[发明专利]用于校准运动的对象传感器的取向的方法

说明书

本发明涉及一种用于校准运动的对象传感器的取向的方法，所述方法包括以下步骤：检测对象传感器的运动；在对象传感器的位置不同的情况下，运动的对象传感器多次检测至少一个静态对象；计算静态对象相对于对象传感器的对应位置的相对位置；在假设对象传感器存在取向误差的情况下，根据相对位置来计算静态对象的预期位置；根据预期位置计算误差特征参量；通过调整对象传感器的取向误差，使误差特征参量最小。

技术领域

本发明涉及一种用于校准运动的对象传感器的取向的方法，所述运动的对象传感器尤其是在车辆中运动的对象传感器，例如安装在车辆中的对象传感器。

背景技术

在现代的机动车中，尤其是在半自主或者自主行驶的机动车中，安装有各种各样的传感器，这些传感器用于使车辆相对于车辆环境进行自定位。为此，通过特殊的传感器系统，在车辆的周围环境中检测独特的静态结构和图案(Muster)，即所谓的位置特征，并且使用这些静态结构和图案相对于这些位置特征对车辆进行定位。典型的传感器是照相机、雷达、超声波或者激光扫描仪设备。在行驶期间，可以通过处理传感器系统检测到的传感器数据，来识别感兴趣的结构，并且与地图中的相应的条目相关联，以便计算车辆的车辆位置和取向。在行驶期间自动运行的这种定位的质量，主要取决于位置特征的检测精度，并且其与例如事先已知的地图对象的关联也非常重要。测量的精度又取决于相应地使用的传感器系统及其校准。

传感器系统的校准很复杂，需要时间，并且应当定期地重复，理想情况下在行驶期间也应当定期地重复，因为校准过程产生的参数始终仅与传感器特性的瞬时记录有关，传感器特性的瞬时记录例如可能由于机械上的影响或者热影响而随着时间变化。

在校准过程中，确定传感器的外部参数和固有参数。在每个传感器的固有参数描述传感器的特殊的特性和测量过程的偏差的同时，主要利用外部参数来确定传感器在车辆中的具体安装位置和取向，例如传感器相对于车辆纵轴的取向。尤其是关于传感器的取向，即使取向最小的变化也可能对远距离上的测量产生大的影响，这严重地影响定位。

在此，一个方面是传感器的实际位置相对于车辆轴线的横向偏差。通常，在安装期间已经可以以高的精度确定车辆传感器的横向位置，从而可以与相应的车辆型号的尺寸有关地，来可靠地确定传感器位置相对于车辆纵轴或者车辆使用的车道的横向偏差。测量安装位置时的可能的误差，或者随后在车辆中使用传感器期间出现的关于横向偏差的误差，一对一地传布到在车辆环境中检测到的对象的位置误差。因此，由于横向偏差引起的位置确定的误差通常很小，可以忽略不计。

更大的问题是传感器在空间上的定向，因为与传感器和检测到的对象之间的距离有关地，角度误差对位置确定有不同程度的影响。在例如1度的方位角误差的情况下，距离60米的测量点处的横向误差已经大约为1米。在此，传感器距离对象越远，误差越大。即使在安装传感器时格外小心，在持续运行时，也经常出现传感器在空间上的定向的偏差。

从现有技术中，例如从机器人技术领域，已知例如关于传感器的取向对传感器进行校准的方法。至少在现有技术中描述的解决方案完全自动地工作。经常也需要随后对找到的校准参数进行验证。校准过程经常也非常耗时，并且需要经过专门培训的人员，因为尤其是校准方法的验证通常仅能够利用特殊的技术辅助设备来进行。

例如，在美国专利申请US2010/0165102 A1中，描述了一种通过图像处理来确定车辆照相机的倾斜角的方法，其中，在安装在车辆中的运动的照相机的多个图像上检测静态对象，并且通过改变静态对象在各个图像中的位置来推导出照相机偏差。在此，假设车辆在专用线上运动。此外，检测车辆的转向角，以便随后能够排除车辆轴线的取向对测量的影响。

在US2016/02267657 A1中描述了一种用于对车辆照相机进行动态校准的方法，其中，安装在车辆中的照相机沿直线运动，并且根据在图像中检测到的多个对象，确定对象轨迹，又根据对象轨迹来确定对象轨迹的消失点。然后，可以根据消失点的位置变化来确定照相机的可能的错误取向。