CN114746769A - 具有控制探测器的激光雷达传感器 - Google Patents
具有控制探测器的激光雷达传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114746769A CN114746769A CN202080076512.XA CN202080076512A CN114746769A CN 114746769 A CN114746769 A CN 114746769A CN 202080076512 A CN202080076512 A CN 202080076512A CN 114746769 A CN114746769 A CN 114746769A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mirror
- detector
- lidar sensor
- control
- transmitted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4972—Alignment of sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达传感器,该激光雷达传感器具有用于产生射束(6)的至少一个辐射源、用于探测射束的探测器并且具有至少一个镜(10),该镜是不可运动、可旋转或者可摆动的,该镜用于将产生的射束在镜的镜面(12)上偏转到扫描区域中或者用于将从扫描区域中反射的或者散射回的射束(24)偏转至探测器,其中,至少一个镜(10)构型为部分透明的镜,并且激光雷达传感器具有用于接收透射通过镜的射束(7,25)的控制探测器(16)。本发明还涉及一种用于检查激光雷达传感器的功能能力的方法以及一种控制设备。其能够求取所产生的射束的光学特性的偏差和不一致性,例如透射射束(7)的空间形状和延展尺度、在控制探测器(16)的探测器面(17)上的或者在镜面(12)上的位置和/或辐射强度。基于镜(10)的光学性能,能够将对透射的射束(7)的分析处理传递到或者说应用到产生的射束(6)上。通过使用控制探测器能够保证,发送单元的所产生的射束在未来也符合用于眼睛安全的法律规定。尤其是,控制探测器能够实现对光学错误定向的提前识别或者对所产生的射束的辐射功率的改变。
Description
技术领域
背景技术
能够自动化运行的车辆和行驶功能在公共道路交通中变得越来越重要。为了在技术上实现这种类型的车辆和行驶功能,需要传感器,例如摄像机传感器、雷达传感器和激光雷达传感器。
在此,激光雷达传感器产生电磁射束、例如激光射束,并且利用所述射束以对扫描区域进行扫描。基于飞行时间分析能够求取激光雷达传感器与扫描区域中的对象之间的距离。然而,产生的射束可能是对人类眼睛有害的,使得必须保证产生的射束功率或射束强度保持低于允许的极限值。
除此之外,由于老化现象,材料(例如粘接剂、玻璃和支架)可能随着激光雷达传感器的使用持续时间的增加而在结构上退化。因此,发射的射束的形状以及发射的射束的定向可能偏离计划的预先规定。由此也能够将发射的射束更强地聚焦。因此,发射的射束的射束功率可能是对于人类眼睛有害的。发射的射束的有偏差的定向还可能损害激光雷达传感器的准确度。
发明内容
本发明所基于的任务能够视为,提供一种方法和一种发送单元,其能够确保激光雷达设备的安全且可靠的运行。
该任务借助独立权利要求的相应的主题来解决。本发明的有利构型是相应从属权利要求的主题。
根据本发明的一个方面,提供一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达传感器。激光雷达传感器具有发送单元和接收单元。视激光雷达传感器的结构形状而定地,发送单元和接收单元能够相互共用光学部件的至少一部分。为此,发送单元和接收单元能够共同使用例如不可运动的、可旋转或可摆动(schwenkbar)的镜。
激光雷达传感器的发送单元具有用于产生射束的辐射源。接收单元具有用于探测射束的探测器。
不可运动的、可旋转的或可摆动的镜用于将由射束源产生的射束在镜的镜面上偏转到扫描区域中或者用于将从扫描区域中反射的或者散射回的射束偏转至探测器。
根据本发明,至少一个镜构型为部分透明的镜,其中,激光雷达传感器具有用于接收透射通过镜的射束的控制探测器。
在此,镜能够构型为部分透明的或部分透射的镜,该镜能够反射产生的射束中的例如大于90%的射束。透射通过镜的射束能够通过控制探测器接收并且随后能够通过控制设备分析处理。因此,镜能够使产生的射束中的小比例的射束透过至控制探测器。
至少一个镜能够例如由金属层构成,该金属层施加在透明的衬底上。该衬底能够是例如玻璃或者塑料。该金属层的层厚度能够是10nm至100nm,并且能够例如由银或者铝组成。该金属层能够在此反射所产生的射束中的大部分射束,其中,由于高的辐射强度,射束中的一部分能够通过该金属层透射。根据一种替代的或者附加的实施方式,至少一个镜能够构型为介质镜。
所使用的控制探测器能够构型为平面探测器。该控制探测器例如能够构型为CCD传感器、CMOS传感器、APD阵列、SPAD阵列和类似物。通过将控制探测器布置在镜后方,透射的射束能够直接将控制探测器曝光并且能够分析处理所产生的测量数据。
优选地,控制探测器能够布置在发送单元中的最后一个镜的后方,所产生的射束在该最后一个镜之后离开该发送单元进入扫描区域。
通过使用控制探测器能够保证,发送单元的所产生的射束在未来也符合用于眼睛安全的法律规定。尤其是,控制探测器能够实现对光学错误定向的提前识别或者对所产生的射束的辐射功率的改变。
与发送单元类似地,在接收单元中也能够使用控制探测器。为此,控制探测器能够布置在经反射的射束的入射方向上的第一个镜上或者相对于接收单元的探测器的最后一个镜上。
通过根据本发明的发送单元,能够长期以增加的对于人类眼睛的安全性运行激光雷达传感器。基于对空间射束形状或者说射束横截面、辐射功率和到镜上的照射点的定向的连续的或者间歇性的监控,能够采取另外的措施。这种类型的措施能够包括故障通知或者说警告的输出或者重新校准。
由于使用商业上通用的用于控制探测器的部件,能够以最小的成本获得发送单元的长期的功能安全性。
根据一种实施方式,控制探测器与控制设备以传导数据的方式连接。因此,通过控制探测器求取的测量数据能够由控制设备接收和分析处理。控制设备在此能够是已经集成到发送单元中的控制设备或者构型为外部控制设备。该控制设备例如能够配置用于操控至少一个射束源和/或用于分析处理激光雷达传感器的接收单元的测量数据。
通过分析处理控制探测器的测量数据,控制设备能够自动化地识别在所产生的射束的射束特性方面的改变并且采取对策,所述对策例如是重新校准或者维护措施。采取重新校准不受限于发送单元。尤其是,能够进行整个激光雷达传感器的重新校准。
根据另一实施方式,控制探测器布置在镜的背离镜面的背面上或者与背面间隔开。控制探测器能够直接定位在镜的背面上。尤其是,控制探测器能够形成部分透光的镜的背面。根据另一种构型,控制探测器能够是与背面间隔开的。在此,控制探测器能够与镜一起偏移或者转动。
根据另一实施例,与镜的背面间隔开地布置的控制探测器静止地布置。通过控制探测器的静止的布置,控制探测器能够以相对于镜不可运动的方式定位在发送单元和/或接收单元内。例如,控制探测器能够布置在激光雷达传感器的可旋转的或者可摆动的盘之外。替代地,控制探测器能够是与可摆动的镜间隔开的。通过控制探测器的这种类型的静止的布置,能够在技术上特别容易实现控制探测器与控制设备之间的传导数据的连接。在此,激光雷达传感器的转子或者说可旋转的盘能够应对(auskommen)无源的(passiv)或者不具有导电连接的情况。
根据另一种实施方式,控制探测器设置用于求取关于透射通过镜的射束的射束形状、在探测器面上的位置和/或辐射强度的测量数据。通过控制探测器的平面的构型,能够通过分析处理控制探测器的测量数据确定透射的射束的射束横截面形状、尺寸和入射地点。也能够将所求取的值与所设置的或所计划的值进行比较,以便确定不一致性或者偏差。因此,能够探测错误定向或者激光雷达传感器的材料的老化现象。
根据另一实施例,控制探测器设置用于以时间分辨的方式记录在一持续时间内的测量数据。通过该措施,能够在一持续时间内观察所产生的射束的光学性能或者由扫描区域散射回的射束的光学性能。这种类型的对辐射特性的时间分辨式监控能够例如在多个透射的射束或射束脉冲内实现。
优选地,能够接收并且分析处理每个接收到的透射的射束的性能,所述性能例如是在探测器面上的入射位置、尺寸、射束形状、强度。由此,也能够通过分析处理控制探测器的测量数据来确定所述性能的各个波动或者规律性波动,由此也能够识别射束源的操控装置中的或者射束源中的故障。
根据本发明的另一方面,提供一种用于通过控制设备检查激光雷达传感器的功能能力的方法。
在一步骤中,接收由控制探测器所求取的、透射通过部分透明的镜的射束的测量数据。
通过控制设备来分析处理接收到的测量数据,其中,求取透射的射束的射束形状、至少一个尺寸、在所述控制探测器的探测器面上的或者在镜面上的位置和/或辐射强度。
在另一步骤中,将所求取的射束形状、所求取的至少一个尺寸、所求取的在所述探测器面上的位置和/或所求取的辐射强度与至少一个期望形状、期望尺寸、期望位置和/或期望辐射强度进行比较,用以探测偏差。
在探测到偏差的情况下,确定激光雷达传感器的功能能力受损。作为对受损的功能能力的响应,产生警告或者采取校准。
受损的功能能力在此能够有针对性地在发送单元的和/或接收单元的区域中探测到。
根据本发明的另一方面,提供一种控制设备,该控制设备设置用于实施根据本发明的方法。为此,控制设备优选与激光雷达传感器的控制探测器以传导数据的方式连接。
通过监控所产生的和/或接收到的射束的性能,能够在遵守用于人类眼睛的安全极限的情况下保证激光雷达传感器的长期的功能能力。另外,能够提早识别由于老化现象造成的故障和偏差或者损伤,由此提高这种类型的激光雷达传感器的可靠性。
附图说明
下面根据高度简化的示意图更详细地阐述本发明的优选实施例。在此示出:
图1示出根据第一实施方式的激光雷达传感器的示意图,
图2示出具有控制探测器的部分透光的镜的详细视图,
图3示出根据第二实施方式的激光雷达传感器的示意图,
图4示出根据第三实施方式的激光雷达传感器的示意图。
具体实施方式
图1示出根据第一实施方式的激光雷达传感器1的示意图。尤其示出激光雷达传感器1的组合式发送单元和接收单元。
激光雷达传感器1具有示例性的射束源4,所述射束源用于产生电磁射束6。在所示出的实施例中,射束源4构型为红外激光器并且因此能够产生在红外波长范围中的射束6。射束源4静止地或者说以不能够运动的方式布置。
另外,激光雷达传感器1具有转子8或者说可旋转的盘。在转子8上布置有镜10,该镜能够将产生的射束6偏转到扫描区域A中。镜10实施为部分透光的或者说部分透明的镜,并且具有镜面12和背离镜面12的背面14。优选地,到达的射束6中的大部分被反射到扫描区域A中。少量比例的产生的射束6中能够通过镜10透射。在此,产生的射束6中能够被反射的比例大于90%,能够透射通过镜10的比例小于10%。
在所示实施例中,在背面14上布置有控制探测器16。尤其是,控制探测器16能够遮盖或占据镜10的整个背面14或者镜10的背面14的一部分。
透射通过镜10的射束7在图2中示出,并且能够由控制探测器16探测到。尤其是,控制探测器16能够由接收到的透射的射束7产生测量数据,并且能够将所述测量数据传送给控制设备18。随后,控制设备18能够接管对测量数据的分析处理。尤其是,能够通过对测量数据的分析处理求取在产生的射束6的光学特性方面的偏差和不一致性。
光学特性能够具有例如透射的射束7的空间形状和延展尺度、在控制探测器16的探测器面17上的或者在镜面12上的位置和/或辐射强度。基于镜10的光学性能,能够将对透射的射束7的分析处理传递到或者说应用到产生的射束6上。
为了探测偏差或者不一致性,在控制设备18中能够保存有期望值或计划的光学特性。随后,能够将产生的射束6的由测量数据所求取的光学特性与计划的光学特性进行比较。替代地,在无比较值的情况下能够监控产生的射束6的光学特性的变化。
与产生的射束6类似地,也能够由激光雷达传感器1接收和分析处理从扫描区域A中散射回的或者反射的射束24。在此,接收到的射束24中的一部分能够通过镜10透射。透射的接收到的射束25能够同样通过控制探测器16接收并且通过控制设备18分析处理。随后,由镜面12反射的接收到的射束24能够被激光雷达传感器1的探测器或主探测器26接收并且转化为测量数据,以便例如执行产生的射束6的飞行时间分析。
在图2中示出具有控制探测器16的部分透光的镜10的详细视图。控制探测器16以与镜10间隔开的方式布置,并且能够接收透射的射束7并且转化为电信号,所述电信号随后以模拟的或者数字的测量数据的形式供使用。
图3示出根据第二实施方式的激光雷达传感器1的示意图。与第一实施方式不同,激光雷达传感器1在此具有射束源4,该射束源与镜10一起布置在转子8上。由此,使射束源4和镜10同时摆动或者旋转。由于控制探测器16直接布置在镜10上,使同样在转子8上的该控制探测器旋转或摆动。在此,所述旋转或者摆动围绕转子8的转动轴线R进行。
产生的射束6被辅助镜20反射到部分透光的镜10上。随后,部分透光的镜10将产生的射束6偏转到扫描区域A中。
在图4中示出根据第三实施方式的激光雷达传感器1的示意图。与已经描述的实施例不同,控制探测器16以与部分透光的镜10间隔开的方式布置。在此,控制探测器16是静止的或紧固在转子8之外,并且因此相对于镜10不被移动。
在控制探测器16的这种类型的布置中,控制探测器16与控制设备18之间的电连接22能够在技术上构型得更简单。尤其是,控制探测器18能够在不使用接触刷或者无线连接技术的情况下与控制设备18以传导数据的方式连接。
Claims (8)
1.一种用于对扫描区域(A)进行扫描的激光雷达传感器(1),所述激光雷达传感器具有用于产生射束(6)的至少一个辐射源(4)、用于探测接收到的射束(24)的探测器(26)并且具有至少一个镜(10),所述至少一个镜是不可运动、可旋转的或可摆动的,所述至少一个镜用于在所述镜(10)的镜面(12)上将产生的射束(6)偏转到所述扫描区域(A)中,或者用于将从所述扫描区域(A)中反射的或者散射回的射束(24)偏转至所述探测器,其特征在于,所述至少一个镜(10)构型为部分透明的镜,所述激光雷达传感器(1)具有控制探测器(16),所述控制探测器用于接收透射通过所述镜(10)的射束(7,25)。
2.根据权利要求1所述的激光雷达传感器,其中,所述控制探测器(16)与所述控制设备(18)以传导数据的方式连接。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器,其中,所述控制探测器(16)布置在所述镜(10)的背离所述镜面(12)的背面(14)上或者与所述背面(14)间隔开。
4.根据权利要求3所述的激光雷达传感器,其中,与所述镜(10)的背面(14)间隔开地布置的所述控制探测器(16)静止地布置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达传感器,其中,所述控制探测器(16)设置用于求取关于透射通过所述镜(10)的射束(7)的射束形状、在探测器面(17)上的位置和/或辐射强度的测量数据。
6.根据权利要求5所述的激光雷达传感器,其中,所述控制探测器(16)设置用于以时间分辨的方式记录在一持续时间内的测量数据。
7.一种用于通过控制设备(18)检查激光雷达传感器(1)的功能能力的方法,其中,
-接收由控制探测器(16)求取的、透射通过部分透明的镜(10)的射束(7)的测量数据,
-通过分析处理所述测量数据求取所透射的射束(7)的射束形状、在所述控制探测器(16)的探测器面(17)上的或者在镜面(12)上的位置和/或辐射强度,
-将所求取的射束形状、所求取的在所述探测器面(17)上的位置和/或所求取的辐射强度与至少一个期望形状、期望位置和/或期望辐射强度进行比较,以便探测偏差,
-在探测到偏差的情况下,确定所述激光雷达传感器(1)的功能能力受损,并且产生警告或者采取校准。
8.一种控制设备(18),所述控制设备设置用于实施根据权利要求7所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019216811.6 | 2019-10-31 | ||
DE102019216811.6A DE102019216811A1 (de) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | LIDAR-Sensor mit Kontrolldetektor |
PCT/EP2020/079911 WO2021083804A1 (de) | 2019-10-31 | 2020-10-23 | Lidar-sensor mit kontrolldetektor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114746769A true CN114746769A (zh) | 2022-07-12 |
Family
ID=73020206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080076512.XA Pending CN114746769A (zh) | 2019-10-31 | 2020-10-23 | 具有控制探测器的激光雷达传感器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220397654A1 (zh) |
CN (1) | CN114746769A (zh) |
DE (1) | DE102019216811A1 (zh) |
WO (1) | WO2021083804A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022123047A1 (de) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Prüfanordnung und Verfahren zum Prüfen einer Sensorkomponente eines Systems zum automatisierten Fahren und System mit einer solchen Prüfanordnung |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10230397A1 (de) * | 2002-07-05 | 2004-01-15 | Sick Ag | Laserabtastvorrichtung |
DE102009042609A1 (de) * | 2009-09-23 | 2011-03-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Optischer Sensor, insbesondere Näherungsschalter |
DE102017205631A1 (de) * | 2017-04-03 | 2018-10-04 | Robert Bosch Gmbh | LiDAR-System und Verfahren zum Ermitteln eines Systemzustands eines LiDAR-Systems |
-
2019
- 2019-10-31 DE DE102019216811.6A patent/DE102019216811A1/de active Pending
-
2020
- 2020-10-23 CN CN202080076512.XA patent/CN114746769A/zh active Pending
- 2020-10-23 US US17/642,879 patent/US20220397654A1/en active Pending
- 2020-10-23 WO PCT/EP2020/079911 patent/WO2021083804A1/de active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021083804A1 (de) | 2021-05-06 |
DE102019216811A1 (de) | 2021-05-06 |
US20220397654A1 (en) | 2022-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240045038A1 (en) | Noise Adaptive Solid-State LIDAR System | |
KR102506579B1 (ko) | 잡음 적응형 솔리드-스테이트 lidar 시스템 | |
KR102481680B1 (ko) | 차량 라이더 시스템 | |
US7041962B2 (en) | Laser scanning apparatus | |
CN108693515B (zh) | 激光雷达系统和用于获知激光雷达系统的系统状态的方法 | |
CN109477896B (zh) | 用于感测扫描场的光学系统 | |
US20090122294A1 (en) | Laser radar apparatus that measures direction and distance of an object | |
US10845464B2 (en) | Lidar sensor including an optical filter | |
US20100108919A1 (en) | Optical sensor chip and jamming protection device comprising such a chip | |
US11022691B2 (en) | 3-D lidar sensor | |
CN111954827B (zh) | 利用波长转换的lidar测量系统 | |
JP2023549774A (ja) | 伝送光学パワーモニタを伴うLiDARシステム | |
CN114746769A (zh) | 具有控制探测器的激光雷达传感器 | |
US20190369250A1 (en) | Method And Device For Detecting An Object By Means Of A Broadband Laser Pulse | |
US20190235059A1 (en) | Transmitting unit and lidar device for scanning a scanning range | |
KR20210152197A (ko) | 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량 | |
JP2022538570A (ja) | 読取り装置及びライダー測定装置 | |
US20230408658A1 (en) | Verification of the functionality of a laser scanner | |
US20230408657A1 (en) | Verification of the operability of a laser scanner | |
CN114859318A (zh) | 具有射束光学诊断的激光雷达系统 | |
US20210165095A1 (en) | Systems and methods for laser generation based on polarized beams | |
CN117940797A (zh) | 用于对监测区域进行监测的具有功能安全核查的光学检测装置 | |
CN116438465A (zh) | 激光雷达传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |