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QUERVERWEIS ZUR VERWANDTEN ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. November 2018 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0138981 , deren Inhalt in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät und ein LIDAR-Gerät und insbesondere ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät und ein LIDAR-Gerät, die den Abstand zu einem Messobjekt unter Verwendung von optischen Mitteln präzise messen können.
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Ein Gerät zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung (engl. Light Detection and Ranging, LIDAR) ist eine Art Sensor zum Aussenden von Laserlicht und dann zum Empfangen einer von einem Hindernis reflektierten Reflexionswelle für die Einordnung des Abstands zum Hindernis anhand einer Laufzeit des Laserlichts.
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Ein derartiges LIDAR-Gerät ist einem Gerät zur funkgestützten Ortung und Abstandsmessung (engl. Radio Detection and Ranging, RADAR) hinsichtlich der Funktion ähnlich. Im Gegensatz zum RADAR-Gerät, das eine Funkwelle verwendet, verwendet das LIDAR-Gerät jedoch Licht und wird daher als Video-RADAR' bezeichnet. Aufgrund der Doppler-Effekt-Differenz zwischen dem Licht und einer Mikrowelle besitzt das LIDAR-Gerät hinsichtlich der Azimutauflösung, der Abstandsauflösung oder dergleichen bessere Eigenschaften als das RADAR-Gerät.
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Zu den Hauptleistungskennzahlen des LIDAR-Geräts können ein maximaler/minimaler Messabstand, eine Abstandsauflösung, ein horizontales Sichtfeld, ein vertikales Sichtfeld, eine Winkelauflösung oder dergleichen zählen.
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Um die Sichtfeldleistung des LIDAR-Geräts durch die Vergrößerung eines Lasersteuerungswinkels zu verbessern, werden heutzutage Techniken wie etwa eine Motorrotation, ein Mikrospiegel, eine optische phasengesteuerte Gruppenantenne, eine VCSEL-Anordnung und dergleichen entwickelt.
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Bei der heute am häufigsten verwendeten Motorrotationstechnik ist die Erweiterung eines horizontalen Sichtfeldes einfach, die Erweiterung eines vertikalen Sichtfeldes erfordert jedoch mehrere Laserdioden oder eine Prismenoptik.
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Die Prismenoptik hat aufgrund der Zerlegung des Laserlichts eine begrenzte Entfernungsmessleistung, daher wird hauptsächlich ein Schema zum Einsetzen mehrerer Mehrkanal-Laserdioden verwendet.
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Ein derartiges existierendes LIDAR-Gerät kann unter Berücksichtigung der Einbaulage eines LIDAR-Sensors verschiedene Motorantriebssysteme in horizontaler Richtung verwenden, um ein breites Sichtfeld zu gewährleisten, das Sichtfeld in vertikaler Richtung, d.h. in Höhenrichtung eines Fahrzeugs, ist jedoch möglicherweise begrenzt.
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Um das Sichtfeld in vertikaler Richtung zu sichern, werden eine Laserdiode mit einem separaten Kanal, die Laserlicht so aussendet, dass das Laserlicht in vertikaler Richtung zur Straße hin geneigt ist, und eine Fotodiode, die das Laserlicht empfängt, eingesetzt.
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Die Erhöhung der Kanalanzahl ist jedoch restriktiv, und wenn eine tatsächliche Neigungsorientierung eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straße durch ein Hindernis auf der Straße verändert wird, ist es schwierig, die Zuverlässigkeit der Informationen zur Hinderniserkennung zu gewährleisten.
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Wenn z.B. das Fahrzeug auf Steinen auf der Straße oder auf einem Gefälle oder durch ein Schlagloch in der Straße fährt, variiert dementsprechend der Sendebereich des Laserlichts und wird somit ein sich näherndes Hindernis nicht präzise bestimmt.
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Die vorliegende Offenbarung stellt ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät und ein LIDAR-Gerät bereit, die es ermöglichen, die Zuverlässigkeit der erfassten Informationen zu überprüfen, indem in Echtzeit eine Fahrzeugneigung in Bezug auf eine Straße gesichert wird, die durch Subtraktion einer tatsächlich gemessenen vertikalen Neigung und horizontalen Neigung von einer idealen vertikalen Neigung und horizontalen Neigung eines vorhandenen Fahrzeugs unter Verwendung eines Sensors zum Aussenden von Laserlicht, so dass das Laserlicht zur Straße hin geneigt ist, und mit einer mit dem Sensor erhaltenen Fluglänge erhalten wird. Das oben Beschriebene ist jedoch nur beispielhaft und der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät Folgendes: eine Fluglängenableitungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie eine Fluglänge eines ersten Laserlichts ableitet, das so ausgesendet wird, dass es ausgehend von einem Fahrzeug zu einer Straße hin geneigt ist; eine Einheit zur Messung einer vertikalen Fahrzeugneigung, die so ausgelegt ist, dass sie die vertikale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge schätzt; eine Einheit zur Messung einer horizontalen Fahrzeugneigung, die so ausgelegt ist, dass sie die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge schätzt; eine Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie die Zuverlässigkeit von Informationen bestimmt, die auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung erfasst werden; und eine Datenverarbeitungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie die erfassten Informationen als gültige Daten verarbeitet, wenn die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, und die erfassten Informationen als ungültige Daten verarbeitet oder eine Warnmeldung ausgibt, wenn die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt werden.
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In einer Ausführungsform kann die Fluglängenableitungseinheit eine Laufzeit (engl. Time of Flight - TOF) unter Verwendung von Reflexionslicht, das ausgehend von einer ersten Position auf der Straße empfangen wird, in Bezug auf das erste Laserlicht berechnen, das so ausgesendet wurde, dass es auf der Basis einer Höhenrichtung des Fahrzeugs in einem ersten Winkel zur Straße hin geneigt ist, und die Fluglänge des ersten Laserlichts unter Verwendung der berechneten TOF ableiten.
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In einer Ausführungsform kann die Einheit zur Messung der vertikalen Fahrzeugneigung eine tatsächliche vertikale Neigung in Bezug auf das abgeleitete Fluglicht und eine Einbauhöhe des zum Aussenden des ersten Laserlichts ausgelegten Sensors berechnen, die tatsächliche Neigung von einer idealen vertikalen Neigung subtrahieren und die vertikale Neigung des Fahrzeugs schätzen, und die Einheit zur Messung der horizontalen Fahrzeugneigung kann bestimmen, ob linke und rechte Bezugsmuster PT des ersten Laserlichts innerhalb eines Fehlertoleranzbereichs liegen, eine tatsächliche horizontale Neigung ausgehend von einer idealen horizontalen Neigung berechnen, wenn die linken und rechten Bezugsmuster PT innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, und die tatsächliche horizontale Neigung von der idealen horizontalen Neigung subtrahieren, um die horizontale Fahrzeugneigung zu schätzen.
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In einer Ausführungsform kann die Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit auf der Grundlage einer idealen Zahl, die in einem Zustand gemessen wird, in dem das Fahrzeug und die Straße parallel verlaufen, die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmen, wenn die vertikale Fahrzeugneigung und die horizontale Fahrzeugneigung innerhalb eines normalen Bereichs liegen, und die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmen, wenn sie außerhalb des normalen Bereichs liegen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren Folgendes: einen Fluglängenableitungsschritt zum Ableiten einer Fluglänge von erstem Laserlicht, das so aussendet wird, dass es ausgehend von einem Fahrzeug zu einer Straße hin geneigt ist; einen Schritt zum Schätzen einer vertikalen Fahrzeugneigung und einer horizontalen Fahrzeugneigung zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge; einen Zuverlässigkeitsbestimmungsschritt zum Bestimmen der Zuverlässigkeit von Informationen, die auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung erfasst werden; und einen Datenverarbeitungsschritt zum Verarbeiten der erfassten Informationen als gültige Daten, wenn die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, und zum Verarbeiten der erfassten Informationen als ungültige Daten oder zum Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt werden.
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In einer Ausführungsform kann im Fluglängenableitungsschritt eine Laufzeit (TOF) unter Verwendung von Reflexionslicht, das von einer ersten Position auf der Straße empfangen wird, in Bezug auf das erste Laserlicht berechnet werden, das so ausgesendet wurde, dass es auf der Grundlage einer Höhenrichtung des Fahrzeugs in einem ersten Winkel zur Straße hin geneigt ist, und die Fluglänge des ersten Laserlichts kann unter Verwendung der berechneten TOF abgeleitet werden.
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In einer Ausführungsform kann im Schritt zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung eine tatsächliche vertikale Neigung unter Bezugnahme auf das abgeleitete Fluglicht und eine Einbauhöhe des zum Aussenden des ersten Laserlichts ausgelegten Sensors berechnet werden, kann die tatsächliche Neigung von einer idealen vertikalen Neigung subtrahiert werden, um die vertikale Fahrzeugneigung zu schätzen, kann festgestellt werden, ob linke und rechte Bezugsmuster PT des ersten Laserlichts innerhalb eines Fehlertoleranzbereichs liegen, kann ausgehend von einer idealen horizontalen Neigung eine tatsächliche horizontale Neigung berechnet werden, wenn die linken und rechten Bezugsmuster PT innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, und kann die tatsächliche horizontale Neigung von der idealen horizontalen Neigung subtrahiert werden, um die horizontale Fahrzeugneigung zu schätzen.
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In einer Ausführungsform können auf der Grundlage einer idealen Zahl, die in einem Zustand gemessen wird, in dem das Fahrzeug und die Straße parallel verlaufen, im Zuverlässigkeitsbestimmungsschritt die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, wenn die vertikale Fahrzeugneigung und die horizontale Fahrzeugneigung innerhalb eines normalen Bereichs liegen, und die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt werden, wenn sie außerhalb des normalen Bereichs liegen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist ein LIDAR-Gerät Folgendes auf: einen Sensor, der so ausgelegt ist, dass er erstes Laserlicht so aussendet, dass das erste Laserlicht ausgehend von einem Fahrzeug in einem ersten Winkel zu einer Straße hin geneigt ist, und eine Reflexionswelle empfängt; eine Fluglängenableitungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie eine Fluglänge des ersten Laserlichts ableitet; eine Einheit zur Messung einer vertikalen Fahrzeugneigung, die so ausgelegt ist, dass sie die vertikale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge schätzt; eine Einheit zur Messung einer horizontalen Fahrzeugneigung, die so ausgelegt ist, dass sie die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge schätzt; eine Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie die Zuverlässigkeit von Informationen bestimmt, die auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung erfasst werden; und eine Datenverarbeitungseinheit, die so ausgelegt ist, dass sie von dem Sensor erfasste Informationen als gültige Daten verarbeitet, wenn die von dem Sensor erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, und die von dem Sensor erfassten Informationen als ungültige Daten verarbeitet oder eine Warnmeldung ausgibt, wenn die von dem Sensor erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt werden.
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In einer Ausführungsform kann der Sensor Folgendes aufweisen: mehrere Laserdioden, die so im Fahrzeug eingebaut sind, dass sie Laserlichtstrahlen verschiedener Kanäle unter verschiedenen Winkeln aussenden können; und mehrere Fotodioden, die so ausgelegt sind, dass sie die Laserlichtstrahlen in verschiedenen Kanälen für jede Laserdiode empfangen können.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen können anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung, die schematisch ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät und ein LIDAR-Gerät gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ein Blockdiagramm, das das LIDAR-Signalverarbeitungsgerät von 1 zeigt;
- 3 eine schematische Darstellung, die einen tatsächlichen Neigungszustand eines Fahrzeugs zeigt, in dem das LIDAR-Gerät von 1 eingebaut ist;
- 4 eine schematische Darstellung, die einen idealen vertikalen Neigungszustand eines Fahrzeugs zeigt, in dem das LIDAR-Gerät von 1 eingebaut ist;
- 5 eine Abbildung, die ein Prinzip zur Messung der vertikalen Neigung von 3 oder 4 zeigt;
- 6 eine schematische Darstellung, die einen horizontalen Neigungszustand des Fahrzeuges von 1 zeigt;
- 7 ein Flussdiagramm, das ein LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 8 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren in 7 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden besondere Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden bereitgestellt, um einem Fachmann die vorliegende Offenbarung besser zu erläutern. Die folgenden Ausführungsformen können in verschiedene andere Formen geändert werden, und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Ausführungsformen werden so bereitgestellt, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. In den Zeichnungen sind die Dicke oder Größe der Schichten aus Gründen der Klarheit und der Einfachheit der Beschreibung übertrieben gezeigt.
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Die in der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendeten Begriffe und Wörter sollen Ausführungsformen beschreiben, sind jedoch nicht auf das Erfindungskonzept beschränkt. Wie hier verwendet, können Singularformen, sofern nicht kontextuell anders definiert, auch Pluralformen umfassen. Auch werden die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“ hier dazu verwendet, die vorliegenden genannten Formen, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Glieder, Elemente und/oder Gruppen davon zu spezifizieren, schließen aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen einer oder mehrerer weiterer Formen, Zahlen, Vorgänge, Glieder, Elemente und/oder Gruppen davon nicht aus.
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Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, die die Ausführungsformen schematisch darstellen. In den Zeichnungen können z.B. je nach Fertigungstechnologie und/oder Toleranz Änderungen an den abgebildeten Formen vorgenommen werden. Dementsprechend ist zu verstehen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf eine bestimmte Form eines in der Beschreibung dargestellten Bereichs beschränkt sind und z.B. eine Formänderung umfassen können, die während eines Herstellungsprozesses hervorgerufen wurde.
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Nachfolgend werden ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät und ein LIDAR-Gerät gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung, die ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät 100 und ein LIDAR-Gerät 1000, das dieses umfasst, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung schematisch zeigt, 2 ist ein Blockdiagramm, das das LIDAR-Signalverarbeitungsgerät 100 aus 1 zeigt, 3 ist eine schematische Darstellung, die einen tatsächlichen Neigungszustand eines Fahrzeugs 1 zeigt, in dem das LIDAR-Gerät 1000 von 1 eingebaut ist, und 4 ist eine schematische Darstellung, die einen idealen vertikalen Neigungszustand des Fahrzeugs 1 zeigt, in dem das LIDAR-Gerät 1000 von 1 eingebaut ist. 5 ist eine Abbildung, die ein Neigungsmessprinzip von 3 oder 4 zeigt. 6 ist eine schematische Darstellung, die einen horizontalen Neigungszustand des Fahrzeuges aus 1 zeigt.
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Wie in 1 und 2 veranschaulicht, kann das LIDAR-Gerät 1000 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung zunächst im Allgemeinen einen Sensor 10 und ein LIDAR-Signalverarbeitungsgerät 100 umfassen.
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Wie beispielhaft in 3 gezeigt ist, kann der Sensor 10 z.B. eine Art LIDAR-Sensor sein, der erstes Laserlicht L1 aussenden kann, so dass das erste Laserlicht L1 ausgehend von dem Fahrzeug 1 in Richtung einer Straße 2 hin geneigt ist, und eine Reflexionswelle empfangen kann.
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Wie in 1 dargestellt, kann der Sensor 10 insbesondere mehrere Laserdioden 11, die im Fahrzeug 1 eingebaut sind, um Strahlen L1, L2 und L3 von Laserlicht verschiedener Kanäle in verschiedenen Winkeln zur vertikalen Richtung auszusenden, und mehrere Fotodioden 12 umfassen, die die Laserlichtstrahlen L1, L2 und L3 verschiedener Kanäle für jede Laserdiode empfangen können. Dabei sind die Einbauwinkel, die Einbauzahl oder dergleichen der Laserdioden 11 nicht auf die in der Zeichnung gezeigten beschränkt und können auf verschiedene Weisen eingesetzt werden.
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Darüber hinaus kann es sich bei der Laserdiode um eine Halbleiter-Laserdiode mit zwei Elektroden für den Laserbetrieb handeln. Die Laserdiode kann insbesondere aus drei Schichten bestehen, wobei GaAs, das eine aktive Schicht ist, zwischen zwei Schichten aus AlxGa1-xAs eingefügt ist. Der Brechungsindex n1 von GaAs und der Brechungsindex n2 von AlxGa1-xAs können so ausgelegt sein, dass das in der aktiven Schicht erzeugte Licht eingegrenzt werden kann und das erzeugte Licht von Seitenflächen der aktiven Schicht ausgesendet werden kann. Außerdem kann die Dicke der aktiven Schicht üblicherweise geringer als die Wellenlänge des erzeugten Lichts ausgebildet sein, und da im Gegensatz zur Anregung durch Licht oder Elektronen die Besetzungsinversionsverteilung allein durch den Stromfluss erreicht werden kann, ist sie einfach zu handhaben.
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Wie beispielsweise in den 1 bis 6 veranschaulicht, kann darüber hinaus das LIDAR-Signalverarbeitungsgerät 100 eine Fluglängenableitungseinheit 110 zum Ableiten einer Fluglänge FL des ersten Laserlichts L1, eine Einheit 120-1 zur Messung einer vertikalen Fahrzeugneigung zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung K in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge FL, eine Einheit 120-2 zur Messung einer horizontalen Fahrzeugneigung zum Schätzen der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge FL, eine Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit 130 zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von dem Sensor 10 erfassten Informationen auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung K und der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße und eine Datenverarbeitungseinheit 140 zum Verarbeiten der von dem Sensor 10 erfassten Informationen als gültige Daten, wenn die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, und zum Verarbeiten der von dem Sensor 10 erfassten Informationen als ungültige Daten oder zum Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt werden, umfassen.
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Im Einzelnen kann beispielsweise wie in den 4 und 5 dargestellt die Fluglängenableitungseinheit 110 eine Laufzeit (TOF) unter Verwendung eines von einer ersten Position P1 auf der Straße 2 empfangenen Reflexionslichts in Bezug auf das erste Laserlicht L1 berechnen, das so ausgesendet wurde, dass es auf der Basis der Höhenrichtung des Fahrzeugs (1) in einem ersten Winkel A zur Straße 2 hin geneigt ist, und die Fluglänge L1 des ersten Laserlichts unter Verwendung der berechneten TOF ableiten.
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Wie in 5 dargestellt, kann mit anderen Worten die Einheit 120-1 zur Messung der vertikalen Fahrzeugneigung eine tatsächliche Neigung A in Bezug auf die abgeleitete Fluglänge FL und auf eine Einbauhöhe H des Sensors 10 zum Aussenden des ersten Laserlichts L1 berechnen und die vertikale Fahrzeugneigung K in Bezug auf die Straße durch Subtraktion der tatsächlichen Neigung A von einer idealen Neigung Ideal A schätzen.
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Dabei gibt die Neigung A einen Neigungswinkel an, bei dem das Laserlicht ausgehend von dem Fahrzeug 1 vertikal geneigt ist, und kann unter Verwendung eines Cosinuswertes erhalten werden.
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Mit anderen Worten ist Cosinus A die Einbauhöhe H zur Fluglänge FL, und da der Wert von Cosinus A bekannt ist, kann auch der Wert von A erhalten werden.
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Wenn der Wert von A erhalten wird, kann die vertikale Fahrzeugneigung K in 3 in Bezug auf die Straße durch Subtraktion der tatsächlichen vertikalen Neigung A von der idealen Neigung Ideal A geschätzt werden.
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Ebenso kann wie in 6 dargestellt die Einheit 120-2 zur Messung der horizontalen Fahrzeugneigung bestimmen, ob linke und rechte Bezugsmuster PT innerhalb eines Fehlertoleranzbereichs liegen, d.h. innerhalb eines oberen Grenzfehlertoleranzbereichs und eines unteren Grenzfehlertoleranzbereichs, und wenn die linken und rechten Bezugsmuster PT innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, eine tatsächliche horizontale Neigung ausgehend von der idealen horizontalen Neigung berechnen und die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße messen, indem die tatsächliche horizontale Neigung von der idealen horizontalen Neigung subtrahiert wird.
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Wenn beispielsweise auf der Grundlage einer idealen Zahl, die in einem Zustand gemessen wird, in dem das Fahrzeug 1 parallel zur Straße 2 liegt, die vertikale Fahrzeugneigung K und die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße innerhalb eines normalen Bereichs liegen, bestimmt dabei die Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit 130, dass die erfassten Informationen zuverlässig sind. Andernfalls bestimmt die Zuverlässigkeitsbestimmungseinheit 130, dass die erfassten Informationen nicht zuverlässig sind.
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Nachfolgend wird ein Betriebsprozess des LIDAR-Signalverarbeitungsgerätes 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben. Zunächst kann die Fluglänge FL des ersten Laserlichts L1, das so ausgesendet wird, dass es ausgehend von dem Fahrzeug 1 zur Straße 2 hin geneigt ist, abgeleitet werden.
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Dabei wird die TOF unter Verwendung des Reflexionslichts, das ausgehend von der ersten Position P1 empfangen wird, in Bezug auf das erste Laserlicht L1 berechnet, das so ausgesendet wurde, dass es auf der Basis der Höhenrichtung des Fahrzeugs 1 in einem ersten Winkel A zur Straße 2 hin geneigt ist, und daraus kann die Fluglänge FL des ersten Laserlichts L1 abgeleitet werden.
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Aus der Fluglänge FL kann dann die vertikale Fahrzeugneigung K in Bezug auf die Straße geschätzt werden. Dabei kann die tatsächliche Neigung A unter Bezugnahme auf die abgeleitete Fluglänge FL und die Einbauhöhe H des das erste Laserlicht L1 aussendenden Sensors 10 berechnet und die vertikale Fahrzeugneigung K in Bezug auf die Straße durch Subtrahieren der tatsächlichen Neigung A von der idealen Neigung Ideal A geschätzt werden.
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Dann wird bestimmt, ob die linken und rechten Bezugsmuster PT innerhalb eines Fehlertoleranzbereichs liegen, nämlich innerhalb eines oberen Grenzfehlertoleranzbereichs und eines unteren Grenzfehlertoleranzbereichs, und wenn sie innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, wird die tatsächliche horizontale Neigung aus der idealen horizontalen Neigung berechnet, und die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße kann durch Subtrahieren der tatsächlichen horizontalen Neigung von der idealen horizontalen Neigung gemessen werden.
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Dann kann die Zuverlässigkeit der von dem Sensor 10 erfassten Informationen auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße bestimmt werden. Befinden sich dabei auf der Grundlage einer idealen Zahl, die in einem Zustand gemessen wird, in dem das Fahrzeug 1 parallel zur Straße 2 steht, die vertikale Fahrzeugneigung K und die horizontale Fahrzeugneigung innerhalb eines normalen Bereichs, werden die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt. Andernfalls werden die erfassten Informationen nicht als zuverlässig bestimmt.
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Wenn dann die erfassten Informationen als zuverlässig bestimmt werden, werden die von dem Sensor 10 erfassten Informationen als gültige Daten verarbeitet oder mit einer Priorität versehen, und wenn festgestellt wird, dass sie nicht zuverlässig sind, werden die von dem Sensor 10 erfassten Informationen als ungültige Daten verarbeitet oder es kann eine Warnmeldung ausgegeben werden.
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Daher kann die Zuverlässigkeit der erfassten Informationen überprüft werden, indem die vertikale Fahrzeugneigung K, die durch Subtraktion der tatsächlich gemessenen Neigung A von der idealen Neigung des vorliegenden Fahrzeugs erhalten wird, indem ein Sensor zum Aussenden des ersten Laserlichts L1 verwendet wird, so dass das erste Laserlicht in vertikaler Richtung zur Straße 2 geneigt ist, und die durch den Sensor erhaltene Fluglänge in Echtzeit gesichert werden. Auf diese Weise können nur gültige Daten verarbeitet werden, um die Zuverlässigkeit der Informationen zur Hinderniserkennung zu verbessern, und die Genauigkeit der Erkennungsinformationen kann durch eine Korrektur der Informationen zur Hinderniserkennung oder dergleichen verbessert werden.
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Wie in der 1 dargestellt, kann außerdem das LIDAR-Gerät 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein aus einer Kombination von Linsen, Prismen, Reflexionsspiegeln oder dergleichen bestehendes optisches System 13 zur Führung der Strahlengänge des Laserlichts, einen rauscharmen Verstärker zur Verstärkung der von Fotodioden 12 empfangenen Signale, einen Komparator 15 zum Vergleichen der empfangenen Signale und zur Durchführung einer Auswahl, einen Zeit-Digital-Wandler 16 zur Berechnung einer Sende- und Empfangszeit, eine Antriebssteuereinheit 17 zum Antreiben der Laserdiode 11, weitere Anschlüsse und eine Kommunikationseinheit 18 wie eine drahtlose Sende- und Empfangseinrichtung umfassen. Das LIDAR-Gerät 1000 der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Geräte beschränkt, und es können verschiedene Arten und Formen von elektronischen Bauteilen darauf angewandt werden.
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Wie in den 1 bis 7 dargestellt, kann ein LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen Fluglängenableitungsschritt S1 zum Ableiten der Fluglänge des ersten Laserlichts L1, das so ausgesendet wurde, dass es ausgehend von dem Fahrzeug 1 zur Straße 2 hin geneigt ist, einen Schritt S2 zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße ausgehend von der Fluglänge, einen Zuverlässigkeitsbestimmungsschritt S3 zum Bestimmen der Zuverlässigkeit der von dem Sensor 10 erfassten Informationen auf der Grundlage der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung, einen Datenverarbeitungsschritt S4 zum Verarbeiten der von dem Sensor 10 erfassten Informationen als gültige Daten oder zum Vergeben der Priorität, wenn die erfassten Informationen zuverlässig sind, und zur Verarbeitung der erfassten Informationen als ungültige Daten oder zum Ausgeben einer Warnmeldung.
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Dabei kann der Fluglängenableitungsschritt S1 ein Schritt sein, um die TOF unter Verwendung des von der ersten Position P1 empfangenen Reflexionslichts in Bezug auf das erste Laserlicht L1 zu berechnen, das so ausgesendet wurde, dass es in Bezug auf die Höhenrichtung des Fahrzeugs 1 unter dem ersten Winkel A zur Straße 2 hin geneigt ist, und um daraus die Fluglänge FL des ersten Laserlichts L1 abzuleiten.
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Darüber hinaus kann der Schritt S2 zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung und der horizontalen Fahrzeugneigung ein Schritt zum Berechnen der tatsächlichen Neigung A in Bezug auf die abgeleitete Fluglänge FL und die Einbauhöhe H des Sensors 10 zum Aussenden des ersten Laserlichts L1 sein, zum Schätzen der vertikalen Fahrzeugneigung K durch Subtrahieren der tatsächlichen Neigung A von einer idealen Neigung Ideal A, zum Bestimmen, ob die linken und rechten Bezugsmuster innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, um die tatsächliche horizontale Neigung ausgehend von der idealen horizontalen Neigung zu berechnen, falls sie innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, und zum Messen der horizontalen Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße durch Subtrahieren der tatsächlichen horizontalen Neigung von der idealen horizontalen Neigung.
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Darüber hinaus kann der Zuverlässigkeitsbestimmungsschritt S3 ein Schritt sein, um auf der Grundlage einer idealen Zahl, die in einem Zustand gemessen wird, in dem das Fahrzeug 1 parallel zur Straße 2 liegt, zu bestimmen, dass die erfassten Informationen zuverlässig sind, wenn die vertikale Fahrzeugneigung K und die horizontale Fahrzeugneigung, innerhalb eines normalen Bereichs liegen, und um zu bestimmen, dass die erfassten Informationen ansonsten nicht zuverlässig sind.
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren aus 7 zeigt.
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Im Einzelnen kann wie z.B. in den 1 bis 8 dargestellt bei einem LIDAR-Signalverarbeitungsverfahren gemäß einigen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zunächst das erste Laserlicht ausgesendet werden (Schritt S11), um die Fluglänge FL abzuleiten, und eine Reflexionswelle dazu empfangen werden (Schritt S12).
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Dann wird die TOF unter Verwendung der Differenz zwischen einem Sendezeitpunkt und einem Empfangszeitpunkt berechnet, und daraus kann die Fluglänge FL abgeleitet werden (Schritt S13).
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Dann können die vertikale Fahrzeugneigung K und die horizontale Fahrzeugneigung in Bezug auf die Straße mit Bezug auf die Sensoreinbauhöhe H, die eine Konstante ist, und die abgeleitete Fluglänge FL geschätzt werden (Schritt S14).
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Dann kann die Zuverlässigkeit der Sensorinformationen durch die vertikale Fahrzeugneigung K und die horizontale Fahrzeugneigung bestimmt werden (Schritt S15), und wenn bestimmt wird, dass die Sensorinformationen zuverlässig sind, können die Sensorerfasssungsinformationen als gültige Daten geliefert werden (Schritt S16).
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Wenn die Sensorinformationen nicht als zuverlässig bestimmt werden, wird geprüft, ob die Sensorinformationen innerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen (Schritt S17). Liegen sie innerhalb des Fehlertoleranzbereichs, kann der Fehlerwert kompensiert und können die kompensierten Sensorinformationen bereitgestellt werden (Schritt S18).
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Wenn die Sensorinformationen außerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen, wird von dem Fehlerwert ein Neigungswert subtrahiert und der subtrahierte Wert dann mit den Fahrzeugorientierungsinformationen verglichen (Schritt S19). Wenn das Vergleichsergebnis auch außerhalb des Fehlertoleranzbereichs liegt, kann festgestellt werden, dass eine Abnahme der Zuverlässigkeit in Echtzeit eintritt und es wird eine Warnmeldung ausgegeben (Schritt S21). Liegt das Ergebnis innerhalb des Fehlertoleranzbereichs, kann eine einfache Geräteausfallmeldung oder eine Warnmeldung ausgegeben werden (Schritt S22).
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Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Zuverlässigkeit der erfassten Informationen überprüft werden, indem in Echtzeit eine Fahrzeugneigung in Bezug auf eine Straße gesichert wird, die durch Subtrahieren einer tatsächlich gemessenen vertikalen Neigung und horizontalen Neigung von einer idealen vertikalen Neigung und horizontalen Neigung eines vorliegenden Fahrzeugs erhalten wird, und dadurch können nur gültige Daten verarbeitet werden, um die Zuverlässigkeit von Informationen zur Hinderniserkennung zu verbessern. Außerdem kann die Genauigkeit der Erkennungsinformationen durch Korrektur der Hinderniserkennungsinformationen verbessert werden. Abgesehen davon ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die oben beschriebene Wirkung nicht begrenzt.
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Da die Ausgestaltungen der hier beschriebenen Ausführungsformen und Zeichnungen lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, aber nicht alle technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung umfassen, ist somit zu verstehen, dass verschiedene Äquivalente und Modifikationen vorgesehen sein können, die als Ersatz für die oben genannten Ausgestaltungen dienen können. Daher sollte der Umfang des tatsächlichen technischen Schutzes der vorliegenden Offenbarung durch die technische Idee der beigefügten Ansprüche definiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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