專利名稱：機動車環境傳感器仿真及預見安全系統測試方法、仿真裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在以機動車的規定的第一速度進行碰撞的特定碰撞情況/碰撞環境(Kollisionsituation)下對機動車中的環境傳感器進行仿真的方法、一種用于在碰撞情況下測試機動車的預見性安全系統的方法、以及一種用于機動車的環境傳感器的仿真裝置，該安全系統具有特別是通過車輛總線接收環境傳感器數據的控制裝置。
背景技術：
機動車的預見性安全系統基本上是已知的。其中通過環境傳感器(預見性傳感
器)-例如激光掃描儀、雷達傳感器、PMD(光子混頻器,Photonic Mixer Device)、顯像傳 感器等一針對可能的碰撞情況監測機動車環境，以便借助控制裝置采取措施從而避免事故或減輕事故嚴重性。例如可以實施制動干涉或對安全氣囊算法進行預參數化等。為了能夠對預見性安全系統進行測試，已知在機動車中配備具有所用的環境傳感器的系統，利用它可以進行所謂的“碰撞測試”，即可以針對性地實施一種特定的、規定的碰撞情況。在此在多數情況下也產生實際的碰撞，因為只有在實際碰撞情況下才可以由環境傳感器采集真實的預見性傳感器數據。所述方案具有如下缺點環境傳感器(預見性傳感器)的安裝和集成價格昂貴并且大部分例如在碰撞場所中研究的機動車不具有這樣的環境傳感器。另外，雖然預見性傳感器可以是昂貴的原型，但其在碰撞測試中通常被損毀。
發明內容
因此，本發明的目的在于，能夠在碰撞測試中獲取接近實際的環境傳感器傳感器數據，而同時不必裝入該傳感器也不必擔心該傳感器被損壞。為實現所述目的，根據本發明提出一種用于在以機動車的規定的第一速度進行碰撞的特定碰撞情況下對機動車中的環境傳感器進行仿真的方法，其中，在小于所述第一速度的第二速度下，利用該機動車和/或一特別是構造相同的機動車、借助將被仿真的環境傳感器在碰撞情況下采集并存儲原始數據，在所述第一速度下、在降采樣/欠采樣的情況下使用/以降采樣方式使用所存儲的原始數據和/或由該所存儲的原始數據插值得出的原始數據從而對環境傳感器進行仿真。也就是說，根據本發明提出，不再實際地使用昂貴且安裝復雜的環境傳感器，而是在實際進行的碰撞測試中僅進行仿真，其中(碰撞測試)之前采集并存儲的真實環境傳感器的原始數據構成仿真的基礎，該原始數據是在相同的碰撞情況下采集的，但是該碰撞情況被調節到慢很多的第二速度。也就是說，首先，在特定碰撞情況下、例如在碰撞廳中，使一特別是構造相同的、配備了環境傳感器的機動車極緩慢地駛過碰撞軌道上的機動車軌跡，同時獲取并存儲環境傳感器的原始數據。在此可以特別有利的是，通過緊接在碰撞對象前一特別是幾厘米、例如10厘米一實施制動來避免碰撞，從而完全不必擔心對接收真實環境傳感器的原始數據的機動車或環境傳感器造成損害。在此可以選擇極低的速度、例如10km/h的速度作為第二速度。若實際碰撞情況在較高的速度下發生，則可以使用該原始數據。由于環境傳感器以特定的周期(例如20至40ms)采集原始數據，所以在所經過的相同的路段上，在較低的第二速度下的測量點比在較高的第一速度下的測量點多，因此提出對所存儲的、必要時經過插值的原始數據進行降采樣，從而針對特定的碰撞情況即使在實際的碰撞測試中也獲得最接近實際的傳感器數據。降采樣率由第一速度與第二速度之比確定。在此，如上所述，主要可以考慮兩種可能方案，其中一種是可以不利用插值來進行處理，另一種是對所存儲的原始數據進行插值。因此，優選可以規定，第一速度是第二速度的整數倍并且在降采樣的情況下使用所存儲的原始數據。在這種情況下不必進行插值，而是可以直接使用所存儲的原始數據。例如，若所存儲的原始數據是在作為第二速度的、20km/h的速度下采集的，而對環境傳感器進行仿真的碰撞測試在100km/h的速度下進行， 則使用每五個所存儲的原始數據中的一個作為仿真的基礎。替代地，(或者在多個依次進行的、以不同的第一速度進行的碰撞測試中)可能的是，在第一速度不是第二速度的整數倍的情況下，首先對所存儲的原始數據進行升采樣(提高采樣頻率)，其中對經升采樣的原始數據進行降采樣從而進行仿真。用于這種升采樣(Upsampling)的方法是已知的,其中升采樣基本上相當于插值。例如可設想，當第一速度是第二速度的3. 5倍時,首先使采樣率加倍,從而以因數7進行降采樣(Downsampling),也就是說，對于經升采樣的原始數據使用每七個值中的一個，該經升采樣的原始數據由所存儲的原始數據和經插值的原始數據組成。但應當指出的是，也可以使用其它對所存儲的原始數據進行插值的方法。由于為了利用真實的環境傳感器來采集原始數據而使用在實際的碰撞情況下也使用的、相同的軌跡，最終仿真得出的傳感器數據極切實地對應于由真實傳感器采集的數據。由不同的速度基于最終測試時間產生的失真很小。因此通過仿真能夠得到與真實配備的環境傳感器(測得的數據)等值的傳感器數據。這里應當指出的是，當然也可以針對多個將用在安全系統中的環境傳感器并行地使用根據本發明的方法。另外應指出，也可以針對作為碰撞情況的、具有兩個或多個碰撞對象的極慢行駛的相對運動情況、例如待調節出的車車碰撞測試，使用類似的措施。一般來說，可以在任意其它的、在實際的碰撞測試中或在實際的碰撞情況下被研究的機動車中使用經降采樣的原始數據。由此實現了如下效果碰撞機動車的控制裝置得到由環境傳感器(預見性傳感器)在相應的大廳或場地情況中提供的信號。因此，即使在相對速度較高時，也能夠在碰撞情況下以直到接近范圍的、切實的傳感器測量值來測試該需要預見性信息源的安全系統的功能。總體上本方法允許基于相同的、一次性采集的、預見性的原始數據針對不同的第一速度產生信號，從而能夠在碰撞情況下測試需要這種信息的安全系統功能。在此，不僅不必使用在碰撞測試中會被損毀的環境傳感器，而且可以不必進行該傳感器的安裝和昂貴且費時的集成。因此可以在相同碰撞情況下在相同軌跡上通過唯一一個不損壞材料的慢速行駛試驗來虛擬調節出大量其它更高相對速度下的行駛試驗，這樣帶來更高的測試空間范圍和時間優勢。
本發明的另一設計方案可規定，在對利用環境傳感器采集的數據進行——特別是與速度相關的——預處理時，在該預處理前獲取原始數據并且在仿真時對經降采樣的原始數據進行預處理。通常在原始數據被控制裝置——例如預見性安全系統的控制裝置——處理前，該原始數據——特別是在環境傳感器內已經——被預處理。在該例如可以包括卡爾曼濾波(Kalman-Filterung)的預處理中，通常還使用其它參數,特別是第一速度。特別是在依賴于速度時有利的是，由于在根據本發明的方法中由較低的第二速度來仿真較高的第一速度，所以在預處理前便已獲取原始數據。通過這種方式可以由預處理來避免可能出現的錯誤，其中針對不同的第一速度在仿真范圍內使之匹配于第一速度。一般來說，環境傳感器可以是成像傳感器，特別是攝像機或PMD，或雷達傳感器或激光傳感器或超聲波傳感器。這里應當指出的是，若安全系統對多個環境傳感器的數據進行處理，根據本發明的方法當然也可以用于多個傳感器。/另外，本發明還涉及一種用于在碰撞情況下測試機動車的預見性安全系統的方法，該安全系統具有控制裝置，該控制裝置——特別是通過車輛總線——接收環境傳感器的數據，其突出之處在于，以根據本發明的方法對機動車中的環境傳感器進行仿真。在這種方法中，例如可以在不強制損壞昂貴的環境傳感器材料的情況下進行碰撞測試。根據本發明的仿真方法可以類似于根據本發明的測試方法進行實施，從而也可以實現上述優點。應特別指出的是，根據本發明的測試方法不僅可以用于大廳中的碰撞情況、即碰撞測試，也可用于場地試驗。最后，本發明還涉及一種用于機動車的環境傳感器的仿真裝置，所述仿真裝置包括存儲裝置和控制裝置，該存儲裝置用于在比用于仿真的第一速度小的第二速度下采集的原始數據和/或由該原始數據插值得到的原始數據，該控制裝置用于根據第一速度與第二速度之比選出經降采樣的原始數據。這種仿真裝置可以代替環境傳感器在參加實際碰撞測試的機動車內特別好地用在根據本發明的測試方法中。例如，這種仿真裝置可以通過一合適的接口與車輛總線相連，其中可以將仿真裝置放置成在必要情況下不被損壞。在任意情況下，仿真裝置都包括存儲裝置，在該存儲裝置中存儲有必要時經升采樣的或以不同方式插值的原始數據以及由真實傳感器采集的原始數據，所述數據在根據沿軌跡行駛的實際的第一速度進行降采樣的情況下被使用以對環境傳感器進行仿真。為此設有控制裝置，該控制裝置通過降采樣來控制相應原始數據的選擇和傳輸。在這種仿真裝置的一種有利的改進方案中可以規定，該仿真裝置還包括用于經降采樣的原始數據的預處理單元以及用于車輛總線——特別是CAN總線——的接口。如在本發明方法中所述的，在實際環境傳感器的情況下將原始數據傳輸至車輛總線之前，通常還對原始數據進行特別是與速度相關的或不同地引入其它已知量/知識(Wissen)的預處理。該仿真裝置也可以相應地包括預處理單元，該預處理單元例如由相應的電子部件構成并且相當于一在真實傳感器中使用的預處理單元。因此，仿真裝置可以代替環境傳感器而與車輛總線相連并且在高速下提供接近實際的傳感器數據，而不必在執行碰撞測試的機動車中實際裝入環境傳感器從而避免可能的損毀。
本發明的其余優點和細節由如下所述的實施例以及根據附圖得出。其中
圖I示出根據本發明的方法的第一步驟的示意圖，圖2示出一所用的環境傳感器的結構，圖3示出根據本發明的仿真方法的進一步流程的草圖，圖4示出原始數據的降采樣的草圖，圖5示出根據本發明的測試方法的草圖，圖6示出根據本發明的仿真裝置。
具體實施例方式
根據本發明的用于機動車預見性安全系統的測試方法也包括根據本發明的仿真方法，所述測試方法涉及在現有情況下對在碰撞情況下觸發的系統的預參數化。基本的發明思想在于如果希望在一特定的、規定的碰撞條件下、以包含該安全系統的機動車的規定軌跡、至少在較高的第一速度下進行碰撞測試，則首先在較低的第二速度下采集待仿真的環境傳感器的原始數據并將其在時間上重新調節刻度(skaliert)，也就是說，實施一降采樣以使得在該第二速度下用真實傳感器采集的原始數據也能在較高的第一速度下使用。圖I示出怎樣首先采集原始數據。特別是與隨后在實際碰撞測試中使用的機動車構造相同并具有真實的將被仿真的環境傳感器2的機動車I以例如10km/h的較小的第二速度V2沿規定的軌跡駛向碰撞物體3。在速度V2的整個行駛中，由傳感器2采集原始數據并將其存儲在用于原始數據的數據存儲器4中。緊接在碰撞物體3前、特別是在碰撞物體前幾厘米例如IOcm處，對機動車I進行制動從而避免實際的碰撞。因此機動車I和環境傳感器2不被損壞。圖2更詳細地示出環境傳感器2的結構。該環境傳感器除其原本的傳感器部件5之外還具有一預處理單元6，在該預處理單元中根據速度對由部件5獲取的數據進行預處理，例如卡爾曼濾波。然后可以將被如此預處理的傳感器數據經一接口 7發送至車輛總線，特別是CAN總線。在這里所述的根據本發明的測試方法和仿真方法的實施例中，在其它信息——特別是第二速度V2——對數據產生影響之前，傳感器2的原始數據在預處理單元6之前便被獲取，如虛線8所示。圖3示出根據本發明的仿真方法的進一步流程。如果希望將所存儲的原始數據9在隨后的時刻在碰撞測試中用于對環境傳感器2進行仿真，在該碰撞測試中使用與圖I的采集相同的軌跡，則進一步的措施基本上取決于第一速度是否是第二速度的整數倍。如果不是這樣，則需要在只針對該情況的步驟10中進行插值。這里，最后對所存儲的原始數據補充其余的經插值的原始數據，其中首先通過升采樣來提高基于環境傳感器2周期的采樣率以便能夠隨后實現與第一速度相應的降采樣。但是優選的是，在大部分情況下可以以例如10km/h的第二速度實現，第一速度是第二速度的整數倍，這樣可以僅根據所存儲的、未經補充的原始數據9進行處理，并且不需要步驟10。隨后在步驟11中對所存儲的、必要時在步驟10中被補充的原始數據9進行降采樣。其通過圖4中的草圖進行進一步說明，該草圖示出以第一速度V1駛向碰撞物體3的用于實際碰撞測試、不含有環境傳感器2的機動車12。在此，軌跡13與機動車I以第二速度V2采集原始數據9時所行駛的軌跡相對應。在機動車12中配備有待測試的預見性安全系統14，該安全系統通過車輛總線與隨后還將進一步準確說明的仿真裝置15相連接，該仿真裝置可以將經降采樣的原始數據16(圖3)——也稱為經修改(修改)的原始數據——傳輸給該預見性安全系統。圖4的下方區域示出降采樣的原理。在最上面的行17中示出在第二速度V2下采集測量值的點。由于環境傳感器2的周期不變，所以在更高的第一速度V1下在相應位置上將采集到更少的測量值，其中中間行18示出在等于第二速度V2兩倍的第一速度V1下的采集位置。在這種情況下，顯然可以通過僅考慮每兩個實際測量值中的一個來由所存儲的原始數據仿真環境傳感器2的傳感器信號。相應地，若第一速度V1等于第二速度V2的三倍，則對于所存儲的原始數據9僅使用每三個原始數據中的一個，參考最下面的行19。因此，對所存儲的原始數據9的原始數據樣本進行等距省略(降采樣)。在本發明測試方法的范圍內，這樣獲得的降采樣的原始數據16被作為輸入提供給預見性安全系統14的控制裝置。從預見性安全系統14的控制裝置來看，與配備有環境傳感器2的機動車不存在差異，從而能測試需要其傳感器數據的功能。
這將通過圖5再次清楚說明，圖5示出在碰撞測試中當機動車12以第一速度V1駛向碰撞物體3時本發明測試方法的主要流程。顯然，預見性安全系統14的控制裝置20得到機動車12實際配備的傳感器的數據21和另外還經過預處理單元6處理、降采樣、仿真的傳感器數據22 (下文將進行簡要說明)作為輸入數據。在此，數據21、22分別通過這里沒有進一步示出的車輛總線——特別是CAN總線——傳輸，其中經處理、降采樣、仿真的傳感器數據22由仿真裝置15提供。利用數據21、22也可以實施需要環境傳感器2數據的功能23。因此，可以在機動車12中控制執行器24—如安全氣囊、安全帶張緊器等一并且對與碰撞物體3的碰撞進行預調制、從而進行測試。最后，通過根據第一速度V1與第二速度V2之比從所存儲的原始數據9中選擇出正確的原始數據樣本來生成新的、經修改的原始數據16流，該數據流應當在更高的速度V1下被測得，這一點通過降采樣來實現。隨后，對該經修改、降采樣的原始數據16再進行相應的預處理，以生成仿真的傳感器數據22，該數據通過車輛總線提供給控制裝置20。如上所述，對此可以使用根據本發明的仿真裝置15，其將在圖6中被更準確地示出。該仿真裝置包括用于所存儲的原始數據9 (必要時是所存儲的并且經插值的原始數據)的存儲器裝置25和控制單元26,該控制單元根據第一速度V1進行降采樣(Downsampling)。如在傳感器2中那樣，經降采樣的原始數據16被傳輸至預處理單元6，并通過接口 7被進一步傳輸至車輛總線，如CAN總線。在此，仿真裝置15可以由一穩定的殼體包圍和/或被放置在機動車12中較為安全的位置，從而能夠在多次碰撞測試中使用而不被損壞，其中該仿真裝置例如為其它碰撞測試而與其它機動車12的車輛總線相連接。在此還應當指出的是，根據本發明的方法和仿真裝置當然也能夠針對多個環境傳感器2來實現，和/或當然也可以設想針對與運動的碰撞物相碰撞的狀況的測試。
權利要求
1.一種用于在以機動車(12)的規定的第一速度進行碰撞的特定碰撞情況下對機動車(12)中的環境傳感器(2)進行仿真的方法，其特征在于，在小于所述第一速度的第二速度下，利用該機動車和/或一特別是構造相同的機動車(I)、借助將被仿真的環境傳感器(2)在碰撞情況下采集并存儲原始數據(9)，在所述第一速度下、在降采樣的情況下使用所存儲的原始數據(9)和/或由該所存儲的原始數據插值得出的原始數據從而對環境傳感器(2)進行仿真。
2.根據權利要求I的方法，其特征在于，所述第一速度是所述第二速度的整數倍，在降采樣的情況下使用所存儲的原始數據(9)。
3.根據權利要求I的方法，其特征在于，在第一速度不是第二速度的整數倍的情況下，首先對所存儲的原始數據(9)進行升采樣(10)，其中對經升采樣的原始數據進行降采樣從而進行仿真。
4.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于，在對利用環境傳感器(2)采集的數據進行——特別是與速度相關的——預處理時，在該預處理前獲取原始數據(9)并且在仿真時對經降采樣的原始數據(16)進行預處理。
5.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于，將成像傳感器，特別是攝像機或PMD，或雷達傳感器或激光傳感器或超聲波傳感器作為所述環境傳感器(2)從而被仿真。
6.一種用于在碰撞情況下測試機動車(12)的預見性安全系統(14)的方法,該安全系統(14)具有控制裝置(20)，該控制裝置——特別是通過車輛總線——接收環境傳感器(2)的數據(22)，其特征在于，以根據上述權利要求中任一項的方法對環境傳感器(2)進行仿真。
7.一種用于機動車(12)的環境傳感器(2)的仿真裝置(15)，所述仿真裝置包括存儲裝置(25)和控制裝置(26)，該存儲裝置用于在比用于仿真的第一速度小的第二速度下采集的原始數據(9)和/或由該原始數據插值得到的原始數據，該控制裝置用于根據第一速度與第二速度之比選出經降采樣的原始數據(16)。
8.根據權利要求7的仿真裝置，其特征在于，該仿真裝置還包括用于經降采樣的原始數據(16)的預處理單元(6)以及用于車輛總線——特別是CAN總線——的接口(7)。
全文摘要
本發明涉及一種用于在以機動車(12)的規定的第一速度進行碰撞的特定碰撞情況下對機動車(12)中的環境傳感器(2)進行仿真的方法，其特征在于，在小于所述第一速度的第二速度下，利用該機動車和/或一特別是構造相同的機動車(1)、借助將被仿真的環境傳感器(2)在碰撞情況下采集并存儲原始數據(9)，在所述第一速度下、在降采樣的情況下使用所存儲的原始數據(9)和/或由該所存儲的原始數據插值得出的原始數據從而對環境傳感器(2)進行仿真。
文檔編號G05D1/02GK102654753SQ201210053088
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月2日 優先權日2011年3月4日
發明者M·博特施, M·拉里斯, T·迪恩多費爾 申請人:奧迪股份公司