)，其中所述至少一个摄像机(10)构造并且取向为：拍摄如下测量特征的图像，所述测量特征构造在测量平台(8)上。

7.根据权利要求6所述的校准装置(21)，其中所述测量特征构造在测量平台(8)的地面(12)上。

8.一种测量平台(8)，用于利用布置在所述测量平台(8)上的根据权利要求1至7之一所述的校准装置(21)来对机动车周围环境传感器进行校准。

9.根据权利要求8所述的测量平台(8)，其中在所述测量平台(8)上构造测量点，作为测量特征。

10.根据权利要求9所述的测量平台(8)，其中在所述测量平台(8)的地面(12)上构造测量点，作为测量特征。

11.一种用于对机动车周围环境传感器(2)进行校准的方法，其中所述方法包括：将根据权利要求6或7所述的校准装置(21)放置在根据权利要求9或10所述的测量平台(8)上；

利用所述至少一个摄像机(10)来拍摄布置在所述测量平台(8)上的测量特征的至少一个图像；而且

通过分析由所述摄像机(10)拍摄的图像来确定所述校准装置(21)在所述测量平台(8)上的位置和取向。

12.一种用于对机动车周围环境传感器(2)进行校准的方法，其中所述方法包括：

将根据权利要求1至7之一所述的校准装置(21)放置在根据权利要求8至10之一所述的测量平台(8)上；

将具有至少一个机动车周围环境传感器(2)的车辆(1)放置在所述测量平台(8)上；

将多个测量点(6)作为测量特征安置在车辆(1)上，使得所述测量点能由所述校准装置(21)的至少一个摄像机(10)予以光学检测，其中所述测量点安置在所述车辆(1)的车轮中的至少一个车轮上的测量板(30)上；

利用所述校准装置(21)的至少一个摄像机(10)来拍摄被安置在所述车辆(1)的车轮中的至少一个车轮上的测量点(6)的至少一个图像，其中所述测量板(30)相对于重力摆动地悬挂在所述至少一个车轮上，使得所述测量点与所述至少一个车轮的旋转角度无关地总是朝向所述至少一个摄像机(10)的视轴(22)；

通过分析由所述至少一个摄像机(10)拍摄的图像来确定所述校准装置(21)相对于所述车辆(1)的位置。

13.根据权利要求11或12之一所述的用于对机动车周围环境传感器(2)进行校准的方法，

其中所述方法附加地包括：

将至少一个测量点(6)安置在所述车辆(1)上；

使所述车辆(1)相对于所述校准装置(21)移动；

利用所述校准装置(21)的至少一个摄像机(10)，在所述移动的不同时间点拍摄被安置在所述车辆(1)上的至少一个测量点(6)的至少两个图像；而且

通过分析由所述至少一个摄像机(10)拍摄的至少一个被安置在所述车辆(1)上的测量点(6)的图像，确定所述车辆(1)相对于所述校准装置(21)的移动轨迹。