DE102015120534A1 - Arrangement of at least one optical receiver of a transmitting and receiving device of an operating according to a light pulse transit time method optical measuring device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Anordnung wenigstens eines optischen Empfängers einer Sende- und Empfangseinrichtung (18) einer nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitenden optischen Messvorrichtung (16) insbesondere einer oder für eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung in/an einem Fahrzeug (10) zur Erfassung von Empfangsstrahlen (54) aus gepulsten, von wenigstens einer Oberfläche (12, 66, 68) in einem Überwachungsbereich (22) reflektierten Sendestrahlen eines optischen Senders der Messvorrichtung (16) beschrieben. Der wenigstens eine Empfänger weist wenigstens einen elektrooptischen Empfangssensor und wenigstens eine Empfangsoptik auf. Der wenigstens eine Empfänger weist mehrere Empfangssensoren auf, von denen wenigstens zwei nebeneinander entlang einer gedachten Empfängerlängsachse (42) des wenigstens einen Empfängers angeordnet sind und deren Empfangssignale parallel ausgelesen und ausgewertet werden können. Die Empfängerlängsachse (42) spannt mit einer gedachten Empfangsachse (56) für Empfangsstrahlen (54) des wenigstens einen Empfängers (28) eine gedachte Überwachungs-Hauptebene (58) auf, welche schräg oder senkrecht zu einer Fahrebene (14) des Fahrzeugs (10) verläuft.The invention relates to an arrangement of at least one optical receiver of a transmitting and receiving device (18) of an optical measuring device (16) operating according to a light pulse transit time method, in particular for or for a chassis control and / or driver assistance device in / on a vehicle (10) for detecting receiving beams (54 ) from pulsed transmission beams of an optical transmitter of the measuring device (16) reflected by at least one surface (12, 66, 68) in a monitoring area (22). The at least one receiver has at least one electro-optical receiving sensor and at least one receiving optical system. The at least one receiver has a plurality of receiving sensors, at least two of which are arranged side by side along an imaginary longitudinal receiver axis (42) of the at least one receiver and whose received signals can be read and evaluated in parallel. The receiver longitudinal axis (42) spans an imaginary receiving main plane (58) with an imaginary receiving axis (56) for receiving beams (54) of the at least one receiver (28), which is inclined or perpendicular to a driving plane (14) of the vehicle (10). runs.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Anordnung wenigstens eines optischen Empfängers einer Sende- und Empfangseinrichtung einer nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitenden optischen Messvorrichtung insbesondere einer oder für eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung in/an einem Fahrzeug zur Erfassung von Empfangsstrahlen aus gepulsten, von wenigstens einer Oberfläche in einem Überwachungsbereich reflektierten Sendestrahlen eines optischen Senders der Messvorrichtung, wobei der wenigstens eine Empfänger wenigstens einen elektrooptischen Empfangssensor und wenigstens eine Empfangsoptik aufweist. The invention relates to an arrangement of at least one optical receiver of a transmitting and receiving device operating according to a Lichtimpulslaufzeitverfahren optical measuring device in particular or for a landing gear control and / or Fahrerassistzeinrichtung in / on a vehicle for detecting receive beams of pulsed, of at least one surface in a surveillance area reflected transmission beams of an optical transmitter of the measuring device, wherein the at least one receiver has at least one electro-optical receiving sensor and at least one receiving optical system.
Ferner betrifft die Erfindung einen optischen Empfänger einer nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitenden optischen Messvorrichtung insbesondere einer oder für eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens einen elektrooptischen Empfangssensor und wenigstens eine Empfangsoptik. The invention further relates to an optical receiver of an optical measuring device operating according to a light pulse transit time method, in particular for or for a chassis control and / or driver assistance device of a vehicle, having at least one electro-optical receiving sensor and at least one receiving optical system.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Sende- und Empfangseinrichtung einer optischen Messvorrichtung insbesondere einer oder für eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens einen optischen Sender, mit welchem gepulste Sendestrahlen für die Durchführung eines Lichtimpulslaufzeitverfahrens in einen Überwachungsbereich gesendet werden können, und wenigstens einen optischen Empfänger, mit dem von wenigstens einer Oberfläche in dem Überwachungsbereich reflektierte Sendestrahlen als Empfangsstrahlen erfasst werden können. The invention further relates to a transmitting and receiving device of an optical measuring device, in particular for or for a chassis control and / or driver assistance device of a vehicle, comprising at least one optical transmitter, with which pulsed transmission beams for carrying out a light pulse transit time method can be transmitted to a monitoring area, and at least an optical receiver with which transmitted beams reflected from at least one surface in the surveillance area can be detected as receive beams.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung eines Fahrzeugs, mit wenigstens einer optischen Messvorrichtung, die wenigstens eine Sende- und Empfangseinrichtung umfasst, welche aufweist wenigstens einen optischen Sender, mit dem gepulste Sendestrahlen für die Durchführung eines Lichtimpulslaufzeitverfahrens in einen Überwachungsbereich gesendet werden können, und wenigstens einen optischen Empfänger, mit dem von wenigstens einer Oberfläche in dem Überwachungsbereich reflektierte Sendestrahlen als Empfangsstrahlen erfasst werden können. The invention also relates to a chassis control and / or driver assistance device of a vehicle, comprising at least one optical measuring device comprising at least one transmitting and receiving device, which has at least one optical transmitter with which pulsed transmission beams for carrying out a light pulse transit time method can be sent to a monitoring area and at least one optical receiver with which transmitted beams reflected from at least one surface in the surveillance area can be detected as receive beams.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Messvorrichtung insbesondere einer oder für eine Fahrwerkssteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung eines Fahrzeugs, bei dem mit wenigstens einem optischen Sender gepulste Sendestrahlen in einen Überwachungsbereich gesendet werden, von wenigstens einer Oberfläche in dem Überwachungsbereich reflektierte Sendestrahlen als Empfangsstrahlen von wenigstens einem optischen Empfänger erfasst werden und mittels einer Laufzeitbestimmung der gepulsten Sendestrahlen eine Entfernung der Oberfläche ermittelt wird. In addition, the invention relates to a method for operating an optical measuring device, in particular for or for a chassis control and / or driver assistance device of a vehicle, are transmitted with at least one optical transmitter pulsed transmission beams in a surveillance area, from at least one surface in the surveillance area reflected transmission beams as Reception beams are detected by at least one optical receiver and a distance of the surface is determined by means of a transit time determination of the pulsed transmitted beams.
Stand der Technik State of the art
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung wenigstens eines optischen Empfängers, einen optischen Empfänger, eine Sende- und Empfangseinrichtung, eine Fahrwerksteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen ein Herstellungsaufwand und/oder ein Betriebsaufwand der Messvorrichtung, insbesondere des optischen Empfängers, verringert werden kann. Insbesondere sollen möglichst wenig bewegliche Teile verwendet werden. The invention has for its object to make an arrangement of at least one optical receiver, an optical receiver, a transmitting and receiving device, a suspension control and / or Fahrerassistzeinrichtung and a method of the type mentioned, in which a manufacturing effort and / or operating costs of Measuring device, in particular of the optical receiver, can be reduced. In particular, as few moving parts as possible should be used.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Empfänger mehrere Empfangssensoren aufweist, von denen wenigstens zwei nebeneinander entlang einer gedachten Empfängerlängsachse des wenigstens einen Empfängers angeordnet sind und deren Empfangssignale parallel ausgelesen und ausgewertet werden können, wobei die Empfängerlängsachse mit einer gedachten Empfangssachse für Empfangsstrahlen des wenigstens einen Empfängers eine gedachte Überwachungs-Hauptebene aufspannt, welche schräg oder senkrecht zu einer Fahrebene des Fahrzeugs verläuft. This object is achieved in that the at least one receiver has a plurality of receiving sensors, of which at least two adjacent to each other along an imaginary longitudinal axis of the receiver at least a receiver are arranged and their received signals can be read and evaluated in parallel, the receiver longitudinal axis spans with an imaginary receiving axis for receiving beams of the at least one receiver an imaginary main monitoring plane which runs obliquely or perpendicular to a driving plane of the vehicle.
Erfindungsgemäß umfasst der wenigstens eine Empfänger mehrere Empfangssensoren, die parallel ausgelesen und ausgewertet werden können. Auf diese Weise kann ein ortsaufgelöstes Profil der wenigstens einen Oberfläche einfach erstellt werden. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass wenigstens ein Empfänger und/oder wenigstens ein Sender und/oder andere Teile der optischen Messvorrichtung bewegt werden, um den Überwachungsbereich abzutasten, wie dies insbesondere bei bekannten Laserscannern der Fall ist. So kann eine einfachere und/oder kostengünstige Vorrichtung zum Erkennen von Unebenheiten in wenigstens einer Oberfläche, insbesondere Fahrbahnunebenheiten, realisiert werden. According to the invention, the at least one receiver comprises a plurality of receiving sensors which can be read and evaluated in parallel. In this way, a spatially resolved profile of the at least one surface can be easily created. In this case, it is not necessary that at least one receiver and / or at least one transmitter and / or other parts of the optical measuring device are moved in order to scan the monitoring area, as is the case in particular with known laser scanners. Thus, a simpler and / or cost-effective device for detecting unevenness in at least one surface, in particular road bumps, can be realized.
Die wenigstens eine Oberfläche kann durch die Fahroberfläche und/oder etwaige auf oder in der Fahroberfläche vorhandene Hindernisse oder Objekte, insbesondere Schlaglöcher, Steine, Erhöhungen, Rüttelschwellen (Speed-Bumper) oder dergleichen, definiert werden. Die Fahroberfläche kann auf einer Straße, einem Weg, einem Gelände oder dergleichen realisiert werden. The at least one surface can be defined by the driving surface and / or any obstacles or objects present on or in the driving surface, in particular potholes, stones, elevations, speed bumps or the like. The driving surface can be realized on a road, a road, a terrain or the like.
Der Überwachungsbereich wird erfindungsgemäß mit den mehreren Empfangssensoren simultan erfasst. Die Empfangssignale der unterschiedlichen Empfangssensoren können für eine Laufzeitmessung bezüglich desselben Sendestrahlpulses oder simultaner Sendestrahlpulse herangezogen werden. The monitoring area is inventively detected with the multiple receiving sensors according to the invention. The received signals of the different receiving sensors can be used for a transit time measurement with respect to the same transmit beam pulse or simultaneous transmit beam pulses.
Mit der Empfangsoptik wird eine Überwachungsfläche auf der wenigstens einen Oberfläche, welche dem Überwachungsbereich liegt, auf die mehreren Empfangssensoren abgebildet. Dabei wird mit der Empfangsoptik jedem Empfangssensor ein eigener Überwachungssektor der Überwachungsfläche zugewiesen. Die Überwachungsfläche wird so in mehrere Überwachungssektoren entsprechend der Anzahl und Anordnung der Empfangssensoren aufgeteilt. So können die Entfernungen der Überwachungssektoren zu dem wenigstens einen Empfänger ortsaufgelöst erfasst werden. Auf diese Weise kann eine Momentaufnahme einer Topographie der wenigstens einen überwachten Oberfläche erstellt werden. With the receiving optics, a monitoring area on the at least one surface, which lies in the monitoring area, is imaged onto the plurality of receiving sensors. In this case, each receiving sensor is assigned a separate surveillance sector of the monitoring area with the receiving optics. The surveillance area is thus divided into several surveillance sectors according to the number and arrangement of the reception sensors. Thus, the distances of the monitoring sectors to the at least one receiver can be detected spatially resolved. In this way, a snapshot of a topography of the at least one monitored surface can be created.
Mit mehreren Empfangssensoren können mehrere insbesondere unabhängige Kanäle des optischen Empfängers realisiert werden. Mit den unabhängigen Kanälen können mehrere Überwachungssektoren und damit mehrere Flächenelemente der wenigstens einen Oberfläche unabhängig voneinander gleichzeitig überwacht werden. With several receiving sensors several, in particular independent channels of the optical receiver can be realized. With the independent channels, several monitoring sectors and thus several surface elements of the at least one surface can be monitored simultaneously independently of each other.
Durch Ablegen jeder einzelnen Messung der Empfangssensoren insbesondere in einem Speicher kann durch einen entsprechenden Algorithmus, insbesondere einen Software-Algorithmus, der Zustand der wenigstens einen Oberfläche ermittelt werden. Diese Informationen können einer Fahrwerksregelung und/oder einem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt werden. So kann ein Fahrkomfort und/oder eine Fahrsicherheit erhöht werden. By depositing each individual measurement of the reception sensors, in particular in a memory, the state of the at least one surface can be determined by a corresponding algorithm, in particular a software algorithm. This information can be made available to a chassis control and / or a driver assistance system. So a ride comfort and / or driving safety can be increased.
Die Ortsauflösung kann durch die Anzahl der Empfangssensoren und/oder deren Größe in Verbindung mit der Empfangsoptik vorgegeben werden. Vorteilhafterweise können zwischen 10 und 20 Empfangssensoren vorgesehen sein. Entsprechend können zwischen 10 und 20 Empfangskanäle realisiert werden. Mit einer derartigen Anzahl von Empfangssensoren kann ein günstiges Verhältnis zwischen den Abmessungen des Empfängers und der möglichen Ortsauflösung realisiert werden. Ferner kann so ein günstiges Verhältnis zwischen der Ortsauflösung und einer Wiederholrate der Lichtlaufzeitmessung realisiert werden. The spatial resolution can be specified by the number of receiving sensors and / or their size in conjunction with the receiving optics. Advantageously, between 10 and 20 receiving sensors can be provided. Accordingly, between 10 and 20 receiving channels can be realized. With such a number of receiving sensors, a favorable ratio between the dimensions of the receiver and the possible spatial resolution can be realized. Furthermore, such a favorable relationship between the spatial resolution and a repetition rate of the light transit time measurement can be realized.
Vorteilhafterweise kann das Auslesen und/oder Auswerten der Empfangsstrahlen von mehreren Empfangssensoren simultan erfolgen. Auf diese Weise kann das Lichtimpulslaufzeitverfahren schneller durchgeführt werden. Es können für die Sendepulse höhere Wiederholraten realisiert werden. Durch eine entsprechend hohe Wiederholrate in Verbindung mit einer entsprechend hohen Auflösung kann eine genauere Detektion der wenigstens einen Oberfläche erfolgen Advantageously, the readout and / or evaluation of the receive beams from multiple receive sensors can be done simultaneously. In this way, the light pulse transit time method can be performed faster. It can be realized for the transmission pulses higher repetition rates. By a correspondingly high repetition rate in conjunction with a correspondingly high resolution, a more accurate detection of the at least one surface can take place
Durch die Anordnung mehrerer Empfangssensoren nebeneinander kann die Sensoranordnung insgesamt eine längliche Form aufweisen. Die Längsrichtung der länglichen Sensoranordnung wird durch die Empfängerlängsachse definiert. Dabei kann wenigstens ein Empfangssensor, insbesondere alle Empfangssensoren, auf der Empfängerlängsachse liegen. Alternativ kann wenigstens ein Empfangssensor wenigstens teilweise versetzt zu der Empfängerlängsachse angeordnet sein. Die Empfängerlängsachse bildet eine gedachte Haupt-Anordnungsachse für die Empfangssensoren By arranging a plurality of receiving sensors side by side, the sensor arrangement can have an overall elongate shape. The longitudinal direction of the elongate sensor arrangement is defined by the receiver longitudinal axis. In this case, at least one receiving sensor, in particular all receiving sensors, lie on the receiver longitudinal axis. Alternatively, at least one receiving sensor may be arranged at least partially offset from the receiver longitudinal axis. The receiver longitudinal axis forms an imaginary main arrangement axis for the receiving sensors
Die Empfangsachse gibt eine Achse eines virtuellen Empfänger-Öffnungskegels an, aus dem Empfangsstrahlen von dem wenigstens einen Empfänger empfangen werden können. Der Empfänger-Öffnungskegel definiert den Überwachungsbereich. Dabei kann die Empfangsachse die Mittelachse des entsprechenden Empfänger-Öffnungskegels sein. Die Empfangsachse kann die Winkelhalbierende eines Empfänger-Hauptöffnungswinkels des wenigstens einen Empfängers in der Überwachungs-Hauptebene sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Empfangsachse die Winkelhalbierende eines Empfänger-Nebenöffnungswinkels des wenigstens einen Empfängers in einer Überwachung-Nebenebene sein. Die Überwachung-Nebenebene kann senkrecht zur Überwachung-Hauptebene verlaufen. Der Empfänger-Hauptöffnungswinkel kann auch als „vertikaler Öffnungswinkel“ bezeichnet werden, da er sich bei normaler Betriebsorientierung und einer räumlich horizontalen Fahrebene in einer vertikalen Ebene befinden kann. Der Empfänger-Nebenöffnungswinkel kann entsprechend als „horizontaler Öffnungswinkel“ bezeichnet werden. The receive axis indicates an axis of a receiver virtual aperture cone from which receive beams from the at least one receiver can be received. The receiver aperture cone defines the surveillance area. In this case, the reception axis can be the center axis of the corresponding receiver Be opening cone. The receiving axis may be the bisecting line of a receiver main aperture angle of the at least one receiver in the main monitoring plane. Alternatively or additionally, the receive axis may be the bisector of a receiver off-angle of the at least one receiver in a monitor sub-plane. The monitoring sub-level may be perpendicular to the main monitoring plane. The receiver main opening angle may also be referred to as a "vertical opening angle" since it may be in a vertical plane at normal operating orientation and a horizontal horizontal driving plane. The receiver sub-opening angle may be referred to as "horizontal opening angle" accordingly.
Die Überwachungs-Hauptebene definiert eine zentrale Ebene des Empfänger-Öffnungskegels. Sie kann als Ebene verstanden werden, welche die wenigstens eine Oberfläche virtuell „schneiden“ kann. Die Überwachungs-Hauptebene definiert eine Hauptorientierung des Empfänger-Öffnungskegels. Jedoch werden auch Empfangsstrahlen, die neben der Überwachungs-Hauptebene von der wenigstens einen Oberfläche reflektiert werden, von dem wenigstens einen Empfänger empfangen, soweit sie innerhalb des Empfänger-Öffnungskegels liegen. The main monitoring plane defines a central plane of the receiver aperture cone. It can be understood as a level that can "cut" the at least one surface virtually. The main monitoring plane defines a main orientation of the receiver aperture cone. However, receive beams reflected off the at least one surface besides the main monitor plane are also received by the at least one receiver as far as they are within the receiver aperture cone.
Die Fahrebene ist die Ebene, auf der das Fahrzeug unter normalen Betriebsbedingungen steht oder sich bewegt. Bei einem Radfahrzeug kann die Fahrebene durch die Auflagestellen der Räder auf der Fahroberfläche definiert werden. Dadurch, dass die Überwachungs-Hauptebene schräg oder senkrecht zur Fahrebene des Fahrzeugs verläuft, können Profile von Oberflächen entsprechend im Wesentlichen bei normaler horizontaler Fahrt in räumlich vertikaler Richtung erstellt werden. Auf diese Weise kann die Fahrebene simultan und ortsaufgelöst in unterschiedlichen Entfernungen zum Fahrzeug überwacht werden. The driving plane is the plane on which the vehicle stands or moves under normal operating conditions. In a wheeled vehicle, the driving plane can be defined by the bearing points of the wheels on the driving surface. Due to the fact that the main monitoring plane runs obliquely or perpendicularly to the driving plane of the vehicle, profiles of surfaces can be created correspondingly essentially in the case of normal horizontal travel in spatially vertical direction. In this way, the driving level can be monitored simultaneously and spatially resolved at different distances to the vehicle.
Die Empfangsoptik ist in Richtung der Empfangsstrahlen vor den Empfangssensoren angeordnet. Mit der Empfangsoptik kann wenigstens ein Öffnungswinkel des Empfänger-Öffnungskegels und/oder eine Hauptrichtung der Empfangsachse vorgegeben und/oder eingestellt werden. The receiving optics is arranged in the direction of the receiving beams in front of the receiving sensors. With the receiving optics, at least one opening angle of the receiver aperture cone and / or a main direction of the receiving axis can be predetermined and / or adjusted.
Nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optischen Messvorrichtungen können als Time-of-Flight-(TOF) oder Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR) ausgestaltet und bezeichnet werden. Optical measuring devices operating according to the light pulse transit time method can be designed and designated as Time-of-Flight (TOF) or Light-Detection-and-Ranging (LiDAR) systems.
Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung Teil einer Fahrwerksteuerung eines Fahrzeugs sein oder mit dieser verbunden sein. Mit der Fahrwerksteuerung kann ein Fahrwerk des Fahrzeugs an eine Fahroberfläche angepasst werden. Mit der Fahrwerksteuerung kann eine aktive Federung oder aktives Fahrwerk gesteuert werden. So kann bei Erkennung eines Objekts oder Hindernisses, insbesondere einer Erhöhung auf oder einer Vertiefung in der Fahroberfläche, mit der optischen Messvorrichtung in einem mit dem Sichtfeld überwachten Überwachungsbereich das Fahrwerk, insbesondere die Federung, entsprechend angepasst werden. Mit der Fahrwerksregelung kann das Fahrwerk aktiv auf eine kommende Situation, insbesondere Unebenheiten der Fahroberfläche, eingestellt werden. Advantageously, the optical measuring device may be part of or connected to a chassis control of a vehicle. With the suspension control a chassis of the vehicle can be adapted to a driving surface. With the suspension control, an active suspension or active suspension can be controlled. Thus, when detecting an object or obstacle, in particular an increase on or a depression in the driving surface, the running gear, in particular the suspension, can be correspondingly adapted with the optical measuring device in a monitoring area monitored with the field of vision. With the suspension control, the suspension can be actively adjusted to an upcoming situation, especially unevenness of the driving surface.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise die optische Messvorrichtung Teil einer Fahrerassistenzeinrichtung eines Fahrzeugs sein oder mit dieser verbunden sein. Die Signale der optischen Messvorrichtung können zur Steuerung von Funktionskomponenten des Fahrzeugs herangezogen werden. Mit den Funktionskomponenten können insbesondere Fahrfunktionen und/oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeugs, insbesondere eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder ein Motor, gesteuert werden. So kann bei Erkennung eines Objekts oder Hindernisses mit der optischen Messvorrichtung das Fahrzeug mit den entsprechenden Funktionskomponenten gelenkt und/oder in seiner Geschwindigkeit geändert, insbesondere gestoppt, werden und/oder wenigstens ein Signal ausgegeben werden. Alternatively or additionally, the optical measuring device may advantageously be part of or connected to a driver assistance device of a vehicle. The signals of the optical measuring device can be used to control functional components of the vehicle. In particular, driving functions and / or signaling devices of the vehicle, in particular a steering, a brake system and / or a motor, can be controlled with the functional components. Thus, upon detection of an object or obstacle with the optical measuring device, the vehicle can be steered with the corresponding functional components and / or its speed changed, in particular stopped, and / or at least one signal output.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Empfangsachse des wenigstens einen Empfängers schräg auf die Verlängerung der Fahrebene des Fahrzeugs gerichtet sein. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich auf die Fahroberfläche konzentriert werden. Auf eine Überwachung auf im Wesentlichen horizontale Objekte oder Hindernisse, insbesondere andere Fahrzeuge oder Fußgänger, kann dabei verzichtet werden. In an advantageous embodiment, the receiving axis of the at least one receiver may be directed obliquely to the extension of the driving plane of the vehicle. In this way, the surveillance area can be concentrated on the driving surface. It is possible to dispense with monitoring for substantially horizontal objects or obstacles, in particular other vehicles or pedestrians.
Vorteilhafterweise kann die Empfangsachse des wenigstens einen Empfängers in Fahrtrichtung des Fahrzeugs zeigen. So kann die Fahroberfläche in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug überwacht werden. Advantageously, the reception axis of the at least one receiver can point in the direction of travel of the vehicle. Thus, the driving surface in the direction of travel can be monitored in front of the vehicle.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Empfangsachse auf eine gedachte Verlängerung einer Fahrspur des Fahrzeugs in Fahrtrichtung gerichtet sein. Die Fahrspur des Fahrzeugs wird durch die Auflageelemente, insbesondere Räder, des Fahrzeugs auf der Fahrebene definiert. Bei einem Radfahrzeug wird die Fahrspur durch die Stellung der Räder, insbesondere der Vorderräder, vorgegeben. Dadurch, dass die Empfangsachse auf die gedachte Verlängerung der Fahrspur gerichtet ist, können die dortigen Oberflächen auf Topografien, insbesondere Löcher oder Hindernisse, hin überwacht werden. Die Fahrspur wird in Fahrtrichtung in mehrere virtuelle Überwachungssektoren unterteilt, welche jeweils einem der Empfangssensoren zugeordnet sind. In a further advantageous embodiment, the receiving axis may be directed to an imaginary extension of a lane of the vehicle in the direction of travel. The lane of the vehicle is defined by the support elements, in particular wheels, of the vehicle on the driving level. In a wheeled vehicle, the lane is determined by the position of the wheels, in particular the front wheels. The fact that the receiving axis is directed to the imaginary extension of the lane, the local surfaces can be monitored for topographies, especially holes or obstacles out. The lane is divided in the direction of travel into several virtual surveillance sectors, which are each assigned to one of the receiving sensors.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine optische Empfänger in einem Bereich der in Fahrtrichtung vorderen Räder des Fahrzeugs angeordnet sein. Advantageously, the at least one optical receiver can be arranged in a region of the front wheels of the vehicle in the direction of travel.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Empfänger in Fahrtrichtung vor einem Vorderrad in/an einem Fahrzeugunterboden angeordnet sein. Der Empfänger-Öffnungskegel des wenigstens einen Empfängers kann zur Fahroberfläche zeigen. Advantageously, the at least one receiver can be arranged in front of a front wheel in / on a vehicle underbody in the direction of travel. The receiver aperture cone of the at least one receiver may point to the driving surface.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Empfänger in der Überwachungs-Hauptebene einen Empfänger-Hauptöffnungswinkel von zwischen etwa 5° und etwa 90° aufweisen. Der Empfänger -Hauptöffnungswinkel ist der Öffnungswinkel des Empfänger-Öffnungskegels in der Überwachungs-Hauptebene. In a further advantageous embodiment, the at least one receiver in the main monitoring plane may have a receiver main aperture angle of between about 5 ° and about 90 °. The receiver head opening angle is the opening angle of the receiver aperture cone in the main monitoring plane.
Der Empfänger-Hauptöffnungswinkel kann abhängig von der gewünschten Reichweite des Überwachungsbereiches entsprechend vorgegeben sein oder werden. Je kleiner der Empfänger-Hauptöffnungswinkel ist, desto größer kann die Reichweite sein. Ein größerer Empfänger-Hauptöffnungswinkel ermöglicht eine entsprechend höhere Ortsauflösung bei der Erfassung der wenigstens einen Oberfläche. The receiver main opening angle can be or be set according to the desired range of the monitoring area. The smaller the receiver main opening angle, the larger the range can be. A larger receiver main aperture angle allows a correspondingly higher spatial resolution in the detection of the at least one surface.
Die Ortsauflösung kann abhängig einerseits von dem Empfänger-Hauptöffnungswinkel und andererseits von der Anzahl der Empfangssensoren sein. Mit der entsprechenden Empfangsoptik kann die Ortsauflösung entsprechend eingestellt und optimiert werden. The spatial resolution can be dependent on the one hand on the receiver main opening angle and on the other hand on the number of receiving sensors. With the appropriate receiving optics, the spatial resolution can be set and optimized accordingly.
Vorteilhafterweise kann der Empfänger-Hauptöffnungswinkel so eingestellt sein, dass er die wenigstens eine Oberfläche in Entfernungen von bis zu 40 Metern von dem Empfänger überwachen kann. Vorzugsweise kann sich der Überwachungsbereich über eine Entfernung von etwa 3 m bis etwa 30 m zu dem wenigstens einen Empfänger erstrecken. Die Reichweite des Überwachungsbereichs kann auch kleiner oder größer sein. Advantageously, the receiver main aperture angle can be adjusted to monitor the at least one surface at distances of up to 40 meters from the receiver. Preferably, the surveillance area may extend over a distance of from about 3 meters to about 30 meters to the at least one receiver. The range of the surveillance area can also be smaller or larger.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Empfänger in einer Überwachungs-Nebenebene, welche senkrecht oder schräg zu der Überwachungs-Hauptebene verläuft, einen Empfänger-Nebenöffnungswinkel von zwischen etwa 1° und etwa 10° aufweisen. Der Empfänger-Nebenöf fnungswinkel ist der Öffnungswinkel des Empfänger-Öffnungskegels in der Überwachungs-Nebenebene. In a further advantageous embodiment, the at least one receiver in a monitoring sub-plane, which is perpendicular or oblique to the main monitoring plane, may have a receiver sub-opening angle of between about 1 ° and about 10 °. The receiver side opening angle is the opening angle of the receiver aperture cone in the monitoring sub-plane.
Vorteilhafterweise kann der Empfänger-Nebenöffnungswinkel kleiner als der Empfänger-Hauptöffnungswinkel sein. Advantageously, the receiver side opening angle may be smaller than the receiver main opening angle.
Der Empfänger-Öffnungskegel des wenigstens einen Empfängers kann so verhältnismäßig schmal vorgegeben werden, sodass lediglich Bereiche der wenigstens einen Oberfläche überwacht werden, welche im Bereich der zu überwachenden Fahrspur des Fahrzeugs liegen. Auf diese Weise kann eine Genauigkeit und/oder die Ortsauflösung der Überwachung wenigstens einer Oberfläche verbessert werden. The receiver opening cone of the at least one receiver can thus be set relatively narrow, so that only areas of the at least one surface are monitored, which lie in the area of the lane of the vehicle to be monitored. In this way, an accuracy and / or the spatial resolution of the monitoring of at least one surface can be improved.
Ferner kann so der wenigstens eine Empfänger die reflektierten Empfangsstrahlen konzentrierter erfassen. Die Lichtausbeute kann so verbessert werden. So kann ein Ansprechverhalten des wenigstens einen Empfängers verbessert werden. Furthermore, the at least one receiver can thus detect the reflected reception beams in a more concentrated manner. The light output can be improved. Thus, a response of the at least one receiver can be improved.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Empfangssensoren als oder mit einer Sensorzeile oder einem Sensorchip ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine Sensoranordnung kompakter und/oder kostengünstiger realisiert werden. In a further advantageous embodiment, a plurality of receiving sensors can be designed as or with a sensor line or a sensor chip. In this way, a sensor arrangement can be realized in a more compact and / or cost-effective manner.
Vorteilhafterweise kann die Sensorzeile oder der Sensorchip in einer einzigen Reihe angeordnete Empfangssensoren aufweisen. Auf diese Weise kann die Sensorzeile oder der Sensorchip quer zu seiner Längsachse entsprechend schmal aufgebaut sein. Advantageously, the sensor line or the sensor chip may have reception sensors arranged in a single row. In this way, the sensor line or the sensor chip can be constructed correspondingly narrow transversely to its longitudinal axis.
Alternativ können auch mehrere Reihen von Empfangssensoren vorgesehen sein. Bezüglich der Längsachse auf einer Höhe angeordnete Empfangssensoren können signaltechnisch zusammengefasst werden. Auf diese Weise kann eine Empfangsempfindlichkeit verbessert und/oder ein Detektionsbereich vergrößert werden. Alternatively, several rows of receiving sensors can be provided. With respect to the longitudinal axis arranged at a height receiving sensors can be summarized by signal technology. In this way, a receiving sensitivity can be improved and / or a detection range can be increased.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfangssensor mit wenigstens einer Diode, einer Diodenzeile, einem Pixel eines Sensorchips oder dergleichen realisiert sein. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfangssensor ein Fotodetektor, insbesondere eine Fotodiode, sein. Advantageously, at least one receiving sensor with at least one diode, a diode array, a pixel of a sensor chip or the like can be realized. Advantageously, at least one receiving sensor may be a photodetector, in particular a photodiode.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfangssensor geeignet sein zur Erfassung von Lichtstrahlen in einem sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereich. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfangssensor zur Erfassung von Infrarotstrahlen ausgestaltet sein. Advantageously, at least one receiving sensor may be suitable for detecting light beams in a visible or non-visible frequency range. Advantageously, at least one receiving sensor for detecting infrared rays can be configured.
Bei einer horizontalen Ausrichtung der Fahrebene kann die Sensorzeile oder der Sensorchip im Wesentlichen vertikal oder schräg zur Horizontalen angeordnet sein. In a horizontal orientation of the driving plane, the sensor line or the sensor chip may be arranged substantially vertically or obliquely to the horizontal.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Empfänger als, in oder in Verbindung mit einer integrierte(n) Schaltung, insbesondere anwendungsspezifisch integrierte Schaltung, realisiert sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Empfänger kompakt und robust realisiert werden. Der wenigstens eine Empfänger kann platzsparend aufgebaut sein. Eine Herstellung und/oder eine Montage kann einfacher und/oder kostengünstiger erfolgen. In a further advantageous embodiment, at least one receiver can be realized as, in or in connection with an integrated circuit, in particular an application-specific integrated circuit. In this way, the at least one optical receiver can be realized compact and robust. The at least one receiver can be constructed to save space. Production and / or assembly can be simpler and / or less expensive.
Der wenigstens eine Empfänger kann vorteilhafterweise wenigstens eine Elektronik aufweisen. Mit der Elektronik können die Empfangssensoren ausgelesen und gesteuert werden. Ferner können mit der Elektronik die Signale der Empfangssensoren ausgewertet, verarbeitet und/oder an eine entsprechende Elektronik der Messvorrichtung und/oder des Fahrzeugs weitergeleitet werden. Mit der Elektronik der Messvorrichtung kann das Lichtlaufzeitmessverfahren gesteuert werden. Mit der Elektronik des Fahrzeugs können Funktionen des Fahrzeugs, insbesondere das Fahrwerk, das Bremssystem, die Lenkung und/oder der Motor, gesteuert werden. The at least one receiver can advantageously have at least one electronic system. With the electronics, the reception sensors can be read out and controlled. Furthermore, the electronics of the signals of the receiving sensors can be evaluated, processed and / or forwarded to a corresponding electronics of the measuring device and / or the vehicle. With the electronics of the measuring device, the light transit time measuring method can be controlled. With the electronics of the vehicle functions of the vehicle, in particular the chassis, the brake system, the steering and / or the engine can be controlled.
Mit einer anwendungsspezifisch integrierten Schaltung der wenigstens eine Empfänger individuell an einen Einsatzzweck angepasst werden. Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen werden als ASIC bezeichnet. With an application-specific integrated circuit, the at least one receiver can be individually adapted to a specific application. Application specific integrated circuits are referred to as ASICs.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Empfangsoptik einstellbar sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Empfänger bedarfsgerecht auf den erforderlichen Überwachungsbereich eingestellt werden. Mit der wenigstens einen einstellbaren Empfangsoptik können Öffnungswinkel des Empfänger-Öffnungskegels und/oder Richtung der Empfangsachse verändert werden. In a further advantageous embodiment, at least one receiving optical system can be adjustable. In this way, the at least one optical receiver can be adjusted as needed to the required monitoring range. With the at least one adjustable receiving optics opening angle of the receiver aperture cone and / or direction of the receiving axis can be changed.
Die Einstellung der wenigstens einen Empfangsoptik kann dabei im Rahmen einer Vorjustage oder nach der Montage des wenigstens einen optischen Empfängers am Fahrzeug erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellung der wenigstens einen Empfangsoptik auch während des Betriebes des wenigstens einen Empfängers erfolgen. The adjustment of the at least one receiving optical system can take place within the scope of a pre-adjustment or after the assembly of the at least one optical receiver on the vehicle. Alternatively or additionally, the adjustment of the at least one receiving optical system can also take place during the operation of the at least one receiver.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß bei dem optischen Empfänger dadurch gelöst, dass der optische Empfänger mehrere Empfangssensoren aufweist, von denen wenigstens zwei nebeneinander entlang einer Empfängerlängsachse angeordnet sind und voneinander getrennt simultan ausgelesen werden können. The object is further achieved according to the invention in the optical receiver in that the optical receiver has a plurality of receiving sensors, of which at least two are arranged side by side along a longitudinal receiver axis and can be read out separately from each other simultaneously.
Die Aufgabe wird des Weiteren bei der Sende- und Empfangseinrichtung dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Empfänger mehrere Empfangssensoren aufweist, von denen wenigstens zwei nebeneinander entlang einer gedachten Empfängerlängsachse des wenigstens einen Empfängers angeordnet sind und deren Empfangssignale parallel ausgelesen und ausgewertet werden können. The object is further achieved in the transmitting and receiving device in that the at least one receiver has a plurality of receiving sensors, at least two of which are arranged next to each other along an imaginary longitudinal axis receiver of the at least one receiver and their received signals can be read in parallel and evaluated.
Die Aufgabe wird außerdem bei der Fahrwerksteuerung und/oder der Fahrerassistenzeinrichtung dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Empfänger mehrere Empfangssensoren aufweist, von denen wenigstens zwei nebeneinander entlang einer gedachten Empfängerlängsachse des wenigstens einen Empfängers angeordnet sind und deren Empfangssignale parallel ausgelesen und ausgewertet werden können. The object is also achieved in the chassis control and / or the driver assistance device in that the at least one receiver has a plurality of receiving sensors, at least two of which are arranged side by side along an imaginary longitudinal receiver axis of the at least one receiver and their received signals can be read and evaluated in parallel.
Die Aufgabe wird darüber hinaus bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass die Empfangsstrahlen ortsaufgelöst von mehreren Empfangssensoren erfasst werden, die getrennt voneinander simultan ausgelesen werden, und abhängig von den Empfangssignalen der jeweiligen Empfangssensoren jeweils über eine Lichtlaufzeitbestimmung ein ortsaufgelöstes Entfernungsprofil und/oder Höhen-/Tiefenprofil der wenigstens einen Oberfläche ermittelt wird. The object is also achieved in the method in that the received beams are detected spatially resolved by multiple receiving sensors that are read out separately from each other, and depending on the received signals of the respective receiving sensors each a Lichtaufzeitbestimmung a spatially resolved distance profile and / or height / depth profile the at least one surface is determined.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder durch Auslösen wenigstens eines Ereignisses aktiviert und/oder deaktiviert werden. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung bei Bedarf einen ausgeschaltet werden. In an advantageous embodiment of the method, the method can be activated and / or deactivated depending on a speed of the vehicle and / or by triggering at least one event. In this way, the measuring device can be turned off if necessary.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung, dem erfindungsgemäßen optischen Empfänger, der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung, der erfindungsgemäßen Fahrwerksteuerung und/oder Fahrerassistenzeinrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Incidentally, the features and advantages shown in connection with the arrangement according to the invention, the optical receiver according to the invention, the inventive transmission control system and / or driver assistance device and the method according to the invention and their respective advantageous embodiments apply mutatis mutandis and vice versa. The individual features and advantages can, of course, be combined with one another, whereby further advantageous effects can be achieved that go beyond the sum of the individual effects.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which an embodiment of the invention with reference to the drawings is explained in more detail. The person skilled in the art will expediently also individually consider the features disclosed in the drawing, the description and the claims in combination and combine these into meaningful further combinations. It show schematically
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
In der
Das Kraftfahrzeug
Mit der Messvorrichtung
Die Messvorrichtung
Alternativ oder zusätzlich kann die optische Messvorrichtung
Die optische Messvorrichtung
Jede Sende- und Empfangseinrichtung
Der Sender
Ferner verfügt der Sender
Der Empfänger
Bei den Empfangssensoren
Der Empfänger
Der Empfänger
Mit der Sendeoptik
Mit der Empfangsoptik
Die Sende- und Empfangseinrichtungen
Die Fahrspuren
Der Überwachungsbereich
Der Überwachungsbereich
In der Momentdarstellung in der
Die Fahroberfläche
Mit Hilfe einer Licht-Laufzeitbestimmung werden für jeden der Empfangssensoren
Die Informationen aus der Sende- und Empfangseinrichtung
Die Überwachung der Fahroberfläche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010035235 A1 [0006] DE 102010035235 A1 [0006]
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