CN113748428A - 用于车辆的用于检测距离信息的传感装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆（10）的用于检测距离信息的传感装置（290）和方法，其中该距离信息基于条形区域（191、210）和针对此所形成的距离直方图来被检测并且更准确地说关于这些条形区域（191、210）的交叉区域来被检测。在此规定：场景的所检测的条形区域（191、210）分别与该传感装置（290）的传感器（291）的条形区域对应，并且针对多个对应的条形区域同时确定其中接收到的光。

Description

用于车辆的用于检测距离信息的传感装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆、尤其是用于诸如载客车或载货车那样的机动车的用于检测距离信息的传感装置和方法。检测原理通常可基于对可见或不可见光（也就是说电磁辐射）的检测。

背景技术

在车辆的背景下，公知的是：借助于光学传感器来检测在车辆之内或者在车辆的周围环境中的场景。尤其公知的是：将具有预先确定的特性的光射入到场景中并且借助于光敏传感器来接收被该场景反射的光。根据所接收到的光，可以产生测量信号，并且可以对这些测量信号进行评估，用于获得距离信息，或者换言之，间距信息。

接着，这些信息可以被各种驾驶员辅助系统使用，如这在申请人的先前公开的DE10 2013 002 671 A1的[0002]段中所描述的那样。在DE 10 2013 002 671 A1中，例如在参阅WO 2008/1547361 A1的情况下还公开了：可以将车辆的总归存在的照明系统而且尤其是基于LED的照明系统用作用来产生光并且将光射入的光源，该光接着可以用传感器以经反射的形式被检测（例如参见DE 10 2013 002 671 A1的[0003]段）。照明系统可以——也在本申请的范围内——例如包括日间行车灯、远光灯、近光灯、转向信号灯、雾灯等等。

此外，根据DE 10 2013 002 671 A1的[0007]段和接下来的详细描述已认识到：为了缩短评估时间并且降低对传感器的要求，可以形成条形区域，针对这些条形区域分别确定距离直方图。接着，基于这些距离直方图，可以针对这些条形区域的交叉点分别确定距离信息。

本申请基于DE 10 2013 002 671 A1的知识，使得该文献的教导和尤其是该文献的一般说明部分、在权利要求书中所描述的主题以及主要是附图17至22的描绘通过引用被完全并入本文。

已经认识到：尽管如此，在DE 10 2013 002 671 A1的教导下并不能实现最佳的距离检测。

发明内容

因而，本发明的任务在于：进一步改善DE 10 2013 002 671 A1的条形光检测。

通过按照权利要求1所述的传感装置和按照权利要求10所述的方法来解决该任务。有利的扩展方案在从属权利要求中说明。易于理解的是：除非另有说明或者显而易见，上述说明也可适用于本发明。

不同于DE 10 2013 002 671 A1的如从在[0067]段结尾的测量时间说明中得出的针对各个条形区域设置按顺序的测量值检测的解决方案，本发明规定：至少部分地同时或并行地检测这些条形区域的测量值。例如，所有条形区域、但至少是总共设置的条形区域的10 %可以并行地被检测或者换言之被读取。

在此，测量值可以被理解成在预先确定的时间点生成的针对相对应的条形区域所获得的测量值以及尤其是测量信号值。该测量值或测量信号值也可以分别是关于特定时间点的值分布。测量值优选地是上述距离直方图之一或可以被用于形成这种距离直方图。

所公开的解决方案的优点在于：所观察到的场景可以至少部分地并且优选地完全同时被检测。因此，同时被检测的光或基于此同时产生的测量值在同一时间点描绘该场景。这减少了在按顺序的检测以及同时在传感器与场景之间有相对运动的情况下可能发生的运动模糊。换言之，在本文中提出的解决方案中，运动模糊顶多可能在比较短的并行曝光时间或读取时间期间发生，而在已知的解决方案中，在用于全部按顺序评估的条形区域的累积的曝光时间期间都可能发生运动模糊。

另一优点在于：由于关于多个条形区域的至少部分的并行的测量值检测，散布的光被更好地利用。与到目前为止的解决方案相比，现在比较短的散布光脉冲或脉冲串就足够，在这些散布光脉冲或脉冲串之间也能够进行比较长的停顿。这能够实现在硬件侧以及尤其是与所使用的照明源有关的节省潜力。

应注意：为了实际实现DE 10 2013 002 671 A1的教导，可能也必须设置多个检测周期连同所属的照明周期，例如一个检测周期连同所属的照明周期用于第一条形区域（例如沿行方向）而下一个检测周期连同所属的照明周期用于第二条形区域（例如沿列方向）。而在本解决方案中，一个检测和照明周期就可足够，因为多个条形区域的光并行地被检测。

详细地，提出了一种用于车辆的用来检测距离信息的（光学）传感装置，该传感装置具有：

- （光学）传感器，该传感器被设立为接收被（该传感装置的）周围环境中的场景反射的（可见或不可见）光；

- （例如电子）处理单元，该处理单元被设立为根据所接收到的光来确定多个第一距离直方图，其中所述多个第一距离直方图中的相应的第一距离直方图分配有该场景的相应的第一条形区域，其中该第一距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第一条形区域中的对象引起的反射的强度；

而且该处理单元还被设立为根据所接收到的光来确定多个第二距离直方图，其中所述多个第二距离直方图中的相应的第二距离直方图分配有该场景的相应的第二条形区域，其中该第二距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第二条形区域中的对象引起的反射的强度；

而且该处理单元还被设立为根据所述多个第一距离直方图和所述多个第二距离直方图来确定该场景的区域的距离信息，其中该场景的该区域包括第一条形区域之一与第二条形区域之一的交叉区域，

其中该场景的条形区域分别与传感器的条形区域对应，

而且其中该传感装置（以及尤其是该传感装置的处理单元）被设立为：针对多个对应的条形区域同时确定其中接收到的光（或者换言之读取其中接收到的光和/或针对这些对应的条形区域同时确定测量值）。

因此可以规定：在场景的区域、即用来检测该场景的条形区域与传感器的或在传感器上的条形区域之间存在分配或对应。尤其可以规定：借助于上述类型的（例如虚拟的）条形区域来检测场景并且通过传感器的相对应的（对应的）区域以及尤其是存在于其中的下文阐述的传感器元件来形成或提供这些条形区域。即在某种程度上可以说，第一和第二条形区域可以是虚拟的，但是可以归因于在该传感器之内的传感器元件的相对应的分组或布置，这些传感器元件将该场景细分成可相对应地检测的条形区域。尤其是，这些条形区域可对应于以矩阵形式细分的传感器的行和列（也就是说传感器的对应的条形区域可以是该传感器的行和列）。

该传感器通常可以实现：场景能借助于二维检测区域来被映射，该二维检测区域被细分成相对应的条形区域或该二维检测区域能被分配给应该用来检测该场景的上述条形区域。

该传感器可包括多个传感器元件，这些传感器元件分别具有至少一个光电探测器（或者还有光电探测器元件）。这些传感器元件可以是SiPM（硅光电倍增管），所述SiPM优选地可以由多个较小的光电探测器来构造（例如由所谓的SPAD——单光子雪崩二极管（single Photon avalanche diodes）来构造）。替选地，这些传感器元件可以由所谓的PIN二极管来形成。

这些光电探测器可以矩阵形地或网格形地布置，并且因此具有彼此垂直的行和列方向，传感器或由其所限定的检测区域通常也如此。

确定对应的条形区域的所接收到的光也可以称为对这些区域的读取或评估，其中后者优选地也包括对相对应的距离直方图的形成（或者换言之逐区域的测量值生成）。

所有测量值或测量信号通常可以以时间分辨的方式被确定。该传感装置也可以包括存储装置，在该存储装置中可以存储（优选地时间分辨的）测量信号。优选地每个像素和/或传感器元件获得时间分辨的信号，优选地可以同时获得按行和按列的同样时间分辨的总和信号。接着，该总和信号可以利用本文中所描述的方法被转换成距离分辨的信号或被转换成距离直方图。

可以通过如下方式来实现读取的并行性或同时性：每个条形区域都分配有自己的（电）线，在该条形区域之内（或在传感器的对应的条形区域之内）的所有传感器元件都将它们的信号馈入所述线中。该线可以是下文阐述的行线和列线。

可以规定：（该传感器的）所有对应的条形区域都能同时被读取，但至少（该传感器的）与第一或第二条形区域对应的所有条形区域能同时被读取。

按照一个扩展方案，可以规定：针对这些对应的条形区域中的至少50 %（以及优选地至少25 %或至少10 %），同时确定在其中接收到的光。

通常，还可以规定：该传感器的对应的条形区域（例如虚拟地）被细分成在其中接收到的光被同时确定的区域和在其中接收到的光并未被同时确定的区域。作为替代，在上述区域中可以提供按顺序的评估或读取。

就这方面来说，还可以规定：没有同时确定所接收到的光的区域至少部分地处在该传感器的（至少一个）边缘区域内。该传感器的边缘区域例如可以被理解成如下行和/或列区域（或者一般来说区域），所述行和/或列区域包括该传感器的行和/或列的总数和/或总面积（或者一般来说对应的条形区域的总数和/或总面积）的最多10 %或最多5 %，而且所述行和/或列区域优选地远离传感器的几何中心而且尤其附加地包括形成最外侧边缘的行和/或列（或者一般来说形成最外侧边缘的条形区域）。

该变型方案的优点在于：可以为传感器的中央区域保留同时且更准确的检测，而且在其中相比之下将观察到较少的对于车辆来说重要的事件的边缘区域内可以进行不那么精确的按顺序检测。

如已经表明的那样，传感器可包括具有布置成行和列的传感器元件的传感器矩阵，这些传感器元件分别被设立用于接收光，其中这些行与该场景的第一条形区域对应并且这些列与该场景的第二条形区域对应。

通常，该传感器以及尤其是这些传感器元件可以分别检测所接收到的光的（光）强度。这些传感器元件可以提供像素值和/或限定传感器矩阵的各个像素或图像点。同时记录的像素值但是还有涉及同一检测过程的按顺序记录的像素值可以共同被考虑并且例如被用于导出共同的距离直方图。

在这些行和列中的传感器元件优选地分别互连（例如通过与共同的电（信号）线连接并且尤其是与共同的行线或列线连接），并且优选地根据相对应地互连的传感器元件的总信号来确定距离直方图。通过该互连，可以形成该传感器的对应的第一和第二条形区域。

按照另一实施方式，至少那些其所接收到的光同时被确定的传感器元件分别包括电流镜装置，该电流镜装置与行线连接并且与列线连接，在其上也可以连接其它传感器元件的其它电流镜装置。这能够实现：按行或按列地组合每个传感器元件所获得的测量信号并且接着也据此形成相对应的距离直方图。此外，该变型方案尤其是在这些传感器元件是SiPM时合适。通常，该变型方案是形成或检测条形区域的一种可靠且有利的途径。该电流镜装置可以以常规方式通过两个例如并联的（半导体）晶体管来形成并且在下文依据附图示例性地被阐述。

另一变型方案规定：这些传感器元件分别包括至少一个PIN探测器，该PIN探测器与两个电阻连接，以便将降落于其上的电流馈入被分配给这些条形区域的线中（尤其是馈入信号线和行线中）。PIN探测器可以与跨阻放大器连接并且该跨阻放大器的输出电压可以附在相对应的电阻上。

还可以规定：至少那些其所接收到的光同时被确定（也就是说同时被读取）的传感器元件包括至少两个光电探测器元件，所述至少两个光电探测器元件分别接收光（也就是说能分别读取或分别提供测量信号），而且其中这些光电探测器元件中的一个光电探测器元件与行线连接而另一个光电探测器元件与列线连接。尤其是当传感器元件是SiPM时，这些光电探测器元件可以构造成上述SPADS。尤其是，但是不限于后一种情况地，传感器元件可包括多达十六个或多达三十二个光电探测器元件。

借助于该变型方案，可以节省附加的硬件元件，诸如上文提及的电流镜，而且仍然可以实现这些条形区域的可靠的并行可读性。

还可以规定：对于每个传感器元件来说设置超过两个光电探测器元件（例如十六个或三十二个，见上文），而且这些光电探测器元件被组合成两个优选地一样大的组，其中一个组的光电探测器元件与行线连接而且一个组的光电探测器元件与列线连接，而且其中一个组的至少两个光电探测器元件将另一组的至少一个光电探测器元件围在它们之间。换言之，这两个组的光电探测器元件可以彼此嵌套地布置和/或（优选地沿行方向并且沿列方向）交替地布置。即，通常这两个组的光电探测器元件可以以棋盘图案的方式布置。借助于相对应的以组形式的布置，尽管各个传感器元件被细分成单独的检测区域（也就是说被细分成单独的光电探测器元件），仍然可以保证高分辨率。

本发明还涉及一种用于车辆的用来检测距离信息的方法，该方法具有：

- 用传感器来接收被周围环境中的场景所反射的光；

- 根据所接收到的光来确定多个第一距离直方图，其中所述多个第一距离直方图中的相应的第一距离直方图分配有该场景的相应的第一条形区域，其中该第一距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第一条形区域中的对象引起的反射的强度；

- 根据所接收到的光来确定多个第二距离直方图，其中所述多个第二距离直方图中的相应的第二距离直方图分配有该场景的相应的第二条形区域，其中该第二距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第二条形区域中的对象引起的反射的强度；

- 根据所述多个第一距离直方图和所述多个第二距离直方图来确定该场景的区域的距离信息，其中该场景的该区域包括第一条形区域之一与第二条形区域之一的交叉区域，

其中该场景的条形区域分别与传感器的条形区域对应，

而且其中针对多个对应的条形区域同时确定其中接收到的光（或者换言之同时读取该传感器的多个对应的条形区域）。

所有上文和下文关于该传感装置的特征的阐述同样可适用于该方法的相同特征。尤其是，该方法可包括任何其它步骤和任何其它特征，以便提供所有在本文中结合该传感装置所描绘的功能、运行状态或效果。尤其是，该方法可以利用按照上文和下文的实施方式中的任何一项所述的传感装置来被实施。

按照该传感装置和该方法的另一实施方式，利用车辆的发光二极管光源来对该场景进行照明。该发光二极管光源可包括车辆的用于对周围环境或该车辆的内部空间进行照明的照明装置。该照明装置例如可包括日间行车灯、远光灯、近光灯、转向信号灯、雾灯等等。可以利用调制方法来操控该发光二极管光源，而且可以根据调制信号和传感器矩阵的接收信号来确定距离直方图。该调制方法例如可包括调频连续波方法，其中用来对该发光二极管光源进行调制的频率在一定时间内从初始频率被改变到最终频率。在此，调制频率优选地从初始频率连续地被改变到最终频率。此外，可以使用随机调频方法作为调制方法，其中用来对该发光二极管光源进行调制的频率随机地或伪随机地被改变。还可以用单频调制方法来操控该发光二极管光源，其中用于对该发光二极管光源进行调制的频率恒定。最后，可以用脉冲调制方法来操控该发光二极管光源。根据所使用的调制方法，可以使用不同的评估方法，以便确定距离直方图。例如可以使用相关方法，这些相关方法将已被用于对该发光二极管光源进行调制的信号与传感器矩阵的接收信号相关。在另一评估方法中，可以将调制信号与接收信号混合并且根据混合频率来确定距离。原则上，距离直方图表示距离分辨的回波图，所述距离分辨的回波图通过在条形检测区域中的一个对象或多个对象来被产生。这些距离分辨的回波图可以利用与在计算机断层扫描的情况下相似的方法来被处理成空间分辨的图像，其中该图像的每个位置都分配有相对应的距离。即使在同时读取至少单个条形区域的情况下也能应用所有提到的方法。

由于这些距离直方图分别包括该场景的整行或整列，所以需要更少的粗分辨率传感器（行或列传感器），或者如果使用矩阵传感器，则只需要少量的行和列测量，而不是针对每个图像点的测量。因此，利用少量传感器或少量测量就能够实现高分辨率。

按照本发明，还提供了一种用于检测车辆的距离信息的设备。该设备包括光源，该光源被设计用于对在周围环境中或在车辆之内的场景进行照明。该光源优选地是车辆的照明装置。此外，该照明装置优选地包括用于产生光的发光二极管，原因在于发光二极管可以用足够高的频率被调制，以便提供可被用于对距离直方图进行随后描述的确定的光。该设备还包括上述类型的传感装置，用于接收来自该光源并且被该场景反射的光。最后，该设备包括处理单元，该处理单元操控该光源并且根据所接收到的光来确定上述类型的多个第一距离直方图和多个第二距离直方图。

附图说明

随后，本发明将参考附图详细地予以描述。

图1示意性示出了按照本发明的一个实施方式的车辆和在车辆的周围环境中的对象。

图2示出了按照本发明的一个实施方式的用于确定距对象的距离的方法的步骤。

图3示出了按照本发明的一个实施方式的用于确定对象的速度的方法的步骤。

图4示意性示出了按照本发明的一个实施方式的发光二极管光源的电路，该发光二极管光源被设计用来发出用于距离测量的光。

图5示意性示出了图4的发光二极管光源的组件在共同的半导体外壳中的布置。

图6示出了按照本发明的另一实施方式的用于确定对象的距离的方法的步骤。

图7示出了按照本发明的一个实施方式的用于确定对象的位置的设备的传感器的第一检测区域。

图8示出了用于确定对象的位置的设备的传感器的第二检测区域。

图9示出了图7和8的第一和第二检测区域的重叠，如这些检测区域由按照本发明的一个实施方式的用于确定对象的位置的设备的传感器所检测到的那样。

图10示出了在有附加模糊的情况下的图8的第二检测区域。

图11示出了在有第二检测区域的附加模糊的情况下的图9的第一和第二检测区域的重叠。

图12示出了由按照本发明的一个实施方式的用于检测对象的位置的设备的光源使用的发射器段。

图13示出了由按照本发明的一个实施方式的用于确定对象的位置的设备的传感器使用的接收器段。

图14示出了图12的发射器段与图13的接收器段的重叠。

图15示出了按照本发明的一个实施方式通过发射二极管的交错布置所产生的近场视图。

图16示出了图15的发射器段的远场视图。

图17示出了按照本发明的一个实施方式的用于确定距离信息的另一方法的方法步骤。

图18示出了在车辆的周围环境中有对象的场景。

图19示出了图18的场景的行的距离直方图。

图20示出了图18的场景的列的距离直方图。

图21示出了按照本发明的一个实施方式的车辆，该车辆同时测量距前方行驶的车辆的距离并且传输数据。

图22示出了按照本发明的一个实施方式的用于确定对象的距离并且用于传输发送数据的方法的步骤。

图23示出了示例性的按照本发明的传感装置的示意性片段，该传感装置实施按照本发明的按照一个实施例的方法。

图24示出了按照本发明的按照另一实施例的传感装置的示意性的示意性片段。

具体实施方式

图1示出了具有用于确定距离信息的设备的车辆10。该设备包括光源11，该光源被设计用于对在车辆10的周围环境中的对象17进行照明。光源11例如可包括车辆10的日间行车灯、近光灯、转向信号灯、尾灯、远光灯、雾灯或者倒车灯。该光源还可包括一个或多个发光二极管，所述一个或多个发光二极管产生用于将车辆10的周围环境照亮的光或者产生信令光、例如转向信号灯或刹车灯的光。此外，光源11也可包括用于对车辆10的内部空间进行照明的照明装置，诸如仪表板照明或者乘客舱照明。用于确定距离信息的设备还包括：光学传感器12，用于接收被对象17反射的光；和处理单元13，该处理单元与光源11和传感器12耦合。如果在图1中示出的布置的情况下对象17例如以距离18处在车辆10前方的区域内，则由光源11发出的光15被对象17反射并且作为反射光16被传感器12接收。随后参考图2来描述用于确定距离信息的设备的工作方式。

图2示出了用于车辆10的用来确定车辆10与对象17之间的距离18的方法20。在步骤21中，利用调制信号来操控车辆10的光源11。该调制信号由处理单元13产生。由光源11发出的光15被对象17反射并且作为反射光16被传感器12接收（步骤22）。在步骤23，根据所接收到的反射光16来产生接收信号。该接收信号例如可包括模拟或数字电信号。在步骤24中，在处理单元13中将该接收信号与该调制信号组合。例如，可以使该调制信号和该接收信号相关或混合，如这随后将详细被描述的那样。在步骤25中，根据组合信号、例如相关信号或混合信号来确定距对象17的距离18。这样确定的距对象17的距离例如可以被提供给车辆10的驾驶员辅助系统14。驾驶员辅助系统14例如可包括自适应巡航控制系统、制动辅助系统、停车辅助系统或者碰撞报警系统。对象17也可位于车辆10的内部空间中并且在内部空间中被车辆的相对应的照明装置照明，而且可以用相对应的传感器来接收来自该对象的反射光。由此，可以确定距在车辆的内部空间中的对象的距离，例如以便识别操作系统的手势或者以便例如在有事故时检测乘员的头部的当前位置，以便触发相对应的保护机制、诸如安全气囊。

为了可以在车辆中针对不同的驾驶员辅助系统使用上述方法，可能需要针对不同的应用情况使用不同的发送和接收方法。这些方法例如可以根据所需的距离或应用来被选择。为此，例如可以确定车辆10的运行状态，并且可以根据车辆的运行状态来选择相对应的发送和接收方法，也就是说根据该运行状态来选择用于产生调制信号的相对应的调制方法以及相对应的评估方法（例如混合或相关）。调制方法例如可以包括调频连续波方法、随机调频方法、单频调制方法或者脉冲调制方法。随后将详细描述该方法。车辆的运行状态例如可以包括：车辆的速度；车辆的光源的激活状态，该激活状态表明是否被设计用于对车辆的周围环境进行照明或者用于输出光学信号；车辆的行驶方向；在车辆的周围环境中的对象的之前确定的位置信息或距离信息；在车辆的周围环境中的天气条件；或者车辆的辅助装置的类型，向该辅助装置提供该距离信息。

在也称为FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）或者也称为啁啾（Chirp）方法的调频连续波方法中，调制频率在一定时间内从初始频率被改变到最终频率。优选地，调制频率从初始频率连续地被改变到最终频率。如稍后将示出的那样，该方法不仅可以被用于距离测量，而且可以被用于对象17的速度测量。在现有技术中公知如下调制信号的产生，在所述调制信号的情况下，调制频率在一定时间内从初始频率连续地被改变到最终频率，并且因而该方法可以简单地被实现，例如其方式是使合成产生的波形消隐。利用该方法，可以连续地测量距对象17的距离18，由此该方法特别适合于持续接通的光源11。通过将调制频率和因此光源11的发送频率从初始频率连续地改变到最终频率，得到频率斜坡。通过将发送信号与被传感器12接收到的接收信号混合，不仅可以直接测量对象17的距离18而且可以直接测量该对象的速度。在将具有为5-10 nsec的典型响应时间的发光二极管（LED）用作光源11的情况下，可以使用例如高达100 MHz的调制频率。因此，FMCW调制例如可以在例如0.5-400 µsec的时间段内连续使用从10 MHz至100 MHz的发送频率。在使用调频连续波方法（FMCW）的情况下，可以选择性地借助于频率混合或者相关方法来进行距离测量。

在使用调频连续波方法的情况下，可以用混频器来比较发送和接收信号。在特定距离的对象产生与该距离成比例的混合频率。多个对象的空间分辨率是频率测量以及借此测量时间的分辨率的函数。这样的混频方法例如可以被实现成在集成电路中的模拟电路。如果例如应该测量0 m与40 m之间的距离，则光对于该距离来说沿着图1的箭头15和16来回需要大约3.3 nsec/m x 40 m x 2 = 264 nsec。据此得出对于FMCW信号来说大约500 nsec的有用信号长度。因而，对于该方法来说向下至10 MHz的调制太低，使得优选地应该使用50与100 MHz之间的频率偏移，该频率偏移在500 nsec内线性变化。在车辆10与对象17之间的距离18例如为25 m的情况下，接收信号相对于发送信号而言延迟165 nsec。如上所述，发送信号由于调制而具有50 MHz/500 nsec = 100 kHz/nsec的频率偏移。在接收信号的为165nsec的信号延迟的情况下，接收信号具有比发送信号低16.5 MHz的频率。通过将发送信号与接收信号混合，在示例距离为25 m的情况下获得16.5 MHz的频率。一般而言，通过该混合得到每米距离的频率为0.66 MHz。

在借助于调频连续波方法进行距离测量的情况下，也可以使发送信号和接收信号彼此相关，以便基于这样产生的相关信号来确定距对象17的距离。为此，使已被发出的调制信号在时间上有偏移地与接收信号相关。得到关于偏移时间的相关最大值，该偏移时间与对象17的距离18成比例。由于基本上有噪声的信号被评估，所以该相关最大值的数值是信号强度的量度，使得不同的对象17可以被区分。在距离方面的分辨率例如可以通过接收信号的采样频率来被确定。为了产生相关信号，可以产生多个相关系数。在此，给所述多个相关系数中的每个相关系数都分配相应的偏移时间。每个相关系数都是通过使被偏移了相应所分配的偏移时间的调制信号与接收信号相关来形成。距对象的距离根据多个相关系数例如通过确定绝对或局部最大值来被确定并且根据所分配的偏移时间来被确定。在此有利的是：通过包含多个彼此独立的频率的经连续调制的FMCW信号来使用信号在时域中的高的重要性。为了实现接收信号的高采样率，例如一位转换可以是有利的。为了产生二元值接收信号，如果所接收到的光的电平低于一定强度，则可以产生具有第一信号值的接收信号，而如果所接收到的光的电平达到或超过该一定强度，则可以产生具有第二信号值的接收信号。为此，例如可以使用限幅放大器，该限幅放大器根据所接收到的光来产生具有明确的电平、例如零和一的二元值序列的接收信号。由于重要性在于时间，所以通过该二元值转换几乎没有丢失信息，原因在于幅值的重要性可能由于通过对象17引起的预期的调幅而不可靠。通过被简化成二元值信号的接收信号，可以相对简单地构造相对应的相关器并且该相关器可以适合于处理长序列。这改善了相关结果。如果接收信号以数字方式或者以二元值方式存在，则有利的是：经调制的发送信号的比较模式同样是数字的。这一点例如可以通过如下方式来被实现：为了光源的调制而使用合成数字信号。这例如可以用恒定质量并且只根据一个发送时钟来产生。如果接收时钟与发送时钟相同，则可以补偿例如由于温度漂移而出现的误差。通过使用相关方法，可以使用长信号序列。因此，可用的频率偏移不限于信号针对所要测量的距离的渡越时间。如上所述，该方法可以纯数字地被实现并且因而成本低廉地被创建。例如，可以以50 µsec – 500 µsec的长度来发出调制信号并且在这段时间内可以将频率从10 MHz提高到100 MHz。这样的调制信号例如可以通过移位寄存器来产生，在该移位寄存器中存放有合成产生的信号。可用来同步地对发送信号进行时钟输出和对接收信号进行时钟收入的时钟频率例如可以为1 GHz，并且因而能用比较少的花费来实现。50 μsec – 500 μsec的测量时间对于驾驶员辅助系统的大多数应用来说快得使得在多通道传感器的情况下也能够实现多路复用方法。还可以执行多次测量并且对所述多次测量求平均，以便进一步改善信号质量。

还可以用随机调频方法来产生用来操控光源11的调制信号。在此，来自频带的发送频率在一定时间内随机发生变化。该方法也称为随机调频（Random FrequencyModulation，RFM）。为了确定距对象17的距离，可以以类似的方式和方法使用上述相关方法。随机调频方法提供了非常高的抗干扰能力，例如相对于散射光测量方法和其它测量方法而言提供了非常高的抗干扰能力。此外，可以同时测量多个测量通道，因为来自其它测量通道的相对应的串扰被相关评估抑制。发送信号的调制频率和时间长度可以与调频连续波方法的调制频率和时间长度类似地被选择。因此，尤其是当多个光源同时对场景或空间进行照明并且应该用所以光源来同时进行测量时，可以使用随机调频方法。例如，在随机调频方法的情况下，可以用车辆10的所有大灯同时执行测量。在此，每个光源都获得自己的独特签名，接着该独特签名可以通过相关方法来被区分。还可以同时将被编码到调制信号中的数据传输给其它车辆或者路边的接收器。对于连续的距离测量来说，需要对光源11的连续操控，使得该方法特别适合于持续接通的光源，诸如日间行车灯或者在夜间行驶时的大灯。也可以将上述调频连续波方法和上述随机调频方法相结合。例如，由于信号质量较好，可以首先用调频连续波方法来工作。如果探测到干扰源、例如其它车辆的光源，则可以切换到随机调频方法。如果需要数据传输，则同样可以至少暂时切换到随机调频方法。光源11和传感器12可以与用于随机调频方法一样地被用于调频连续波方法。

在用于确定距对象17的距离的方法中，还可以使用单频调制方法来产生用于操控光源11的调制信号。单频调制方法使用恒定的调制频率并且因而能特别容易被实现。然而，与此相对应地，该单频调制方法可能比较容易受到雾、喷溅物、灰尘或外来光源的干扰，而且因而尤其可以在例如由于安装位置而无法出现这种干扰的应用中被使用，或者可以在能够容忍暂时失灵时、诸如在内部空间中进行距离测量时或者在其中太近的测量不会产生负面影响并且由于车辆的速度低而所需的距离小或者喷溅物的产生不显著的停车辅助时的应用中被使用。对于连续的距离测量来说，在单频方法中同样需要永久活跃的光源，使得单频方法可以优选地结合例如车辆的日间行车灯或者近光灯被使用。距离确定、也就是说单频调制方法的评估例如可以归因于相位测量，该相位测量确定调制信号与接收信号之间的相位差。例如，可以通过接收信号与调制信号的比较通过“与”运算以数字方式进行该相位测量。适合的典型调制频率例如在5-20 MHz的范围内。在该范围内，可以确保基于单频调制的相位评估的唯一性。

最后，为了产生用于操控光源11的调制信号，可以使用脉冲调制方法。尤其是当光源11关断时，也可以用脉冲调制方法来进行测量。可以构建脉冲调制方法的短的光脉冲，使得这些短的光脉冲对于观察者来说不可见或者几乎不可见。如果光源接通，则同样可以用脉冲调制方法来工作，其方式是该光源被设计用于脉冲时长，或者换言之，其方式是产生“负”光脉冲。因而，脉冲调制方法尤其适合于应该以例如为10至100 Hz的低测量频率进行测量并且用于测量的光应该无法识别的情况。在测量时间未接通的光源，诸如近光灯、转向信号灯、尾灯、刹车灯或倒车灯，可以以具有例如10至100 nsec的长度的短脉冲被接通，这些短脉冲由于平均功率低而未被人类观察者注意。在光源接通的情况下，光可以在例如10至100 nsec的短时间段内被关断，由此形成负光脉冲，该负光脉冲同样可以被传感器12探测到。在使用脉冲调制方法的情况下，例如可以用上述相关方法来确定距对象17的距离18。尤其可以使用脉冲调制，该脉冲调制由脉冲序列组成，该脉冲序列在不均匀的脉冲间隔上具有高时间重要性。根据所接收到的光产生的接收信号可以进而与调制信号相关，或者替选地可以用作用于脉冲调制以及对脉冲的数学描述的相关模式。接收信号可以超出测量距离地被采用。通过过采样（Oversampling）方法，可以记录多个这种回波图并且将所述多个这种回波图加和成距离直方图。接着，可以用脉冲评估来识别回波脉冲，并且例如可以用重心确定来确定精确的距离18。该方法不仅适合于正脉冲而且适合于负脉冲。

如之前已经结合调频连续波方法所提及的那样，除了距对象17的距离18之外，也可以确定对象17的速度。随后，将参考图3详细描述这一点。图3示出了用于确定对象17的速度的方法30。在步骤31中，利用调频信号来操控车辆10的光源11。在步骤32中，接收反射光16，该反射光是由光源11发出的并且是被在车辆11的周围环境中的对象17反射的。在步骤33中，根据所接收到的光16来产生接收信号。在步骤34中，在用来操控光源11的调频信号的频率与接收信号的频率之间的差频通过这两个信号的混合来被确定。在步骤35中，在混合信号上、也就是说根据该差频来确定对象17的速度信息。调频信号尤其可以按照上述调频连续波方法来产生，其中调频信号的调制频率在一定时间内从初始频率被改变到最终频率。如上所述，也可以根据接收信号和调频信号的频率来确定关于对象17的距离信息，例如通过将这些信号混合或者使这些信号相关来确定关于该对象的距离信息。调频信号的频率优选地在10至200 MHz的范围内。

随后，将示例性地依据借助于调频连续波方法（FMCW）的调制来详细描述该方法。在FMCW调制的情况下，在40微妙内调制从例如10 MHz至100 MHz的连续的频率偏移。由于车辆10与对象17之间的距离为200米，得出偏移了1.32 μs或者2.97 MHz。通过相对速度v，按照多普勒公式得到另一混合序列：

其中f是调制频率，f₀是接收信号的频率并且c是光速。在随后的表格中，示出了对象的不同速度的多普勒频移。

该表格表明：多普勒频率取决于调制频率。更高的调制频率也引起更高的多普勒频率。因而，FMCW调制例如可以被改变为使得在例如20 μs内频率从10 MHz被调制到100MHz并且接着在接下来的20 μs保持100 MHz的频率。接着，例如可以在100 MHz的情况下测量多普勒频率。例如可以通过将发送频率与接收频率混合来直接确定多普勒频率。然而，出于实际原因，可以替选地通过将接收信号与其它信号混合来确定多普勒频率，该其它信号具有与调频发送信号的频率偏离了预定值的频率。例如，可以将接收信号与如下信号进行比较或混合，该信号具有比调频发送信号低100 kHz的频率。由此，对于在该表格中示出的示例中的多普勒频率来说，对于0与260 km/h之间的速度来说得到在100000与100024 Hz之间的频率。这些明显更高的频率可以更容易被测量并且可以在例如20 μs的测量时长之内出现。

如上所述，车辆10的光源11例如要在10 MHz至100 MHz的频率范围内被调制。尤其是使用半导体发光二极管来产生光15的发光二极管光源适合于此。尤其是产生紫外光或蓝光的发光二极管具有如此大的调制带宽。对于颜色转换成白光或其它颜色的光成分、诸如红光或绿光来说，这些发光二极管可以附加地具有磷光体涂层，这些磷光体涂层将紫外光或蓝光转换成其它颜色的光。用于距离测量或速度测量的高频光尤其是发光二极管的蓝光。经过发光二极管的电流在几安培的范围内，以便实现相对应的照明范围。为了实现高效的调制，必须相对应地设计发光二极管的相对应的操控。图4示出了发光二极管光源40，该发光二极管光源也称为调制电路并且该发光二极管光源具有相对应的设计。发光二极管光源40包括发光二极管41、开关元件42和蓄能元件43。如上所述，发光二极管41可以优选地包括产生蓝光或至少具有蓝光成分的发光二极管。开关元件42例如可以包括晶体管，尤其是场效应晶体管。蓄能元件例如可包括电容器。开关元件42由调制信号44来操控。电源包括接地连接端（GND）45和供电连接端（Vcc）46。如果开关元件42由于调制信号44的操控而导通，则有电流从供电电压连接端46经过发光二极管41流到接地连接端45并且此外存储在蓄能元件43中的电荷的另一电流从第一连接端47经过开关元件42和发光二极管41流到蓄能元件43的第二连接端48。由于切换频率高，尤其是在元件41、42和43之间应寻求具有最短线路的结构，以便线路的电感尽可能低，而且因此损耗、易受干扰性以及尤其是发出的干扰辐射尽可能低。在开关元件42的截止状态下，蓄能元件43由供电电压46和接地连接端45来充电。在开关元件42的导通状态下，蓄能元件在短时间段内提供经过发光二极管41的非常大的电流。因而，尤其是在蓄能元件43、开关元件42和发光二极管41之间的连接应保持尽可能短。如果在发光二极管41、开关42和蓄能器43的回路中的线路太长，则这些线路代表“抵消”任何电流变化的电感。由此，需要非常高的电压，以便能够产生表示快速的电流变化的调制。在此，几毫米的线路长度就已经可具有显著影响。在调制时被存储在这些线路中的能量一部分在这些线路中被吸收并且被转换成热量而另一部分作为干扰辐射被发出。为了用发光二极管41产生例如10 W的光，需要大约10安培的电流经过发光二极管41。如果光脉冲应该例如为50 nsec长，则在其中发光二极管41、开关元件42和电容器43作为单独的元件布置在印刷电路上的布线结构的情况下，需要大约200伏特。因此，需要200 V x 10 A x 50 nsec= 0.1 mJ的能量需求。在SMD技术中的结构的情况下，例如需要60 V和10 A，也就是说能量需求为30 μJ。然而，在随后将结合图5示出的经优化的结构的情况下，只需要8 V和10 A，也就是说能量需求为4 μJ。在所有情况下，都有大约40 W在发光二极管41中被吸收。即，效率在经优化的结构中为50%，在具有SMD技术的结构中约为6%，并且在印刷电路上的布线结构中，效率仅为2%。

图5示出了发光二极管光源40的经优化的结构。发光二极管光源40包括发光二极管41、开关元件42和蓄能元件43。开关元件42与发光二极管41串联地耦合。蓄能元件43与发光二极管41和开关元件42的串联电路并联地耦合。如果开关元件42导通，则切换成经过发光二极管41的电流通路，该电流通路从蓄能元件43的第一连接端47经由第一线路部分50延伸到开关元件42并且从那里经由第二线路部分51延伸到发光二极管41。该电流通路经由第三线路部分52延伸到蓄能元件43的第二连接端48。如图5中所示，元件41、42和43布置在共同的外壳54中。换言之，没有自己的外壳的半导体元件41和42以及电容器43被安装在共同的外壳54中。由此，可以将连接50至52的长度设计得相对应地短。例如，将蓄能元件43、发光二极管41和开关元件42连接的总电流通路可具有小于12 mm的长度。优选地，电流通路的长度短于9 mm。连接50、51和52中的每个连接例如都可以为1至3 mm。连接50至52可以与连接端44至46共同形成所谓的引线框（Leadframe），该引线框一方面提供发光二极管光源40的外部连接端44至46而另一方面提供用于元件41至43的耦合的连接50至52。由于连接50至52的连接长度短，可以实现发光二极管光源40的高效率。在外壳54中可以实现多个发光二极管光源，其方式是在共同的外壳54中在共同的引线框上相对应地布置多个发光二极管41、开关元件42和蓄能器43。发光二极管41可以产生具有小于760 nm、优选地小于500 nm的波长的光，即尤其是蓝光。在外壳54中还可以设置磷光体涂层，该磷光体涂层将由发光二极管41产生的紫外光或蓝光转换成其它颜色的光。可以在车辆10的照明装置11中使用发光二极管光源40或者发光二极管光源40中的多个发光二极管光源，以便例如将车辆10的周围环境照亮或者产生光信号，诸如闪烁光或刹车光。

在上述方法和设备中，使用了车辆的现有的照明装置，诸如近光灯、雾灯、闪光信号灯、刹车灯或倒车灯，以便产生经调制的光信号，所述经调制的光信号被车辆的周围环境中的对象反射并且被车辆上的传感器接收。根据传感器的接收信号和关于用来操控车辆的照明装置的调制信号的知识，可以确定对象的距离或速度。由于照明装置的主要功能是照亮车辆的周围环境或者输出光信号，诸如闪光信号或刹车信号，所以随后描述了方法60，该方法同时确保了对距离信息的确定。为此，在步骤61中首先检测车辆的运行状态。车辆的运行状态例如可以是车辆的照明装置的目标状态，该目标状态表明该照明装置应该接通还是应该关断。对运行状态的检测还可包括确定在周围环境中或在车辆之内的环境亮度或者确定针对其要确定距离信息的距离测量范围。根据这样确定的运行状态，在步骤62中产生调制发送信号。例如，如果照明装置的目标状态表明该照明装置应该接通，则可以产生第一调制发送信号。此外，如果该目标状态表明该照明装置应该关断，则可以产生第二调制发送信号，该第二调制发送信号相对于第一调制发送信号反转。这样，例如可以在照明装置关断的情况下产生包括短的光脉冲的调制发送信号，这些短的光脉冲的能量不足以被观察者看到。反过来，如果该照明装置应该接通，则可以产生针对如下短脉冲将该照明装置关断的调制发送信号，这些短脉冲短得使得这些短脉冲不被观察者注意到并且因此该照明装置看起来是持续接通的。在步骤63中，用产生的发送信号来操控车辆10的照明装置11。在步骤64中，接收反射光16，该反射光是由照明装置11作为光15发出的并且是被对象17反射的。根据所接收到的光16，在步骤65中产生接收信号。在步骤66中，将接收信号与发送信号组合，并且在步骤67中根据该组合来确定对象17的距离。

观察者无法看到的光量主要取决于车辆的周围环境的总亮度和在发送层面的对比度。在白天，照明装置可以发出比夜间明显更大的不被观察者注意到的光量。通常，由于太阳的干扰光，在白天的信噪比明显更差，使得在白天需要比夜间更高的发送功率。在白天，例如可以发出多达2 mJ的不被观察者注意到的光量。因而，在该方法中，可以根据运行状态、尤其是环境亮度来设定调制信号的平均功率。此外，可以根据针对其应确定距离信息的距离测量范围来设定发送能量。该发送能量例如取决于使用该距离信息的应用程序的需求。用于距离调节的驾驶员辅助系统或者防撞系统可能需要比停车系统更大的距离测量范围。

调制发送信号例如可包括脉冲调制信号。脉冲调制信号可具有在1至500 ns、优选地10至100 ns的范围内的脉冲时长。用来重复脉冲调制信号的脉冲的频率可以在1至1000Hz、优选地10至100 Hz的范围内。

车辆的照明装置例如可包括之前描述的发光二极管光源或者多个发光二极管。在白色发光二极管的情况下，主要的蓝光成分可以被用作调制载波。该调制载波在高频下用调制发送信号来被调制并且留在白色发光二极管的频谱中。发光二极管的磷光体不能跟随快速调制，因为它通常是缓慢的。这样，形成对于人类感知来说均匀发光的白光，而该白光的蓝色成分具有所希望的调制。

根据车辆的运行状态和调制发送信号，可以操控车辆的其它照明装置。车辆10例如在地方道路上行驶，并且驾驶员辅助系统、诸如自适应巡航控制被打开。车辆的大灯被关断。因而，产生调制发送信号，该调制发送信号包括短暂的光脉冲。借此，可以为自适应巡航控制系统提供距车辆前方的对象的距离信息。因此，不需要打开车辆的行车灯，也就是说不必针对车辆的大灯的所有发光二极管照明装置都提供全部能量，这尤其是对于电动车辆来说可能有利。尤其是自适应巡航控制系统需要大的测量范围。如果如上所述在白天将大灯关断，则例如可以使用具有高能量的远光灯，以便发出具有大的作用范围的测量脉冲。而如果车辆在黑暗中行驶，则通过短暂降低亮度来调制远光灯，以便能够实现大的测量范围。但是，如果在黑暗中有车辆迎面而来，则不再能够运行远光灯，以便使迎面而来的车辆的驾驶员不眩目。在这种情况下，可以通过短暂降低亮度来调制近光灯的发光二极管，以便确定距离信息。同时，可以用短脉冲来调制远光灯的发光二极管，以便在不使对向交通眩目的情况下确定距离信息。换言之，一些LED被短暂接通（在这种情况下是关断的远光灯的LED）而其它发光二极管被短暂关断（在这种情况下是近光灯的发光二极管）。由此，可以在远光灯的发光二极管不使迎面而来的车辆眩目或者不干扰迎面而来的车辆的情况下实现大的测量范围。

在上述方法和设备中，在使用总归存在于车辆10处的照明装置11、诸如车辆10的近光灯、日间行车灯或远光灯的情况下确定对象17的距离或对象17的速度。随后描述了：可以如何在使用上述方法的情况下附加地确定对象17相对于车辆10的位置信息、即附加地方向信息。

按照一个实施方式，车辆10的传感器12包括至少两个第一传感器，用于接收由车辆的光源11产生并且被在车辆的周围环境中的包括对象17的场景反射的光。所述至少两个第一传感器中的每个第一传感器都分配有该场景的相应的第一检测区域。这些第一检测区域沿第一方向布置成一行。图7示出了15个第一检测区域，这15个第一检测区域被分配给15个第一传感器。这15个第一检测区域沿水平方向布置。这15个第一检测区域中的两个第一检测区域用附图标记71和72来表征。传感器12还包括至少两个第二传感器，用于接收被该场景反射的光，其中所述至少两个第二传感器中的每个第二传感器都分配有该场景的相应的第二检测区域。这些第二检测区域沿第二方向布置成一行。第二方向不同于第一方向。在图8中示出了两个第二检测区域81和82，这两个第二检测区域沿垂直方向布置成一行。在图8中还示出了其它检测区域，所述其它检测区域同样成对地沿垂直方向布置成一行，例如两个第三检测区域83和84。处理单元13被设计为：根据第一和第二传感器的信号来确定在车辆10的周围环境中的对象17的位置。第一检测区域之一、例如区域71与第二检测区域之一、例如区域81部分地重叠。附加地，第一检测区域中的其中一个第一检测区域、即区域71可以与第二检测区域中的另一个第二检测区域、例如区域82部分地重叠，如图9中所示。由相对应的第三传感器监控的第三检测区域83、84可以布置为使得第一检测区域之一、例如检测区域71与第二检测区域之一、例如区域81、第二检测区域中的另一第二检测区域、例如区域82、第三检测区域之一、例如区域83以及第三检测区域中的另一第三检测区域、例如区域84部分地重叠。

随后将详细描述借助于之前已被描述的重叠的检测区域对对象17的定位。相比于此，在这一点上应注意：在例如有五个检测区域的情况下，在检测区域不重叠时，仅能区分对象17的五个不同的位置区域。然而，通过如图9中所示的这些检测区域的重叠，利用检测区域71和81-84可以区分对象17的八个不同的位置区域。如果只有被分配给检测区域81-84之一的传感器检测到对象17，则对象17位于如下区域内，该区域被分配给相对应的传感器并且不覆盖被分配给传感器71的区域。因此，已经可以区分对象17的四个不同的区域。如果在区域81-84之一中并且附加地在区域71中都探测到对象17，则对象17必须位于如下四个重叠区域之一内，这四个重叠区域通过区域81与区域71的重叠、区域82与区域71的重叠、区域83与区域71的重叠或者区域84与区域71的重叠而得出。由此，可以区分对象17的四个其它的位置区域。如果这些传感器布置为使得在图7和8中示出的检测区域可以分开地被监控，则通过在图9中示出的重叠可以实现：利用针对图7的区域所需的15个第一传感器和针对图8的区域的16个传感器来实现总共56个不同的区域，在这些不同的区域中，对象17可以分开地被探测。

第二检测区域就其而言可以附加地沿垂直方向重叠并且附加地沿水平方向与其它检测区域、例如第三重叠区域83、84重叠。这例如可以通过所分配的传感器的所谓的“模糊”来实现。图10示出了第二、第三和其它检测区域的上述重叠。因此，结合图7的第一检测区域，可以提供多个不同的区域用于对象17的定位，如图11中所示。通过第一检测区域彼此间的重叠，可以进一步提高对象17的定位的分辨率，然而这为了清楚起见而未在图11中示出。图9和11还示出：尤其是在中心、也就是说在其中水平布置的检测区域和垂直布置的检测区域交叉的区域中，可以实现用于对象17的定位的特别高的分辨率。这一点可以有利地被用于车辆的多个驾驶员辅助系统，因为尤其是沿车辆的直线方向，高分辨率是有利的，而在边缘区域内的更低的分辨率通常可以被容忍。

图7-11的检测区域垂直于测量方向、也就是说垂直于图1的箭头16。

结合图12-14，示出了确定对象17相对于车辆10的位置信息的另一种可能性。

车辆10的照明装置11至少具有第一光源和第二光源。第一和第二光源能彼此独立地被操控。第一光源被设计用于对在周围环境中或在车辆10之内的场景的第一照明区域进行照明。第二光源被设计用于对该场景的第二照明区域进行照明。第一照明区域不同于第二照明区域。在图12中示出了多个照明区域121-127。例如，第一照明区域可以是区域121并且第二照明区域可以是区域122。传感器12至少包括第一传感器和第二传感器，用于接收被该场景反射的光。在此，第一传感器分配有该场景的第一检测区域，并且第二传感器分配有该场景的第二检测区域。第一检测区域不同于第二检测区域。在图13中示出了六个检测区域131-136。第一检测区域例如可以是区域131，并且第二检测区域例如可以是区域132。处理单元13操控第一和第二光源以及必要时其它光源，用于产生照明区域123-127，并且根据第一和第二传感器以及必要时被分配给检测区域133-136的其它传感器的信号并且根据对这些光源的操控来确定在车辆10的周围环境中的对象17的位置。区域121-127和131-136例如位于图1的箭头15和16的平面内。

这些检测区域例如可以与这些照明区域对齐地布置，也就是说检测区域131基本上对应于照明区域121，检测区域132基本上对应于照明区域122等等。这些检测区域中的每个检测区域都可具有预先确定的角度范围，如10°，或者如图12和13中所示，20°。这样形成的段可以以所谓的时分复用方法来依次被采样。由于利用上述距离测量方法、尤其是利用调频连续波方法或随机调频方法可以在很短的时间内、例如在50 µsec之内执行段内的距离测量，所以被这些段覆盖的整个角度范围都可以在很短的时间内被采样。如果例如120°的角度范围应该以10°段来被采样，则整个角度范围可以在每段有50 μsec的测量时间的情况下以600 μsec来被采样。甚至在更长的为500 μsec的测量时间的情况下，120°的整个角度范围可以以6 ms来被采样。驾驶员辅助系统的典型应用需要在30 ms-50 ms的范围内的测量时间，使得能够进行足够快的采样。通过不是给每个角度段都配备各一个相对应的发射器和接收器，而是使用分别有一半重叠的段，可以改善采样的分辨率。图14示出了照明区域121-127与检测区域131-136的这样的重叠。不仅照明区域而且检测区域都分别包括20°的角度范围。通过照明区域121-127与检测区域131-136的交错重叠，得到十二个10°段，这些段可以用七个光源和六个传感器来被采样。由于利用时分复用方法来工作并且因此一个段与相邻段的串扰不重要，所以这些段可以并排布置。任何时候总是只有一对发射器和接收器运行，使得能明确查明信号在哪个段中出现。换言之，第一检测区域131覆盖第一照明区域121的部分区域和第二照明区域122的部分区域。第二检测区域132包括第二照明区域122的另一部分区域。在此，第二检测区域132与第一照明区域121分开。

根据之前结合图12-14所描述的照明区域和检测区域的布置，如果完全未被分配给照明区域的检测区域同时被一并评估，则可以附加地获得用于视距估计的信息。例如，为了距离测量，运行用于照明区域121的光源和用于检测区域131的传感器。得到在照明区域121与测量范围131之间的重叠区域中的测量段。同时或者也在时分复用方法中，对被分配给检测区域136的传感器进行查询。如果该传感器还基于针对照明区域121输出的光报告距离信号，则这只能由二次散射光形成。如果像这里一样在照明区域和检测区域离得远的情况下出现信号，则例如有非常大的雾。如果这些段靠得较近、即当例如检测区域133提供距离信号时，在颗粒密度较低的情况下就已经出现可测量的二次散射。通过评估离得不一样远的区域，可以非常好地对雾进行分级评价。据此可以估计当前的视距。

为了分段地照亮车辆10的周围环境，如上所述，需要多个光源。为此，例如可以使用例如近光灯或者尤其是具有线状结构的日间行车灯的多个发光二极管。为了尤其是在线形日间行车灯的情况下实现统一的外观，例如在日间行车灯中间隔开地布置的发光二极管可以被成组地互连并且照亮相应的照明区域。中间的发光二极管可以照亮其它照明区域。换言之，例如被用于产生照明区域121的第一光源可以至少包括第一发光二极管和第二发光二极管。将照明区域122照亮的第二光源同样可以包括至少一个发光二极管或者多个发光二极管。第一光源的第一和第二发光二极管以及第二光源的发光二极管布置成一行，其中第二光源的发光二极管被布置在第一光源的第一与第二发光二极管之间。由于发光二极管的亮度可能在距离测量时发生变化，所以通过该交错布置可以实现：这些亮度区别不被观察者感知到。但是，替选地，借此也可以在这些亮度区别对于观察者来说可见时提供在设计方面令人感兴趣的效果。

图15示出了由于发光二极管的交错布置引起的照明区域的近场。灯排151包括21个发光二极管。灯排151例如可以是日间行车灯的灯排并且具有例如为42 cm的长度。利用灯排151，照亮具有分别为20°的角度的照明区域或者段。每段都由分别三个间距为14 cm的发光二极管产生。在图15中示出了能由各个发光二极管照亮的段。在图16中示出了通过灯排151的发光二极管产生的段的远场。这里，能清楚地看出包括大约20°的照明区域121-127。

车辆的各种辅助系统都可能需要车辆的周围环境的图像信息，该图像信息从车辆的角度提供在车辆前方的场景的图像的高分辨率，其中该图像信息的每个区域或图像点都分配有距该区域中的对象的相对应的距离值。该图像信息可能是必需的，以便例如能够探测在特定区域上方或下方的障碍物，诸如位于车道上的无法被驶过的障碍物，如门阶。图17示出了用于确定这样的距离信息的方法170。在步骤171中，对在车辆的周围环境中的场景进行照明。方法170不仅能在车辆之外使用，而且能在车辆之内使用，以便例如识别驾驶员的手势。用车辆10的传感器12来接收被该场景反射的光。在步骤172中，根据所接收到的光来确定多个第一距离直方图。所述多个第一距离直方图中的相应的第一距离直方图分配有该场景的相应的第一条形区域。该第一距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第一条形区域中的对象引起的反射的强度。在步骤173中，根据所接收到的光来确定多个第二距离直方图。所述多个第二距离直方图中的相应的第二距离直方图分配有该场景的相应的第二条形区域。该第二距离直方图包括在距离范围内由在所分配的第二条形区域中的对象引起的反射的强度。在步骤174中，根据所述多个第一距离直方图和所述多个第二距离直方图，针对该场景的区域确定距离。该场景的该区域包括第一条形区域之一与第二条形区域之一的交叉区域。这些第一条形区域优选地沿着它们的纵向方向彼此平行，并且这些第二条形区域优选地沿着它们的纵向方向彼此平行。在此，这些第一条形区域的纵向方向优选地垂直于这些第二条形区域的纵向方向。这些第一条形区域可包括在车辆前方或者在车辆之内的场景的行，并且这些第二条形区域可包括该场景的列。为了确定所述多个第一距离直方图和所述多个第二距离直方图，传感器12可以包括接收器矩阵，在该接收器矩阵的情况下，行和列可以选择性地被互连，使得接收信号要么由一列中的所有元素之和形成要么由一行的所有元素之和形成。接着，所有行和列都可以被单独测量。例如可以用上述方法之一来执行距离测量，其方式是对车辆的光源相对应地进行调制并且将来自行或列之一的接收信号与照明装置11的发送信号相关或混合。该接收器矩阵例如可具有300行和700列，即总共具有1000个行和列。在每行或列例如50 µsec的测量时间的情况下，这1000次测量可以在50ms内进行，其中按照下文的陈述，在当前情况下提供对全部行和列的至少部分并且优选地完全同时的测量。

现在，每行或列都提供距离分辨的回波图，即所谓的距离直方图。这可以利用与在计算机断层扫描的情况下相似的方法来被处理成像素分辨的图像。为了降低处理花费，可以用相同方法来选择特定的令人感兴趣的区域。对于该区域来说，接收器矩阵的相对应的接收元件被互连，并且只观察和评估该区域。

在不同的所要评估的区域之间的切换能够动态实现，并且这样可以使不同的驾驶情况匹配。

随后将参考图18至20使用示例来描述上述方法。图18示出了在车辆的周围环境中的场景。车辆182处在车道181上。该场景以矩阵形式被细分成多个区域。在图18中所示出的示例中，该场景被细分成14行和19列，使得得到总数为266个区域。为了清楚起见，在图18至20中选择了这种数目少的行和列。实际的实现方案例如可具有至少100行和至少200列，优选地300行和700列。因此，传感器12优选地包括具有相对应的行和列分辨率的传感器矩阵。车辆10的照明装置11优选地用发光二极管光源来对在图18中示出的场景进行照明，并且用上述调制方法之一、例如调频连续波方法、随机调频方法、单频调制方法或者脉冲调制方法来进行评估。通过该接收器矩阵按行或列的互连，产生针对这些行和列的距离分辨的回波图。

图19示出了图18的场景的14行的相对应的距离分辨的回波图。随后，应该示例性地详细描述图18的场景下方的五行的回波图。在图19中，针对这五行的回波图用附图标记191来表征。如从图19中可见，回波图在60至110米的范围内具有提高的信号电平。相反，在10至60米的范围内以及在110至150米的范围内，基本上不存在信号电平。这意味着：在这五列中，有至少一个对象位于60至110 m的范围内。然而，在该范围内也可能存在多个对象。从图19的回波图中看不到对象沿水平方向所处的位置、即该对象位于哪个列区域中。

图20示出了图18的场景的19列的相对应的回波图。示例性地，就这方面来说应参阅图18左侧的第6列，该第6列在图20中用附图标记201来表征。该第六列的回波图201表明在60至110米距离的范围内存在一个对象或多个对象。这些列的回波图进而不包含关于对象在该列之内的分布的信息。

根据这些回波图的全体，可以针对图18的场景的266个单独区域中的每个区域确定关于该场景中的对象的相对应的距离信息。例如可以借助于二维傅里叶变换根据行和列的距离分辨的回波图来获得特定于区域的信息。

图19和20中的距离分辨的回波图无量纲并且例如可以表明相对量，该相对量表明行或列形的面积区域的多少百分比具有距车辆的相应距离。

不仅在脉冲调制的情况下而且在随机调频方法（RFM）的情况下都能够将信息编码到所发出的信号15中，该信息可以被接收器解码。该信息例如可以被用于车辆之间的通信、即所谓的车到车（Car-to-Car）通信或者被用于车辆10与基础设施对象、例如交通信号灯或交通管制系统之间的通信。图22示出了可用来将数字信息与距离测量同时传输的方法220。图21示出了车辆10以及另一车辆210和基础设施对象211。利用在图22中描述的方法220，可以同时测量车辆10与210之间的距离并且将信息、尤其是数字信息传输给车辆210或基础设施对象211。

在步骤221中，根据要由车辆10发送的发送数据来产生调制信号。在步骤222中，利用调制信号来操控车辆10的光源11。在步骤223中，接收光16，该光是由光源11作为光15发出的并且是被车辆210或者在车辆10的周围环境中的其它对象反射的。在步骤224中，根据所接收到的光来产生接收信号。该接收信号例如可包括模拟电信号或者数字信号。在步骤225中，例如借助于上述相关方法，将接收信号与调制信号组合，并且在步骤226中，根据该组合的组合信号，确定车辆10与车辆210之间的距离。用于产生调制信号的调制方法尤其可包括随机调频方法或者脉冲调制方法。在调频方法中，根据发送数据来改变调制频率。在脉冲调制方法中，根据发送数据来改变脉冲间隔或脉冲长度。可以附加地根据随机数据来产生调制信号。

因此，在发送信号的调制中传输要由车辆10发送的数据。例如，如图21中所示，可以借助于调制发送信号将位序列213从车辆10传输给前方行驶的车辆210以及传输给基础设施对象211，如通过光传播箭头15和212所示。在车辆210中或在基础设施211中的接收器可以接收该调制发送信号，对该调制发送信号进行解调并且这样恢复发送数据213并且对这些发送数据进行进一步处理。随后，将示例性地针对脉冲调制方法和随机调频方法（RFM）详细描述将发送数据213编码到调制发送信号中。

在脉冲调制方法中，以脉冲重复率来发送光脉冲。与光脉冲的脉冲长度相比，该脉冲重复率通常长。由于脉冲重复率恒定对于距离测量来说可能不利，所以可以使这些脉冲之间的间隔在一定范围内改变，以便例如避免颤动状态。为了传输数据，例如在这些脉冲之间的间隔的该变化可以被细分成静态成分和系统成分。例如，可以使用长度为50 nsec且脉冲重复率为25 kHz、也就是说40 μsec的脉冲。为了测量在例如直至250 m的范围内的距离，不应该低于250 m x 6.6 nsec/m x 2 = 3.3 μsec的脉冲间隔。因此，能够使脉冲间隔在3.3 μsec与76 μsec之间改变。在具有渡越时间距离测量和为25 nsec的基本计时的系统中,得到2936种变化可能性。例如可以使用其中的512种变化可能性，以便传输9位。例如其中的6位可包括所要发送的发送数据，而其余的3位可以在统计上被改变。因此，脉冲之间的间隔从33.6到46.6 μsec波动了12.8 μsec。因此，全部40 μsec可以传输6位发送数据，由此实现150 Kbit/sec的净数据率。

在随机调频（RFM）的情况下，例如可以在40 μsec之内将频率从10 MHz改变到100MHz。在没有数据传输的随机调频方法的情况下，从该频带中静态地随机选择多个频率，接着这些频率依次被调制并且这样得到对于测量来说重要的频率迁移。为了传输发送数据，频率选择不再被随机执行，而是包括至少一个系统成分。例如，可以从10至100 MHz的频带中以10 kHz的频率步长来合成频率。因此，可能有9000个不同的频率。其中的512个例如可以进而被用作重要频率，使得针对每个信息得到大约175 kHz的频带。典型的调频接收器可以毫无问题地区分50 kHz的频率，使得如果将保持50 kHz或者更大的频率间隔，则所传输的信息可以容易被解码。对于用于减少干扰影响的随机变化，还留有125 kHz或± 62.5kHz。

在图23中，示出了示例性的按照本发明的传感装置的示意性片段，该传感装置实施按照本发明的按照实施例的方法。可看到传感器290，该传感器包括多个单独的传感器元件300，这些传感器元件分别提供以来自所接收到的光中的强度值为形式的测量信号。

传感器元件300矩阵形地布置。因此，存在通过坐标系来勾画出的行和列方向，其中在图23中的行用Z来表示并且列用S来表示。示例性地示出了三行和三列的片段，其中也可以提供分别多得多的数目（参见上文的示例）。像素或传感器元件300的位置可以通过行和列坐标来被说明，如图23中示例性示出的那样。

每一行Z和每一列S形成本文中所描述的类型的条形区域，使得相对应地按行和按列来形成距离直方图。此外，每个传感器元件300都提供测量信号，该测量信号不仅可以沿行方向而且可以沿列方向以下文所描绘的方式被读取，尤其是以便能够形成按行和按列形成的距离直方图。

这些传感器元件300构造得相同。但是，传感器元件300的下文阐述的组件并不是针对每个传感器元件300都配备有单独的附图标记。

每个传感器元件300都包括以SiPM 302为形式的光电探测器元件302。SiPM 302根据所接收到的光或所接收到的光强度来产生电测量信号。对于每个传感器元件300来说，测量信号不仅应该按行来被考虑而且应该按列来被考虑（也就是说分别有助于按行和按列形成的距离直方图）。为此，每个SiPM 302都与行线304-308连接并且与列线310-314连接。

同时附在行线304-308和列线310-314上的信号可以被用于按行和按列地形成距离直方图。

与行线304-308以及在列线310-314上的连接经由电流镜316来被提供，除了所示出的示例之外，该电流镜通过两个半导体晶体管318的常见电路形成。分别通过半导体晶体管318中的一个半导体晶体管来给列线310-314供电，并且分别通过另一半导体晶体管来给行线304-308供电。

该结构是一种简单且可靠的变型方案，以便能够实现在条形区域中或者更准确地说在各个行Z和列S中对传感器元件300的所接收到的光的所希望的同时确定。

在图24中示出了按照本发明的按照另一实施例的传感装置290的示意性片段。进而示出了矩阵形布置的传感器元件300（不是所有传感器元件都配备有相对应的附图标记），然而这些传感器元件的内部结构只是极其粗略并且只是在所选择并且示意性勾勒的部分区域319中被勾画出。

示出了：每个传感器元件300都包括多个光电探测器元件320、340，这些光电探测器元件被组合成两组。更准确地说，示出了亮地呈现的第一组光电探测器元件320和暗地呈现的第二组光电探测器元件340，其中每组都例如可包括十六个单独的光电探测器元件320、340。这些光电探测器元件320、340可以以上述SPADS的形式来构造，这些SPADS被组合成一个或多个SIPM或者为其所包括。

可看出：各个组的光电探测器元件320、340棋盘状地布置，使得一组的两个沿列和行方向连续的光电探测器元件320、340分别将另一组的光电探测器元件320、340围在它们之间。因此，各个组的光电探测器元件320、340沿列和行方向交替布置。

其中一个组的光电探测器元件320提供附在行线（参见示例性标记的行线304）上的测量信号。另一组的光电探测器元件340提供附在列线（参见示例性标记的行线310）上的测量信号。

经此确保了：在没有以电流镜或者其它放大电路（但是这些放大电路可选地可以同样被提供）为形式的附加的硬件组件的情况下，传感器元件300的测量信号不仅可以按行被读取而且按列被读取并且尤其可以同时被读取。

从图24中也再一次阐明了：针对每行Z（示例性地呈现为Z_m的Z₁）和每列S（示例性地呈现为S_m的S₁）进行测量，并且尤其是形成所描绘的按列和按行的距离直方图。

最后，在图24中也勾画出：该传感装置290可以被细分成传感器291，该传感器包括传感器元件300并且因此包括提供测量信号的单元。另一方面，这些按列和按行的距离直方图可以通过示例性勾画出的处理单元292来被确定，该处理单元的功能是已经结合上文的其它附图被阐述的，并且该处理单元可以与这些附图大体相同地构造。

为了完整起见，应提及：行P_1,1至P_n,1和P_{1, m}至P_n,m以及列P_n,1至P_n,m和P_1,1至P_1,m（以及可选地还有其它与之相邻的行和列）的最外侧的传感器元件300是边缘区域，在这些边缘区域中替代对相对应的传感器元件300的同时检测或触发，可能会进行对相对应的传感器元件的按顺序的检测或触发。这基于如下想法：在这些区域中，与例如在矩阵形的传感器元件布置的中央区域中相比，也许将不那么频繁地能检测到重要对象。

附图标记清单

10 车辆

11 光源

12 光学传感器

13 处理单元

14 驾驶员辅助系统

15 光

16 反射光

17 对象

18 距离

20 方法

21-25 步骤

30 方法

31-35 步骤

40 发光二极管光源

41 发光二极管

42 开关元件

43 蓄能元件

44 调制信号

45 接地连接端

46 供电连接端

47 第一连接端

48 第二连接端

50-52 连接

54 外壳

60 方法

61-67 步骤

71、72 检测区域

81-84 检测区域

121-127 照明区域

131-136 检测区域

151 灯排

170 方法

171-174 步骤

181 车道

182 车辆

191 回波图

201 回波图

210 车辆

211 基础设施对象

212 光传播箭头

213 发送数据

220 方法

221-226 步骤

291 传感器

292 处理单元

300 传感器元件

S 列

Z 行

302 SiPM

320、340 光电探测器元件

304-308 行线

310-314 列线

316 电流镜

318 半导体晶体管

319 部分区域。

Claims (10)

1.一种用于车辆（10）的用于检测距离信息的传感装置（290），所述传感装置具有：

- 传感器（291），所述传感器被设立为接收被周围环境中的场景反射的光（16）；

- 处理单元（292），所述处理单元被设立为根据所接收到的光（16）来确定多个第一距离直方图（191），其中所述多个第一距离直方图（191）中的相应的第一距离直方图（191）分配有所述场景的相应的第一条形区域，其中所述第一距离直方图（191）包括在距离范围内由在所分配的第一条形区域中的对象引起的反射的强度；

而且所述处理单元还被设立为根据所接收到的光（16）来确定多个第二距离直方图（201），其中所述多个第二距离直方图（201）中的相应的第二距离直方图（201）分配有所述场景的相应的第二条形区域，其中所述第二距离直方图（201）包括在距离范围内由在所分配的第二条形区域中的对象引起的反射的强度；

而且所述处理单元还被设立为根据所述多个第一距离直方图（191）和所述多个第二距离直方图（201）来确定所述场景的区域的距离信息，其中所述场景的所述区域包括第一条形区域之一与第二条形区域之一的交叉区域，

其中所述场景的条形区域分别与所述传感器（291）的条形区域对应，

其特征在于，所述传感装置（290）被设立为：针对多个对应的条形区域同时确定其中接收到的光。

2.根据权利要求1所述的传感装置（290），

其中所述传感器（291）被设立为：针对所述对应的条形区域中的至少50 %，同时确定其中接收到的光（16）。

3.根据权利要求1或2所述的传感装置（290），

其中所述传感器（291）的对应的条形区域被细分成在其中接收到的光（16）被同时确定的区域和在其中接收到的光（16）并未被同时确定的区域。

4.根据权利要求3所述的传感装置（290），

其中没有同时确定所接收到的光（16）的区域至少部分地处在所述传感器（291）的边缘区域中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的传感装置（290），

其中所述传感器（291）包括具有布置成行（Z）和列（S）的传感器元件（300）的传感器矩阵，所述传感器元件分别被设立用于接收光（16），其中所述行（Z）与所述场景的第一条形区域对应并且所述列（S）与所述场景的第二条形区域对应。

6.根据上述权利要求中任一项所述的传感装置（290），

其中在行（Z）和列（S）中的传感器元件（300）分别互连，并且根据相对应地互连的传感器元件（300）的总信号来确定所述距离直方图。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的传感装置（290），

其中至少那些其所接收到的光（16）同时被确定的传感器元件（300）分别包括电流镜装置（316），所述电流镜装置与行线（304-308）连接并且与列线（310-314）连接，在其上也连接其它传感器元件（300）的其它电流镜装置（316）。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的传感装置（290），

其中至少那些其所接收到的光（16）同时被确定的传感器元件（300）分别包括至少两个光电探测器元件（320、340），所述至少两个光电探测器元件分别接收光（16），而且其中所述光电探测器元件（320、340）中的一个光电探测器元件与行线（304-308）连接而另一个光电探测器元件与列线（310-314）连接。

9.根据权利要求8所述的传感装置（290），

其中设置超过两个光电探测器元件（320、340），而且所述光电探测器元件被组合成两组，其中一个组的光电探测器元件（320、340）与行线（304-308）连接而且一个组的光电探测器元件（320、340）与列线（310-314）连接，而且其中一个组的至少两个光电探测器元件（320、340）将另一组的至少一个光电探测器元件（320、340）围在它们之间。

10.一种用于车辆（10）的用于检测距离信息的方法，所述方法具有：

- 用传感器（291）来接收被周围环境中的场景所反射的光（16）；

- 根据所接收到的光（16）来确定多个第一距离直方图（191），其中所述多个第一距离直方图（191）中的相应的第一距离直方图（191）分配有所述场景的相应的第一条形区域，其中所述第一距离直方图（191）包括在距离范围内由在所分配的第一条形区域中的对象引起的反射的强度；

- 根据所接收到的光（16）来确定多个第二距离直方图（201），其中所述多个第二距离直方图（201）中的相应的第二距离直方图（201）分配有所述场景的相应的第二条形区域，其中所述第二距离直方图（201）包括在距离范围内由在所分配的第二条形区域中的对象引起的反射的强度；

- 根据所述多个第一距离直方图（191）和所述多个第二距离直方图（201）来确定所述场景的区域的距离信息，其中所述场景的所述区域包括第一条形区域之一与第二条形区域之一的交叉区域，

其中所述场景的条形区域分别与所述传感器（291）的条形区域对应，

其特征在于，针对多个对应的条形区域，同时确定其中接收到的光（16）。

Images