DE102019207741A1 - Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen - Google Patents

Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen Download PDF

Info

Publication number
DE102019207741A1
DE102019207741A1 DE102019207741.2A DE102019207741A DE102019207741A1 DE 102019207741 A1 DE102019207741 A1 DE 102019207741A1 DE 102019207741 A DE102019207741 A DE 102019207741A DE 102019207741 A1 DE102019207741 A1 DE 102019207741A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
receiver
detection signal
analog
digital
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019207741.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Mendel
Christoph Steiner
Boris KIRILLOV
Francesco Secli
Thomas Gigl
Franz Michael Darrer
Michiel Helsloot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102019207741.2A priority Critical patent/DE102019207741A1/de
Priority to CN202010456787.8A priority patent/CN112083435B/zh
Priority to US16/884,317 priority patent/US11675060B2/en
Publication of DE102019207741A1 publication Critical patent/DE102019207741A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection

Abstract

Beispiele der vorliegenden Offenbarung sehen einen Empfänger (100) für ein System zur Lichterfassung und Entfernungsmessung, LIDAR, vor. Der Empfänger weist eine Mehrzahl von Erfassungselementen (115) auf. Jedes Erfassungselement weist ein oder mehrere Bauglieder (125a, 125b, 125c, 130a, 130b) auf, die dazu ausgebildet sind, Licht (110) in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Jedes Erfassungselement ist dazu ausgebildet, ein analoges Erfassungssignal (120a, 120b, 120c, 120d) ansprechend auf einen Laserpuls bereitzustellen, der von einem Sender des LIDAR-Systems ausgesendet wird. Der Empfänger (100) weist zumindest ein erstes Umwandlungselement (140a, 140b, 140c) auf, das dazu ausgebildet ist, ein erstes digitales Erfassungssignal (142a, 142b, 142c) ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115) bereitgestellt wird. Das erste Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650) ist dazu ausgebildet, eine erste Anzahl von Bits zu verwenden, um das erste analoge Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) darzustellen. Der Empfänger (100) weist zumindest ein zweites Umwandlungselement (150a, 150b) auf, das dazu ausgebildet ist, ein zweites digitales Erfassungssignal (152a, 152b) ansprechend auf ein zweites analoges Erfassungssignal (120b, 120c) bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115) bereitgestellt wird. Das zweite Umwandlungselement (150a, 150b) ist dazu ausgebildet, eine zweite Anzahl von Bits zu verwenden, um das zweite analoge Erfassungssignal (120b, 120c) darzustellen. Die zweite Anzahl von Bits ist größer als die erste Anzahl von Bits. Der Empfänger (100) weist ein Verarbeitungsmodul (160) auf, das dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Parameter (112a) eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals (142a, 142b, 142c) sowie einen zweiten Parameter des Objekts unter Verwendung des zweiten digitalen Erfassungssignals (152a, 152b) zu bestimmen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Anwendungen zur Lichterfassung und Entfernungsmessung (LIDAR, Light Detection and Ranging). Insbesondere bezieht sich dieselbe auf ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und einen Empfänger für ein LIDAR-System mit Umwandlungselementen, die digitale Erfassungssignale ansprechend auf analoge Erfassungssignale bereitstellen. Die analogen Signale werden durch Erfassungselemente mit Baugliedern bereitgestellt, die Licht ansprechend auf einen Laserpuls, der von einem Sender eines LIDAR-Systems ausgesendet wird, in elektrische Signale umwandeln.
  • Hintergrund der Erfindung
  • LIDAR-Systeme beleuchten Objekte in einem Zielbereich mit Laserlicht und messen das reflektierte Licht mit einem Sensor. Die Laufzeit des Laserlichts steht in Korrelation mit einer Entfernung zwischen einem LIDAR-System und den Objekten in dem Zielbereich. Die Intensität des abgetasteten Lichts ermöglicht es, die Reflektivität der Objekte zu bestimmen. Das reflektierte Laserlicht wird für gewöhnlich durch Photodioden abgetastet, deren elektrischer Strom verstärkt wird und für eine Umwandlung in den digitalen Bereich bereitgestellt wird. Nach der Erfassung von Rohsensordaten wird eine Signalverarbeitung angewendet, um eine 3D-Punktwolke zu erhalten.
  • Im Allgemeinen werden Multibit-Analog-Digital-Wandler für Signalamplitudenanalysen verwendet, um beispielsweise Spurmarkierungen in Automobilanwendungen zu erfassen. Hohe Abtastraten werden für genaue Entfernungsauflösungen verwendet, beispielsweise wird eine Abtastrate von 1,5 GHz für eine Entfernungsauflösung von 10 cm verwendet. Die Anzahl der Analog-Digital-Wandler in einem LIDAR-System, deren Auflösung sowie Abtastrate tragen zu den genutzten Rechenressourcen und der Verlustleistung des LIDAR-Systems bei.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Ein flexibler Ansatz zum Umwandeln von in einem LIDAR-System abgetasteten Signalen in ihre digitale Darstellung zur weiteren Verarbeitung ist wünschenswert.
  • Beispiele der Offenbarung sehen einen Empfänger für ein System zur Lichterfassung und Entfernungsmessung (LIDAR, Light Detection and Ranging) vor. Der Empfänger weist eine Mehrzahl von Erfassungselementen auf. Jedes Erfassungselement weist ein oder mehrere Bauglieder auf, die dazu ausgebildet sind, Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Jedes Erfassungselement ist dazu ausgebildet, ein analoges Erfassungssignal ansprechend auf einen Lichtpuls bereitzustellen, der von einem Sender des LIDAR-Systems ausgesendet wird. Der Empfänger weist zumindest ein erstes Umwandlungselement auf, das dazu ausgebildet ist, ein erstes digitales Erfassungssignal ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird. Das erste Umwandlungselement ist dazu ausgebildet, eine erste Anzahl an Bits zu verwenden, um das erste analoge Erfassungssignal darzustellen. Der Empfänger weist zumindest ein zweites Umwandlungselement auf, das dazu ausgebildet ist, ein zweites digitales Erfassungssignal ansprechend auf ein zweites analoges Erfassungssignal bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird. Das zweite Umwandlungselement ist dazu ausgebildet, eine zweite Anzahl an Bits zu verwenden, um das zweite analoge Erfassungssignal darzustellen. Die zweite Anzahl an Bits ist größer als die erste Anzahl an Bits. Der Empfänger weist ein Verarbeitungsmodul auf, das dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Parameter eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals und einen zweiten Parameter des Objekts unter Verwendung des zweiten digitalen Erfassungssignals zu bestimmen.
  • Beispiele der Offenbarung sehen ein Verfahren zum Betreiben eines Empfängers eines Systems zur Lichterfassung und Entfernungsmessung (LIDAR, Light Detection and Ranging) vor. Das System weist den Schritt eines Bereitstellens, durch jedes einer Mehrzahl von Erfassungselementen, eines analogen Erfassungssignals ansprechend auf einen Laserpuls auf, der von einem Sender des LIDAR-Systems ausgesendet wird, wobei jedes Erfassungselement ein oder mehrere Bauglieder aufweist, die dazu ausgebildet sind, Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das Verfahren weist ferner den Schritt eines Bereitstellens, durch zumindest ein erstes Umwandlungselement, eines ersten digitalen Erfassungssignals ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal auf, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird. Das erste Umwandlungselement verwendet eine erste Anzahl an Bits, um das erste analoge Erfassungssignal darzustellen. Das Verfahren weist ferner den Schritt eines Bereitstellens, durch zumindest ein zweites Umwandlungselement, eines zweiten digitalen Erfassungssignals ansprechend auf ein zweites analoges Erfassungssignal auf, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird. Das zweite Umwandlungselement verwendet eine zweite Anzahl an Bits, um das zweite analoge Erfassungssignal darzustellen. Die zweite Anzahl an Bits ist größer als die erste Anzahl an Bits. Das Verfahren weist ferner den Schritt eines Bestimmens, durch ein Verarbeitungsmodul, zumindest eines ersten Parameters eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals und eines zweiten Parameters des Objekts unter Verwendung des zweiten digitalen Erfassungssignals auf.
  • Die zweifache Verwendung von Umwandlungselementen mit einer unterschiedlichen Anzahl an Bits, um die jeweiligen analogen Erfassungssignale in einem Empfänger eines LIDAR-Systems darzustellen, ermöglicht vorteilhafterweise den Ausgleich der Anstrengungen in Bezug auf die Verarbeitungskomplexität und die Verlustleistung sowie die Auflösung der Digitalwandlung in Bezug auf die Anzahl an Bits, die zum Bestimmen eines jeweiligen Parameters oder mehrerer jeweiliger Parameter eines Objekts in dem Zielbereich des LIDAR-Systems verwendet wird. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können es ermöglichen, Umwandlungselemente zu verwenden, deren Auflösung auf angemessenste Weise der erforderlichen Auflösung zum Bestimmen eines erwünschten Parameters entspricht, z. B. die Erfassung, Entfernungsmessung oder Reflektivität. Die Nutzung der Verarbeitungsressourcen und die Verlustleistung können auf vorteilhafte Weise verbessert werden.
  • Mit anderen Worten kann sich eine hybride Architektur (z. B. 1-Bit/ADC-Architektur) gemäß Beispielen der Offenbarung mit sich widersprechenden Anforderungen zwischen Messungen in Bezug auf Erfassung/Entfernungsmessung und Reflektivität befassen: Einerseits können eine feine Zeitauflösung zur Entfernungsmessung und ein Überabtasten/Mitteln (z. B. Aussenden von Laserpulsen mehrere Male zum gleichen Ziel, um das Signal-Rauschen-Verhältnis zu verbessern) zur Erfassung (jedoch eine niedrige Amplitudenauflösung) erzielt werden und andererseits kann eine hohe Amplitudenauflösung zum Messen der Reflektivität (jedoch eine niedrigere Zeitauflösung und Mittelung) erzielt werden.
  • Figurenliste
  • Beispiele der Offenbarung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beschrieben, bei denen:
    • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers für ein LIDAR-System gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 2 ein schematisches Blockdiagramm eines LIDAR-Systems gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines LIDAR-Systems gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 4 ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers für ein LIDAR-System gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 5 ein 1D-Abtastung-LIDAR-System gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 6 einen Empfänger eines LIDAR-System gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 7 ein anderes Beispiel eines Empfängers eines LIDAR-Systems zeigt;
    • 8 aus 8 (a), die auf schematische Weise eine 1-Bit-Verarbeitungskette zeigt, und 8 (b) - (f) besteht, die Diagramme zeigen, welche exemplarische Signale in der 1-Bit-Verarbeitungskette darstellen, gemäß einem Beispiel;
    • 9 aus 9 (a), die auf schematische Weise eine Multibit-Verarbeitungskette zeigt, und 9 (b) - (f) besteht, die Diagramme zeigen, welche exemplarische Signale in der Multibit-Verarbeitungskette darstellen, gemäß einem Beispiel;
    • 10 auf schematische Weise exemplarische Signale zeigt, die dem Tiefpassfilter (LP-Filter) zugeordnet sind, gemäß einem Beispiel;
    • 11 ein exemplarisches Zeitdiagramm für einen Empfänger gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 12 ein weiteres exemplarisches Zeitdiagramm für einen Empfänger gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 13 ein weiteres exemplarisches Zeitdiagramm für einen Empfänger gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 14 ein weiteres exemplarisches Zeitdiagramm für einen Empfänger gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 15 einen exemplarischen Zielbereich (Szene) eines LIDAR-Systems gemäß einem Beispiel zeigt;
    • 16 aus 16 (a), die ein Teilpunktwolkenprofil mit Zielpunkten von Interesse (Points-Of-Interest, POI) zeigt, und 16 (b) besteht, die eine schnelle POI-Abtastung mit zwei ADC veranschaulicht, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Ausführliche Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt auf schematische Weise einen Empfänger 100 für ein LIDAR-System. Der Empfänger spricht auf Licht 110 an, das von einem Objekt in dem Zielbereich des LIDAR-Systems (nicht gezeigt) reflektiert wird, und stellt einen ersten Parameter 112a des Objekts sowie einen zweiten Parameter 112b des Objekts bereit. Der Empfänger 100 weist eine Mehrzahl von Erfassungselementen 115 auf. Jedes Erfassungselement stellt ein analoges Erfassungssignal 120a, 120b, 120c, 120d ansprechend auf den Empfang eines reflektierten Laserpulses 110 bereit. Die Signale 120a, 120b und 120d werden jeweils durch ein einzelnes Bauglied 125a, 125b bzw. 125c bereitgestellt, das Licht 110 in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Signal 120c wird durch zwei Bauglieder 130a und 130b bereitgestellt, die (z. B. parallel) miteinander verbunden sind.
  • Der Empfänger 100 weist ferner drei erste Umwandlungselemente 140a, 140b, 140c auf. Das Umwandlungselement 140a stellt ein erstes digitales Erfassungssignal 142a ansprechend auf ein von dem Umwandlungselement 140a bereitgestelltes analoges Erfassungssignal 120a bereit; das Umwandlungselement 140b stellt ein erstes digitales Erfassungssignal 142b ansprechend auf das analoge Erfassungssignal 120b bereit; das Umwandlungselement 140c stellt ein erstes digitales Erfassungssignal 142c ansprechend auf das analoge Erfassungssignal 120d bereit. Die digitalen Erfassungssignale 142a, 142b, 142c weisen eine erste Auflösung auf, d. h., dieselben verwenden eine erste Anzahl an Bits, um die analogen Erfassungssignale darzustellen. Gemäß einem Beispiel kann die erste Auflösung 1 Bit betragen und die Umwandlungselemente 140a, 140b, 140c können Komparatoren sein.
  • Der Empfänger 100 weist ferner zwei zweite Umwandlungselemente 150a, 150b auf. Das Umwandlungselement 150a stellt ein zweites digitales Erfassungssignal 152a ansprechend auf das analoge Erfassungssignal 120b bereit; das Umwandlungselement 150b stellt ein zweites digitales Erfassungssignal 152b ansprechend auf das analoge Erfassungssignal 120c bereit. Die zweiten Umwandlungselemente 150a, 150b verwenden eine zweite Anzahl an Bits, um die jeweiligen analogen Erfassungssignale darzustellen. Mit anderen Worten weisen die zweiten Umwandlungselemente 150a, 150b eine zweite Auflösung auf. Gemäß einem Beispiel kann die zweite Auflösung 8 Bits betragen und die Umwandlungselemente 150a, 150b können Multibit-Analog-Digital-Wandler sein.
  • Es ist ersichtlich, dass die spezifischen Verbindungen zwischen Erfassungselementen und Umwandlungselementen in 1 lediglich illustrativen Zwecke dienen und bei anderen Beispielen variieren können. Bei Beispielen kann der Empfänger Schalter aufweisen, z. B. Multiplexer, die ein selektives Schalten der Ausgangssignale jedes der Erfassungselemente 125a, 125b, 125c, 130a, 130b zu einem der ersten Umwandlungselemente 140a, 140b, 140c, zu einem der zweiten Umwandlungselemente 150a, 150c, oder zu beiden ermöglichen.
  • Zusätzlich dazu weist der Empfänger 100 ein Verarbeitungsmodul 160 auf. Das Verarbeitungsmodul 160 bestimmt den ersten Parameter 112a des Objekts in dem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung der ersten digitalen Erfassungssignale 142a, 142b, 142c. Außerdem bestimmt das Erfassungsmodul 160 den zweiten Parameter 112b des Objekts in dem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung der zweiten digitalen Erfassungssignale 152a, 152b. Gemäß einem Beispiel kann der erste Parameter 112a ein Erfassungsparameter oder ein Entfernungsmessungsparameter sein und das Verarbeitungsmodul bestimmt den ersten Parameter unter Verwendung der digitalen 1-Bit-Erfassungssignale 142a, 142b, 142c. Der zweite Parameter 112b kann ein Reflektivitätsparameter sein und dieser kann durch das Verarbeitungsmodul 160 unter Verwendung der digitalen 8-Bit-Erfassungssignale 152a, 152b bestimmt werden.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das erste Umwandlungselement ein Komparator sein, der ein Bit verwendet, um das erste digitale Erfassungssignal darzustellen, und/oder das zweite Umwandlungselement kann ein Analog-Digital-Wandler sein, der zwei oder mehr Bits verwendet, um das zweite digitale Erfassungssignal darzustellen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, jeweilige Parameter, z. B. die Erfassung und Entfernungsmessung, bei einer niedrigen Anstrengung in Bezug auf Siliziumressourcen und Verlustleistung durch die Verwendung eines Komparators zu bestimmen und/oder jeweilige Parameter, z. B. die Reflektivität, bei einer höheren Anstrengung mit einer höheren Auflösung durch die Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers zu bestimmen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung können das erste analoge Erfassungssignal und das zweite analoge Erfassungssignal durch dasselbe der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt werden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, von demselben Erfassungselement bereitgestellte Signale durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Auflösungen beispielsweise in Abhängigkeit des zu bestimmenden Parameters zu digitalisieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann eine Anzahl der ersten Umwandlungselemente niedriger sein als eine Anzahl der Mehrzahl der Erfassungselemente, und der Empfänger kann ferner zumindest einen ersten Multiplexer aufweisen, der mit einem ersten Teilsatz von Erfassungselementen gekoppelt ist, der zwei oder mehr der Mehrzahl von Erfassungselementen aufweist, und dazu ausgebildet ist, das analoge Erfassungssignal eines der Erfassungselemente aus dem ersten Teilsatz auf zu dem ersten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, dass sich die Erfassungselementes ein Umwandlungselement teilen, anstatt ein separates Umwandlungselement für jedes Erfassungselement haben zu müssen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann eine Anzahl der zweiten Umwandlungselemente niedriger sein als eine Anzahl der Mehrzahl der Erfassungselemente, und der Empfänger kann ferner einen zweiten Multiplexer aufweisen, der mit einem zweiten Teilsatz von Erfassungselementen gekoppelt ist, der zwei oder mehr der Mehrzahl von Erfassungselementen aufweist, und dazu ausgebildet ist, das analoge Erfassungssignal eines der Erfassungselemente aus dem zweiten Teilsatz zu dem zweiten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, dass sich die Erfassungselemente ein Umwandlungselement teilen, anstatt ein separates Umwandlungselement für jedes Erfassungselement haben zu müssen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung können der erste Teilsatz von Erfassungselementen und der zweite Teilsatz von Erfassungselementen dieselben der Mehrzahl von Erfassungselementen aufweisen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, von denselben Erfassungselementen bereitgestellte Signale durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Auflösungen beispielsweise in Abhängigkeit des zu bestimmenden Parameters zu digitalisieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der zweite Multiplexer dazu ausgebildet sein, für jeden Laserpuls einer Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal eines anderen der Erfassungselemente, mit dem der zweite Multiplexer gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, dass sich die Erfassungselemente ein Umwandlungselement teilen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der erste Multiplexer dazu ausgebildet sein, für jeden Laserpuls eine Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal eines ausgewählten oder mehrerer ausgewählter der Erfassungselemente, mit dem/denen der erste Multiplexer gekoppelt ist, zu dem ersten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, dass sich die Erfassungselemente das erste Umwandlungselement flexibel teilen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der zweite Multiplexer dazu ausgebildet sein, für jeden Laserpuls eine Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal eines ausgewählten oder mehrerer ausgewählter der Erfassungselemente, mit dem/denen der zweite Multiplexer gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, dass sich die Erfassungselemente das zweite Umwandlungselement flexibel teilen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung kann der Empfänger ferner ein Auswahlmodul aufweisen, das dazu ausgebildet ist, das ausgewählte oder die ausgewählten der Erfassungselemente, die durch den ersten Multiplexer und/oder für den zweiten Multiplexer zu schalten sind, unter Verwendung einer Region von Interesse in dem Zielbereich des LIDAR-Systems auszuwählen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, die verfügbaren Umwandlungselemente auf eine ausgewählte Region in dem Zielbereich zu fokussieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das Auswahlmodul dazu ausgebildet sein, die Region von Interesse unter Verwendung vorheriger der ersten und/oder der zweiten digitalen Erfassungssignale zu bestimmen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, verfügbare in der Vergangenheit erlangte Kenntnisse über den Zielbereich zu verwenden, um die Region von Interesse zu bestimmen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet sein, einen Durchschnitt der ersten digitalen Erfassungssignale und/oder der zweiten digitalen Erfassungssignale der ausgewählten der Erfassungselemente zu verwenden, die für die während des Messzeitraums an die Position in dem Zielbereich ausgesendete Mehrzahl von Laserpulsen erhalten werden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, die verfügbaren Erfassungselemente zum Mitteln zu verwenden, was ein verbessertes Signal-Rauschen-Verhältnis zur Folge haben kann.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann die während des Messzeitraums ausgesendete Mehrzahl an Laserpulsen zwei oder mehr oder alle Laserpulse aufweisen, die für eine einzelne Winkeleinstellung des LIDAR-Systems ausgesendet werden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, jegliche hierin beschriebenen Vorteile, z. B. Multiplexen, Mitteln, für eine einzelne räumliche Einstellung eines LIDAR-Systems zu verwenden.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der zweite Multiplexer dazu ausgebildet sein, während einer Messdauer, die einem einzelnen an eine Position in dem Zielbereich ausgesendeten Laserpuls zugeordnet ist, das analoge Erfassungssignal ausgewählter der Erfassungselemente, mit denen der zweite Multiplexer gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement zu schalten. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise erweitertes Multiplexen und Teilen eines Umwandlungselements zwischen den Erfassungselementen bei einer feinen Zeitgranularität ermöglichen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der Empfänger ferner ein Auswahlmodul aufweisen, das dazu ausgebildet ist, die ausgewählten der Erfassungselemente unter Verwendung von vorherigen der ersten und/oder zweiten digitalen Erfassungssignale und/oder dem ersten digitalen Erfassungssignal und/oder einer Anzahl der zweiten Umwandlungselemente auszuwählen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, verfügbares Wissen über den Zielbereich aus der Vergangenheit, die bei einer niedrigeren Auflösung ausgeführte aktuelle Messung sowie Informationen über verfügbare Erfassungselemente mit einer höheren Auflösung für Entscheidungen im Hinblick auf das Multiplexen zu verwenden.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der zweite Parameter ein Reflektivitätsparameter sein und das Verarbeitungsmodul kann dazu ausgebildet sein, das erste digitale Erfassungssignal beim Bestimmen des Reflektivitätsparameters zu verwenden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, das Bestimmen des Reflektivitätsparameters durch die Verwendung von bei einer niedrigeren Auflösung erhaltenen Informationen, z. B. über den Aufenthaltsort möglicher reflektierender Objekte, zu erweitern.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der erste Parameter ein Erfassungsparameter und/oder ein Entfernungsmessungsparameter sein und das Verarbeitungsmodul kann dazu ausgebildet sein, das zweite digitale Erfassungssignal beim Bestimmen des Erfassungsparameters und/oder des Entfernungsmessungsparameters zu verwenden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, das Bestimmen des Erfassungsparameters und/oder des Entfernungsmessungsparameters durch Verwenden von bei einer höheren Auflösung erhaltenen Informationen zu erweitern, Umwandlungselemente.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der Empfänger ferner zumindest ein analoges Tiefpassfilter in Verarbeitungsrichtung vorgelagert zu dem zweiten Umwandlungselement aufweisen, wobei das analoge Tiefpassfilter dazu ausgebildet ist, das zweite analoge Erfassungssignal einer Tiefpassfilterung zu unterziehen, bevor das zweite analoge Erfassungssignal dem zweiten Umwandlungselement zugeführt wird. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, ein Grundrauschen und/oder eine Abtastfrequenz für das zweite Umwandlungselement zu reduzieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet sein, eine Modifizierung in dem zweiten digitalen Erfassungssignal des zweiten Umwandlungselements, die durch das analoge Tiefpassfilter eingeführt wird, durch die Verwendung einer Umkehrübertragungsfunktion des analogen Tiefpassfilters zumindest teilweise zu kompensieren. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, die Auswirkung des Tiefpassfilters auf den bestimmten Parameter zu reduzieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann der Empfänger ferner zumindest ein digitales Tiefpassfilter in Verarbeitungsrichtung nachgelagert zu dem zweiten Umwandlungselement aufweisen, wobei das digitale Tiefpassfilter dazu ausgebildet ist, das durch das zweite Umwandlungselement bereitgestellte zweite digitale Erfassungssignal einer Tiefpassfilterung zu unterziehen. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, Rauschen zum Bestimmen des zweiten Parameters zu reduzieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet sein, eine Modifizierung in dem zweiten digitalen Erfassungssignal des zweiten Umwandlungselements, die durch das digitale Tiefpassfilter eingeführt wird, durch Verwendung einer Umkehrübertragungsfunktion des digitalen Tiefpassfilters zumindest teilweise zu kompensieren. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, die Auswirkung des Tiefpassfilters auf den bestimmten Parameter zu reduzieren. Bei Beispielen kann das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet sein, lediglich die Verzögerung, die durch das digitale Tiefpassfilter eingeführt wird, zumindest teilweise zu kompensieren.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann eine Abtastrate des ersten Umwandlungselements höher sein als eine Abtastrate des zweiten Umwandlungselements. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, Ressourcen wie etwa Siliziumressourcen und/oder Rechenleistung einzusparen.
  • Gemäß einem Beispiel der Offenbarung kann das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet sein, einen Durchschnitt der ersten digitalen Erfassungssignale zu verwenden, die für eine während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendete Mehrzahl von Laserpulsen erhalten werden. Dieses Beispiel kann vorteilhafterweise ermöglichen, ein Signal-Rauschen-Verhältnis zu verbessern und/oder eine Erfassung von Spitzen in Signalen, die mit einer niedrigen Anzahl an Bits digitalisiert werden, zu erlauben.
  • 2 zeigt auf schematische Weise ein LIDAR-System 200. Das LIDAR-System 200 weist einen Sender 210 mit einem Laser 215 und einem Deflektor 220 auf. Der Deflektor 220 lenkt den Laserstrahl 225 des Lasers 215 zu unterschiedlichen Positionen 230a, 230b in dem Zielbereich des LIDAR-Systems 200 ab. Der Laserstrahl 225 wird von einem oder mehreren Objekten an den unterschiedlichen Positionen 230a, 230b in dem Zielbereich des LIDAR-Systems 200 reflektiert. Ein in dem LIDAR-System 200 enthaltener Empfänger 235 erhält den reflektierten Laserstrahl 225. Der Empfänger 235 kann jegliche der hierin beschriebenen Merkmale, Funktionalitäten und näheren Angaben aufweisen. Die Merkmale, Funktionalitäten und näheren Angaben können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um den Empfänger des LIDAR-Systems zu definieren.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Betreiben eines Empfängers für ein LIDAR-System. Das Verfahren 300 weist einen Schritt 310 eines Bereitstellens, durch jedes einer Mehrzahl von Erfassungselementen, eines analogen Erfassungssignals ansprechend auf einen Laserpuls auf, der von einem Sender des LIDAR-Systems ausgesendet wird, wobei jedes Erfassungselement ein oder mehrere Bauglieder aufweist, die dazu ausgebildet sind, Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Ferner weist das Verfahren 300 den Schritt 320 eines Bereitstellens, durch zumindest ein erstes Umwandlungselement, eines ersten digitalen Erfassungssignals ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal auf, das durch zumindest eines der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird, wobei das erste Umwandlungselement eine erste Anzahl an Bits verwendet, um das erste analoge Erfassungssignal darzustellen. Das Verfahren 300 weist außerdem den Schritt 330 eines Bereitstellens, durch zumindest ein zweites Umwandlungselement, eines zweiten digitalen Erfassungssignals ansprechend auf ein zweite analoges Erfassungssignal auf, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen bereitgestellt wird, wobei das zweite Umwandlungselement eine zweite Anzahl an Bits verwendet, um das zweite analoge Erfassungssignal darzustellen, wobei die zweite Anzahl an Bits größer ist als die erste Anzahl an Bits. Zusätzlich dazu weist das Verfahren 300 den Schritt 340 eines Bestimmens, durch ein Verarbeitungsmodul, zumindest eines ersten Parameters eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals und eines zweiten Parameters des Objekts unter Verwendung des digitalen Erfassungssignals auf.
  • Das Verfahren 300 kann optional durch jegliche der hierin offenbarten Merkmale, Funktionalitäten und näheren Angaben ergänzt werden, auch im Hinblick auf die Vorrichtungen.
  • Das Verfahren 300 kann optional sowohl einzeln als auch in Kombination durch derartige Merkmale, Funktionalitäten und nähere Angaben ergänzt werden.
  • 4 zeigt auf schematische Weise einen Empfänger 400 für ein LIDAR-System. Der Empfänger 400 weist mehrere Elemente auf, die oben im Hinblick auf 1 beschrieben worden sind. Diesen bereits oben beschriebenen Elementen des Empfängers sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet und dieselben sind hier nicht erneut beschrieben.
  • Der Empfänger 400 weist einen ersten Multiplexer 460 auf. Der erste Multiplexer 460 ist mit einem Teilsatz der Erfassungselemente gekoppelt, nämlich mit denjenigen Erfassungselementen, die die ersten analogen Erfassungssignale 120b und 120d bereitstellen. Der erste Multiplexer 460 stellt ein Ausgangssignal 462 bereit, das dem ersten Umwandlungselement 140b bereitgestellt wird. Der erste Multiplexer 460 schaltet auf selektive Weise eines der Signale 120b und 120d zu dem Umwandlungselement 140b.
  • Zusätzlich dazu weist der Empfänger 400 einen zweiten Multiplexer 470 auf, der mit einem Teilsatz der Erfassungselemente gekoppelt ist, nämlich mit denjenigen, die die zweiten analogen Erfassungssignale 120b und 120c bereitstellen. Der zweite Multiplexer 470 stellt ein Ausgangssignal 472 bereit, das dem zweiten Umwandlungselement 150a bereitgestellt wird. Der zweite Multiplexer 470 schaltet auf selektive Weise eines der Signale 120b und 120c zu dem Umwandlungselement 150a.
  • Es ist ersichtlich, dass die spezifischen Verbindungen zwischen Erfassungselementen, Multiplexern und Umwandlungselementen in 4 lediglich illustrativen Zwecken dienen und bei anderen Beispielen variieren können. Allgemein können bei Beispielen Multiplexer bereitgestellt werden, die ein selektives Schalten des analogen Erfassungssignals jedes der Erfassungselemente entweder zu einem ersten Analog-Digital-Wandler mit der ersten Auflösung oder einem zweiten Analog-Digital-Wandler mit der zweiten Auflösung oder zu beiden ermöglichen.
  • 5 zeigt ein exemplarisches 1D-Abtast-LIDAR-System 500. Das System 500 weist einen Sender 510 und einen Empfänger 520 auf. Der Sender 510 beleuchtet einen Abschnitt der Szene 530 mit einem Laserstrahl 535 (z. B. ein vertikaler Laserstrahl). Bei einem Beispiel kann der Laserstrahl 535 eine Wellenlänge von 905 nm aufweisen. Der reflektierte Laserstrahl 535, der von Objekten in der Szene 530 reflektiert wird, wird an dem Empfänger 520 erhalten und verarbeitet, um eine digitale Darstellung der Szene 530 zu erhalten.
  • Der Sender 510 weist eine Mehrzahl von Leistenlasern 540 auf. Die individuellen Strahlen der Laser 540 werden durch ein Linsensystem 545 fokussiert und durch einen 1D-MEMS-Spiegel 550 abgelenkt, der ein Beispiel für einen Deflektor ist. Der Sender wird durch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert, welche bewirkt, dass der 1D-MEMS-Spiegel 550 oszilliert und unterschiedliche Winkellagen im Hinblick auf die Achse 555 annimmt, so dass die Szene 530 (z. B. horizontal) abgetastet wird. Die Laser 540 werden durch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) derart gesteuert, dass gepulste Laserstrahlen 535 die Szene 530 beleuchten. Gemäß einem Beispiel können die individuellen Pulse der Laser eine Dauer in der Größenordnung von wenigen Nanosekunden aufweisen, z. B. 10 ns.
  • Der Empfänger 520 weist eine Optik 560 und ein 2D-Detektor-Array 565 auf. Die Optik 560 fokussiert das von der Szene 530 reflektierte Licht auf das 2D-Detektor-Array 565. Das 2D-Detektor-Array 565 wandelt das empfangene Licht in elektrische Signale um. Das 2D-Detektor-Array 565, zusammen mit analogen Schaltungsanordnungen wie etwa Filtern, Verstärkern und dergleichen, ist ein Beispiel für Erfassungselemente der vorliegenden Erfindung. Das Detektor-Array 565 kann eine Mehrzahl von Lawinenphotodioden aufweisen, die auch als APD (Avalanche Photo Diode) bezeichnet werden können und die in einem 2D-Array angeordnet sein können. Unterschiedliche individuelle Elemente des 2D-Arrays entlang der vertikalen Richtung, d. h. in der Richtung, in der sich die vertikalen Laserstrahlen 535 erstrecken, entsprechen unterschiedlichen vertikalen Positionen in der Szene 530 (d. h. unterschiedliche Sichtfelder). Unterschiedliche individuelle Elemente des 2D-Arrays 565 entlang der horizontalen Richtung (d. h. unterschiedliche Spalten) werden für unterschiedliche Bereiche der Winkellage des Spiegels 550 verwendet, d. h. für unterschiedliche horizontale Schnitte der Szene 530.
  • Das 2D-Detektor-Array 565 ist mit einem Verarbeitungsmodul (nicht gezeigt) verbunden. Das Verarbeitungsmodul erhält die von dem 2D-Detektor-Array 565 bereitgestellten elektrischen Signale und verwendet eine analoge und digitale Signal- und Datenverarbeitung, um eine digitale Darstellung der Szene 530 bereitzustellen. Die digitale Darstellung der Szene enthält eine Mehrzahl von Punkten, denen Parameter wie etwa Erfassung, Entfernungsmessung und Reflektivität zugewiesen werden können. Genauer gesagt wird für eine individuelle Winkellage des Spiegels 550 ein Laserpuls ausgesendet und die von dem 2D-Detektor-Array 565 bereitgestellten elektrischen Signale werden für einen vorbestimmten Zeitraum aufgenommen und abgetastet, um von den Objekten in dem Zielbereich reflektiertes Licht zu erhalten. Gemäß einem Beispiel kann die Aufnahmezeit eine Dauer in der Größenordnung von wenigen Mikrosekunden aufweisen, z. B. 2 µs. Die digitale Darstellung der von dem 2D-Detektor-Array 565 bereitgestellten elektrischen Signale wird einer digitalen Signalverarbeitung unterzogen, die eine Mittelung und Abgleichung mit einer Schwelle umfassen kann.
  • 6 zeigt ein Beispiel des in Verbindung mit 5 beschriebenen Empfängers des LIDAR-Systems 500. Es ist zu beachten, dass den bereits oben beschriebenen Elementen des Empfängers 520 dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und dieselben hier nicht erneut beschrieben sind.
  • Der in 6 gezeigte Empfänger 600 weist einen analogen Teil 605 mit einem 2D-Detektor-Array 565 sowie Ausgängen 615 auf. Elemente des 2D-Detektor-Arrays sind mit den Ausgängen 615 verbunden. Anwendungsspezifische integrierte Transimpedanzverstärker-Schaltungen (TIA-ASICs) weisen Multiplexer 610, TIA-Kanäle 630 sowie Multiplexer 640 auf. Die Elemente des Arrays 565 sind mit den Multiplexern 610 über Ausgänge 615 derart verbunden, dass zwischen den Elementen des Arrays 565 und den TIA-Kanälen 630 ein Multiplexen ausgeführt werden kann. Die Ausgänge 615 des analogen Teils 605 sind mit Eingängen der TIA-ASICs 625 verbunden, von denen jeder eine Mehrzahl von TIA-Kanälen 630 aufweist. Die TIA-Kanäle 630 stellen eine Spannung bereit, die dem Strom entspricht, z. B. proportional ist, welcher den TIA-Kanälen 630 durch die Elemente des Arrays 565 bereitgestellt wird. Die Ausgänge der TIA-Kanäle 630 werden den Ausgängen 635 der TIA-ASICs 625 bereitgestellt. Die Ausgänge TIA-Kanäle 630 werden außerdem den Multiplexern 640 bereitgestellt. Ausgänge der Multiplexer 640 werden Ausgängen 645 der TIA-ASICs 625 bereitgestellt.
  • Die Ausgänge 635 der TIA-ASICs 625 werden Komparatoren 650 bereitgestellt. Jeder Komparator 650 wandelt ein an ihn bereitgestelltes Eingangssignal in eine digitale 1-Bit-Darstellung des Eingangssignals um. Im Einzelnen vergleicht jeder Komparator 650 seinen Eingang mit einer Schwelle und stellt ein digitales Ausgangssignal beispielsweise mit einem Wert von 1 bereit, wenn der Eingang größer als oder gleich groß ist wie die Schwelle, und stellt ein anderes digitales Ausgangssignal beispielsweise mit einem Wert von 0 bereit, wenn der Eingang niedriger ist als die Schwelle. Die von den Komparatoren 650 bereitgestellten digitalen Signale werden durch 1-Bit-Verarbeitungsketten verarbeitet, von denen jede ein Mittelungselement 655, ein Optimalfilterelement 660, ein Erfassungselement 665 und ein Entfernungsmessungselement 670 aufweist. Ein 1-Bit-Verarbeitungskanal entspricht einem vertikalen Sichtfeld (FoV, Field of View) für ein horizontales 1D-Abtast-LIDAR-System, jedoch ist auch ein vertikales 1D-Abtast-LIDAR-System vorgesehen. Die Funktionsweise der 1-Bit-Verarbeitungskette wird nachstehend in Verbindung mit 8 beschrieben.
  • Die Ausgänge 645 der TIA-ASICs 625 werden jeweils Analog-Digital-Wandlern (ADC, Analog-to-Digital Converters) 675 bereitgestellt. Jeder ADC 675 wandelt ein ihm bereitgestelltes Eingangssignal in eine Multibit-Darstellung des Eingangssignals um. Die Anzahl an Bits, die zur Darstellung eines Eingangssignals verwendet wird, d. h. die Anzahl an Ausgangsbits eines ADC, wird auch als die Auflösung des ADC bezeichnet. Gemäß einem Beispiel können die ADCs 675 eine Auflösung von 8 Bits aufweisen. Die durch die ADCs 675 bereitgestellten digitalen Signale werden durch ADC-Verarbeitungsketten verarbeitet, von denen jede ein Pufferelement 680, ein Tiefpasselement 685 und ein Reflektivitätselement 690 aufweist. Tiefpasselemente 685a können optional zusätzlich (oder als Alternative zu den Tiefpasselementen 685) bereitgestellt sein. Die Funktionsweise der Multibit-Verarbeitungskette wird nachstehend in Verbindung mit 9 und 10 beschrieben.
  • Die Multibit-Verarbeitungskette und die 1-Bit-Verarbeitungskette können optional miteinander verbunden sein. Bei einem Beispiel kann dem Reflexionselement 690 optional der Ausgang der Erfassungselemente 665 bereitgestellt werden. Bei diesem Beispiel ermöglicht es die Kenntnis dahingehend, wann eine Reflexion erfasst worden ist, die Bandbreite der Reflektivitätsmessungen zu reduzieren, was das Signal-Rauschen-Verhältnis und die Genauigkeit der Reflektivitätsmessung verbessert. Die Kenntnis dahingehend, wann eine Reflexion detektiert worden ist, kann auf einer Histogrammisierung in der 1-Bit-Kette basieren, beispielsweise in dem Erfassungselement 665.
  • Bei einem anderen Beispiel können die Multibitdaten für die Erfassung und/oder Entfernungsmessung berücksichtigt werden, beispielsweise in den Erfassungselementen 665 und/oder in den Entfernungsmessungselementen 670. Die Daten aus dem 1-Bit-Pfad und dem Multibitpfad können kombiniert (zusammengefügt) werden, beispielsweise nach der Mittelung. Bei einem Beispiel können Daten, die für die Entfernungsmessung/Erfassung berücksichtigt werden, als avg(1-Bit-Daten) + Gewichtung *(Multibitdaten) definiert werden, wobei avg() sich auf eine Mittelungsoperation bezieht, Gewichtung ein vorbestimmter oder dynamischer Gewichtungskoeffizient ist und sich Multibitdaten auf ADC-Daten oder jegliche andere Daten in der Multibit-Verarbeitungskette beziehen.
  • Die Ausgänge der Entfernungsmessungselemente 670 und der Reflektivitätselemente 690 werden einem Punktwolkenerzeugungselement 695 bereitgestellt. Die Elemente 655, 660, 665, 670, 680, 685 690 und 695 können gemeinsam (oder einzeln) als ein Verarbeitungsmodul 698 bezeichnet werden. Die Digitalsignalverarbeitungselemente wie etwa 655, 660, 665 670, 680, 685, 690 und 695 aus 6 können in einem feldprogrammierbaren Gatterarray (FPGA, Field-Programmable Gate Array) oder einer Mikrosteuerung (µC) implementiert werden. Jedoch ist es ersichtlich, dass unterschiedliche Implementierungen für jedes der Elemente 655, 660, 665, 670, 680, 685, 690 und 695 beispielsweise in einer ASIC oder in einem Signalprozessor vorgesehen sind.
  • Während eine 1-Bit-Digital-Analog-Wandlung in der Verarbeitungskette aus 6 verwendet wird, welche die Erfassungs- und Entfernungsmessungselemente 665, 670 aufweist, kann eine unterschiedliche Anzahl an Bits verwendet werden, um die Ausgangssignale 635 zu digitalisieren. Dennoch ist es im Allgemeinen vorteilhaft, Im Vergleich zu der Anzahl an Bits für die Verarbeitungsketten, die die Reflektivitätselemente 690 aufweisen, eine niedrigere Anzahl an Bits für die Verarbeitungsketten zu verwenden, welche die Erfassungs- und Entfernungsmessungselemente 665, 670 aufweisen. Eine Analog-Digital-Wandlung mit einer niedrigeren Anzahl an Bits verwendet weniger Ressourcen, verbraucht beispielsweise weniger Leistung, verwendet weniger Siliziumfläche, usw., und kann dennoch ermöglichen, die erwünschten Parameter wie etwa Erfassung/Entfernungsmessung zu bestimmen.
  • In 6 veranschaulichen drei überlappende Blöcke, dass ein oder mehrere entsprechende Blöcke verwendet werden können. Die Multiplexer in der/den TIA-ASIC(s) können in Teilbereiche aufgeteilt werden. Die Komponenten können auf unterschiedliche Weise über integrierte Schaltungen hinweg verteilt werden. In Bezug auf die Tiefpassfilter sind 685 und 685a optional, d. h., in einem Praxisszenario wird entweder das Tiefpassfilter 685 oder das Tiefpassfilter 685a bereitgestellt, jedoch nicht beide.
  • 7 zeigt ein anderes Beispiel des in Verbindung mit 5 beschriebenen Empfängers des LIDAR-Systems 500. Es ist zu beachten, dass den bereits oben in Verbindung mit 5 und 6 beschriebenen Elementen des Empfängers dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und dieselben nicht erneut beschrieben sind. Gemäß 7 weist ein Empfänger 700 Y erste Wandler 750 mit einer niedrigeren Auflösung und X zweite Wandler 775 mit einer höheren Auflösung auf, wobei Y und X positive Ganzzahlen sind. Im Allgemeinen kann Y größer sein als X. Die ersten Wandler können Komparatoren mit einer Auflösung von 1 Bit sein und die Wandler 775 können ADCs mit einer Auflösung von 8 Bits sein.
  • Der in 7 gezeigte Empfänger 700 weist ein 2D-Detektor-Array 565 auf, das K x L Detektorelemente aufweisen kann. Die Signale jedes der Mehrzahl von M Elementen des Arrays 565 werden einer von Schaltungen 725a, 725b bereitgestellt, beispielsweise ASICs, von denen jede eine Mehrzahl von M TIA-Kanälen aufweist. Jede der Schaltungen 725a, 725b weist einen ersten Multiplexer auf, so dass Y aus M Eingangssignalen 723a, 723b zu den Y Ausgangssignalen 727a bzw. 727b geschaltet werden. Die Y Signale 727a, die Y Signale 727b (oder beide) werden dann Y Komparatorkanälen 750 bereitgestellt, die dem 1-Bit-Komparator 650 in 6 entsprechen. Die Schaltungen 725a, 725b können Multiplexen an den Ausgängen 727a und 727b ausführen.
  • Jede der Schaltungen 725a, 725b weist außerdem einen zweiten Multiplexer auf, so dass X aus M Eingangssignalen 723a, 723b zu den X Ausgangssignalen 729a bzw. 729b geschaltet werden. Beide Signale 729a, 729b können in einem Tiefpassfilterelement 751 einer Tiefpassfilterung unterzogen werden und X ADC-Kanälen bereitgestellt werden, die den ADCs 675 in 6 entsprechen.
  • Die Ausgänge des Y-Kanal-Komparatorblocks 750 und des X-Kanal-ADC-Blocks 775 werden einem FPGA 797 mit entsprechenden Kanälen zur digitalen Signalverarbeitung (DSP) bereitgestellt. Die Ausgänge des FPGA 797 werden einer Mikrosteuerung 799 bereitgestellt. Das FPGA 797 und die Mikrosteuerung 799 können einzeln oder gemeinsam die in Verbindung mit den Blöcken 655, 660, 665, 670, 680, 685, 690 und 695 aus 6 beschriebenen Funktionalitäten implementieren.
  • 8 besteht aus 8 (a), die auf schematische Weise eine 1-Bit-Verarbeitungskette eines einzelnen Kanals zeigt, und 8 (b) - (f), die Diagramme zeigen, welche exemplarische Signale in der 1-Bit-Verarbeitungskette veranschaulichen. Es ist zu beachten, dass den bereits oben in Verbindung mit 5 bis 7 beschriebenen Elementen des Empfängers dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und dieselben nicht erneut beschrieben sind.
  • Die in 8 (a) gezeigte Verarbeitungskette weist eine APD 565, einen TIA 630, einen Komparator 650, ein Mittelungselement 655, ein Optimalfilter-/Schneiderelement 660 und ein Entfernungsmessungs-/Reflektivitätselement 670 auf. Das Mittelungselement 655 ist dazu ausgebildet, einen Durchschnitt zu berechnen, der aus den analogen Erfassungssignalen resultiert, welche ansprechend auf eine Mehrzahl an Laserpulsen oder -schüssen empfangen werden, die in dem Messzeitraum ausgesendet werden.
  • 8 (b) zeigt eine Mehrzahl von Wellenformen, von denen jede einen Ausgangsstrom eines Elements der ACD 565 veranschaulicht. Die Wellenformen erstrecken sich von Zeitpunkt 0 bis zu Zeitpunkt 2 µs, was der Aufnahmezeit des LIDAR-Systems entspricht, die in Verbindung mit 5 besprochen wurde. Ein Grundrauschen ist ungefähr zwischen der niedrigsten gezeigten Ordinate und dem Strom von 5 µA sichtbar. Zu einem Zeitpunkt, der als t1 bezeichnet wird, ist eine Spitze mit einem Strom von ungefähr 11 µA sichtbar. Jede Wellenform zeigt eine der mehreren Messungen, die für eine individuelle Winkellage des in 5 gezeigten Spiegels 550 gemacht worden sind.
  • 8 (c) zeigt eine Mehrzahl von Wellenformen für die Messungen für die individuellen Winkellagen des Spiegels 550, wobei jede Wellenform aus 8 (c) einer Wellenform in 8 (b) entspricht. Jede Wellenform zeigt den Ausgangsstrom des TIA 630. Ähnlich zu den in 8 (b) gezeigten Wellenformen zeigen die in 8 (c) gezeigten Wellenformen ein Grundrauschen ungefähr zwischen der niedrigsten gezeigten Ordinate und der Spannung knapp unter 0,2 V. Die Spitze zum Zeitpunkt t1 hat den Wert von ungefähr 0,7 V.
  • 8 (d) zeigt eine Mehrzahl von Wellenformen für die Messungen für die individuelle Winkellage des Spiegels 550, wobei jede Wellenform aus 8 (d) einer Wellenform in 8 (b) und 8 (c) entspricht. 8 (d) zeigt den Ausgang des Komparators 650. Da der Komparator 650 ein 1-Bit-Komparator ist, nimmt der Ausgang des Komparators 650 lediglich die Werte 0 oder 1 ein. Zum Zeitpunkt t1 ist eine Änderung des Verhaltens der Wellenformen aufgrund der Mittelung sichtbar.
  • 8 (e) zeigt eine Wellenform, welche ein Ausgang des Komparators 650 nach der Mittelung in dem Block 655 ist. Erneut ist die Spitze zum Zeitpunkt t1 sichtbar. 8 (f) zeigt den Signalverlauf aus 8 (e) nach der Filterung in dem Optimalfilter-/Schneiderelement 660. 8 (e) zeigt zusätzlich eine Schwelllinie 810, mit welcher der Signalverlauf aus 8 (f) verglichen wird, um den Entfernungsmessungsparameter zu erfassen, d. h. eine Entfernung von dem LIDAR-System zu einem Objekt in dem Zielbereich des LIDAR-Systems.
  • Die Spitze mit einem Wert von ungefähr 1 wird von dem Grundrauschen in dem Element 660 und/oder 670 durch die Verwendung der Schwelllinie 810 abgegrenzt. Der Zeitpunkt t1 der Spitze bei ungefähr 0,35 µs ist die Zeit zwischen der Aussendung des Laserpulses durch den Sender 510 des LIDAR-Systems 500 und der Erfassung des reflektierten Laserpulses durch den Empfänger des LIDAR-Systems 500. Diese Zeit entspricht einer von dem Licht mit Lichtgeschwindigkeit zurückgelegten Strecke von ungefähr 100 m. Die erfasste Strecke zwischen einem Objekt und dem LIDAR-System beträgt daher ungefähr 50 m.
  • Das Bestimmen des Erfassungs- und/oder Entfernungsmessungsparameters durch die Verwendung einer 1-Bit-Verarbeitungskette kann im Vergleich zur Verwendung einer Multibit-Verarbeitungskette vorteilhaft sein. Im Vergleich zu einer Multibit-Verarbeitungskette verwendet die 1-Bit-Verarbeitungskette weniger Ressourcen, z. B. Siliziumressourcen (d. h. FPGA-Ressourcen), und weist weniger Verlustleistung auf. Zusätzlich dazu verschlechtert sich die Leistung beim Bestimmen der Erfassung und/oder Entfernungsmessung unter Verwendung der 1-Bit-Verarbeitungskette für gewöhnlich lediglich unbedeutsam im Vergleich zu der Leistung bei Verwendung einer Multibit-Verarbeitungskette.
  • 9 besteht aus 9 (a), die auf schematische Weise eine Multibit-Verarbeitungskette eines einzelnen Kanals zeigt, und 9 (b) - (f), die Diagramme zeigen, welche exemplarische Signale der einzelnen Verarbeitungselemente der Multi-Verarbeitungskette aus 9 (a) zeigen. Den oben in Verbindung mit 5 bis 8 beschriebenen Elementen des Empfängers sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet und dieselben sind nicht erneut beschrieben.
  • Die in 9 (a) gezeigte Verarbeitungskette weist eine APD 565, einen TIA 630, einen Analog-Digital-Wandler 675, ein Mittelungselement 902, ein Optimalfilter-/Schneiderelement 905 und ein Entfernungsmessungs-/Reflektivitätselement 690 auf. Das Mittelungselement 655 ist optional und kann dazu ausgebildet sein, einen Durchschnitt zu berechnen, der aus den analogen Erfassungssignalen resultiert, welche ansprechend auf eine Mehrzahl an Laserpulsen oder -schüssen empfangen werden, die in dem Messzeitraum ausgesendet werden.
  • 9 (b) zeigt - ähnlich wie die oben beschriebene 8 (b) - eine Mehrzahl von Wellenformen, von denen jede einen Ausgangsstrom eines Elements der APD 565 veranschaulicht. Die Länge der Wellenformen beträgt 2 µs, was die exemplarische Aufnahmezeit des oben in Verbindung mit 5 besprochenen LIDAR-Systems ist. Jede der in 9 (b) gezeigten mehreren Wellenformen resultiert aus einer Messung (alternativ aus einer Simulation) für eine individuelle Winkellage des Spiegels 550, der in Verbindung mit 5 besprochen worden ist. 9 (b) weist ein Grundrauschen zwischen der unteren gezeigten Ordinate und dem Strom von ungefähr 5 µA auf. Zu einem mit t1 bezeichneten Zeitpunkt ist in 9 (b) eine Spitze sichtbar. Die Spitze weist den Stromwert von ungefähr 11 µA auf.
  • 9 (c) zeigt - ähnlich wie die oben beschriebene 8 (c) - eine Mehrzahl von Spannungswellenformen, wobei jede Wellenform eine Ausgangsspannung des TIA 630 zeigt, die ansprechend auf einen Eingangsstrom des Elements der APD 565 gemäß einer in 9 (b) gezeigten Wellenform bereitgestellt wird. Ähnlich wie die in 9 (b) gezeigten Stromsignalwellenformen, weisen die in 9 (c) gezeigten Wellenformen ein Grundrauschen auf, dessen Ursprung an der niedrigsten gezeigten Ordinate und der Spannung von 0,2 V liegt. Die Spitze zum Zeitpunkt t1 weist die Spannung von ungefähr 0,7 V auf.
  • 9 (d) zeigt - ähnlich wie die oben beschriebene 8 (d) - die Ausgänge der Analog-Digital-Wandlung in dem Element 675. Die in 9 (d) gezeigte exemplarische Analog-Digital-Wandlung weist die Auflösung von 8 Bits auf. Die digitale Darstellung kann im Allgemeinen die Werte zwischen 0 und 255 annehmen, wohingegen die Ordinate des Diagramms in 9 (d) auf ungefähr 140 beschränkt ist. Die Spitze zum Zeitpunkt t1 weist den Wert von ungefähr 130 auf. Es ist zu beachten, dass die Spitze in 9 (d) im Vergleich zu 8 (d) Amplitudeninformationen aufweist, d. h. den oben genannten Wert von 130, wohingegen die Wellenformen der 1-Bit-Wandlung in 8 (d) lediglich einen der zwei Werte 0 oder 1 annehmen. Daher sind die durch die Multibit-Verarbeitungskette bereitgestellten digitalen Daten dazu geeignet, beispielsweise einen Reflektivitätsparameter eines Objekts in dem Zielbereich des LIDAR-Systems zu bestimmen.
  • 9 (e) zeigt eine Wellenform, welche ein Ausgang des Mittelungselements 902 ist. Die Mittelung wird optional für mehrere Laserpulse für eine gegebene Winkellage des Spiegels 550 ausgeführt. Die Mittelung kann eine vollständige Mittelung mit einer Abtastrate, die der Abtastrate der Mittelung in dem Element 655 der 1-Bit-Kette entspricht, oder eine reduzierte Mittelung mit einer Abtastrate sein, die niedriger ist als die Abtastrate des Elements 655.
  • Die Spitze zum Zeitpunkt t1 ist in 9 (e) sichtbar. 9 (f) zeigt die Wellenform aus 9 (e) nach Verarbeitung in dem Optimalfilter-/Schneiderelement 905. 9 (e) zeigt zusätzlich eine Schwelllinie 910, die es ermöglicht, dass die Multibit-Verarbeitungskette das Grundrauschen von der Spitze zum Zeitpunkt t1 abgrenzt. Der exemplarische Spitzenwert von 130 zum Zeitpunkt t1 kann bei einem Beispiel der Reflektivität von 10% entsprechen.
  • Bei einigen Beispielen kann die in 9 gezeigte Multibit-Verarbeitungskette mit einer niedrigeren Abtastrate im Vergleich zu der in Verbindung mit 8 und 9 oben besprochenen Verarbeitung in der 1-Bit-Verarbeitungskette ausgeführt werden. Dies kann vorteilhafterweise Ressourcen wie etwa Siliziumressourcen und/oder Rechenleistung einsparen.
  • 10 zeigt auf schematische Weise exemplarische Signale, die den Tiefpassfiltern (LP-Filtern) 685, 685a zugeordnet sind, welche in Verbindung mit 6 oben besprochen wurden. 10 (a) zeigt eine exemplarische Wellenform für eine 1-Bit-Verarbeitungskette; 10 (b) zeigt eine entsprechende Wellenform für eine Multibit-Verarbeitungskette. Die Wellenformen in 10 (a) und 10 (b) werden über Zeit als die unabhängige Variable dargestellt; die Ordinaten in 10 (a) und 10 (b) beziehen sich auf Signalamplituden.
  • Die Wellenform in 10 (a) weist eine Signalspitze 1010 zum Zeitpunkt t1 auf. Die Signalspitze kann einer gemessenen Reflexion von einem Objekt in dem Zielbereich des LIDAR-Systems entsprechen. Auf der Basis des in 10 (a) gezeigten gemessenen Signals bestimmt das Erfassungselement 665 und/oder das Entfernungsmessungselement 670 eine Entfernung des Objekts in dem Zielbereich auf der Basis der bestimmten Zeit der Signalspitze, d. h. auf der Basis des Zeitpunkts t1. Der Abstand wird wie oben in Verbindung mit 8 beschrieben bestimmt.
  • Die Wellenform in 10 (b) weist eine Signalspitze 1020 auf. Die Signalspitze 1020 ist ein Ergebnis einer Tiefpassfilterung unter Verwendung der Filterelemente 685, 685a. Das Filtern ändert die Amplitude des ursprünglichen Signals (was in 10 (b) unter Verwendung der Bezeichnung „A_LP“ symbolisch gekennzeichnet ist) und/oder führt eine Zeitverzögerung oder eine Phasenverzögerung ein (was in 10 (b)) unter Verwendung der Bezeichnung „t_LP“ symbolisch gekennzeichnet ist). Bei dem Beispiel wird die Änderung des Signals in dem LP-Element 685 durch die Signalverarbeitung beispielsweise in dem Reflektivitätselement 695 (zumindest teilweise) kompensiert. Genauer gesagt kann das gefilterte Signal unter Verwendung der Umkehrtransformation des LP-Filters verarbeitet werden.
  • Obwohl das LP-Filter-Element 685 als zu den ADCs 675 in Verarbeitungsrichtung nachgelagertes Digitalfilter beschrieben wurde, kann das Tiefpassfiltern stattdessen oder zusätzlich dazu in dem analogen Bereich ablaufen. Bei einem Beispiel kann sich ein analoges Tiefpassfilter 685a in Verarbeitungsrichtung vorgelagert zu den ADCs 675 beispielsweise in dem Signalpfad zwischen den Multiplexern 645a, 645b und den ADCs 645a, 645b befinden. Es ist zu beachten, dass im Falle der analogen Implementierung des LP-Filters eine Kompensation der durch das analoge Filter eingeführten Signaländerungen in dem digitalen Bereich implementiert werden kann, beispielsweise ähnlich wie oben in Verbindung mit dem digitalen LP-Filter-Element 685 beschrieben wurde.
  • Die Verwendung eines digitalen LP-Filters ermöglicht eine ökonomische Implementierung und einfache Konfiguration (z. B. kann das Filter deaktiviert werden und/oder seine Grenzfrequenz kann geändert werden, beispielsweise während des Betriebs des LIDAR-Systems durch in der Steuerung des LIDAR-Systems implementierte Software). Die Verwendung eines analogen LP-Filters kann es ermöglichen, die Abtastfrequenzanforderungen für die ADCs zu reduzieren. Eine Kombination des analogen und digitalen Filterns kann in Bezug auf Leistung, Kosten usw. für spezifische Anforderungen eines LIDAR-Systems optimal sein.
  • Unter Bezugnahme auf 11 bis 14 werden jetzt Zeitdiagramme beschrieben, die Beispiele dafür zeigen, wie analoge Erfassungssignale aus einer Anzahl von Erfassungselementen an erste und zweite Wandler angelegt werden können. Das Anlegen der Signale oder Kanäle an die jeweiligen Wandler kann durch entsprechendes Schalten der Multiplexer erzielt werden. In 11 bis 14 liegt der Zeitverlauf in der Horizontalrichtung, wie durch einen Pfeil 1105 gezeigt wird. Die Zahlen -3, -2, -1, 0, 1, usw. unter dem Pfeil 1105 bezeichnen den Zeitverlauf in willkürlichen Einheiten. Ein Zeitbereich 1110 zeigt die Zeitwahl für einen ersten Winkel, d. h. eine erste Winkellage des Spiegels 550, und ein Zeitbereich 1115 zeigt die Zeitwahl für einen zweiten Winkel, d. h. eine zweite Winkellage des Spiegels 550. Der erste Winkel kann sich von dem zweiten Winkel unterscheiden, beispielsweise in dem Fall, in dem die Zeitbereiche 1110 und 1115 zu demselben Rahmen (bzw. Frame) gehören. Alternativ dazu können der erste und der zweite Winkel derselben mechanischen Stellung des Spiegels 550 entsprechen, falls die Zeitbereiche 1110 und 1115 zu unterschiedlichen Rahmen gehören.
  • Jeder Zeitbereich 1110 und 1115 ist ferner in Teilzeitbereiche 1110a, 1110b, 1110c, 1110d und 1115a, 1115b, 1115c, 1115d aufgeteilt. Die gekrümmten Doppellinien in 11 bis 14 geben an, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Teilbereiche gezeigt sind. Jeder der Teilbereiche entspricht der Aufnahmezeit für einen einzelnen Laserpuls des LIDAR-Systems. Mit anderen Worten umfasst jeder Zeitteilbereich die Aussendung des Laserpulses durch den Sender 510 (z. B. für 10 ns) und die entsprechende Aufnahme des reflektierten Lichts durch den Empfänger 520 (z. B. für 2 ns). Jeder Zeitbereich kann als einem Laserschuss zugeordnet betrachtet werden.
  • Wie in Verbindung mit 11 bis 14 verwendet, steht der Begriff „Kanal“ für einen jeweiligen TIA-Kanal, in dem ein aus einem Erfassungselement stammendes Erfassungssignal verstärkt wird. Beispielsweise steht CH1 für ein von einem ersten Erfassungselement über einen ersten TIA-Kanal empfangenes Signal, CH2 steht für ein von einem zweiten Erfassungselement über einen zweiten TIA-Kanal empfangenes Signal und CHi steht für ein von einem i-ten Erfassungselement über einen i-ten TIA-Kanal empfangenes Signal.
  • Im linken Teil der 11 bis 14 ist ein Wandler gezeigt, an den das Signal eines jeweiligen Erfassungselements, d. h. Kanal, angelegt wird. In den gezeigten Beispielen ist der erste Wandler mit der niedrigeren Auflösung ein Komparator und der zweite Wandler mit einer höheren Auflösung ist ein ADC. Wie oben angegeben ist, kann ein Empfänger gemäß Beispielen der vorliegenden Offenbarung eine Anzahl von Y ersten Wandlern, z. B. Komparatoren, sowie eine Anzahl von X zweiten Wandlern, z. B. ADCs, umfassen. Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung ist Y höher als X.
  • Demgemäß zeigen 11 bis 14, welche Erfassungssignale an welchen Wandlern in den jeweiligen Zeitteilbereichen angelegt werden. Beispielsweise wird in 11 in Teilbereich 1110a der Kanal CH1 an den ersten ADC angelegt, wie bei 1120 angezeigt ist, und in Teilbereich 1110b wird der Kanal CH2 an den ersten ADC angelegt, wie bei 1135 gezeigt ist.
  • 11 zeigt ein schematisches Multiplexschema eines beispielhaften Empfängers mit einer Anzahl von X ADCs und Y Komparatoren. Gemäß dem gezeigten Beispiel ist jeder Zeitbereich 1110, 1115 in Y/X Teilbereiche 1110a - 1110d, 1115a - 1115d unterteilt. In jedem der Teilbereiche wird ein unterschiedlicher Kanal an jeden der ADCs angelegt, d. h. die Kanäle CH1 bis CHY/X werden an den ersten ADC angelegt, wie bei Zeile 1120 gezeigt ist, die Kanäle CH (X/Y) + 1 bis CH 2Y/X werden an den zweiten ADC angelegt, wie bei Zeile 1125 gezeigt ist, usw. Schließlich werden die Kanäle CH1 Y - X + 1 bis CH Y an den X-ten ADC angelegt, wie bei Zeile 1130 gezeigt ist. Daher gibt es einen Schuss pro Kanal für die Wandler mit höherer Auflösung, d. h. die ADCs. Wie bei Zeilen 1140, 1145 und 1150 in 11 gezeigt ist, wird derselbe Kanal in allen Teilbereichen 1110a bis 1110d (und ebenso 1115a bis 1115d) an jeden der Komparatoren angelegt. Bei dem gezeigten Beispiel wird der erste Kanal an den ersten Komparator angelegt, wie bei 1155a, 1155b, 1155c und 1155d gezeigt ist. Somit gibt es in dem gezeigten Beispiel Y/X Schüsse pro Kanal zur Mittelung für die Komparatoren. Dieses Muster kann in dem nächsten Zeitbereich 1115 wiederholt werden.
  • Bei dem Beispiel aus 11 wird der Kanal, der an jedem der ADCs angelegt wird, in jedem Teilbereich, Schuss, eines Zeitbereichs geändert. Der während des Zeitbereichs an den Komparator angelegte Kanal wird über den Zeitbereich gemittelt. Bei einem Beispiel kann die Anzahl von Komparatoren der Anzahl von TIA-Kanälen entsprechen. Die Anzahl von ADCs kann zwei sein und die Anzahl an Komparatoren kann zweiunddreißig sein. Bei anderen Beispielen kann das Verhältnis anders sein. Die Anzahl an Teilbereichen jedes Bereichs und daher die Anzahl an Schüssen, die für jeden Komparator gemittelt werden, hängt von dem Verhältnis zwischen Y und X ab.
  • Es ist zu beachten, dass die Multiplexmuster nicht auf die in den Zeilen 1120, 1125 und 1130 in 11 gezeigten beschränkt sind. Vielmehr kann jedes Multiplexmuster beispielsweise auf der Basis des Bereichs von Interesse des LIDAR-Systems, der Kenntnis der Objekte in dem Zielbereich beispielsweise aus vorherigen Rahmen oder einer Verarbeitung des aktuellen Rahmens verwendet werden. Die vorgesehenen Muster umfassen die Verwendung unterschiedlicher Kanäle in jedem Zeitteilbereich, um die Reflektivität für die größtmögliche Anzahl an Kanälen zu erhalten. Die vorgesehenen Muster umfassen die Verwendung desselben Kanals für eine Anzahl von Zeitteilbereichen, um eine Mittelung für diesen Kanal zu ermöglichen und das Signal-Rauschen-Verhältnis für diesen Kanal zu verbessern. Alle gemischten Arten der oben beschriebenen Multiplexschemata werden als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet.
  • Unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen 7 ist zu beachten, dass im Allgemeinen auch Multiplexen für die 1-Bit-Kanäle vorgesehen ist. Wie oben erläutert ist, können unter Verwendung der Schaltungen 725a, 725b die Signale 723a, 723b zu den Komparatorkanälen 750 geschaltet werden. Wie oben beschrieben ist, kann jedes für die Multibitkanäle vorgesehene Multiplexmuster auch für die 1-Bit-Kanäle verwendet werden. Eine selektive Verwendung eines Bereichs oder mehrerer Bereiche von Interesse, eine Abtastung der möglichsten Positionen in dem Zielbereich und/oder eine Kanalmittelung können angewendet werden.
  • 12 zeigt ein exemplarisches Zeitdiagramm für den Empfänger 600 oder den Empfänger 700, wie oben in Verbindung mit 6 und 7 beschrieben wurde. Es ist zu beachten, dass den bereits oben beschriebenen Elementen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und dieselben nicht erneut beschrieben sind.
  • 12 zeigt exemplarische Multiplexschemata gemäß Beispielen der vorliegenden Offenbarung. Unterschiedliche Kanäle werden in unterschiedlichen Teilbereichen an die jeweiligen ADCs angelegt. Das Muster, in dem Kanäle für einen ersten Winkel an die jeweiligen ADCs angelegt werden, kann sich von den Kanälen unterscheiden, die für einen zweiten Winkel an die jeweiligen ADCs angelegt werden. Wie beispielsweise bei 1205a und 1205b gezeigt ist, wird für den ersten Winkel des Spiegels 550 des LIDAR-Systems, d. h. für den Zeitbereich 1110, ein Kanal CH2 an den ersten ADC in Teilbereichen 1110a und 1110b angelegt. Ein Kanal CH3 kann an den ersten ADC in einem Teilbereich 1110d angelegt werden, wie bei 1205c gezeigt ist. Ein Kanal CH3 kann in allen Teilbereichen eines Zeitbereichs 1110 an den zweiten ADC angelegt werden, wie bei 1215a, 1215b und 1215c gezeigt ist. Wie bei 1215d, 1215e und 1215f gezeigt ist, kann ein Kanal CH7 in einem Teilbereich 1110a an den X-ten ADC angelegt werden, ein Kanal CH8 kann in einem Teilbereich 1110b an den X-ten ADC angelegt werden und ein Kanal CH11 kann in einem Teilbereich 1110d an den X-ten ADC angelegt werden. Wie bei 1220a, 1225a, 1225c, 1230a, 1230b und 1230d gezeigt ist, können unterschiedliche Kanäle, z. B. Kanäle CH1 und CH Y, für den zweiten Winkel an die ADCs angelegt werden. Somit zeigt 12, dass Kanäle auf willkürliche und selektive Weise an die jeweiligen ADCs angelegt werden können, d. h. gemultiplext oder geschaltet werden können.
  • Das Zeitdiagramm im Hinblick auf die Zeilen 1140, 1145, 1150 aus 12 ist oben in Verbindung mit 11 beschrieben und wird nicht erneut beschrieben.
  • 13 zeigt ein exemplarisches Zeitdiagramm für ein Beispiel eines Empfängers gemäß der vorliegenden Offenbarung, in dem eine vollständige Mittelung verwendet wird. Den bereits oben beschriebenen Elementen sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet und dieselben sind nicht erneut beschrieben.
  • Wie bei Zeile 1120 und bei 1305a, 1305b, 1305c, 1305d in 13 gezeigt ist, bleibt der an den ersten ADC angelegte Kanal in allen Teilbereichen 1110a, 1110b, 1110c und 1110d derselbe. Bei dem gezeigten Beispiel gibt es sechzehn Schüsse für jeden Kanal, wie durch #1 bis #16 angegeben ist, zugehörig zu jedem der Kanäle in 13. Die während dieser Schüsse empfangenen Signale können gemittelt werden. Ein ähnliches Verhalten ist in den verbleibenden Blöcken der Reihen 1120 und 1125 gezeigt. Genauer gesagt wird in dem gezeigten Beispiel ein Kanal CH2 in einem ersten Zeitbereich 1110 an den ersten ADC angelegt, ein Kanal CH6 wird in dem Zeitbereich 1110 an einen ADC2 angelegt, ein Kanal CH4 wird in einem Zeitbereich 1115 an den ersten ADC angelegt, und ein Kanal CHY wird in dem Zeitbereich 1115 an den zweiten ADC angelegt. Mit anderen Worten findet das Multiplexen nur an den Rändern der Zeitbereiche statt, die den jeweiligen Winkeln des Spiegels 555 entsprechen, anstatt während der Zeiträume für Messungen für die individuellen Winkel. Das Ausführen mehrerer Messungen für einen einzelnen Kanal ermöglicht es zu Mitteln, beispielsweise in dem digitalen Bereich, und so das Signal-Rauschen-Verhältnis zu verbessern. Mit anderen Worten zeigt das in 13 gezeigte Zeitdiagramm die Verwendung einer Mittelung im Hinblick auf Leistung anstelle von Multiplexen. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel wird ein Durchschnittsfaktor von 16 verwendet. Bei anderen Beispielen können andere Durchschnittsfaktoren für den Hochauflösungskanal / die Hochauflösungskanäle verwendet werden. Beispielsweise können zwei Hochauflösungskanäle an denselben Wandler mit 1/2-Mittelung gemultiplext werden. Die Hochauflösungskanäle für vollständige Mittelung können auf der Basis der Erfassungsergebnisse früherer Erfassungen ausgewählt werden. Beispielsweise können Kanäle, die ein Ziel in einer früheren Erfassung angeben, für eine vollständige Hochauflösungsmittelung ausgewählt werden, um zusätzliche Informationen zu dem Ziel zu erhalten.
  • Das Beispiel in 12 zeigt eine potenzielle Implementierung einer ROI (Region von Interesse) auf der Basis der a-priori-Kenntnis z. B. aus früheren Rahmen. Das Beispiel in 13 konzentriert die vollständige ADC-Verarbeitungsleistung auf einen Kanal. Das Beispiel in 11 verteilt die vollständige ADC-Verarbeitungsleistung auf alle Kanäle. Das Beispiel in 12 ist eine Zwischenlösung zwischen den zwei anderen Ansätzen. Es verteilt die vollständige ADC-Verarbeitungsleistung auf eine ausgewählte Anzahl von Kanälen.
  • 14 zeigt ein exemplarisches Zeitdiagramm für einen Empfänger gemäß der vorliegenden Offenbarung. Den bereits oben beschriebenen Elemente sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet und dieselben sind nicht erneut beschrieben.
  • 14 zeigt einen Abschnitt des Zeitbereich 1110, der der ersten Winkellage des Spiegels 550 des LIDAR-Systems entspricht, welcher in Verbindung mit 11 bis 13 beschrieben ist. In 14 sind die Zeitteilbereiche 1110a, 1110b und ein Teil des Zeitteilbereichs 1110c gezeigt. Den bereits oben beschriebenen Elemente sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet und dieselben sind nicht erneut beschrieben.
  • In dem in 14 gezeigten Zeitdiagramm findet das Multiplexen bei einer Zeitgranularität statt, die feiner ist als die Zeitgranularität der Zeitteilbereiche 1110a, 1110b, 1110c. Mit anderen Worten werden in einer Aufnahmezeit (Messdauer), die einem einzelnen Laserpuls des LIDAR-Systems zugeordnet ist, unterschiedliche Kanäle an die ADCs 675 angelegt. Beispielsweise veranschaulichen die Blöcke 1405, 1410 und 1415, dass „CH1“ für ungefähr 1/3 der Aufnahmezeit (1/3 des Zeitteilbereichs 1110b) an die ersten ADCs 675 angelegt wird. „CH3“ wird für ungefähr 1/3 der Aufnahmezeit an dem ersten ADC angelegt und „CHY“ wird für 1/3 der Aufnahmezeit an den ersten ADC angelegt. Die Blöcke 1420, 1425 und 1430 veranschaulichen, dass „CH5“ für 1/2 der Aufnahmezeit (1/3 des Zeitteilbereichs 1110b) an den X-ten ADC angelegt wird, „CHY“ wird für eine kurze Zeit an den zweiten ADC angelegt und daraufhin wird „CH3“ für ungefähr 1/3 der Aufnahmezeit an den zweiten ADC angelegt.
  • Es ist im Allgemeinen zu beachten, dass die Multiplexer 640 unterschiedliche Kanäle zu jedem Zeitpunkt zu den jeweiligen ADCs 675 schalten können. Die oben beschriebenen Bruchteile der Aufnahmezeit (zwei Teilbereiche 1110b) sind zur Veranschaulichung gedacht.
  • Die Eingänge der ADCs während einer Aufnahmezeit des einzelnen Laserpulses zu schalten, ermöglicht eine große Anzahl (z. B. maximale Anzahl) von Mittelungen, was wiederum zu einer verbesserten Leistung im Hinblick auf Entfernungsmessung/Reflektivität führen kann.
  • 15 zeigt einen exemplarischen Zielbereich (Szene) des LIDAR-Systems 500. Der exemplarische Zielbereich ist auf eine mögliche Anwendung des LIDAR-Systems 500 als Automobilsensor gerichtet. Der Zielbereich umfasst eine Straße mit Spurmarkierungen, wobei zwei Personen an einem Rand der Straße stehen, sich ein Ball an einem anderen Rand der Straße befindet und Grünstreifen an der Straße angrenzen. Die horizontale Abmessung des Bereichs, der durch den Laser des LIDAR-Systems 500 beleuchtet wird, wird unter Verwendung des Pfeils 1505 identifiziert; die vertikale Abmessung des beleuchteten Bereichs wird unter Verwendung des Pfeils 1510 identifiziert.
  • Der gesamte beleuchtete Bereich ist durch vertikale Streifen abgedeckt, von denen drei exemplarisch als 1515 bezeichnet sind. Jeder vertikale Streifen stellt einen vertikalen Laserstrahl 535 für eine bestimmte Winkellage des Spiegels 550 dar. Die vertikalen Streifen in 15 stellen einen Bereich dar, der unter Verwendung der 1-Bit-Verarbeitung abgetastet und ausgewertet wird, um Erfassungs- und/oder Entfernungsmessungsparameter ohne eine Reflektivitätsmessung bereitzustellen.
  • 15 zeigt Abschnitte des beleuchteten Bereichs, von denen drei exemplarisch als 1520 bezeichnet sind. Diese Abschnitte definieren eine Region von Interesse (ROI, Region of Interest), für welche Reflektivitätsmessungen unter Verwendung der Multibit-Verarbeitung ausgeführt werden. Beispielsweise kann für eine Anzahl von ADCs 675, die um einen Faktor x geringer ist als die Anzahl individueller Elemente des 2D-Arrays 535 entlang der vertikalen Richtung (wie in Verbindung mit 5 oben beschrieben worden ist), 1/x des vertikalen beleuchteten Bereichs (d. h. 1/x des vertikalen FoV) durch die Verwendung der ADCs 675 abgetastet werden, um den Reflektivitätsparameter zu bestimmen. Bei einem Beispiel kann eine 1/2-Mittelung für 2/x des vertikalen FoV ausgeführt werden. Bei einem anderen Beispiel kann eine vollständige Mittelung für 1/x des vertikalen FoV ausgeführt werden (unter der Annahme von x ADCs).
  • Bei einem Beispiel bestimmt ein Auswahlmodul des LIDAR-Systems 500 die ROI und wählt ein geeignetes Multiplexen aus. Genauer gesagt bestimmt das Auswahlmodul, für welche Winkellage der Spiegel welche TIA-Kanäle zu welchen Zeitpunkten von den Multiplexern 640 zu den ADCs 675 geschaltet werden. Mit anderen Worten bestimmt das Auswahlmodul einen Zeitplan für die Multiplexer, der zu den oben in Verbindung mit 11 bis 14 beschriebenen Zeitplänen ähnlich sein kann.
  • Das Auswahlmodul kann die ROI auf der Basis vorbestimmter Parameter des LIDAR-Systems 500 bestimmen, z. B. Einstellungen, die bestimmte Winkel als die ROI bestimmen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Auswahlmodul die ROI unter Verwendung von Vorwissen über die beleuchtete Szene bestimmen, erhalten durch das LIDAR-System 500. Das Vorwissen kann Auswertungsergebnisse der vorherigen Rahmen/Abtastungen umfassen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Vorwissen Auswertungsergebnisse des aktuellen Rahmens/der aktuellen Abtastung umfassen, die aus der 1-Bit-Verarbeitungskette erhalten werden.
  • 16 besteht aus 16 (a) und 16 (b). 16 (a) zeigt ein Teilpunktwolkenprofil mit Zielinteressenspunkten (POI, Points of Interest); 16 (b) veranschaulicht eine schnelle POI-Abtastung mit zwei ADCs.
  • 16 (a) zeigt 4 Wellenformen A 1610, B 1615, C 1620 und D 1625, von denen jede einer Aufnahmezeit des LIDAR-Systems 500 entspricht. Die Szene weist 4 Ziele auf, nämlich Ziel 1 1630, Ziel 2 1635, Ziel 3 1640 und Ziel 4 1645. Ein 1-Bit-Abtast-Teilsystem erstellt ein Profil einer (z. B. teilweisen) Punktwolke für Ziel-POIs. 16 (a) zeigt außerdem Kanäle CH1 1650 und CH2 1655. Ein Teil des Zieles 4 1645 ist durch Ziel 2 teilweise verdeckt (z. B. versteckt oder verschwommen).
  • 16 (b) veranschaulicht eine zusätzliche Abtastung (oder mehrere Abtastungen), die beispielsweise durch das Auswahlmodul für die ADCs 675 geplant sind, um die POls (oder ROIs) in der (z. B. teilweisen) Punktwolke abzutasten. Die Multiplexer 640 schalten schnell während einer Messung (z. B. in Echtzeit) von Pixel zu Pixel. Mit anderen Worten wird eine Multibit-Verarbeitungskette (ein ADC-Kanal) durch das Auswahlmodul während einer einzelnen Aufnahmezeit für einzelne Laserpulse geändert, wobei Kenntnisse über die erwartete Ankunftszeit ausgenutzt werden. Die (z. B. a-priori-)Kenntnis kann aus einer Auswertung des 1-Bit-Kanals (oder -Kanäle) oder aus einem vorherigen Rahmen (oder mehreren vorherigen Rahmen) erhalten werden. Die ADCs 675 zeichnen eine Signalspitze in dem profilierten Fenster auf, um die Reflektivität in dem Element 690 zu schätzen. Der Reflektivitätsparameter (oder alternativ dazu die Amplitude) wird mit einer Punktwolkenpixel-Laufzeit (TOF) bereitgestellt (übertragen). 16 (b) zeigt Aufzeichnungsfenster 1660 und 1665, die durch das Auswahlmodul für die Multiplexer 640 bzw. ADCs 675 geplant werden. Das Schaltmuster für einen Multiplexer 640 wird durch Pfeile 1670 gezeigt. Das Auswahlmodul kann außerdem die Anzahl der verfügbaren ADCs berücksichtigen und planen, dass ein Fenster in dem nächsten Durchlauf abgetastet wird (z. B. ein nächster Rahmen), da verfügbare ADCs in dem vorliegenden Rahmen fehlen.
  • Es ist ersichtlich, dass der Empfänger, das LIDAR-System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht auf dem 1D-Oszillationsspiegel gemäß den oben beschriebenen Beispielen beschränkt sind. Vielmehr könnte die vorliegende Erfindung auch bei anderen Ansätzen angewendet werden, beispielsweise in einem Flash-LIDAR, in einem 2D-Spiegel-LIDAR oder dergleichen. Mit anderen Worten dient die Bezugnahme auf das 1D-Oszillationsspiegel-LIDAR in der vorliegenden Patentanmeldung lediglich illustrativen Zwecken.
  • Im Folgenden werden weitere Beispiele der Offenbarung beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Beispiele können Alternativen ausbilden oder können als Zusatz zu den oben offenbarten Aspekten angesehen werden.
  • Im Folgenden wird eine Architektur im Hinblick auf eine spezifische Implementierung unter Verwendung von 32 Kanälen und einer 16-fachen Überabtastung beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Erfindung für unterschiedliche Anwendungsfälle verwendet werden kann.
  • Das System kann folgendermaßen aufgeteilt werden:
    • - 2 Kanäle mit 8-Bit-Verarbeitungskette ohne Überabtastung
    • - 32 Kanäle mit 1-Bit-Verarbeitungskette mit 16-facher Überabtastung
  • Die 1-Bit-Verarbeitung kann 16-mal auf dasselbe FoV schießen. In diesem Zeitraum können 2-Kanal-ADCs verwendet werden, um die 32 Kanäle zu schalten und einen Schuss pro FoV aufzuzeichnen. Das heißt, die 1-Bit-Signalkette kann eine vollständige Parallelität ausnutzen, um eine so große Mittelung wie möglich auszuführen, während die Hochauflösung (ADC) das Minimum an parallelen Kanälen verwendet werden kann, um zumindest einen Schuss pro Rahmen aufzuzeichnen.
  • Die folgenden Weiterentwicklungen können (einzeln oder in Kombination) implementiert werden.
    • - 8-Bit-/1-Bit-Datenströme können zusammengeführt werden und zur Entfernungsmessung/Erfassung verwendet werden, um die Leistung zu verbessern;
    • - 1-Bit-Wandler und Multiplexing können mit externen Komponenten implementiert werden;
    • - 1-Bit-Verarbeitung kann mit einer höheren Abtastrate im Vergleich zu dem ADC implementiert werden;
    • - Die Hochauflösungs(ADC-)Kanäle können Überabtastung ausführen (jedoch reduziert im Vergleich zu der 1-Bit-Architektur);
    • - Der Hochauflösungskanal kann ein zusätzliches Tiefpassfilter einsetzen, um die Bandbreite weiter zu reduzieren. Dies reduziert den Rauschpegel und kann die Reflektivitätsmessung genauer gestalten (der reduzierte Gewinn kann in der Nachverarbeitung kompensiert werden).
  • Obwohl einige Aspekte in dem Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es deutlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wo ein Block oder ein Bauelement einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog stellen Aspekte, die in dem Kontext eines Verfahrensschritts beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch (oder unter Verwendung von) eine Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, z. B. ein Mikroprozessor, ein programmierbarer Computer oder eine elektronische Schaltung. Bei einigen Beispielen können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
  • Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Beispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums ausgeführt werden, z. B. einer Diskette, einer DVD, einer Blue-Ray, einer CD, einem ROM, einem PROM, einem EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die darauf gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind zusammenzuarbeiten), dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Daher kann das digitale Speicherungsmedium computerlesbar sein.
  • Im Allgemeinen können Beispiele der Offenbarung als ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode wirksam ist zum Ausführen von einem der Verfahren, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Der Programmcode kann z. B. auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
  • Andere Beispiele weisen das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren auf, gespeichert auf einem maschinenlesbaren Träger.
  • Anders ausgedrückt ist daher ein Beispiel der Offenbarung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der offenbarten Verfahren ist daher ein Datenträger (oder ein digitales Speicherungsmedium oder ein computerlesbares Medium), der aufgezeichnet auf demselben das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren aufweist. Der Datenträger, das digitale Speicherungsmedium oder das aufgezeichnete Medium sind üblicherweise greifbar und/oder nichtflüchtig.
  • Ein weiteres Beispiel der offenbarten Verfahren ist daher ein Datenstrom oder eine Sequenz aus Signalen, die das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren darstellt. Der Datenstrom oder die Sequenz aus Signalen kann z. B. dazu ausgebildet sein, über eine Datenkommunikationsverbindung übertragen zu werden, z. B. über das Internet.
  • Ein weiteres Beispiel weist eine Verarbeitungseinrichtung auf, z. B. einen Computer, oder ein programmierbares Logikbauelement, das dazu ausgebildet oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
  • Ein weiteres Beispiel weist einen Computer auf, auf dem das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
  • Ein weiteres Beispiel der Offenbarung weist eine Vorrichtung oder ein System auf, das ausgebildet ist, um ein Computerprogramm (z. B. elektronisch oder optisch), zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren, zu einem Empfänger zu übertragen. Der Empfänger kann z. B. ein Computer, ein mobiles Bauelement, ein Speicherbauelement oder ähnliches sein. Die Vorrichtung oder das System kann z. B. einen Dateiserver zum Übertragen des Computerprogramms zu dem Empfänger aufweisen.
  • Bei einigen Beispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (z. B. ein feldprogrammierbares Gatearray) verwendet werden, um einige oder alle der Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei einigen Beispielen kann ein feldprogrammierbares Gatearray mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise durch eine beliebige Hardwarevorrichtung ausgeführt.
  • Die hierin beschriebene Vorrichtung kann unter Verwendung einer Hardwarevorrichtung oder unter Verwendung eines Computers oder unter Verwendung einer Kombination aus einer Hardwarevorrichtung und einem Computer implementiert sein.
  • Die hierin beschriebene Vorrichtung, oder jegliche Komponente der hierin beschriebenen Vorrichtung, kann zumindest teilweise als Hardware oder Software implementiert sein.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren können unter Verwendung einer Hardwarevorrichtung oder unter Verwendung eines Computers oder unter Verwendung einer Kombination aus einer Hardwarevorrichtung und einem Computer implementiert sein.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jegliche Komponente der hierin beschriebenen Verfahren, können zumindest teilweise als Hardware oder Software implementiert sein.
  • Die oben beschriebenen Beispiele sind nur darstellend für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der Details, die hierin beschrieben sind, für andere Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind. Es ist daher die Absicht, dass die Erfindung nur durch den Schutzbereich der anhängigen Patentansprüche begrenzt ist und nicht durch die spezifischen Details, die mit Hilfe der Beschreibung und der Erklärung der Beispiele hierin vorgelegt werden.

Claims (25)

  1. Ein Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) für ein System (200, 500) zur Lichterfassung und Entfernungsmessung, LIDAR, wobei der Empfänger folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565), wobei jedes Erfassungselement ein oder mehrere Bauglieder (125a, 125b, 125c, 130a, 130b) aufweist, die dazu ausgebildet sind, Licht (110) in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei jedes Erfassungselement dazu ausgebildet ist, ein analoges Erfassungssignal (120a, 120b, 120c, 120d) ansprechend auf einen Laserpuls bereitzustellen, der von einem Sender (210, 510) des LIDAR-Systems (200, 500) ausgesendet wird; zumindest ein erstes Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650), das dazu ausgebildet ist, ein erstes digitales Erfassungssignal (142a, 142b, 142c) ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565) bereitgestellt wird, wobei das erste Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650) dazu ausgebildet ist, eine erste Anzahl von Bits zu verwenden, um das erste analoge Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) darzustellen; zumindest ein zweites Umwandlungselement (150a, 150b, 675), das dazu ausgebildet ist, ein zweites digitales Erfassungssignal (152a, 152b) ansprechend auf ein zweites analoges Erfassungssignal (120b, 120c) bereitzustellen, das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565) bereitgestellt wird, wobei das zweite Umwandlungselement (150a, 150b, 675) dazu ausgebildet ist, eine zweite Anzahl von Bits zu verwenden, um das zweite analoge Erfassungssignal (120b, 120c) darzustellen, wobei die zweite Anzahl von Bits größer ist als die erste Anzahl von Bits; und ein Verarbeitungsmodul (160, 698), das dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Parameter (112a) eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems (200, 500) unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals (142a, 142b, 142c) sowie einen zweiten Parameter des Objekts unter Verwendung des zweiten digitalen Erfassungssignals (152a, 152b) zu bestimmen.
  2. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650) ein Komparator ist, welcher ein Bit verwendet, um das erste digitale Erfassungssignal (142a, 142b, 142c) darzustellen, und/oder das zweite Umwandlungselement (150a, 150b, 675) ein Analog-Digital-Wandler ist, welcher zwei oder mehr Bits verwendet, um das zweite digitale Erfassungssignal (152a, 152b) darzustellen.
  3. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste analoge Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) und das zweite analoge Erfassungssignal (120b, 120c) durch dasselbe der Mehrzahl von Erfassungselementen (115) bereitgestellt werden.
  4. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl der ersten Umwandlungselemente (140a, 140b, 650) geringer ist als eine Anzahl der Mehrzahl der Erfassungselemente (115), und der Empfänger ferner zumindest einen ersten Multiplexer (460) aufweist, der mit einem ersten Teilsatz von Erfassungselementen gekoppelt ist, welcher zwei oder mehr der Mehrzahl von Erfassungselementen (115) aufweist, und der dazu ausgebildet ist, das analoge Erfassungssignal (120b, 120d) von einem der Erfassungselemente aus dem ersten Teilsatz zu dem ersten Umwandlungselement (140b) zu schalten.
  5. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl der zweiten Umwandlungselemente (150a, 150b, 675) niedriger ist als eine Anzahl der Mehrzahl der Erfassungselemente (115), und der Empfänger ferner zumindest einen zweiten Multiplexer (470, 640) aufweist, der mit einem zweiten Teilsatz von Erfassungselementen (115) gekoppelt ist, welcher zwei oder mehr der Mehrzahl von Erfassungselementen aufweist, und der dazu ausgebildet ist, das analoge Erfassungssignal (120b, 120c) von einem der Erfassungselemente aus dem zweiten Teilsatz zu dem zweiten Umwandlungselement (150a, 675) zu schalten.
  6. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 4 und 5, wobei der erste Teilsatz von Erfassungselementen und der zweite Teilsatz von Erfassungselementen dieselben der Mehrzahl von Erfassungselementen (115) aufweisen.
  7. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Multiplexer (470, 640) dazu ausgebildet ist, für jeden Laserpuls einer Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal (120b, 120c) eines unterschiedlichen der Erfassungselemente, mit denen der zweite Multiplexer (470, 640) gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement (150a, 675) zu schalten.
  8. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 4 oder 6, wobei der erste Multiplexer (460) dazu ausgebildet ist, für jeden Laserpuls einer Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal (120b, 120d) eines ausgewählten oder mehrerer ausgewählter der Erfassungselemente, mit denen der erste Multiplexer (460) gekoppelt ist, zu dem ersten Umwandlungselement (140b) zu schalten.
  9. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Multiplexer (470, 640) dazu ausgebildet ist, für jeden Laserpuls einer Mehrzahl von Laserpulsen, die während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendet werden, das analoge Erfassungssignal (120b, 120c) eines ausgewählten oder mehrerer ausgewählter der Erfassungselemente, mit denen der zweite Multiplexer (470, 640) gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement (150a, 675) zu schalten.
  10. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Empfänger ferner ein Auswahlmodul aufweist, das dazu ausgebildet ist, das ausgewählte oder die ausgewählten der Erfassungselemente, die durch den ersten Multiplexer (460) und/oder den zweiten Multiplexer (470, 640) zu schalten sind, unter Verwendung eine Region von Interesse in dem Zielbereich des LIDAR-Systems (200, 500) auszuwählen.
  11. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 10, wobei das Auswahlmodul dazu ausgebildet ist, den Bereich von Interesse unter Verwendung vorheriger der ersten und/oder zweiten digitalen Erfassungssignale (142a, 142b, 142c, 152a, 152b) zu bestimmen.
  12. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Verarbeitungsmodul dazu ausgebildet ist, einen Durchschnitt der ersten digitalen Erfassungssignale (142a, 142b, 142c) und/oder der zweiten digitalen Erfassungssignale (152a, 152b) der ausgewählten der Erfassungselemente zu verwenden, die für die während des Messzeitraums an die Position in dem Zielbereich ausgesendete Mehrzahl von Laserpulsen erhalten werden.
  13. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die während des Messzeitraums ausgesendete Mehrzahl von Laserpulsen zwei oder mehr oder alle Laserpulse aufweist, die für eine einzelne Winkeleinstellung des LIDAR-Systems ausgesendet werden.
  14. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Multiplexer (470, 640) dazu ausgebildet ist, während einer Messdauer, die einem einzelnen an eine Position in dem Zielbereich ausgesendeten Laserpuls zugeordnet ist, das analoge Erfassungssignal (120b, 120c) ausgewählter der Erfassungselemente, mit denen der zweite Multiplexer (470, 640) gekoppelt ist, zu dem zweiten Umwandlungselement zu schalten.
  15. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 14, wobei der Empfänger ferner ein Auswahlmodul aufweist, das dazu ausgebildet ist, die ausgewählten der Erfassungselemente unter Verwendung von vorherigen der ersten und/oder zweiten digitalen Erfassungssignale und/oder dem ersten Erfassungssignal (142a, 142b) und/oder einer Anzahl der zweiten Umwandlungselemente (150a, 675) auszuwählen.
  16. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Parameter (112b) ein Reflektivitätsparameter ist, und das Verarbeitungsmodul (160, 698) dazu ausgebildet ist, das erste digitale Erfassungssignal (142a, 142b, 142c) beim Bestimmen des Reflektivitätsparameters zu verwenden.
  17. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Parameter (112a) ein Erfassungsparameter und/oder ein Entfernungsmessungsparameter ist, und das Verarbeitungsmodul (160, 698) dazu ausgebildet ist, das zweite digitale Erfassungssignal (152a, 152b) beim Bestimmen des Erfassungsparameters und/oder des Entfernungsmessungsparameters zu verwenden.
  18. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) ferner zumindest ein analoges Tiefpassfilter (685a) in Verarbeitungsrichtung vorgelagert zu dem zweiten Umwandlungselement (675) aufweist, wobei das analoge Tiefpassfilter (685a) dazu ausgebildet ist, das zweite analoge Erfassungssignal (120b, 120c) einer Tiefpassfilterung zu unterziehen, bevor das zweite analoge Erfassungssignal dem zweiten Umwandlungselement (150a, 150b, 675) zugeführt wird.
  19. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 18, wobei das Verarbeitungsmodul (160, 698) dazu ausgebildet ist, eine Modifizierung in dem zweiten digitalen Erfassungssignal (152a, 152b) des zweiten Umwandlungselements (150a, 150b, 675), die durch das analoge Tiefpassfilter (685a) eingeführt wird, durch die Verwendung einer Umkehrübertragungsfunktion des analogen Tiefpassfilters (685a) zumindest teilweise zu kompensieren.
  20. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger ferner zumindest ein digitales Tiefpassfilter (685) in Verarbeitungsrichtung nachgelagert zu dem zweiten Umwandlungselement (675) aufweist, wobei das digitale Tiefpassfilter (685) dazu ausgebildet ist, das durch das zweite Umwandlungselement (150a, 150b, 675) bereitgestellte zweite digitale Erfassungssignal (152a, 152b) einer Tiefpassfilterung zu unterziehen.
  21. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß Anspruch 20, wobei das Verarbeitungsmodul (160, 689) dazu ausgebildet ist, eine Modifizierung in dem zweiten digitalen Erfassungssignal (152a, 152b) des zweiten Umwandlungselements (150a, 150b, 675), die durch das digitale Tiefpassfilter (685) eingeführt wird, durch Verwendung einer Umkehrübertragungsfunktion des digitalen Tiefpassfilters (685) zumindest teilweise zu kompensieren.
  22. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Abtastrate des ersten Umwandlungselements (140a, 140b, 140c, 650) höher ist als eine Abtastrate des zweiten Umwandlungselements (150a, 150b, 675).
  23. Der Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungsmodul (160, 698) dazu ausgebildet ist, einen Durchschnitt der ersten digitalen Erfassungssignale (142a, 142b, 142c) zu verwenden, die für eine während eines Messzeitraums an eine Position in dem Zielbereich ausgesendete Mehrzahl von Laserpulsen erhalten werden,.
  24. Ein LIDAR-System (200, 500), das folgende Merkmale aufweist: einen Sender (210, 510), der einen Laser (215, 540) und einen Deflektor (220, 550) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, einen von dem Laser (215, 540) ausgegebenen Laserstrahl (225) an unterschiedliche Positionen in dem Zielbereich abzulenken; und den Empfänger (100, 235, 400, 520, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  25. Ein Verfahren (300) zum Betreiben eines Empfängers (100, 235, 400, 520, 600, 700) eines Systems (200, 500) zur Lichterfassung und Entfernungsmessung, LIDAR, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte aufweist: Bereitstellen (310), durch jedes einer Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565), eines analogen Erfassungssignals (120a, 120b, 120c, 120d) ansprechend auf einen Laserpuls, der von einem Sender (210, 510) des LIDAR-Systems (200, 500) ausgesendet wird, wobei jedes Erfassungselement ein oder mehrere Bauglieder (125a, 125b, 125c, 130a, 130b) aufweist, die dazu ausgebildet sind, Licht (110) in ein elektrisches Signal umzuwandeln; Bereitstellen (320), durch zumindest ein erstes Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650), eines ersten digitalen Erfassungssignals (142a, 142b, 142c) ansprechend auf ein erstes analoges Erfassungssignal (120a, 120b, 120d), das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565) bereitgestellt wird, wobei das erste Umwandlungselement (140a, 140b, 140c, 650) eine erste Anzahl an Bits verwendet, um das erste analoge Erfassungssignal (120a, 120b, 120d) darzustellen; Bereitstellen (330), durch zumindest ein zweites Umwandlungselement (150a, 150b, 675), eines zweiten digitalen Erfassungssignals (152a, 152b) ansprechend auf ein zweites analoges Erfassungssignal (120b, 120c), das von zumindest einem der Mehrzahl von Erfassungselementen (115, 565) bereitgestellt wird, wobei das zweite Umwandlungselement (150a, 150b, 675) eine zweite Anzahl von Bits verwendet, um das zweite analoge Erfassungssignal (120b, 120c) darzustellen, wobei die zweite Anzahl von Bits größer ist als die erste Anzahl von Bits; und Bestimmen (340), durch ein Verarbeitungsmodul (160, 698), zumindest eines ersten Parameters (112a) eines Objekts in einem Zielbereich des LIDAR-Systems unter Verwendung des ersten digitalen Erfassungssignals (142a, 142b, 142c) und eines zweiten Parameters (112b) des Objekts unter Verwendung des zweiten digitalen Erfassungssignals (152a, 152b).
DE102019207741.2A 2019-05-27 2019-05-27 Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen Pending DE102019207741A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207741.2A DE102019207741A1 (de) 2019-05-27 2019-05-27 Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen
CN202010456787.8A CN112083435B (zh) 2019-05-27 2020-05-26 Lidar系统、用于lidar系统的方法以及用于lidar系统的接收器
US16/884,317 US11675060B2 (en) 2019-05-27 2020-05-27 LIDAR system, a method for a LIDAR system and a receiver for LIDAR system having first and second converting elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207741.2A DE102019207741A1 (de) 2019-05-27 2019-05-27 Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019207741A1 true DE102019207741A1 (de) 2020-12-03

Family

ID=73265003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019207741.2A Pending DE102019207741A1 (de) 2019-05-27 2019-05-27 Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11675060B2 (de)
CN (1) CN112083435B (de)
DE (1) DE102019207741A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6911825B2 (ja) * 2018-08-09 2021-07-28 株式会社デンソー 光測距装置
KR102627699B1 (ko) * 2021-01-25 2024-01-23 주식회사 라이드로 라이다 시스템
CN114228411B (zh) * 2021-12-28 2023-09-15 驭势科技（北京）有限公司 连接控制方法、装置、设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2182378A1 (de) * 2008-10-30 2010-05-05 Sick Ag Entfernungsmessender Laserscanner
EP3130890A1 (de) * 2009-09-11 2017-02-15 Robert Bosch Gmbh Optische entfernungsmessvorrichtung
US20170176578A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Ranging apparatus
DE102016224509A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-14 Zf Friedrichshafen Ag Empfängeranordnung und Verfahren zum Empfang wenigstens eines Lichtimpulses und zur Ausgabe eines Empfangssignals

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392747B1 (en) * 1999-06-11 2002-05-21 Raytheon Company Method and device for identifying an object and determining its location
US7375804B2 (en) * 2005-03-01 2008-05-20 Lockheed Martin Corporation Single detector receiver for multi-beam LADAR systems
EP1712888A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-18 Agilent Technologies Inc Laufzeitmessung mittels Impulsfolgen
US7701558B2 (en) * 2006-09-22 2010-04-20 Leica Geosystems Ag LIDAR system
IL185355A (en) * 2007-08-19 2012-05-31 Sason Sourani Optical device for projection of light beams
US7746450B2 (en) * 2007-08-28 2010-06-29 Science Applications International Corporation Full-field light detection and ranging imaging system
US7894044B1 (en) * 2008-03-11 2011-02-22 Oceanit Laboratories, Inc. Laser for coherent LIDAR
US20090292468A1 (en) * 2008-03-25 2009-11-26 Shunguang Wu Collision avoidance method and system using stereo vision and radar sensor fusion
US20100204964A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Utah State University Lidar-assisted multi-image matching for 3-d model and sensor pose refinement
US8081301B2 (en) * 2009-10-08 2011-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army LADAR transmitting and receiving system and method
US8736818B2 (en) * 2010-08-16 2014-05-27 Ball Aerospace & Technologies Corp. Electronically steered flash LIDAR
US20120236379A1 (en) * 2010-08-23 2012-09-20 Lighttime, Llc Ladar using mems scanning
JP5532003B2 (ja) * 2011-03-31 2014-06-25 株式会社デンソーウェーブ レーザレーダ装置
US9069061B1 (en) * 2011-07-19 2015-06-30 Ball Aerospace & Technologies Corp. LIDAR with analog memory
DE102011054451A1 (de) * 2011-10-13 2013-04-18 Esw Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur optischen Distanzmessung über große Distanzbereiche
US10203399B2 (en) * 2013-11-12 2019-02-12 Big Sky Financial Corporation Methods and apparatus for array based LiDAR systems with reduced interference
JP2016170114A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 株式会社東芝 距離測定装置及び光検出器
US9529079B1 (en) * 2015-03-26 2016-12-27 Google Inc. Multiplexed multichannel photodetector
US11131756B2 (en) * 2015-09-29 2021-09-28 Qualcomm Incorporated LIDAR system with reflected signal strength measurement
CN115480252A (zh) * 2015-11-05 2022-12-16 路明亮有限责任公司 用于高分辨率深度映射的具有经改进扫描速度的激光雷达系统
JP6852085B2 (ja) * 2015-11-30 2021-03-31 ルミナー テクノロジーズ インコーポレイテッド 分布型レーザー及び複数のセンサー・ヘッドを備える光検出及び測距システム、並びに、光検出及び測距システムのパルス・レーザー
US9933513B2 (en) * 2016-02-18 2018-04-03 Aeye, Inc. Method and apparatus for an adaptive ladar receiver
US10823825B2 (en) * 2016-05-02 2020-11-03 3Deo, Inc System and method for wide-area surveillance
US10859700B2 (en) * 2016-07-21 2020-12-08 Z-Senz Llc Systems, devices, and/or methods for encoded time of flight light detection and ranging
US20180059220A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-01 Qualcomm Incorporated Laser ranging device with beam signature and signature recognition
WO2018053175A1 (en) * 2016-09-14 2018-03-22 Nauto Global Limited Systems and methods for near-crash determination
KR102547582B1 (ko) * 2016-09-20 2023-06-26 이노비즈 테크놀로지스 엘티디 Lidar 시스템 및 방법
CN110073243B (zh) * 2016-10-31 2023-08-04 杰拉德·迪尔克·施密茨 利用动态体素探测的快速扫描激光雷达
JP6732634B2 (ja) * 2016-11-08 2020-07-29 株式会社東芝 距離計測装置
CN117310742A (zh) * 2016-11-16 2023-12-29 应诺维思科技有限公司 激光雷达系统和方法
US10295668B2 (en) * 2017-03-30 2019-05-21 Luminar Technologies, Inc. Reducing the number of false detections in a lidar system
US10677897B2 (en) * 2017-04-14 2020-06-09 Luminar Technologies, Inc. Combining lidar and camera data
JP2019002760A (ja) 2017-06-14 2019-01-10 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 距離計測装置
DE102017116411B4 (de) * 2017-07-20 2022-02-03 Infineon Technologies Ag Elektronischen Steuerungseinheit, Gatewayschaltung für eine elektronische Airbag-Steuerungseinheit, Sicherheitssystem für ein Fahrzeug und Umgebungssensorelement
CA3075736A1 (en) * 2017-09-15 2019-11-14 Aeye, Inc. Intelligent ladar system with low latency motion planning updates
JP2019052981A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 株式会社東芝 距離計測装置
KR102019382B1 (ko) 2017-09-29 2019-09-06 현대오트론 주식회사 거리 검출 센서 및 그것의 동작 방법
KR20200110451A (ko) * 2018-02-13 2020-09-23 센스 포토닉스, 인크. 고분해능 장거리 플래시 lidar를 위한 방법들 및 시스템들
WO2019246134A2 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 Dot9 Inc Apparatus and method for optical sensing using an optoelectronic device and optoelectronic device arrays
US11366230B2 (en) * 2018-06-21 2022-06-21 Oyla, Inc Device and method of optical range imaging
US11275146B2 (en) * 2018-11-08 2022-03-15 Infineon Technologies Ag LIDAR system with non-uniform sensitivity response
DE102018129246B4 (de) * 2018-11-21 2020-10-15 Infineon Technologies Ag Interferenzdetektierung und -minderung für lidarsysteme
CN109581399A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 西南技术物理研究所 一种大动态范围厘米级精度激光测距方法
US11283598B2 (en) * 2019-01-25 2022-03-22 Infineon Technologies Ag Selective real-time cryptography in a vehicle communication network
CN113597566A (zh) * 2019-04-04 2021-11-02 华为技术有限公司 一种测距方法、雷达以及车载雷达
US20210048521A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Reliance Core Consulting LLC Systems, methods, apparatuses, and devices for facilitating performing of motion analysis in a field of interest
US11550044B2 (en) * 2020-01-16 2023-01-10 Infineon Technologies Ag Dirt detector on a LIDAR sensor window

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2182378A1 (de) * 2008-10-30 2010-05-05 Sick Ag Entfernungsmessender Laserscanner
EP3130890A1 (de) * 2009-09-11 2017-02-15 Robert Bosch Gmbh Optische entfernungsmessvorrichtung
US20170176578A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Ranging apparatus
DE102016224509A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-14 Zf Friedrichshafen Ag Empfängeranordnung und Verfahren zum Empfang wenigstens eines Lichtimpulses und zur Ausgabe eines Empfangssignals

Also Published As

Publication number Publication date
CN112083435B (zh) 2024-04-12
US11675060B2 (en) 2023-06-13
CN112083435A (zh) 2020-12-15
US20200379093A1 (en) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3537180B1 (de) Empfängeranordnung zum empfang von lichtimpulsen, lidar-modul und verfahren zum empfangen von lichtimpulsen
DE112015005053B4 (de) Laufzeitabstandsmessvorrichtung und verfahren für eine solche
EP3070494B1 (de) Elektrooptisches distanzmessverfahren und ebensolcher distanzmesser
DE102017113675B4 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Messung der Entfernung zu einem Objekt
EP2240797B1 (de) Optisch-elektronische entfernungsmessvorrichtung
AT510296B1 (de) Verfahren zur entfernungsmessung mittels laserimpulsen
DE102019207741A1 (de) Ein LIDAR-System, ein Verfahren für ein LIDAR-System und ein Empfänger für ein LIDAR-System mit ersten und zweiten Umwandlungselementen
EP3185038A1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur messung einer entfernung
EP2126607B1 (de) Umfeldsensor zur detektion von objekten und betriebsverfahren hierfür
DE3318331A1 (de) Entfernungsmesseinrichtung
WO2003016944A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur aufnahme eines dreidimensionalen abstandsbildes
DE102018120141A1 (de) Erfassen von Licht mit einer Vielzahl von Lawinenphotodiodenelementen
EP3683599B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen abstandsmessung
DE102011089629A1 (de) Lichtlaufzeitkamera
DE102015204004A1 (de) Laserradargerät und Objektermittlungsverfahren
DE102007028062B4 (de) Radarvorrichtung
DE102018220688A1 (de) Analog-Digital-Wandler
EP2315053B1 (de) Vorrichtungen und Verfahren zum Messen der Empfangszeitpunkte von Impulsen
DE102020203796A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Messinformation und LiDAR-Gerät
EP2140286B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum messen des empfangszeitpunkts eines impulses
EP3770633B1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur abstandsbestimmung
DE102019202459A1 (de) Lasermessvorrichtung zum Messen von Entfernungen und Verfahren zum Betreiben einer Lasermessvorrichtung zum Messen von Entfernungen
DE102010013751A1 (de) Vorrichtung zur Laufzeitmessung mit Pulsformung zur Entfernungsbestimmung
DE102018126631A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Entfernung eines Objekts mithilfe einer optischen Detektionsvorrichtung und optische Detektionsvorrichtung
WO2018172258A1 (de) Spad-basiertes lidar-system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R084 Declaration of willingness to licence