汽车雷达对准的制作方法

文档序号:11160487
汽车雷达对准的制造方法与工艺

本申请要求来自2014年8月15日提交的美国临时申请62/037,871的优先权,所述申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及汽车雷达对准方法和系统。



背景技术:

在原始设备制造商的工厂中存在两种常见方法来对准汽车或车辆雷达单元。第一种是在光学基础上的被动对准。第二种是主动对准方法,其中,雷达证明其是否对准。对于第二种方法而言,使用一个目标物,即角反射器。对于这种方法而言,雷达传感器单元和镜的安装公差直接影响测量的结果。

另一种方法包括带有按顺序设置的三个倾斜角的镜。这三个角位置被用以确定雷达的竖直失准角度。因此,需要三次单独的测量。此外,需要准确地知道雷达感测单元在车辆上的安装位置或地点。因此,当处理变型时,所述方法易于出错。



技术实现要素:

本发明关注组合镜与角反射器的优点。更好的信噪比由独立于雷达传感器单元的安装位置的更高的雷达横截面产生。通过为多个反射器提供距位于测试站处的车辆和雷达传感器单元的不同距离,在校准期间使该多个反射器的反射的雷达波之间的干扰最小化。本发明对于整合在车辆保险杠后方且因此安置在视线之外的雷达传感器单元尤为有用。此外,即使雷达传感器单元以未知的不同高度或不同横向位置安装在车辆上,也用至少三个角反射器来执行雷达传感器单元的对准。这常常发生在车辆生产厂中,因为存在许多不同的车辆变型,诸如空气悬架车辆或具有实现安装在车辆上的雷达传感器单元的地面以上的高度的不同悬架类型的车辆。未对准或不在公差内的雷达传感器单元的横向定位更不经常发生,但确实会发生。即使雷达传感器单元的高度通常并非已知,角反射器距雷达传感器单元的纵向距离在本发明的方法中也是已知的。通过如本文中所公开的那样利用多个目标物,解释了雷达传感器单元的失准和失位(mislocation)。因此,雷达感测单元的安装公差大于现有技术布置的安装公差。

在一个实施例中,本发明提供一种用于确定安装到车辆的雷达传感器单元的失准的方法,所述方法包括:将车辆定位在测试站处,使得安装在其上的雷达传感器单元安置在给定地点处并距对准设备给定距离,所述对准设备包括形成图案的多个目标物,所述多个目标物包括相对于彼此水平地对准的两个目标物和竖直地对准的两个目标物,并且其中,所述目标物中的至少一个与其它目标物相比,偏移其它目标物成距雷达传感器单元不同的距离;朝目标物的图案从雷达传感器单元发射雷达波并在雷达传感器单元处接收由目标物的图案反射的雷达波。所述方法包括用雷达传感器单元根据反射的雷达波确定目标物图案的地点和距离;将两个水平隔开的目标物的所确定的地点和距离与两个水平隔开的目标物的储存在存储器中的给定地点和距离相比较,及将两个竖直隔开的目标物的所确定的地点和距离与两个竖直隔开的目标物的储存在存储器中的给定地点和距离相比较;以及根据目标物的比较确定雷达传感器单元的对准。最后,所述方法包括至少基于两个水平隔开的目标物的所确定的地点和距离的比较及两个竖直隔开的目标物的所确定的地点和距离的比较,调整雷达传感器单元的对准。

在另一个实施例中,调整雷达传感器单元的对准包括至少基于两个水平隔开的目标物和两个竖直隔开的目标物设定雷达传感器单元的仰角(elevation)和方位角;以及基于该仰角和方位角调整所述对准。

在另一个实施例中,调整雷达传感器单元的对准至少基于两个竖直隔开的目标物(其视觉地和可测量地安置成距雷达传感器单元的距离不同)以及两个水平隔开的目标物(其视觉地和可测量地安置成距雷达传感器单元的距离不同)。

另一个实施例包括通过考虑到至少基于两个水平隔开的目标物和两个竖直隔开的目标物以及从目标物到雷达传感器单元的不同距离调整计算来设定雷达传感器单元的仰角和方位角来自动地调整雷达传感器单元的对准。

在另一个实施例中,手动地调整雷达传感器单元的取向是基于两个水平隔开的目标物和两个竖直隔开的目标物以及从目标物到雷达传感器单元的不同距离。

在另一个实施例中,雷达传感器单元安置在车辆保险杠后方并在视线之外。

另一个实施例包括提供诊断装置,所述诊断装置与雷达传感器单元通信以执行雷达传感器单元的失准的确定。

在另一个实施例中,本发明提供一种用于确定安装到车辆的雷达传感器单元的失准和校准所述雷达传感器单元的系统,所述系统包括:对准设备,其具有限定图案的多个目标物,所述目标物的图案包括两个目标物相对于彼此水平对准和两个目标物相对于彼此竖直对准,并且其中,所述目标物中的至少一个在深度方面偏离其它目标物,并且所述对准设备被配置成安置在测试站处的预定位置处;安装到车辆的雷达传感器单元,其用于朝向包括目标物图案的对准设备发射雷达波和用于接收从目标物图案反射的雷达波;以及电子控制单元。雷达传感器单元的电子控制单元被配置成通过以下步骤确定雷达传感器单元的失准:针对位于测试站处的车辆,根据反射的雷达波确定两个水平隔开的目标物的地点和距离,及根据反射的雷达波确定两个竖直隔开的目标物的地点和距离;以及针对位于测试站处的车辆,将自雷达传感器单元的目标物的所确定的地点和距离与自雷达传感器单元的目标物的已知地点和已知距离相比较,以至少基于两个水平隔开的目标物和两个竖直隔开的目标物识别雷达传感器单元的失准。

在另一个实施例中,电子控制单元被配置成通过以下步骤校准雷达传感器单元:基于自雷达传感器单元的目标物的所确定的地点和距离与测试站处的车辆的目标物的已知地点和已知距离的比较,自动地设定雷达传感器单元的仰角和方位角。

在另一个实施例中,电子控制单元考虑到针对目标物中在深度方面相对于其它目标物偏移的至少一个目标物距雷达传感器单元的不同距离来设定雷达传感器单元的仰角和方位角。

在另一个实施例中,水平对准的两个目标物沿水平x轴线彼此隔开,竖直对准的两个目标物沿竖直y轴线彼此隔开,并且目标物中的在深度方面偏移其它目标物的至少一个沿z轴线或平行于z轴线与其它目标物隔开,其中所述z轴取向为垂直于水平x轴线和竖直y轴线。

一个实施例包括诊断装置,所述诊断装置用于连接到雷达传感器单元以开始操作从而识别失准,以及用于选择性地显示雷达传感器单元的已识别的失准以使得能够手动校准雷达传感器单元的对准。

在另一个实施例中,电子控制单元是雷达传感器单元的一部分。

在一个实施例中,目标物中的一个既充当水平对准的两个目标物中的一个又充当竖直对准的两个目标物中的一个,并且对准设备仅包括三个目标物。在一个实施例中,每个目标物均在深度方面偏移其它目标物以使目标物之间的干扰最小化。

在一个实施例中,多个目标物包括目标物模拟器,所述目标物模拟器用可调整的速度和/或距离模拟目标物。在另一个实施例中,目标物模拟器是风扇叶片(fan blade),所述风扇叶片旋转以提供用于由雷达传感器单元感测的独特雷达回波。

本发明的其它方面将通过考虑详细描述和附图而变得显而易见。

附图说明

图1是车辆雷达传感器系统的框图。

图2示出包括雷达传感器单元和对准设备的车辆的侧视图,所述对准设备具有在距车辆不同距离处的多个反射性目标物。

图3示出车辆对准设备的目标物的感测图案的前视图。

图4是示出算法的操作的流程图,所述算法用以确定安装在车辆上的雷达传感器单元的失准。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前,应理解的是,本发明就其应用而言并不限于以下描述中所阐述的或在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够实现其它实施例,且能够以各种方式被实践或实施。

图1示出包括雷达传感器单元12的车辆雷达传感器系统10,所述雷达传感器单元12具有用于发射雷达波的雷达发射器14和用于接收反射的雷达波的雷达接收器16。雷达传感器单元12包括电子控制单元(ECU)24,所述ECU 24连接到雷达发射器14和雷达接收器16。在一个实施例中,雷达传感器单元12的ECU 24包括诊断端口25。

在一些构造中,图1中所示的ECU 24包括处理器26,所述处理器26具有储存在非暂时性计算机可读存储器28(诸如,ROM)中的可执行对准程序。在一些实施例中,ECU 24还包括RAM,以便储存来自其它车辆电子控制单元的通过通信总线29接收到的信息。ECU 24的非暂时性计算机可读存储器28包括易失性存储器、非易失性存储器或其组合,且在各种构造中还可以储存操作系统软件、应用/指令数据及其组合。ECU 24可配置和操作成执行程序或算法以确定失准,从而确保雷达传感器单元12的恰当对准。

图1示出了用户接口30,所述用户接口30经由通信总线29与ECU 24通信。用户接口30提供输入以控制或操作ECU 24并且接收来自ECU的输出。在一个实施例中,用户接口30是触摸屏,所述触摸屏显示与雷达传感器单元12有关的信息并允许选择各种程序(包括用于校准车辆的雷达传感器单元12的校准程序)。

在另一个实施例中,诊断装置36经由诊断端口25与雷达传感器单元12的ECU 24通信。

图2示出具有车辆前保险杠39的车辆38前端的一部分,所述车辆前保险杠39支撑图1中所示的雷达传感器单元12和其它元件。通常,雷达传感器单元12安置在车辆前保险杠39内,且通过塑料保险杠材料发射雷达波,并且通过保险杠接收反射的雷达波。

图2还示出对准设备40的一个实施例,其包括设置在被固定于或连结于框架46的支架(mount)上的第一目标物41、第二目标物42和第三目标物43。在一个实施例中,对准设备40是活动的立架(stand)。在一些实施例中,各个目标物41-43的地点和方向是可调整的。

图2以虚线示出z轴线,所述z轴线对应于来自安装在车辆38上的雷达传感器单元12和对准设备40的方向。如图2中所示,目标物41-43沿z轴线与车辆隔开显著不同的距离。在一些实施例中,图2中所示的目标物41-43沿z轴线彼此仅隔开25厘米到75厘米。因此,两个竖直隔开的目标物41、43视觉地并且可测量地安置成距雷达传感器单元12的距离不同,且两个水平隔开的目标物42、43视觉地且可测量地安置成距雷达传感器单元12的距离不同。因此,如图2中所示,目标物41-43的深度沿z轴线或平行于z轴线彼此偏移。这导致与其它目标物相比,至少一个目标物距雷达传感器单元12有显著不同的距离。

图3示出对准设备40的目标物41-43的一个实施例的前视图。在这个实施例中,目标物43相对于水平的x轴线与目标物42对准。目标物43沿竖直y轴线也与目标物41对准。当然,图2中所示的z轴线垂直于x轴线和y轴线两者。因此,图3示出目标物41-43的图案,其中,两个目标物42、43水平对准,且两个目标物41、43竖直对准。目标物43充当交点,并与其它两个目标物一起作用以限定水平轴线与竖直轴线两者。目标物41-43安置成彼此相距已知的距离,并且沿z轴线或相对于z轴线与已被带入测试站(例如,原始设备制造商的测试站)处的范围内的车辆38相距已知的通常不同的距离。在一些实施例中,测试站还执行车轮对准。

在不同的实施例中,目标物41-43采取不同的形式。在一个实施例中,三个目标物是安置在车辆38前端的向前和向外处的角反射器,如图2中所示。所述角反射器通常具有沿不同方向取向的三个反射表面。当利用多个角反射器时,通常一个或多个角反射器被安置在距雷达传感器单元12不同距离处,如图2中相对于z轴线所示的那样。

在另一个实施例中,目标物41-43是目标物模拟器。目标物模拟器通常用可调整的速度和距离模拟目标物。在一个实施例中,目标物具有风扇型布置,其中,风扇叶片旋转以针对不同雷达回波向雷达传感器单元12提供独特的雷达回波,所述独特的雷达回波通过模拟到反射信号的速度或距离而为独特的。因此,容易由雷达传感器单元12检测到模拟器的地点。在一个实施例中,模拟器全部安置成距雷达传感器单元12相同的距离。模拟器以不同速度操作,以提供针对反射器雷达波的明显差异。

在雷达传感器单元12的校准开始之前,技术员通过将带有安装在其上的雷达传感器单元12的车辆38定位成距设置在对准设备40上的目标物41-43已知的给定距离而开始。该值预先储存在雷达传感器单元12的存储器28中和/或诊断装置36的存储器中。也能够由雷达确定并考虑与该距离的偏移量。关于目标物41-43距彼此的距离和取向的信息,连同距雷达传感器单元12和车辆38的预期地点的沿x-y-z轴线的不同距离和取向被预先储存在雷达传感器单元12的存储器28中和/或诊断装置36的存储器中。

操作

在车辆38被恰当地定位在测试站处之后,将诊断装置36放置成经由诊断端口25与雷达传感器单元12通信。其后,诊断装置36提示雷达传感器单元12的ECU 24执行校准程序以便确定雷达传感器单元的失准。所述校准程序开始操作以识别失准并且传达雷达传感器单元的已识别的失准,从而使得在必要时能够手动校准雷达传感器单元。

图4中所示的流程图50表示具有一定算法的校准程序,所述算法由处理器26执行以确定安装在车辆38上的雷达传感器单元12的失准。

首先,在步骤52处,ECU 24的处理器26控制雷达发射器14以便朝向布置成形成或限定图案的多个目标物41-43发射雷达波。

在步骤54处,雷达接收器16接收由目标物41-43的图案反射的雷达波并检测其地点和距离,且向ECU 24提供所述信息或数据。校准程序前进到步骤56。

在步骤56处,处理器26处理反射波数据以确定对准设备40的多个目标物41-43的存在、检测其地点(方向)及检测其相对于雷达传感器单元12的距离。校准程序前进到步骤58。

在步骤58处,处理器26将由处理器确定的目标物41-43的地点和距离与储存在ECU 24的存储器28或诊断装置36的存储器中的所述目标物的预先限定的、已知的地点和距离相比较,以获得雷达传感器单元12的失准值。由于在将雷达传感器单元安装到车辆38时的不准确性,所述失准值通常对应于雷达传感器单元12的仰角和方位角的差异。校准程序进行到步骤60。

在一个实施例中,步骤58包括将两个水平隔开的目标物42、43的所确定的地点和所确定的距离与储存在存储器28中的两个水平隔开的目标物的已知地点或给定地点连同距离相比较,和将两个竖直隔开的目标物41、43的所确定的地点和距离与储存在存储器中的两个竖直隔开的目标物的给定的、已知的地点和给定距离相比较。处理器26被配置成用于根据目标物的比较确定仰角和方位角,以便调整雷达传感器单元12的对准。仰角包括雷达传感器单元12在安装在车辆38上时的所确定的高度,且可以进一步包括雷达传感器单元12沿竖直方向的取向,所述取向也被确定。如果雷达传感器单元12通过向上取向而失准,则确定对应于竖直失准的量的取向。因此,由于校准程序确定并解释这种差异,因此雷达传感器单元的放置和取向的公差增大。其后,校准程序进行到步骤60。

在步骤60处,处理器26将用于对准调整的仰角值和方位角值与所储存的预先限定的或预定的值的范围相比较。如果仰角值与方位角值两者均处于相应的范围内,则校准程序进行到步骤62。

在步骤62处,将仰角值和方位角值作为调整值储存在ECU 24的存储器28中。所述调整值解释或表示与雷达传感器单元12的预期地点和预期取向的偏离。因此,只要当车辆38的雷达传感器单元12在正常使用中操作以检测物体时,就将仰角值和方位角值应用于计算使得所述物体恰当地位于雷达传感器单元的视场内且在指示于用户接口30上的情形中恰当地位于雷达传感器单元的视场内。因此,设定雷达传感器单元的仰角和方位角是至少基于两个水平隔开的目标物和两个竖直隔开的目标物。因此,校准程序在不需要手动调整雷达传感器单元的位置的情况下自动地调整雷达传感器单元12的失准。在该阶段,完成算法且校准程序结束。

在步骤60处,在处理器将仰角值和方位角值与所储存的值的范围相比较且其中一个值超出范围的情况下,校准程序进行到步骤64。

在步骤64处,当值中的一个超出范围时,在诊断装置36上选择性地显示仰角和方位角。因此,技术员能够通过转动安装螺钉或调整其它支撑元件来手动地调整雷达传感器单元12的位置。所述调整与仰角值和方位角值相关。其后,技术员可通过操作诊断装置36以向ECU 24发送信号从而重新执行校准程序来重新校准雷达传感器单元12。

尽管公开了利用多个目标物的全部数据来确定仰角和方位角,但预期到其它布置。在一个实施例中,处理器26基于两个水平隔开的目标物42、42和两个竖直隔开的目标物41、43来确定或设定雷达传感器单元12的仰角和方位角。

在校准之后,雷达传感器单元12能够感测方向、距离并测量正接近的物体的速度,以确定所述物体在距离上正接近其上安装有雷达传感器单元12的车辆38。

尽管为技术员提供了诊断装置36以校准雷达传感器单元12,但在另一个实施例中,用户接口30(诸如安装在车辆38中的触摸屏)也能够执行这种操作。

尽管示出了三个目标物41-43并且三个目标物通常提供优异的结果,但在一些情形中,预想到更多的目标物以获得更加确切和准确的结果。由于随着目标物的数量增加出现反射问题,因此通常预想不多于五个目标物。雷达传感器单元12沿固定的方向操作,且因此免于必须执行扫描。

尽管本文中论述了单个雷达传感器单元12,但预想到多个雷达传感器单元12,包括安装于车辆后保险杠和/或车辆38的多个角处的雷达传感器单元。

尽管所图示的实施例将ECU 24示为雷达传感器单元12的一部分,但在一些实施例中,ECU 24是单独的单元。在该实施例中,ECU 24经由通信总线29与雷达传感器单元12通信。

最后,实施例能够实现雷达传感器单元12在车辆38上的安装和定位的误差或公差的更大的裕度。

因此,除其它特征之外,本发明提供一种用于获得安装于车辆38的雷达传感器单元12的所期望的位置和取向的方法和系统。以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

再多了解一些
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