超声波距离校正的制作方法
本公开涉及一种用于车辆的超声传感器的距离校正。
背景技术：
现代车辆包括帮助驾驶员操作车辆的许多传感器。在一些情况下，传感器可用于以部分或完全自主模式操作车辆。例如，在自主或部分自主的车辆中，传感器输出可以识别车辆的路径中的物体、识别车道标记等。
技术实现要素：
一种车辆系统，包括：
具有存储器的处理器，其中处理器被编程为接收由雷达传感器输出的第一距离信号，并根据由雷达传感器输出的第一距离信号校准超声传感器。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为接收由超声传感器输出的第二距离信号。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为将第一距离信号与第二距离信号进行比较，并基于第一距离信号和第二距离信号之间的差确定校正因子。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为通过将校正因子应用于由超声传感器输出的第三距离信号来校准超声传感器。
根据其中一个实施例，其中由超声传感器输出的第三距离信号在由雷达传感器输出的第一距离信号之后和由超声传感器输出的第二距离信号之后由处理器接收。
一种车辆系统，包括：
至少一个超声传感器；
雷达传感器；
具有存储器的处理器，其中处理器被编程为接收由雷达传感器输出的第一距离信号，并且根据由雷达传感器输出的第一距离信号校准至少一个超声传感器。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为接收由至少一个超声传感器输出的第二距离信号。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为将第一距离信号与第二距离信号进行比较，并且基于第一距离信号和第二距离信号之间的差确定校正因子。
根据其中一个实施例，其中处理器被编程为通过将校正因子应用于由至少一个超声传感器输出的第三距离信号来校准至少一个超声传感器。
根据其中一个实施例，其中由至少一个超声传感器输出的第三距离信号在由雷达传感器输出的第一距离信号之后并且在由至少一个超声传感器输出的第二距离信号之后由处理器接收。
根据其中一个实施例，其中至少一个超声传感器包括多个超声传感器，并且其中多个超声传感器中的每一个根据由雷达传感器输出的第一距离信号来校准。
一种方法，包括：
接收由雷达传感器输出的第一距离信号；
接收由超声传感器输出的第二距离信号；和
根据由雷达传感器输出的第一距离信号来校准超声传感器。
根据其中一个实施例，还包括将第一距离信号与第二距离信号进行比较。
根据其中一个实施例，还包括基于第一距离信号和第二距离信号之间的差确定校正因子。
根据其中一个实施例，还包括接收由超声传感器输出的第三距离信号。
根据其中一个实施例，其中校准超声传感器包括将校正因子应用于由超声传感器输出的第三距离信号。
根据其中一个实施例，其中由超声传感器输出的第三距离信号在由雷达传感器输出的第一距离信号之后并且在由超声传感器输出的第二距离信号之后被接收。
附图说明
图1示出了具有用于基于雷达传感器的输出来校准超声传感器的系统的示例车辆；
图2是图1的车辆系统的示例组件的框图；
图3是可由车辆系统执行的示例过程的流程图；
图4是可由车辆系统执行的另一示例过程的流程图；
图5是具有不同结果的测量相同距离的传感器的俯视图；
图6a和6b示出了示例数据库，示出了在各种示例情况下的初始校准和更新校准。
具体实施方式
车辆经受宽范围的环境因素。车辆在低温、高温、低湿度和高湿度环境等等中操作。车辆传感器可能受到各种环境因素的影响。也就是说，某些环境因素可能改变某些传感器如何获取某些读数。例如，环境湿度可影响来自超声传感器的读数。
在车辆中，可以使用超声波来确定物体相对于车辆的距离。超声传感器发射从物体反射的声波。超声传感器可以输出指示物体的距离是声速与声波到达物体并被反射回到超声传感器的时间量的函数的信号。
然而，这假设声波总是以恒定的声速行进。环境因素可能影响声音如何通过介质传播。例如，高温可能导致声波比在较低温度水平下所期望的传播地更快。虽然环境因素的影响可能很低，但是当用于车辆，特别是自主车辆时，它们可能足够大以致需要调整。
雷达传感器不受与超声传感器相同的环境因素的影响。也就是说，雷达传感器测量到物体的距离的方式与发射声波和接收由超声传感器产生的声波无关。不需要完全去除超声传感器(例如，用雷达传感器读数来替换其功能)，雷达传感器的距离测量可以用于以独立于特定环境因素(例如湿度等)的方式调整超声传感器信号的输出或解译。
更具体地，环境温度可以是对超声波距离测量的主要影响。定义声速为温度的函数的公式是：
其中t是摄氏度。因此，利用雷达，不仅可以校准超声波距离测量，而且如果相对于超声传感器测量的距离相比于由雷达测量的距离，速度是已知，则可以间接测量环境温度。环境温度可以由以下等式定义：
其中d是由雷达测量的距离，tt是由超声波测量的总行进时间。此外，考虑超声波系统允许进行测量的时间窗口以及从物体回波的期望信号强度窗口。通常，该距离距传感器至少为4英寸，并且距离至多为例如4米。如果因为温度下降或增加，信号速度降低，使得回波在该可用距离测量之外被接收，则该数据丢失。类似地，湿度使信号衰减，对于40khz范围内的系统，在大约50％的湿度时会产生最高的衰减。因此，湿度可以屏蔽返回信号，并且不产生数据，因为它被认为是噪声。因此，雷达传感器不仅可以用于确定距离而且确定存在应该已经检测到的物体，这有效地修改超声波用来“测量”这种物体的窗口。类似的效果可以由大气压力和空气中的颗粒(如粉尘)产生，并且可以以类似的方式补偿。
因此，可以针对环境因素(例如湿度)调节超声传感器读数的示例车辆系统包括处理器，其被编程为接收由雷达传感器输出的第一距离信号，并根据由雷达传感器输出的第一距离信号校准超声传感器。示例性方法包括接收由雷达传感器输出的第一距离信号，接收由超声传感器输出的第二距离信号，以及根据由雷达传感器输出的第一距离信号校准超声传感器。
此外，单个雷达传感器可以用于校准多个超声传感器。环境温度、湿度和压力对于位于车辆上的所有超声传感器可能是相同的。也就是说，用于校准一个超声传感器的补偿因子可以应用于位于车辆上的其他超声传感器。因此，位于例如车辆侧面的超声传感器可以通过位于例如车辆前部或后部的雷达传感器的距离测量值来校准。
此外，尽管在雷达传感器的上下文中进行了讨论，但是类似的概念可以应用于其它类型的传感器，例如激光雷达传感器、视觉传感器或者比超声传感器受环境因素的影响更小的任何其他类型的传感器。
所示的元件可以采取许多不同的形式，并且包括多个和/或替代的部件和设备。所示的示例组件不旨在是限制性的。实际上，可以使用附加的或替代的组件和/或实施方式。此外，所示出的元件不一定按比例绘制，除非明确地说明为如此。
如图1所示，主车辆100包括超声传感器105、雷达传感器110和用于补偿可能影响各种传感器读数(例如由超声传感器105获取的读数)的环境因素的车辆系统115。可能影响由超声传感器105获取的读数的环境因素可以包括湿度、温度、大气压力等。由雷达传感器110获取的读数可以不受那些相同的环境因素的影响。因此，车辆系统115可以使用来自雷达传感器110的读数来校准或校正由超声传感器105获取的读数。
例如，车辆系统115可以考虑由超声传感器105和雷达传感器110输出的距离信号。距离信号可以表示相应传感器到同一物体的距离。车辆系统115可以比较距离信号。如果距离信号不同，则车辆系统115可以确定由超声传感器105输出的距离信号已经受到环境因素的影响。在这种情况下，车辆系统115可以确定和应用校正因子，当应用于由超声传感器105输出的距离信号时，校正因子调整距离信号以表示与由雷达传感器110测量的距离相同的距离。由于雷达传感器110可以独立于环境因素来测量距离，应用校正因子意味着超声传感器105同样不受环境因素影响。因此，车辆系统115可以根据由雷达传感器110输出的距离信号来校准超声传感器105。
尽管被示出为轿车，但是主车辆100可以包括任何乘客或商用汽车，例如小汽车、卡车、运动型多用途车辆、跨界车辆、厢式货车、小型货车、出租车、公共汽车等。在一些可能的方法中，主车辆100是在自主(例如，无人驾驶)模式、部分自主模式和/或非自主模式下操作的自主车辆。
现在参考图2所示，车辆系统115包括超声传感器105、雷达传感器110、存储器120和处理器125。这些组件中的一些或全部可以通过通信链路(例如控制器局域网(can)总线、以太网等)彼此通信。
超声传感器105可以包括任何数量的电子部件，其在组合时可以使用声波来测量到物体的距离。超声传感器105可以通过向物体发送声波并且在声波从物体朝向超声传感器105反射之后接收反射声波来测量到物体的距离。超声传感器105可以包括内部处理器，内部处理器基于声速和发送声波与接收反射声波之间的时间量来计算到物体的距离。超声传感器105可以输出表示距离测量的距离信号。
雷达传感器110可以包括任何数量的电子部件，其在组合时可以使用射频波来测量到物体的距离。雷达传感器110可以朝向物体发射射频波，并接收从物体反弹并朝向雷达传感器110反射的回波(例如，反射的无线电波)。雷达传感器110可以包括内部处理器，内部处理器基于例如光的速度和在发射射频波和接收回波之间的时间量来计算到物体的距离。这可以被称为直接传播方法。间接传播方法可以包括基于向物体发射和从其反射的调制信号计算距离的内部处理器。接收信号的频率差可用于确定距离以及物体的相对速度。
存储器120可以包括可以存储数据的任何数量的电子设备。例如，存储器120可以存储由超声传感器105、雷达传感器110或两者测量的距离测量。此外，存储器120可以存储由处理器125确定的数据，例如由处理器125计算的任何校正因子。
处理器125可以包括被编程为根据由雷达传感器110进行的距离测量来校准超声传感器105的任何数量的电子部件。例如，处理器125可以接收由超声传感器105和雷达传感器110输出的距离信号。处理器125可以被编程为比较由两个信号表示的距离并且基于两个距离之间的差确定校正因子。校正因子可以包括由雷达传感器110测量的距离与由超声传感器105测量的距离的比值。因此，校正因子通常可以是小于1、约等于1或大于1但小于比如2的数字。也可以开发更复杂的关系，特别是随着时间的推移。例如，校正因子可以包括乘法常数“a”和偏移量“b”，从而采取“ax+b”的形式。或者，可以经由对所收集的数据的最佳拟合分析来可选地确定校准因子。校正因子可以存储在存储器120中。
处理器125可以通过将校正因子应用于由超声传感器105输出的未来距离信号来校准超声传感器105。例如，在确定校正因子之后，并且在接收到由超声传感器输出的后续距离信号时，处理器125可以被编程为从距离信号提取距离，从存储器120获得校正因子，并且将从距离信号提取的距离乘以校正因子以计算调整的距离。如果环境因素没有改变，则调整的距离应近似等于由雷达传感器110测量的到同一物体的距离。
图3是可以由车辆系统115执行以根据从雷达传感器110接收的距离数据校准超声传感器105的示例过程300的流程图。过程300可以在任何时间执行，诸如当主车辆100正在运行时。在一些可能的方法中，过程300可以在每个接通周期的开始时执行。在其它实施方式中，过程300可以每个预定量的接通周期执行一次(例如，每五个接通周期一次)。在另一种可能的方法中，过程300可以在每个接通周期上执行多次，例如超声传感器105可以被连续地校准以考虑变化的环境因素。
在框305，车辆系统115可接收第一距离信号。第一距离信号可以由雷达传感器110输出并由处理器125接收。处理器125可以处理第一距离信号以确定由雷达传感器110测量的到物体的距离。
在框310，车辆系统115可接收第二距离信号。第二距离信号可由超声传感器105输出并由处理器125接收。处理器125可处理第二距离信号以确定由超声传感器105测量的到物体的距离。
在框315，车辆系统115可以比较测量的距离。例如，处理器125可以将由雷达传感器110测量的到物体的距离与由超声传感器105测量的到物体的距离进行比较。如果测量的距离差异达预定量(例如，大于1％)，则处理器125可以确定需要校正因子以补偿可能影响由超声传感器105进行的测量的环境因素。
在框320，车辆系统115可以基于由超声传感器105和雷达传感器110进行的测量之间的差异来确定校正因子。为了确定校正因子，处理器125可以确定距离由雷达传感器110测量的距离与由超声传感器105测量的距离的比值。因此，校正因子通常可以是小于1、约等于1或大于1但小于例如2的数字。
在框325处，车辆系统115可校准超声传感器105。校准超声传感器105可包括处理器125将校正因子应用于由超声传感器105获取的未来读数。下面将参考图4更详细地对校准超声传感器105进行讨论。
在一个可能的实施方式中，类似于上面关于图3所描述的过程可以被用于在生产时校准超声传感器105。因此，可以在超声传感器105被运送用于例如车辆或其他实施方式中之前评估和校正新的超声传感器105的精度。
图4示出了可以被实施以根据校正因子校准超声传感器105的示例过程400的流程图。过程400可以例如在上面参考图3讨论的过程300的框325处被实施。
在框405处，车辆系统115可以接收由超声传感器105输出的后续距离信号。该后续信号可以在时间上晚于由雷达传感器110输出的第一距离信号，和由超声传感器105输出的第二距离信号。后续信号可以经由例如通信链路从超声传感器105发送到处理器125。
在框410，车辆系统115可以应用校正因子。如上面关于过程300所讨论的，处理器125可以基于由超声传感器105和雷达传感器110测量的到特定物体的距离之间的差异来确定校正因子。在框410处，处理器125可以将校正因子应用于由超声传感器105输出并在框405接收的后续距离信号。在一个可能的实施方式中，应用校正因子可以包括将从后续距离信号提取的距离乘以校正因子，调整距离。
在判定框415，车辆系统115可以确定是否发生了环境变化。例如，处理器125可以通过例如湿度传感器、温度传感器、压力传感器等接收指示车辆附近的周围环境的变化的输出。如果发生了这样的改变，则过程400可以进行到框420。在没有这样的改变的情况下，过程400可以进行到框405，使得校正因子可以应用于由超声传感器105输出的另外的距离信号。在一些情况下，可以根据实际的湿度、温度或压力测量来验证校正因子，因为湿度、温度和压力可以算术上与距离相关。
在框420，车辆系统115可以确定新的校正因子。可以确定新的校正因子以应对在框415识别的环境因素的变化。为了确定新的校正因子，处理器125可以接收由雷达传感器110和超声传感器105输出的距离信号，比较这些信号，并且基于由雷达传感器110和超声传感器105对同一物体测量的距离生成新的校正因子。过程400可以进行到框405，使得新的校正因子可以应用于由超声传感器105进行的后续距离测量。
只要车辆正在运行，过程400就可以继续执行。
现在参考图5所示，主车辆100被示出为具有超声传感器105和雷达传感器110。两者都可以在主车辆100的前部附近。此外，超声传感器105和雷达传感器110可以位于大致相同平面。因此，超声传感器105和雷达传感器110可以与主车辆100前方的物体具有相同的距离。
由超声传感器105和雷达传感器110测量的距离在图5中示出。例如，距离d1可以表示由雷达传感器110测量的距离，并且距离d2可以表示由超声传感器105测量的距离。即使距离d1和d2近似相等，如上所述，环境因素可以使超声传感器105的输出表示与雷达传感器110的输出不同的距离。将校正因子应用于由超声传感器105输出的信号补偿了该问题。
图6a和6b示出了示出环境因素可以如何影响超声传感器105的输出以及如何应用校正因子以克服这样的问题的示例表。例如，在由超声传感器105测量的距离比由雷达传感器110测量的距离大5％的一个可能实施例中，处理器125可以计算校正因子为0.95。如图6a的最后一列所示，应用校正因子使得校准的超声距离与由雷达传感器110测量的距离相同。
图6b示出了环境因素在主车辆100的操作期间改变的另一种方法。在该示例中，到主车辆100前方的物体的距离在不同时间在主车辆100之前1-1.2米。最初，超声传感器105测量的距离比雷达传感器110大大约5％。因此，校正因子在大约0.95处开始。然而，在第三次迭代之后，超声传感器105开始测量的距离比雷达传感器110大大约7％。因此，检测到环境因素的变化，并且将校正因子调整为大约0.93。另外，图6a和6b仅仅是示例。为了清楚和简单的目的，表中所示的距离测量和校正因子已经被舍入。
一般来说，所描述的计算系统和/或设备可以采用多个计算机操作系统中的任何一个，包括但不限于，福特同步(ford
计算设备通常包括计算机可执行指令，其中指令可以由诸如上面列出的那些的一个或多个计算设备执行。计算机可执行指令可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解释，包括但不限于单独或组合的javatm、c、c++、visualbasic、javascript、perl等。这些应用中的一些可以在诸如java虚拟机、dalvik虚拟机等虚拟机上被编译和执行。一般来说，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行这些指令，从而执行一个或多个过程，这些过程包括本文所述的一个或多个过程。这样的指令和其他数据可以使用各种计算机可读介质存储和传输。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质(例如，由计算机的处理器)。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘和其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(dram)，其通常构成主存储器。这样的指令可以由一个或多个传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成耦合到计算机的处理器的系统总线的导线。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、可折叠磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、只读光盘(cd-rom)、数字化视频光盘(dvd)，任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何具有孔图案的其它物理介质、ram，可编程序只读存储器(prom)、电可编程序只读存储器(eprom)、快速电可擦可编程序只读存储器(flash-eeprom)、任何其它存储器芯片或卡盒，或计算机可从其读取的任何其它介质。
这里描述的数据库、数据储存库或其他数据存储器可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(rdbms)等。每个这样的数据存储器通常包括在采用诸如上述计算机操作系统之一的计算设备中，并且经由网络以任何一个或多个方式而被访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行诸如上述pl/sql语言之类的存储过程的语言之外，rdbms通常采用结构化查询语言(sql)。
在一些示例中，系统元件可以实施为在一个或多个计算设备(例如，服务器，个人计算机等)上存储的计算机可读指令(例如软件)，计算机可读指令存储在与其相关联的计算机可读介质上(例如，磁盘、存储器等)。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的用于执行本文所述功能的这些指令。
关于本文描述的过程、系统、方法、启发方法等，应当理解，尽管这样的过程等的步骤已经被描述为根据某个有序序列发生，但是这样的过程可以以采用不同于本文所描述的顺序执行的所描述的步骤来实施。还应当理解，某些步骤可以同时执行，可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。换句话说，本文中的过程的描述是为了说明某些实施例的目的而提供的，并且不应被解释为限制权利要求。
因此，应当理解，上述说明书旨在是说明性的而不是限制性的。除了所提供的示例之外的许多实施例和应用在阅读上述说明书后将是显而易见的。应当参考所附权利要求以及这些权利要求所被赋予的等同物的全部范围来确定保护范围。预期和设想本文讨论的技术未来会有进一步发展，并且所公开的系统和方法将被并入这些未来的实施例中。总之，应当理解，本申请能够修改和变化。
除非在此作出相反的明确指示，权利要求中使用的所有术语意在给予如本领域技术人员所理解的它们的普通含义。特别地，除非权利要求中陈述了相反的明确限制，否则单数冠词诸如“一个”、“该”、“所述”等的使用应被理解为列举一个或多个所指示的元件。
提供摘要以允许读者快速确定本技术公开的实质内容。提交时应理解，其不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前面的具体实施方式中，可以看出，出于简化本公开的目的，各种特征在各种实施例中被集合在一起。本公开的方法不应被解释为反映这样的意图，即所要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。相反，如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，所附权利要求被并入具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独要求保护的主题。
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