本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)車輛的至少一個(gè)前照燈的燈光照射范圍的方法。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，基于mems(mems＝micro?electro?mechanical?systems，微機(jī)電系統(tǒng))的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)安裝在車輛中，作為轉(zhuǎn)速傳感器(drehratensensor)測(cè)量轉(zhuǎn)速，以及作為加速度計(jì)或加速度傳感器測(cè)量車輛在最多三個(gè)空間方向上的加速度。慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)用于各種車輛系統(tǒng)，例如車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用以及輔助駕駛或自動(dòng)駕駛。

2、然而，此類慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，這可能會(huì)導(dǎo)致在許多使用這些檢測(cè)結(jié)果的應(yīng)用中可用性或可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)精度受到限制。這種傳感器誤差例如包括各慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)相對(duì)于車輛的不正確定向以及各個(gè)測(cè)量軸的偏移誤差。其中偏移誤差是慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的固有誤差，其不僅反映在當(dāng)前加速度或轉(zhuǎn)速的輸出上，還反映在根據(jù)如下公式：

3、x測(cè)量＝?x實(shí)際+x偏移(t)?(1)，

4、測(cè)量值x測(cè)量相對(duì)于實(shí)際值x實(shí)際具有恒定的、緩慢變化的偏移量x偏移(t)。

5、眾所周知，這種偏移誤差是在車輛內(nèi)部通過(guò)長(zhǎng)期比較測(cè)量值確定的。假設(shè)在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)，加速度的和(因?yàn)檐囕v以0km/h啟動(dòng)并以0km/h停止)和轉(zhuǎn)速的和(因?yàn)檐囕v不會(huì)倒置或側(cè)翻)等于零。因此，測(cè)量值的偏差必須主要來(lái)自慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的偏移分量x偏移估計(jì)，因此也可以估計(jì)該偏移分量并根據(jù)如下公式：

6、x測(cè)量＝?x實(shí)際+x偏移(t)-x偏移估計(jì)≈x實(shí)際?(2)，

7、從未來(lái)的測(cè)量值中減去該偏移分量。

8、然而，外部影響(例如，由于俯仰角或滾動(dòng)角的變化而導(dǎo)致的車輛姿態(tài)變化)可能導(dǎo)致這些假設(shè)不再有效。此外，由于車輛理論上可以處于靜態(tài)的無(wú)限圓周運(yùn)動(dòng)中，因此也無(wú)法以所提到的方式可靠地確定偏航率的偏移量。因此，必須參考來(lái)自其他傳感器(例如，輪速傳感器)的信息，以獲得現(xiàn)有偏航情況的參考值。

9、由于慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)相對(duì)于車輛坐標(biāo)系的定向誤差(fehlausrichtung，位置偏移/錯(cuò)位)會(huì)導(dǎo)致重力偏移影響，通過(guò)偏移誤差估算已嘗試補(bǔ)償傳感器安裝位置的影響。由于從車輛在地球上的位置可知重力大小，因此靜止情況下的多余的加速度分量與偏移量相關(guān)。然而，由于每個(gè)傳感器軸的偏移量可能會(huì)有很大差異，因此不可能完全正確地進(jìn)行重力補(bǔ)償并由此確定偏移量。

10、為了對(duì)各個(gè)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)進(jìn)行更精確和全面的校準(zhǔn)，需要特殊的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置將預(yù)定義的加速度和轉(zhuǎn)速應(yīng)用于慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)以進(jìn)行偏移校準(zhǔn)，并提供配衡的水平表面，其中重力加速度方向和車輛加速度方向都在車輛坐標(biāo)系中定義，以進(jìn)行定向校準(zhǔn)。因此，慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)可以相應(yīng)地虛擬旋轉(zhuǎn)，但這非常耗時(shí)且成本高昂。

11、從de?10?2005?033?237?a1已知一種用于確定車輛的傳感器集群中的傳感器的定向誤差的方法。傳感器集群具有三個(gè)線性加速度傳感器或三個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器。預(yù)先規(guī)定了傳感器關(guān)于固定在車輛上的笛卡爾坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的期望安裝方向，其中傳感器的實(shí)際安裝方向可能由于定向誤差而偏離期望的安裝方向。通過(guò)將傳感器在不同條件下測(cè)得的值與已知的針對(duì)這些不同條件在固定在車輛上的笛卡爾坐標(biāo)系中的值進(jìn)行比較，確定傳感器的實(shí)際安裝方向。

12、從de?10?2015?115?282?a1已知一種用于確定車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)關(guān)于車輛坐標(biāo)系的定向的方法，其中在車輛無(wú)加速度狀態(tài)下檢測(cè)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的第一傳感器信號(hào)，其中在車輛的線性加速狀態(tài)下檢測(cè)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的第二傳感器信號(hào)，并且其中基于該第一傳感器信號(hào)和第二傳感器信號(hào)來(lái)確定定向。其中第一傳感器信號(hào)用于根據(jù)重力加速度找到慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的豎直定向，并且第二傳感器信號(hào)用于確定慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)繞車輛的豎向軸的旋轉(zhuǎn)。

13、從de?10?2004?045?890?a1已知一種用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的方法，其中慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為用于測(cè)量車輛的豎向加速度的單一加速度傳感器。其中提出在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下確定車輛的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)并將其存儲(chǔ)為參考值。在車輛行駛時(shí)連續(xù)地確定車輛的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且一旦測(cè)得的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于作為參考值存儲(chǔ)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，就將單一加速度傳感器的靜止值調(diào)節(jié)到預(yù)定值。

14、從cn?1?08?819?831a已知一種用于調(diào)節(jié)車輛近光燈的方法，其中設(shè)置有光調(diào)節(jié)單元，其從慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)接收加速度數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)并且經(jīng)由數(shù)據(jù)總線接收車輛信息。光調(diào)節(jié)單元根據(jù)接收到的信息確定車輛的俯仰角，并根據(jù)該俯仰角調(diào)節(jié)近光燈的照射距離。

15、從wo?2017/129?199a1已知一種用于確定車輛相對(duì)于路面的傾斜狀態(tài)的方法，其中使用基于測(cè)量值的傾斜模型來(lái)進(jìn)行確定，并且其中利用慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)確定測(cè)量值。

16、從us2013/0?166?099a1已知一種用于監(jiān)控車輛狀況的方法，其中使用慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)在車輛的行駛過(guò)程中檢測(cè)測(cè)量值并在一段時(shí)間內(nèi)采樣，并且其中根據(jù)測(cè)量值確定旋轉(zhuǎn)矩陣，該旋轉(zhuǎn)矩陣表示慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的定向與實(shí)際的車輛定向之間的偏移量。

17、從ep?3?171?134?a1已知一種用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的方法，其中在車輛的兩個(gè)靜止位置處在不同的車輛定向下檢測(cè)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，并且其中還在勻速直行時(shí)、在向右轉(zhuǎn)彎時(shí)和在向左轉(zhuǎn)彎時(shí)檢測(cè)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，并且其中根據(jù)所檢測(cè)的傳感器數(shù)據(jù)確定關(guān)于車輛坐標(biāo)系的定向誤差和偏移量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的新穎方法以及一種用于調(diào)節(jié)車輛的至少一個(gè)前照燈的燈光照射范圍的新穎方法。

2、根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1中指定的特征的用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的方法和具有權(quán)利要求10中指定的特征的用于調(diào)節(jié)車輛的至少一個(gè)前照燈的燈光照射范圍的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

4、在根據(jù)本發(fā)明的用于校準(zhǔn)車輛的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的方法中，在車輛的行駛過(guò)程中進(jìn)行校準(zhǔn)。其中校準(zhǔn)是基于對(duì)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的傳感器坐標(biāo)系相對(duì)于車輛坐標(biāo)系的定向誤差的確定而進(jìn)行的，其中在通過(guò)至少一個(gè)車輛自身的水平傳感器檢測(cè)到相對(duì)于參考水平的水平偏差超過(guò)預(yù)定閾值的情況下，中斷對(duì)定向誤差的確定。

5、為了能夠向基于加速度傳感器的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)提供車輛與行駛地平面(例如，路面)之間的正確角度，需要已安裝的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的相關(guān)信息。根據(jù)傳感器封裝、電路板上的安裝位置以及車輛中相應(yīng)控制單元的定向的不同，不同的加速度(例如，旋轉(zhuǎn)加速度)被測(cè)量。必須在內(nèi)部利用先前校準(zhǔn)的信息將這些測(cè)量結(jié)果旋轉(zhuǎn)回車身方向、即車輛坐標(biāo)系。由于本方法可以區(qū)分車輛俯仰角與傳感器安裝旋轉(zhuǎn)角(二者對(duì)測(cè)量的影響相同)，因此通過(guò)本方法可以自動(dòng)自發(fā)地進(jìn)行慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的校準(zhǔn)。這樣就無(wú)需在受控條件下進(jìn)行耗成本和耗時(shí)間的校準(zhǔn)，在該受控條件下必須已知車輛俯仰角或傳感器安裝旋轉(zhuǎn)角，因此校準(zhǔn)無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。這對(duì)于在工廠制造車輛或更換傳感器時(shí)特別有利，因?yàn)榭梢允÷允芸貤l件下的這種耗成本和耗時(shí)間的校準(zhǔn)。

6、借助于本方法，通過(guò)使用車輛自身的(例如，安裝在車輛的后軸上的)水平傳感器來(lái)控制校準(zhǔn)，可以大大簡(jiǎn)化校準(zhǔn)過(guò)程。因此，在車輛制造或傳感器更換之后，就可以開(kāi)始自校準(zhǔn)程序，該自校準(zhǔn)程序在接下來(lái)的駕駛情況下嘗試識(shí)別慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)相對(duì)于車身平面(即，相對(duì)于車輛坐標(biāo)系)的安裝位置。現(xiàn)在，可以迭代計(jì)算車輛坐標(biāo)系(尤其是由車輛的橫軸和縱軸限定的平面)與傳感器坐標(biāo)系(尤其是由傳感器的橫軸和縱軸限定的平面)之間的靜態(tài)旋轉(zhuǎn)。

7、因此，該方法可以根據(jù)明確且可理解的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制車輛中的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的自動(dòng)在線校準(zhǔn)，并防止未定義的場(chǎng)景影響校準(zhǔn)結(jié)果(例如，靜態(tài)的俯仰角和/或翻滾角的變化)。根據(jù)相應(yīng)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的擴(kuò)展階段，例如以慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量軸數(shù)量為特征，可以校準(zhǔn)各種誤差分量，即傳感器坐標(biāo)系的定向誤差和偏移量。為此不需要額外的硬件組件，從而減少了材料和成本支出，并降低了安裝空間要求。

8、在本方法的一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案中，在車輛的行駛過(guò)程中在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行校準(zhǔn)。

9、在本方法的一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案中，根據(jù)傳感器坐標(biāo)系的縱軸相對(duì)于車輛坐標(biāo)系的縱軸的定向確定靜態(tài)俯仰角，基于該靜態(tài)俯仰角確定傳感器坐標(biāo)系相對(duì)于車輛坐標(biāo)系的定向誤差?；陟o態(tài)俯仰角，可以以簡(jiǎn)單且可靠的方式確定在校準(zhǔn)中對(duì)誤差源有重大影響的車輛情況，并且由此可以在校準(zhǔn)中可靠地排除這些情況。

10、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，車輛坐標(biāo)系被限定為：由車輛的橫軸和縱軸限定的平面在預(yù)定的正常條件下平行于行駛地平面延伸。

11、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，基于所確定的傳感器坐標(biāo)系的定向，利用數(shù)字道路地圖的地圖數(shù)據(jù)、尤其是地理高度和道路傾斜度，以及利用車輛相對(duì)于行駛地平面的傾斜度來(lái)估算作用的重力加速度。在車輛的行駛過(guò)程中，在沒(méi)有進(jìn)一步加速的時(shí)間段內(nèi)將慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)測(cè)得的加速度與所估算的重力加速度進(jìn)行比較，并且根據(jù)比較結(jié)果確定慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)關(guān)于加速度測(cè)量值的偏移量。這樣能夠特別可靠且精確地確定慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)關(guān)于加速度測(cè)量值的偏移量。

12、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，基于數(shù)字道路地圖的地圖數(shù)據(jù)檢查在預(yù)定路段中行駛地平面的傾斜度是否存在變化，并且通過(guò)光學(xué)環(huán)境檢測(cè)傳感器系統(tǒng)檢查在預(yù)定路段中行駛地平面的輪廓變化不超過(guò)預(yù)定閾值。通過(guò)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)確定車輛在空間中的旋轉(zhuǎn)，并且通過(guò)水平傳感器確定車輛相對(duì)于行駛地平面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。如果行駛地平面的傾斜度沒(méi)有變化并且行駛地平面的輪廓變化沒(méi)有超過(guò)預(yù)定閾值，則通過(guò)將由慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)確定的旋轉(zhuǎn)與由水平傳感器確定的相對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行比較來(lái)確定慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器的偏移量。這樣就能夠特別可靠且精確地確定慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器的偏移量。

13、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，校準(zhǔn)是基于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行的對(duì)車輛的縱向加速度和橫向加速度的多個(gè)值的檢測(cè)和評(píng)估進(jìn)行的，由此可以特別容易且可靠地進(jìn)行校準(zhǔn)。

14、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，根據(jù)車輛的縱向加速度和橫向加速度的檢測(cè)值形成長(zhǎng)期平均值，并且基于這些長(zhǎng)期平均值進(jìn)行校準(zhǔn)。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了本方法。

15、在本方法的另一可能的設(shè)計(jì)方案中，校準(zhǔn)是基于至少一個(gè)學(xué)習(xí)算法進(jìn)行的，因此可以自動(dòng)地適應(yīng)車輛的不同情況，從而優(yōu)化校準(zhǔn)。

16、在根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)車輛的至少一個(gè)前照燈的燈光照射范圍的方法中，根據(jù)前述方法校準(zhǔn)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)，其中通過(guò)經(jīng)校準(zhǔn)的慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)確定車輛相對(duì)于行駛地平面的定向，并且根據(jù)所確定的定向調(diào)節(jié)前照燈的燈光照射范圍。校準(zhǔn)慣性測(cè)量傳感器系統(tǒng)并將其用于燈光照射范圍的調(diào)節(jié)方法，可以補(bǔ)償車輛加速度所引起的燈光照射范圍變化。