CN117222912A - 作用范围优化型激光雷达系统以及激光雷达设备和用于该激光雷达系统的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明描述一种激光雷达系统(100)，所述激光雷达系统用于探测在包括多个探测区域(2111‑211i)的观察区域(210)内的对象(201)，所述激光雷达系统包括：固定的发送装置(120)，所述发送装置包括初级发送模块(121)和次级发送模块(124)，所述初级发送模块构造为用于发射呈初级光脉冲(123)形式的初级激光射束(122)，所述初级光脉冲分别照射所述观察区域(210)的当前的探测区域(211)，所述次级发送模块相对于所述初级发送模块(121)能够在时间上选择性地被接通，所述次级发送模块构造为用于发射呈次级光脉冲(126)形式的次级激光射束(125)，所述次级光脉冲与所述初级光脉冲(122)同时地照射相应当前的探测区域(211)，光学射束组合装置(140)，所述光学射束组合装置构造为用于将所述初级激光射束(122)和所述次级激光射束(125)组合成组合式激光射束(127)，扫描装置(150)，所述扫描装置构造为用于产生所述组合式激光射束(127)的扫描运动，通过所述扫描运动，依次照射所述观察区域(210)的不同的探测区域(2111‑211i)，接收装置(130)，所述接收装置具有至少一个光探测器(131)，所述光探测器用于探测由来自相应当前的探测区域(211)的对象(201)反射回的光脉冲(123，126)，控制装置(190)，所述控制装置用于控制所述发送装置(120)，其中，所述控制装置(190)构造为用于与所述初级激光射束(122)的通过所述初级发送模块(121)的发射独立地控制所述次级激光射束(125)的通过所述次级发送模块(124)的发射。
Description
技术领域
本发明涉及一种作用范围优化型激光雷达系统。此外，本发明涉及一种激光雷达设备和一种用于这样的激光雷达系统的控制装置。
背景技术
当前的激光雷达系统通常实施为旋转扫描仪、微扫描仪(MEMS镜)或者闪光系统。在扫描式激光雷达系统中，视场(英语：Field of View，FoV)在时间上借助强准直激光射束扫描。水平方向上的分辨率借助角度测量在精细的步骤中实现。相反，在竖直方向上分辨率通过发送/接收单元的数量来确定。在此，由现有技术已知不同的宏扫描仪。这涉及光电传感器，在光电传感器中，宏观单元旋转，例如发送器或者探测器。每个测量脉冲的激光功率在扫描式激光雷达系统中明显比在闪光系统中小，因为在此使用强聚束激光器，并且接收器在理想情况下始终只观察FoV的小片段，该小片段当前也实际上被激光器照射。替代地，宏扫描仪也可以具有位置固定的发送器和接收器，其中，射束偏转在此通过旋转的宏观镜实现。当需要发散许多热量时，后一种传感器类型是特别有利的，因为位置固定的(即不旋转的)发送器能够特别高效地与较大的散热片或别的冷却部件连接。
发明内容
因此，本发明所基于的任务可以被视为，提供如下可能性：尤其为具有本车辆的高行驶速度或者大制动质量的应用改进激光雷达系统的作用范围。该任务借助独立权利要求的相应的主题来解决。本发明的有利构型分别是从属权利要求的主题。
根据本发明，设置一种激光雷达系统，该激光雷达系统用于探测在包括多个探测区域的观察区域内的对象，该激光雷达系统包括固定的发送装置，该发送装置包括初级发送模块和次级发送模块，所述初级发送模块构造为用于发射呈初级光脉冲形式的初级激光射束，所述初级光脉冲分别照射观察区域的当前的探测区域，所述次级发送模块相对于初级发送模块能够在时间上选择性地被接通，所述次级发送模块构造为用于发射呈次级光脉冲形式的次级激光射束，所述次级光脉冲与所述初级光脉冲同时地照射相应当前的探测区域。此外，激光雷达系统包括光学射束组合装置、扫描装置和接收装置，所述光学射束组合装置构造为用于将初级激光射束和次级激光射束组合成组合式激光射束，所述扫描装置构造为用于产生所述组合式激光射束的扫描运动，通过该扫描运动，依次照射观察区域的不同的探测区域，所述接收装置具有至少一个光探测器，所述光探测器用于探测由来自相应当前的探测区域的对象反射回的光脉冲。最后，激光雷达系统包括控制装置，所述控制装置用于控制发送装置，其中，所述控制装置构造为用于与初级激光射束的通过初级发送模块的发射独立地控制次级激光射束的通过次级发送模块的发射。能够接通的次级发送模块的使用能够实现激光雷达系统的改进的最大作用范围。在此，由于较高的脉冲峰值功率，表现出对信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)的改进并且因此表现出激光雷达系统在背景光和干扰光的情况下的更好的性能。在此，次级发送模块可以用作“增强模式”，该增强模式可以在很多背景光的情况下有针对性地接通，用以改进SNR。此外，从能够与初级发送模块独立地被控制的发送模块的使用得出冗余度，通过该冗余度，可以补偿两个发送模块中的一个发送模块的失效。在失效的初级或者次级发送模块的情况下，使相应正常工作的发送模块在正常运行模式中继续运行，使得不出现激光雷达系统的停止运转。可能仅导致行驶功能的退化，因为相应的车辆可能不再能够如此快速的行驶。
在一种实施方式中设置，该控制装置构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地相对于初级发送模块接通次级发送模块，以便借助相对高的脉冲峰值功率照射观察区域的所选择的区域，相对高的脉冲峰值功率由初级和次级光脉冲的相加得出。在此，所述控制装置此外构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地停用次级发送模块，以便借助仅通过初级发送模块的初级光脉冲提供的相对低的脉冲峰值功率照射观察区域的未被选择的区域。通过在所挑选的区域中有针对性地接通附加的发送模块，能够改变通常的视场。因此，可以在确定的区域中有针对性地看得更远，以便更早地求取潜在的危险源。此外，该方案也可以用于在确定的区域中有针对性地提高信噪比。例如，在具有如下对象的区域中可以通过增加脉冲峰值功率实现可用信号：所述对象仅具有较低的反射率。因此，例如与雷达系统相似地，可以在中央在中间比在侧面看得更远，或者可以在交叉路口状况的情况下选择性地在右侧和在左侧以更大的作用范围观察以发现快速驶近的车辆。此外，对于自动驾驶仪应用(HWP，Highway Pilot，高速公路驾驶仪)可以选择性地仅以长作用范围测量自己的车道。通过对次级脉冲进行计时，可以在水平扫描过程中选择激活并从外部进行控制。此外，也可以前瞻性地扫描弯曲的高速公路区段，以发现对象、例如“丢失货物”。
在另一种实施方式中设置，所述控制装置构造为用于接通第二发送模块，以便以长作用范围照射下述区域中的至少一个区域，即在本车辆前方的窄的中央区域，用于监控自己的车道，和在本车辆侧面的至少一个区域，用于探测在交叉道路或者汇入道路(querenden oder einmündenden Straβen)上靠近的车辆。借助这些措施能够提高自动化车辆的驾驶安全性。在第一种情况下，例如与雷达系统相似地，可以在中央在中间比在侧面看得更远，由此例如对于HWP应用能够选择性地只有自己的车道以长作用范围被测量。相反，在交叉路口状况中，可以选择性地在右侧和在左侧以更大的作用范围观察以发现快速驶近的车辆。整体上，可以通过在确定的区域中有针对性地接通次级模块实现对交通情况的更好的概览，这伴随着尤其在自动化车辆的情况下驾驶安全性的提高。
在另一种实施方式中设置，光学射束组合装置构造呈具有通道口的转向镜的形式。在此，转向镜、初级激光射束和次级激光射束如此相对于彼此定向，使得两个激光射束中的一个激光射束穿过通道口，而两个激光射束中的相应的另一个激光射束在通道口的边缘区域中被转向镜如此转向，使得两个激光射束叠加成组合式激光射束。这种类型的射束组合装置能够在器具中已经实现两个激光射束的组合，由此实现两个激光射束的特别好的空间叠加并且因此也实现特别好的脉冲峰值功率。在此，构造为孔镜的转向镜能够实现在接收路径中的仅非常低的损失的同时高效地使两个激光射束相加。除此之外，用于射束组合的单个构件的使用能够实现该器具的相对小的或平坦的构造方式。
在另一种实施方式中设置，发送装置和/或在光学上连接在发送装置后方的至少一个光学装置构造为用于在初级和次级激光射束的情况下分别产生呈竖直线形式的射束轮廓。在此，转向镜的通道口构造呈竖直缝隙的形式。通过这些措施可以逐列地扫描观察空间。除此之外，特定成形的贯通开口能够实现两个线状激光射束的特别好的叠加。
在另一种实施方式中设置，第二发送模块构造为与第一发送模块基本上相同。借助相同的发送模块可以相对简单地产生相同且同步的光脉冲，所述光脉冲能够特别好地相加。由此实现特别高的脉冲峰值功率。此外，通过使用相同的发送模块，也在制造时产生成本优点。
在另一种实施方式中设置，所述控制装置构造为用于将两个发送模块中的满足下述标准中的至少一个标准的发送模块用作次级发送模块，即相应的发送模块基于其结构类型、其安装地点和/或其与散热片较差的热连接而具有较大的冷却需求，或者相应的发送模块由状况决定地具有当前较高的温度。通过这些措施可以保证特别高效的且对于涉及的部件而言温和的运行。尤其是，在第一种情况下，可以选择两个发送模块中的如下发送模块用于次级运行：该发送模块在正常运行中发热较多。如果发送模块设计得相同，则在正常运行模式中(即中等作用范围)，两个发送模块中的哪个发送模块发射初级激光射束都一样。因此，在第二种情况下，产生用于热管理的优点，因为一般来说更需要被冷却的发送模块被置于次级运行中，并且由于该发送模块的降低的脉冲数量只还微不足道地发热。原则上，由此也能够设置灵活模式，在该灵活模式中，两个发送模块中的每个发送模块交替地在初级运行和次级运行中运行。
根据另一种实施方式，控制装置构造为用于，在配备有激光雷达系统的本车辆的大于预给定的行驶速度的情况下才接通第二发送模块。由于仅在较高的速度的情况下需要借助接通的次级发送模块实现的、用于自动化驾驶功能的长作用范围，并且在这些速度的情况下如预期的那样没有人类位于激光雷达系统的紧邻的环境中，因此，可以设置智能运行模式，在该智能运行模式中，次级模块只有在较高的速度的情况下才被接通。由此，尽管脉冲峰值功率相对高，但是能够确保眼睛安全性。
根据另一种实施方式，激光雷达系统包括外部接口，所述外部接口构造为用于经由外部信号线路接收控制信号。在此，所述控制装置构造为用于，当经由所述外部接口接收到相应的控制信号时，激活和停用所述次级发送模块。由于外部可控制性有利地在系统接口上可供使用，因此，本车辆的驾驶功能或中央主导计算机可以根据状况影响作用范围的增加。因此，激光雷达系统能够特别好地集成到自动化车辆的控制方案中。
此外，根据另一方面，设置一种用于上文描述的激光雷达系统的激光雷达设备，该激光雷达设备包括固定的发送装置，该发送装置包括初级发送模块和次级发送模块，所述初级发送模块构造为用于发射呈初级光脉冲形式的初级激光射束，所述初级光脉冲分别照射观察区域的当前的探测区域，所述次级发送模块能够在时间上选择性地相对于初级发送模块被接通，所述次级发送模块构造为用于发射呈次级光脉冲形式的次级激光射束，所述次级光脉冲与所述初级光脉冲同时地照射相应当前的探测区域。此外，激光雷达系统包括光学射束组合装置、扫描装置和接收装置，所述光学射束组合装置构造为用于将初级激光射束和次级激光射束组合成组合式激光射束，所述扫描装置构造为用于产生所述组合式激光射束的扫描运动，通过该扫描运动，依次照射观察区域的不同的探测区域，所述接收装置具有至少一个光探测器，所述光探测器用于探测由来自相应当前的探测区域的对象反射回的光脉冲。对于激光雷达设备装置，得出在激光雷达系统的背景下提到的优点。
此外，根据另一方面，设置一种用于上文提到的激光雷达系统的控制装置，该控制装置构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地相对于初级发送模块接通次级发送模块，以便借助相对高的脉冲峰值功率照射观察区域的所选择的区域，所述相对高的脉冲峰值功率由初级和次级光脉冲的相加得出。所述控制装置此外构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地停用次级发送模块，以便借助仅通过初级发送模块的初级光脉冲提供的相对低的脉冲峰值功率照射观察区域的未被选择的区域。对于控制装置，得出在激光雷达系统的背景下提到的优点。
附图说明
下面根据附图更详尽地描述本发明。在此示出：
图1示意性地示出用于检测在激光雷达系统的环境的观察区域中的对象的激光雷达系统的作用原理；
图2示意性地示出激光雷达系统的构造，该激光雷达系统具有一个静止的发送模块和一个旋转的转向镜；
图3示意性地示出激光雷达系统的构造，该激光雷达系统具有两个静止的发送模块和一个旋转的转向镜；
图4示意性地示出曲线图，该曲线图具有图3中的激光雷达系统的不同光脉冲的光功率的时间变化过程；
图5示意性地示出车辆，在该车辆中，借助激光雷达系统实现一个具有中等作用范围的宽的检测区域和一个具有长作用范围的窄的中央检测区域；
图6示意性地示出车辆，在该车辆中，借助激光雷达系统实现一个具有中等作用范围的宽的检测区域和两个具有长作用范围的窄的侧向检测区域。
具体实施方式
在此描述的方案设置脉冲式激光雷达系统、一维的发送与接收路径以及固定的激光器、探测器、电子装置和光学装置，该脉冲式激光雷达系统优选作为宏扫描仪，该宏扫描仪具有例如借助电驱动单元围绕竖直轴线旋转的镜，该一维的发送与接收路径用于列照明和列探测，其具有可选的在水平方向和竖直方向上的宏像素形成。新型激光雷达系统的重要方面是次级发送模块，该次级发送模块可以与激光雷达系统的初级发送模块独立地被接通。该次级发送模块优选设计得与激光雷达系统的初级发送模块相同，其中，波长、射束形状、光学装置、脉冲长度、脉冲频率等在两个发送模块中相一致，使得在两个发送模块中产生相同的竖直列(具有线状射束轮廓的激光射束)作为发射。在此，次级发送模块的发射如此嵌入到初级发送模块的光学路径中，使得由两个发送模块发射的列在器具中已经相互相加。在此，整体上产生相对高的脉冲峰值功率和脉冲能量，该相对高的脉冲峰值功率和脉冲能量可选地且可控地实现在所挑选的、水平的空间角度中长作用范围的运行。
图1示意性地示出在借助脉冲式激光射束122扫描激光雷达系统的环境时的激光雷达系统100。为此，激光雷达系统100包括激光雷达设备110以及用于控制激光雷达设备110的控制装置190。激光雷达设备110包括位置固定的发送与接收装置111，该发送与接收装置具有发送装置120和接收装置130，该发送装置具有用于产生激光射束122的发送模块121，该接收装置具有在此未更详尽地示出的组件，该组件由至少一个探测器131组成，该探测器用于探测在对象201上反射的激光射束122，该激光射束呈反射回的光辐射129的形式。在这里示出的激光雷达系统100中，对观察区域210进行采样的激光射束122以竖直线的形式被发射。在这样的情况下，相应的接收装置130典型地具有探测器组件131，该探测器组件具有多个探测器，所述探测器呈探测器阵列的形式，所述探测器竖直地上下相叠地布置。此外，激光雷达设备110包括光学装置160，该光学装置具有至少一个或者多个光学装置，所述光学装置用于使所发射的激光射束122准直并且该激光射束的射束轮廓成形以及用于将接收到的光辐射129成像到至少一个探测器131上，所述光学装置在此未更详尽地示出。除此之外，激光雷达设备包括扫描装置150，该扫描装置例如由旋转的镜和适合的马达式驱动装置组成(在此未示出)。借助扫描装置150，激光射束122典型地在周期性扫描运动153中在环境200的定义的观察区域210内被引导，该观察区域定义激光雷达系统100的当前视场。在此，对观察区域110的采样以小步距进行，其中，脉冲式激光射束122的激光脉冲相继分别照射小的探测区域，该小的探测区域2111-211i分别构成观察区域210的小片段。由来自相应的探测区域2111-211i的对象201反射回的光129被扫描装置150相应地转向到接收装置130上并且被探测器组件的至少一个探测器探测到。
如由图1能够看出的那样，控制装置190可以包括多个部件，例如用于激活发送装置120或发送模块121的激活装置191。此外，控制装置190可以包含另外的部件，例如用于分析处理至少一个探测器131的测量信号的分析处理装置192。这样的分析处理装置192可以根据在此求取出的、从不同的探测区域2111-211i中接收到的激光脉冲的传播时间计算环境200的呈点云形式的模型。此外，控制装置190可以具有外部接口193，该外部接口用于与上级的控制装置通信。
如此外由图1能够看出的那样，激光雷达设备110的在当前例子中示出的部件放置在共同的壳体101中，该壳体具有对于相应所使用的光辐射而言透明的窗口102。视应用而定地，控制装置190或者该控制装置190的一部分也可以放置在壳体101内。
图2示意性地示出在一种已知的实施方案中图1中的激光雷达系统100的激光雷达设备110的详细视图。在此能够看出，发送装置120包括仅一个单个的发送模块121。由发送模块121发射的激光射束122在此借助第一转向镜142在窗口102的方向上转向到扫描装置150的围绕轴线152旋转的镜151上，该激光射束穿过该窗口离开壳体101。反射回的激光辐射120经由窗口102到达激光雷达设备110的壳体101中，该反射回的激光辐射也被扫描装置150的旋转的镜151转向，并且经由第二转向镜143到达接收装置130的至少一个探测器131上。如已经在图1的背景下阐述的那样，激光雷达设备此外包括光学装置160，该光学装置在当前例子中具有两个布置在发送路径中的可选的光学装置161、162以及两个布置在接收路径中的可选的光学装置163、164，所述布置在发送路径中的可选的光学装置用于使所发出的激光射束122准直并且成形，所述布置在接收路径中的可选的光学装置用于将反射回的光辐射120聚束并且投影到探测器装置130的至少一个探测器131上。
图3示意性地示出在一种根据本发明的实施方案中图1中的激光雷达系统100的激光雷达设备110的详细视图。如在此能够看出的那样，经修改的发送装置120现在包括两个发送模块121、124，所述发送模块用作能够彼此独立地被控制的发射器。两个发送模块121、124优选在技术上相同地构造，使得所述发送模块分别发射相同的激光辐射121、125。两个发送模块121、124配属有可选的光学装置1611、1612，用于进行准直，所述可选的光学装置优选同样相同地设计。由此，两个发送模块121、124发射电激光射束122、125，所述电激光射束借助适合的射束组合装置140已经以优化的方式在器具中相加。例如，配备有通道口141的转向镜140用作可能的射束组合装置140，该转向镜使两个激光射束122、125中的第一激光射束转向，而该转向镜使相应的另一个激光射束通过通道口124。在当前例子中，初级发送模块121的初级光射束122在反转镜140上在扫描装置150的方向上转向，而在当前例子中位于转向镜140后方的次级发送模块124的次级光射束125穿过通道口141。如由图3能够看出的那样，初级光射束122在尽可能靠近通道口141的边缘区域142上入射到转向镜140上。由此使两个激光射束122、125尽可能地彼此靠近，使得在器具中已经发生所述激光射束的光学路径的叠加并且因此发生两个激光射束122、125的相加。因此，两个激光射束122、125以组合式激光射束127的形式离开激光雷达设备100。在经接通的次级发送模块124的情况下，组合式激光射束127具有光脉冲128，所述光脉冲具有明显增加的脉冲峰值功率。有意义的是，将转向镜140设计为大的镜，该大的镜具有在侧向上略微错位的间隙(竖直的通道口)。为了激光射束122、125的良好相加，有意义的是，两个发送模块121、124在技术上相同地设计并且经历相同的运行条件、例如温度。此外，两个激光射束122、125需要在空间上和在时间上以优化的方式彼此重合。
如此外由图3能够看出的那样，激光雷达设备110的接收路径可以保持基本上不变。在当前例子中，反射回的光辐射129被旋转的镜151同样转向到转向镜140上，该转向镜使反射回的光辐射129又在至少一个探测器131的方向上转向。在该实施方式中，转向镜140的几乎完整的镜面可供使用，使得相对多的光可以到达探测器131。相对窄的通道口141在此不构成镜面的明显损失。原则上，反射回的光辐射也能够经由单独的转向镜或者别的光引导装置转向到至少一个探测器131中。
用作发射器的两个发送模块121、124的激光器和配属的光学装置、电子装置(在此未示出)位置固定地布置在定子上。接收装置120的探测器121以及配属的光学装置163、164和电子装置(在此未示出)也位置固定地布置在定子上。由此，相对于旋转式激光雷达系统，已经得出已知的用于散热以及能量传输和数据传输的优点。
在巧妙地安放附加的发送模块124的情况下，不增大或者至少不明显增大结构空间。这可以例如通过将次级发送模块124安放到在转向镜140后方的角部中来实现。
为了说明由两个发送模块121、124发射的激光射束122、125的相加，在图4中示出具有两个激光射束122、125的两个叠加的光脉冲123、126的时间变化过程的曲线图。在当前例子中，在时间点t到达探测器131中的光子的数量n用作纵坐标轴的单位。在此能够看出，两个光脉冲123、126相加成明显更大的组合式光脉冲128。如在此能够看出的那样，组合式光脉冲128由于通过脉冲相加在其边缘区域(t<t1且t>t5)中的较高的脉冲峰值功率而具有相对于单个脉冲123、126明显改进的信噪比。然而，如由图4能够看出的那样，初级光脉冲123在时间点t2到达，而次级光脉冲126在略晚的时间点t4到达。该小的时间错位Δt导致在减小组合式光脉冲的最大幅度的同时拓宽该组合式光脉冲128。这些不期望的效应导致激光雷达系统100的精度降低。因此，两个光脉冲123、126必须尽可能同步地到达相应的目标区域。在此，初级和次级光脉冲123、126的时间同步的可能的不准确性可以通过偏移来补偿，所述偏移通过对相应的光脉冲123、126的发送时间点的时间校准来实现。除此之外，同样导致测量精度降低的抖动效应，可以通过一般来说略微较长的初级脉冲和次级脉冲并且因此通过较平坦的峰值来处理。
原则上，激光雷达系统100的作用范围能够通过暂时接通次级发送模块124以改进在观察区域210的任意的空间角度中的视线而提高。在图5和6中，为此示例性地示出用于在此介绍的用于提高在所选择的空间角度中的作用范围的方案的使用的两个可能的场景。在此，图5示出配备有根据本发明的激光雷达系统100的本车辆300的第一驾驶状况。在此，激光雷达系统100对环境200的位于本车辆300前方的观察区域210进行采样。如在此示出的那样，在此借助通过接通次级发送模块124实现的高的脉冲峰值功率在相对窄的中央区域213中对当前的观察区域210进行采样。通过在此在所涉及的中央区域213中实现的长的作用范围，可以前瞻性地在可能的障碍物方面对自己的车行道进行采样。相反，借助通过关断次级发送模块123降低的脉冲峰值功率对布置在这样区域213左侧和右侧的两个区域212、114进行采样。由此，在这些区域212、214中得出激光雷达系统100的通常用于对观察区域210进行采样的中等(mittlere)作用范围。由于通常仅在较高的速度的情况下需要借助接通的次级发送模块124实现的、用于自动化驾驶功能的长作用范围，并且在较高的速度的情况下如预期的那样没有人类位于激光雷达系统100的紧邻的环境200中，因此，可以设置智能运行模式，在该智能运行模式中，次级模块124只有在较高的速度的情况下或自确定的速度起才被接通。由此，尽管脉冲峰值功率相对高，但是能够确保眼睛安全性。
相反，在图6中示出的驾驶状况相应于本车辆300靠近道路交叉路口。在这种情况下，本车辆300可以借助激光雷达系统100对交叉道路进行扫描以发现快速靠近的车辆。为此，在分别位于观察区域210的边缘上的侧向的区域216、218中接通次级发送模块124，以便能够分别实现对交叉道路和位于该交叉道路上的对象的侧向的远眺。相反，仅借助中等作用范围对区域215、217、219进行扫描，这通过在所涉及的区域215、217、219的扫描过程期间关断次级发送模块124来实现。
发送模块可以包括一个或者多个激光光源，所述激光光源例如构造为边缘发射器、VCSEL、VeCSEL。这样的发送模块可以例如借助单个的光斑、线性地或者按顺序地布置的离散的单源光斑、行照明和列照明以及面照明(闪光，Flash)来照射观察区域。扫描装置可以包括一个或者多个光偏转单元、尤其是宏镜，该宏镜围绕其垂直轴线旋转，该宏镜具有至少一个反射面。在此，前侧反射和背侧反射以及具有多个反射面的多棱镜也是可能的。激光雷达系统可以具有光学路径的不同类型的、独立的特征，所述光学路径具有例如球状的和柱状的透镜、平行的和不平行的射束走向、分开地并且局部地重合的射束走向以及用于发送与接收路径的固定的转向镜和光学滤波器。为了进行探测，例如不仅使用一个单个探测器、线性地并且按顺序地布置的离散的多个单个探测器、1D阵列或者2D阵列，所述1D阵列或者2D阵列具有或者不具有超像素形成(宏像素)、具有常见的分析处理电路和分析处理方法。在此，可以使用不同的探测器技术，例如成像器、PIN、PSD、APD、SPAD或者SiPM。此外，原则上也可以进行探测器像素的逐步激活，以便提高传感器的信噪比。
虽然具体通过优选实施例更详尽地绘出并描述本发明，但本发明不受公开的例子所限制。更确切地说，本领域技术人员也可以由此推导出其他变体，而不离开本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种激光雷达系统(100)，所述激光雷达系统用于探测在包括多个探测区域(2111-211i)的观察区域(210)内的对象(201)，所述激光雷达系统包括：
固定的发送装置(120)，所述发送装置包括初级发送模块(121)和次级发送模块(124)，所述初级发送模块构造为用于发射呈初级光脉冲(123)形式的初级激光射束(122)，所述初级光脉冲分别照射所述观察区域(210)的当前的探测区域(211)，所述次级发送模块能够在时间上选择性地相对于所述初级发送模块(121)被接通，所述次级发送模块构造为用于发射呈次级光脉冲(126)形式的次级激光射束(125)，所述次级光脉冲与所述初级光脉冲(122)同时地照射相应当前的探测区域(211)，
光学射束组合装置(140)，所述光学射束组合装置构造为用于将所述初级激光射束(122)和所述次级激光射束(125)组合成组合式激光射束(127)，
扫描装置(150)，所述扫描装置构造为用于产生所述组合式激光射束(127)的扫描运动，通过所述扫描运动，依次照射所述观察区域(210)的不同的探测区域(2111-211i)，
接收装置(130)，所述接收装置具有至少一个光探测器(131)，所述至少一个光探测器用于探测由来自相应当前的探测区域(211)的对象(201)反射回的光脉冲(123，126)，
控制装置(190)，所述控制装置用于控制所述发送装置(120)，其中，所述控制装置(190)构造为用于与所述初级激光射束(122)的通过所述初级发送模块(121)的发射独立地控制所述次级激光射束(125)的通过所述次级发送模块(124)的发射。
2.根据权利要求1所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述控制装置(190)构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地相对于所述初级发送模块(121)接通所述次级发送模块(124)，以便借助相对高的脉冲峰值功率照射所述观察区域(210)的所选择的区域(213，216，218)，所述相对高的脉冲峰值功率由所述初级和次级光脉冲(123，126)的相加得出，
其中，所述控制装置(190)此外构造为用于，在所述扫描过程期间在时间上选择性地停用所述次级发送模块(124)，以便借助仅通过所述初级发送模块(121)的初级光脉冲(123)提供的相对低的脉冲峰值功率照射所述观察区域(210)的未被选择的区域(212，214，215，217，219)。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述控制装置(190)构造为用于接通所述第二发送模块(124)，以便以长作用范围照射下述区域中的至少一个区域：
在本车辆(300)前方的窄的中央区域(213)，用于监控自己的车道，
在本车辆(300)侧面的至少一个区域(216，218)，用于探测在交叉道路或者汇入道路上靠近的车辆。
4.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述光学射束组合装置(140)构造为呈具有通道口(141)的转向镜的形式，
其中，所述转向镜(140)、所述初级激光射束(122)和所述次级激光射束(125)如此相对于彼此定向，使得所述两个激光射束(122，125)中的一个激光射束穿过所述通道口(141)，而所述两个激光射束(122，125)中的相应另一个激光射束在所述通道口(141)的边缘区域(142)中被所述转向镜(140)如此转向，使得所述两个激光射束(122，125)叠加成组合式激光射束(127)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述发送装置(120)和/或在光学上连接在所述发送装置(120)后方的至少一个光学装置(1611，1612)构造为用于在所述初级和次级激光射束(122，125)的情况下分别产生呈竖直线形式的射束轮廓，
其中，所述转向镜(140)的通道口(141)构造为呈竖直缝隙的形式。
6.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述第二发送模块(124)构造为与所述第一发送模块(121)基本上相同。
7.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述控制装置(190)构造为用于将所述两个发送模块(121，124)中的满足下述标准中的至少一个标准的发送模块用作次级发送模块(124)：
相应的发送模块(121，124)基于其结构类型、其安装地点和/或其与散热片较差的热连接而具有较大的冷却需求，或者
相应的发送模块(121，124)由状况决定地具有当前较高的温度。
8.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
其中，所述控制装置(190)构造为用于，在配备有所述激光雷达系统(100)的本车辆(300)的大于预给定的行驶速度的情况下才接通所述第二发送模块(124)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的激光雷达系统(100)，
所述激光雷达系统包括外部接口(193)，所述外部接口构造为用于经由外部信号线路接收控制信号，
其中，所述控制装置(190)构造为用于，当经由所述外部接口(193)接收到相应的控制信号时，激活和停用所述次级发送模块(124)。
10.一种用于根据权利要求1至9中任一项所述的激光雷达系统(100)的激光雷达设备(110)，所述激光雷达设备包括：
固定的发送装置(120)，所述发送装置包括初级发送模块(121)和次级发送模块(124)，所述初级发送模块构造为用于发射呈初级光脉冲(123)形式的初级激光射束(122)，所述初级光脉冲分别照射所述观察区域(210)的当前的探测区域(211)，所述次级发送模块能够在时间上选择性地相对于所述初级发送模块(121)被接通，所述次级发送模块构造为用于发射呈次级光脉冲(126)形式的次级激光射束(125)，所述次级光脉冲与所述初级光脉冲(122)同时地照射相应当前的探测区域(211)，
光学射束组合装置(140)，所述光学射束组合装置构造为用于将所述初级激光射束(122)和所述次级激光射束(125)组合成组合式激光射束(127)，
扫描装置(150)，所述扫描装置构造为用于产生所述组合式激光射束(127)的扫描运动，通过所述扫描运动，依次照射所述观察区域(210)的不同的探测区域(2111-211i)，
接收装置(130)，所述接收装置具有至少一个光探测器(131)，所述光探测器用于探测由来自相应当前的探测区域(211)的对象(201)反射回的光脉冲(123，126)。
11.一种用于根据权利要求1至9中任一项所述的激光雷达系统(100)的控制装置(190)，
其中，所述控制装置(190)构造为用于在扫描过程期间在时间上选择性地相对于所述初级发送模块(121)接通所述次级发送模块(124)，以便借助相对高的脉冲峰值功率照射所述观察区域(210)的所选择的区域(213，216，218)，所述相对高的脉冲峰值功率由所述初级和次级光脉冲(123，126)的相加得出，
其中，所述控制装置(190)此外构造为用于，在所述扫描过程期间在时间上选择性地停用所述次级发送模块(124)，以便借助仅通过所述初级发送模块(121)的初级光脉冲(123)提供的相对低的脉冲峰值功率照射所述观察区域(210)的未被选择的区域(212，214，215，217，219)。
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