本公開(kāi)涉及用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置和方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)ADAS中使用的傳感器的故障診斷和誤差校準(zhǔn)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，為了駕駛者的方便和安全，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種類(lèi)型的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)。例如，諸如自動(dòng)調(diào)整車(chē)輛速度以維持與前方車(chē)輛的安全距離的智能巡航控制(SCC)系統(tǒng)、當(dāng)駕駛者在沒(méi)有激活轉(zhuǎn)向燈的情況下離開(kāi)或即將離開(kāi)車(chē)道時(shí)通過(guò)控制轉(zhuǎn)向幫助保持車(chē)輛在其車(chē)道的車(chē)道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)和通過(guò)識(shí)別停車(chē)位代替駕駛者自動(dòng)停放車(chē)輛的智能停車(chē)輔助系統(tǒng)(SPAS)的各種系統(tǒng)正被應(yīng)用于車(chē)輛。此外，它們的應(yīng)用和功能正在逐步擴(kuò)展。此類(lèi)系統(tǒng)可以被設(shè)置有各種類(lèi)型的傳感器，諸如無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與測(cè)距(RADAR)傳感器、光探測(cè)和測(cè)距(LiDAR)傳感器、攝像機(jī)和超聲傳感器，以便識(shí)別駕駛環(huán)境并根據(jù)駕駛狀況提供輔助。

ADAS基于與周?chē)h(huán)境有關(guān)的信息(例如，由傳感器獲得的距離和速度)針對(duì)車(chē)輛的加速和減速、轉(zhuǎn)向等執(zhí)行輔助控制。因此，通過(guò)實(shí)時(shí)地確定傳感器是否已經(jīng)發(fā)生故障來(lái)進(jìn)行誤差的校準(zhǔn)對(duì)于ADAS是必不可少的。

然而，為了通過(guò)確定傳感器是否已經(jīng)發(fā)生故障來(lái)實(shí)現(xiàn)誤差的校準(zhǔn)，需要高價(jià)的評(píng)估設(shè)備和校準(zhǔn)設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

做出本公開(kāi)是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題的同時(shí)，維持現(xiàn)有技術(shù)已實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)完整。

本公開(kāi)的一方面提供了用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置和方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)ADAS中使用的傳感器的故障診斷和誤差校準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置可以包括：測(cè)量單元，包括安裝在車(chē)輛中的兩個(gè)或更多個(gè)傳感器；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器中的每個(gè)傳感器的特性數(shù)據(jù)；處理器，用于選擇所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器中的一個(gè)傳感器作為基準(zhǔn)傳感器，并基于所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息來(lái)確定是否檢測(cè)到其它待診斷傳感器的故障以及是否需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。

所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器可以針對(duì)位于所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中的物體測(cè)量同類(lèi)數(shù)據(jù)。

所述基準(zhǔn)傳感器可以是全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、超聲傳感器、無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與測(cè)距(RADAR)傳感器、光探測(cè)和測(cè)距(LiDAR)傳感器和攝像機(jī)中的任何一個(gè)。

所述特性數(shù)據(jù)包括所述基準(zhǔn)傳感器的安裝位置、測(cè)量范圍和誤差協(xié)方差信息。

所述處理器可以包括：基準(zhǔn)選擇模塊，用于通過(guò)分析所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的可靠性來(lái)選擇所述基準(zhǔn)傳感器；診斷模塊，用于將所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定誤差程度是否在容許誤差范圍之外，并確定是否檢測(cè)到所述待診斷傳感器的故障以及是否需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)；和校準(zhǔn)模塊，用于當(dāng)所述診斷模塊確定出需要對(duì)所述待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，基于所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)所述待診斷傳感器的校準(zhǔn)參數(shù)。

所述基準(zhǔn)選擇模塊可以通過(guò)使用關(guān)于所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的精度來(lái)分析所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的可靠性。

所述基準(zhǔn)選擇模塊可以通過(guò)使用基于各自傳感器的規(guī)格的精度來(lái)分析所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的可靠性。

所述診斷模塊可以計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和所述待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差交集，從而計(jì)算用于確定是否需要對(duì)所述待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)的容許誤差范圍。

所述診斷模塊可以計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和所述待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差并集，從而計(jì)算用于確定是否檢測(cè)到所述待診斷傳感器的故障的容許誤差范圍。

所述診斷模塊可以計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與所述待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的Mahalanobis距離，從而計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器和所述待診斷傳感器的測(cè)量誤差。

所述校準(zhǔn)模塊通過(guò)使用成本函數(shù)來(lái)計(jì)算使所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與所述待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的差值最小的校準(zhǔn)參數(shù)。

根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，一種用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的方法可以包括以下步驟：確定是否滿(mǎn)足用于發(fā)起對(duì)安裝在車(chē)輛中的兩個(gè)或更多個(gè)傳感器進(jìn)行診斷的診斷條件；通過(guò)分析所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的可靠性來(lái)選擇這些傳感器之一作為基準(zhǔn)傳感器；基于所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息來(lái)確定是否檢測(cè)到其它待診斷傳感器的故障以及是否需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)；以及根據(jù)所述待診斷傳感器的診斷結(jié)果執(zhí)行處理。

在確定是否滿(mǎn)足診斷條件的步驟中，可以確定在所述兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中是否存在物體。

確定是否檢測(cè)到所述待診斷傳感器的故障以及是否需要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟可以包括：計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和所述待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差交集；檢驗(yàn)所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與所述待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在由所述協(xié)方差交集設(shè)定的容許誤差范圍之外，從而確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)；當(dāng)確定需要對(duì)所述待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算所述基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和所述待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差并集；檢驗(yàn)所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與所述待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在由所述協(xié)方差并集設(shè)定的容許誤差范圍之外，從而確定是否存在故障的可能性；當(dāng)存在所述待診斷傳感器故障的可能性時(shí)，對(duì)所述待診斷傳感器的故障診斷次數(shù)進(jìn)行累積計(jì)數(shù)；以及檢驗(yàn)所述待診斷傳感器的故障診斷次數(shù)是否超過(guò)閾值，從而確定所述待診斷傳感器的故障。

確定是否存在故障的可能性的步驟還可以包括：當(dāng)不存在所述待診斷傳感器故障的可能性時(shí)，對(duì)所述待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及檢驗(yàn)所述待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)是否超過(guò)閾值，從而確定需要對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

該方法還可以包括以下步驟：當(dāng)確定出需要對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，通過(guò)使用成本函數(shù)來(lái)計(jì)算使所述基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與所述待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的差值最小的校準(zhǔn)參數(shù)。

該方法還可以包括以下步驟：當(dāng)確定出檢測(cè)到對(duì)應(yīng)傳感器的故障時(shí)，輸出通知所述待診斷傳感器的故障的信息。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖的下列詳細(xì)描述，本公開(kāi)的以上和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯：

圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置的配置的方框圖；

圖2為示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的協(xié)方差交集的概念的曲線(xiàn)圖；

圖3為示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的協(xié)方差并集的概念的曲線(xiàn)圖；

圖4為示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于ADAS用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的方法的流程圖；

圖5示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的傳感器故障警報(bào)輸出；

圖6示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的傳感器故障診斷；和

圖7示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的傳感器的校準(zhǔn)。

附圖中每個(gè)要素的符號(hào)

111 GPS傳感器

112 超聲傳感器

113 RADAR傳感器

114 LiDAR傳感器

115 攝像機(jī)

141 基準(zhǔn)選擇模塊

143 診斷模塊

145 校準(zhǔn)模塊

120 存儲(chǔ)裝置

130 輸出單元

S110 滿(mǎn)足診斷條件？

S120 選擇基準(zhǔn)傳感器

S130 計(jì)算協(xié)方差交集

S140 需要校準(zhǔn)？

S150 計(jì)算協(xié)方差并集

S160 故障的可能性？

S170 對(duì)故障診斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)

S180 確定故障？

S190 通知故障

S200 對(duì)校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)

S210 確定校準(zhǔn)？

S220 執(zhí)行校準(zhǔn)

具體實(shí)施方式

在下文，將參考附圖詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。

本公開(kāi)的實(shí)例性實(shí)施例可以提供在無(wú)需單獨(dú)的附加裝置的情況下，使用ADAS用傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和概率信息執(zhí)行高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置和方法。

這里，ADAS可以包括智能停車(chē)輔助系統(tǒng)(APAS)、智能巡航控制(SCC)系統(tǒng)、車(chē)道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)和/或盲區(qū)檢測(cè)(BSD)系統(tǒng)。

圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置的配置的方框圖。圖2示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的協(xié)方差交集的概念。圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的協(xié)方差并集的概念。

如圖1所示，用于ADAS用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的裝置可以包括測(cè)量單元110、存儲(chǔ)裝置120、輸出單元130和處理器140。

測(cè)量單元110可以測(cè)量車(chē)輛的周?chē)h(huán)境信息和行為信息。測(cè)量單元110可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器111、超聲傳感器112、無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與測(cè)距(RADAR)傳感器113、光探測(cè)和測(cè)距(LiDAR)傳感器114、攝像機(jī)115等。

GPS傳感器111可以被設(shè)置用以測(cè)量(估計(jì))車(chē)輛的當(dāng)前位置。GPS傳感器111可以通過(guò)三個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星測(cè)量準(zhǔn)確的時(shí)間和距離，從而通過(guò)三個(gè)相應(yīng)的不同距離的三角測(cè)量計(jì)算車(chē)輛的當(dāng)前位置。GPS傳感器111可以實(shí)時(shí)地連續(xù)計(jì)算當(dāng)前位置，以使用計(jì)算出的當(dāng)前位置計(jì)算速度信息。

至少一個(gè)超聲傳感器112可以被設(shè)置在車(chē)輛的前部、后部、前側(cè)部和/或后側(cè)部等，以測(cè)量車(chē)輛與車(chē)輛附近的近距離障礙物之間的距離。

RADAR傳感器113可以被設(shè)置在車(chē)輛的前部、后部等，以測(cè)量移動(dòng)障礙物(例如，其它車(chē)輛和摩托車(chē))的相對(duì)距離和速度。

LiDAR傳感器114可以被設(shè)置在車(chē)輛的前部和后部，以測(cè)量遠(yuǎn)距離障礙物的準(zhǔn)確距離和位置信息。

攝像機(jī)115可以提供障礙物(例如，行人和其它車(chē)輛)的距離信息以及車(chē)輛前方的車(chē)道信息(車(chē)道位置、彎度、類(lèi)型等)，攝像機(jī)115也可以測(cè)量車(chē)輛在各方向上相對(duì)于車(chē)輛附近的車(chē)道或障礙物的位置。

根據(jù)其用途，至少一個(gè)攝像機(jī)115可以被設(shè)置在車(chē)輛的前部、后部和/或側(cè)部，或者每處均設(shè)置攝像機(jī)115。例如，攝像機(jī)115可以包括設(shè)置在車(chē)輛前部的前視近距離攝像機(jī)和前視遠(yuǎn)距離攝像機(jī)、設(shè)置在車(chē)輛后部的后視近距離攝像機(jī)和后視遠(yuǎn)距離攝像機(jī)、以及設(shè)置在車(chē)輛的前部、后部和側(cè)部的全景式監(jiān)控影像系統(tǒng)(AVM)攝像機(jī)。

攝像機(jī)115可以被提供為圖像傳感器諸如電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)圖像傳感器、電荷引發(fā)器件(CPD)圖像傳感器和/或電荷注入器件(CID)圖像傳感器中的至少一種。

測(cè)量單元110可以提供測(cè)量數(shù)據(jù)和誤差協(xié)方差信息。誤差協(xié)方差信息可以指?jìng)鞲衅鞯臏y(cè)量數(shù)據(jù)的概率可靠性，其可以指示傳感器的測(cè)量誤差范圍(根據(jù)傳感器的規(guī)格和特性的誤差范圍)。

存儲(chǔ)裝置120可以預(yù)先將傳感器的特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。存儲(chǔ)裝置120可以存儲(chǔ)各傳感器的特性數(shù)據(jù)(傳感器信息)，例如傳感器安裝在車(chē)輛中的位置、傳感器的測(cè)量范圍(傳感器輸出的最大值和最小值)和測(cè)量誤差范圍。

存儲(chǔ)裝置120可以存儲(chǔ)根據(jù)用于處理器140的操作和器件的操作的程序生成的各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)裝置120可以被提供為存儲(chǔ)介質(zhì)諸如快閃式存儲(chǔ)器、硬盤(pán)、安全數(shù)字(SD)卡、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和/或網(wǎng)頁(yè)存儲(chǔ)裝置中的至少一種。

輸出單元130可以在傳感器故障期間或在傳感器故障之后輸出通知傳感器的故障狀態(tài)的輸出信息。在此，可以以可視信息、可聽(tīng)信息、觸覺(jué)信息等形式輸出該信息。

另外，輸出單元130可以利用傳感器數(shù)據(jù)將傳感器的故障狀態(tài)發(fā)送到另一個(gè)系統(tǒng)。在此，輸出單元130可以通過(guò)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)將傳感器的故障狀態(tài)發(fā)送到另一個(gè)系統(tǒng)。車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)可以被提供為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、面向媒體的系統(tǒng)傳輸(MOST)網(wǎng)絡(luò)、本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)、線(xiàn)控系統(tǒng)(FlexRay)等。

輸出單元130可以被提供為輸出裝置諸如顯示裝置、聲音輸出裝置(例如，揚(yáng)聲器)和振動(dòng)輸出裝置中的至少一種。在此，顯示裝置(未示出)可以包括液晶顯示器(LCD)、薄膜晶體管液晶顯示器(TFT LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、柔性顯示器、3D顯示器、透明顯示器、平視顯示器(HUD)、觸摸屏和/或儀表群中的至少一種。

處理器140可以實(shí)時(shí)地診斷傳感器的故障，并且可以通過(guò)校正誤差來(lái)校準(zhǔn)傳感器。處理器140可以包括基準(zhǔn)選擇模塊141、診斷模塊143和校準(zhǔn)模塊145。

基準(zhǔn)選擇模塊141可以確定在傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中是否存在物體(障礙物)并且確定傳感器是否滿(mǎn)足診斷條件。換言之，當(dāng)在傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中存在物體時(shí)，基準(zhǔn)選擇模塊141可以確定出滿(mǎn)足診斷條件，并且當(dāng)在傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中不存在物體時(shí)，基準(zhǔn)選擇模塊141可以確定出不滿(mǎn)足診斷條件。

當(dāng)滿(mǎn)足診斷條件時(shí)，基準(zhǔn)選擇模塊141可以選擇用于對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷和校準(zhǔn)的基準(zhǔn)傳感器?；鶞?zhǔn)選擇模塊141可以選擇在關(guān)于位于公共測(cè)量區(qū)域中的同一物體測(cè)量同類(lèi)數(shù)據(jù)(例如，距離或速度)的兩個(gè)或更多傳感器之中具有最高精度(可靠性)的傳感器作為基準(zhǔn)傳感器。例如，基準(zhǔn)選擇模塊141可以基于從測(cè)量與障礙物的距離的超聲傳感器112、RADAR傳感器113、LiDAR傳感器114和攝像機(jī)115感測(cè)的信息的可靠性來(lái)選擇它們之中的任何一個(gè)作為基準(zhǔn)傳感器。換言之，基準(zhǔn)選擇模塊141可以分析各傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性來(lái)選擇基準(zhǔn)傳感器。

在選擇基準(zhǔn)傳感器時(shí)，可靠性的分析可以基于由各傳感器提供的測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。測(cè)量數(shù)據(jù)的精度可以指基于各傳感器的規(guī)格的精度或基于處理各傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果的精度。通過(guò)預(yù)先將基于傳感器制造公差或安裝位置的精度作為單獨(dú)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可以獲得基于相應(yīng)傳感器的規(guī)格的精度?；谔幚韨鞲衅鞯臏y(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果的精度可以是在發(fā)送與傳感器識(shí)別障礙物(例如，其它車(chē)輛、行人、二輪車(chē)等)的結(jié)果有關(guān)的數(shù)據(jù)時(shí)一起發(fā)送的識(shí)別數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可靠性。

診斷模塊143可以基于選定的基準(zhǔn)傳感器的概率模型來(lái)確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)。診斷模塊143可以計(jì)算誤差的協(xié)方差交集(covariance intersection)、基準(zhǔn)傳感器的協(xié)方差信息和待診斷的傳感器的誤差協(xié)方差信息。如圖2所示，協(xié)方差交集P_int可以是通過(guò)加權(quán)和(weighted sum)對(duì)不同的協(xié)方差信息P_uss和P_ref進(jìn)行融合的算法，在其中基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量誤差范圍P_ref和待診斷傳感器的誤差范圍P_uss被融合或合并或組合成一個(gè)范圍。

診斷模塊143可以通過(guò)使用下列公式1來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差交集P_int：

【公式1】

這里，P_uss為待診斷傳感器的誤差協(xié)方差，P_ref為基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差，ω為加權(quán)因子。

診斷模塊143可以檢驗(yàn)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在有效范圍(容許誤差范圍)之內(nèi)。診斷模塊143可以通過(guò)使用公式2來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的Mahalanobis距離D_int(Z_i)：

【公式2】

這里，Z_uss為待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，Z_ref為基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

診斷模塊143可以檢驗(yàn)通過(guò)使用公式2計(jì)算出的基準(zhǔn)傳感器與待診斷傳感器之間的誤差程度是否在驗(yàn)證門(mén)限(validation gate)G_γ,int之內(nèi)，從而確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)。換言之，診斷模塊143可以檢驗(yàn)待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)是否在由協(xié)方差交集設(shè)定的驗(yàn)證門(mén)限(有效范圍、容許誤差范圍)之內(nèi)，以確定數(shù)據(jù)是否有效。

當(dāng)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度在有效范圍之內(nèi)時(shí)，診斷模塊143可以確定出不需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度在有效范圍之外時(shí)，診斷模塊143可以確定出需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

當(dāng)需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，診斷模塊143可以通過(guò)使用公式3來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差和待診斷傳感器的誤差協(xié)方差的協(xié)方差并集(covariance union)P_uni。如圖3所示，協(xié)方差并集可以是考慮了基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差和待診斷傳感器的誤差協(xié)方差的數(shù)據(jù)融合的算法。

【公式3】

P_uni＝max(P_uss,P_ref)+(Z_uss-Z_ref)(Z_uss-Z_ref)^T

這里，Z_uss-Z_ref為基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差。

診斷模塊143可以通過(guò)使用協(xié)方差并集的有效范圍G_γ,uni來(lái)確定待診斷傳感器故障的可能性。

診斷模塊143可以檢驗(yàn)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在協(xié)方差并集的有效范圍(容許誤差范圍)之內(nèi)，從而確定故障的可能性。

診斷模塊143可以通過(guò)使用下列公式4來(lái)計(jì)算Mahalanobis距離D_uni(Z_i)，即，基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度。

【公式4】

當(dāng)Mahalanobis距離D_uni(Z_i)在由協(xié)方差并集設(shè)定的驗(yàn)證門(mén)限之內(nèi)時(shí)，診斷模塊143可以確定出沒(méi)有故障的可能性。當(dāng)Mahalanobis距離D_uni(Z_i)在驗(yàn)證門(mén)限之外時(shí)，診斷模塊143可以確定出有故障的可能性。

當(dāng)存在待診斷傳感器故障的可能性時(shí)，診斷模塊143可以對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器的故障診斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)故障診斷次數(shù)超過(guò)閾值時(shí)，診斷模塊143可以確定對(duì)應(yīng)傳感器的故障。

另一方面，當(dāng)不存在待診斷傳感器故障的可能性時(shí)，診斷模塊143可以對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)超過(guò)閾值時(shí)，診斷模塊143可以確定出需要對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

當(dāng)確定需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)模塊145可以通過(guò)利用基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)待診斷傳感器的參數(shù)。校準(zhǔn)模塊145可以通過(guò)在對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)期間改變基于對(duì)應(yīng)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的協(xié)方差信息的重要性來(lái)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)傳感器的誤差。

校準(zhǔn)模塊145可以通過(guò)應(yīng)用加權(quán)最小二乘法獲得校準(zhǔn)參數(shù)α和β，在加權(quán)最小二乘法中，允許在累積數(shù)據(jù)之中的基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)為真值的協(xié)方差的大小(驗(yàn)證門(mén)限)被用作加權(quán)因子ω_i。

校準(zhǔn)模塊145可以利用基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的差的平方值的累積數(shù)據(jù)作為成本函數(shù)。當(dāng)待診斷傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)相似時(shí)，校準(zhǔn)模塊145可以減小成本函數(shù)。因此，校準(zhǔn)模塊145可以計(jì)算使下列公式5的成本函數(shù)Q最小的校準(zhǔn)參數(shù)α和β：

【公式5】

這里，為基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，為待診斷傳感器在校準(zhǔn)之前的測(cè)量數(shù)據(jù)，為待診斷傳感器在校準(zhǔn)之后的測(cè)量數(shù)據(jù)，其由下列公式6表示：

【公式6】

在示例性實(shí)施例中，以示例的方式說(shuō)明了使用成本函數(shù)計(jì)算用于傳感器校準(zhǔn)的校準(zhǔn)參數(shù)α和β，但不局限于此?？梢詫?duì)其做出修改和改變。

圖4示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于ADAS用傳感器的故障診斷和校準(zhǔn)的方法的流程圖。圖5示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的傳感器故障警報(bào)輸出。

在操作S110中，處理器140的基準(zhǔn)選擇模塊141可以確定是否滿(mǎn)足用于發(fā)起對(duì)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行診斷的診斷條件。例如，基準(zhǔn)選擇模塊141可以檢驗(yàn)在兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的公共測(cè)量區(qū)域中是否存在物體，從而確定是否滿(mǎn)足診斷條件。

當(dāng)滿(mǎn)足診斷條件時(shí)，在操作S120中，基準(zhǔn)選擇模塊141可以分析安裝在車(chē)輛中的兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的可靠性(精度)，并且選擇具有最高可靠性的單個(gè)傳感器作為基準(zhǔn)傳感器。這里，兩個(gè)或更多個(gè)傳感器可以針對(duì)位于公共測(cè)量區(qū)域中的物體測(cè)量同類(lèi)數(shù)據(jù)(例如，距離或速度)，并且包括GPS傳感器111、超聲傳感器112、RADAR傳感器113、LiDAR傳感器114和攝像機(jī)115中的至少一個(gè)。

當(dāng)選定了基準(zhǔn)傳感器時(shí)，在操作S130中，處理器140的診斷模塊143可以計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差信息和待診斷傳感器的誤差協(xié)方差信息的協(xié)方差交集。診斷模塊143可以合并基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量誤差范圍與待診斷傳感器的測(cè)量誤差范圍，以設(shè)定用于確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)的驗(yàn)證門(mén)限G_γ,int。這里，驗(yàn)證門(mén)限可以設(shè)定用于確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)的容許誤差范圍。

診斷模塊143可以檢驗(yàn)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度(分布程度)是否在基準(zhǔn)范圍之內(nèi)，從而確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度可以是Mahalanobis距離。

在操作S140中，診斷模塊143可以檢驗(yàn)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在用于確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)的容許誤差范圍之內(nèi)，從而確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)。換言之，診斷模塊143可以根據(jù)待診斷傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)是否在驗(yàn)證門(mén)限G_γ,int之內(nèi)來(lái)確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)Mahalanobis距離D_int(Z_i)小于驗(yàn)證門(mén)限(有效區(qū)域)G_γ,int時(shí)，診斷模塊143可以確定出不需要進(jìn)行校準(zhǔn)，并且當(dāng)Mahalanobis距離D_int(Z_i)大于或等于驗(yàn)證門(mén)限G_γ,int時(shí)，確定出需要進(jìn)行校準(zhǔn)。

當(dāng)需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，在操作S150中，診斷模塊143可以計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的誤差協(xié)方差和待診斷傳感器的誤差協(xié)方差的協(xié)方差并集。協(xié)方差并集可以被用作用于確定是否檢測(cè)到待診斷傳感器的故障的驗(yàn)證門(mén)限G_γ,int。

在操作S160中，診斷模塊143可以檢驗(yàn)基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度是否在用于確定故障的驗(yàn)證門(mén)限之內(nèi)，從而確定是否存在故障的可能性。診斷模塊143可以計(jì)算基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與待診斷傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的Mahalanobis距離D_int(Z_i)，并且當(dāng)Mahalanobis距離D_int(Z_i)在驗(yàn)證門(mén)限之內(nèi)時(shí)，可以確定出不存在故障的可能性，而當(dāng)Mahalanobis距離D_int(Z_i)在驗(yàn)證門(mén)限之外時(shí)，可以確定出存在故障的可能性。

當(dāng)確定出存在故障的可能性時(shí)，在操作S170中，每當(dāng)生成故障可能性警報(bào)時(shí)，診斷模塊143可以對(duì)關(guān)于對(duì)應(yīng)的待診斷傳感器的故障診斷累計(jì)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。診斷模塊143可以將故障診斷次數(shù)記錄在存儲(chǔ)裝置120中。

在操作S180中，診斷模塊143可以基于故障診斷次數(shù)來(lái)檢驗(yàn)是否確定故障。例如，當(dāng)故障可能性警報(bào)的次數(shù)大于或等于預(yù)定次數(shù)(閾值)時(shí)，診斷模塊143可以最終確定待診斷傳感器的故障。

隨后，在操作S190中，診斷模塊143可以通過(guò)輸出單元130通知駕駛者待診斷傳感器的故障。輸出單元130可以在處理器140的控制下以駕駛者能夠識(shí)別的特定形式輸出對(duì)應(yīng)傳感器的故障。例如，輸出單元130可以在顯示屏上顯示有故障的傳感器，如圖5所示。

當(dāng)在操作S160中不存在待診斷傳感器故障的可能性時(shí)，在操作S200中，校準(zhǔn)模塊145可以對(duì)待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行累積計(jì)數(shù)。校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)可以作為用于隨后校準(zhǔn)的相關(guān)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置120中。

在操作S210中，校準(zhǔn)模塊145可以檢驗(yàn)待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)是否大于或等于閾值，從而確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，當(dāng)待診斷傳感器的校準(zhǔn)請(qǐng)求次數(shù)大于或等于閾值時(shí)，校準(zhǔn)模塊145可以確定出需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

當(dāng)確定出需要對(duì)待診斷傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，在操作S220中，校準(zhǔn)模塊145可以對(duì)待診斷傳感器執(zhí)行校準(zhǔn)。換言之，校準(zhǔn)模塊145可以使用公式5和公式6來(lái)計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù)。由于校準(zhǔn)模塊145將計(jì)算出的校準(zhǔn)參數(shù)應(yīng)用到對(duì)應(yīng)傳感器，因此它可以利用經(jīng)校準(zhǔn)的傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的傳感器故障診斷。

如圖6所示，當(dāng)在行駛期間障礙物位于車(chē)輛的前方并且車(chē)輛停止預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)，處理器140可以通過(guò)設(shè)置在車(chē)輛前部的前視攝像機(jī)、前視RADAR和四個(gè)前部超聲傳感器獲得關(guān)于障礙物的距離數(shù)據(jù)或車(chē)輛與障礙物之間的距離。處理器140可以選擇前視攝像機(jī)、前視RADAR和四個(gè)前部超聲傳感器中的任何一個(gè)作為基準(zhǔn)傳感器，將基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與其它各傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且確定偏差大于或等于預(yù)定值的傳感器作為具有故障可能性的傳感器。換言之，處理器140可以確定出，與其它傳感器相比具有相對(duì)高的偏差(誤差)的前部超聲傳感器FIR具有故障可能性。

當(dāng)故障可能性診斷次數(shù)大于或等于預(yù)定次數(shù)時(shí)，處理器140可以確定對(duì)應(yīng)傳感器的故障，并且可以通知駕駛者對(duì)應(yīng)傳感器的故障。另外，處理器140可以輸出通知傳感器的故障的警報(bào)并且引導(dǎo)駕駛者采取措施。

圖7示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的傳感器的校準(zhǔn)。

如圖7所示，當(dāng)障礙物位于后側(cè)視RADAR、全方位攝像機(jī)和側(cè)部超聲傳感器的測(cè)量區(qū)域重疊的測(cè)量區(qū)域中時(shí)，處理器140可以通過(guò)各傳感器獲得關(guān)于障礙物的距離數(shù)據(jù)。

處理器140可以選擇后側(cè)視RADAR、全方位攝像機(jī)和側(cè)部超聲傳感器中的任何一個(gè)作為基準(zhǔn)傳感器，并且可以將基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與其它各傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)后側(cè)部超聲傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)之間的誤差程度在用于確定是否需要校準(zhǔn)的容許誤差范圍之外時(shí)，處理器140可以對(duì)對(duì)應(yīng)傳感器執(zhí)行參數(shù)校準(zhǔn)。然后，處理器140可以更新校準(zhǔn)參數(shù)以提高關(guān)于后側(cè)部超聲傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

如上文所闡述的，可以在無(wú)需單獨(dú)的評(píng)估設(shè)備的情況下診斷ADAS中使用的傳感器的故障。

另外，可以在無(wú)需單獨(dú)的校準(zhǔn)設(shè)備的情況下對(duì)有故障的傳感器執(zhí)行校準(zhǔn)。

在上文，雖然參考示例性實(shí)施例和附圖對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行了描述，但本公開(kāi)不局限于此，而是可以由本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和改變而不背離下列權(quán)利要求所要求保護(hù)的本公開(kāi)的精神和范圍。