DE102016108415A1 - Lidar mit optischer Kommunikation - Google Patents

Lidar mit optischer Kommunikation Download PDF

Info

Publication number
DE102016108415A1
DE102016108415A1 DE102016108415.8A DE102016108415A DE102016108415A1 DE 102016108415 A1 DE102016108415 A1 DE 102016108415A1 DE 102016108415 A DE102016108415 A DE 102016108415A DE 102016108415 A1 DE102016108415 A1 DE 102016108415A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
illumination devices
communication
optical signals
beams
lidar
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
Application number
DE102016108415.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Ariel Lipson
Kobi Jacob Scheim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102016108415A1 publication Critical patent/DE102016108415A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/74Systems using reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. IFF, i.e. identification of friend or foe
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1123Bidirectional transmission
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/66Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Abstract

Ein Kommunikationssystem auf einer Plattform und ein Verfahren zum Ausführen einer optischen Kommunikation unter Verwendung eines Lidarfeldsystems, das mehrere Beleuchtungseinrichtungen auf einer Plattform enthält, umfassen, dass Strahlen von einem ersten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden, dass Reflexionen empfangen werden, die aus den Strahlen resultieren, um eine Zieldetektion auszuführen, und dass modulierte optische Signale von einem zweiten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden. Das Empfangen der modulierten optischen Signale wird ausgeführt, um die optische Kommunikation auszuführen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung ist eine nicht vorläufige Anmeldung aus der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nr. 62/158,295, die am 7. Mai 2015 eingereicht wurde, wobei deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lidar mit einer optischen Kommunikation.
  • HINTERGRUND
  • Lidar, was als Lichtradar oder als Lichtdetektion und Entfernungsmessung mit einer Laserfeld bezeichnet werden kann, bezieht sich allgemein auf das Ausstrahlen von Licht auf ein Objekt und das Empfangen und Verarbeiten einer resultierenden Reflexion. In einem Lidarfeldsystem kann ein Feld von Laser verwendet werden, um Reflexionen von einem größeren Sichtfeld zu erhalten, als dies mit einem einzigen Laser möglich ist. Das Lidarfeldsystem ermöglicht das Abtasten und Verfolgen eines Ziels. Zudem ist es wünschenswert, eine Kommunikation mit dem Lidarfeldsystem bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Ausführen einer optischen Kommunikation unter Verwendung eines Lidarfeldsystems, das mehrere Beleuchtungseinrichtungen auf einer Plattform umfasst, dass Strahlen von einem ersten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden; dass Reflexionen empfangen werden, die aus den Strahlen resultieren, um eine Zieldetektion auszuführen; dass modulierte optische Signale von einem zweiten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden; und dass die modulierten optischen Signale empfangen werden, um die optische Kommunikation auszuführen.
  • In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform enthält ein Kommunikationssystem auf einer Plattform ein Lidarfeld mit mehreren Beleuchtungseinrichtungen, wobei das Lidarfeld ausgestaltet ist, um Strahlen von einem ersten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen auszustrahlen, und um modulierte optische Signale von einem zweiten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen an einen Empfänger auszustrahlen; und einen optischen Detektor, der ausgestaltet ist, um Reflexionen zu empfangen, die aus den Strahlen resultieren, um eine Zieldetektion auszuführen.
  • Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Merkmale, Vorteile und Details werden nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen ersichtlich, wobei die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Lidarfeldsystems in Übereinstimmung mit Ausführungsformen ist;
  • 2 einen beispielhaften Impulsstoß zeigt, der von einem Laser des Lidarfelds des Lidarfeldsystems in Übereinstimmung mit Ausführungsformen ausgestrahlt wird;
  • 3 beispielhafte optische Signale zeigt, die von einem Laser des Lidarfelds des Lidarfeldsystems in Übereinstimmung mit Ausführungsformen zur Kommunikation verwendet werden;
  • 4 eine Plattform des Lidarfeldsystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt;
  • 5 ein beispielhaftes Szenario zeigt, in welchem in Übereinstimmung mit Ausführungsformen eine Detektion und Kommunikation von dem Lidarfeldsystem ausgeführt wird; und
  • 6 beispielhafte Ausstrahlungen durch ein Lidarfeld in Übereinstimmung mit Ausführungsformen zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wie vorstehend erwähnt wurde, ermöglicht das Lidarfeldsystem ein Abtasten und eine Zielverfolgung und andere Detektions- und Überwachungsaktivitäten. Ausführungsformen der hier beschriebenen Systeme und Verfahren betreffen die zusätzliche Verwendung des Lidarfeldsystems zur Kommunikation. In einer beispielhaften Kraftfahrzeuganwendung kann die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug mit einem Lidarfeldsystem und einem anderen Fahrzeug, einem Fußgänger, einem Mast oder irgendetwas anderem erfolgen, das auch ein Lidarfeld oder ein optisches Kommunikationssystem enthält. Die das Abtasten betreffenden Funktionen und die Kommunikationsfunktionen können nacheinander oder gleichzeitig ausgeführt werden. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform können einige der Laser des Felds die auf das Abtasten bezogenen Funktionen ausführen, während andere Laser des Felds gleichzeitig Kommunikationsfunktionen ausführen. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform können alle Laser eine Zeitspanne lang mit den auf das Abtasten bezogenen Funktionen beschäftigt sein und alle Laser können dann eine weitere Zeitspanne lang mit Kommunikationsfunktionen beschäftigt sein. Die drahtlose Kommunikation, die durch das Lidarfeldsystem ermöglicht wird, ist sicherer als eine Kommunikation über ein Mobilfunknetz oder andere herkömmliche drahtlose Netze, da die Kommunikation von Punkt zu Punkt erfolgt. Das Lidarfeldsystem kann verwendet werden, um beispielsweise Audio, Video und Bilder mit Raten von 40 Gigabit pro Sekunde (GBPS) zu übermitteln. Die geringe Latenzzeit ermöglicht Sicherheitskommunikationsanwendungen. In Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen kann eine Kommunikation über das Lidarfeldsystem eigenständig sein oder in Verbindung mit einem anderen System erfolgen. Das heißt beispielsweise, dass ein Mobilfunknetz oder ein anderes Kommunikationsnetz verwendet werden kann, um eine Kommunikation herzustellen, die dann an das Lidarfeldsystem übertragen wird. Eine Kommunikationsvorrichtung kann verwendet werden, um die Kommunikation zwischen Lidarfeldsystemen zu koordinieren. Die Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise Identitätsinformationen, Timing-Informationen und Protokollinformationen koordinieren.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Lidarfeldsystems 100 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen. Es sollte klar sein, dass keine der Figuren hierin maßstabsgetreu ist und sie nicht zum Übermitteln einer Einschränkung der Größe oder der relativen Größe gedacht sind. Obwohl zu Erläuterungszwecken speziell Laser 111 als Teil des Lidarfeldsystems 100 erörtert werden, können andere Beleuchtungseinrichtungen (z. B. Licht emittierende Dioden (LEDs)) ebenfalls verwendet werden. Das Lidarfeld 110 bezeichnet eine Anordnung aus zwei oder mehr Lasern 111 in einem Feld derart, dass deren Ausstrahlungen ein Sichtfeld 135 bilden. Das in 1 gezeigte beispielhafte Lidarfeldsystem 110 enthält zwei Zeilen aus jeweils fünf Lasern 111. Die perspektivische Draufsicht, welche die Ausstrahlung aus dem Lidarfeld 110 veranschaulicht, zeigt die fünf ausgestrahlten Signale 126 (Laserstrahlen), die aus einer Zeile von Lasern 111 resultieren. Das in 1 gezeigte beispielhafte Lidarfeldsystem 100 enthält einen semipermeablen, bzw. halbdurchlässigen Spiegel 115, der Licht von jedem Laser 111 des Lidarfelds 110 durch eine Linse 125 fokussiert. Die Linse 125 streut den Laserstrahl, der von jedem der Laser 111 des Lidarfelds 110 ausgestrahlt wird, über das Sichtfeld 135 hinweg. Das beispielhafte Lidarfeldsystem 100 kann zusätzliche bekannte Komponenten enthalten (z. B. Laserdioden), die gut bekannt sind und verwendet werden können, um die Ausgabe eines oder mehrerer der Laser 111 zu steuern. Ein Feld 120 aus optischen Detektoren empfängt Reflexionen, die aus den von dem Lidarfeld 110 ausgestrahlten Signalen 126 resultieren. In Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen kann das Feld 120 aus optischen Detektoren einen einzigen Detektor oder zwei oder mehr Detektoren enthalten und es kann die gleiche Anzahl an Detektoren wie Laser 111 in dem Lidarfeld 110 enthalten oder auch nicht. Jeder des einen oder der mehreren Detektoren des Felds 120 aus optischen Detektoren empfängt die Reflexionen, die aus einer Ausstrahlung durch beliebige der Laser 111 resultieren.
  • Ein Controller oder Verarbeitungssystem 130 kann einen oder mehrere Prozessoren 131 und eine oder mehrere Speichervorrichtungen 132 zusammen mit anderen bekannten Komponenten enthalten, um das Ausstrahlen von jedem der Laser 111 des Lidarfelds 110 sowie das Verarbeiten von durch das Feld 120 aus optischen Detektoren empfangenen Reflexionen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen zu steuern. Das Verarbeitungssystem 130 kann den typischen Lidarbetrieb sowie die Kommunikation mit dem Lidarfeld 110 steuern. In alternativen Ausführungsformen kann das Verarbeitungssystem 130 Teil des Steuerungssystems einer Plattform sein (z. B. ein Fahrzeug, ein Schiff, ein Baugerät), auf welcher das Lidarfeldsystem 100 installiert ist. Wie 1 zeigt, kann das Lidarfeld 110 verwendet werden, um das Sichtfeld 135 sowohl im Azimut 112 als auch im Aufriss 113 abzutasten. Ferner gibt jeder Laser 111 eine Entfernung zu einem Ziel 410 (4) im Sichtfeld 135 an. Daher kann das Lidarfeld 110 ein dreidimensionales Bild bereitstellen, bei welchem jede Reflexion, die aus jeder Emission eines Impulsstoßes 210 (2) durch einen Laser 111 in dem ausgestrahlten Signal 126 resultiert, als Pixel in dem Bild aufgefasst werden kann. Die nachstehend im Detail beschriebenen Ausführungsformen betreffen das Steuern des Lidarfelds 110, um Ziele 410 zu detektieren und zu verfolgen, sowie um eine Kommunikation in Übereinstimmung mit verschiedenen Szenarien auszuführen.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Impulsstoß 210, der von einem Laser 111 des Lidarfelds 110 des Lidarfeldsystems 100 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen ausgestrahlt wird. Die Ausstrahlungsleistung 205 ist so angezeigt, dass sie entweder eingeschaltet (ein Wert von 1) oder ausgeschaltet (ein Wert von 0) ist. Die Zeit 215 ist beispielsweise in Millisekunden gezeigt. Die Dauer des Impulsstoßes 210 bestimmt die Entfernungsauflösung zur Detektion eines Ziels 510 (5). Für Zieldetektionszwecke werden die ausgestrahlten Impulsstöße 210 zurück reflektiert und die Umlaufzeit für die Impulsstöße 210 wird verwendet, um die Entfernung, die Geschwindigkeit und die Richtung des Ziels 510 zu ermitteln. Da jeder Detektor des Felds 120 aus optischen Detektoren Reflexionen empfängt, die allen Lasern 111 zugeordnet sind, kann ein Ausstrahlungsschema gewählt werden, um das Unterscheiden der Reflexionen zu ermöglichen, die jedem der Laser 111 des Lidarfelds 110 zugeordnet sind. Beispielsweise kann ein Zeitmultiplex-Schema (TDMA-Schema, TDMA von time divisional multiple access) verwendet werden, so dass jeder Laser 111 zu einem Zeitpunkt ausstrahlt, der zu dem Zeitpunkt der Ausstrahlung durch einen weiteren Laser 111 verschoben ist. Da alle Laser 111 des Lidarfelds 110 nacheinander ausstrahlen, kann das gesamte Sichtfeld 135 über eine Zeitspanne hinweg abgetastet werden. In alternativen Ausführungsformen können zwei oder mehr Laser 111 gesteuert werden, um gleichzeitig auszustrahlen, und die Reflexionen, die aus den Ausstrahlungen der zwei oder mehr Laser 111 resultieren, können gemeinsam verarbeitet werden. Ausstrahlungen können nach Bedarf durch andere Muster von Lasern 111 gesteuert werden, um Ziele 510 abzutasten oder zu verfolgen.
  • 3 zeigt beispielhafte optische Signale 310, die zur Kommunikation durch einen Laser 111 des Lidarfelds 110 des Lidarfeldsystems 100 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen verwendet werden. In Übereinstimmung mit Ausführungsformen hierin kann eine Ausstrahlung von einer oder mehreren der Beleuchtungseinrichtungen (z. B. der Laser 111) von einem optischen Detektor oder einem Feld 120 aus Detektoren empfangen werden, statt dass sie einfach von einem Ziel 510 (5) reflektiert wird. Das Feld 120 aus optischen Detektoren, das eine Kommunikation von einem Laser 111 empfängt, kann Teil eines weiteren Lidarfeldsystems 100 auf einer anderen Plattform 400 (4) sein, oder es kann ein reines Empfangssystem sein. Wie nachstehend weiter erörtert wird, kann ein Empfangsfeld 130 aus optischen Detektoren auch ein Ziel 510 (5) sein oder auch nicht, das von dem Lidarfeldsystem 100 detektiert oder verfolgt wird. Da die Laser 111 eine unidirektionale Ausstrahlung aufweisen (statt einer multidirektionalen oder omnidirektionalen Ausstrahlung), ist eine Kommunikation zwischen einem Lidarfeldsystem 100 und einem Feld 120 aus optischen Detektoren (auf einer anderen Plattform 400) eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation über eine direkte optische Kopplung. Folglich ist die Kommunikation sicherer als eine multidirektionale oder omnidirektionale Kommunikation, da ein anderer Empfänger, der von dem ausstrahlenden Radarfeldsystem 100 nicht angepeilt wird, nicht einfach den Impulsstoß 210 abhören kann, indem er auch die Ausstrahlung empfängt. Die Art der Informationen, die von den Lasern 111 ausgestrahlt werden können, umfasst Audio, Video und Standbilder, da die Datenrate in der Größenordnung von 40 Gigabit pro Sekunde (GBPS) liegt. Die Kommunikation umfasst die Verwendung von modulierten optischen Signalen, und bekannte Modulationsschemata, wie sie beispielsweise in Radarsystemen verwendet werden, können auf einem optischen Trägersignal verwendet werden.
  • 3 zeigt beispielhafte optische Signale 310a bis 310d (allgemein als 310 bezeichnet). Die modulierten optischen Signale 310b bis 310d werden durch bekannte Modulationstechniken beschafft, und ein oder mehrere Parameter (z. B. Amplitude, Frequenz, Phase) können nach Bedarf auf ähnliche Weise wie Funkfrequenzsignale moduliert werden. Beispielsweise kann eine bekannte Laserdiode mit dem Lidarfeld 110 gekoppelt sein, um den Strom zu modulieren, der die Beleuchtungseinrichtung (z. B. Laser 111) antreibt. Das optische Signal 310a ist nicht moduliert, während das optische Signal 310b durch eine Einschalt-Ausschalt-Schlüsselung (OOK) erhalten wird. Eine Amplitudenverschiebungsschlüsselung (ASK) wird auf dem nicht modulierten optischen (Träger-)Signal 310a ausgeführt, um das optische Signal 310c zu erhalten und eine Phasenverschiebungsschlüsselung (PSK) wird auf dem Trägersignal ausgeführt, um das optische Signal 310d zu erhalten. Bei den modulierten optischen Signalen 310b, 310c, 310d ist der Code 320, der jedem Abschnitt der optischen Signale 310b bis 310d entspricht, in 3 angezeigt. Der Abschnitt der optischen Signale 310b bis 310d, der mit dem Code 320a korrespondiert, zeigt eine ”0” an, und der Abschnitt, der mit dem Code 320b korrespondiert, zeigt eine ”1” an. Die optischen Signale 310, die zur Kommunikation verwendet werden, können andere Wellenlängen aufweisen als die Impulsstöße 210, die zur Detektion und Verfolgung von Zielen 510 (5) verwendet werden.
  • 4 zeigt eine Plattform 400 des Lidarfeldsystems 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die beispielhafte Plattform 400 ist ein Fahrzeug 410. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Plattform 400 in alternativen Ausführungsformen ein Baugerät, ein landwirtschaftliches Gerät, ein Gerät in einer automatisierten Fertigungsanlage, oder ein Gerät im Wasser oder in der Luft sein. Das Fahrzeug 410 ist mit einem Lidarfeld 110 an beiden Enden gezeigt, aber in zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen werden andere Anordnungen des Lidarfelds 110 und zusätzliche Lidarfelder 110 in Betracht gezogen. Das Lidarfeld 110 kann durch das gleiche oder durch andere Verarbeitungssysteme 130 gesteuert werden. Der Controller 420 des Fahrzeugs kann Systeme des Fahrzeugs 410 verwalten, beispielsweise etwa eine Kollisionsvermeidung und eine Lenkungsteuerung. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen kann der Controller 420 zusätzlich die Funktionen des oder der Verarbeitungssysteme 130 des Lidarfeldsystems 100 ausführen oder er kann gekoppelt sein, um Informationen mit dem bzw. den Verarbeitungssystemen 130 auszutauschen, welche die Lidarfelder 110 steuern. Das heißt, dass die Lidarfeldsysteme 100 in die anderen Prozessoren der Plattform 400 integriert oder von diesen getrennt sein können. Das Fahrzeug 410 ist mit zusätzlichen Systemen 430 gezeigt. Beispielhafte der zusätzlichen Systeme 430 enthalten andere Sensoren wie etwa eine Kamera oder ein Radarsystem und andere Kommunikationssysteme wie etwa ein Mobilfunksystem. Die Kamera kann beispielsweise zur Identifikation von Zielen 510 (5) verwendet werden. Die zusätzlichen Systeme 430 (z. B. das Mobilfunksystem) können dazu beitragen, eine Kommunikation zwischen Lidarfeldern 110 auf verschiedenen Plattformen 400 herzustellen.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Szenario, bei dem eine Detektion und Kommunikation von dem Lidarfeldsystem 100 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen durchgeführt wird. In dem beispielhaften Szenario ist die Plattform 400 für das Lidarfeldsystem 100 ein Fahrzeug 410. Wie vorstehend erwähnt wurde, sind andere Plattformen 400 möglich. Wie in 4 sind an beiden Enden des Fahrzeugs 410 zwei Lidarfelder 110 gezeigt. Wie vorstehend erwähnt wurde, werden wiederum andere oder zusätzliche Anordnungen von Lidarfeldern 110 auf der Plattform 400 in Betracht gezogen. Es sind vier Ziele 510a bis 510d gezeigt (die gemeinsam als 510 bezeichnet sind). Wie 5 anzeigt, sind die Ziele 510a und 510d Fahrzeuge 410 auf der gleichen Straße 505 wie die Plattform 400 und sie können ebenfalls Lidarfeldsysteme 100 enthalten. Das Ziel 510b ist ein Fußgänger, der eine Vorrichtung mit einem Lidarfeldsystem 100 oder einem optischen Detektor 120 und einem Prozessor 130 tragen oder mitführen kann. Das Ziel 510c ist ein Mast oder Turm und es kann auch ein Lidarfeldsystem 100 enthalten. Jedes der Ziele 510 kann von dem Lidarfeld 110 des Fahrzeugs 410 detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedes der Ziele 510 mit dem Fahrzeug 410 kommunizieren. Einige beispielhafte Szenarien, durch welche eine Detektion oder eine Kommunikation oder beides von dem Fahrzeug 410 ausgeführt werden, sind mit Bezug auf 6 erörtert. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann ein zusätzliches System 430 (z. B. eine Kamera) verwendet werden, um ein Empfangs-Lidarfeldsystem 100 zu identifizieren (z. B. das Ziel 510a mit einem Lidarfeldsystem 100), und ein weiteres zusätzliches System 430 (z. B. ein Mobilfunksystem) kann zum Herstellen einer Kommunikation verwendet werden. Das Herstellen der Kommunikation kann umfassen, dass das Timing zwischen den Ausstrahlungs- und Empfangsseiten synchronisiert wird, und dass ein zu verwendendes Protokoll und ein zu verwendender Code koordiniert werden. Beispielhafte Protokolle umfassen bekannte Kommunikationsprotokolle wie etwa Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung (carrier sense multiple access with collision detection oder CSMA-CD) oder ALOHA. In Übereinstimmung mit einem einfachen Kommunikationsschema können bestimmte optische Signale 310 über eine Nachschlagetabelle oder eine andere Zuordnung bestimmten Meldungen zugeordnet werden. Die Geschwindigkeit und die Sicherheit können eine Kommunikation über das Lidarfeldsystem 100 bevorzugt machen, nachdem mit Hilfe des Mobilfunksystems eine Kommunikation hergestellt worden ist.
  • Die Art der Kommunikation kann von dem Ziel 510 abhängen, mit welchem die Plattform 400 kommuniziert. Wenn ein Fahrzeug 410 beispielsweise mit einem weiteren Fahrzeug 510a oder 510d kommuniziert, kann die Kommunikation mit Autolenkungssystemen, Kollisionsvermeidungssystemen oder anderen Systemen gekoppelt werden und Meldungen können ausgetauscht werden, um sicherzustellen, dass eine Bewegung jedes Fahrzeugs 410, 510a, 510d von den anderen erwartet wird. Wenn als weiteres Beispiel ein Fahrzeug mit einem Mast oder Turm 510c kommuniziert, kann sich das Fahrzeug 410 selbst identifizieren oder Information zu Nachverfolgungszwecken auf andere Weise bereitstellen. Wenn das Fahrzeug 410 mit einem Fußgänger 510b oder Radler oder einem anderen beweglichen Ziel 410 kommuniziert, das sich nicht unbedingt auf der Straße 505 befindet. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann es sein, dass der Fußgänger 510b (oder Radler) kein vollständiges Lidarfeldsystem 100 aufweist, sondern stattdessen nur das Feld 120 aus optischen Detektoren (das ein einziger Detektor sein kann) und den Prozessor 130. Das Fahrzeug 410 kann mit dem Fußgänger 510b (z. B. mit einem blinden Fußgänger) kommunizieren, um Informationen über die Anwesenheit des Fahrzeugs 410 auf der Straße 505 bereitzustellen. Dies kann den Fußgänger 510b beispielsweise beim Überqueren der Straße 505 unterstützen.
  • 6 zeigt beispielhafte Ausstrahlungen durch ein Lidarfeld 110 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen. Das beispielhafte Lidarfeld 110 ist mit sechzehn Lasern 111 gezeigt. Jeder der beispielhaften Sätze von Ausstrahlungen 600, 610 zeigt vier zeitliche Instanzen. Laser 111 (oder andere Arten von Beleuchtungseinrichtungen), die zu Detektionszwecken betrieben werden, sind durch Punkte angezeigt, und Laser 111, die zu Kommunikationszwecken betrieben werden, sind durch Streifen angezeigt. In dem Satz von Ausstrahlungen 600 wird wie gezeigt zu jedem Zeitpunkt ein Laser 111 verwendet, um das Sichtfeld 135 zu Detektionszwecken abzutasten. Die Abtastung ist über die oberste Zeile des Lidarfelds 110 hinweg gezeigt, aber sie kann wie angezeigt fortgesetzt werden. Gleichzeitig mit der Abtastung ist ein weiterer Laser 111 in den Ausstrahlungen 600 so gezeigt, dass er zu Kommunikationszwecken betrieben wird. Der zur Detektion verwendete Laser 111 kann mit einer anderen Wellenlänge ausstrahlen als der Laser 111, der zur Kommunikation verwendet wird, wie vorstehend erwähnt wurde. In dem Satz von Ausstrahlungen 610 werden eine Detektion oder Nachverfolgung und eine Kommunikation nicht gleichzeitig erledigt. In den ersten zwei gezeigten Instanzen wird eine Kommunikation jeweils durch eine Gruppe aus vier Lasern 111 ausgeführt. In den zweiten zwei gezeigten Instanzen wird eine Detektion jeweils durch eine andere Zeile von Lasern 111 ausgeführt. Wie die beispielhaften Ausstrahlungen 600, 610 anzeigen, kann die Detektion oder Verfolgung eines Ziels 510, welche das Ausstrahlen eines Impulsstoßes 210 und das Verarbeiten einer resultierenden Reflexion umfasst, seriell oder gleichzeitig mit einer Kommunikation über das Ausstrahlen von optischen Signalen 310 unter Verwendung eines oder mehrerer Laser 111 des Lidarfelds 110 ausgeführt werden.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können und Elemente derselben durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen enthalten wird, die in den Umfang der Anmeldung fallen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ausführen einer optischen Kommunikation unter Verwendung eines Lidarfeldsystems, das mehrere Beleuchtungseinrichtungen auf einer Plattform umfasst, wobei das Verfahren umfasst, dass: Strahlen von einem ersten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden; Reflexionen empfangen werden, die aus den Strahlen resultieren, um eine Zieldetektion durchzuführen; modulierte optische Signale von einem zweiten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestrahlt werden; und die modulierten optischen Signale empfangen werden, um die optische Kommunikation auszuführen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Satz der mehreren Laser ein gleicher Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausstrahlen der Strahlen während einer ersten Zeitspanne ausgeführt wird und das Ausstrahlen der modulierten optischen Signale während einer zweiten Zeitspanne ausgeführt wird, die sich von der ersten Zeitspanne unterscheidet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ein anderer Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen als der zweite Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ist, das Ausstrahlen der Strahlen und das Ausstrahlen der modulierten optischen Signale gleichzeitig durchgeführt wird, und das Ausstrahlen der Strahlen mit einer anderen Wellenlänge als das Ausstrahlen der modulierten optischen Signale durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Protokoll für die modulierten optischen Signale auf der Grundlage einer Zusatzvorrichtung auf der Plattform koordiniert wird.
  6. Kommunikationssystem auf einer Plattform, umfassend: ein Lidarfeld mit mehreren Beleuchtungseinrichtungen, wobei das Lidarfeld ausgestaltet ist, um Strahlen von einem ersten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen auszustrahlen und um modulierte optische Signale von einem zweiten Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen an einen Empfänger auszustrahlen; und einen optischen Detektor, der ausgestaltet ist, um Reflexionen zu empfangen, die aus den Strahlen resultieren, um eine Zieldetektion durchzuführen.
  7. System nach Anspruch 6, das ferner eine Zusatzvorrichtung auf der Plattform umfasst, wobei die Zusatzvorrichtung ausgestaltet ist, um Identitätsinformationen, Timing-Informationen oder Protokollinformationen zwischen dem Kommunikationssystem und dem Empfänger zu koordinieren.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Zusatzvorrichtung eine Mobilfunkvorrichtung ist.
  9. System nach Anspruch 6, wobei der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen eine oder mehrere Beleuchtungseinrichtungen gemeinsam aufweisen und der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten betrieben werden.
  10. System nach Anspruch 6, wobei der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen keine Laser gemeinsam aufweisen, wobei der erste Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Satz der mehreren Beleuchtungseinrichtungen gleichzeitig betrieben werden und die Strahlen eine andere Wellenlänge als die modulierten optischen Signale aufweisen.
DE102016108415.8A 2015-05-07 2016-05-06 Lidar mit optischer Kommunikation Pending DE102016108415A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562158295P 2015-05-07 2015-05-07
US62/158,295 2015-05-07
US15/145,970 2016-05-04
US15/145,970 US10281581B2 (en) 2015-05-07 2016-05-04 Lidar with optical communication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016108415A1 true DE102016108415A1 (de) 2016-11-10

Family

ID=57179282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016108415.8A Pending DE102016108415A1 (de) 2015-05-07 2016-05-06 Lidar mit optischer Kommunikation

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10281581B2 (de)
CN (1) CN106125081B (de)
DE (1) DE102016108415A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019200733A1 (de) * 2019-01-22 2020-07-23 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von mindestens einer räumlichen Position und Orientierung mindestens einer getrackten Messvorrichtung

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11340338B2 (en) 2016-08-10 2022-05-24 James Thomas O'Keeffe Distributed lidar with fiber optics and a field of view combiner
WO2018128655A2 (en) * 2016-09-25 2018-07-12 Okeeffe James Distributed laser range finder with fiber optics and micromirrors
JP7069447B2 (ja) 2016-12-16 2022-05-18 バラハ ピーティーワイ リミテッド 環境の空間プロファイルの推定
EP3566077A1 (de) * 2017-01-06 2019-11-13 William J. Brown System für optische freiraumkommunikation und lidar
CN109387819A (zh) * 2017-08-03 2019-02-26 北京北科天绘科技有限公司 一种激光雷达装置及其通道选通方法
KR102407141B1 (ko) 2017-06-20 2022-06-10 삼성전자주식회사 빔 조향 소자 및 이를 포함하는 광학 장치
US10605924B2 (en) * 2017-08-02 2020-03-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus cross segment detection in a lidar system
EP3673288A4 (de) * 2017-08-25 2021-04-28 Baraja Pty Ltd Schätzung des räumlichen profils einer umgebung
EP3679666A4 (de) 2017-09-06 2021-05-26 Baraja Pty Ltd Optischer strahlrichter
US11391826B2 (en) * 2017-09-27 2022-07-19 Magna Electronics Inc. Vehicle LIDAR sensor calibration system
US11221392B2 (en) * 2018-07-31 2022-01-11 GM Global Technology Operations LLC Lidar object detection and data communications
US11867844B2 (en) 2018-10-05 2024-01-09 GM Global Technology Operations LLC Lidar spectrum analyzer
US11153010B2 (en) 2019-07-02 2021-10-19 Waymo Llc Lidar based communication
US11556000B1 (en) 2019-08-22 2023-01-17 Red Creamery Llc Distally-actuated scanning mirror
CN114488124A (zh) * 2020-10-23 2022-05-13 华为技术有限公司 一种探测与通信系统、控制装置及探测系统
CN112698305B (zh) * 2020-12-11 2023-09-22 上海禾赛科技有限公司 激光雷达通信方法和激光雷达通信系统
DE102021103007A1 (de) 2021-02-09 2022-08-11 Osram Gmbh Lidar-authentifizierung
US20220260679A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-18 Continental Automotive Systems, Inc. Lidar system that detects modulated light

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3311187B2 (ja) * 1995-01-26 2002-08-05 キヤノン株式会社 双方向光空間伝送装置
US20040258415A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-23 Boone Bradley G. Techniques for secure free space laser communications
GB2415560A (en) * 2004-06-25 2005-12-28 Instro Prec Ltd Vehicle safety system having a combined range finding means and a communication means
CN102013174B (zh) * 2010-11-18 2015-12-02 华东理工大学 基于光通信的车辆碰撞预警系统
CN102185654B (zh) * 2011-04-29 2015-01-07 北京国科环宇空间技术有限公司 一种激光通信系统
US8761594B1 (en) * 2013-02-28 2014-06-24 Apple Inc. Spatially dynamic illumination for camera systems
WO2014193334A1 (en) * 2013-05-26 2014-12-04 Intel Corporation Apparatus, system and method of communicating positioning information
CN104570146B (zh) * 2014-12-23 2017-02-22 长春理工大学 空间碎片探测成像及通信系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019200733A1 (de) * 2019-01-22 2020-07-23 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von mindestens einer räumlichen Position und Orientierung mindestens einer getrackten Messvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20160327648A1 (en) 2016-11-10
CN106125081B (zh) 2019-06-25
CN106125081A (zh) 2016-11-16
US10281581B2 (en) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016108415A1 (de) Lidar mit optischer Kommunikation
DE102008052064B4 (de) Vorrichtung zur Aufnahme von Bildern einer Objektszene
DE2659408C2 (de)
EP2475957B1 (de) Optischer entfernungsmesser
DE102014109240A1 (de) Laserradarsystem
DE102016108434A1 (de) Pseudozufallssequenzen in Lidarfeldsystemen
EP3374793A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
DE102016202920A1 (de) Gemeinsam genutzte Fahrzeugkamera
DE2154915C2 (de) Navigationsfeuer
AT509180A1 (de) Optoelektronisches messsystem
WO2014124768A1 (de) Bestimmung einer entfernungsinformation für ein fahrzeug
DE3001621A1 (de) Vorrichtung zum wahrnehmen von hindernissen fuer fahrzeuge
EP0836068A1 (de) Gefechts-Kommunikationssystem
DE102020114938A1 (de) Sender- und empfängerkalibrierung in 1d-abtastlidar
EP3414591A1 (de) Vorrichtung zur darstellung von benutzerinformationen und entsprechendes verfahren
EP1248120B1 (de) Dual-Mode Suchkopf
WO2014180553A1 (de) Time-of-flight-system mit räumlich voneinander getrennten time-of-flight-empfangseinrichtungen und verfahren zur abstandsmessung von einem objekt
DE102013002671B4 (de) Erfassung einer Entfernungsinformation für ein Fahrzeug
EP2767850A1 (de) Bestimmung einer Position eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs
DE2240749A1 (de) Verfahren zur erfassung von in der luft, im raum oder unter wasser befindlichen objekten durch reflexion elektromagnetischer oder akustischer wellen
DE4035501A1 (de) Verfahren zur bestimmung der relativen position von fahrzeugen im strassenverkehr
DE4335070A1 (de) Bahnverfolgungssystem
AT409195B (de) Einrichtung zur aufnahme eines objektraumes
DE102016219099A1 (de) Optischer Sensor zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung, System zur Mobilitätsüberwachung von autonomen Fahrzeugen und Verfahren zur Mobilitätsüberwachung von autonomen Fahrzeugen
DE102013112820A1 (de) Selektivität durch polarisation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication