DE102019127281A1

DE102019127281A1 - Method and device for controlling a laser source of a LIDAR system

Info

Publication number: DE102019127281A1
Application number: DE102019127281.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Sedlak; Lukas Carek
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems, das die folgenden Schritte umfasst: Abtasten eines das LIDAR-System umgebenden Bereichs mit einem Laserstrahl (320), Empfangen und Erfassen zumindest eines von zumindest einem Objekt reflektierten Laserstrahls, Einstellen der Intensität des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer maximalen reflektierten Intensität durch ein Objekt in der Nähe des LIDAR-Systems, wobei die Intensität so gewählt wird, dass der Detektor beim erneuten Abtasten dieses Objekts übersättigt wird, weitere Abtastung des Bereichs um das LIDAR-System (320). Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems, die Verwendung der Vorrichtung in einem LIDAR-System und ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for controlling a laser source of a LIDAR system, comprising the following steps: scanning an area surrounding the LIDAR system with a laser beam (320), receiving and detecting at least one laser beam reflected from at least one object, Setting the intensity of the laser beam as a function of a maximum reflected intensity by an object in the vicinity of the LIDAR system, the intensity being selected so that the detector is oversaturated when this object is scanned again, further scanning of the area around the LIDAR system (320). The present invention also relates to an apparatus for controlling a laser source of a LIDAR system, the use of the apparatus in a LIDAR system and a computer program product.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung der Vorrichtung in einer LIDAR-Vorrichtung und auf ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to the method and an apparatus for controlling a laser source of a LIDAR system. The present invention also relates to the use of the device in a LIDAR device and to a computer program product.

Light Detection and Ranging (LIDAR) ist eine Technologie, mit der Entfernungen zu entfernten Zielen gemessen werden können. Typischerweise beinhaltet ein LIDAR-System eine Lichtquelle und einen Detektor. Die Lichtquelle kann beispielsweise ein Laser sein, der Licht mit einer bestimmten Betriebswellenlänge emittiert. Die Betriebswellenlänge eines LIDAR-Systems kann beispielsweise im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Die Lichtquelle emittiert Licht auf ein Ziel, das dann das Licht streut.Light Detection and Ranging (LIDAR) is a technology that can be used to measure distances to distant targets. Typically, a LIDAR system includes a light source and a detector. The light source can be, for example, a laser that emits light with a specific operating wavelength. The operating wavelength of a LIDAR system can, for example, be in the infrared, visible or ultraviolet range of the electromagnetic spectrum. The light source emits light onto a target, which then scatters the light.

Ein Teil des gestreuten Lichts wird am Detektor zurück empfangen. Das System bestimmt die Entfernung zum Ziel basierend auf einem oder mehreren Merkmalen, die dem Rücklicht zugeordnet sind. So kann das System beispielsweise die Entfernung zum Ziel basierend auf der Flugzeit eines zurückgegebenen Lichtimpulses bestimmen.Part of the scattered light is received back at the detector. The system determines the distance to the target based on one or more features associated with the taillight. For example, the system can determine the distance to the target based on the flight time of a returned light pulse.

Aktuelle LIDAR-Systeme haben keine geregelte Lichtleistung beim Scannen. Dies führt zu einem Übersprechen über den mehrkanaligen Lichtsensor aufgrund hochreflektierender Objekte im Sichtfeld. Die Minderung von Nebensprechen erfordert eine Laserleistungssteuerung, insbesondere bei Festkörper-LIDARs. Die Steuerung der Laserleistung basiert in der Regel auf einigen wenigen, festen, voreingestellten Leistungsstufen.Current LIDAR systems have no regulated light output when scanning. This leads to crosstalk via the multi-channel light sensor due to highly reflective objects in the field of view. The reduction of crosstalk requires laser power control, especially with solid state LIDARs. The control of the laser power is usually based on a few, fixed, preset power levels.

Im Dokument WO 2018/172260 A1 wird ein Verfahren zum Abtasten eines Abtastwinkels offenbart, bei dem mindestens ein elektromagnetischer Strahl erzeugt wird, der zumindest eine elektromagnetische Strahl wird entlang des Abtastwinkels abgelenkt und der zumindest eine an einem Objekt reflektierte elektromagnetische Strahl empfangen und erfasst, wobei mindestens ein zweiter elektromagnetischer Strahl nach mindestens einem ersten elektromagnetischen Strahl erzeugt wird und wobei der zweite elektromagnetische Strahl mit einer geringeren Energie als der erste elektromagnetische Strahl erzeugt wird. Darüber hinaus wird ein LIDAR-Gerät offenbart.In the document WO 2018/172260 A1 A method for scanning a scanning angle is disclosed in which at least one electromagnetic beam is generated, the at least one electromagnetic beam is deflected along the scanning angle and the at least one electromagnetic beam reflected on an object is received and detected, with at least one second electromagnetic beam after at least a first electromagnetic beam is generated and wherein the second electromagnetic beam is generated with a lower energy than the first electromagnetic beam. A lidar device is also disclosed.

Nach dem Stand der Technik wird die optimale Leistung zur Steuerung einer Laserquelle entsprechend der maximalen Amplitude eines Objekts über alle Raumkanäle ermittelt. Die Leistung ist so angepasst, dass ein linearer Modus im Detektorausgang gewährleistet ist, wie in dargestellt.According to the prior art, the optimal power for controlling a laser source is determined according to the maximum amplitude of an object over all spatial channels. The power is adjusted to ensure a linear mode in the detector output, as in shown.

In 1 ist die reflektierte Leistung eines Objekts in Watt über die Entfernung, z.B. in Metern, aufgetragen. zeigt eine erste Reflexionsspitze, die z.B. durch ein Verkehrsschild verursacht wird. Eine zweite kleinere Reflexionsspitze wird z.B. von einem Fußgänger verursacht. Da die Reflexionsspitze zu klein ist, kann der Fußgänger vom LIDAR-System nicht erkannt werden.In 1 the reflected power of an object is plotted in watts over the distance, e.g. in meters. shows a first reflection peak, which is caused, for example, by a traffic sign. A second smaller reflection peak is caused by a pedestrian, for example. Since the reflection tip is too small, the pedestrian cannot be recognized by the LIDAR system.

Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems bereitzustellen, um den Erfassungsbereich eines LIDAR-Systems zu verbessern und die Erfassung von Objekten mit einem kleinen Reflexionsvermögen oder mit einer kleinen reflektierenden Oberfläche (z.B. Fußgänger) zu verbessern. Dieses Ziel wird durch die unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object of the present invention is to provide a device and a method for controlling a laser source of a LIDAR system in order to improve the detection range of a LIDAR system and to detect objects with a small reflectivity or with a small reflective surface (e.g. pedestrians). to improve. This goal is achieved by the independent claims. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.

Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems bereit, das die folgenden Schritte umfasst:

- Abtasten eines Bereichs um das LIDAR-System herum mit einem Laserstrahl,
- Empfangen und Erfassen zumindest eines von zumindest einem Objekt reflektierten Laserstrahls,
- Einstellen der Intensität des Laserstrahls in Abhängigkeit von dem Objekt, das in der Nähe des LIDAR-Systems am meisten reflektiert, wobei die Intensität so gewählt wird, dass der Detektor übersättigt ist, wenn dieses Objekt erneut abgetastet wird,
- weitere Abtastung des Bereichs um das LIDAR-System herum.

In particular, the present invention provides a method for controlling a laser source of a LIDAR system, comprising the following steps:

- Scanning an area around the LIDAR system with a laser beam,
- Receiving and detecting at least one laser beam reflected by at least one object,
- Adjustment of the intensity of the laser beam as a function of the object that reflects the most in the vicinity of the LIDAR system, the intensity being selected so that the detector is oversaturated when this object is scanned again,
- further scanning of the area around the lidar system.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Sensors vor. Die Grundidee der Erfindung ist es, die Intensität des Laserstrahls für einen zweiten Scan der Umgebung auf der Grundlage eines ersten Scans einer Umgebung des LIDAR-Systems, abhängig vom am stärksten reflektierenden Objekt in der Umgebung, so zu wählen, dass der Detektor beim Scannen dieses Objekts während des zweiten Scans übersättigt wird. Dies hat den Vorteil, dass zum einen die Reichweite des Sensors bei einem stark reflektierenden Objekt in der Umgebung erhöht werden kann und zum anderen die Dynamik des Sensors erhöht werden kann, so dass auch Objekte mit geringem Reflexionsvermögen oder mit kleiner reflektierender Oberfläche (z.B. Fußgänger) zuverlässig erkannt werden können.The invention proposes a method for controlling a laser source of a LIDAR sensor. The basic idea of the invention is to select the intensity of the laser beam for a second scan of the environment on the basis of a first scan of an environment of the LIDAR system, depending on the most strongly reflecting object in the environment, so that the detector when scanning this Object becomes oversaturated during the second scan. This has the advantage that, on the one hand, the range of the sensor can be increased in the case of a highly reflective object in the vicinity and, on the other hand, the dynamics of the sensor can be increased so that objects with low reflectivity or with a small reflective surface (e.g. pedestrians) can be reliably recognized.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Abtastens eines das LIDAR-System umgebenden Bereichs mit einem Laserstrahl den Schritt des Einstellens einer maximalen Versorgungsspannung und einer maximalen Kondensatorladezeit des LIDAR-Systems vor dem Abtasten des Bereichs um das LIDAR-System.According to a modified embodiment of the invention, the step comprises scanning an area surrounding the LIDAR system with a laser beam, the step of setting a maximum supply voltage and a maximum capacitor charging time of the LIDAR system before scanning the area around the LIDAR system.

Gemäß einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt zum Einstellen der Intensität des Laserstrahls in Abhängigkeit von dem Objekt, das in der Nähe des LIDAR-Systems am meisten reflektiert, die Schritte zum Berechnen eines neuen Wertes der Versorgungsspannung durch die maximale reflektierte Intensität.According to a further modified embodiment of the invention, the step of adjusting the intensity of the laser beam as a function of the object which reflects the most in the vicinity of the LIDAR system comprises the steps of calculating a new value of the supply voltage from the maximum reflected intensity.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner die Schritte von:

- wenn die maximale Intensität nicht erreicht wird, Ausführen des Schrittes zum Abtasten des Bereichs um das LIDAR-System,
- wenn die maximale Intensität erreicht wird, Einstellen eines neuen Wertes der Versorgungsspannung,
- wenn der neue Wert der Versorgungsspannung in einem möglichen Bereich liegt, Ausführen des Schritts zum Abtasten des Bereichs um das LIDAR-System,
- wenn der neue Wert der Versorgungsspannung nicht in einem möglichen Bereich liegt, Einstellen eines neuen Wertes der Ladezeit und Ausführen des Schrittes zum Abtasten des Bereichs um das LIDAR-System.

According to a modified embodiment of the invention, the method further comprises the steps of:

- if the maximum intensity is not reached, carry out the step of scanning the area around the lidar system,
- when the maximum intensity is reached, setting a new value for the supply voltage,
- if the new value of the supply voltage is in a possible range, executing the step for scanning the area around the LIDAR system,
if the new value of the supply voltage is not in a possible range, setting a new value for the charging time and carrying out the step for scanning the area around the LIDAR system.

Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems vor, wobei die Vorrichtung umfasst: zumindest einen Laserkondensator zum Speichern einer Ladung einer Laserleistung eines Laserpulses, eine Energieversorgungsquelle zum Liefern einer Spannung an den Laserkondensator, einen ersten Regler, wobei der erste Regler derart eingerichtet ist, die Kondensatorladung über einen Spannungspegel der Energieversorgungsquelle und eine Ladezeit zu steuern, wobei die Vorrichtung zumindest einen zweiten Regler zum Steuern der Energieversorgungsquelle umfasst, wobei die zweite Steuerung derart eingerichtet ist, um den Spannungspegel der Energieversorgungsquelle mit einer höheren Priorität als die Ladezeit einzustellen. Die aus dem Stand der Technik bekannten LIDAR-Systeme haben keine geregelte Lichtleistung beim Scannen. Dies führt zu einem Übersprechen über den mehrkanaligen Lichtsensor aufgrund hochreflektierender Objekte im Sichtfeld. Die Minderung des Übersprechens erfordert eine Laserleistungssteuerung, insbesondere bei Festkörper-LIDARs. Die Steuerung der Laserleistung basiert in der Regel auf einigen wenigen fest eingestellten Leistungsstufen. Mit der Vorrichtung zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems gemäß der Erfindung wird die Präzision der Regelung der Laserquelle eines LIDAR-Systems verbessert. Die Lösung basiert auf einer Kombination von zwei Reglern für den Betrieb eines LIDAR-Systems.The present invention also provides a device for controlling a laser source of a LIDAR system, the device comprising: at least one laser capacitor for storing a charge of a laser power of a laser pulse, a power supply source for supplying a voltage to the laser capacitor, a first regulator, the The first controller is set up to control the capacitor charge via a voltage level of the energy supply source and a charging time, the device comprising at least one second controller for controlling the energy supply source, the second controller being set up to set the voltage level of the energy supply source with a higher priority than set the charging time. The LIDAR systems known from the prior art have no regulated light output during scanning. This leads to crosstalk via the multi-channel light sensor due to highly reflective objects in the field of view. Reducing crosstalk requires laser power control, especially with solid state LIDARs. The control of the laser power is usually based on a few fixed power levels. With the device for controlling a laser source of a LIDAR system according to the invention, the precision of the regulation of the laser source of a LIDAR system is improved. The solution is based on a combination of two controllers for operating a LIDAR system.

Die vorliegende Erfindung sieht ferner die Verwendung der Vorrichtung wie beschrieben in einem LIDAR-System vor.The present invention also provides for the use of the device as described in a LIDAR system.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Computerprogrammprodukt mit Anweisungen bereit, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens auszuführen.The present invention also provides a computer program product having instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method described above.

Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen offenbart sind, können allein oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.These and other aspects of the invention will be apparent and explained with reference to the embodiments described below. Individual features that are disclosed in the embodiments can, alone or in combination, constitute an aspect of the present invention. Features of the various embodiments can be transferred from one embodiment to another embodiment.

In den Zeichnungen:

1 zeigt schematische Ansichten der reflektierten Leistung eines Laserstrahls, der von einem Objekt reflektiert wird, wobei die reflektierte Leistung gegen den Abstand aufgetragen ist, 1 a) zeigt eine schematische Ansicht aus dem Stand der Technik und 1 b) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

In the drawings:

1 shows schematic views of the reflected power of a laser beam reflected from an object, where the reflected power is plotted against the distance, 1 a) FIG. 11 shows a schematic view from the prior art and FIG 1 b) according to an embodiment of the present invention,
2 shows a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention,
3 Figure 12 is a flow diagram illustrating a method for controlling a laser source of a lidar system in accordance with an embodiment of the invention.

1 zeigt schematische Ansichten der reflektierten Leistung 2 eines von einem Objekt reflektierten Laserstrahls, wobei die reflektierte Leistung 2 über den Abstand 1 aufgetragen ist. Für die Vermessung der Umgebung z.B. eines Fahrzeugs, wird das Fahrzeug typischerweise mit geeigneten Sensoren in Form von 3D-Scannern, wie z.B. so genannten LIDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) oder Radarsensoren, ausgestattet. Bei der optischen Entfernungsmessung wird der Abstand zu Objekten bestimmt, indem die Umgebung und damit die Objekte darin mit gepulstem Laserlicht beleuchtet und das reflektierte Laserlicht erfasst wird. Die Rücklaufzeit des Laserlichts ist ein Maß für den Abstand zur Oberfläche eines Objekts in der Umgebung. Eine Intensität der Reflexion kann verarbeitet werden, um weitere Informationen in Bezug auf eine Oberfläche, die das Laserlicht reflektiert zu erhalten. Das empfangene optische Signal 5, 6, 7 am Detektor und damit die abgeleiteten Intensitätswerte beziehen sich auf die Eigenschaften der Oberfläche, von der der Laserimpuls reflektiert wurde. Daher ist die Intensität ein potenziell nützlicher Parameter, da sie Informationen über die Oberfläche enthält. Die Leistung ist so angepasst, dass ein linearer Modus 3 im Detektorausgang gewährleistet ist, wie in zu sehen ist. In 1 wird die reflektierte Leistung 2 eines Objekts in Watt gegen den Abstand 1, z.B. in Metern, dargestellt. 1 a) zeigt einen ersten Reflexionsspitzenwert 5, der durch ein stark reflektierendes Objekt im Sichtfeld des LIDAR-Systems, z.B. durch ein Verkehrsschild, verursacht wird. Eine zweite kleinere Reflexionsspitze 6 wird z.B. von einem Fußgänger verursacht, der weiter vom LIDAR-System entfernt ist. Da die Reflexionsspitze 6 zu klein ist, kann der Fußgänger vom LIDAR-System nicht entsprechend erkannt werden. 1 shows schematic views of reflected power 2 a laser beam reflected from an object, the reflected power 2 about the distance 1 is applied. To measure the surroundings of a vehicle, for example, the vehicle is typically equipped with suitable sensors in the form of 3D scanners, such as so-called LIDAR sensors (Light Detection and Ranging) or radar sensors. With optical distance measurement, the distance to objects is determined by illuminating the environment and thus the objects in it with pulsed laser light and capturing the reflected laser light. The return time of the laser light is a measure of the distance to Surface of an object in the vicinity. An intensity of the reflection can be processed to obtain further information related to a surface that is reflecting the laser light. The received optical signal 5 , 6th , 7th at the detector and thus the derived intensity values relate to the properties of the surface from which the laser pulse was reflected. Hence, intensity is a potentially useful parameter as it contains information about the surface. The performance is adjusted to be a linear mode 3 is guaranteed in the detector output, as in you can see. In 1 becomes the reflected power 2 of an object in watts versus distance 1 , for example in meters. 1 a) shows a first reflection peak 5 caused by a highly reflective object in the LIDAR system's field of vision, e.g. a traffic sign. A second smaller reflective tip 6th is caused, for example, by a pedestrian who is further away from the LIDAR system. As the reflection tip 6th is too small, the pedestrian cannot be recognized appropriately by the LIDAR system.

1 b) zeigt eine schematische Ansicht der reflektierten Leistung 2 eines von einem Objekt reflektierten Laserstrahls, wobei die reflektierte Leistung 2 gegen den Abstand 1 aufgetragen ist, wobei in 1 b) ein halbgesättigter Modus 4 eines LIDAR-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In 1 b) ist der Sättigungseffekt eines stark reflektierenden Objekts 5 in der Nähe des Scanners oberhalb der Erfassungsschwelle zu sehen. Die Grundidee der aktuellen Erfindung ist es, die Laserimpulsleistung aufgrund des am stärksten reflektierenden Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs einzustellen und den Detektor in einem gesättigten Modus 4 arbeiten zu lassen, was zu folgenden Vorteilen führt. Ein höherer Erfassungsbereich, wenn sich ein hochreflektierendes Objekt in der Szene befindet, kann erreicht werden. Darüber hinaus kann ein höherer Dynamikbereich durch das Reflexionsvermögen des Objekts erreicht werden. Durch diese Vorteile können Objekte, die bisher nicht erkannt werden konnten, mit einem höheren Dynamikumfang erkannt werden. In 1 b) kann beispielsweise der bisher nicht erkennbare Fußgänger 7 zuverlässig erkannt werden, wenn sich das LIDAR-System im gesättigten Modus 4 befindet. 1 b) Figure 3 shows a schematic view of the reflected power 2 a laser beam reflected from an object, the reflected power 2 against the distance 1 is applied, with in 1 b) a semi-saturated mode 4th of a lidar system according to an embodiment of the present invention. In 1 b) is the saturation effect of a highly reflective object 5 can be seen near the scanner above the detection threshold. The basic idea of the current invention is to adjust the laser pulse power based on the most highly reflective object in the vicinity of the vehicle and to set the detector in a saturated mode 4th to let work, which leads to the following advantages. A higher detection area when there is a highly reflective object in the scene can be achieved. In addition, a higher dynamic range can be achieved through the reflectivity of the object. Due to these advantages, objects that could not be recognized up to now can be recognized with a higher dynamic range. In 1 b) For example, the previously unrecognizable pedestrian can 7th can be reliably detected when the lidar system is in saturated mode 4th is located.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gemessene Amplitude 9 der von einem Objekt reflektierten Leistung und die Sättigungsbreite 10 werden zur Einstellung der Ladezeit 11 und der Ladespannung 12 durch einen Regler 8 verwendet. Die vorliegende Lösung basiert auf einer Kombination von zwei Reglern 13, 14 zum Betrieb eines LIDAR-Systems. Die Laserleistung eines Laserpulses entspricht einer in einem Laserkondensator gespeicherten Ladung. Das Laden des Kondensators wird durch den Spannungspegel 12 einer Energieversorgungsquelle und die Ladezeit 11 gesteuert. Nach dem Stand der Technik kann die Ladezeit 11 z.B. mit 16 möglichen Pegeln in einem ASIC des LIDAR-Systems voreingestellt werden. Diese Regelung der Ladezeit 11 gewährleistet nur eine grundsätzliche Steuerung der Laserleistung des Laserpulses. Gemäß der Erfindung ist ein zweiter Regler 14 zur Regelung der Ladestromquelle und damit der Ladespannung 12 vorgesehen. Der zweite Regler 14 verbessert die Granularität der Leistungseinstellungen, wobei die Versorgungsspannung 12 durch den zweiten Regler 14 mit höherer Priorität geändert wird. Die Kondensatorladezeit 11 wird nur geändert, wenn die Versorgungsspannung 12 eine minimale oder maximale Spannung erreicht. Diese Lösung ist in der Lage, den optimalen Leistungswert für bis zu fünf Messzyklen einzustellen. Die Laserquelle eines LIDAR-Systems sendet Laserstrahlen mit einer hohen Frequenz aus und die Zeit zum Einstellen einer präzisen Energie im Laserkondensator beträgt typischerweise 10 µs. Die Regler z.B. für die Pulsweitenmodulation (PWM) haben typischerweise eine langsamere Reaktion als 10 µs und können daher mit diesem Verfahren zur Steuerung einer Laserquelle eines LIDAR-Systems eine schnelle Reaktion erreichen. Daher kann gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung einer Laserquelle eines LIDAR-Systems vorgesehen sein. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Regler 13, wobei der erste Regler 13 derart eingerichtet ist, die Kondensatorladung über einen Spannungspegel 12 der Energieversorgungsquelle und eine Ladezeit 11 zu steuern. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung mindestens einen zweiten Regler 14 zum Steuern der Energieversorgungsquelle, wobei der zweite Regler derart eingerichtet ist, das Spannungsniveau 12 mit einer höheren Priorität als die Ladezeit 11 einzustellen. 2 shows a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention. The measured amplitude 9 the power reflected from an object and the saturation width 10 are used to set the loading time 11 and the charging voltage 12th through a regulator 8th used. The present solution is based on a combination of two controllers 13th , 14th for operating a LIDAR system. The laser power of a laser pulse corresponds to a charge stored in a laser capacitor. The charging of the capacitor is determined by the voltage level 12th a power supply source and the charging time 11 controlled. According to the state of the art, the charging time 11 For example, it can be preset with 16 possible levels in an ASIC of the LIDAR system. This regulation of the loading time 11 only guarantees a basic control of the laser power of the laser pulse. According to the invention is a second regulator 14th for regulating the charging current source and thus the charging voltage 12th intended. The second regulator 14th improves the granularity of the power settings, taking the supply voltage 12th through the second regulator 14th is changed with a higher priority. The capacitor charging time 11 is only changed when the supply voltage 12th reached a minimum or maximum voltage. This solution is able to set the optimal power value for up to five measuring cycles. The laser source of a LIDAR system emits laser beams with a high frequency and the time to set a precise energy in the laser capacitor is typically 10 µs. The controllers, for example for pulse width modulation (PWM), typically have a slower response than 10 µs and can therefore achieve a quick response with this method for controlling a laser source of a LIDAR system. Therefore, according to the invention, a device for controlling a laser source of a LIDAR system can be provided. The device comprises a first regulator 13th , where the first controller 13th is set up in such a way that the capacitor charge over a voltage level 12th the power supply source and a charging time 11 to control. In addition, the device comprises at least one second regulator 14th for controlling the energy supply source, the second regulator being set up in such a way, the voltage level 12th with a higher priority than the loading time 11 adjust.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Laserquelle eines LIDAR-Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Schritt 300 bezeichnet den Start der Methode. In Schritt 310 werden die Versorgungsspannung 12 und die Kondensatorladezeit 11 des LIDAR-Systems auf einen Maximalpegel eingestellt, bevor die Umgebung des LIDAR-Systems 320 abgetastet wird. 3 Figure 12 is a flow diagram illustrating a method for controlling a laser source of a LIDAR system in accordance with an embodiment of the invention. step 300 denotes the start of the method. In step 310 become the supply voltage 12th and the capacitor charging time 11 of the lidar system is set to a maximum level before the environment of the lidar system 320 is scanned.

In Schritt 320 wird der Bereich um ein LIDAR-System mit dem Laserstrahl abgetastet und zumindest ein von zumindest einem Objekt reflektierter Laserstrahl empfangen und vom LIDAR-System erfasst. Anschließend wird die Intensität des Laserstrahls in Abhängigkeit von dem Objekt, das in der Nähe des LIDAR-Systems am meisten reflektiert, eingestellt. Dies geschieht durch Berechnen eines neuen Wertes der Versorgungsspannung 12 durch eine maximale reflektierte Intensität, wobei, wenn der erforderliche Versorgungsspannungspegel 12 außerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, eine neue Ladezeit 11 berechnet und angewendet wird.In step 320 the area around a LIDAR system is scanned with the laser beam and at least one laser beam reflected by at least one object is received and recorded by the LIDAR system. The intensity of the laser beam is then adjusted depending on the object that reflects the most in the vicinity of the LIDAR system. This is done by calculating a new value for the supply voltage 12th by a maximum reflected intensity, where if the required supply voltage level 12th is outside a certain range, a new loading time 11 is calculated and applied.

In Schritt 330 wird daher abgefragt, ob die maximale reflektierte Intensität erreicht wird.In step 330 it is therefore queried whether the maximum reflected intensity is reached.

Wenn die maximale Intensität nicht erreicht wird, beginnt das Verfahren wieder mit Schritt 320, indem der Schritt des Abtastens des Bereichs um das LIDAR-System herum ausgeführt wird.If the maximum intensity is not reached, the procedure starts again with step 320 by performing the step of scanning the area around the lidar system.

Wenn die maximale reflektierte Intensität erreicht wird, wird in Schritt 340 ein neuer Wert der Versorgungsspannung 12 eingestellt. Wenn der neue Wert der Versorgungsspannung 12 in einem möglichen Bereich liegt, beginnt das Verfahren wieder mit Schritt 320, indem es den Schritt zum Abtasten des Bereichs um das LIDAR-System herum ausführt. Wenn der neue Wert der Versorgungsspannung nicht in einem möglichen Bereich liegt, wird in Schritt 360 ein neuer Wert der Ladezeit 11 eingestellt. Anschließend beginnt das Verfahren wieder mit Schritt 320, indem es den Schritt des Abtastens des Bereichs um das LIDAR-System ausführt.When the maximum reflected intensity is reached, step 340 a new value of the supply voltage 12th set. When the new value of the supply voltage 12th is in a possible range, the procedure starts again with step 320 by performing the step of scanning the area around the lidar system. If the new value of the supply voltage is not in a possible range, step 360 a new value of the loading time 11 set. The procedure then begins again with step 320 by performing the step of scanning the area around the lidar system.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Entfernungdistance
22: reflektierte Leistungreflected performance
33: Linearer ModusLinear mode
44th: Halbgesättiger ModusSemi-saturated mode
55: Reflexionsspitze von einem VerkehrszeichenReflection tip from a traffic sign
66th: Reflexionsspitze von einem nicht erkennbaren FußgängerReflection tip from an unrecognizable pedestrian
77th: Reflexionsspitze von einem erkennbaren FußgängerReflection tip from a recognizable pedestrian
88th: ReglerRegulator
99: Amplitudeamplitude
1010: SättigungsbreiteSaturation width
1111: LadezeitLoading time
1212th: LadespannungCharging voltage
1313th: erste Steuerungfirst control
1414th: zweite Steuerung second control
300300: Startbegin
310310: Versorgungsspannung auf Maximum eingestellt, Ladezeit auf Maximum eingestelltSupply voltage set to maximum, charging time set to maximum
320320: AbtastungScanning
330330: maximale Intensität erreicht?reached maximum intensity?
340340: neuer Wert der Versorgungsspannungnew value of the supply voltage
350350: neuer Spannungspegel im möglichen Bereich?new voltage level in the possible range?
360360: neuer Wert der Ladezeitnew value of the loading time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2018/172260 A1 [0005]

Claims

A method for controlling a laser source of a LIDAR system, comprising the following steps: - Scanning an area around the LIDAR system with a laser beam (320), - Receiving and detecting at least one laser beam reflected by at least one object, - Setting the intensity of the laser beam as a function of a maximum reflected intensity by an object in the vicinity of the LIDAR system, the intensity being selected so that the detector is oversaturated when this object is scanned again, - further scanning of the area around the LIDAR system (320).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the step of scanning an area surrounding the LIDAR system using a laser beam (320) includes the steps of setting a maximum supply voltage and a maximum capacitor charging time of the LIDAR system (310) prior to scanning the area around the LIDAR System (320) includes.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the step of adjusting the intensity of the laser beam as a function of a maximum reflected intensity by an object in the vicinity of the LIDAR system comprises the steps of calculating a new value of the supply voltage by the maximum reflected intensity (340).

Procedure according to Claim 3 The method further comprising the steps of: - if the maximum reflected intensity is not reached, performing the step of scanning the area around the LIDAR system (320), - if the maximum reflected intensity is reached, setting a new value of the supply voltage (340), - if the new value of the supply voltage is in a possible range, executing the step for scanning the area around the LIDAR system (320), - if the new value of the supply voltage is not in a possible range, set (360 ) a new value of the loading time (11) and performing the step of scanning the area around the lidar system (320).

Apparatus for controlling a laser source of a LIDAR system, the apparatus comprising: at least one laser capacitor for storing a charge of a laser power of a laser pulse, a power supply source for supplying a voltage (12) to the laser capacitor, a first regulator (13), the first regulator (13) being set up to control the capacitor charge via a voltage level (12) of the energy supply source and a charging time (11), wherein the device comprises at least one second regulator (14) for controlling the energy supply source, the second regulator being set up to set the voltage level (12) of the energy supply source with a higher priority than the charging time (11).

Use the device after Claim 5 in a LIDAR system.

Computer program product, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to the Claims 1 to 4th executes.