CN111065936A - 用于光学距离测量的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于光学距离测量的方法(100)，所述方法(100)包括：通过包括多个发射元件的发射矩阵来发射(107)测量脉冲；在至少一个对象上反射(108)已发射的测量脉冲；以及通过接收矩阵(11)来接收(109)已反射的测量脉冲。所述接收矩阵(11)包括多个接收元件(12)，每个接收元件(12)具有多个接收子元件(13)。所述方法包括监测(101)所述接收矩阵(11)的所述接收子元件(13)的接收率，以确定(112)发射矩阵和接收矩阵(11)之间的未对准，其中，发射矩阵和接收矩阵(11)限定出视场，其中，所述方法(100)用于车辆的导航。监测(101)在车辆行驶时进行，其中，所述方法(100)不包括将测量对象有意识地引入所述视场中来确定未对准。

Description

用于光学距离测量的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于光学距离测量的方法和设备。

背景技术

从现有技术中得知了LIDAR(“光探测和测距”的简称)传感器。该LIDAR传感器包括用于发射测量脉冲的发射矩阵以及用于接收反射的测量脉冲的接收矩阵，其中，该反射的测量脉冲由在传感器的测量范围内的对象反射。根据飞行时间原理，光速用于推断到反射测量脉冲的对象的距离。然而，这样的3D-LIDAR传感器非常容易受到发射矩阵和接收矩阵之间的未对准的影响。未对准的存在会缩小3D-LIDAR传感器的范围，其中严重的未对准甚至会导致距离测量中出现盲点。

发明内容

本发明的目的是为了改进一种用于距离测量的方法和设备，以这样的方式使得范围最大化，换句话说，使得可以推断出到对象的距离的测量范围的长度最大化。

前述目的通过一种用于光学距离测量的方法来实现，该方法包括：通过发射矩阵来发射测量脉冲；在至少一个对象上反射已发射的测量脉冲；以及通过接收矩阵来接收已反射的测量脉冲。发射矩阵包括多个发射元件，而接收矩阵包括多个接收元件。每个接收元件进一步具有多个接收子元件。该方法包括监测接收矩阵的接收子元件的接收率，以确定发射矩阵和接收矩阵之间的未对准。特别地，反射的且被接收的测量脉冲的接收率由接收子元件监测。

由对象反射的测量脉冲是提前已发射的测量脉冲，因此对象上的反射改变了测量脉冲传播方向。反射的测量脉冲因此可以理解为是发射的测量脉冲的回波。特别地，该方法用于确定测量脉冲到反射该测量脉冲的对象的传播时间，并利用光速来确定到相应的测量脉冲所覆盖的对象的距离。在此，所有发射的测量脉冲无需都在对象上反射；可能存在这种情况：测量脉冲没有在对象上反射，因此没有被接收矩阵以反射的测量脉冲的形式接收。

光学距离测量的特殊之处在于，光学信号(此处为光学测量脉冲)用于确定距离。由测量脉冲所覆盖的距离应该被理解为：发射测量脉冲的发射元件和反射该测量脉冲的对象之间的距离加上对象和接收相应的反射的测量脉冲的接收元件之间的距离。特别地，该方法包括考虑发射元件和接收元件的精确位置，尤其是相对于彼此的精确位置。由于至少一个对象通常是三维对象，因此可以将对象的某些区域布置的更近，而将对象的其他区域布置的更远，术语“到对象的距离”是指到对象的至少一个位置的距离，特别是指到对象的被测量脉冲撞击并反射该测量脉冲的位置的距离。传播时间应该被理解为测量脉冲经过上述距离所花费的时间。该方法主要用于应用在车辆的无人驾驶导航中的距离测量。为此，确定到在测量范围内所有对象的距离。

特别地，测量脉冲是光信号，尤其是电磁信号。测量脉冲有利地是光脉冲，即具有来自人眼可见的电磁光谱范围内的波长的脉冲。测量脉冲有利地具有脉冲持续时间，使得测量脉冲可以被理解为电磁辐射的时间限制部分。由于测量脉冲是电磁信号，并且测量脉冲的速度是已知的，因此可以利用光速从测量脉冲的传播时间中推断出测量脉冲在传播时间内覆盖的距离。

特别地，术语“发射矩阵”应该被理解为发射元件的阵列。特别地，矩阵可以被理解为三维的，尤其是板状的本体，该本体的一个表面上布置有相应的元件，即发射元件或接收元件。每个发射元件优选是激光器，从而发射矩阵可以被理解为激光器阵列。

特别地，接收矩阵是光敏表面矩阵。这意味着接收矩阵的表面被配置为是光敏的，并且因此适合于接收由发射矩阵先发射并在对象上反射的测量脉冲。特别地，接收矩阵是由二极管，特别是雪崩光电二极管，最优选是单光子雪崩二极管或PIN二极管组成的单元检测器。

接收矩阵包括接收元件和接收子元件。接收子元件的特殊之处在于它们构成接收元件的子单元。可以有利地为接收元件分配至少4个，优选是至少6个，最优选是至少10个接收子元件和/或最多30个，更优选是最多25个，最优选是最多20个接收子元件作为接收元件的子单元。特别地，接收元件是像素，而接收子元件包括子像素。这里的像素和子像素在他们的尺寸大小方面是特别不相同的。子像素优选地覆盖至多1/4，更优选是至多1/6，最优选是至多1/10，和/或至少1/30，更优选是至少1/25，最优选是至少1/20的像素的表面。子像素优选地以形成结合表面(特别是像素表面)的方式来布置。子像素可以进一步进行逻辑或运算(OR’d)。

特别地，接收矩阵的接收元件和/或接收子元件布置成行和列，其中，各行和各列之间的距离可以是恒定的，或者该距离可以变化。

特别地，接收元件包括至少两个，特别是至少四个，尤其优选是16个接收子元件。特别地，接收矩阵本身包括多个接收元件，这些接收元件主要以128行和256列布置。

该方法优选地包括在接收矩阵内定义接收元件和接收子元件。特别地，该定义包括接收元件和接收子元件的精确位置的布置，换句话说，在接收矩阵的感光表面内它们的坐标的建立。

根据本发明的方法规定，通过接收矩阵的至少两个接收子元件来监测接收率。反射的测量脉冲通常基于它的直径而成像到接收矩阵的一个以上的接收子元件上。接收率被优选地理解为借助于相应的接收子元件接收的测量脉冲的光子的数量。为了简单起见，将具有被监测的接收子元件的接收元件称为被监测的接收元件。

监测优选地包括确定在不同的时间的接收率以及观察这些接收率与时间的关系。换句话说，监测接收率随时间的变化。可替代地或可附加地，可以以绝对的方式监测接收率本身。例如，可以确定至少一个阈值，在该阈值以下，被监测的接收子元件的接收率不应该降低。另外，监测可以包括比较同一接收元件的被监测的接收子元件的接收率。这将有利地用于检测被监测的接收子元件上的测量脉冲的图像中的“偏移”。

特别地，该方法包括确定未对准。如果下降到至少一个接收子元件的阈值以下，例如下降到至少25％，进一步优选地下降到至少50％的情况下，则可以确定被监测的接收子元件未对准。另外，可以确定关于接收率的相对变化的阈值。如果至少一个被监测的接收子元件的接收率下降到初始测量值的75％以下，优选地下降到50％以下，则可以利于确定未对准。

特别地，监测至少两个接收元件的接收子元件的接收率。因此，有利于监测各个接收元件的接收子元件。监测两个以上的接收元件有利于获取发射矩阵和接收矩阵之间的所有光学上可能的未对准，特别是几何偏移和曲率。

特别地，该方法包括发射矩阵的发射元件到接收矩阵的接收元件的分配，尤其是1：1的分配。该方法进一步包括将发射元件调整为已分配的接收元件。换句话说，确定在其上将对相应的发射元件的测量脉冲进行成像的接收元件的接收子元件，并且通过相对于接收矩阵来相对应地布置发射矩阵来实现。在另外的步骤中，该方法包括定义将被监测的接收元件和接收子元件。有利地，将被监测的接收子元件恰好是在其上成像了发射元件的测量脉冲的接收子元件。

如果接收矩阵和发射矩阵不存在未对准，则对于距离测量的最大范围是有利的。因此，发射矩阵可以最佳地与接收矩阵精确地匹配。换句话说，各个测量脉冲精确地成像在接收元件的中心区域上。通过监测接收率，可以确定发射矩阵和接收矩阵之间的匹配是否仍然是最佳的。如果对准发生了变化，接收率将相应变化。因此，可以有效地检测到未对准。如果发射元件的测量脉冲不再于相应的接收元件的中心区域中成像或者根本不再于接收元件上成像，则存在未对准。

特别地，该方法不包括闪光过程，而是包括扫描过程，在该扫描过程中，特别是通过行和/或列顺序地驱动发射矩阵的发射元件。

该方法用于车辆的导航，特别是用于车辆的无人驾驶导航，其中，车辆在行驶的同时时进行监测。监测优选地在例如平行于光学距离测量的期间进行。特别地，该方法包括确定到至少一个对象的至少一个距离，其中在确定所述至少一个距离的同时进行监测。发射和接收的同一测量脉冲主要用于确定到至少一个对象的至少一个距离以及主要用于监测。因此，用于监测接收率之一并因此潜在地确定未对准的测量数据也同时用于测量到对象的距离。因此，可以立即检测到和校正未对准。

发射矩阵和接收矩阵优选地限定出测量范围。换句话说，发射矩阵和接收矩阵优选地限定出视场，其中，从该视场中可以预期反射。特别地，视场或者测量区域的长度被称为该方法或者用于执行该方法的设备的范围。为了确定未对准，测量脉冲被发射到测量区域中，并在位于测量区域中的对象上反射之后接收它们的反射。基于已接收的测量脉冲来确定并监测已被监测的接收子元件的接收率。特别地，这里的方法尤其不包括将测量对象有意识地引入视场中，并基于此来确定未对准。相反，根据随机位于视场中的对象来进行监测。因此，没有将专门用于监测未对准的测量对象引入视场中；而是可以在车辆行驶时基于真实对象(即没有基于有意识地引入视场中的对象)来确定监测。因此，监测可以在行驶期间进行。因为未对准被确定，对发射矩阵和接收矩阵的调整提出了较为不严格的要求，所以可以立即检测到并校正可能的未对准。另外，这也导致调节公差的减弱。减少了用于防止高公差的接收矩阵的光学载体的复杂性。此外，可以在所有环境条件下保证最大范围，同时优化信噪比。

另外，该方法优选地在接收矩阵内不使用部分发射的测量脉冲的背反射，以便确定未对准。

该方法优选地包括：当激活被监测的接收子元件时，停用未被监测的接收子元件。

特别地，监测至少三个，优选是至少五个，最优选是至少九个接收元件的至少两个接收子元件中每个的接收率。并非优选地监测接收元件的所有接收子元件。特别地，监测所有接收子元件的至多50％，优选地监测所有接收子元件的至多25％。

特别地，至少一个被监测的接收元件被布置在接收矩阵的最外面的行或最外面的列中。特别地，被监测的接收元件包括形成接收矩阵的角的接收元件。

在有三个被监测的接收元件的情况下，这些接收元件优选地布置成三角形，而当监测四个接收元件时，四边形的布置(或称四角的布置)是有利的。在给定了五个接收元件的情况下，最优选的是在中间有一个接收元件的四边形布置(类似于骰子上如何用点来表示五)。如果现在为了监测的目的而使用了九个接收元件，则将这些接收元件特别地布置成三行三列(类似于骰子上如何用点来表示九)。

有利地监测每个接收元件的至少两个，特别是至少三个，最优选是至少四个接收子元件的接收率。特别地，被监测的接收子元件被布置在相应的接收元件内的中央区域中。特别地，两个、三个或四个接收子元件形成被监测的接收元件内部的、中心布置的接收子元件。特别地，该方法不涉及对接收元件的区域，例如接收元件的接收子元件的区域的计量确定，该区域将在给定的最佳对准下被照射。未对准是通过监测接收率来直接确定的，而不是通过将测量脉冲图像的位置与最佳位置进行比较来确定的。

特别地，如果确定了发射矩阵和接收矩阵之间的未对准，则不进行光学器件(特别是用于实施该方法的设备)的对准来校正该未对准。特别地，如果确定了发射矩阵和接收矩阵之间的未对准，则执行接收元件和/或接收子元件的重新定义。基于未对准，重新定义先前本地定义的接收元件和/或接收子元件。特别地，在接收矩阵的感光面上接收元件和/或接收子元件的坐标发生了改变。因此，可以校正未对准。另外，该方法可以包括重新定义现在正在被监测的接收子元件。特别地，可以监测现在重新定义的接收子元件，其中不再监测接收率变化太大和/或绝对接收率太低的先前的接收子元件。另外，该方法可以包括新的逻辑或运算(OR-ing)，即，在重新定义的接收子元件与相应的接收元件之间的逻辑链接的改变。换句话说，将重新定义的接收子元件与其他被监测的接收子元件和相关的接收元件进行逻辑组合，而不再被监测的接收元件不再被逻辑链接。

另外，一旦在发射矩阵和接收矩阵之间发现未对准，就可以将发射元件重新分配到接收元件和/或接收子元件。换句话说，重新确定发射元件与接收元件或接收子元件之间的匹配，以便补偿未对准。例如，特别地，如果发射矩阵的分辨率对应于接收子元件的分辨率，则在发生未对准的情况下可以使用相邻的发射元件来替代由先前的定义所确定的发射元件。先前的定义主要涉及基本校准，该基本校准是在制造用于实现该方法的相应设备的最后一步中执行的，可以说是“生产线末端”。

总而言之，接收子元件和/或接收元件的重新定义和/或将发射元件重新分配给接收元件和/或接收子元件会导致对未对准的直接校正，该未对准会一直根据监测结果来进行调整的。监测也是动态的，因为它不使用固定定义的接收元件或接收子元件，而是要被监测的接收元件或接收子元件根据监测结果来调整，特别是根据先前确定的未对准来调整。

有利地，至少一个接收元件，优选是多个接收元件被分配给视场的地面区域。因此，发射矩阵和接收矩阵优选地被布置为使得这些接收元件接收测量脉冲，该测量脉冲先前被地面上或靠近地面上的对象反射。特别地，接收子元件的接收率由至少一个可以分配给地面区域的接收元件监测。特别地，可以监测分配给地面区域的所有接收元件。监测分配给地面区域的接收元件是特别有利的，这是因为无论车辆的周围环境如何，至少非常有规律地期望来自地面区域的反射。这样可以确保定期监测。

特别优选地，通过分别分配的评估单元来确定接收元件的被监测的接收子元件的接收率。因此，分别对可以分配给同一接收元件的被监测的接收子元件进行评估，这是因为每个单独的接收子元件都被分配了一个单独的评估单元。评估单元主要被设计为将接收到的测量脉冲转换为数字数据。特别地，评估单元是时间数字转换器。分配给被监测的接收子元件的评估单元主要用于确定和监测被监测的接收子元件的接收率。

可以将各个接收元件的其他接收子元件分配给评估单元，但是不对其进行监测。特别是可以将四个接收子元件分配给一个评估单元。然而，特别地，在接收率确定期间，停用其他分配的接收子元件，从而仅将一个激活的，即被监测的接收子元件分配给评估单元。因此，评估单元非常有针对性的用于“计数”来自单个被监测的接收子元件的光子。

换句话说，每次在评估单元和被监测的接收子元件之间都实现1：1的分配。多路复用使得可以在某个其他时间点将评估单元分配给另一个接收元件(例如，另一列或行的接收元件)的另一被监测的接收子元件。

特别地，接收矩阵的接收元件以行和列布置，其中，同时评估布置在同一行或列内的接收元件的被监测的接收子元件的接收率。换句话说，同时评估位于同一行或同一列中的被监测的接收元件。由于该方法涉及扫描过程，因此通过激活发射矩阵的相应行或列来评估位于同一列或同一行中的这些接收元件，使得布置在此处的这些发射元件发射测量脉冲。通过顺序地激活发射矩阵来照射其他行或列的接收元件，并通过多路复用器将接收矩阵的列和/或行链接到评估单元。

已确定的被监测的接收子元件的接收率存储在数据率表中。该数据率表上的数据，即存储的接收率，可以被用来确定接收率如何随着时间发展。特别地，该方法包括统计地分析数据率表的接收率，优选地确定接收率与时间的关系。另外，可以将数据与接收率的阈值进行比较。特别地，数据率表的数据可以被用来估计范围。

该方法进一步包括生成激活表。由激活表可得知，接收子元件是如何进行“或”运算的。

特别地，该方法包括基于被监测的接收子元件来更新激活表的数据。由此可以实现接收元件和/或接收子元件的重新定义和/或接收元件和/或接收子元件到发射元件的重新分配。

在重新定义接收子元件和/或接收元件之后，更新数据率表的数据。这意味着现在存储了新的被监测的接收子元件的接收率，并且不再存储那些不再被监测的接收子元件的接收率。

因此，数据率表和/或激活表是动态表，该动态表根据监测结果，特别是先前确定的未对准来进行调整。

激活表可以进一步用作“查找”表，以用于确定至少一个距离，换句话说是实际的距离测量。该方法主要包括使用激活表的数据来确定到至少一个对象的至少一个距离。确定到至少一个对象的至少一个距离主要包括：发射测量脉冲，在至少一个对象上反射已发射的测量脉冲以及通过接收矩阵接收已反射的测量脉冲。在发射之前，优选地查询激活表以确定哪些接收元件接收测量脉冲，并且根据发射元件与接收元件之间的分配来确定哪些发射元件将发送测量脉冲。从激活表中详细地得出哪些接收子元件是“或”的。因此，动态地进行到已经反射了测量脉冲的对象的至少一个距离的确定，尤其是要始终考虑到监测的结果，特别是先前确定的未对准。

特别地，至少一个距离是精确地基于当前正在被监测的接收子元件和相关的发射元件来确定的。在另一方面，本发明涉及一种用于光学距离测量的设备，该设备被设计为监测该设备的接收矩阵的接收子元件的接收率，以便确定发射矩阵和接收矩阵之间的未对准。该设备用于执行上述方法。

设备的发射矩阵用于发射测量脉冲，并且包括多个发射元件，而接收矩阵用于接收反射的测量脉冲，并且包括多个接收元件。接收元件包括多个接收子元件。优选如上所述地设计发射矩阵和/或接收矩阵。特别地，该设备被设计为3D-LIDAR传感器。

优选地为接收元件的每个被监测的接收子元件分配了单独的评估单元，以用于确定各个接收子元件的接收率。例如，如果监测接收元件的两个接收子元件，则为这两个元件中的每个分配它自己的评估单元。除了分配给被监测的接收子元件的主要专用于确定被监控的接收子元件的接收率的评估单元之外，该设备还可以具有更多的评估单元，尤其是时间数字转换器，该时间数字转换器专门用于确定到测量区域中的对象的距离。特别地，可以为接收矩阵的每一行或每一列分配评估单元，该评估单元可以基于多路复用来评估相应行或列的所有接收元件。

本发明进一步涉及一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，在该计算机可读存储介质上存储有程序，一旦将该程序加载到计算机的存储器中，该程序就可以使计算机执行上述方法，如有必要时结合上述设备。另外，本发明涉及一种计算机可读存储介质，在该计算机可读存储介质上存储有程序，一旦将该程序加载到计算机的存储器中，该程序就允许计算机执行上述方法，如有必要时结合上述设备。

附图说明

在附图中，示意性地显示：

图1是根据本发明的方法的流程图；

图2是根据本发明的设备的俯视图；

图3是根据图2的接收矩阵的接收元件的俯视图；

图4是根据图3的接收元件的接收子元件的布线图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于距离测量的方法(100)的流程图。

方法(100)包括：对接收矩阵(11)的接收子元件(13)的反射和接收的测量脉冲的接收率进行监测(101)。在第一步中，监测(101)优选地包括：定义(102)接收矩阵(11)的接收元件(12)和/或接收子元件(13)。另外，可以将发射矩阵的发射元件分配(103)给接收矩阵(11)的接收元件(12)。特别地，这之后是对要被监测的接收元件(12)和接收子元件(13)的定义(104)。接收元件(12)的每个被监测的接收子元件(13)可以被分配(105)给它自己的评估单元(17)。未被监测的接收子元件(13)可以被停用(106)，而被监测的接收子元件(13)可以被激活。在测量脉冲已经被发射(107)且接着被测量区域中的至少一个对象反射(108)之后，已经反射的测量脉冲被接收(109)。特别地，测量脉冲被顺序地发射(107)，使得发射矩阵的行或列被一个接一个地激活，从而发射测量脉冲。特别地，测量脉冲仅通过分配给被监测的接收元件(12)的发射元件来发射。

由于未被监测的接收子元件(13)被优选地停用，因此被至少一个对象反射的测量脉冲可以由已经激活的且被监测的接收子元件(13)专门接收。相应的接收率由被监测的接收子元件(13)来确定(110)。特别地，该确定(110)通过相应的已经分配的评估单元(17)来进行。特别地，同时评估布置在接收矩阵(11)的同一行或同一列内的接收元件(12)的被监测的接收子元件(13)的接收率。

已经确定的接收率被记录(111)在数据率表(23)中。特别地，停用(106)未被监测的接收子元件(13)以将接收率输入(111)到数据率表中的步骤是定期发生的，以便可以观察到接收率随时间的发展，因此监测(101)是可能的。一旦发射矩阵和接收矩阵(11)之间的未对准(即错位)被确定(112)，作为响应可以对接收元件(12)和/或接收子元件(13)进行重新定义(113)，这意味着接收元件(12)和/或接收子元件(13)的坐标可以被重新定义，从而可以校正未对准(即错位)。可替代地或可附加地，另一响应将是把发射矩阵的发射元件重新分配(114)给接收矩阵的接收元件(12)和/或接收子元件(13)。

图2示出了用于光学距离测量的设备的俯视图。

设备(10)包括接收矩阵(11)。接收矩阵(11)包括布置在行(14)和列(15)中的接收元件(12)。接收矩阵(11)总共包括256列(15)和128行(14)。图2没有示出接收矩阵(11)的所有接收元件(12)，而仅仅示出了其中一部分。以关于行(14)的左上角的0开始到左下半部分的127的数字以及以关于列(15)的左上角的0开始到右上角的255的数字来标记图2中的接收矩阵(11)的行(14)和列(15)。因此，通过指示行号和列号来清楚地定义每个接收元件(12)，其中，第一个数字表示被布置的接收元件(12)的行号，而第二个数字表示被布置的接收元件(12)的列号。作为一个示例，在接收矩阵(11)的左上角的接收元件(12)被清楚地标记为0/0。

每个接收元件(12)包括多个接收子元件(13)。更精确地，每个接收元件(12)包括16个接收子元件(13)，其中，在图2中通过示出0到15之间的数字来清楚地定义了这些子元件。在本示例中，九个接收元件(12)的接收子元件(13)被监测。为了简单起见，将具有被监测的接收子元件(13)的接收元件(12)标记为被监测的接收元件(12)。

九个被监测的接收元件(12)由接收矩阵(11)的角落上的四个接收元件形成，特别是由接收元件0/0、接收元件0/255、接收元件127/0、接收元件127/255形成。另外，在接收矩阵(11)中间的接收元件(12)，具体是接收元件63/127被监测。进一步地，对位于角落上被监测的接收元件(12)之间的中间的接收元件(12)，具体是接收元件63/0、接收元件0/127、接收元件63/255、接收元件127/127进行监测。

该方法规定，分配给被监测的接收元件(12)的发射矩阵的发射元件以列被顺序地驱动。顺序逐列地驱动首先是照射0列，其中此时此刻在图2上可见。因此，可以从该图清楚地得到如何将测量脉冲成像在接收矩阵(11)上。相应的发射元件的三个测量脉冲到0列的被监测的接收元件(12)的图像(16)是清楚易见的。换句话说，图像(16)是成像在接收矩阵(11)上的那种激光点。图像(16)基本上成像在四个接收子元件(13)上，具体是编号为5、6、9和10的中央的四个接收子元件(13)。确切地说，被监测的这些接收子元件(13)是被图像(16)命中或者要被图像(16)命中。为此，其余的未被监测的接收子元件(13)，特别是编号为0、1、2、3、4、7、8、11、12、13、14、15的接收子元件(13)被停用，即未激活。激活的接收子元件(13)在图2中为白色，而未激活的接收子元件(13)为灰色。

接收元件(12)的每个被监测的接收子元件(13)被分配了对应它自己的评估单元(17)，所述评估单元(17)用于监测接收率，这将在图3和图4中被更详细地解释。第一列(即0列)的被监测的接收元件(12)的接收子元件(13)被同时评估。

接收元件(12)的每行(14)被分配了对应它自己的评估单元(17)，即时间数字转换器(20)，该时间数字转换器(20)用于距离测量，其可以通过多路复用和顺序驱动评估相应行的所有接收元件(12)。

设备(10)进一步包括用于确定接收率的单元(21)。确定了的接收率被存储在数据率表(23)中。数据进一步被馈送到对象识别单元(25)。数据率表(23)的数据被馈送到用于接收元件(12)和/或接收子元件(13)的控制单元(22)，该数据率表(23)示出了监测到的接收率随时间的变化。控制单元(22)可以用于重新定义接收元件(12)和/或接收子元件(13)的坐标。设备(10)进一步包括配置单元(24)，该配置单元(24)最初确定接收元件和/或接收子元件的坐标。

图2中的接收矩阵(11)的其他被监测的列也将测量脉冲的图像(16)的位置记录为圆形。一旦发射矩阵的相应列被驱动，相应的接收元件(12)就应该在这个位置被精确地照射。

图3示出了图2的接收矩阵(11)的接收元件(12)的俯视图。

编号为0至15的接收子元件(13)是清楚可见的。四个评估单元(17)被分配给各个接收子元件(13)。确切地说，四个接收子元件(13)分配给一个评估单元(17)。更具体地说，已经为编号为0、2、8和10的接收子元件分配了第一评估单元(17a)，而已经为编号为1、3、9和11的接收子元件分配了第二评估单元(17b)。第三评估单元(17c)被分配给编号为4、6、12和14的接收子元件，而第四评估单元(17d)被分配给编号为5、7、13和15的接收子元件。然而，由于仅编号为5、6、9和10的接收子元件(13)被激活，因此分别为被激活和监测的接收子元件(13)分配了它们自己的评估单元(17)，以便恰好一个相应的正在监测的接收子元件的检测率可以被评估。

在图3上还可以看到接收矩阵(11)上，更具体地是在示出的接收元件(12)上的测量脉冲的图像(16)。如果在发射矩阵和接收矩阵(11)之间出现未对准(即错位)，那么测量脉冲的图像(16)将出现在接收矩阵(11)上，这里是接收元件(12)。例如，如果图像(16)向右移动，那么被监测的编号为5和9的接收子元件的接收率将降低，而被监测的编号为6和10的接收子元件(13)的接收率将增加。因此，可以通过监测接收率来确定未对准(即错位)。

图4示出了图3的接收元件(12)的接收子元件(13)的布线。分配给同一评估单元(17)的接收子元件(13)分别通过线(18)连接到相应的评估单元(17)。数据从共享节点(19)流动到用于实际距离测量的相应行(14)的共享评估单元(17)(请参见图2)。

附图标记

100 方法

101 接收矩阵的接收子元件的反射和接收的测量脉冲的接收率的监测

102 接收元件和/或接收子元件的定义

103 发射矩阵的发射元件到接收矩阵的接收元件的分配

104 要被监测的接收元件和接收子元件的定义

105 评估单元到接收元件的每个被监测的接收子元件的分配

106 未被监测的接收子元件的停用

107 测量脉冲的发射

108 已发射的测量脉冲在至少一个对象上的反射

109 已反射的测量脉冲的接收

110 被监测的接收子元件的接收率的确定

111 将接收率输入到数据率表

112 发射矩阵和接收矩阵之间的未对准的确定

113 接收元件和/或接收子元件的重新定义

114 发射元件到接收元件和/或接收子元件的重新分配

10 设备

11 接收矩阵

12 接收元件

13 接收子元件

14 行

15 列

16 接收矩阵上的测量脉冲的图像

17 评估单元

17a 第一评估单元

17b 第二评估单元

17c 第三评估单元

17d 第四评估单元

18 线

19 节点

20 时间数字转换器

21 用于确定接收率的单元

22 用于接收元件和/或接收子元件的控制单元

23 数据率表

24 配置单元

25 对象识别单元

Claims (19)

1.一种用于光学距离测量的方法(100)，

其中，所述方法(100)包括：通过包括多个发射元件的发射矩阵来发射(107)测量脉冲；在至少一个对象上反射(108)已发射的测量脉冲；以及通过接收矩阵(11)来接收(109)已反射的测量脉冲；

其中，所述接收矩阵(11)包括多个接收元件(12)，每个接收元件(12)具有多个接收子元件(13)，

其中，所述方法包括监测(101)所述接收矩阵(11)的所述接收子元件(13)的接收率，以确定(112)所述发射矩阵和所述接收矩阵(11)之间的未对准，

其中，所述发射矩阵和所述接收矩阵(11)限定出视场，

其特征在于，

所述方法(100)用于车辆的导航，其中，监测(101)在车辆行驶时进行，

其中，所述方法(100)不包括将测量对象有意识地引入所述视场中来确定未对准。

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，

所述接收元件(12)是像素，所述接收子元件(13)是子像素。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

为了监测(101)的目的，未被监测的接收子元件(13)没有被激活。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

监测所述接收元件(12)的至少两个接收子元件(13)中的每个的接收率，所述接收元件(12)是至少三个，优选是至少五个，最优选是至少九个。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

监测每个接收元件(12)的至少两个，特别是至少三个，最优选是至少四个接收子元件(13)的接收率。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

所述方法(100)包括定义(102)接收元件和/或接收子元件，

其中，所述方法(100)包括：如果确定(112)发射矩阵和接收矩阵(11)之间未对准，则重新定义(113)接收元件(12)和/或接收子元件(13)。

7.根据权利要求6所述的方法(100)，其特征在于，

通过更新激活表来重新定义(113)接收元件(12)和/或接收子元件(13)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

所述方法(100)包括：将发射矩阵的发射元件分配(105)给接收矩阵(11)的接收元件(12)，

其中，所述方法(100)包括：如果确定(112)发射矩阵和接收矩阵(11)之间未对准，则将发射元件重新分配(114)给接收元件和/或接收子元件(13)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

通过相应的已分配的评估单元(17)来确定接收元件(12)的被监测的接收子元件(13)的接收率，其中，分配给被监测的接收子元件的评估单元(17)被仅用于确定和监测被监测的接收子元件(13)的接收率。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

接收矩阵(11)的接收元件(12)以行(14)和列(15)布置，

其中，布置在同一行(14)或同一列(15)内的接收元件(12)的被监测的接收子元件(13)的接收率被同时评估。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

将被监测的接收子元件(13)的接收率存储在数据率表(23)中。

12.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，

存储在数据率表(23)中的接收率被用于范围估计。

13.根据权利要求11或12所述的方法(100)，其特征在于，

所述方法包括：统计地分析数据率表(23)的接收率，优选地确定接收率与时间的关系。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

所述方法(100)包括确定到至少一个对象的至少一个距离，

其中，在确定所述至少一个距离的同时进行监测(101)，以便立即检测到并校正未对准。

15.根据权利要求14所述的方法(100)，其特征在于，

通过发射和接收同一测量脉冲来确定到至少一个对像的至少一个距离并且进行监测。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，

至少一个接收元件(12)被分配给所述视场的地面区域，其中，分配给所述地面区域的至少一个接收元件(12)的接收子元件(13)的接收率被监测。

17.一种用于光学距离测量的设备(10)，

其中，所述设备(10)具有用于发射测量脉冲的发射矩阵和用于接收反射的测量脉冲的接收矩阵(11)，所述发射矩阵包括多个发射元件，所述接收矩阵(11)包括多个接收元件(12)，其中所述发射矩阵和所述接收矩阵限定出视场，

其中，每个接收元件(12)具有多个接收子元件(13)，

其特征在于，

所述设备(10)被配置为执行根据权利要求1至16中的任一项所述的方法(100)；其中，所述设备(10)被配置为监测所述接收矩阵(11)的接收子元件(13)的接收率，以确定(112)所述发射矩阵和所述接收矩阵(11)之间的未对准；其中，所述设备(10)被设计为：用于在车辆行驶时导航车辆和监测(101)，而无需有意识地引入测量对象进入视场中来确定未对准。

18.一种计算机程序产品，包括计算机可读存储介质，在该计算机可读存储介质上存储有程序，一旦将该程序加载到计算机的存储器中，该程序就能使计算机执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法(100)，如有必要时结合根据权利要求17所述的设备(10)。

19.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，一旦将该程序加载到计算机的存储器中，该程序就能使计算机执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法(100)，如有必要时结合根据权利要求17所述的设备(10)。

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