[发明专利]用于控制车辆的系统及方法

说明书

一种用于控制车辆的系统，传感器感测指示车辆状态的测量值并且存储器存储车辆的运动模型、车辆的测量模型以及传感器的校准状态的概率分布的均值和方差。车辆的运动模型定义了从先前状态到经受了由传感器的校准状态在车辆运动中的不确定性引起的干扰的当前状态的车辆的运动。测量模型使用传感器的校准状态将传感器的测量值与车辆状态相关联。系统包括处理器，该处理器基于用权重加权的采样的校准状态的函数对校准状态的概率分布进行更新，所述权重是基于在由概率分布定义的可行空间上采样的校准状态与使用运动模型和测量模型基于测量值估计的相应校准状态之间的差而确定的。系统包括控制器，该控制器使用利用传感器的校准状态的更新的概率分布适配的传感器的测量值来控制车辆。

技术领域

本发明涉及车辆的控制，并且更具体地，涉及校准车辆的传感器和/或使用经校准的传感器的测量值来控制车辆的移动。

背景技术

传感器校准是高级驾驶员辅助系统的关键要素。在当代生产的车辆中发现的许多传感器通常价格低廉，因此易于产生时变偏移和定标误差，并且经受大噪声。例如，在传感器测量值中，横向加速度和方位(偏航)角速度测量值可能具有漂移和大的噪声，从而迫使这些测量值对于在非常有限的时间间隔内进行预测是可靠的。类似地，测量方向盘角度的传感器具有偏移误差，当该偏移误差用于车辆模型中的航位推算时，会导致随时间累积的预测误差。更进一步使事情复杂化的是，车轮速度传感器由于轮胎半径估计中的定标误差而导致车辆速度估计中的误差。

最近启用新的高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自主能力的浪潮暗示了对可以在更长的时间间隔内被使用以可靠地预测车辆运动的传感器信息的需求。如何实现更可靠的传感器信息的潜在主题是：活用传感器融合，尽可能有效地利用现有的低成本传感器，实现尽可能多的目的和驾驶员辅助功能。

为此，需要确定车辆传感器的偏移和噪声。另外，尽管可以提前执行一些传感器校准，但是当被安装在车辆中时，诸如加速度计之类的一些传感器可能具有与先验确定的噪声水平不同的有效噪声水平。原因在于传感器噪声取决于许多因素，诸如温度、年限以及传感器在车辆中的放置位置。例如，传感器放置得越高，来自悬架系统的干扰就会越多地影响传感器中的视在噪声。

因此，需要一种用于实时校准车辆传感器中的偏移和噪声的方法及系统。不幸地是，已知的解决方案是基于补偿偏航角速度和方向盘偏置的简单的平均化技术。然而，平均化方法是基于诸如直行驾驶之类的关于车辆行为的简单假设的，并且不能估计一般驾驶期间的偏移。参见例如美国专利US 8731769中描述的方法。

发明内容

一些实施方式的目的是提供一种用于确定车辆传感器(诸如惯性传感器和方向盘传感器)的传感器偏移以及车轮的轮胎半径的系统和方法。一些实施方式的另一目的是在车辆实时操作期间确定传感器偏移。如本文所使用的，传感器可以是提供指示车辆运动的信息的任何类型的物体。

各种实施方式的另一目的是确定诸如传感器测量值的方差之类的车辆传感器的统计属性。尽管通常先验地确定了诸如方差之类的统计属性，但是传感器的方差随时间和温度而变化，并且取决于传感器的放置位置。因此，数个实施方式集中于确定车辆的实时操作中的统计属性。

一些实施方式基于以下认识：车辆的运动取决于传感器的测量值的精度。为此，试图通过同时且迭代地估计车辆状态和传感器的校准状态来校准传感器。然而，为了在连续的时刻上迭代地估计车辆状态和传感器的校准状态，需要两个运动模型，一个是车辆状态的运动，并且一个是传感器的校准状态的运动。车辆状态的运动由车辆的运动模型确定。然而，传感器的校准状态的时间演变是未知的，因此传感器的校准状态的运动的任何模型是未知的并且不能被验证。