用于对车辆的多个环境传感器进行校准的方法以及校准装置与流程

本发明涉及一种用于对多个环境传感器、尤其是雷达传感器进行校准的方法，还涉及一种用于多个环境传感器、尤其是雷达传感器的校准装置，在该校准装置中可依据本发明的方法对该环境传感器进行校准。

背景技术：

1、现代交通工具，例如汽车或摩托车，正日益配备驾驶辅助系统，该驾驶辅助系统可借助传感器系统感知周边环境、识别交通状况并为驾驶员提供辅助，例如实施制动干预、转向干预，或发出视觉、听觉警报。环境感知用传感器系统通常采用雷达传感器、激光雷达传感器、摄像头传感器或类似传感器。后续可依据传感器获知的传感数据推导周边环境的相关结论。雷达传感器的环境感知基于定向电磁波的发射及其反射，该反射可由其他交通参与者、道路上的障碍物或道路边缘建筑产生。行人感知通常由摄像头传感器实现，雷达传感器也正日益应用于该场景。

2、对于上述类型的系统，雷达传感器还可与其他技术类型的传感器融合使用，例如摄像头传感器或激光雷达传感器。雷达传感器的优势之一在于，其即便在恶劣天气条件下也能可靠工作，且除检测物体距离外，还可通过多普勒效应直接测量物体的径向相对速度。目前，该类雷达传感器的发射频率通常采用24 ghz、77 ghz及79 ghz。此类系统的功能范围不断拓展，相关要求也随之持续提高，尤其是对最大探测距离的要求。除上述类型系统所需的车辆周边环境感知外，车辆内部空间监测目前也逐渐成为研究重点，例如用于识别车辆内各座椅的占用情况；目前，该类监测通常采用60 ghz频段。

3、对于该类环境传感器而言，校准是其中一项重要环节。为了在车辆生产线末端对雷达传感器进行下线对准或校准，通常采用校准装置，该校准装置的校准目标布置于车辆周边。此时，车辆必须相对于校准目标的位置与取向实现高精度对准。因此，多数汽车制造商采用滚筒测试台，对车辆进行水平对准。但借助滚筒测试台完成车辆对准的方式工序繁杂且灵活性差。此外，无法在任意场地完成安装，因为其通常占地面积较大。因此，行业内对于研发相关方法的需求日益迫切，该方法能够在无需预先对车辆本身进行对准的前提下，完成车载雷达传感器的对准与校准，同时大幅缩减占地面积。

4、德国专利de 10 2018 203 106 a1公开了一种传感器校准装置，该传感器校准装置用于调试设计有驾驶辅助系统的车辆的传感器，其包含竖向支撑机构，该支撑机构连接有可竖向调节的水平安装杆，该安装杆用于可拆卸地装设多个相互间隔布置的车辆专用校准板，其中，上述水平安装杆通过永磁固定件与支撑机构形成力锁合连接。

5、此外，德国专利de 10 2024 001 237 a1还公开了一种用于车辆雷达传感器生产线中的校准方法，该方法于雷达传感器完成装配并实现电接触后实施。在此，车辆与雷达反射元件之间以恒定速度做直线相对运动，其中，该速度差被用于雷达传感器的自动化校准。采用该方法时，首先需确保车辆定位精确，且该定位在校准过程中被认定为固定不变。车辆对准偏差或雷达反射元件的位置偏差均会对校准产生不利影响。

技术实现思路

1、基于现有技术，本发明的目的在于提供一种用于车辆环境传感器的校准方法及校准装置，借助该校准方法及校准装置，能够以简便且经济的方式降低校准成本。

2、上述技术问题由权利要求1及并列独立权利要求的全部技术方案解决。本发明的适宜实施方式由从属权利要求限定。

3、在本发明用于车辆多个环境传感器的校准方法中，各环境传感器布置并安装于车辆的不同位置，且均具有各自的视场（英文：field-of-view），可在该视场内感知周边物体、其他道路参与者及校准目标。本发明还设置有校准位置，车辆定位于该校准位置处，其中，该定位无需精确（即车辆可带容许偏差驶入测量装置的校准位置）。此外设置有多个校准目标，这些校准目标与校准位置保持距离并环绕校准位置布置，使得各视场内均存在至少一个校准目标，其中，预先提供有各环境传感器在车辆上的理论位置（即车辆上的安装位置，例如左后、右后、后中、左前、右前或前中等）和理论取向（即用于确定传感器水平及垂直探测方向的精准安装），以及各校准目标的理论位置（即校准目标相对于校准位置的空间位置，例如距离、角度和/或高度偏移量）。随后执行至少一次测量，在该测量中，各环境传感器分别获知与其各自视场内的一个或多个校准目标的距离以及对应的方位角，并且依据针对各校准目标所获知的距离和方位角、校准目标的理论位置以及环境传感器在车辆上的理论位置和理论取向，获知并计算出车辆在校准位置上的精准取向，然后依据校准目标并在考虑所获知的车辆取向的情况下执行环境传感器的校准。例如，在此，可依据所获知的车辆在校准位置上的精准取向，必要时结合环境传感器的信息（例如距离、方位角）、校准目标的理论位置以及环境传感器的理论位置和理论取向，获知偏移误差，从而可依据该偏移误差对相应环境传感器的水平和/或垂直对准进行修正。

4、优选地，环境传感器为雷达传感器，校准目标为雷达目标，尤其是金属立柱、角反射器（英文：corner-reflektoren）、三面反射镜、金属板和/或多普勒发生器。

5、合适的是，在测量过程中还可通过环境传感器获知校准目标的高度角（例如已知可确定高度角的雷达传感器），其中，高度角还被用于获知车辆在校准位置上的取向。

6、根据本方法的一有利设计方案，当多个校准目标处于环境传感器的视场内时，该校准目标到该环境传感器的距离可互不相同。由此可以简单方式获知所涉及的是哪个校准目标。

7、合适的是，环境传感器的至少两个视场可相交叠，从而使视场的重叠区域得以存在。然而，多个视场也可交叠，从而形成重叠区域，该重叠区域包含两个、三个或更多传感器的视场。

8、优选地，在至少一个重叠区域中布置有校准目标。重叠区域中的校准目标特别适用于计算，这是因为该校准目标被多个环境传感器所感知。

9、根据本发明的一特别有利的设计方案，校准位置位于输送线路上，其中校准目标沿输送线路两侧布置，并且车辆通过输送线路以优选恒定的速度被移动至校准位置。该结构对于车辆的批量生产特别有利，因为该结构能够以简单方式集成到现有的生产线（即装配线或装配流水线）中，其中输送线路则为生产线的一部分。

10、以实际可行的方式，在车辆通过输送线路移动或者依据输送线路移动穿过测量结构或校准装置的期间，可在一个测量时间段内执行多个测量，其中各环境传感器在测量时间段期间分别感知并跟踪（英文：“tracking”；其中，对相对于车辆运动、但实际固定的校准目标进行空间跟踪）其视场内的校准目标。校准位置在此随运动路径连续移动或移位，或者在该设计方案中，校准位置也可包括依次连续的多个次级位置。

11、根据本方法的一种特殊设计方案，环境传感器相对于车辆前进运动方向的水平对准可基于被跟踪的校准目标获知，其中，其用于获知车辆相对于前进运动方向的取向。随后，可依据校准目标，在考虑到车辆相对于前进运动方向的已获知的取向的情况下，完成环境传感器的校准，具体通过偏移误差对各环境传感器的水平对准进行修正，该偏移误差依据环境传感器的已知标称对准及车辆（相对于前进运动方向）的对准获知。

12、本发明还从属或附带地包含一种车辆的多个环境传感器的校准装置，环境传感器尤其为雷达传感器，布置并安装于车辆的不同位置，且各环境传感器均具备对应的视场。该校准装置包含至少一个校准位置，车辆定位于该校准位置，还包括多个校准目标，尤其为雷达目标，各校准目标与校准位置保持一定距离并围绕该校准位置布置，使得在各环境传感器的视场内均存在至少一个校准目标，其中，该校准装置配置为依据前述权利要求中任一项所述的方法，执行环境传感器的校准或对准。

13、有利的是，借助本发明的校准装置及校准方法，可不再需要传统的滚筒测试台。此外，车辆无需精确对准于校准位置，因车辆取向可依据本方法确定。相较于已知方法，此举可大幅节省时间。此外，可避免因车辆人工取向产生的误差，本校准方法得以显著改进。根据本发明的方法及校准装置尤其适用于环境传感器、尤其是雷达传感器的下线校准，即于环境传感器装配至车辆后，在工厂端对该环境传感器的对准及调整予以实施、优化、修正和/或检验。此外，该方法及校准装置也可用于传感器装配完成后，在维护及维修措施框架内开展的传感器校准。