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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Gesamtüberwach u ngsbereich,
- - mit wenigstens einem Sender zum Senden von Sendesignalen in den Gesamtüberwachungsbereich,
- - mit wenigstens zwei Empfangsbereichen zum Empfangen von Empfangssignalen, welche von Sendesignalen herrühren, die im Gesamtüberwachungsbereich reflektiert werden,
- - wobei sich der Gesamtüberwachungsbereich aus jeweiligen Einzelüberwachungsbereichen der wenigstens zwei Empfangsbereiche zusammensetzt und sich die wenigstens zwei Einzelüberwachungsbereiche in wenigstens einem Überlappungsbereich überlappen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Gesamtüberwachungsbereich, bei dem
- - Sendesignale in den Gesamtüberwachungsbereich gesendet werden,
- - wenigstens ein Teil der Sendesignale in dem Gesamtüberwachungsbereich als Empfangssignale reflektiert und mit wenigstens einem Empfangsbereich der Detektionsvorrichtung empfangen wird,
- - wobei Empfangssignale, welche aus wenigstens einem Überlappungsbereich des Gesamtüberwachungsbereichs, in dem sich Einzelüberwachungsbereiche von wenigstens zwei Empfangsbereichen überlappen, mit den wenigstens zwei Empfangsbereichen empfangen werden.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2017 118 156 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das ein Fahrerassistenzsystem aufweist, welches dazu ausgelegt ist, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Führen des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Das Fahrerassistenzsystem weist zumindest zwei Sensoreinrichtungen auf, welche dazu ausgelegt sind, einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu überwachen. Dabei weist eine erste Sensoreinrichtung einen ersten Erfassungsbereich und eine zweite Sensoreinrichtung einen zweiten Erfassungsbereich auf. Die Erfassungsbereiche der Sensoreinrichtung überlappen sich in einem Ausführungsbeispiel im Abstand eines Objekts und bilden dabei einen Überlappungsbereich aus. Somit befindet sich ein Oberflächenbereich des Objekts in dem Überlappungsbereich und damit in den Erfassungsbereichen beider Sensoreinrichtungen. In den Sensordaten beider Sensoreinrichtungen können sich dabei Messpunkte befinden, welche zu den Oberflächenbereichen korrespondieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detektionsvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen eine Erfassung von Objekten verbessert werden kann. Insbesondere soll eine räumliche Auflösung für Empfangssignale aus wenigstens einem Überlappungsbereich verbessert werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass Abbildungsmaxima von Empfangssignalen aus wenigstens einem Überlappungsbereich, die auf die wenigstens zwei Empfangsbereiche abgebildet werden, in wenigstens einer ersten Dimension in unterschiedlichen Positionen relativ zu jeweiligen Empfangszentren der wenigstens zwei Empfangsbereiche liegen.
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Erfindungsgemäß werden die Empfangssignale aus dem Überwachungsbereich, welche zu demselben Objektziel gehören, auf die wenigstens zwei Empfangsbereiche abgebildet. Die Empfangssignale weisen quer zu ihrer Ausbreitungsrichtung eine Intensitätsverteilung mit einem Abbildungsmaximum auf. Die Abbildungsmaxima der Empfangssignale werden gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Positionen relativ zu den jeweiligen Empfangszentren der betroffenen Empfangsbereiche, also mit einem Versatz, abgebildet. Empfangssignale aus dem Überlappungsbereich werden von den wenigstens zwei Empfangsbereichen empfangen, sodass der Überlappungsbereich wenigstens zweimal, also doppelt, abgetastet wird. Durch den Versatz der jeweiligen Abbildungsmaxima relativ zu den Empfangszentren der betreffenden Empfangsbereiche kann die Auflösung verbessert werden. Durch den Versatz kann die Lage von Abbildungsmaxima besser erkannt werden. Auf diese Weise kann eine Position des Objektziels, von dem die Empfangssignale reflektiert werden, genauer bestimmt werden. Ferner kann die Reichweite der Detektionsvorrichtung vergrößert werden.
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Unterschiedliche Positionen eines Abbildungsmaximums relativ zu den wenigstens zwei Empfangszentren können durch unterschiedliche Abstände und/oder unterschiedliche Richtungen des Abbildungsmaximums zu den betreffenden Empfangszentren charakterisiert sein.
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Ein Empfangsbereich im Sinne der Erfindung ist ein Bereich wenigstens eines Empfängers, mit welchem Empfangssignale empfangen werden können. Die mit einem Empfangsbereich empfangenen Empfangssignale können direkt mit dem Empfangsbereich und/oder einem zugeordneten Mittel, insbesondere eine Elektronik, zu Signalen umgewandelt werden, welche mit einer insbesondere elektronischen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können. Vorteilhafterweise kann Empfangsbereich mit einem optoelektronischen Bauteil realisiert sein, mit welchem optische Empfangssignale in elektrische Signale umgewandelt werden können. Mit getrennten Empfangsbereichen jeweils empfangene Empfangssignale können getrennt voneinander ausgewertet werden. Auf diese Weise kann mit einer entsprechenden Anordnung der Empfangsbereiche in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Versatz der Abbildungsmaxima eine entsprechende Ortsauflösung erreicht werden. So können bei einer räumlich vertikalen Ausrichtung der wenigstens einen Dimension Höheninformationen über Objekte im jeweiligen Überwachungsbereich gewonnen werden.
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Die Empfangsbereiche haben jeweils eine flächige Ausdehnung. Die Empfangsbereiche können entweder durch Einzelsensoren oder als Pixel wenigstens eines Zeilen- oder Flächensensors ausgebildet sein. Ein Empfangszentrum im Sinne der Erfindung kann in der Mitte eines jeweiligen Empfangsbereichs angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann mit dem wenigstens einen Sender Sendesignale ausgesendet werden, welche wenigstens in einer Dimension, insbesondere in der ersten Dimension, ausgedehnt sind. Vorteilhafterweise weisen die Sendesignale die Form eines Streifens auf. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich mit den Sendesignalen in einer größeren Ausdehnung, insbesondere einer vertikalen Höhe, abgetastet werden.
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Vorteilhafterweise kann es sich bei den Sendesignalen und den entsprechenden Empfangssignalen um elektromagnetische Signale, insbesondere optische Signale, im Besonderen Laserpulse, handeln. Vorteilhafterweise können die Sendesignale und die entsprechenden Empfangssignale als Signalpulse realisiert sein. Mithilfe von Signalpulsen können Flugzeiten (Time-of-Flight) gemessen werden.
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Vorteilhafterweise kann mit der Detektionsvorrichtung der Überwachungsbereich mit Sendesignalen insbesondere kontinuierlich abgetastet werden. Dabei kann eine konstante oder unterschiedliche Schrittweite verwendet werden. Die Schrittweite der Abtastung kann durch die Abmessung der Empfangsbereiche und/oder deren Abstand vorgegeben werden.
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Mithilfe der erfindungsgemäßen Erhöhung der Auflösung können auch kleinere Objekte, insbesondere verlorene Ladung, eines Kraftfahrzeugs, auch in größeren Entfernungen zu der Detektionsvorrichtung mit einer großen Winkelauflösung, insbesondere im Zehntelgradbereich, erfasst werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Detektionsvorrichtung bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, wenn diese insbesondere bei Autobahnfahrten mit vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten unterwegs ist.
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Durch die Erfindung kann der Bereich der hohen Auflösung auf den Überlappungsbereich beschränkt werden, sodass insgesamt eine zu verarbeitende Datenmenge verringert werden kann. So kann der Rechenaufwand bei der Auswertung der bei den Messungen ermittelten Daten verringert und die Messgeschwindigkeit der Detektionsvorrichtung erhöht werden.
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Durch die Erhöhung der Abtastdichte in dem wenigstens einen Überlappungsbereich können die erfassten Signale für den jeweiligen Ort, insbesondere für ein Objektziel, im Überwachungsbereich addiert werden. Auf diese Weise kann ein Signal-RauschVerhältnis (SNR) verbessert werden.
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Vorteilhafterweise kann eine Entfernung eines Objekts zusätzlich mittels Triangulation bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine Genauigkeit einer Entfernungsbestimmung für Objekte im Überlappungsbereich verbessert werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens einem Empfangsbereich wenigstens eine Signalumlenkeinrichtung und/oder wenigstens ein Sender zugeordnet sein. Den Empfangsbereichen kann dabei eine gemeinsame oder jeweils eine getrennte Signalumlenkeinrichtung und/oder Sender zugeordnet sein. Mit einer Signalumlenkeinrichtung können Empfangssignale aus dem Gesamtüberwachungsbereich zu wenigstens einem Empfangsbereich hin umgelenkt werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens einem Empfangsbereich wenigstens eine Empfangsoptik zugeordnet sein. Auf diese Weise können Empfangssignale besser auf den wenigstens einen Empfangsbereich abgebildet werden.
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Vorteilhafterweise können den wenigstens zwei Empfangsbereichen, auf die die Abbildungsmaxima in unterschiedlichen Positionen relativ zu deren jeweiligen Empfangszentren abgebildet werden, jeweils eine eigene Empfangsoptik zugeordnet sein. Auf diese Weise kann die Abbildung der Empfangssignale auf die jeweiligen Empfangsbereiche individuell angepasst werden. Mithilfe der Empfangsoptik kann der entsprechende Versatz der Abbildungsmaxima zu den jeweiligen Empfangszentren wenigstens mit erzeugt werden.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfahren, insbesondere einem Lichtimpulslaufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen 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 dem wenigstens einen Sender und dem Empfang des entsprechenden reflektierten Empfangssignals mit dem wenigstens einen Empfangsbereich gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Detektionsvorrichtung und dem erfassten Objekt ermittelt.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung als scannendes System ausgestaltet sein. Dabei kann mit Sendesignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die entsprechenden Sendesignale, insbesondere Sendestrahlen, bezüglich ihrer Ausbreitungsrichtung über den Überwachungsbereich geschwenkt werden. Hierbei kann wenigstens Umlenkeinrichtung, insbesondere eine Scaneinrichtung, eine Umlenkspiegeleinrichtung oder dergleichen, zum Einsatz kommen.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmesssystem ausgestaltet sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann als Lichtquelle des wenigstens einen Senders wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Sendestrahlen als Sendesignale gesendet werden. Mit dem Laser können Sendesignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann wenigstens ein Empfänger einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Detektor aufweisen. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Laserstrahl abgetastet werden.
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Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb eingesetzt werden.
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Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
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Mit der Detektionsvorrichtung können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, oder dergleichen, erfasst werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Empfänger eine Mehrzahl von Empfangsbereichen aufweisen, welche in wenigstens einer Zeile oder flächig angeordnet sind. Auf diese Weise kann mit dem wenigstens einen Empfänger der Gesamtüberwachungsbereich in wenigstens einer Dimension ortsaufgelöst erfasst werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfänger wenigstens einen Detektor, insbesondere einen Punktsensor, Zeilensensor oder Flächensensor, im Besonderen eine (Lawinen)fotodiode, eine Photodiodenzeile, einen CCD-Sensor, eine RGB-Kamera oder dergleichen, aufweisen. Mit derartigen Detektoren können optische Empfangssignale in elektrische Signale umgewandelt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Empfänger vorgesehen sein, welche jeweils wenigstens einen der wenigstens zwei Empfangsbereiche aufweisen. Auf diese Weise können die Empfänger getrennt voneinander jeweils mit wenigstens einem der wenigstens zwei Empfangsbereiche, insbesondere jeweils einer Mehrzahl von Empfangsbereichen, ausgestattet sein. Ferner können so zeilenförmige oder flächenförmige Empfänger realisiert werden, welche jeweils über mehrere Empfangsbereiche in entsprechender Anordnung verfügen. Die Empfänger können auf diese Weise entsprechend kompakt ausgebildet sein.
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Es können auch mehr als zwei Empfänger jeweils mit wenigstens einem der wenigstens zwei Empfangsbereiche vorgesehen sein. Auf diese Weise können mehr als ein Überlappungsbereich realisiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die jeweiligen Empfangszentren von wenigstens zwei Empfangsbereichen wenigstens in der ersten Dimension versetzt zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Versatz der Abbildungsmaxima einfach durch entsprechend geometrische Anordnung der Empfangsbereiche realisiert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Versatz der Abbildungsmaxima mithilfe wenigstens eines optischen Systems, insbesondere einer optischen Linse, bewirkt werden. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Einstellmöglichkeit realisiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Differenz von Abständen von Abbildungsmaxima von Empfangssignalen zu den jeweiligen Empfangszentren der betreffenden Empfangsbereiche der halben Ausdehnung wenigstens eines der Empfangsbereiche in der wenigstens einen ersten Dimension entsprechen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Überlappung der Einzelüberwachungsbereiche erreicht werden.
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Bei einer weitere vorteilhaften Ausführungsform kann die Ausdehnungen zumindest der Empfangsbereiche, deren Einzelüberwachungsbereiche sich überlappen, zumindest in der wenigstens einen ersten Dimension identisch sein. Auf diese Weise kann die Messgenauigkeit verbessert werden. Ferner kann so mithilfe der Überlappung die Auflösung verdoppelt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Empfangsbereiche parallel ausgerichtet sein und/oder wenigstens zwei Empfangsbereiche können schräg zueinander ausgerichtet sein. Die Ausrichtung eines Empfangsbereichs kann insbesondere durch eine Senkrechte auf seiner Empfangs-Oberfläche vorgegeben sein. Je nach Ausrichtung der Empfangsbereiche zueinander können die Einzelüberwachungsbereiche relativ zueinander eingestellt werden. So kann der wenigstens eine Überlappungsbereich entsprechend eingestellt werden.
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Falls die wenigstens zwei Empfangsbereiche schräg aufeinander zu ausgerichtet sind, kann ein Überlappungsbereich vergrößert werden und ein entsprechender Mindestabstand des Überlappungsbereichs von den Empfangsbereichen verringert werden. Auf diese Weise können auch Objekte in entsprechend kleiner Entfernung von der Detektionsvorrichtung in dem Überlappungsbereich mithilfe der Erfindung mit einer vergrößerten Auflösung erfasst werden.
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Falls die wenigstens zwei Empfangsbereiche schräg voneinander weg ausgerichtet sind, kann der Gesamtüberwachungsbereich vergrößert werden. Ein Überlappungsbereich kann so verkleinert werden. Der Mindestabstand des Überlappungsbereichs zu der Detektionsvorrichtung kann vergrößert werden.
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Falls die wenigstens zwei Empfangsbereiche parallel ausgerichtet sind, kann eine Justage vereinfacht werden.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass Abbildungsmaxima von Empfangssignalen aus wenigstens einem Überlappungsbereich auf die wenigstens zwei Empfangsbereiche in wenigstens einer Dimension in unterschiedlichen Positionen relativ zu jeweiligen Empfangszentren der betroffenen Empfangsbereiche abgebildet werden.
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Auf diese Weise können Empfangssignale aus dem wenigstens einen Überlappungsbereich mit einem Versatz von den wenigstens zwei Empfangsbereichen erfasst werden. Auf diese Weise kann insgesamt eine Auflösung für Empfangssignale aus dem wenigstens ein Überlappungsbereich verbessert werden.
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Die Verwendung von mehreren Empfangsbereichen, die insbesondere senkrecht zur ersten Dimension nebeneinander angeordnet sind, ermöglicht eine Vergrößerung des Sichtfeldes (field of view, FOV) wenigstens senkrecht zu der ersten Dimension.
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Vorteilhafterweise kann die erste Dimension räumlich vertikal verlaufen. Auf diese Weise können Höheninformationen über Objekte gewonnen werden.
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Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung 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.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. 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, mit einer Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten und einem Fahrerassistenzsystem;
- 2 eine Funktionsdarstellung des Kraftfahrzeugs mit der Detektionsvorrichtung und dem Fahrerassistenzsystem aus der 1;
- 3 eine Vorderansicht von zwei Empfängern einer Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung aus den 1 und 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Draufsicht auf die Empfangseinrichtung aus der 3, bei der ein Gesamtüberwachungsbereich angedeutet ist, welcher sich aus jeweiligen Einzelüberwachungsbereiche der beiden Empfänger zusammensetzt;
- 5 einen Schnitt durch den Überwachungsbereich aus der 4 entlang der dortigen Schnittlinie V-V, in dem die Zuteilung des Überwachungsbereichs zu Empfangsbereichen der Empfänger, ein streifenförmiges Sendesignal und ein Objekt, an dem das Sendesignal reflektiert wird, angedeutet sind;
- 6 den Schnitt aus der 5, in dem zusätzlich ein Abbildungsmaximum eines an dem Objekt reflektierten Empfangssignals angedeutet ist;
- 7 eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei der die Empfänger schräg aufeinander zu geneigt sind;
- 8 eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Empfänger schräg voneinander weg geneigt sind;
- 9 einen Schnitt durch einen Überwachungsbereich einer Empfangseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in dem die Zuteilung des Überwachungsbereichs zu Empfangsbereichen der Empfänger und ein streifenförmiges Sendesignal angedeutet sind.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine optische Detektionsvorrichtung 12 und ein Fahrerassistenzsystem 14.
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Die optische Detektionsvorrichtung 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Mit der optischen Detektionsvorrichtung 12 kann ein Gesamtüberwachungsbereich 16, welcher beispielsweise in der 2 angedeutet ist, auf Objekte 18 hin überwacht werden. Die optische Detektionsvorrichtung 12 kann auch an anderer Stelle des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Es können auch mehrere optische Detektionsvorrichtungen 12 vorgesehen sein. Die optische Detektionsvorrichtung 12 ist funktional mit dem Fahrerassistenzsystem 14 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 14 kann das Kraftfahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
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Die optische Detektionsvorrichtung 12 umfasst beispielhaft eine Sendeeinrichtung 20, eine Lichtsignalumlenkeinrichtung 22, eine Empfangseinrichtung 24 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 26.
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Mit der Sendeeinrichtung 20 können Sendesignale 28, beispielsweise in Form von Lichtpulsen, erzeugt werden. Die Sendeeinrichtung 20 kann hierfür ein oder mehrere Sender, beispielsweise Laser, aufweisen, mit welchen die Sendesignale, insbesondere in Form von Laserpulsen, erzeugt werden können. Die Sendeeinrichtung 20 ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 funktional verbunden.
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Die Sendesignale 28 sind beispielhaft in vertikaler Richtung, in der 2 senkrecht zur Zeichenebene, streifenartig aufgeweitet. Die Sendesignale 28 werden auf die Lichtsignalumlenkeinrichtung 22 gerichtet. Mit der Lichtsignalumlenkeinrichtung 22 werden die Sendesignale 28 in den Gesamtüberwachungsbereich 16 gelenkt.
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Mit der Lichtsignalumlenkeinrichtung 22 kann die Richtung der Sendesignale 28 in dem Gesamtüberwachungsbereich 16 variiert werden, sodass die Sendesignale 28 in horizontaler Richtung über den Gesamtüberwachungsbereich 16 geschwenkt werden können. Der Gesamtüberwachungsbereich 16 wird somit den streifenförmigen Sendesignalen 28 flächig abgetastet.
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Die Sendesignale 28 werden an etwa in dem Gesamtüberwachungsbereich 16 vorhandenen Objekten 18 reflektiert und als entsprechende Empfangssignale 30 zurückgesendet. Die zu der Detektionsvorrichtung 12 zurückgesendete Empfangssignale 30 werden mithilfe der Lichtsignalumlenkeinrichtung 22 zu der Empfangseinrichtung 24 gelenkt.
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Mit der Empfangsrichtung 24 werden die optischen Empfangssignale 30 in elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale 30 werden an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 übermittelt. Die Empfangseinrichtung 24 ist hierzu funktional mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 verbunden.
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Bei der optischen Detektionsvorrichtung 12 handelt es sich beispielhaft um ein sogenanntes LiDAR-System. Mit der optischen Detektionsvorrichtung 12 wird durch Messung der Zeit vom Senden eines Sendesignals 28 bis zum Empfang des entsprechenden reflektierten Empfangssignals 30 eine Entfernung des Objekts 18 relativ zu der optischen Detektionsvorrichtung 12 bestimmt. Ferner können die Richtung und eine Geschwindigkeit des Objekts 18 relativ zur optischen Detektionsvorrichtung 12 ermittelt werden.
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Die Objektinformationen, nämlich die Entfernung, die Richtung und die Geschwindigkeit des Objekts 18 relativ zur Detektionsvorrichtung 12, werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 an das Fahrerassistenzsystem 14 übermittelt und zur Steuerung entsprechender Betriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs 10 verwendet.
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Die Empfangseinrichtung 24 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der 3 bis 6 näher erläutert.
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Die Empfangseinrichtung 24 umfasst beispielhaft zwei Empfänger 32. Die Empfänger 32 verfügen jeweils über eine Mehrzahl von flächenartig angeordneten Empfangsbereichen 34. Die Empfangsbereiche 34 haben beispielhaft identische Form und Abmessung. Mit den Empfangsbereichen 34 können Empfangssignale 30 empfangen und zu elektrischen Signalen umgewandelt werden.
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Die Empfangsbereiche 34 sind in einer ersten Dimension 36, in der 3 in vertikalen Spalten, und einer zweiten Dimension 38, in horizontalen Reihen, angeordnet. Die Empfänger 32 sind in der zweiten Dimension 38 nebeneinander angeordnet. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Empfänger 32, wie in der 4 gezeigt, parallel ausgerichtet. Das heißt, die Senkrechten zu den Oberflächen der Empfänger 32 verlaufen parallel.
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Die Empfänger 32 sind in Richtung der ersten Dimension 36 um einen Versatz 33 zueinander, in der 3 nach unten, versetzt angeordnet, welcher der Hälfte der Ausdehnung 39 der Empfangsbereiche 34 entspricht. Jeder Empfänger 32 überwacht einen Einzelüberwachungsbereich 40. Durch die Anordnung der Empfänger 32 kann insgesamt der Gesamtüberwachungsbereich 16 in Richtung der zweiten Dimension 38 im Vergleich zu einem Einzelüberwachungsbereich 40 vergrößert werden. Die Einzelüberwachungsbereiche 40 der beiden Empfänger 32 sind in der 4 unterschiedlich schraffiert angedeutet. Die beiden Einzelüberwachungsbereiche 40 überlappen sich in einem Überlappungsbereich 42. Empfangssignale 30, welche aus dem Überlappungsbereich 42 kommen, werden mit beiden Empfängern 32 erfasst.
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In der 5 ist ein Schnitt durch den Gesamtüberwachungsbereich 16 gezeigt, bei dem die Zuteilung des Gesamtüberwachungsbereich 16 zu den Einzelüberwachungsbereichen 40 der Empfänger 32, ein streifenförmiges Sendesignal 28 und ein Objekt 18, an dem das Sendesignale 28 reflektiert wird, angedeutet sind. Empfangszentren 46 der Empfangsbereiche 34 des in der 5 linken Empfängers 32 sind mit Pluszeichen und Empfangszentren 46 des rechten Empfängers 32 mit Kreuzen markiert. Die Empfangszentren 46 befinden sich beispielhaft in der jeweiligen Mittel der Empfangsbereiche 34. Die Empfangszentren 46 der Empfangsbereiche 34 der beiden Empfänger 32 sind in der ersten Dimension 36 versetzt zueinander angeordnet sind
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Dem Überlappungsbereich 42 entspricht beispielhaft eine Überlappung von zwei Spalten der Empfänger 32. Durch den Versatz der Empfänger 32 um die Hälfte der Ausdehnung eines Empfangsbereichs 34 in Richtung der ersten Dimension 36 erhöht sich die Dichte der Empfangszentren 46 in den beiden betroffenen Spalten, welche dem Überlappungsbereich 42 zugeordnet sind, und somit die Auflösung, mit der der Überlappungsbereich 42 erfasst werden kann. Die Lage der Abbildungsmaxima 44 der Empfangssignale 30 können so genauer erkannt werden. Eine Winkelauflösung der Empfangseinrichtung 24 in Richtung der ersten Dimension 36 kann so verbessert werden. So können auch kleinere Objekte 18 in dem Überlappungsbereich 42 besser erkannt werden.
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6 zeigt den Schnitt aus der 5 durch den Gesamtüberwachungsbereich 16, wobei hier der besseren Übersichtlichkeit das Sendesignale 28 nicht gezeigt ist. Stattdessen ist ein Abbildungsmaximum 44 des an dem Objekt 18 reflektierten Empfangssignals 30 mit einem Kreis angedeutet.
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Das Abbildungsmaximum 44 des Empfangssignals 30 aus dem Überlappungsbereich 42 liegt jeweils in einem Empfangsbereich 34 des linken Empfängers 32 und einem Empfangsbereich 34 des rechten Empfängers 32 in unterschiedlichen Positionen relativ zu den entsprechenden Empfangszentren 46 der betreffenden Empfangsbereiche 32. Bei dem in der 5 linken Empfänger 32 liegt das Abbildungsmaximum 44 oberhalb des Empfangszentrums 46 des Empfangsbereichs 32 in der zweiten Reihe von oben und der sechsten Spalte von links. Bei dem in der 5 rechten Empfänger 32 liegt das Abbildungsmaximum 44 unterhalb des Empfangszentrums 46 des Empfangsbereichs 32 in der ersten Reihe von oben und der ersten Spalte von links. Eine Differenz von Abständen des Abbildungsmaximums 44 zu den jeweiligen Empfangszentren 46 der betreffenden Empfangsbereiche 32 entspricht der halben Ausdehnung 39 der Empfangsbereiche 32 in der ersten Dimension 36.
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In der 7 ist eine Empfangseinrichtung 24 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiel aus den 3 bis 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Empfänger 32 schräg aufeinander zu geneigt sind. Auf diese Weise wird der Überlappungsbereich 42 vergrößert. Außerdem liegt der der Minimalabstand des Überlappungsbereichs 42 näher an der Empfangseinrichtung 24. So kann auch in einem entsprechend geringeren Abstand zu der Detektionsvorrichtung 12 eine vergrößerte Auflösung erreicht werden. Dies ermöglicht die Erfassung auch von kleinen Objekten 18 beispielsweise im Nahfeld der Detektionsvorrichtung 12.
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In der 8 ist eine Empfangseinrichtung 24 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 3 bis 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Empfänger 32 schräg voneinander weg geneigt sind. Auf diese Weise wird der Gesamtüberwachungsbereich 16 in der zweiten Dimension 38 vergrößert.
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Der Überlappungsbereich 42 wird verkleinert. Der Minimalabstand des Überlappungsbereich 42 ist weiter entfernt von der Empfangseinrichtung 24. Auf diese Weise wird insgesamt die zu verarbeitende Datenmenge reduziert.
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In der 9 ist ein Schnitt durch den Gesamtüberwachungsbereich 16 mit der Zuteilung des Gesamtüberwachungsbereich 16 zu den Einzelüberwachungsbereichen 40 der Empfänger 32 und ein streifenförmigen Sendesignal 28 für eine Empfangseinrichtung 24 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiel aus den 3 bis 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Abbildungsmaxima 44 von Empfangssignalen 30 aus dem Überlappungsbereich 42 sowohl in der ersten Dimension 36 als auch in der zweiten Dimension 38 in unterschiedlichen Positionen zu den jeweiligen Empfangszentren 46 der betroffenen Empfangsbereiche 34 liegen. Auf diese Weise kann zusätzlich in der zweiten Dimension 38 die Auflösung verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017118156 A1 [0003]
