DE102012101460A1

DE102012101460A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Umgebungsobjekten

Info

Publication number: DE102012101460A1
Application number: DE201210101460
Authority: DE
Inventors: Jochen Bauer; Heiko Leppin
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erfassung von Umgebungsobjekten für ein Fahrzeug angegeben, wobei eine Mehrzahl von einander nicht überlappenden Sendebereichen vorgesehen ist und die Sendebereiche mit einem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers zumindest teilweise überlappen.

Description

Fahrerassistenzsysteme wie z.B. ein Notbremsassistent, Spurverlassenswarnung, Verkehrszeichenerkennung, adaptive Geschwindigkeitssteuerung und Lichtsteuerung sind Stand der Technik. Für die Umsetzung der genannten Funktionen werden Umgebungserfassungssensoren für ein Fahrzeug benötigt, die i.d.R. auf Radar-, Lidar- und Kamerasensoren basieren. Für Notbremsassistenten in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich bis ca. 50 km/h eigen sich u.a. Infrarotsensoren.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es einen kostengünstigen Sensor, insbesondere Lidarsensor, anzugeben, der zur Umgebungsüberwachung für ein Fahrzeug vorzugsweise für den Einsatz in einem Notbremsassistenten geeignet ist.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dazu ist eine Mehrzahl von einander nicht überlappenden Sendebereichen vorgesehen, wobei die Sendebereiche mit einem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers zumindest teilweise überlappen. Vorzugsweise ist die Vorrichtung als Lidarsensor ausgestaltet, der mittels einer Laufzeitmessung die Entfernung zu Umgebungsobjekten bestimmt. Durch eine Mehrzahl von nicht überlappenden Sendebereichen, die mit einem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers zumindest teilweise überlappen, kann mit nur einem Empfänger eine Winkelauflösung erzielt werden, wenn die Sendebereiche zeitversetzt, also sequentiell, angesteuert werden Ein Objekt kann dann eindeutig dem Raumsegment in dem der eine aktive Sendebereich und der eine Empfangsbereich überlappen, zugeordnet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann alternativ eine gleichzeitige Ansteuerung der Sendebereiche erfolgen, so dass die Sendeleistung erhöht wird und auch weiter entfernte Objekte detektiert werden können.
Vorzugsweise überlappen die Sendebereiche mit dem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers vollständig.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest zwei Empfangsbereiche vorgesehen, wobei die Empfangsbereiche sich nicht überlappen, und jeder Empfangsbereich mit je einer Mehrzahl von einander nicht überlappenden Sendebereichen überlappt.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest zwei Empfangsbereiche vorgesehen, wobei Sende- und Empfangsbereiche so zueinander angeordnet sind, dass ein Sendebereich mit zumindest zwei Empfangsbereichen und ein Empfangsbereich mit zumindest zwei Sendebereichen überlappt.
Vorzugsweise emittiert ein Sender Strahlung in zumindest zwei Sendebereiche, wobei ein erster Sendebereich mit einem ersten Erfassungsbereich überlappt und ein zweiter Sendebereich mit einem zweiten Erfassungsbereich überlappt. Für die Aufteilung der Strahlung und das Lenken in separate Sendebereiche ist z.B. durch ein geeignetes optisches Mittel vorgesehen
Eine solche Anordnung mit beispielhaft drei Detektionsbereichen ist in 1a dargestellt. Die mit A, B, C gekennzeichneten Bereiche sind Sendebereiche. Die Sendebereiche A, B, C überlappen vollständig mit einem Detektionsbereich D. Vorzugsweise sind drei Sender für die Beleuchtung der drei Sendebereiche vorgesehen. Es können weitere Detektionsbereiche mit einer Mehrzahl von Sendebereichen vorgesehen sein. In 1b ist eine Anordnung dargestellt, die zwei weitere Detektionbereiche D umfasst, die wiederum jeweils mit drei Sendebereichen A, B, C überlappen. Vorzugsweise sind die mit einem Detektionsbereich überlappenden Sendebereiche A, B, C als schmale, vorzugsweise vertikale Streifen ausgebildet, wobei jeder Streifen einzeln angesteuert werden kann. In 1c ist eine Anordnung mit drei Sendeelementen a, b, c, die vorzugsweise als Laseremitter ausgebildet sind, dargestellt. Die von einem Sendeelement a emittierte Strahlung wird mit einem optischen Mittel O in die Sendebereiche A gelenkt, wobei jeder Sendebereich A mit einem anderen Empfangsbereich D überlappt. Gleiches gilt für die Sendeelemente b bzw. c, die in die Sendebereiche B bzw. C Strahlung emittieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Sendebereiche und der zumindest eine Empfangsbereich orthogonal zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind Sende- und Empfangsbereiche so zueinander angeordnet, dass jeder Sendebereich mit jedem Empfangsbereich teilweise überlappt. Eine solche Anordnung ist in 2 exemplarisch mit drei Sende- und Erfassungsbereichen dargestellt. Die streifenförmigen Sendebereiche sind mit den Buchstaben A, B, C gekennzeichnet und die orthogonal dazu angeordneten streifenförmigen Empfangselemente mit den Ziffern 1, 2, 3. Auch hier können die Sender entweder sequentiell für eine höhere Ortsauflösung oder simultan für eine größere Reichweite angesteuert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Sendebereiche S und Empfangsbereiche D alternierend angeordnet. Jeder Sendebereich überlappt mit den beiden benachbarten Empfangsbereichen und jeder Empfangsbereich überlappt mit den beiden benachbarten Sendebereichen. Sende- und Empfangsbereiche überlappen untereinander nicht. Vorzugsweise ist für jeden Sendebereich ein separater Sender und für jeden Empfangsbereich ein separater Detektor vorgesehen. Eine solche Anordnung ist beispielhaft für drei Sende- und drei Empfangsbereiche in 3 dargestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Sendebereiche durch Empfangsbereiche und der zumindest einen Empfangsbereich durch zumindest einen Sendebereich ersetzt. Es ist für den Fachmann sofort ersichtlich, dass durch diese Maßnahme derselbe technische Effekt erzielt wird, da für die Ortsauflösung der Überlappungsbereich von Sende- und Empfangsbereich maßgeblich ist.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung wird ein Sender bzw. Emitter derart ausgestaltet, dass zumindest zwei Strahlquellen, insbesondere Laserdioden, in epitaktischen Schichten übereinander gestapelt angeordnet sind und in einer Serienschaltung betrieben werden. So können hohe Sendeleistungen realisiert werden.
Vorzugsweise sind Ansteuermittel zur Steuerung der Emitter vorgesehen, so dass zwei benachbarte Sendebereiche bzw. benachbarte Empfangsbereiche gleichzeitig oder sequentiell ansteuerbar sind.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung von Umgebungsobjekten für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von einander nicht überlappenden Sendebereichen vorgesehen ist, wobei die Sendebereiche mit einem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers zumindest teilweise überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendebereiche mit dem Empfangsbereich eines einzigen Empfängers vollständig überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Empfangsbereiche vorgesehen, wobei die Empfangsbereiche sich nicht überlappen, und jeder Empfangsbereich mit je einer Mehrzahl von einander nicht überlappenden Sendebereichen überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sender Strahlung in zumindest zwei separate Sendebereiche emittiert, wobei ein erster Sendebereich mit einem ersten Erfassungsbereich überlappt und ein zweiter Sendebereich mit einem zweiten Erfassungsbereich überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Empfangsbereiche vorgesehen sind, wobei die Empfangsbereiche sich nicht überlappen, und Sende- und Empfangsbereiche so zueinander angeordnet sind, dass ein Sendebereich mit zumindest zwei Empfangsbereichen und ein Empfangsbereich mit zumindest zwei Sendebereichen überlappt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sende- und/oder Empfangsbereiche eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen, und insbesondere die Sendebereiche in Form eines schmalen Streifens ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sendebereiche und der zumindest eine Empfangsbereich orthogonal zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Sende- und Empfangsbereiche so zueinander angeordnet sind, dass jeder Sendebereich mit jedem Empfangsbereich teilweise überlappt
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendebereiche durch Empfangsbereiche ersetzt werden und der zumindest eine Empfangsbereich durch zumindest einen Sendebereich ersetzt wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Strahlquellen, insbesondere Laserdioden, in epitaktischen Schichten übereinander gestapelt angeordnet sind und in einer Serienschaltung betrieben werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Sendebereiche bzw. benachbarte Empfangsbereiche gleichzeitig oder sequentiell ansteuerbar sind.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Sendebereiche bzw. benachbarte Empfangsbereiche gleichzeitig angesteuert werden.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Sendebereiche bzw. benachbarte Empfangsbereiche zeitversetzt (sequentiell) angesteuert werden.