CN109690348A - 用于机动车距离测量的激光扫描仪 - Google Patents

用于机动车距离测量的激光扫描仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光扫描仪的工作模式。该工作模式是根据车辆的行驶状态，从多个工作模式中选出的。

Description

用于机动车距离测量的激光扫描仪
技术领域
不同实施例涉及一种激光扫描仪。特别地，各种实施例涉及根据例如轿车的车辆的行驶状态操作激光扫描仪。
背景技术
物体的距离测量在各技术领域中都有所期望。例如，期望与自动驾驶的应用相结合，以识别机动车周围的物体，特别是确定到物体的距离。
用于物体的距离测量技术即所谓的LIDAR技术(英语：Light detection andranging，有时也作激光雷达LADAR)。其中，脉冲激光从发射器发出。周围的物体反射激光。随后可以测量这些反射。可以通过确定激光的穿行时间来确定到物体的距离。
为了以空间分辨的方式识别周围的物体，对激光进行扫描是可能的。这可以根据激光的辐射角度来识别周围不同的物体。
在一些应用中，LIDAR技术被用于车辆，例如轿车。由此可以实现例如自动驾驶技术。通常可以想到基于具有距离信息和/或深度信息的LIDAR数据的各种驾驶员辅助功能。
然而，传统的激光扫描仪具有一定局限和缺点。例如，由于例如激光扫描仪的硬件几何形状，激光扫描仪的工作模式通常可能是预先固定的。根据车辆的行驶状态，可能会导致对周围物体的距离进行测量时的不准确。
发明内容
因此，需要基于激光测量物体距离的改进技术。具体来说，需要至少改善或消除一些上述限制和缺点的技术。
所述问题通过独立权利要求的特征得到解决。从属权利要求的特征限定实施例。
在一个示例中，一种装置包括激光扫描仪。所述激光扫描仪具有激光光源。所述激光扫描仪被设计为用于沿第一扫描轴扫描来自激光光源的激光。所述装置还包括被设计为用于接收控制数据的接口。所述控制数据指示车辆的行驶状态。所述装置还包括至少一个计算单元。所述至少一个计算单元被设计为根据所述车辆的行驶状态操作所述激光扫描仪，以从多个工作模式中选择有效工作模式。所述至少一个计算单元进一步被设计为基于所述激光对所述装置周围的物体进行距离测量。
在一个示例中，一种方法包括使用激光扫描仪沿第一扫描轴扫描激光。所述方法还包括接收控制数据。所述控制数据指示车辆的行驶状态。所述方法还包括操作激光扫描仪，以根据所述车辆的行驶状态从多个工作模式中选择有效工作模式。所述方法进一步包括基于所述激光对周围的物体进行距离测量。
所述距离测量可以通过使用所述有效工作模式进行。所述多个工作模式可以改变所述激光扫描仪的操作。
在一个示例中，车辆包括具有激光扫描仪的装置。所述激光扫描仪具有激光光源。所述激光扫描仪被设计为沿第一扫描轴扫描来自所述激光光源的激光。所述装置还包括被设计为接收控制数据的接口。所述控制数据指示所述车辆的行驶状态。所述装置还包括至少一个计算单元。所述至少一个计算单元被设计为根据所述车辆的行驶状态操作所述激光扫描仪，以从多个工作模式中选择有效工作模式。所述至少一个计算单元进一步被设计为基于所述激光对所述装置周围的物体进行距离测量。
一种装置包括具有激光光源的LIDAR系统，其中所述LIDAR系统被设计为以空间分辨的方式沿第一轴监测来自所述激光光源的激光反射。所述装置还包括接口，其被设计为接收指示车辆的行驶状态的控制数据。所述装置还包括至少一个计算单元，其被设计为根据所述车辆的行驶状态操作LIDAR系统，以从多个工作模式中选择有效工作模式。在这种情况下，所述至少一个计算单元还被设计为基于所述激光对所述装置周围的物体进行距离测量。例如，所述装置可以包括Flash-LIDAR系统。
在不脱离本发明的保护范围的情况下，以上描述的特征和以下描述的特征不仅可以在相应的、明确解释的组合中使用，也可以用于其他组合或单独使用。
附图说明
图1根据不同实施例示意性地示出了具有激光扫描仪和接口的装置，该接口被设计为接收指示车辆的行驶状态的控制数据。
图2根据不同实施例示意性地示出了的激光扫描仪。
图3是根据不同实施例的方法的流程图。
图4根据不同实施例示意性地示出了控制数据。
图5根据不同实施例示意性地示出了车辆的行驶状态。
图6是根据不同实施例的包括具有激光扫描仪的装置的车辆的示意性侧视图，其中图6示出了垂直的扫描轴。
图7是根据不同实施例的包括具有激光扫描仪的装置的车辆的示意性视图，其中图7示出了水平的扫描轴。
图8根据不同实施例示出了由垂直的扫描轴和水平的扫描轴限定的扫描区域，其尺寸根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图9根据不同实施例示出了由垂直的扫描轴和水平的扫描轴限定的扫描区域，其尺寸根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图10根据不同实施例示出了由垂直的扫描轴和水平的扫描轴限定的扫描区域，其方位根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图11根据不同实施例示出了由垂直的扫描轴和水平的扫描轴限定的扫描区域，其方位根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图12根据不同实施例示意性地示出了沿垂直的扫描轴的扫描点密度，其中扫描点密度根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图13根据不同实施例示意性地示出了沿垂直的扫描轴的扫描点密度，其中扫描点密度根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图14根据不同实施例示意性地示出了激光的脉冲序列，其中脉冲序列中的脉冲的脉冲能量和脉冲序列中的脉冲的重复率根据激光扫描仪的工作状态而变化。
图15根据不同实施例示意性地示出了实现激光扫描仪的偏转单元的光纤。
图16示意性地示出了根据图15的光纤的横向模式。
图17示意性地示出了根据图15的光纤的扭转模式。
图18示意性地示出了连接至根据图15的光纤的可移动端的平面镜。
图19示意性地示出了连接至根据图15的光纤的可移动端的平面镜。
图20示意性地示出了通过谐振激励根据图15的光纤的两个运动自由度而获得的叠加图。
图21示意性地示出了在针对根据图15的光纤的一个运动自由度的扫描过程中的扫描振幅的变化。
具体实施方式
通过结合以下实施例的描述，本发明的上述特性、特征和优点以及将其实现的方式方法将变得更加清楚和易于理解，这些实施例将结合附图进行说明。
下面将参考附图结合优选实施例对本发明进行详细描述。附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图是本发明的各种实施例的示意图。附图中所示的元件不一定按实际比例绘制。而是，图中所示的各种元件将以本领域技术人员能够理解它们的功能和一般目的的方式再现。图中所示的功能单元和元件之间的连接和耦合也可以实现为间接连接或耦合。连接或耦合可以通过有线或无线实现。功能单元可以通过硬件，软件或硬件和软件的组合实现。
下面将描述用于扫描激光的各种技术。例如，下面描述的技术可以实现激光的一维或二维扫描。扫描可以指重复发射不同发射角度的激光。给定发射角度的重复实现可以确定扫描的重复率。发射角度的集合可以定义扫描区域或图像区域。扫描可以指用激光重复扫描周围的不同扫描点。对于每个扫描点可以确定出特定数据。
扫描区域的重复扫描对应于图像重复率。通常，图像重复率在5Hz-50Hz的范围内。然而，在这种情况下，相同的扫描频率可以用于不同的图像重复率，例如，在谐振扫描仪的情况中，扫描频率可以通过偏转单元的弹性悬挂的固有频率来确定。
例如，可以使用相干或非相干激光。可以使用偏振或非偏振激光。例如，激光可以使用脉冲形式的。例如，可以使用脉冲持续时间在飞秒、皮秒或纳秒范围内的短激光脉冲。例如，脉冲持续时间可以在0.5-3ns的范围内。激光的波长可以在700-1800nm的范围内。
在各种示例中，扫描区域被定义为一维。这可能意味着，例如，激光扫描仪通过偏转单元仅沿一单个的扫描轴扫描激光。在其他示例中，扫描区域定义为二维。这可能意味着，例如，激光扫描仪通过偏转单元沿第一扫描轴和沿第二扫描轴扫描激光。这种情况下，第一扫描轴和第二扫描轴彼此不相同。例如，第一扫描轴和第二扫描轴可以彼此正交。
在一些示例中，二维扫描区域可以由具有两个或更多个运动自由度的单个偏转单元实现。这可能意味着，根据第一扫描轴的偏转单元的第一运动和根据第二扫描轴的偏转单元的第二运动是例如通过致动器产生的，其中，该第一运动和该第二运动在空间和时间上重叠。
在其他示例中，二维扫描区域可以由一个以上的单个偏转单元实现。例如，两个偏转单元各自激励一个运动自由度是可能的。激光首先可以通过第一偏转单元偏转，然后通过第二偏转单元偏转。因此，两个偏转单元可以一个接一个地布置在光束路径中。这意味着两个偏转单元的运动在空间上是不重叠的。例如，相应的激光扫描仪可以具有彼此间隔布置的两个平面镜或棱镜，每个平面镜或棱镜可以单独调节。
在各种示例中，激光扫描仪可以谐振地操作用于扫描激光的不同的运动自由度。这种激光扫描仪有时也被称为谐振激光扫描仪。特别地，谐振激光扫描仪可以与以步进方式(英语：stepped)操作至少一个运动自由度的激光扫描仪不同。在一些示例中，例如，对应于第一扫描轴的第一运动和对应于不同于第一扫描轴的第二扫描轴的第二运动可以分别谐振地实现。
在各种示例中，光纤的可移动端被用作用于扫描激光的偏转单元。例如，可以使用光纤，其也被称为玻璃光纤。然而也并非必须使用光纤。然而，在此情况下，光纤也不是必须由玻璃制成。例如，光纤可以由塑料，玻璃或其他材料制成。例如，光纤可以由石英玻璃或硅制成。例如，光纤可以从硅或绝缘硅(英语：Silicon on insulator，SOI)晶片中释放。例如，光纤可以具有70GPa弹性模量，或在40GPa-80GPa范围内、优选在60-75GPa范围内的弹性模量。例如，光纤可以具有在120GPa-200GPa范围内的弹性模量，例如约160GPa。例如，光纤可以允许最高4％的材料膨胀。在一些示例中，光纤具有芯，射入的激光在芯中传播并通过在边缘处的全反射封闭在芯中(光波导)。但是光纤不是必须具有芯。在各种示例中，可以使用所谓的单模光纤(英语：Single mode fibers)或多模光纤(英语：multimode fibers)。本文描述的各种光纤可以具有例如圆形横截面。例如，本文描述的各种光纤的直径可以不小于50μm，可选地不小于150μm，进一步可选地不小于500μm，再进一步可选地不小于1mm。然而，该直径也可以小于1mm，可选地小于500μm，进一步可选地小于150μm。例如，本文描述的各种光纤可以设计为弯的或曲的，即柔性的。因此本文描述的光纤的材料可以具有一定的弹性。
例如，光纤的可移动端可以一维或二维地移动。例如，光纤的可移动端可以相对于光纤的固定位置倾斜；这导致光纤的弯曲。这可以对应于第一运动自由度。可替换地或附加地，光纤可移动端可能沿着光纤轴旋转(扭转)。这可以对应于第二运动自由度。本文描述的各种示例中，均可将光纤可移动端的扭转实施为光纤可移动的弯曲的替换或附加。在其他示例中，还可以实现其他的运动自由度。通过光纤的可移动端的运动，可以实现激光以不同的角度发射。因此可以用激光扫描周围。根据可移动端移动的振幅，可以实现不同尺寸的扫描区域。
在各种示例中，至少一个光学元件可以附接到光纤的可移动端，例如平面镜、棱镜和/或透镜，例如具有渐变折射率的透镜(GRIN-Linse)。通过光学元件，可以偏转来自激光光源的激光。例如，平面镜可以由晶片，例如硅晶片，或者玻璃基板实现。例如，平面镜的厚度可以在0.05μm-0.1mm的范围内，例如特别是在500μm±200μm的范围内。例如，平面镜可以具有带肋的背面结构，用于在加固的同时减小惯性矩。例如，平面镜可以形成为正方形、矩形、椭圆形或圆形。例如，平面镜的直径可以在3mm到6mm的范围内，但也可以达到20mm。
在各种示例中，可以使用LIDAR技术。LIDAR技术可以被用于对周围物体进行空间分辨的距离测量。例如，LIDAR技术可以包括脉冲激光在光纤的可移动端、物体和探测器之间的穿行时间的测量。可替换地或附加地，也可以使用结构化照明的技术。
在各种示例中，LIDAR技术可以与机动车辆的驾驶员辅助功能相结合实施。因此，包含激光扫描仪的装置可以布置在机动车辆中。例如，可以创建深度分辨的LIDAR图像并将其传递给机动车辆的驾驶员辅助系统。因此，可以实现例如辅助驾驶或自动驾驶的技术。
本文描述的各种示例都基于以下的认知，即期望根据车辆的行驶状态选择激光扫描仪的工作模式。行驶状态可以例如描述在行驶期间可变的车辆属性或车辆周围环境的实际值。具体地，激光扫描仪的期望工作参数可以根据车辆的行驶状态而显著不同。例如，当在高速公路上快速行驶时，可能更期望实现指向前方并且高分辨率的较小扫描区域，用于可靠地识别更多远距离物体。反之，当在高速公路上快速行驶时，可能不需要在高速公路边界的左侧和右侧获得特别高的分辨率。然而，当在城市内的街道上缓慢行驶时，可能期望实现特别大的扫描区域，以还能够检测位于机动车辆左侧和右侧的物体。当在城市内的街道上缓慢行驶时，可能没有必要检测特别远的物体，例如超过100米或150米远。
市内交通可以是例如由以下一项或多项指示的：道路类型；速度；在周围识别出的人员或车辆；道路弯曲度，等等。
虽然本文描述了关于机动车辆并且特别是轿车的各种示例，但是相应的技术也可以应用于其他车辆。包括例如飞行无人机、机器人、卡车、船、火车、飞行器、轮船、帆船等。
图1示出了关于装置100的方面。装置100包括激光扫描仪101。激光扫描仪101被设计为从激光光源发射激光至装置100的周围。在这种情况下，激光扫描仪101被设计为至少沿扫描轴扫描激光。在一些示例中，激光扫描仪101被设计为沿第一扫描轴和第二扫描轴扫描激光。
装置100还包括计算单元102。例如，计算单元102包括模拟电路、数字电路、微处理器、FPGA和/或ASIC。计算单元102可以实施逻辑运算。在一些示例中，装置100还可以包括以分布式实施逻辑运算的一个以上的计算单元。
例如，计算单元102可以操作激光扫描仪101。计算单元102可以设置例如激光扫描仪101的一个或多个工作参数。在本文描述的各种示例中，计算单元102可以激活激光扫描仪101的不同工作模式。由此可以通过激光扫描仪101的一组工作参数来定义工作模式。
例如，工作参数包括：扫描区域的尺寸；扫描区域的方位(alignment)，例如可以通过布置扫描区域的中心来定义；扫描点密度，即相邻的距离测量之间的距离；定义扫描区域的扫描过程重复率(有时也称为图像重复率)；激光脉冲的脉冲能量；激光脉冲的重复率；激光脉冲的占空比(英语：duty cycle)；探测器光圈孔，等等。
例如，在城市中和/或低速时，可以选择光圈孔较小的探测器。因此可以减小距离测量的范围，这是因为较少的次级激光可以被收集。然而，另一方面，在城市中和/或低速时，可能不需要特别大的距离测量的范围。同时，通过较小的光圈孔可以减少例如来自其他激光扫描仪的干扰影响，这是因为次级激光可以是以特定位置选择性收集的。可变光圈孔可以是通过例如LCD矩阵或机械可调的光圈实现的。
在这种情况下，计算单元102可以被设计为根据与车辆的行驶状态(图1中未示)确定对应的有效工作模式，据此与装置100相互作用。为此，计算单元102耦接到接口103。接口103允许接收指示车辆行驶状态的控制数据。
例如，接口103可以实施为用于控制器局域网络(CAN)总线、或面向媒体的系统传输(MOST)总线、或FlexRay总线的总线接口。例如，接口103可以实施为插头连接。
在各种示例中，在选择激光扫描仪101的有效工作模式时，计算单元102可以考虑车辆的不同行驶状态。例如，这种行驶状态包括：道路类型，例如高速公路，城市道路，乡村道路，国道；车辆的速度，例如每小时公里数；车辆的横摆角度；车辆的侧倾角度；车辆的俯仰角度，和/或道路的高度剖面，例如道路的倾斜度。
通过在选择激光扫描仪的有效工作模式时考虑车辆的行驶状态，可以以适应场合且灵活的方式对周围物体进行距离测量。因此可以实现对周围物体的更高精度的距离测量。例如，距离测量可以适配行驶状态的相应要求，从而可以提供与相应驾驶辅助功能特别相关和/或具有大信息量的LIDAR数据。
计算单元102还被设计为执行距离测量。为此，计算单元可以从激光扫描仪101接收原始数据。例如，该原始数据可以描述激光的脉冲在发射和接收之间的穿行时间。该原始数据还可以描述激光的相关发射角。基于此，计算单元102可以生成LIDAR图像，该LIDAR图像对应于例如具有深度信息的点云。可选地，计算单元102可以例如基于LIDAR图像执行物体识别。然后，计算单元102可以输出LIDAR图像。计算单元102可以按例如与扫描频率对应的图像重复率重复地生成新的LIDAR图像。扫描频率可以在例如20Hz-100Hz的范围内。
图2示出了关于激光扫描仪101的方面。特别地，图2根据各示例更详细地示出了激光扫描仪101。
在图2的示例中，激光扫描仪101包括激光光源111。例如，激光光源111可以是激光二极管。在一些示例中，激光光源111可以是表面发射器(垂直腔表面发射激光器(英语：vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL))。激光光源111发射激光191，激光191通过偏转单元112被偏转特定的偏转角。在一些示例中，可以在激光光源111和偏转单元112之间的光路中布置用于激光191的光学准直器。在其他示例中，替代地或附加地，用于激光191的光学准直器也可以布置在偏转单元112后面的光路中。
偏转单元可以包括例如平面镜或棱镜。例如，偏转单元可包括旋转的多面棱镜。
激光扫描仪101可以实施为一个或多个扫描轴(图2中仅示出了一个扫描轴，具体在图的平面中)。通过提供多个扫描轴，可以实现二维扫描区域。
二维扫描区域可以使得利用大的信息内容对周围物体进行距离测量成为可能。通常，以这种方式，对于布置有机动车辆的全局坐标系，除了水平的扫描轴外，还可以实施垂直的扫描轴。特别是与垂直分辨不是通过扫描、而是通过彼此偏移且以不同角度向偏转单元发射激光的多个激光光源的阵列的参考实现方式相比，这种方式可以实现具有较少组件和/或较高垂直分辨率的不太复杂的系统。此外，在各种实例中，可例如根据车辆的行驶状态灵活地调整激光扫描仪101的与垂直扫描轴相关联的相应的工作参数。这在固定安装激光光源阵列时通常是不可能的或者是受限的。
为了扫描激光191，偏转单元112具有至少一个运动自由度。每个运动自由度可以定义一个相应的扫描轴。相应的运动可以通过致动器114致动或激励。
为了实现多个扫描轴，在一些示例中，可以提供多于一个的偏转单元(图2未示)。然后激光191可以顺序地通过各偏转单元。每个偏转单元可以具有相应的关联运动自由度，该运动自由度与关联的扫描轴相对应。有时这种布置被称为扫描仪系统。
为了实现多个扫描轴，在其他示例中，单个偏转单元112可以具有多于一个的运动自由度。例如，偏转单元112可以具有至少两个运动自由度。致动器114可以激励相应的运动。例如，致动器114可以单独地、但也可在时间上并行地或耦合地激励相应的运动。然后，可以通过使这些运动实现时间和空间上的叠加来实现两个或多个扫描轴。
通过使第一运动和第二运动在空间和时间上叠加，可以实现特别高集成度的激光扫描仪101。因此激光扫描仪101可以实施为具有较小的安装空间。这使激光扫描仪101在机动车辆中能够灵活的定位。此外，可以实现激光扫描仪101具有相对较少的部件，并且因此可以被鲁棒地且低成本地制造。
例如，第一运动自由度可以与平面镜的旋转相对应，第二运动自由度可以与平面镜的倾斜相对应。例如，第一自由度可以与多面棱镜的旋转相对应，第二自由度可以与多面棱镜的倾斜相对应。例如，第一自由度可以与光纤的横向模式相对应，第二运动自由度可以与光纤的扭转模式相对应。光纤可以具有相应的可移动端。例如，第一运动自由度可以与光纤的第一横向模式相对应，第二运动自由度可以与光纤的第二横向模式相对应，例如，光纤的第二横向模式与第一横向模式正交。
在一些示例中，不仅根据与第一扫描轴对应的第一运动自由度的第一运动，而且根据与第二扫描轴的对应的第二运动自由度的第二运动，都可以被谐振地实现。在其他示例中，第一运动和第二运动中的至少一个可能不会被谐振地实现，而是以离散的或步进的方式实现。
如果第一运动和第二运动都被谐振地实现，则可以获得针对沿第一扫描轴和第二扫描轴扫描的所谓的叠加图，有时也是利萨如(Lissajous)图。如果第一运动和第二运动都被谐振地实现，则可以实现用于激光扫描仪的特别健壮且简单的系统。例如，致动器可以容易地被实现。
致动器114通常是可电操作的。致动器114可以包括磁性部件和/或压电部件。例如，致动器可以包括旋转磁场源，其被设计为产生随时间旋转的磁场。致动器还可以包括线性磁场源，其中磁场的强度是变化的。因此可变的扭矩可以被施加到磁性材料的剩磁。致动器114可包括例如弯曲压电部件。例如，由此可以通过使用相应驱动信号的交流分量谐振地实现至少一个偏转单元的至少一个运动。为此，交流驱动信号的频率可以被调谐到光纤的固有频率等，作为至少一个偏转单元的弹性悬挂。驱动信号也可能具有直流分量：在此情况下，可以实现弯曲压电致动器的特定的弯曲或者例如特定的磁场强度。直流分量可以作为交流分量的偏移或参考线被叠加。
在一些示例中，集成制造在基板(例如硅基板)上的由多个发射器结构(例如光波导)制成的阵列可以替代偏转单元112被使用，其中该多个发射器结构以特定的相位关系发射激光。通过改变由不同发射器结构发射的激光的相位关系，可以通过相长干涉和相消干涉来设定特定的发射角度。这种布置有时也称为光学相控阵(英语：optical phasedarray，OPA)。参见M.J.R.Heck的“高集成度光学相控阵：用于光束整形和光束控制的光子集成电路”(《纳米电子学》，2016年)。
激光扫描仪101还包括探测器113。例如，探测器113可以由光电二极管实现。例如，探测器113可以由光电二极管阵列实现。例如，探测器113可以包括一个或多个单光子雪崩二极管(英语：Single photon avalanche diode，SPAD)。
探测器113被设计为对在布置100周围的物体(图2未示)反射的次级激光192进行检测。基于对由激光光源111发射主激光191的脉冲与由探测器113对脉冲的检测之间的穿行时间的测量，可以进行物体的距离测量。例如，这种技术也可以与结构化照明组合或被结构化照明替换，其中可以使用连续激光替换脉冲激光191。
图2的示例中，探测器113具有单独的光圈113A。在其他示例中，探测器113可以使用用于发射主激光191的相同光圈。这样可以实现特别高的灵敏度。
可选地，激光扫描仪101还可以具有定位装置(图2未示)。定位装置可以被设计为输出指示发射激光的发射角度的信号。为此，例如定位装置可以执行致动器114和/或偏转单元112的状态测量。例如，定位装置还可以直接测量主激光191。定位装置通常可以光学地测量发射角度，例基于主激光191和/或发光二极管的光。例如，定位装置可以包括位置敏感探测器(位置敏感装置(英语：position sensitive device，PSD))，其具有例如PIN二极管、CCD阵列或CMOS阵列。然后可以通过偏转单元112可以将主激光191和/或来自发光二极管的光引导到PSD上，从而可以通过PSD测量发射角度。可替换地或附加地，定位装置还可以具有光纤布拉格光栅，其例如布置在形成偏转单元112的光纤内部：通过弯曲和/或扭转光纤可以改变光纤布拉格光栅的长度，从而可以改变特定波长的光的反射率。由此可以测量光纤的移动状态。从而可以推断出发射角度。
图3是根据不同示例的方法流程图。例如，图3的示例方法可以通过如上参考图1和图2描述的装置100来实现。
首先，在框图5001中，接收控制数据。控制数据指示车辆的行驶状态。例如，可以通过例如CAN总线或MOST总线或FlexRay总线的总线数据连接接收控制数据。例如，可以通过分组数据连接接收控制数据。然可，控制数据也可以被编码为模拟信号。
然后，在框图5002中，根据由框图5001中控制数据指示的行驶状态选择激光扫描仪的有效工作模式。
在这种情况下，例如通过查找表或其他方式，可以实现车辆的一个或多个行驶状态与激光扫描仪的相应有效工作模式之间的特定关联。例如，可以考虑车辆的不同行驶状态之间的特定逻辑链路。
然后，根据激光扫描仪的有效工作模式，可以可选地沿第一扫描轴以及可选地沿第二扫描轴进行对激光(例如脉冲激光)的扫描。
然后，可选地，可以执行对周围物体的距离测量。对此，例如，可以考虑激光脉冲的穿行时间的测量。然而，也可以使用结构化照明技术。
图4示出了关于指示车辆的行驶状态的控制数据104的方面。在图4的示例中，控制数据104是数字编码的。图4的示例中，控制数据104实现为数据包200。这种数据包200包括报头数据201(英语：header)，并且还包括有效载荷数据(英语：payload data)。该有效载荷数据指示车辆的行驶状态202。
图5示出了关于车辆的行驶状态202的方面。图5的示例中，车辆的行驶状态202按三个标准分类。在其他示例中，可以使用更少或更多的标准来对行驶状态进行分类。例如，可以仅使用单一的标准。
图5的示例中，首先根据车辆当前正行驶在的道路类型对行驶状态202进行分类。例如，道路类型可以从导航数据库的地图数据确定，例如结合卫星导航系统。例如，道路类型可以描述不同的道路类别，例如高速公路(参见图5)、国道、地方道路、乡村公路、联邦公路等。
图5的示例中，行驶状态202进一步按车辆的速度分类。该速度可以通过例如读取转速表获得。
图5的示例中，行驶状态202进一步按车辆的横摆角速度(yaw rate)进行分类。例如，横摆角速度可以通过读取加速度传感器获得。对于横摆角速度，可替换地或附加地，可以使用车辆的俯仰角或侧倾角对行驶状态进行分类。
行驶状态202还可以由图5的示例之外的可测值描述。例如包括道路的高度剖面，例如道路的俯仰角。
行驶状态202的其他示例包括天气情况，例如雨、雪、夜晚、阳光、干燥度、空气湿度、环境亮度等。
行驶状态202的这些示例可以根据应用场景灵活地彼此组合。
图6示出了关于将装置100集成到机动车辆99中的方面。图6的示例中，装置100集成在轿车(PKW)中。图6是轿车99的侧视图。图6的示例中，装置100设置在轿车99的前挡风玻璃的中间上部区域。在其它实例中，装置100还可以设置在轿车99的其他位置，例如在前保险杠区域、后保险杠区域、散热器格栅区域等。
图6还示出了关于激光扫描仪101的垂直扫描轴301的方面。当装置100按预期安装在轿车99中时，扫描轴301在轿车99的相应坐标系中垂直定向，即，大致垂直于道路。
图6的示例中示出了扫描区域沿垂直扫描轴301的两个不同尺寸311-1、311-2。由图6的示例中可以明显地看出，尺寸311-1大于尺寸311-2。
例如，两个尺寸311-1、311-2可以各自与激光扫描仪101的不同工作模式81、82相关联。例如，尺寸311-1(图6中的实线)可以结合工作模式81和/或轿车99的较低速度被激活，工作模式81对应于在城市内道路上的行驶。例如，尺寸311-2(图6中的虚线)可以结合工作模式82和/或轿车99的较高速度被激活，工作模式82对应于高速公路上的行驶。
这是基于以下认知：当在高速行驶时和/或在高速公路上行驶时，通常必须检测到距装置100更远的物体。因此，可以期望的是，扫描区域沿垂直扫描轴301的尺寸311-2设定为相对较小的尺寸，用于在远的区域获得高得分辨率、例如大的扫描点密度和/或避免在近的区域内获得不必要的LIDAR数据。
在其他示例中，较小的扫描区域可以减少对激光光谱的访问。由此可以减少在相同光谱中对也执行LIDAR技术的其他车辆的干扰(英语，crosstalk)。因此，例如即使在市内行驶状态下，扫描区域的尺寸也被期望减小。然而，通常不仅可以通过扫描区域的尺寸(例如，固定的扫描点密度)减少对光谱的访问，还可以替换地或附加地通过降低图像重复率、扫描点密度、脉冲能量等等减少对光谱的访问。
图7示出了有关将装置100集成到轿车99中的方面。图7是轿车99的俯视图。图7的场景对应于图6的场景。
图7还示出了关于激光扫描仪101的水平扫描轴302的方面。当装置100按预期安装在轿车99中时，扫描轴302按轿车99的水平坐标系定向，即大致与道路平行。
在图7的示例中，示出了扫描区域沿水平扫描轴302的尺寸312-1。此外，示出了扫描区域在水平扫描轴302的尺寸312-2。从图7的示例中可以明显看出尺寸312-1大于尺寸312-2。
例如，尺寸312-1、312-2可以与激光扫描仪101的不同工作模式81、82相关联。例如，尺寸312-1可以在城市内道路上的行驶时和/或在对应于轿车99的速度低于阈值的工作模式81时被激活。例如，尺寸312-2可以结合工作模式82被激活，工作模式82对应于在高速公路上的行驶和/或轿车99的较高速度。
这是基于以下认知：当在高速行驶和/或在高速公路上行驶时，通常必须检测到轿车99前方的物体，但是不需要检测轿车99的左侧和右侧的物体。因此，可以期望的是，扫描区域沿水平扫描轴302的尺寸312-2设定为相对较小，用于在远的区域获得较高的分辨率、例如大的扫描点密度和/或避免在近的区域内获得轿车99左侧和右侧的不必要的LIDAR数据。例如，如此可以提高图像重复率。
图8示出了关于扫描区域315的方面。图8是沿垂直扫描轴301和水平扫描轴302的极坐标图。图8的场景基本上对应于图6和图7的场景。从图8可以明显看出，根据激光扫描仪101的工作模式81、82，可以改变沿垂直扫描轴301的尺寸311-1、311-2，以及沿水平扫描轴302的尺寸312-1、312-2。
图9示出了关于扫描区域315的方面。图9是沿垂直扫描轴301和水平扫描轴302的极坐标图。图9基本上对应于图6至图8的场景。然而，在图9的示例中，根据激光扫描仪101的工作模式81、82，仅调整了扫描区域315沿垂直扫描轴301的尺寸311-1、311-2，扫描区域沿水平扫描轴302的尺寸312没有被调整。
关于根据工作模式81、82调整扫描区域315的不同组合是可想到的。例如，可以调整扫描区域315沿垂直扫描轴301的尺寸，而不调整扫描区域315沿水平扫描轴302的尺寸。扫描区域315沿垂直扫描轴301的尺寸也可以保持不变，但是可以调整扫描区域315沿水平扫描轴302的尺寸。
前面的不同示例中描述了如何调整扫描区域315的尺寸。然而，激光扫描仪101的不同工作模式81、82也可以替代地或附加地与扫描区域315的其他属性相关联。例如，激光扫描仪101的不同工作模式81、82可以与扫描区域315内的不同扫描点的扫描序列(扫描轨迹)相关联。可替代地或附加地，激光扫描仪101的不同工作模式81、82可以与扫描区域315沿一个或多个扫描轴301、302的不同方位相关联。
图10示出了关于扫描区域315的方面。图10是沿垂直扫描轴301和水平扫描轴302的极坐标图。在图10的示例中，扫描区域315在由扫描轴301、302限定的坐标系中的方位根据激光扫描仪101的工作模式81、82而改变。从图10可以明显看出扫描区域315的尺寸311、312保持不变。
在图10的示例中，扫描区域315的中心根据激光扫描仪101的工作模式而移位。这可以是例如对应于偏转单元112的非动态偏移。特别地，在
图10的示例中，扫描区域315的中心沿垂直扫描轴302移位。例如，扫描区域315的这种移位可用于补偿轿车99的横摆角、侧倾角和/或俯仰角。
扫描区域的中心的移位可以是例如通过致动器的磁场的直流分量来实现(参见图10的插图)。扫描区域的中心的移位也可以通过弯曲压电致动器的偏转的直流分量来实现。通常，激励的驱动信号的这种直流分量可以因此与驱动信号的交流分量862叠加，从而例如产生扫描扫描轴301、302的谐振运动。
例如，通过图9的示例与图10的示例的结合，可以实现缩放功能：通过改变扫描区域的尺寸和方位，可以将扫描区域聚焦到特定区域。
图11示出了关于扫描区域315的方面。图11是沿垂直扫描轴301和水平扫描轴302的极坐标图。图11的示例中，扫描区域315在由扫描轴301、302限定的坐标系中的方位根据激光扫描仪101的工作模式81、82而改变。从图11可以明显看出扫描区域315的尺寸311、312保持不变。
图11的示例中，扫描区域315的中心根据激光扫描仪101的工作模式81、82而移位。特别地，在图11的示例中，扫描区域315的中心沿水平扫描轴302移位。例如，扫描区域315的这种移位可用于补偿轿车99的横摆角、侧倾角和/或俯仰角。
在不同示例中，可以将根据上面讨论的图6至图11的实施方式相互组合。
图12示出了关于扫描点密度321的方面。图12对于不同工作模式81、82示出了沿垂直扫描轴301的扫描点密度321。图12的示例中可以明显看出，不同的工作模式81、82可以实施沿着垂直扫描轴301的不同的扫描点密度。
通过实施不同的扫描点密度321，例如对于更远距离的物体的距离测量，可以实现每个物体的足够大数量的扫描点。
图12的示例中，扫描点密度321沿垂直扫描轴301是不变的。然而，扫描点密度321也可以沿垂直扫描轴301变化。例如，对于不同的工作模式，扫描点密度321沿着垂直扫描轴301的变化可以被实施为不同。
图13示出了关于扫描点密度321的方面。图13对于不同工作模式81、82示出了沿垂直扫描轴301的扫描点密度321。图13的示例中可以明显看出，不同的工作模式81、82可以实施沿着垂直扫描轴301的不同的扫描点密度321。图13的示例中，工作模式82(虚线)下的扫描点密度321具有沿垂直扫描轴301的特性变化，即通常针对不同工作模式81、82实施不同的扫描点密度321的变化。
例如，根据图13的示例的场景是被期望的，特别是在结合高速公路上的行驶情况和/或轿车99的高速度相对于市内道路上的行驶情况和/或轿车99的低速度之间的区别时。例如，在高速时，可能期望高的扫描点密度321，特别是在扫描区域315的中心区域；通常，中心区域对应于相应物体的较远距离。然而，如果预计物体相对靠近轿车99，则可以期望均匀的扫描点密度321：这通常与轿车99低速度的情况结合。
虽然上述图12和图13的示例讨论了关于沿垂直扫描轴301的扫描点密度321，但可以针对不同工作模式81、82，可替代地或附加地实施沿着其它扫描轴、例如水平扫描轴302的扫描点密度。
例如，不同的扫描点密度可以对应于不同的相邻扫描线间距。例如，扫描点密度可以描述脉冲激光191的相邻发射角的间距。扫描点密度可以描述例如扫描的角度分辨率。
例如，可以通过沿着与对应扫描轴301、302相关联的运动自由度的步进运动的不同步距来实现不同的扫描点密度。
图14示出了关于从激光扫描仪101的激光光源111发射的主激光191的方面。图14示出了激光191的振幅330随时间的变化。
图14中示出了用于工作模式81(实线)和工作模式82(虚线)的激光191的脉冲序列。从图14中可以明显看出，两个工作模式81、82实施了激光191的脉冲的不同脉冲能量(脉冲能量与图14中曲线下部的面积成比例)。这通过不同的峰值振幅331-1、331-2以及不同的脉冲持续时间332-1、332-2来实现。在其他示例中，峰值振幅或脉冲持续时间还可以根据工作模式81、82而改变。
图14的示例中，两个工作模式81、82还与激光191的脉冲的不同重复率333-1、333-2相关联。这是可选的。例如，脉冲序列的占空比可以根据工作模式81、82而改变。
通过调节激光191的脉冲序列，例如，如果需要，可以实现用于距离测量的特别大的范围。用于距离测量的大范围可以例如通过高脉冲能量来实现。通常，较高的脉冲能量经常可能伴随较低的深度分辨率，即可以确定物体的距离的精度较低。然而，对于相对较远、例如距离在100m-400m范围内的物体的距离测量，在确定距离时可能不必实现特别高的精度。
同时，例如根据情况(例如，相较于高速公路上的限值更严格的城市限值)定义的针对眼睛安全(英语：eye safety)的特定限值，可以各自被充分的利用。
此外，可以实现最小化对激光光谱的访问。这可以减少激光扫描仪对其他车辆的干扰。这可能是被期望的，特别是在可能具有高密度车辆的城市交通的情况下；例如，与车辆有序行进且根据行驶方向分开移动的高速公路上的情况相比。
图15示出了关于装置100的方面。特别地，图15示出了关于激光扫描仪101的方面。图15的示例中，激光扫描仪101包括光纤701。光纤701实现偏转单元112。也就是说，光纤701可以被设计为偏转激光191。
光纤701沿中心轴702延伸。光纤701包括具有端面709的可移动端705。
另外示出了装置100的固定件750。例如，固定件750可以由塑料或金属制成。例如，固定件750可以是容纳光纤701的可移动端705的壳体的一部分。
固定件750将光纤701固定在固定位置706。例如，固定件750可以通过卡箍连接和/或焊接连接和/或粘合连接将光纤701固定到固定位置706。在固定位置706的区域中，光纤701因此固定在和/或刚性地耦接到固定件750。
图15中还示出了光纤701在固定位置706和可移动端705之间的长度703。从图15中可以明显看出可移动端705与固定位置706间隔开。例如，长度703可以在0.5cm至10cm的范围内，可选地在5cm至8cm的范围内。
因此，可移动端705在空间中是自由的。通过可移动端705相对于固定位置706的间隔，光纤701的可移动端705相对于固定位置706的位置可以被改变。在这种情况下，可以例如在固定位置706和可移动端705之间的区域中弯曲和/或扭转光纤701。然而，在图15示出了光纤701不出现移动或偏转的休止状态。
图16示出了关于装置100的方面。特别地，图16示出了关于激光扫描仪101的方面。图16的示例中，偏转单元112包括光纤701。图16的示例对应于图15的示例。图16示出了偏转单元的动态状态。
图16的示例中，光纤701的端部705被示出为在位置801和位置802(图16中的虚线)。这些位置801、802实施为光纤701的极限位置：例如，可以提供止挡(图16未示)，其防止端部705进一步移动超过位置801、802。光纤701可以在位置801、802之间往复运动，例如周期性地。图16的示例中，位置801对应于弯曲度811。位置802对应于弯曲度812。弯曲度811、812具有相反的符号。为了在位置801、802之间移动光纤701，可以提供致动器114(图16未示)。光纤701在位置801、802之间的移动对应于图16的绘图平面中定义的光纤701的横向模式。
可替换地或附加地，可以使用垂直于图16的绘图平面定义的光纤701的横向模式扫描激光191。例如，取代一维运动(如图16所示)，在空间和时间上叠加的、具有垂直于图16的绘图平面的分量的二维运动是可能的。以这种方式，例如，可以通过根据相互垂直定向的横向模式而激励的正交的运动自由度来实现叠加图。
通过在位置801、802中提供弯曲度811、812，实现了激光191在具有尺寸311的特定扫描区域315中发射。图16的示例中，所示出的横向模式实施了垂直扫描轴301。然而，所示出的横向模式也可以实施水平扫描轴302。
图17示出了关于装置100的方面。特别地，图17示出了关于激光扫描仪101的方面。图17的示例中，偏转单元112再次包括光纤701。图17的示例基本上对应于图15和图16的示例。图17示出了偏转单元112的动态状态。
图17的示例中，光纤701的可移动端705移动，以使得光纤701在固定位置706和的可移动端705之间的区域中、在第一扭转度871和第二扭转度872之间移动。这对应于光纤701沿中心轴702的扭转。光纤701因此根据扭转模式被激励。
通过提供扭转度871、872，能够使激光191(图17未示)可以在具有尺寸312的相应的扫描区域内被发射。
图17的示例中，所示出的扭转模式实施了水平扫描轴302。然而，所示出的扭转模式也可以实施垂直扫描轴301。
图18示出了关于装置100的方面。特别地，图18示出了关于偏转单元112的方面。图18的示例中，偏转单元112包括光纤701，其可以例如根据一个或多个横向模式和/或根据一个或多个扭转模式被移动。图18的示例中，偏转单元12还包括刚性地附接在光纤701的可移动端705上的平面镜798。图18的示例中，平面镜798的镜面798A被激光191从前面照射，其中激光191不穿过光纤701的光波导。由此实现了激光191的偏转角799。在此情况下，偏转角799取决于光纤701的弯曲度811、812和/或扭转度871、872。例如，还可以使用棱镜代替平面镜798，来实现偏转角799。图18中可以明显看出，光纤701从平面镜798的背面798B延伸。这种背面悬挂可以实现更大的扫描区域，例如与平面内悬挂相比。
图19示出了关于装置100的方面。特别地，图19示出了关于偏转单元112的方面。在图19的示例中，偏转单元112包括光纤701，其可以例如根据一个或多个横向模式和/或根据一个或多个扭转模式被移动。图19的示例中，偏转单元112还包括刚性地附接在光纤701的可移动端705上的平面镜798。可替换地或附加地，透镜也可以被提供为光学元件，例如渐变折射率透镜(GRIN lens)。图19的示例中。平面镜798被激光191照射，其中激光191穿过光纤701的光波导。由此实现了激光191的偏转角799。在此情况下，偏转角799再次取决于光纤701的弯曲度811、812和/或扭转度871、872。例如，还可以使用棱镜代替平面镜798，来实现偏转角799。
图20示出了关于通过移动光纤701扫描装置100周围的方面。特别地，图20示出了当在可变振幅的持续时间中，光纤沿着扫描轴301的第一运动和光纤702(图20中的水平轴)的第二运动叠加时获得的叠加图。运动的叠加意味着，通过致动器114执行和/或激励的运动在持续时间内至少部分地在时间上并行并且在空间上叠加。
图20的示例中，限定扫描区域315的尺寸312的光纤701的扭转度871、872与光纤701的弯曲度811、812叠加。这意味着两个叠加的运动自由度中的一个对应于光纤701的横向模式，例如，一阶或二阶；并且两个叠加的运动自由度中的另一个对应于光纤701的扭转模式，例如一阶。图20中的水平的箭头示出了叠加图的扫描方向。通过将横向模式与扭转模式谐振地叠加，可以实现特别大的扫描区域315。
在这种情况下，弯曲度811、812的振幅在由叠加图形成的持续时间内逐渐增加。叠加图的“眼睛”因此向更大的偏转角(图20中通过垂直虚线箭头表示)拓宽。在此情况下，弯曲度811、812的最大振幅对应于扫描区域315的尺寸311。
同时，图20的示例中，光纤701(图20中的水平轴)的扭转度871、872的振幅不被改变并且因此是恒定的。因此，叠加图在图20中具有固定的左右延伸，其对应于扫描区域315的尺寸312。
在其他示例中，不仅可以改变扭转度871、872的振幅，还可以改变光纤701的弯曲度811、812的振幅。在其他示例中，可以仅改变光纤701的扭转度871、872的振幅。然而，原则上也可以通过光纤701的正交横向模式实现叠加图，并且例如仅改变横向模式之一的振幅。
叠加图的各个分支对应于由扫描区域315定义的LIDAR图像的图像线。通过重复读出探测器，可以沿着叠加图的分支获得扫描点351或像素。对于连续的LIDAR图像，叠加图以特定的重复率重复实施。因此，实现叠加图所需的持续时间对应于图像重复率。
图21根据图20的示例示出了关于光纤701的运动811、812、871、872的扫描振幅371、372的方面。特别地，图21示出了扫描振幅371、372的时间曲线。
图21中示出了根据图20的示例扫描叠加图所需的持续时间960。例如，持续时间960可以对应于与扫描区域315相关联的扫描过程的重复率。例如，为了降低图像重复率(例如，为了减少对激光光谱的访问以避免干扰)，可以仅对叠加图的每次第二或第三扫描发射激光脉冲。
图21中可以明显看出，对应于沿扫描轴301进行扫描的运动的扫描振幅371在持续时间960期间单调且恒定地增加。振幅371还可以逐步地增加。振幅371也可以单调地减小。
相反，对应于沿扫描轴302进行扫描的运动的扫描振幅372在持续时间960期间保持恒定。例如，通过改变扫描振幅371的变化率，可以实现扫描点351的不同的扫描点密度。例如，扫描振幅371的不太快的增加可能导致叠加图(参见图20)的扫描线彼此更接近，并且因此实现更大的扫描点密度。
在这种情况下，例如，扫描振幅371的变化率可以取决于工作模式81、82。即对于不同的工作模式81、82，可以实现扫描振幅371的更平坦或更陡峭的上升或下降。然后，例如，对于较小的扫描区域315，可以通过较低的振幅371的变化率来实现较高的扫描点密度。例如，以这种方式，在高速时，即使对于远处的物体也可以实现高的分辨率。
虽然在图21的示例中，扫描振幅371沿扫描轴301变化，但在其他示例中也可以可替代地或附加地沿扫描轴302改变扫描振幅372。原则上，可以针对横向模式和/或扭转模式改变和/或固定扫描振幅。
当然，上述本发明的实施例的特征和各个方面可以彼此组合。具体地，在不脱离本发明的范围的情况下，这些特征不仅可以在描述的组合中使用，而且可以用于其他组合或单独使用。
例如，上面已经针对不同的工作参数描述了各种示例。然而，在其他示例中还可以考虑更多工作参数或其他工作参数。例如，激光191的脉冲的重复率333-1、333-2可以是光谱成形的，即激光脉冲不是以单个固定频率发射，而是以特定频带发射。例如，可能对重复率进行随机或准随机调制。这可以减少对其他车辆的干扰。然后可以根据行驶状态调节频带的宽度。例如，可以针对频带定义三角概率密度函数p：这意味着，对于每个脉冲最可能发生特定重复率f0，与重复率f0具有较大间隔的重复频率f相应的具有较小的发生概率。通常，p可以是到f0的距离的函数，即ρ(f)=f(|f0-f|)。因此可以确保平均的特定的重复率并因此确保特定的扫描点密度。另一方面，可以减少与其他车辆的干扰。
在上文中，已经描述了关于激光扫描仪的谐振工作的各种技术。然而，这些示例也可以与非谐振方式工作的激光扫描仪结合使用。例如，可以使用连续旋转的多面镜或步进式工作的扫描仪。例如，可以使用电流计扫描仪。示例性激光扫描仪例如在US 2017 0 131387 A1中被描述。
此外，上面已经解释了关于激光扫描仪的各种技术。然而，在一些示例中，不必须使用激光扫描仪。相反，例如通常，可以使用空间分辨的LIDAR系统。具体地，例如，还可以使用Flash-LIDAR技术。例如FLASH-LIDAR系统在US2012 0 038 903 A1中被描述。在Flash-LIDAR中，不是沿着单一方向发射光，而是沿着1-D线同时发射激光，或者甚至在2-D区域中同时发射激光。此外，例如，可以在光路中布置加宽元件。然后，从不同空间区域反射的光将借助于合适的光学器件成像到探测器的不同像素上。为此，必须始终从整个空间区域收集光。通过使用例如可能与扫描系统结合的相同的探测器光圈和发射器光圈进行位置空间过滤将不被使用。在Flash-LIDAR中，可以通过将空间区域与不同的探测器像素相关联来实现横向位置分辨率。这种Flash-LIDAR系统也可以用不同的工作模式工作。例如，如上文结合扫描仪所述，可以调节发射激光的重复率(参见图14)。例如，如上所述，如果要减少对激光光谱的访问以避免与其他车辆的干扰，则这可能是特别期望的。这是因为与Flash-LIDAR系统的结合对其他车辆的干扰特别大：因为每次发射光不仅沿着明确限定的0-D方向发出，还沿1-D线或甚至在2-D区域中发射，并且必须从相应的周围区域收集光，Flash-LIDAR系统的干扰敏感性可能特别大。结合Flash-LIDAR系统，可以在工作模式与工作模式之间变化的其他参数，包括：图像重复率；扫描点密度(例如，通过减少探测器的读出像素以减少像素串扰)；检测区域的尺寸和/或方位(例如，通过改变读出像素和/或通过使用光路中的不同加宽元件)。

Claims (21)

1.一种装置(100)，其包括：
具有激光光源(111)的激光扫描仪(101)，其中，所述激光扫描仪(101)被设计为沿第一扫描轴(301，302)扫描来自所述激光光源(111)的激光；
接口，其被设计为接收指示车辆(99)的行驶状态(202)的控制数据(104，200)，以及
至少一个计算单元(102)，其被设计为根据所述车辆(99)的所述行驶状态(202)操作所述激光扫描仪(101)从多个工作模式(81，82)中选择一有效工作模式(81，82)；
其中，所述至少一个计算单元(102)还被设计为基于所述激光对所述装置(100)周围的物体进行距离测量。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述多个工作模式(81，82)实施沿所述第一扫描轴(301，302)和可选的第二扫描轴(301，302)具有不同尺寸和/或方位的扫描区域(315)。
3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其中，
所述多个工作模式(81，82)实施沿所述第一扫描轴(301，302)和可选的第二扫描轴(301，302)具有不同方位的扫描区域(315)；
所述扫描区域(315)的所述不同方位通过所述扫描区域(315)中心的不同布置限定；
所述激光扫描仪(101)还包括至少一个致动器(114)，其被设计为通过驱动信号的直流分量实现所述扫描区域(315)中心的布置。
4.根据权利要求2或3所述的装置(100)，其中，
所述车辆的所述行驶状态(202)包括横摆角、侧倾角和/或俯仰角中的至少一个；
所述计算单元(102)被设计为通过所述扫描区域(315)的所述方位来补偿所述车辆(99)的所述横摆角、所述侧倾角和/或所述俯仰角。
5.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述多个工作模式(81，82)实施所述激光(191，192)的脉冲的不同脉冲能量和/或所述激光(191，192)的脉冲的不同重复率。
6.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述多个工作模式(81，82)针对所述激光(191，192)的脉冲的重复率实施不同的频带，可选地使用在频域变化的概率密度函数。
7.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，
所述计算单元(102)在所述多个工作模式的第一工作模式操作所述激光扫描仪(101)，与所述多个工作模式的第二工作模式相比，减少对所述激光的光谱的访问；
所述第一工作模式与所述车辆(99)的对应于城市交通的行驶状态(202)相关联。
8.根据权利要求7所述的装置(100)，其中，减少对所述激光的光谱的访问包括以下中的至少一个：
减小扫描区域(315)的尺寸；
降低扫描点密度(321)；
降低图像重复率；
减少所述激光的脉冲的脉冲能量；以及
降低所述激光扫描仪发射所述激光的脉冲的重复率(333-1，333-2)。
9.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述多个工作模式(81，82)实施沿所述第一扫描轴(301，302)不同的扫描点密度(321)。
10.根据权利要求9所述的装置(100)，其中，
对于所述多个工作模式(81，82)的第一工作模式(81，82)，所述扫描点密度(321)沿所述第一扫描轴(301，302)变化；
可选地，对于所述多个工作模式(81，82)的第二工作模式(81，82)，所述扫描点密度(321)沿所述第一扫描轴(301，302)是恒定的。
11.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，
所述激光扫描仪(101)进一步包括至少一个致动器(114)，其被设计为利用在与扫描区域对应的扫描期间的扫描振幅的变化，实现所述激光扫描仪的偏转单元根据所述第一扫描轴(301，302)的第一运动；
所述多个工作模式(81，82)实施所述第一运动的扫描振幅的不同变化率。
12.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述第一扫描轴(301，302)相对于所述车辆是垂直对齐的。
13.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述行驶状态(202)选自以下的组：
道路类型，例如高速公路、城市内道路、乡村道路、国道；
所述车辆的速度，例如每小时公里数；
所述车辆的横摆角；
所述车辆的侧倾角；
所述车辆的俯仰角；
道路的高度剖面，例如所述道路的坡度；和/或
天气情况，如雨、雪、夜晚、阳光、干燥度、空气湿度或环境亮度。
14.根据前述任一权利要求所述的装置(100)，其中，所述激光扫描仪(101)被设计为进一步沿不同于所述第一扫描轴(301，302)的第二扫描轴(301，302)扫描所述激光(191，192)。
15.根据权利要求14所述的装置(100)，其中，
所述激光扫描仪(101)还包括至少一个致动器(114)、第一偏转单元(112)和第二偏转单元，其设计为被激光依次穿过；
所述致动器(114)被设计为实现所述第一偏转单元(112)根据所述第一扫描轴(301，302)的第一运动以及实现所述第二偏转单元(112)根据所述第二扫描轴(301，302)的第二运动；
所述第一运动和所述第二运动在时间上是叠加的。
16.根据权利要求15所述的装置(100)，其中，所述至少一个致动器(114)被设计为利用驱动信号的交流分量谐振地实现所述第一运动和/或所述第二运动。
17.根据权利要求15或16所述的装置(100)，其中，
所述第一偏转单元(112)包括光纤(701)以及连接至所述光纤(701)的可移动端(705)的光学元件(798)；
所述光学元件(798)是具有镜面(798A)和背面(798B)的平面镜；
所述光纤(701)从所述背面(798B)延伸出去。
18.一种方法，包括：
沿第一扫描轴通过激光扫描仪发射激光；
接收指示车辆的行驶状态的控制数据；
激活所述激光扫描仪，以根据所述车辆的行驶状态从多个工作模式中选择有效工作模式，和
基于所述激光对周围的物体进行距离测量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法由根据权利要求1-17中任一项所述的装置(100)执行。
20.一种装置(100)，包括：
具有激光光源(111)的LIDAR系统(101)，其中，所述LIDAR系统(101)被设计为以空间分辨的方式监测来自所述激光光源(111)的所述激光沿第一轴(301，302)的反射；
接口，其被设计为接收指示车辆(99)的行驶状态(202)的控制数据(104，200)，以及
至少一个计算单元(102)，其被设计为操作所述LIDAR系统，以根据所述车辆(99)的所述行驶状态(202)从多个工作模式(81，82)中选择有效工作模式(81，82)；
其中，所述至少一个计算单元(102)进一步被设计为基于所述激光对所述装置(100)周围的物体进行距离测量。
21.根据权利要求20所述的装置(100)，其中，所述LIDAR系统是Flash-LIDAR系统。
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