DE102016124197A1

DE102016124197A1 - Verfahren zur Abstandsmessung, Empfangseinrichtung einer Abstandsmessvorrichtung, Abstandsmessvorrichtung und Fahrerassistenzsystem

Info

Publication number: DE102016124197A1
Application number: DE102016124197.0A
Authority: DE
Inventors: Mario Lietz; Daniel Stricker-Shaver; Tiago Beck
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Abstandsmessung mittels einer Laufzeitermittlung wenigstens eines an einem Objekt (18) reflektierten Sendesignals (32), eine Empfangseinrichtung (28) einer Abstandsmessvorrichtung (12), eine Abstandsmessvorrichtung (12) und ein Fahrerassistenzsystem (22) beschrieben. Bei dem Verfahren wird mit einer Sendeeinrichtung (26) wenigstens ein Sendesignal (32) gesendet. Davor, danach oder gleichzeitig wird eine Empfangsempfindlichkeit wenigstens einer Empfangseinrichtung (28) für an dem Objekt (18) reflektierte Sendesignale (32) auf einen Anfangszustand eingestellt. Sobald wenigstens ein von dem Objekt (18) reflektiertes Sendesignal (32) mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) als Empfangssignal (34) erfasst wird, wird eine Zeit zwischen einem Sendezeitpunkt, der durch das Senden des wenigstens einen Sendesignals (32) definiert wird, und einem Empfangszeitpunkt, der durch den Empfang des wenigstens einen Empfangssignals (34) definiert wird, als Laufzeit des reflektierten wenigstens einen Sendesignals (32) ermittelt. Aus der Laufzeit wird ein Abstand (r) des wenigstens einen Objekts (18) von der Sendeeinrichtung (26) und/oder der Empfangseinrichtung (28) ermittelt. Die Empfangsempfindlichkeit wird nach dem Senden des wenigstens einen Sendesignals (32) mit zunehmender Messdauer so lange erhöht, bis die wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) das wenigstens eine Empfangssignal (34) empfängt oder bis ein anderes vorgegebenes oder vorgebbares Ereignis eintritt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsmessung mittels einer Laufzeitermittlung wenigstens eines an einem Objekt reflektierten Sendesignals, bei dem mit einer Sendeeinrichtung wenigstens ein Sendesignal gesendet wird, davor, danach oder gleichzeitig eine Empfangsempfindlichkeit wenigstens einer Empfangseinrichtung für an dem Objekt reflektierte Sendesignale auf einen Anfangszustand eingestellt wird, sobald wenigstens ein von dem Objekt reflektiertes Sendesignal mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung als Empfangssignal erfasst wird, eine Zeit zwischen einem Sendezeitpunkt, der durch das Senden des wenigstens einen Sendesignals definiert wird, und einem Empfangszeitpunkt, der durch den Empfang des wenigstens einen Empfangssignals definiert wird, als Laufzeit des reflektierten wenigstens einen Sendesignals ermittelt wird und aus der Laufzeit ein Abstand des wenigstens einen Objektes von der Sendeeinrichtung und/oder der Empfangseinrichtung ermittelt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Empfangseinrichtung einer Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands eines Objekts mittels einer Laufzeit eines an dem Objekt reflektierten Sendesignals, mit wenigstens einem Sensor zum Empfangen von an dem Objekt reflektierten Sendesignalen als Empfangssignale und einer Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands eines Objekts aus einer Laufzeit eines an dem Objekt reflektierten Sendesignals, aufweisend wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden von Sendesignalen, wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von an einem Objekt reflektierten und als Empfangssignale zurückgesendeten Sendesignalen und wenigstens eine elektronische Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung zur Steuerung der wenigstens einen Sendeeinrichtung und/oder der wenigstens einen Empfangseinrichtung und/oder zur Ermittlung der Laufzeit des Sendesignals und/oder des Abstandes des Objektes zu der Abstandsmessvorrichtung, wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens eine Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der wenigstens einen Empfangseinrichtung aufweist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands eines Objekts aus einer Laufzeit eines an dem Objekt reflektierten Sendesignals und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung, welche einerseits mit der wenigstens einen Abstandsmessvorrichtung und andererseits mit wenigstens einer entsprechenden Funktionseinrichtung des Fahrzeugs steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei die wenigstens eine Abstandsmessvorrichtung aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden von Sendesignalen, wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von an einem Objekt reflektierten und als Empfangssignale zurückgesendeten Sendesignalen und wenigstens eine elektronische Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung zur Steuerung der wenigstens einen Sendeeinrichtung und/oder der wenigstens einen Empfangseinrichtung und/oder zur Ermittlung der Laufzeit des Sendesignals und/oder des Abstandes des Objektes zu der Abstandsmessvorrichtung, wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens eine Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der wenigstens einen Empfangseinrichtung aufweist.
Stand der Technik
Aus der US 9.048.370 B1 ist ein LiDAR-System bekannt, welches zur Beleuchtung eines Objekts in einer Umgebung mit einem Lichtpuls gestaltet ist. Bei einem Beispiel ist das LiDAR-System zur Messung eines Signals konfiguriert, welches von dem reflektierten Lichtpuls erzeugt wurde. Beispielsweise kann das Signal mit einer Photodiode erfasst werden. Um eine Betriebsvorspannung der Photodiode zu bestimmen, kann diese beispielsweise als Funktion der Zeit vergrößert werden und Störsignale, welche von der Photodiode erzeugt werden, können erfasst werden, während die Vorspannung variiert wird. Eine Häufigkeit des Auftretens von Störsignalen kann eine Grenzfrequenz erreichen wenn die Vorspannung eine Grenzvorspannung erreicht. Die Betriebsvorspannung der Photodiode kann dann basierend wenigstens auf der Grenzvorspannung vorgegeben werden.
Bekanntermaßen werden mit LiDAR-Systemen Abstände zu Objekten bestimmt, indem die Laufzeit der gesendeten und an den Objekten reflektierten Sendestrahlen gemessen werden. Bekanntermaßen ist die Intensität eines von einem Objekt reflektierten Sendesignals, also die Intensität I des Empfangssignals, umso kleiner, je größer der Abstand r von dem Objekt ist. Der Abstand r ist bekanntermaßen proportional zur Laufzeit t des Signals (r~t). Je größer der Abstand des Objekts von Empfänger ist, desto größer ist die Laufzeit des Signals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Empfangseinrichtung, eine Abstandsmessvorrichtung und ein Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen Abstände von Objekte in unterschiedlichen Entfernungen genauer ermittelt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Empfangsempfindlichkeit nach dem Senden des wenigstens einen Sendesignals mit zunehmender Messdauer so lange erhöht wird, bis die wenigstens eine Empfangseinrichtung das wenigstens eine Empfangssignal empfängt oder bis ein anderes vorgegebenes oder vorgebbares Ereignis eintritt.
Erfindungsgemäß wird die Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung mit zunehmender verstrichener Zeit ab dem Sendezeitpunkt, also zunehmender Messdauer, erhöht. So kann der Abhängigkeit der Intensität des Empfangssignals vom Abstand des Objekts von der Sendeeinrichtung und/oder der Empfangseinrichtung entgegengewirkt werden.
Die Empfangsempfindlichkeit wird zu Beginn der Abstandsmessung auf einen Anfangszustand eingestellt. Der Anfangszustand der Empfangsempfindlichkeit kann so gering vorgegeben sein oder werden, dass etwaige Störsignale im Nahfeld nicht erfasst werden oder zumindest nicht zu einer „Erblindung“ der wenigstens einen Empfangseinrichtung führen. So kann sichergestellt werden, dass von einem im Nahfeld etwa vorhandenen Objekt reflektierte Sendestrahlen als Empfangsstrahlen mit der Empfangseinrichtung erfasst werden können. Oben erwähnte Störsignale können insbesondere durch nahe Störmedien, insbesondere Regentropfen, Nebelpartikel oder dergleichen, erzeugt werden. Durch die Störsignale kann gegebenenfalls ein Verstärker auf der Seite der wenigstens einen Empfangseinrichtung in die Sättigung kommen. So kann die Empfangseinrichtung insbesondere durch die Störsignale im Nahbereich „blind“ werden.
Befindet sich kein Objekt in der nahen Umgebung der wenigstens einen Empfangseinrichtung, wird solange die Empfangsempfindlichkeit erhöht, bis mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung ein von einem Objekt reflektiertes Sendesignal als Empfangssignal detektiert wird oder bis ein anderes vorgegebenes oder vorgebbaren Ereignis eintritt. So können auch entsprechend weit entfernte Objekte, von denen Empfangssignale mit entsprechend geringer Intensität herrühren, zuverlässig detektiert werden. Durch die Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit der Messdauer können Objekte in größeren Abständen erfasst werden, für deren Erfassung die geringere Empfangsempfindlichkeit im Anfangszustand nicht ausreichen würde. Solange aufgrund der Kürze der Messdauer davon ausgegangen werden kann, dass sich das Sendesignal noch im Nahfeld befindet, wird die Empfangsempfindlichkeit entsprechend gering gehalten. Während der Ausbreitung des Sendesignals zu größeren Abständen hin wird die Empfangsempfindlichkeit entsprechend vergrößert. So kann eine abstandsabhängigen Kontrolle der Empfangsempfindlichkeit der wenigstens eine Empfangseinrichtung und damit ein vergrößerter effektiver Dynamikbereich erzielt werden.
Durch die erfindungsgemäße Veränderung der Empfangsempfindlichkeit kann auf Bauteile zur Dämpfung des Empfangssignals, insbesondere auf Diaphragmen, auf Seiten der wenigstens einen Empfangseinrichtung verzichtet werden.
Vorteilhafterweise kann die Empfangsempfindlichkeit E proportional zum Kehrwert des Quadrates der verstrichenen Zeit t ab dem Sendezeitpunkt des wenigstens einen Sensorsignals, also der Messdauer, also E~1/t², erhöht werden. So kann mit der Empfangsempfindlichkeit die Abnahme der Intensität des Empfangssignals mit zunehmendem Abstand des Objekts, also zunehmender Laufzeit, kompensiert werden. Insbesondere bei Signalen in Form elektromagnetischen Wellen kann die Intensität I des Empfangssignals proportional zum Kehrwert des Quadrates des Abstands r, also I~1/r², sein.
Vorteilhafterweise können die Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung räumlich möglichst nah zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise sind die jeweiligen Abstände der Sendeeinrichtung der wenigstens eine Empfangseinrichtung zu dem etwaigen Objekt nahezu identisch. Um den Abstand des Objekts von der Sendeeinrichtung und der wenigstens eine Empfangseinrichtung zu ermitteln, muss so die aus der Laufzeit ermittelte Abstandsgröße lediglich halbiert werden. Vorteilhafterweise können die Unterschiede zwischen den Abständen der Sendeeinrichtung zu dem Objekt und der wenigstens einen Empfangseinrichtung zu dem Objekt im Millimeterbereich oder kleiner liegen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Abstandsmessung weiter verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann die Empfangseinrichtung wenigstens einen Sensor aufweisen, mit dem Empfangssignale in elektrische Signale umgewandelt werden können. Die elektrischen Signale können mit entsprechenden elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen, insbesondere wenigstens einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbesondere zur Bestimmung der Laufzeit verarbeitet werden.
Falls die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens einen Sensor und wenigstens einen Verstärker zur Verstärkung des mit dem wenigstens einen Sensor erzeugten elektrischen Signals aufweist, kann sich die Empfangsempfindlichkeit aus der Sensorempfindlichkeit des wenigstens einen Sensors und dem Verstärkungsfaktor des wenigstens einen Verstärkers zusammensetzen. Falls die wenigstens eine Empfangseinrichtung keinen Verstärker aufweist, kann die Empfangsempfindlichkeit durch die Sensorempfindlichkeit definiert werden.
Vorteilhafterweise können mit der Sendeeinrichtung gepulste Sendesignale ausgesendet werden. Auf diese Weise kann eine Signal-Laufzeit genauer bestimmt werden.
Vorteilhafterweise können mit der Sendeeinrichtung Sendesignale in Form von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Licht oder Radiowellen, oder in Form von Schallwellen gesendet werden. Entsprechend können mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung Empfangssignale in der Art der von der entsprechenden Sendeeinrichtung gesendeten Sendesignale empfangen werden.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren zur Signal-Laufzeitermittlung bei einer Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung eines Abstands eines Objekts eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann die Abstandsmessvorrichtung eine laserbasierte Abstandsmessvorrichtung sein. Die laserbasierte Abstandsmessvorrichtung weist als Lichtquelle der wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, auf. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Sendesignale gesendet werden. Mit dem Laser können Sendesignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann wenigstens eine Empfangseinrichtung der Abstandsmessvorrichtung wenigstens einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Sensor aufweisen. Die laserbasierte Abstandsmessvorrichtung kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Laserstrahl in einem Sichtfeld abgetastet werden. Alternativ kann die laserbasierte Abstandsmessvorrichtung ein nicht scannendes System, insbesondere ein so genanntes Flash-LiDAR-System, sein.
Vorteilhafterweise kann die Abstandsmessvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfahren arbeiten. Nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optische Abstandsmessvorrichtung in können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Sendesignals, insbesondere eines Lichtpulses, mit einer Sendeeinrichtung bis zum Empfang des entsprechenden reflektierten Empfangssignals mit wenigstens einer Empfangseinrichtung gemessen und daraus ein Abstand zwischen der Abstandsmessvorrichtung und dem erkannten Objekt ermittelt.
Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Wasserfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem kombinierten Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann die Abstandsmessvorrichtung Teil eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs sein oder mit diesem verbunden sein. Die Signale der Abstandsmessvorrichtung 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 mit der Abstandsmessvorrichtung das Fahrzeug mit den entsprechenden Funktionskomponenten gelenkt und/oder in seiner Geschwindigkeit geändert, insbesondere gestoppt, werden und/oder wenigstens ein Signal ausgegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise die Abstandsmessvorrichtung 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 ein aktives Fahrwerk gesteuert werden. So kann bei Erkennung eines Objekts, insbesondere einer Erhöhung auf oder einer Vertiefung in der Fahroberfläche, mit der Abstandsmessvorrichtung 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.
Bei dem Objekt kann es sich um ein Hindernis, ein anderes Fahrzeug, eine Fahrbahnunebenheit, eine Fahrbahnbegrenzung oder dergleichen handeln.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Empfangsempfindlichkeit nahezu kontinuierlich erhöht werden. Auf diese Weise kann die Empfangsempfindlichkeit mit fortschreitender Messdauer kontinuierlich an die entsprechend schwächer werdende Signalleistung des etwaigen Empfangssignals am Ort der wenigstens einen Empfangseinrichtung angepasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Empfangsempfindlichkeit in geglätteten Stufen erhöht werden. Auf diese Weise kann die Empfangsempfindlichkeit schrittweise erhöht werden, wobei die Übergänge geglättet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer exponentiell vergrößert werden. Auf diese Weise kann die entsprechende Abnahme des Signals mit Zunahme des Abstands gleichmäßiger kompensiert werden. So können auch kleine Änderungen der Empfangsempfindlichkeit insgesamt die Sensitivität der Empfangseinrichtung verbessern und möglichst optimieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Empfangsempfindlichkeit längstens so lange erhöht werden, bis eine vorgegebene maximale Messdauer erreicht ist. Auf diese Weise kann ein Überwachungsbereich abhängig von einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Sendesignals begrenzt werden. So kann vermieden werden, dass Objekte außerhalb des Überwachungsbereichs, insbesondere in nicht relevanten großen Abständen, erfasst werden. Die Messdauer für die Laufzeitermittlung kann so plausibel verkürzt werden. Das Erreichen der maximalen Messdauer bildet ein vorgegebenes Ereignis zur Beendigung der Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit.
Vorteilhafterweise kann die Empfangsempfindlichkeit längstens bis zu einer maximalen Messdauer von bis zu 100 ns, insbesondere bis zu 50 ns, erhöht werden. Auf diese Weise können insbesondere beim Einsatz von Sendesignalen mit Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Bereich der Lichtgeschwindigkeit entsprechend große Abstände auf Objekte hin überwacht werden.
Alternativ kann vorteilhafterweise die Abstandsmessvorrichtung für maximale Abstände bis etwa zwischen 40 m und 100 m, insbesondere 50 m, angepasst, insbesondere optimiert, sein. Die Empfangsempfindlichkeit kann vorteilhafterweise bis zu einer maximalen Messdauer erhöht werden, welche einem Objektabstand von etwa zwischen 40 m und 100 m insbesondere etwa 50 m, entspricht. Insbesondere bei der Verwendung der Erfindung bei Fahrzeugen sind derartige maximale Objektabstände üblicherweise ausreichend.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können zeitlich hintereinander wenigstens zwei Abstands-Messzyklen durchgeführt werden, wobei die Empfangsempfindlichkeit während eines früheren von wenigstens zwei Messzyklen längstens so lange erhöht werden kann, bis der folgende der wenigstens zwei Messzyklen gestartet wird. Auf diese Weise können mehrere Messzyklen für Abstandsmessungen nacheinander ausgeführt werden. Ein entsprechender Überwachungsbereich kann so zeitlich fortschreitend überwacht werden. Die Empfangsempfindlichkeit kann vorteilhafterweise so lange erhöht werden, bis ein Objekt detektiert wird oder ein folgender Messzyklus gestartet wird.
Vorteilhafterweise kann in vorgebbaren oder vorgegebenen, insbesondere konstanten, Zeitabständen zeitlich hintereinander eine Vielzahl von Abstands-Messzyklen durchgeführt werden. Auf diese Weise ist eine fortwährende Überwachung eines Überwachungsbereichs auf Objekte hin möglich. Insbesondere können mit der Sendeeinrichtung in vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitabständen Sendesignale ausgesendet werden.
Vorteilhafterweise können die Messzyklen in zeitlichen Abständen in der Größenordnung von Nanosekunden, insbesondere zwischen 20 ns und 100 ns, gestartet werden. Entsprechend können die jeweiligen maximalen Messdauern inzwischen 20 ns und 100 ns betragen. Insbesondere können die Sendesignale in entsprechenden zeitlichen Abständen ausgesendet werden. Auf diese Weise kann kontinuierlich eine schnelle Überwachung des Überwachungsbereichs auf Objekte, insbesondere auch mit einer scannenden Abstandsmessvorrichtung, ermöglicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit eine Sensorempfindlichkeit wenigstens eines Sensors der wenigstens einen Empfangseinrichtung und/oder gegebenenfalls eine Verstärkung wenigstens eines Verstärkers der wenigstens einen Empfangseinrichtung erhöht werden.
Vorteilhafterweise kann zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit die Sensorempfindlichkeit des wenigstens einen Sensors erhöht werden. Auf diese Weise kann die Empfangsempfindlichkeit bereits zur Umwandlung des Empfangssignals in wenigstens ein verarbeitbares, insbesondere elektrisches Signal entsprechend erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit die Verstärkung des etwa vorhandenen wenigstens einen Verstärkers erhöht werden. Auf diese Weise kann wenigstens ein mit dem Sensor aus dem Empfangssignal erzeugtes verarbeitbares, insbesondere elektrisches Signal entsprechend verstärkt werden und so die Empfangsempfindlichkeit der wenigstens einen Empfangseinrichtung insgesamt vergrößert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Sensorempfindlichkeit wenigstens eines Sensors der wenigstens einen Empfangseinrichtung erhöht werden, indem eine elektrische Spannung zur Steuerung und/oder Versorgung des wenigstens einen Sensors verändert, insbesondere erhöht oder verringert, wird. Auf diese Weise kann die Empfängerempfindlichkeit auf elektrischem/elektronischem Wege insbesondere mittels einer elektrischen/elektronischen Regel- und/oder Steuereinrichtung entsprechend verändert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Vorspannung oder Sperrspannung wenigstens eines als Avalanche-Fotodiode gestalteten Sensors zur Erhöhung der Sensorempfindlichkeit verändert werden. Bei einem exponentiellen zeitlichen Verlauf der Sensorempfindlichkeit können bereits verhältnismäßig kleine Änderungen der Vorspannung oder Sperrspannung die Sensorempfindlichkeit verbessern.
Vorteilhafterweise kann eine elektrische Spannung zur Steuerung und/oder Versorgung des wenigstens einen Sensors in insbesondere geglätteten Stufen insbesondere betragsmäßig erhöht werden. Auf diese Weise kann die Empfangsempfindlichkeit schrittweise angepasst werden. Zur Erzeugung der Stufen kann wenigstens ein entsprechend schaltbares Steuerglied verwendet werden.
Vorteilhafterweise können die Stufen geglättet werden, sodass ein nahezu kontinuierlicher Zeitverlauf der Empfangsempfindlichkeit erreicht werden kann. Mit wenigstens einer entsprechenden Glättungseinrichtung können die Stufen geglättet werden.
Vorteilhafterweise kann die Sensorempfindlichkeit und/oder gegebenenfalls die Verstärkung des wenigstens einen Verstärkers in insbesondere geglätteten Stufen erhöht werden.
Vorteilhafterweise kann die elektrische Vorspannung oder Sperrspannung des wenigstens einen Sensors in insbesondere geglätteten Stufen erhöht oder verringert werden. Auf diese Weise kann die Veränderung der Empfangsempfindlichkeit auf elektrischem/elektronischem Wege erfolgen.
Ferner wird die technische Aufgabe bei der Empfangseinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einstelleinrichtung wenigstens ein Zeit-Stellglied aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann. Auf diese Weise kann mit der Einstelleinrichtung die Anpassung der Empfangsempfindlichkeit zeitabhängig gesteuert werden.
Bei dem wenigstens ein Steuerparameter kann es sich um eine elektrische Spannung zur Steuerung und/oder Versorgung wenigstens eines Sensors der wenigstens einen Empfangseinrichtung handeln.
Vorteilhafterweise kann die Einstelleinrichtung so ausgestaltet sein, dass mit ihr der Anfangszustand für die Empfangsempfindlichkeit definiert werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann mit der Einstelleinrichtung ein maximaler Endzustand der Empfangsempfindlichkeit definiert werden. Auf diese Weise kann mit der Einstelleinrichtung die Bandbreite der Empfangsempfindlichkeit vorgegeben werden. Die Einstelleinrichtung kann vorteilhafterweise einstellbar sein, sodass sie insbesondere auf entsprechende Einbaubedingungen und/oder Betriebsbedingungen angepasst, insbesondere kalibriert, werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Einstelleinrichtung so ausgestaltet sein, dass mit ihr die Empfangsempfindlichkeit bis zur Erfassung wenigstens eines Empfangssignals oder bis zum Eintritt eines anderen vorgebbaren oder vorgegebenen Ereignisses, insbesondere bis zum Erreichen einer vorgegebenen oder vorgebbaren maximalen Messdauer, erhöht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Einstelleinrichtung wenigstens einen analogen Multiplexer aufweisen, mit dem ein Steuerparameter in Form einer elektrischen Spannung stufenweise erhöht oder verringert werden kann. Mit einem Multiplexer können mehrere Schaltzustände realisiert werden, welche jeweils einer entsprechenden elektrischen Spannung zugewiesen werden. Mit den entsprechenden elektrischen Spannungen können entsprechende Empfangsempfindlichkeiten vorgegeben werden. Mit einem Multiplexer kann die Änderung der Empfangsempfindlichkeit verhältnismäßig schnell, insbesondere innerhalb von Nanosekunden, erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Einstelleinrichtung wenigstens eine Glättungseinrichtung aufweisen, mit der der zeitliche Verlauf wenigstens eines Steuerparameters geglättet werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere ein stufiger Verlauf der Empfangsempfindlichkeit geglättet werden. Insbesondere in Verbindung mit einem schaltend wirkenden Zeit-Stellglied, insbesondere mit wenigstens einem Multiplexer, können die entsprechenden Schaltstufen geglättet werden. So kann ein nahezu kontinuierlicher zeitlicher Verlauf der Empfangsempfindlichkeit erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens einen Sensor zur Umwandlung von Empfangssignalen in elektrische Signale aufweisen. Auf diese Weise können die Empfangssignale in elektrische Signale umgewandelt werden. Die elektrischen Signale können entsprechenden elektrischen/elektronischen Steuer- und/oder Auswerteeinrichtungen zugeführt werden. Mit diesen kann entsprechend die Laufzeit und der Abstand des Objekts auf elektrischem/elektronischem Wege ermittelt, insbesondere berechnet, werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sensor zur Umwandlung von Signalwellen in elektrische Signale ausgestaltet sein. Bevorzugt kann wenigstens ein Sensor zur Umwandlung von elektromagnetischen Wellen oder Schallwellen in elektrische Signale ausgestaltet sein. So können entsprechend Lichtsignale, insbesondere Lasersignale, Radarsignale, Schallsignale oder dergleichen mit dem entsprechenden wenigstens einen Sensor in elektrische Signale umgewandelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sensor als elektrooptischer Sensor ausgestaltet sein. Mit einem elektrooptischen Sensor können optische Signale, insbesondere Lichtsignale, in elektrische Signale umgewandelt werden. Ein elektrooptischer Sensor kann vorteilhafterweise als halbleiterbasierter Sensor, insbesondere Photodiode, bevorzugt Avalanche-Photodiode (APD), CCD-Sensor, CMOS-Sensor oder dergleichen, ausgestaltet sein.
Außerdem wird die technische Aufgabe bei der Abstandsmessvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einstelleinrichtung wenigstens ein Zeit-Stellglied aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann.
Des Weiteren wird die technische Aufgabe bei dem Fahrerassistenzsystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einstelleinrichtung wenigstens ein Zeit-Stellglied aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Empfangseinrichtung, der erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem 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.
Figurenliste
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

1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem LiDAR-System aufweist;
2 ein Funktionsschaubild des Kraftfahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der 1;
3 ein Schaltbild eines Teils einer Empfangseinrichtung des LiDAR-Systems aus den 1 und 2;
4 ein Diagramm, in dem eine Erhöhung einer Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung aus den 1 bis 3 abhängig von einer Laufzeit eines mit einer Sendeeinrichtung des LiDAR-Systems abgestrahlten Signals dargestellt ist;
5 ein Diagramm, in dem eine Strahlungsleistung eines an einem Objekt reflektierten Empfangssignals am Ort der Empfangseinrichtung aus den 1 bis 3 abhängig von einem Abstand des Objekts dargestellt ist.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über eine Abstandsmessvorrichtung in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 16 vor dem Kraftfahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Das LiDAR-System 12 kann auch an anderer Stelle am Kraftfahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Bei den Objekten 18 kann es sich beispielsweise um andere Fahrzeuge oder sonstige Hindernisse, wie auch Fahrbahnunebenheiten, handeln. In der 2 ist ein Objekt 18 beispielhaft als Kreuz angedeutet. Die 2 ist ansonsten lediglich als Funktionsschaubild einiger der Bauteile des Kraftfahrzeugs 10 zu verstehen, das nicht der räumlichen Orientierung dient.
Das LiDAR-System 12 arbeitet nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren. Mit ihm kann ein Abstand r des Objekts 18 zum Kraftfahrzeug 10 ermittelt werden.
Das LiDAR-System 12 ist Teil eines Fahrerassistenzsystems 20. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 unterstützt werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 10 mithilfe des Fahrerassistenzsystems 20 wenigstens teilweise autonom fahren. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 können Fahrfunktionen des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise eine Motorsteuerung, eine Bremsfunktion oder eine Lenkfunktion beeinflusst oder Hinweise oder Warnsignale ausgegeben werden. Hierzu ist das Fahrerassistenzsystem 20 mit Funktionseinrichtungen 22 regelnd und/oder steuernd verbunden. In der 2 sind beispielhaft zwei Funktionseinrichtungen 22 dargestellt. Bei den Funktionseinrichtungen 22 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuerungssystem, ein Bremssystem, ein Lenksystem, eine Fahrwerksteuerung oder ein Signalausgabesystem handeln.
Das Fahrerassistenzsystem 20 weist eine elektronische Steuereinrichtung 24 auf, mit der entsprechende elektronische Steuer- und Regelsignale an die Funktionseinrichtungen 22 übermittelt und/oder von diesen empfangen und verarbeitet werden können.
Das LiDAR-System 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 26, eine Empfangseinrichtung 28 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 30.
Die Sendeeinrichtung 26 umfasst einen Lichtquelle. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine kohärente Lichtquelle, bevorzugt ein Laser, sein. In diesem Fall kann das LiDAR-System 12 auch als „LaDAR-System“ bezeichnet werden. Mit dem Lichtquelle können gepulste Sendesignale 32 in den Überwachungsbereich 14 gesendet werden. Die Sendesignale 32 werden an dem Objekt 18 reflektiert und als entsprechend gepulste Empfangssignale 34 zu der Empfangseinrichtung 28 zurückgesendet. Aus der Signallaufzeit, also aus der Zeit zwischen dem Versenden eines Sendesignals 32 und dem Empfangen des entsprechenden Empfangssignals 34, wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 der Abstand r des Objekts 18 ermittelt. Der Abstand r wird mit der Steuer-und Auswerteeinrichtung 30 an die Steuereinrichtung 24 übermittelt und dort entsprechend verarbeitet.
Ein Schaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels der Empfangseinrichtung 28 ist in der 3 gezeigt. Die Empfangseinrichtung 28 umfasst einen elektrooptischen Sensor in Form einer Avalanche-Photodiode 36 und eine Einstelleinrichtung 38 zur Einstellung einer Empfangsempfindlichkeit E der Empfangseinrichtung 28. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Empfangsempfindlichkeit E einer Sensorempfindlichkeit der Avalanche-Photodiode 36. Mit der Einstelleinrichtung 38 kann der Betrag einer elektrischen Vorspannung für die Avalanche-Photodiode 36 als Steuerparameter für die Sensorempfindlichkeit eingestellt und geändert werden.
Die Einstelleinrichtung 38 weist ein Zeit-Stellglied 40 auf. Mit dem Zeit-Stellglied 40 kann die elektrische Vorspannung zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit E mit zunehmender Messdauer verändert werden. Die Messdauer ist die verstrichene Zeit ab dem Sendezeitpunkt eines entsprechenden Sendesignals 32.
Das Zeit-Stellglied 40 umfasst einen analogen Multiplexer 42. Mit dem Multiplexer 42 kann die elektrische Vorspannung stufenweise betragsmäßig erhöht werden. Beispielhaft verfügt der gezeigte Multiplexer 42 über vier Schaltzustände. Der Multiplexer 42 kann in einer anderen Ausführungsform auch weniger als vier oder mehr als vier, beispielsweise 8, 10 oder mehr Schaltzustände aufweisen. Je größer die Anzahl der Schaltzustände ist, umso kleiner sind die Spannungsstufen zwischen den einzelnen Schaltzuständen.
Ferner weist die Einstelleinrichtung 38 eine Glättungseinrichtung 44 mit drei Dioden-Kapazitätsanordnungen 46 und einem elektrischen Widerstand 48 auf. Jeweils zwischen zwei der Eingänge der Schaltstufen des Multiplexers 42 ist eine der Dioden-Kapazitätsanordnungen 46 angeordnet. Die Dioden-Kapazitätsanordnungen 46 sind insgesamt in Reihe mit dem Widerstand 48 zwischen einen Pluspol und einen Minuspol einer Spannungsquelle 50 geschaltet, wobei der Widerstand 48 sich auf der Seite des Pluspols befindet. Die Glättungseinrichtung 44 hat die Wirkung ähnlich eines Tiefpasses. Mit der Glättungseinrichtung 44 kann der zeitliche Verlauf der Vorspannung geglättet werden. Die Spannungsquelle 50 kann beispielsweise Teil der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 sein.
Ein Ausgang 52 des Multiplexers 42 ist mit einer Anode der Avalanche-Photodiode 36 verbunden. Die Katode der Avalanche-Photodiode 36 ist über einen elektrischen Widerstand 54 eines RC-Gliedes 56 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 50 verbunden.
Ferner ist in Verbindung mit dem RC-Glied 56 ein Operationsverstärker 58 mit der Katode der Avalanche-Photodiode 36 verbunden. Mit dem Operationsverstärker 58 kann erfasst werden, sobald ein Empfangssignal 34 mit der Avalanche-Photodiode 36 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Der Operationsverstärker 58 ist mit seinem Ausgang 60 mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verbunden.
Für die Erfindung ist es nicht wesentlich, ob elektrische Versorgungs-, Steuer- und/oder Auswertevorrichtungen, wie beispielsweise die Steuereinrichtung 24, die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, die Einstelleinrichtung 38, die Spannungsquelle 50, ein Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs 10 oder dergleichen, in einem oder mehreren Bauteilen integriert oder wenigstens teilweise als dezentrale Bauteile realisiert sind.
Ein lediglich beispielhaftes Verfahren für die Abstandsmessung mit dem LiDAR-System 12 ist in der 6 angedeutet. Dabei können, dort wo es sinnvoll ist, einzelne oder mehrere Verfahrensschritte in einer anderen als der dargestellten Reihenfolge ausgeführt, kombiniert oder in mehrere Verfahrensschritte aufgeteilt werden. Die Veranschaulichung des Ablaufs des Verfahrens in Verfahrensschritten bedeutet nicht, dass das Verfahren schrittweise ausgeführt werden muss. Der Ablauf des Verfahrens kann auch kontinuierlich sein. Mit dem Begriff „Schritt“ sollen lediglich entsprechende Phasen des Verfahrens veranschaulicht werden.
In einem Schritt 110 wird ein Messzyklus der Abstandsmessung gestartet. Mit der Lichtquelle 30 wird ein gepulstes Sendesignal 32 in den Überwachungsbereich 14 gesendet. Der Empfängerempfindlichkeit E der Empfangseinrichtung 28 wird ein Anfangswert zugewiesen. Der Anfangswert kann beispielsweise aus einem Speicher beispielsweise der Steuer-und Auswerteeinrichtung 30 entnommen werden. Dort kann er vorher, beispielsweise bei der Herstellung oder Montage des LiDAR-Systems 12, abgelegt worden sein. Der Anfangswert kann beispielsweise mithilfe einer Kalibrierung des LiDAR-Systems 12 vorab ermittelt werden.
In einem Schritt 120 wird ermittelt, ob die Empfangseinrichtung 28 ein Empfangssignal 34 empfangen hat, welches von dem an dem Objekt 18 reflektierten Sendesignal 32 herrührt.
Falls in einem Schritt 130 erkannt wird, dass ein Empfangssignal 34 empfangen wurde, wird in einem Schritt 140 die Laufzeit vom Sendezeitpunkt des Sendesignals 32 bis zum Empfangszeitpunkt des entsprechenden Empfangssignals 34 ermittelt. Daraus wird der Abstand r des erfassten Objekts 18 von dem LiDAR-System 12 bestimmt. Anschließend wird ein weiterer Messzyklus der Abstandsmessung entweder sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Schritt 110 gestartet.
Falls in dem Schritt 130 erkannt wird, dass kein Empfangssignal 34 erfasst wurde, wird in einem Schritt 150 geprüft, ob eine vorgegebene maximale Messdauer erreicht wurde. Die maximale Messdauer ist beispielsweise in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 gespeichert. Sie entspricht einer maximalen Signallaufzeit, bei deren Überschreiten davon ausgegangen werden kann, dass sich, falls überhaupt vorhanden, ein Objekt 18 in einem Abstand befindet, der so groß ist, dass er für die Überwachung mit dem LiDAR-System 12 nicht von Interesse ist. Mit anderen Worten wird davon ausgegangen, dass innerhalb eines interessierenden Überwachungsbereichs, der mit dem Sendesignal 32 innerhalb der maximalen Messdauer durchlaufen werden kann, kein Objekt 18 vorhanden ist. Die maximale Messdauer, respektive die maximale Signallaufzeit, kann beispielsweise mithilfe einer Kalibrierung vorab, beispielsweise bei der Herstellung des LiDAR-Systems 12 oder bei der Montage in das Kraftfahrzeug 10, ermittelt und abgespeichert werden. Beispielsweise kann die maximale Messdauer auf etwa 50 ns begrenzt sein.
Falls die Prüfung in dem Schritt 150 ergibt, dass die maximale Messdauer erreicht ist, wird ein weiterer Messzyklus für die Abstandsmessung entweder sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Schritt 110 gestartet.
Falls die Prüfung in dem Schritt 150 ergibt, dass die maximale Messdauer nicht erreicht ist, wird in einem Schritt 160 die Empfängerempfindlichkeit E erhöht. Anschließend wird das Verfahren ab dem Schritt 120 wiederholt.
Insgesamt kann das Verfahren zur Abstandsmessung mit dem LiDAR-System 12 zyklisch durchgeführt werden, sodass bei jedem Messzyklus geprüft werden kann, ob sich in dem Überwachungsbereich 14 innerhalb des durch die maximale Messdauer definierten maximalen Abstands ein Objekt 18 befindet. Alternativ kann das Verfahren in Form von Einzelmessungen durchgeführt werden.
Das Verfahren kann nach dem Schritt 140 und/oder falls in dem Schritt 150 das Erreichen der maximal Messdauer erkannt wird, jeweils beendet werden. Die Einzelmessungen können auf Basis von entsprechenden Startsignalen hintereinander ausgeführt werden.
In der 4 ist der zeitliche Verlauf 160 einer Verstärkung der Avalanche-Photodiode 36 als Maß der Sensorempfindlichkeit und damit der Empfängerempfindlichkeit E mit zunehmender Messdauer in einem Koordinatensystem dargestellt. Auf der Abszissenachse des Koordinatensystems ist die Messdauer als Zeit t linear beispielhaft in Nanosekunden aufgetragen. Dabei befindet sich der Zeitpunkt „0“ im Ursprung des gezeigten Koordinatensystems. Auf der Ordinatenachse ist ebenfalls linear die Verstärkung der Avalanche-Photodiode 36 aufgetragen. Im Ursprung des gezeigten Koordinatensystem befindet sich beispielhaft ein Verstärkungswert beziehungsweise Empfindlichkeitswert „30“. Der Verlauf 160 der Verstärkung mit der Zeit t ist exponentiell. Die Verstärkung wird in einem Zeitraum zwischen 0 ns und 50 ns beispielhaft um Werte zwischen 30 und 40 erhöht. Auf diese Weise wird eine Abnahme einer Strahlungsleistung P der Empfangssignale 34 am Ort der Empfangseinrichtung 38 mit zunehmendem Abstand r des Objekts 18 entgegengewirkt.
In der 5 ist beispielhaft ein Verlauf 170 einer Strahlungsleistung P von Empfangssignalen 34 am Ort der Empfangseinrichtung 28 abhängig von dem Abstand r des Objekts 18 in einem Koordinatensystem dargestellt. Auf der Abszissenachse des Koordinatensystem ist der Abstand r des Objekts 18 linear beispielhaft zwischen 0 m und 40 m aufgetragen. Auf der Ordinatenachse ist ebenfalls linear die Strahlungsleistung P der Empfangssignale 34 am Ort der Empfangseinrichtung 28 gezeigt. Dabei variiert die empfangene Strahlungsleistung P beispielhaft zwischen etwa 0 Mikrowatt und etwa 2,5 Mikrowatt. Bei bekannten reflektierten Lichtsignalen ist die empfangene Strahlungsleistung P etwa proportional zum Kehrwert des Quadrates des Abstands r, also P~1/r².
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9048370 B1 [0005]

Claims

Verfahren zur Abstandsmessung mittels einer Laufzeitermittlung wenigstens eines an einem Objekt (18) reflektierten Sendesignals (32), bei dem mit einer Sendeeinrichtung (26) wenigstens ein Sendesignal (32) gesendet wird, davor, danach oder gleichzeitig eine Empfangsempfindlichkeit wenigstens einer Empfangseinrichtung (28) für an dem Objekt (18) reflektierte Sendesignale (32) auf einen Anfangszustand eingestellt wird, sobald wenigstens ein von dem Objekt (18) reflektiertes Sendesignal (32) mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) als Empfangssignal (34) erfasst wird, eine Zeit zwischen einem Sendezeitpunkt, der durch das Senden des wenigstens einen Sendesignals (32) definiert wird, und einem Empfangszeitpunkt, der durch den Empfang des wenigstens einen Empfangssignals (34) definiert wird, als Laufzeit des reflektierten wenigstens einen Sendesignals (32) ermittelt wird und aus der Laufzeit ein Abstand (r) des wenigstens einen Objekts (18) von der Sendeeinrichtung (26) und/oder der Empfangseinrichtung (28) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsempfindlichkeit nach dem Senden des wenigstens einen Sendesignals (32) mit zunehmender Messdauer so lange erhöht wird, bis die wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) das wenigstens eine Empfangssignal (34) empfängt oder bis ein anderes vorgegebenes oder vorgebbares Ereignis eintritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsempfindlichkeit nahezu kontinuierlich erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsempfindlichkeit in geglätteten Stufen erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer exponentiell vergrößert wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsempfindlichkeit längstens so lange erhöht wird, bis eine vorgegebene maximale Messdauer erreicht ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich hintereinander wenigstens zwei Abstands-Messzyklen durchgeführt werden, wobei die Empfangsempfindlichkeit während eines früheren von wenigstens zwei Messzyklen längstens so lange erhöht wird, bis der folgende der wenigstens zwei Messzyklen gestartet wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit eine Sensorempfindlichkeit wenigstens eines Sensors (36) der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) und/oder gegebenenfalls eine Verstärkung wenigstens eines Verstärkers der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) erhöht werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorempfindlichkeit wenigstens eines Sensors (36) der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) erhöht wird, indem eine elektrische Spannung zur Steuerung und/oder Versorgung des wenigstens einen Sensors (36) verändert, insbesondere erhöht oder verringert, wird.
Empfangseinrichtung (28) einer Abstandsmessvorrichtung (12) zur Bestimmung eines Abstands (r) eines Objekts (18) mittels einer Laufzeit eines an dem Objekt (18) reflektierten Sendesignals (32), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche, mit wenigstens einem Sensor (36) zum Empfangen von an dem Objekt (18) reflektierten Sendesignalen (32) als Empfangssignale (34) und einer Einstelleinrichtung (38) zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (38) wenigstens ein Zeit-Stellglied (40) aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann.
Empfangseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (38) wenigstens einen analogen Multiplexer (42) aufweist, mit dem ein Steuerparameter in Form einer elektrischen Spannung stufenweise erhöht oder verringert werden kann.
Empfangseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (38) wenigstens eine Glättungseinrichtung (44) aufweist, mit der der zeitliche Verlauf wenigstens eines Steuerparameters geglättet werden kann.
Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) wenigstens einen Sensor (36) zur Umwandlung von Empfangssignalen (34) in elektrische Signale aufweist.
Abstandsmessvorrichtung (12) zur Bestimmung eines Abstands (r) eines Objekts (18) aus einer Laufzeit eines an dem Objekt (18) reflektierten Sendesignals (32), aufweisend wenigstens eine Sendeeinrichtung (26) zum Senden von Sendesignalen (32), wenigstens eine Empfangseinrichtung (28), insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, zum Empfangen von an einem Objekt (18) reflektierten und als Empfangssignale (34) zurückgesendeten Sendesignalen (32) und wenigstens eine elektronische Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung (30) zur Steuerung der wenigstens einen Sendeeinrichtung (26) und/oder der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) und/oder zur Ermittlung der Laufzeit des Sendesignals (32) und/oder des Abstands (r) des Objekts (18) zu der Abstandsmessvorrichtung (12), wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) wenigstens eine Einstelleinrichtung (38) zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) aufweist, wobei die Einstelleinrichtung (38) wenigstens ein Zeit-Stellglied (40) aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann.
Fahrerassistenzsystem (20) eines Fahrzeugs (10) mit wenigstens einer Abstandsmessvorrichtung (12), insbesondere nach Anspruch 13, zur Bestimmung eines Abstands (r) eines Objekts (18) aus einer Laufzeit eines an dem Objekt (18) reflektierten Sendesignals (32) und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung (24), welche einerseits mit der wenigstens einen Abstandsmessvorrichtung (12) und andererseits mit wenigstens einer entsprechenden Funktionseinrichtung (22) des Fahrzeugs (10) steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei die wenigstens eine Abstandsmessvorrichtung (12) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (26) zum Senden von Sendesignalen (32), wenigstens eine Empfangseinrichtung (28), insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, zum Empfangen von an einem Objekt (18) reflektierten und als Empfangssignale (34) zurückgesendeten Sendesignalen (32) und wenigstens eine elektronische Steuer-und/oder Auswerteeinrichtung (30) zur Steuerung der wenigstens einen Sendeeinrichtung (26) und/oder der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) und/oder zur Ermittlung der Laufzeit des Sendesignals (32) und/oder des Abstands (r) des Objekts (18) zu der Abstandsmessvorrichtung (12), wobei die wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) wenigstens eine Einstelleinrichtung (38) zum Einstellen einer Empfangsempfindlichkeit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (28) aufweist, wobei die Einstelleinrichtung (38) wenigstens ein Zeit-Stellglied (40) aufweist, mit dem wenigstens ein Steuerparameter zur Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit mit zunehmender Messdauer verändert werden kann.