CN108474851B - 机动车上的激光雷达扫描装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于应用在机动车中的激光雷达扫描装置，其包括具有预先确定的扫描区域的激光雷达传感器，其中，所述激光雷达传感器设置用于对所述扫描区域内的对象进行距离确定，和用于根据所述机动车的行驶状况改变所述激光雷达传感器的扫描区域的定向的摆动装置。

Description

机动车上的激光雷达扫描装置
技术领域
本发明涉及一种机动车上的激光雷达扫描装置。本发明尤其涉及激光雷达扫描装置的控制。
背景技术
在机动车上安装有激光雷达扫描装置。扫描装置发送光到周围环境中并且接收在对象上反射的光。基于光的传播时间可以确定到对象的距离。在不同的实施方式中，可以使扫描装置的光束在一个或两个方向上周期性地运动，以便扫描预先确定的扫描区域。例如碰撞警告装置可以分析处理扫描装置的扫描结果，以便确定，机动车是否接近对象从而存在碰撞危险。激光雷达扫描装置现在还很少远距离传播并且通常分配给机动车车载的一个确定的功能。因此，机动车上的激光雷达扫描装置的定向通常是固定不变的。
发明内容
本发明基于以下任务：说明一种用于更灵活地利用机动车上的激光雷达扫描装置的技术。本发明借助于独立权利要求的主题解决该任务。从属权利要求复述优选的实施方式。
用于应用在机动车中的激光雷达扫描装置包括具有预先确定的扫描区域的激光雷达传感器，其中，激光雷达传感器设置用于对扫描区域内的对象进行距离确定，并且，包括用于根据机动车的行驶状况改变激光雷达传感器的扫描区域的定向的摆动装置。
通过扫描区域的定向的可改变性可以更灵活地利用扫描装置。例如在不同的行驶状况中使用的不同的行驶辅助可以分别访问激光雷达扫描装置并且在此可以使扫描区域根据其相应的任务更好地定向。例如应确定碰撞警告以防在前面行驶的机动车的行驶辅助与应扫描机动车的相对于障碍物的近区域的停车辅助要求扫描区域的不同的定向。
在第一变型中，摆动装置设置用于使激光雷达传感器绕一轴线摆动。在此，可以具有自身可运动的部分的、整个激光雷达传感器可摆动地布置。在此，摆动装置可以简单和稳健地构造。
在另一种变型中，摆动装置设置用于使在激光雷达传感器的光路中的反射元件或折射元件绕一轴线摆动。反射元件可以包括例如镜，或者折射元件可以包括棱镜。由此可以减小以下运动质量：通过摆动装置可以使所述运动质量运动。可以简化激光雷达传感器的电接通可以简化，因为电接头不必跨接摆动轴线。
在一种优选的实施方式中，扫描区域的定向根据机动车的行驶速度来改变。尤其是，在行驶速度低的情况下，可以使扫描区域朝向地面改变，并且在行驶速度高的情况下，可以使扫描区域朝向水平线的方向改变。因此，可以借助于扫描装置扫描的对象的最大距离在机动车的速度高的情况下可以比在速度低的情况下更大。
在不同的实施方式中，扫描区域可以绕机动车的横轴线或者竖轴线摆动。在一种特别优选的实施方式中，扫描区域的定向可以在两个方向上改变。由此可以实现在激光雷达扫描装置用于不同的测量任务或者用于唯一的测量任务的测量结果的改进的可应用性方面的最大灵活性。
激光雷达扫描装置可以安装在机动车的不同位置上。例如，安装可以在车辆顶部、侧面镶条的、散热器格栅的或者保险杠的区域中进行。然而，特别优选地，扫描装置安装在机动车的侧视镜壳体上。尤其与扫描区域在水平和竖直方向上(绕竖轴线和绕横轴线)的可摆动性组合地，可以由此更好地动态地选择以及扫描对于机动车重要相关的区域。此外，激光雷达扫描装置不但可以安装在机动车的左边的侧视镜壳体中而且可以安装在机动车的右边的侧视镜壳体中。分别扫描的区域可以以有利的方式重叠或者补充。
一种方法包括以下步骤：确定机动车的行驶状况；基于所确定的行驶状况改变安装在机动车上的激光雷达扫描装置的激光雷达传感器的扫描区域的定向；借助于激光雷达扫描装置扫描机动车的周围环境以及确定到扫描区域内的对象的距离。
所述方法尤其可以用于控制以上描述的激光雷达扫描装置。
在一种实施方式中，输出所确定的到对象的距离。在另一种实施方式中，根据所确定的距离控制机动车。例如，扫描装置可以用于确定在机动车前方的路面不平坦性并且使机动车的行驶机构与确定结果相协调。如果存在例如地面波或者凹坑，则可以有针对性地朝向地强硬地或者柔和地调整行驶机构的阻尼。
附图说明
现在，参照附图更准确地描述本发明，在附图中：
图1示出具有激光雷达扫描装置的机动车；
图2示出机动车上的、图1的激光雷达扫描装置；
图3示出机动车上的、不同地水平摆动的激光雷达传感器；
图4示出机动车上的、不同地竖直摆动的激光雷达传感器；以及
图5示出方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有激光雷达扫描装置105的机动车100。扫描装置105包括激光雷达传感器110和调整装置125，所述激光雷达传感器具有预先确定的扫描区域115，所述扫描区域具有预先确定的定向120。优选地，控制装置130附加地设置用于控制调整装置125和/或激光雷达传感器110。优选地，控制装置130包括用于获取表明机动车100的行驶状况的信息的第一接口135。此外，优选地，第二接口140设置用于以原始的或者经处理的形式提供激光雷达传感器110的扫描结果。在不同的实施方式中，第二接口140可以与显示装置、警告装置或者另外的处理装置连接，所述另外的处理装置实施用于机动车100的驾驶员辅助功能。
激光雷达传感器110发送光并且接收所发送的、在扫描区域115中的对象145上反射的光。如以下参照图2还更准确地阐述的那样，扫描区域115可以在一个或者两个维度上通过一角度限界。扫描区域115的中心通过定向120构成。在此，定向120作为半直线示出，所述半直线分别平分两个角度、尤其水平的和竖直的角度。通常，激光雷达传感器110包括发动机驱动的元件，以便周期性地控制扫描区域115的照明。然而，在此，定向120总是保持不变。
提出，激光雷达传感器110借助调整装置125如此构造，使得可以改变扫描区域115的定向120。定向120尤其应根据机动车100的行驶状况来改变。在此，可以基于激光雷达传感器110的扫描结果和/或基于其他的扫描或者处理来确定行驶状况。
图2从其他角度示出机动车100上的、图1的激光雷达扫描装置105。纯示例性地，扫描装置105安装在机动车100的顶部上。机动车100具有纵轴线205、横轴线210和竖轴线215。优选地，扫描装置105的扫描区域115通过两个角度来表征。绕竖轴线215的第一角度220也称作水平角度，并且，绕横轴线210的第二角度225也称作竖直角度。定向120不但平分第一角度220而且平分第二角度225。当对象位于扫描区域115内时，可以仅仅借助于激光雷达扫描装置105检测对象145。在这里，不考虑距离限制。
为了不同的目的，有意义的是，相对于机动车100的坐标系205、210、215扫描不同的扫描区域115。为此，激光雷达扫描装置105的激光雷达传感器110设置用于借助于调整装置125来调整，更确切地说，优选绕横轴线210、绕竖轴线215或者绕两个轴线210、215调整。
图3示出在机动车100上的、不同地竖直摆动的激光雷达传感器110。在图3A中，在纵轴线205和定向120之间的角度相对大，扫描区域115朝向机动车100的底座或者底部摆动。图3B示出扫描装置105的一个位置，在该位置中，相同的角度较小：扫描区域115朝向水平线摆动。在图3A的位置中，可以借助于激光雷达扫描装置105更好地扫描机动车100的近区域，而可以借助于在图3B中示出的位置更好地扫描远区域。优选，在速度低的情况下调节图3A的大的角度和在机动车100的速度高的情况下调节图3B的小的角度。在角度之间的过渡可以连续地或者跳跃地设计。
在两个图3A和3B中，激光雷达传感器110在机动车的前部区域中大约安装在机动车100的保险杠305的高度上。在其他实施方式中，如在图3B中表明的那样，也可以使用在顶部的区域310、侧向的区域315、侧视镜壳体320或者散热器格栅325的区域中的位置用于激光雷达传感器110。优选地，激光雷达传感器110如此安装在机动车100上，使得激光雷达传感器尽可能不干扰机动车100的直线驾驶并且理想地几乎不或者完全不可见。例如，激光雷达传感器110可以在侧向的区域315上布置在装饰条上或者装饰条中，在散热器格栅325上布置在品牌标志上或者品牌标志中，或者在顶部310上布置在用于GPS天线或者无线电广播天线的天线壳体上或者天线壳体中。特别优选地，激光雷达传感器110安装在侧视镜壳体320中。
图4示出在机动车100上的、不同地水平摆动的激光雷达传感器110。纯示例性地，设置两个激光雷达传感器110，所述两个激光雷达传感器可以属于相同的或者属于两个不同的激光雷达扫描装置105。每个激光雷达传感器110安装在机动车100的外视镜壳体320中。图4A示出激光雷达传感器110的定向，在所述定向中，定向120朝向机动车100的行驶方向延伸并且相对于机动车100的横轴线210围成相对大的角度。在机动车100前方，两个激光雷达传感器110的扫描区域115重叠。在图4B中示出激光雷达传感器110的另一位置，在所述另一位置中，定向120示例性地稍微地背离机动车100的行驶方向地对准并且相对于横轴线210围成相对小的角度。在此，扫描区域115不重叠。
例如在速度较高的情况下，在图4A中示出的位置优选可以用于向前行驶，而在图4B中示出的位置例如更好地在缓慢地行驶、停车位搜索、泊车过程或者停顿期间被占用。
图5示出方法500的流程图。方法500尤其设置用于在处理装置130中的实施。为此，方法500可以包括计算机程序产品，并且，处理装置130可以包括可编程的微计算机。
在第一步骤505中，确定机动车100的行驶状况。例如可以基于在机动车100的周围环境中的扫描结果和/或基于确定的促动器的位置来确定行驶状况。促动器尤其可以涉及机动车100的纵向控制或横向控制。此外，可以考虑机动车100沿着或者绕轴线205、210或215的速度、加速度或者转动来确定行驶状况。
在步骤510中，基于所确定的行驶状况改变激光雷达传感器110的定向120。如以上已经描述的那样，为此可以使光学系统、激光雷达传感器110或者完整的激光雷达扫描装置105运动。优选地，该运动绕轴线进行或者进一步优选地绕相互线性无关的两个轴线进行。
在步骤515中，借助于激光雷达扫描装置105扫描机动车100的周围环境。
在步骤520中，可以示出或者提供扫描结果或者可以基于扫描结果控制机动车100。接着，方法500可以返回到第一步骤505并且重新运行。要注意，在步骤505中，也可以基于步骤520的扫描结果确定行驶状况。

Claims (7)

1.一种用于应用在机动车(100)中的激光雷达扫描装置(110)，其中，所述激光雷达扫描装置(100)包括以下：
具有预先确定的扫描区域(115)的激光雷达传感器(110)；
其中，所述激光雷达传感器(110)设置用于对所述扫描区域(115)内的对象(145)进行距离确定；
用于根据所述机动车(100)的行驶状况改变所述激光雷达传感器(110)的扫描区域(115)的定向(120)的摆动装置(125)，
其中，所述扫描区域(115)绕所述机动车(100)的横轴线(210)改变，
其中，在行驶速度低的情况下所述扫描区域(115)朝向地面改变并且在行驶速度高的情况下所述扫描区域(115)朝向水平线改变，其中，所述激光雷达传感器(110)的定向(120)在所述机动车(100)的行驶方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的激光雷达扫描装置(110)，其中，所述摆动装置(125)设置用于使所述激光雷达传感器(110)绕一轴线摆动。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达扫描装置(110)，其中，所述摆动装置(125)设置用于使在所述激光雷达传感器(110)的光路中的反射元件或者折射元件绕一轴线摆动。
4.根据权利要求1或2所述的激光雷达扫描装置(110)，其中，所述扫描区域(115)的定向(120)绕竖轴线(215)改变。
5.根据权利要求1或2所述的激光雷达扫描装置(110)，其中，所述激光雷达扫描装置(110)安装在所述机动车(100)的侧视镜壳体(320)上。
6.一种方法(500)，其包括以下步骤：
确定(505)机动车(100)的行驶状况；
基于所确定的行驶状况改变(510)安装在所述机动车(100)上的激光雷达扫描装置(110)的激光雷达传感器(110)的扫描区域(115)的定向(120)；
借助于所述激光雷达扫描装置(110)扫描(515)所述机动车(100)的周围环境；以及
确定(515)到所述扫描区域(115)内的对象(145)的距离，
其中，所述扫描区域(115)绕所述机动车(100)的横轴线(210)改变，
其中，在行驶速度低的情况下所述扫描区域(115)朝向地面改变并且在行驶速度高的情况下所述扫描区域(115)朝向水平线改变，其中，所述激光雷达传感器(110)的定向(120)在所述机动车(100)的行驶方向上延伸。
7.根据权利要求6所述的方法(500)，其中，根据所确定的距离控制(520)所述机动车(100)。
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