DE102019216638A1 - A sensor device comprising a LiDAR system and an optical road condition sensor - Google Patents

A sensor device comprising a LiDAR system and an optical road condition sensor Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (1), umfassend ein LiDAR-System (2), einen optischen Straßenzustandssensor (3), und eine Kontrolleinheit (4). Dabei ist das LiDAR-System (2) und der optische Straßenzustandssensor (3) in einem gemeinsamen Bauraum (5) angeordnet, wobei die Kontrolleinheit (4) dazu eingerichtet ist, einen Betriebsparameter des LiDAR-Systems (2) und einen Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors (3) zu kontrollieren.The present invention relates to a sensor device (1) comprising a LiDAR system (2), an optical road condition sensor (3), and a control unit (4). The LiDAR system (2) and the optical road condition sensor (3) are arranged in a common installation space (5), the control unit (4) being set up to include an operating parameter of the LiDAR system (2) and an operating parameter of the optical road condition sensor (3) control.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, insbesondere eine Sensorvorrichtung für den automobilen Einsatz.The present invention relates to a sensor device, in particular a sensor device for use in automobiles.

Um ein sicheres hochautomatisiertes Fahren und somit eine sichere hochautomatisierte Mobilität zu gewährleisten ist es notwendig, eine Umgebung eines Fahrzeuges sicher zu erfassen. Dazu wird oftmals eine Kombination aus Kameras und Infrarot-LiDAR-Systemen eingesetzt.In order to ensure safe, highly automated driving and thus safe, highly automated mobility, it is necessary to reliably capture the surroundings of a vehicle. A combination of cameras and infrared LiDAR systems is often used for this purpose.

Zusätzlich muss oftmals auch ein Straßenzustand der zu befahrenden Straße so genau wie möglich bekannt sein. Der Straßenzustand wird beispielsweise durch einen Reibwert definiert. Der Reibwert wird durch auf der Straße vorkommende Zwischenmedien, also Medien zwischen Asphalt und Reifen des Fahrzeuges, wie beispielsweise Wasser, Schnee, Eis, Laub oder Öl beeinflusst. Eine Erfassung dieser Medien kann durch verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel Kameras, Schallsensoren, Ultraschallsensoren oder optische Sensoren erfolgen.In addition, the road condition of the road to be driven on must often be known as precisely as possible. The road condition is defined, for example, by a coefficient of friction. The coefficient of friction is influenced by intermediate media occurring on the road, i.e. media between the asphalt and the tires of the vehicle, such as water, snow, ice, leaves or oil. These media can be detected by various sensors, such as cameras, sound sensors, ultrasonic sensors or optical sensors.

So sind Straßenzustandssensoren oftmals optische Sensoren, welche im nahinfraroten Bereich, also in einem Wellenlängenbereich von ca. 800nm bis 3000nm, eine diffuse und oder gerichtete Reflektion von aktiv ausgesendetem Licht in unterschiedlichen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen auswerten. Diese Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche unterscheiden sich dadurch, dass in ihnen unterschiedlich stark ausgeprägte Absorptionslinien von Wasser in allen Aggregatszuständen, also flüssig, eisbedeckt, schneebedeckt oder Mischzustände daraus, liegen. Dadurch können trockene Straßen von nichttrockenen unterschieden werden, einzelne Zwischenmedien als Straßenzustand kategorisiert und sogar Schichtdicken des Zwischenmediums bestimmt werden. Hierzu werden insbesondere Intensitäten und Intensitätsverhältnisse ausgewertet, beispielsweise über Vergleiche, Schwellenwerte, maschinelle Lernverfahren oder eine Kombination verschiedener Verfahren.Road condition sensors are often optical sensors that evaluate a diffuse and / or directional reflection of actively emitted light in different wavelengths or wavelength ranges in the near-infrared range, i.e. in a wavelength range from approx. 800 nm to 3000 nm. These wavelengths or wavelength ranges differ in that they contain differently pronounced absorption lines of water in all aggregate states, i.e. liquid, ice-covered, snow-covered or mixed states. In this way, dry roads can be distinguished from non-dry ones, individual intermediate media can be categorized as road conditions and even the layer thicknesses of the intermediate media can be determined. For this purpose, intensities and intensity relationships are evaluated in particular, for example using comparisons, threshold values, machine learning methods or a combination of different methods.

Beispielhafte optische Straßenzustandssensoren sind aus der DE2712199 , der DE4133359 und der DE19506550 bekannt. Ferner offenbart auch die DE102016216928A1 einen Straßenzustandssensor.Exemplary optical road condition sensors are from US Pat DE2712199 , the DE4133359 and the DE19506550 known. Furthermore, also discloses DE102016216928A1 a road condition sensor.

Das bedeutet, dass für ein autonomes Fahren typischerweise zwei Arten von Sensoren benötigt werden, welche beide im infraroten oder nahinfraroten Bereich arbeiten.This means that two types of sensors are typically required for autonomous driving, both of which work in the infrared or near-infrared range.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung umfasst ein LiDAR-System, einen optischen Straßenzustandssensor und eine Kontrolleinheit. Dabei sind das LiDAR-System und der Straßenzustandssensor in einem gemeinsamen Bauraum angeordnet, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, mindestens einen Betriebsparameter des LiDAR-Systems und mindestens einen Betriebsparameter des Straßenzustandssensors zu kontrollieren.The sensor device according to the invention comprises a LiDAR system, an optical road condition sensor and a control unit. The LiDAR system and the road condition sensor are arranged in a common installation space, the control unit being set up to control at least one operating parameter of the LiDAR system and at least one operating parameter of the road condition sensor.

Der optische Straßenzustandssensor ist dabei ein Sensor, durch welchen ein zuvor von dem optischen Straßenzustandssensor ausgesendetes Licht in einem bekannten Wellenlängenbereich nach einer Streuung in der Umgebung der Sensorvorrichtung empfangen wird und basierend auf einer spektralen Analyse ermittelt wird, welches Zwischenmedium sich auf einer Fahrbahnoberfläche befindet. Der optische Straßenzustandssensor dient insbesondere zur Schätzung eines Reibwerts. Der optische Straßenzustandssensor umfasst insbesondere eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit, wobei durch die Sendeeinheit des optischen Straßenzustandssensors zumindest ein Lichtstrahl einer bekannten Wellenlänge oder eines bekannten Wellenlängenbereiches ausgesendet wird, der nach seiner Streuung in der Umgebung der Sensorvorrichtung von der Empfangseinheit des optischen Straßenzustandssensors empfangen wird. Basierend auf einer Veränderung im Spektrum des Lichtstrahls zwischen dem Aussenden des Lichtstrahls und dem Empfangen des Lichtstrahls wird auf das vorliegende Zwischenmedium geschlossen.The optical road condition sensor is a sensor through which a light previously emitted by the optical road condition sensor is received in a known wavelength range after scattering in the vicinity of the sensor device and, based on a spectral analysis, it is determined which intermediate medium is on a road surface. The optical road condition sensor is used in particular to estimate a coefficient of friction. The optical road condition sensor comprises in particular a transmitting unit and a receiving unit, with at least one light beam of a known wavelength or a known wavelength range being transmitted by the transmitting unit of the optical road condition sensor, which is received by the receiving unit of the optical road condition sensor after it has been scattered in the vicinity of the sensor device. Based on a change in the spectrum of the light beam between the emission of the light beam and the reception of the light beam, conclusions are drawn as to the present intermediate medium.

Das LiDAR-System ist ein System, welches dazu eingerichtet ist, eine Umgebung der Sensorvorrichtung zu erfassen, wobei dies insbesondere basierend auf einer Lichtlaufzeit eines optischen Signals erfolgt, welches von dem LiDAR-System ausgesandt und nach dessen Reflexion in einer Umgebung der Sensorvorrichtung von dem LiDAR-System empfangen wird. Das LiDAR-System umfasst insbesondere eine LiDAR-Sendeeinheit und eine LiDAR-Empfangseinheit. Von der LiDAR-Sendeeinheit wird ein LiDAR-Scanstrahl ausgesandt. Von der LiDAR-Empfangseinheit wird dieser LiDAR-Scanstrahl nach dessen Reflexion in der Umgebung der Sensorvorrichtung empfangen.The LiDAR system is a system which is set up to detect the surroundings of the sensor device, this being done in particular on the basis of a light transit time of an optical signal which is sent by the LiDAR system and after its reflection in an environment of the sensor device from the LiDAR system is received. The LiDAR system includes, in particular, a LiDAR transmitting unit and a LiDAR receiving unit. A LiDAR scan beam is sent from the LiDAR transmitter unit. This LiDAR scanning beam is received by the LiDAR receiving unit after it has been reflected in the vicinity of the sensor device.

Insbesondere wird auch eine Reflexion eines von dem LiDAR-System ausgesandten Scanstrahls von dem optischen Straßenzustandssensor empfangen.In particular, a reflection of a scanning beam emitted by the LiDAR system is also received by the optical road condition sensor.

Die Kontrolleinheit ist dazu eingerichtet, einen Betriebsparameter des LiDAR-Systems und einen Betriebsparameter des Straßenzustandssensors zu kontrollieren. Die Kontrolleinheit ist somit ein aktives Bauelement, welches Einfluss auf den Betriebsparameter des LiDAR-Systems und den Betriebsparameter des Straßenzustandssensors nimmt. Die Betriebsparameter des LiDAR-Systems und des Straßenzustandssensors sind insbesondere gleichartige Betriebsparameter. So sind die Betriebsparameter insbesondere solche Parameter, die für einen Betrieb des LiDAR-Systems und des optischen Straßenzustandssensors in einem bestimmten zulässigen Bereich gehalten werden müssen. Dies kann oftmals sehr aufwändig und kostenintensiv sein. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, dass eine einzelne Kontrolleinheit sowohl von dem LiDAR-System als auch von dem optischen Straßenzustandssensor genutzt wird, um den jeweils zugehörigen Betriebsparameter zu kontrollieren. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da sowohl das LiDAR-System als auch der optische Straßenzustandssensor optische Systeme sind, die ähnlichen Anforderungen bezüglich ihrer Betriebsparameter unterliegen. So sind beispielsweise sowohl das LiDAR-System als auch der optische Straßenzustandssensor temperaturempfindliche Systeme, die mit einer stabilen Spannungsversorgung betrieben werden müssen, deren optische Komponenten in betriebsbereitem, beispielsweise in sauberem und richtig ausgerichtetem Zustand, sein müssen.The control unit is set up to control an operating parameter of the LiDAR system and an operating parameter of the road condition sensor. The control unit is thus a Active component that influences the operating parameters of the LiDAR system and the operating parameters of the road condition sensor. The operating parameters of the LiDAR system and the road condition sensor are, in particular, operating parameters of the same type. Thus, the operating parameters are in particular those parameters that have to be kept in a certain permissible range for the operation of the LiDAR system and the optical road condition sensor. This can often be very time-consuming and costly. According to the invention, however, it is possible for an individual control unit to be used both by the LiDAR system and by the optical road condition sensor in order to control the respectively associated operating parameters. This is possible in particular because both the LiDAR system and the optical road condition sensor are optical systems that are subject to similar requirements with regard to their operating parameters. For example, both the LiDAR system and the optical road condition sensor are temperature-sensitive systems that have to be operated with a stable power supply, the optical components of which have to be operational, for example in a clean and correctly aligned state.

Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, den Betriebsparameter des LiDAR-Systems und den Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors einzeln zu kontrollieren, sondern es kann eine gemeinsame Überwachung und/oder Steuerung der Betriebsparameter oder des Betriebsparameters des LiDAR-Systems und des optischen Straßenzustandssensors erfolgen.According to the invention, it is not necessary to individually control the operating parameters of the LiDAR system and the operating parameters of the optical road condition sensor, but joint monitoring and / or control of the operating parameters or the operating parameters of the LiDAR system and the optical road condition sensor can take place.

Durch eine solche Kombination der unterschiedlichen optischen Sensoren, also des LiDAR-Systems und des optischen Straßenzustandssensors, können Kosten und Gesamtbauraum reduziert werden, da einige Komponenten von beiden Sensoren gemeinschaftlich genutzt werden können. Zudem können Informationen zwischen den Algorithmen der beiden Sensoren ausgetauscht werden.Such a combination of the different optical sensors, i.e. the LiDAR system and the optical road condition sensor, can reduce costs and overall installation space, since some components can be used jointly by both sensors. In addition, information can be exchanged between the algorithms of the two sensors.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist die Kontrolleinheit eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung, wobei der Betriebsparameter des LiDAR-Systems eine Temperatur mindestens einer Komponente des LiDAR-Systems ist und wobei der Betriebsparameter des Straßenzustandssensors eine Temperatur mindestens einer Komponente des Straßenzustandssensors ist. Es wird somit sowohl eine Temperatur des LiDAR-Systems als auch eine Temperatur des Straßenzustandssensors durch die gemeinsame Temperaturstabilisierungsvorrichtung kontrolliert. Insbesondere Vorrichtungen zur Temperaturstabilisierung sind oftmals teuer und benötigen zusätzlichen Bauraum. Somit ist es vorteilhaft, wenn lediglich eine einzelne Temperaturstabilisierungsvorrichtung für zwei Sensoren, hier das LiDAR-System und den Straßenzustandssensor genutzt wird. Die Komponente des LiDAR-Systems und die Komponente des Straßenzustandssensors werden dabei nicht zwingend auf dieselbe Temperatur eingestellt. So kann beispielsweise durch einen baulichen Abstand zwischen der Temperaturstabilisierungsvorrichtung und dem jeweiligen Sensor, also durch den Abstand zwischen der Temperaturstabilisierungsvorrichtung und der Komponente des LiDAR-Systems und dem Abstand zwischen der Temperaturstabilisierungsvorrichtung und dem optischen Straßenzustandssensor erreicht werden, dass diese Sensoren auf unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden. Es ist jedoch auch vorteilhaft, wenn sowohl die Komponente des LiDAR-Systems als auch die Komponente des optischen Straßenzustandssensors auf dieselbe Temperatur eingestellt werden.The control unit is preferably a temperature stabilization device, the operating parameter of the LiDAR system being a temperature of at least one component of the LiDAR system and the operating parameter of the road condition sensor being a temperature of at least one component of the road condition sensor. Both a temperature of the LiDAR system and a temperature of the road condition sensor are thus controlled by the common temperature stabilization device. Devices for temperature stabilization, in particular, are often expensive and require additional installation space. It is therefore advantageous if only a single temperature stabilization device is used for two sensors, here the LiDAR system and the road condition sensor. The component of the LiDAR system and the component of the road condition sensor are not necessarily set to the same temperature. For example, through a structural distance between the temperature stabilization device and the respective sensor, i.e. the distance between the temperature stabilization device and the component of the LiDAR system and the distance between the temperature stabilization device and the optical road condition sensor, these sensors can be set to different temperatures . However, it is also advantageous if both the component of the LiDAR system and the component of the optical road condition sensor are set to the same temperature.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturstabilisierungsvorrichtung ein Wärmeelement und/oder ein Kühlelement umfasst, welches derart angeordnet ist, dass durch dieses sowohl die Temperatur der Komponente des LiDAR-Systems als auch die Temperatur der Komponente des Straßenzustandssensors eingestellt werden kann. Ein Wärmelement ist ein Element, welches aktiv erwärmt werden kann. Ein Kühlelement ist ein Element, welches aktiv gekühlt werden kann. Insbesondere ist das Wärmeelement und das Kühlelement ein einzelnes Element, welches sowohl erwärmt als auch gekühlt werden kann. Das Wärmeelement und/oder das Kühlelement stehen insbesondere in direktem Kontakt mit mindestens einer Komponente des LiDAR-Systems und mindestens einer Komponente des Straßenzustandssensors. Die Komponente des LiDAR-Systems und die Komponente des Straßenzustandssensors kann eine beliebige Komponente des jeweiligen Sensors sein. So wird insbesondere eine zugehörige Elektronik, eine optische Sendeeinheit und/oder eine optische Empfangseinheit des LiDAR-Systems und des optischen Straßenzustandssensors durch die Temperaturstabilisierungsvorrichtung, insbesondere durch das Wärmeelement oder das Kühlelement, auf einer vorgegebenen Temperatur oder in einem vorgegebenen Temperaturbereich gehalten.It is also advantageous if the temperature stabilization device comprises a heating element and / or a cooling element which is arranged such that both the temperature of the component of the LiDAR system and the temperature of the component of the road condition sensor can be set by this. A heating element is an element that can be actively heated. A cooling element is an element that can be actively cooled. In particular, the heating element and the cooling element are a single element which can be both heated and cooled. The heating element and / or the cooling element are in particular in direct contact with at least one component of the LiDAR system and at least one component of the road condition sensor. The component of the LiDAR system and the component of the road condition sensor can be any component of the respective sensor. In particular, associated electronics, an optical transmitter unit and / or an optical receiver unit of the LiDAR system and the optical road condition sensor are kept at a predetermined temperature or in a predetermined temperature range by the temperature stabilization device, in particular by the heating element or the cooling element.

Bevorzugt ist das Wärmeelement und/oder das Kühlelement ein Peltier-Element. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise der Sensorvorrichtung erreicht werden.The heating element and / or the cooling element is preferably a Peltier element. A particularly compact design of the sensor device can thereby be achieved.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kontrolleinheit eine optische Messeinheit umfasst, wobei der Betriebsparameter des LiDAR-Systems ein Zustand oder eine Beschaffenheit einer optischen Komponente des LiDAR-Systems ist und wobei der Betriebsparameter des Straßenzustandssensors ein Zustand oder eine Beschaffenheit einer optischen Komponente des Straßenzustandssensors ist. Eine optische Messeinheit ist insbesondere ein optischer Sensor. Eine optische Messeinheit ist eine Einheit, die dazu geeignet ist, eine Beschaffenheit einer optischen Komponente zu erfassen. So ist die optische Messeinheit beispielsweise dazu geeignet, eine Transparenz oder eine Verschmutzung einzelner optischer Komponenten zu erfassen oder eine ausgegebene Lichtintensität einer optischen Sendevorrichtung zu messen. Durch eine solche optische Messeinheit ist es ermöglicht, die optischen Anforderungen, die an das LiDAR-System und den optischen Straßenzustandssensors gestellt werden, gemeinsam zu überwachen. Der Zustand beschreibt beispielsweise, ob die optische Komponente an oder aus ist, sauber oder verschmutzt ist, verkratzt oder nicht verkratzt ist.It is also advantageous if the control unit comprises an optical measuring unit, the operating parameter of the LiDAR system being a state or a quality of an optical one Is a component of the LiDAR system and wherein the operating parameter of the road condition sensor is a condition or a condition of an optical component of the road condition sensor. An optical measuring unit is in particular an optical sensor. An optical measuring unit is a unit that is suitable for detecting the nature of an optical component. For example, the optical measuring unit is suitable for detecting transparency or contamination of individual optical components or for measuring an output light intensity of an optical transmission device. Such an optical measuring unit makes it possible to jointly monitor the optical requirements that are placed on the LiDAR system and the optical road condition sensor. The state describes, for example, whether the optical component is on or off, is clean or dirty, is scratched or not scratched.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Kontrolleinheit sowohl eine optische Messeinheit als auch eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung umfassen kann. Dabei werden insbesondere mehrere Betriebsparameter des LiDAR-Systems und des Straßenzustandssensors kontrolliert, beispielsweise eine Temperatur und eine optische Eigenschaft.It is pointed out that the control unit can comprise both an optical measuring unit and a temperature stabilization device. In particular, several operating parameters of the LiDAR system and the road condition sensor are checked, for example a temperature and an optical property.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die optische Messeinheit eine Streulichterfassung und/oder eine Monitordiode umfasst. Eine Streulichterfassung ist eine Sensorik, die solches Licht erfasst, welches nicht gezielt von dem LiDAR-System und/oder dem Straßenzustandssensor ausgesandt wird, sondern durch Streuung in eine andere Richtung abgelenkt wird. So wird ein von dem LiDAR-System ausgesandter LiDAR-Scanstrahl oder ein von dem optischen Straßenzustandssensor ausgesandter Lichtstrahl beispielsweise gestreut, wenn dieser durch eine optische transparente Abdeckung hindurch von der Sensorvorrichtung abgestrahlt wird. Ist die optische Abdeckung verkratzt oder verschmutzt, so kann dies zu einer erhöhten Streuung führen, die durch eine Streulichterfassung erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich wird durch die Streulichterfassung oder die Monitordiode eine Beurteilung ermöglicht, ob eine Leistung der Sendevorrichtung, insbesondere eine Sendeleistung des optischen Straßenzustandssensors und/oder des LiDAR-Systems, einer Vorgabe hinsichtlich der Augensicherheit entspricht. Eine Monitordiode ist eine Diode, welche eine Intensität des LiDAR-Scanstrahls des LiDAR-Systems und/oder eine Intensität des von dem optischen Straßenzustandssensor abgegebenen Lichtstrahls misst. Es kann somit eine Überwachungselektronik des LiDAR-Systems und des optischen Straßenzustandssensors kombiniert werden und ein besonders kompaktes System geschaffen werden.It is also advantageous if the optical measuring unit comprises a scattered light detection and / or a monitor diode. Scattered light detection is a sensor system that detects light that is not specifically emitted by the LiDAR system and / or the road condition sensor, but is deflected in another direction by scattering. For example, a LiDAR scanning beam emitted by the LiDAR system or a light beam emitted by the optical road condition sensor is scattered when it is emitted by the sensor device through an optical transparent cover. If the optical cover is scratched or soiled, this can lead to increased scatter, which can be detected by detecting scattered light. Alternatively or additionally, the scattered light detection or the monitor diode enables an assessment to be made as to whether a power of the transmission device, in particular a transmission power of the optical road condition sensor and / or the LiDAR system, corresponds to a specification with regard to eye safety. A monitor diode is a diode which measures an intensity of the LiDAR scanning beam of the LiDAR system and / or an intensity of the light beam emitted by the optical road condition sensor. Monitoring electronics of the LiDAR system and the optical road condition sensor can thus be combined and a particularly compact system can be created.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Bauraum durch ein Gehäuse definiert ist, wobei das LiDAR-System, der Straßenzustandssensor und die Kontrolleinheit in dem Gehäuse angeordnet sind. Somit wird eine Dimension des gemeinsamen Bauraums klar definiert und insbesondere bei einer Temperaturstabilisierung kann dieser entsprechend berücksichtigt werden, wobei beispielsweise alle Komponenten, welche in dem Gehäuse angeordnet sind, auf eine gleiche Betriebstemperatur gebracht werden können.It is also advantageous if the installation space is defined by a housing, the LiDAR system, the road condition sensor and the control unit being arranged in the housing. One dimension of the common installation space is thus clearly defined and, in particular in the case of temperature stabilization, this can be taken into account accordingly, with, for example, all components that are arranged in the housing being able to be brought to the same operating temperature.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das LiDAR-System und der optische Straßenzustandssensor derart in dem Bauraum angeordnet sind, dass diese eine Umgebung der Sensorvorrichtung durch ein gemeinsames transparentes Sichtfenster erfassen, an welchem insbesondere eine Reinigungsvorrichtung angeordnet ist. Somit teilen das LiDAR-System und der Straßenzustandssensor das transparente Sichtfenster als gemeinsame optische Komponente. Ist an dem Sichtfenster eine Reinigungsvorrichtung angeordnet, so kann die Reinigungsvorrichtung sowohl für das LiDAR-System als auch für den Straßenzustandssensor gemeinsam genutzt werden. Die Reinigungsvorrichtung ist dabei insbesondere eine Komponente der Kontrolleinheit.Furthermore, it is advantageous if the LiDAR system and the optical road condition sensor are arranged in the installation space in such a way that they detect the surroundings of the sensor device through a common transparent viewing window on which a cleaning device is arranged in particular. Thus, the LiDAR system and the road condition sensor share the transparent viewing window as a common optical component. If a cleaning device is arranged on the viewing window, the cleaning device can be used jointly both for the LiDAR system and for the road condition sensor. The cleaning device is in particular a component of the control unit.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein optischer Sensor des Straßenzustandssensors dazu eingerichtet ist, einen Scanstrahl zu empfangen, der von einer Sendeeinheit des LiDAR-Systems ausgesendet wurde. Der Straßenzustandssensor benötigt für eine zugehörige Spektralanalyse reflektiertes Licht aus der Umgebung der Sensorvorrichtung, welches in unterschiedlichen Frequenzbereichen liegt. Dieses muss zuvor von der Sensorvorrichtung ausgestrahlt werden, damit Änderungen im Spektrum erkannt werden können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sowohl Licht, welches von dem LiDAR-System als LiDAR-Scanstrahl ausgesandt wurde, als auch Licht, welches von dem optischen Straßenzustandssensor ausgesandt wurde, nach dessen Reflexion durch den optischen Straßenzustandssensor empfangen und ausgewertet wird. Dabei wird bevorzugt durch das von dem LiDAR-System und das von dem optischen Straßenzustandssensor ausgesandte Licht jeweils ein unterschiedlicher Frequenzbereich oder eine unterschiedliche Frequenz abgedeckt. Somit ist es möglich, dass eine optische Sendeeinheit von dem LiDAR-System und von dem optischen Straßenzustandssensor gemeinsam genutzt wird.Furthermore, it is advantageous if an optical sensor of the road condition sensor is set up to receive a scanning beam that was sent out by a transmission unit of the LiDAR system. The road condition sensor requires reflected light from the surroundings of the sensor device, which is in different frequency ranges, for an associated spectral analysis. This must first be transmitted by the sensor device so that changes in the spectrum can be recognized. It is advantageous if both light which was emitted by the LiDAR system as a LiDAR scanning beam and light which was emitted by the optical road condition sensor is received and evaluated after its reflection by the optical road condition sensor. A different frequency range or a different frequency is preferably covered by the light emitted by the LiDAR system and the light emitted by the optical road condition sensor. It is thus possible for an optical transmission unit to be used jointly by the LiDAR system and by the optical road condition sensor.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Sensorvorrichtung eine Steuerelektronik umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen Betrieb des LiDAR-Systems und des Straßenzustandssensors zu steuern. Dadurch, dass das LiDAR-System und der Straßenzustandssensor eine gemeinsame Elektronik zur Auswertung der empfangenen Signale nutzen, ist es möglich, dass Informationen zwischen den Sensoreinheiten ausgetauscht werden. Auch können einzelne Komponenten eingespart werden, beispielsweise indem ein gemeinsamer Prozessor eine Signalverarbeitung für das LiDAR-System und für den optischen Straßenzustandssensor ausführt. Insbesondere erfolgt auch ein Informationsfluss zwischen dem Straßenzustandssensor und dem LiDAR-System.It is also advantageous if the sensor device comprises control electronics which are set up to control operation of the LiDAR system and the road condition sensor. Because the LiDAR system and the road condition sensor use common electronics to evaluate the received signals, it is possible to share information between the Sensor units are exchanged. Individual components can also be saved, for example by having a common processor perform signal processing for the LiDAR system and for the optical road condition sensor. In particular, there is also a flow of information between the road condition sensor and the LiDAR system.

Der LiDAR und ein optischer Straßenzustandssensor werden so kombiniert, dass der gleiche Einbauraum genutzt werden kann. Dies bedeutet insbesondere, dass folgende Bauteile gemeinsam genutzt werden können: ein Fenster, welches die Sensoren schützt, eine Reinigungsvorrichtung (z. B. Scheibenwischer oder Düsen), eine Temperaturstabilisierung / Temperatursensor, eine Monitordiode, um beispielsweise zu prüfen, ob die Sendeeinheiten (z.B. Laser) der Sensoren an sind oder nicht, ein Übertragungskabel und/oder elektronische Komponenten wie z.B. ein ASIC.The LiDAR and an optical road condition sensor are combined in such a way that the same installation space can be used. This means in particular that the following components can be used jointly: a window that protects the sensors, a cleaning device (e.g. windshield wipers or nozzles), a temperature stabilizer / temperature sensor, a monitor diode, for example to check whether the transmitter units (e.g. Laser) the sensors are on or not, a transmission cable and / or electronic components such as an ASIC.

Es können nicht nur Bauteile gemeinsam genutzt werden, sondern auch Informationen für die jeweiligen Algorithmen, wie z.B. durch eine Nutzung der LiDAR-Wellenlänge für den optischen Straßenzustandssensor, da der optische Straßenzustandssensor Informationen aus mehreren Wellenlängen (-bereichen) benötigt. Eine Wellenlänge oder sogar die detektierte Intensität zu einer Wellenlänge könnte vom LiDAR bereitgestellt werden. Da das LiDAR-System auch Rückreflexe durch Regen erhält, kann diese Regen-Information bevorzugt von dem optischen Straßenzustandssensor zur Algorithmus-Validierung bereitgestellt werden. Zudem ist es vorteilhaft, wenn Informationen durch den optischen Straßenzustandssensor im Algorithmus des LiDARs berücksichtigt werden, beispielsweise, wenn eine in dem LiDAR-System detektierte Intensität ausgewertet werden soll, um Objekte zu erkennen. Diese Intensität schwankt sehr stark, wenn eine Oberfläche mit einem Wasserfilm überzogen ist. Mitunter kann eine im trockenen Zustand diffuse Oberfläche zu einer im nassen Zustand direkt reflektierenden Oberfläche werden.Not only components can be used together, but also information for the respective algorithms, e.g. by using the LiDAR wavelength for the optical road condition sensor, since the optical road condition sensor requires information from several wavelengths (ranges). A wavelength or even the detected intensity for a wavelength could be provided by the LiDAR. Since the LiDAR system also receives back reflections from rain, this rain information can preferably be provided by the optical road condition sensor for algorithm validation. In addition, it is advantageous if information from the optical road condition sensor is taken into account in the algorithm of the LiDAR, for example if an intensity detected in the LiDAR system is to be evaluated in order to recognize objects. This intensity fluctuates very strongly when a surface is covered with a film of water. Sometimes a surface that is diffuse when dry can become a surface that is directly reflective when wet.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Aufbaus der Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Aufbaus der Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a schematic representation of a sensor device according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a structure of the sensor device according to a first embodiment of the invention, and
  • 3 a schematic representation of a structure of the sensor device according to a second embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Sensorvorrichtung 1 umfasst ein LiDAR-System 2, einen optischen Straßenzustandssensor 3 und eine Kontrolleinheit 4, welche in einem gemeinsamen Bauraum 5 angeordnet sind. Der Bauraum 5 wird dabei durch ein zugehöriges Gehäuse 6 geschaffen, durch welches der Bauraum 5 begrenzt wird. Der Bauraum 5 ist somit durch das Gehäuse 6 definiert, wobei das LiDAR-System 2, der optische Straßenzustandssensor 3 und die Kontrolleinheit 4 zusammen in dem Gehäuse 6 angeordnet sind. Optional ist die die Kontrolleinheit 4 außerhalb des Gehäuse 6 angeordnet. 1 shows a sensor device 1 according to one embodiment of the invention. The sensor device 1 comprises a LiDAR system 2, an optical road condition sensor 3 and a control unit 4th , which in a common installation space 5 are arranged. The installation space 5 is thereby through an associated housing 6th created through which the installation space 5 is limited. The installation space 5 is thus through the housing 6th defined, the LiDAR system 2, the optical road condition sensor 3 and the control unit 4th together in the case 6th are arranged. The control unit is optional 4th outside the housing 6th arranged.

Das LiDAR-System 2 ist dabei ein System, welches eine Umgebung der Sensorvorrichtung 1 optisch abtastet und basierend auf Lichtlaufzeitmessungen erfasst.The LiDAR system 2 is a system that surrounds the sensor device 1 optically scanned and recorded based on time-of-flight measurements.

Der optische Straßenzustandssensor 3 ist dabei ein Sensor, welcher zumindest einen Lichtstrahl in die Umgebung der Sensorvorrichtung 1 abstrahlt und den in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 reflektierten Lichtstrahl empfängt. Basierend auf einer Spektralanalyse des empfangenen Lichtstrahls wird auf ein Medium geschlossen, an welchem der Lichtstrahl reflektiert wurde. Dabei wird ermittelt, um welche Art von Medium es sich handelt, welches den von dem optischen Straßenzustandssensors 3 ausgesandten Lichtstrahl reflektiert hat. Insbesondere wird dadurch beispielsweise erkannt, ob der Lichtstrahl des optischen Straßenzustandssensors 3 an Wasser, Eis, Schnee oder einer Mischung aus diesen Aggregatszuständen von Wasser reflektiert wurde. Der optische Straßenzustandssensor 3 ist dabei insbesondere so ausgerichtet, dass der von dem optischen Straßenzustandssensor 3 ausgesandte Lichtstrahl auf eine Fahrbahnoberfläche gerichtet ist. Es ergibt sich jedoch, dass der optische Straßenzustandssensor 3 auch dazu geeignet ist, ein Vorhandensein bestimmter Medien durch die Spektralanalyse zu ermitteln, wenn diese sich nicht auf einer Straßenoberfläche befinden. Der optische Straßenzustandssensor ist ein Reibwertsensor, da aus dem reflektierenden Medium auf einen Reibwert zwischen einer Fahrbahnoberfläche und einem darauf laufenden Reifen geschlossen werden kann.The optical road condition sensor 3 is a sensor that emits at least one light beam into the vicinity of the sensor device 1 radiates and in the vicinity of the sensor device 1 receives reflected light beam. Based on a spectral analysis of the received light beam, conclusions are drawn as to a medium on which the light beam was reflected. It is determined what type of medium it is, what type of medium is used by the optical road condition sensor 3 has reflected the emitted light beam. In particular, it is thereby recognized, for example, whether the light beam from the optical road condition sensor 3 was reflected on water, ice, snow or a mixture of these aggregate states of water. The optical road condition sensor 3 is aligned in particular in such a way that the from the optical road condition sensor 3 emitted light beam is directed onto a road surface. However, it turns out that the optical road condition sensor 3 is also suitable for determining the presence of certain media by means of the spectral analysis, if these are not located on a road surface. The optical road condition sensor is a coefficient of friction sensor, since a coefficient of friction between a road surface and a tire running on it can be deduced from the reflective medium.

Sowohl der optische Straßenzustandssensor 3 als auch das LiDAR-System 2 arbeiten dabei im infraroten bzw. nahinfraroten Frequenzbereich. Der optische Straßenzustandssensor 3 erfordert dabei, dass Licht in unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbereichen ausgesendet wird, damit das reflektierte Licht einer Spektralanalyse unterzogen werden kann.Both the optical road condition sensor 3 as well as the LiDAR system 2 work in the infrared or near-infrared frequency range. The optical road condition sensor 3 requires that light be emitted in different frequencies or frequency ranges so that the reflected light can be subjected to a spectral analysis.

Das LiDAR-System 2 und der optische Straßenzustandssensor 3 sind somit beide optische Sensorvorrichtungen, welche bestimmte Anforderungen für einen korrekten Betrieb erfordern. So ist es beispielsweise für sowohl das LiDAR-System 2 als auch für den optischen Straßenzustandssensor 3 vorteilhaft, wenn diese mit einer konstant geregelten Spannung und in einem vorgegebenen Temperaturbereich arbeiten. Somit kann beispielsweise verhindert werden, dass Spannungsschwankungen zu einem inkorrekten oder verzerrten Messergebnis führen und dass es durch Temperaturschwankungen zu optischen Ungenauigkeiten in der Erfassung der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 kommt. Auch ist es beispielsweise für das LiDAR-System 2 und den optischen Straßenzustandssensor 3 erforderlich, dass die in diesen Sensoren verwendeten optischen Komponenten nicht verschmutzt sind.The LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 are thus both optical sensor devices which require certain requirements for correct operation. This is the case, for example, for both the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 advantageous if they work with a constantly regulated voltage and in a specified temperature range. It is thus possible, for example, to prevent voltage fluctuations from leading to an incorrect or distorted measurement result and from temperature fluctuations to optical inaccuracies in the detection of the surroundings of the sensor device 1 comes. It is also used, for example, for the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 It is necessary that the optical components used in these sensors are not contaminated.

All diese Parameter, die einen Einfluss auf einen korrekten Betrieb des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 nehmen, werden als Betriebsparameter des jeweiligen Systems bezeichnet. Um diese Betriebsparameter in einem zulässigen Bereich zu halten, werden diese durch die Kontrolleinheit 4 kontrolliert und/oder gesteuert. Die Kontrolleinheit 4 ist somit dazu eingerichtet, einen Betriebsparameter des LiDAR-Systems und einen Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors 3 zu kontrollieren. Dabei wird durch die Kontrolleinheit 4 bevorzugt ein jeweiliger Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 gezielt beeinflusst. Dabei wird der Betriebsparameter entweder direkt gesteuert, beispielsweise über eine Spannungssteuerung, oder der Betriebsparameter kann indirekt beeinflusst werden, beispielsweise durch ein Heizen oder Kühlen des Bauraums 5, wodurch ebenfalls ein Heizen oder Kühlen des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 erfolgt.All of these parameters have an influence on the correct operation of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 take are referred to as the operating parameters of the respective system. In order to keep these operating parameters within a permissible range, they are checked by the control unit 4th controlled and / or controlled. The control unit 4th is thus set up to include an operating parameter of the LiDAR system and an operating parameter of the optical road condition sensor 3 to control. This is done by the control unit 4th preferably a respective operating parameter of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 specifically influenced. The operating parameter is either controlled directly, for example via a voltage control, or the operating parameter can be influenced indirectly, for example by heating or cooling the installation space 5 , thereby also heating or cooling the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 he follows.

Der Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 und der Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors 3, welcher von der Kontrolleinheit 4 kontrolliert wird, ist bevorzugt ein Betriebsparameter gleicher Art. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Kontrolleinheit 4 sowohl durch das LiDAR-System 2 als auch durch den optischen Straßenzustandssensor 3 genutzt wird, wodurch diese Kontrolleinheit 4 nicht doppelt auszulegen ist oder bei einer doppelten Auslegung als redundantes System genutzt werden kann.The operating parameters of the LiDAR system 2 and the operating parameters of the optical road condition sensor 3 , which from the control unit 4th is controlled, is preferably an operating parameter of the same type. This makes it possible that the control unit 4th both by the LiDAR system 2 and by the optical road condition sensor 3 is used, making this control unit 4th must not be designed twice or can be used as a redundant system in the case of a double design.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungen der Kontrolleinheit 4 beschrieben. So ist die Kontrolleinheit 4 beispielsweise eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung oder umfasst eine optische Messeinheit 19. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kontrolleinheit 4 auch mehrere unterschiedliche Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 kontrollieren kann. So ist die Kontrolleinheit 4 beispielsweise eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung 18 und umfasst zudem eine optische Messeinheit 19, wobei durch die Temperaturstabilisierungsvorrichtung und die optische Messeinheit 19 unterschiedliche Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 kontrolliert werden.The following are advantageous embodiments of the control unit 4th described. So is the control unit 4th for example a temperature stabilization device or comprises an optical measuring unit 19th . It should be noted that the control unit 4th also several different operating parameters of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 can control. So is the control unit 4th for example a temperature stabilization device 18th and also includes an optical measuring unit 19th , by the temperature stabilizing device and the optical measuring unit 19th different operating parameters of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 to be controlled.

Die Kontrolleinheit 4 ist bevorzugt eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung. Dabei ist der Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 eine Temperatur einer Komponente des LiDAR-Systems 2 und der Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors 3 ist eine Temperatur einer Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3. Um die Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 und den Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors 3 zu kontrollieren, ist ein Wärmeelement und/oder ein Kühlelement in dem Gehäuse der Sensorvorrichtung 1 angeordnet. Bevorzugt steht das Wärmeelement und/oder das Kühlelement dabei in einem direkten Kontakt zu zumindest einer Komponente des LiDAR-Systems 2 und zu einer Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3. Es wird somit durch das Wärmeelement und/oder das Kühlelement sowohl eine Temperatur der Komponente des LiDAR-Systems 2 als auch eine Temperatur der Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3 eingestellt, wenn eine Temperatur des Wärmeelements und/oder des Kühlelements verändert wird. Das Wärmeelement und/oder das Kühlelement sind bevorzugt in einem einzelnen Element zusammengefasst, welches sowohl aktiv erwärmt als auch aktiv gekühlt werden kann. So ist das Wärmeelement und/oder das Kühlelement beispielsweise durch ein Peltier-Element 18 ausgeführt.The control unit 4th is preferably a temperature stabilizing device. The operating parameter of the LiDAR system 2 is a temperature of a component of the LiDAR system 2 and the operating parameter of the optical road condition sensor 3 is a temperature of a component of the optical road condition sensor 3 . To the operating parameters of the LiDAR system 2 and the operating parameters of the optical road condition sensor 3 to be controlled is a heating element and / or a cooling element in the housing of the sensor device 1 arranged. The heating element and / or the cooling element is preferably in direct contact with at least one component of the LiDAR system 2 and with a component of the optical road condition sensor 3 . The heating element and / or the cooling element thus provide both a temperature of the component of the LiDAR system 2 and a temperature of the component of the optical road condition sensor 3 set when a temperature of the heating element and / or the cooling element is changed. The heating element and / or the cooling element are preferably combined in a single element, which can be both actively heated and actively cooled. The heating element and / or the cooling element is, for example, a Peltier element 18th executed.

Das Peltier-Element 18 ist beispielsweise an einer Sendeeinheit 11, 21, einer Empfangseinheit 12, 22 oder einer zugehörigen Elektronik 10 des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 angeordnet. So umfasst beispielsweise sowohl das LiDAR-System 2 als auch der optische Straßenzustandssensor 3 einen Laser als Sendeeinheit 11, 21, wobei durch einen Laser des LiDAR Systems 2 ein LiDAR-Scanstrahl des LiDAR-System 2 ausgesandt und durch den Laser des optische Straßenzustandssensor 3 ein Lichtstrahl des optischen Straßenzustandssensors 3 ausgesandt wird. Solche Elemente, durch welche ein Laser erzeugt wird, beispielsweise eine Laserdiode, benötigen oftmals eine aktive Kühlung. Ist sowohl die lasererzeugende Komponente des LiDAR-Systems 2 und die lasererzeugende Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3 auf dem gemeinsamen Peltier-Element 18 angeordnet, so kann die Temperatur dieser beiden Komponenten durch das Peltier-Element 18, welches eine Komponente der Kontrolleinheit 4 ist, kontrolliert werden.The Peltier element 18th is, for example, on a transmitter unit 11 , 21 , a receiving unit 12th , 22nd or associated electronics 10 the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 arranged. For example, the LiDAR system includes 2 as well as the optical road condition sensor 3 a laser as a transmitter unit 11 , 21 , with a laser of the LiDAR system 2 a LiDAR scan beam of the LiDAR system 2 is sent out and through the laser of the optical road condition sensor 3 a light beam from the optical road condition sensor 3 is sent out. Such elements, by which a laser is generated, for example a laser diode, often require active cooling. Is both the laser-generating component of the LiDAR system 2 and the laser-generating component of the optical road condition sensor 3 on the common Peltier element 18th arranged, the temperature of these two components can be determined by the Peltier element 18th , which is a component of the control unit 4th is to be controlled.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kontrolleinheit 4 die optische Messeinheit 19 umfasst, wobei der Betriebsparameter des LiDAR-Systems 2 eine Beschaffenheit einer optischen Komponente des LiDAR-Systems 2 ist und wobei der Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors 3 eine Beschaffenheit einer optischen Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3 ist.It is also advantageous if the control unit 4th the optical measuring unit 19th comprises, wherein the operating parameter of the LiDAR system 2 is a nature of an optical component of the LiDAR system 2 and wherein the operating parameter of the optical road condition sensor 3 a constitution of an optical component of the optical road condition sensor 3 is.

Die optische Komponente des optischen Straßenzustandssensors 3 und die optische Komponente des LiDAR-Systems 2 ist dabei bevorzugt eine gemeinsame optische Komponente sein. So sind das LiDAR-System 2 und der optische Straßenzustandssensor 3 beispielsweise so in dem Bauraum 5 und somit in dem Gehäuse 6 angeordnet, dass diese die Umgebung der Sensorvorrichtung 1 durch ein gemeinsames transparentes Sichtfenster 16 erfassen, wobei an dem transparenten Sichtfenster 16 eine Reinigungsvorrichtung 23 angeordnet ist. Das transparente Sichtfenster 16 ist somit eine gemeinsame optische Komponente des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3. Eine Beschaffenheit des transparenten Sichtfensters 16, also der optischen Komponente, wird durch die Kontrolleinheit 4 überwacht und kontrolliert. So wird durch die Kontrolleinheit 4 beispielsweise überwacht, ob eine Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 vorliegt. Dazu umfasst die Kontrolleinheit 4 die optische Messeinheit 19, die dazu eingerichtet ist, eine Verschmutzung des Sichtfensters 16 zu erkennen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die optische Messeinheit 19 eine Streulichterfassung ist, durch welche Licht erfasst wird, welches bei einem Durchlaufen des transparenten Sichtfensters gestreut wird. Daraus kann auf eine Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 geschlossen werden. Liegt eine Verschmutzung der optischen Komponente vor, so kann beispielsweise durch die Reinigungsvorrichtung 23, beispielsweise durch eine Wasserdüse, eine Reinigung des transparenten Sichtfensters 16 erfolgen und somit die Beschaffenheit der optischen Komponente in einen gewünschten Zustand gebracht werden.The optical component of the optical road condition sensor 3 and the optical component of the LiDAR system 2 is preferably a common optical component. So are the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 for example so in the installation space 5 and thus in the housing 6th arranged that this is the environment of the sensor device 1 through a common transparent viewing window 16 capture, with the transparent viewing window 16 a cleaning device 23 is arranged. The transparent viewing window 16 is thus a common optical component of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 . A texture of the transparent viewing window 16 , i.e. the optical component, is controlled by the control unit 4th monitored and controlled. So is done by the control unit 4th for example, monitors whether the transparent viewing window is dirty 16 is present. This includes the control unit 4th the optical measuring unit 19th that is set up to prevent contamination of the viewing window 16 to recognize. This can be done, for example, in that the optical measuring unit 19th Scattered light detection is used to detect light that is scattered when passing through the transparent viewing window. This can indicate contamination of the transparent viewing window 16 getting closed. If the optical component is contaminated, it can be caused by the cleaning device, for example 23 cleaning of the transparent viewing window, for example by means of a water nozzle 16 take place and thus the nature of the optical component can be brought into a desired state.

In alternativen Ausführungsformen ist die optische Messeinheit 19 eine Monitordiode, welche beispielsweise eine Diode ist, die eine Stärke des LiDAR-Scanstrahls des LiDAR-Systems 2 und eine Stärke des von dem optischen Straßenzustandssensor 3 ausgesendeten Lichtstrahls erfassen kann. Die Monitordiode kann somit gemeinsam von dem LiDAR-System 2 und dem optischen Straßenzustandssensor 3 genutzt werden.In alternative embodiments, the optical measuring unit is 19th a monitor diode, which is, for example, a diode which is a strength of the LiDAR scanning beam of the LiDAR system 2 and a strength of the optical road condition sensor 3 can detect emitted light beam. The monitor diode can thus be shared by the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 be used.

Der optische Straßenzustandssensor 3 umfasst einen optischen Sensor 22, durch welchen der in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 reflektierte und zuvor von dem optischen Straßenzustandssensor 3 ausgesandte Lichtstrahl empfangen wird, um basierend auf einer Auswertung von dessen Frequenzspektrum und/oder Intensität auf das reflektierende Medium zu schließen. Der optische Sensor 22 des optischen Straßenzustandssensors 3 ist dabei bevorzugt auch dazu eingerichtet, einen LiDAR-Scanstrahl zu empfangen, der von einer Sendeeinheit 11 des LiDAR-Systems 2 ausgesendet wurde. So wird durch den optischen Sensor 22 des optischen Straßenzustandssensors 3 beispielsweise der LiDAR-Scanstrahl, der von einem Laser des LiDAR-Systems 2 abgegeben wurde und in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 reflektiert wurde empfangen. Da es für eine Frequenzanalyse des optischen Straßenzustandssensors 3, also für eine Spektralanalyse, notwendig ist, das Licht unterschiedlicher Wellenlängen oder unterschiedlicher Wellenlängenbereiche ausgesandt wird und in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 gestreut wird, ist es dabei vorteilhaft, wenn das LiDAR-System 2 und der optische Straßenzustandssensor 3 jeweils eine Sendeeinheit 11, 22 umfassen, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen oder unterschiedlicher Wellenlängenbereiche aussendet. Es wird somit durch die Sendeeinheiten des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 gemeinsam das Licht in den Frequenzbereichen ausgesendet, welche dafür benötigt werden, damit der optische Straßenzustandssensor 3 eine entsprechende Frequenzanalyse basierend auf dem gestreuten Licht ausführen kann. Auf diese Weise kann das von dem LiDAR-System 2 ausgesandte Licht ebenfalls durch den optischen Straßenzustandssensor 3 genutzt werden. Eine Sendeeinheit 21 des optischen Straßenzustandssensors 3 kann somit vereinfacht werden.The optical road condition sensor 3 includes an optical sensor 22nd , through which the in the vicinity of the sensor device 1 reflected and previously from the optical road condition sensor 3 emitted light beam is received in order to infer the reflective medium based on an evaluation of its frequency spectrum and / or intensity. The optical sensor 22nd of the optical road condition sensor 3 is preferably also set up to receive a LiDAR scanning beam from a transmitting unit 11 of the LiDAR system 2 was sent out. So is through the optical sensor 22nd of the optical road condition sensor 3 for example the LiDAR scanning beam that was emitted by a laser of the LiDAR system 2 and in the vicinity of the sensor device 1 reflected was received. As it is for a frequency analysis of the optical road condition sensor 3 That is, for a spectral analysis, it is necessary for the light of different wavelengths or different wavelength ranges to be emitted and in the vicinity of the sensor device 1 is scattered, it is advantageous if the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 one transmitter unit each 11 , 22nd include, which emits light of different wavelengths or different wavelength ranges. It is thus through the transmission units of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 jointly emits the light in the frequency ranges that are required for the optical road condition sensor 3 can perform a corresponding frequency analysis based on the scattered light. In this way, the light emitted by the LiDAR system 2 can also pass through the optical road condition sensor 3 be used. A transmitter unit 21 of the optical road condition sensor 3 can thus be simplified.

In der hier beschriebenen Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung 1 optional eine Steuerelektronik 10, welche dazu eingerichtet ist, einen Betrieb des LiDAR-Systems 2 und des Straßenzustandssensors 3 zu steuern. Die Steuerelektronik 10 ist dabei eine digitale Steuerelektronik, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst, durch welchen die in dem Speicher hinterlegten Befehle ausgeführt werden. In dem Speicher sind dabei die Befehle zum Betrieb des LiDAR-Systems 2 und zum Betrieb des optischen Straßenzustandssensors 3 hinterlegt. Durch den Prozessor werden sowohl die Befehle zur Steuerung des LiDAR-Systems 2 als auch die Befehle zur Steuerung des optischen Straßenzustandssensors 3 ausgeführt. Somit wird beispielsweise eine Signalauswertung des LiDAR-Systems 2 und eine Signalauswertung des optischen Straßenzustandssensors 3 durch den gemeinsamen Prozessor ausgeführt.In the embodiment described here, the sensor device comprises 1 optional control electronics 10 , which is set up to operate the LiDAR system 2 and the road condition sensor 3 to control. The control electronics 10 is digital control electronics, which include a memory and a processor, through which the commands stored in the memory are executed. The memory contains the commands for operating the LiDAR system 2 and for operating the optical road condition sensor 3 deposited. The processor receives both the commands for controlling the LiDAR system 2 and the commands for controlling the optical road condition sensor 3 executed. Thus, for example, a signal evaluation of the LiDAR system 2 and a signal evaluation of the optical road condition sensor 3 executed by the common processor.

2 zeigt einen vorteilhaften Aufbau der aus 1 bekannten Sensorvorrichtung 1. Das LiDAR-System 2 umfasst dabei die Steuerelektronik 10, die Empfangseinheit 12, die Sendeeinheit 11, eine Linse 15, einen Spiegel 13 und einen Motor 14. Das LiDAR-System 2 umfasst ferner das transparente Sichtfenster 16 als optische Komponente. 2 shows an advantageous structure of the 1 known sensor device 1 . The LiDAR system 2 includes the control electronics 10 , the receiving unit 12th , the transmitter unit 11 , a lens 15th , a mirror 13th and an engine 14th . The LiDAR system 2 also includes the transparent viewing window 16 as an optical component.

In dem Gehäuse 6 ist ferner der optische Straßenzustandssensor 3 angeordnet, welcher die Steuerelektronik 10, eine Sendeeinheit 21 und die Empfangseinheit 22 umfasst. Die Sendeeinheit 21 und die Empfangseinheit 22 bilden dabei eine optische Einheit 20 des optischen Straßenzustandssensors 3. Der Straßenzustandssensor 3 umfasst ferner das transparente Sichtfenster 16 als optische Komponente.In the case 6th is also the optical road condition sensor 3 arranged, which the control electronics 10 , a transmitter unit 21 and the receiving unit 22nd includes. The transmitter unit 21 and the receiving unit 22nd thereby form an optical unit 20th of the optical road condition sensor 3 . The road condition sensor 3 further comprises the transparent viewing window 16 as an optical component.

Die Steuerelektronik 10, welche sowohl dem LiDAR-System 2 als auch dem optischen Straßenzustandssensor 3 zugehörig ist, ist auf einem Peltier-Element 18 angeordnet, welches als Wärmeelement und Kühlelement der Kontrolleinheit 4 dient.The control electronics 10 , which both the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 is associated is on a Peltier element 18th arranged, which as a heating element and cooling element of the control unit 4th serves.

Bei einem Betrieb der Sensorvorrichtung 1 wird durch die Sendeeinheit 11 des LiDAR-Systems 2 ein LiDAR-Scanstrahl erzeugt, welcher auf den Spiegel 13 gerichtet ist. Der Spiegel 13 wird durch den Motor 14 in eine Rotation versetzt, wodurch der LiDAR-Scanstrahl in unterschiedlichen Richtungen in die Umgebung der Sensorvorrichtung 1 abgegeben wird. Dadurch wird ein wandernder LiDAR-Scanstrahl erzeugt, durch welchen die Umgebung der Sensorvorrichtung 1 abgetastet wird. Wird das Licht in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 zu der Sensorvorrichtung 1 zurückreflektiert, so durchläuft dieses erneut das transparente Sichtfenster 16 und trifft auf den Spiegel 13, wodurch dieses auf die Empfangseinheit 12 des LiDAR-Systems 2 geleitet wird. Eine Zeit zwischen einem Aussenden des LiDAR-Scanstrahls durch die Sendeeinheit 11 des LiDAR-Systems 2 und einem Empfang des zuvor ausgesendeten LiDAR-Scanstrahls durch die Empfangseinheit 12 des LiDAR-Systems 2 wird durch die Steuerelektronik 10 gemessen und von dieser entsprechend ausgewertet.During operation of the sensor device 1 is made by the sender unit 11 of the LiDAR system 2 generates a LiDAR scanning beam which is directed onto the mirror 13th is directed. The mirror 13th is made by the engine 14th set in a rotation, whereby the LiDAR scanning beam in different directions in the vicinity of the sensor device 1 is delivered. As a result, a wandering LiDAR scanning beam is generated through which the surroundings of the sensor device 1 is scanned. Will the light in the vicinity of the sensor device 1 to the sensor device 1 reflected back, it passes through the transparent viewing window again 16 and hits the mirror 13th causing this to the receiving unit 12th of the LiDAR system 2 is directed. A time between the sending of the LiDAR scanning beam by the sending unit 11 of the LiDAR system 2 and a reception of the previously transmitted LiDAR scan beam by the receiving unit 12th of the LiDAR system 2 is controlled by the control electronics 10 measured and evaluated accordingly.

Durch die optische Einheit 20, insbesondere durch die Sendeinheit 21 des optischen Straßenzustandssensors 3, wird ein Lichtstrahl durch das transparente Sichtfenster 16 ausgesendet. Dieses wird in der Umgebung der Sensorvorrichtung 1 gestreut und zurück zu der Empfangseinheit 22 der optischen Einheit 20 des Straßenzustandssensors 3 geworfen. Ein Frequenzbereich des empfangenen Lichtstrahls wird an die Steuerelektronik 10 übertragen. Dort erfolgt die Spektralanalyse, um auf die Beschaffenheit der Oberfläche zu schließen, an der der Lichtstrahl des Straßenzustandssensors 3 gestreut wurde. Insbesondere werden dabei diskret verschiedene Wellenlängen hinsichtlich ihrer Intensität ausgewertet.Through the optical unit 20th , especially by the sending unit 21 of the optical road condition sensor 3 , a ray of light is through the transparent viewing window 16 sent out. This is in the vicinity of the sensor device 1 scattered and back to the receiving unit 22nd the optical unit 20th of the road condition sensor 3 thrown. A frequency range of the received light beam is sent to the control electronics 10 transfer. This is where the spectral analysis takes place in order to infer the nature of the surface on which the light beam from the road condition sensor is located 3 was scattered. In particular, different wavelengths are discretely evaluated with regard to their intensity.

Im Innenraum des Gehäuses 6, beispielsweise in der Steuerelektronik 10, ist ein Temperatursensor angeordnet, durch welcher eine Temperatur im Innenraum des Gehäuses 6 erfasst wird. Entsprechend wird eine Temperatur des Peltier-Elementes 18 eingestellt, indem eine Versorgungsspannung des Peltier-Elementes 18 entsprechend eingestellt, um die Temperatur des in dem Gehäuse 6 angeordneten LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 zu regeln. Die in 2 gezeigte Ausführungsform umfasst somit eine Kontrolleinheit, die eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung 18 ist, welche ein Wärmeelement und ein Kühlelement umfasst.Inside the case 6th , for example in control electronics 10 , a temperature sensor is arranged, through which a temperature in the interior of the housing 6th is captured. A temperature of the Peltier element becomes corresponding 18th set by a supply voltage of the Peltier element 18th adjusted accordingly to the temperature of the in the housing 6th arranged LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 to regulate. In the 2 The embodiment shown thus comprises a control unit which has a temperature stabilization device 18th which comprises a heating element and a cooling element.

Ferner umfasst die Kontrolleinheit 4 der Sensorvorrichtung 1 eine optische Messeinheit 19. Die optische Messeinheit 19 ist eine Fotodiode, die unterhalb des transparenten Sichtfensters 16 angeordnet ist. Sowohl Licht, welches von dem LiDAR-System 2 als auch Licht, welches von dem optischen Straßenzustandssensor 3 ausgesandt wird, wird abhängig von einer Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 gebrochen und durchläuft das transparente Sichtfenster 16 ähnlich einem Lichtleiter, bis dieses auf einer Seite aus dem transparenten Sichtfenster 16 austritt, an welcher der Sensor der optischen Messeinheit 19 angeordnet ist. Dadurch kann eine Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 erkannt werden, wobei dies basierend auf einer Intensität der Einstrahlung von Streulicht in die optische Messeinheit 19 erfolgt. Wird dabei eine Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 erfasst, so bedeutet dies, dass die Beschaffenheit einer optischen Komponente des LiDAR-Systems 2 und zugleich die Beschaffenheit einer optischen Komponente des Straßenzustandssensors 3 nicht optimal ist. Dem wird entgegengewirkt, indem durch eine Wasserdüse der Reinigungsvorrichtung 23, welche vor dem transparenten Sichtfenster angeordnet ist, ein Reinigungswasserstrahl auf das transparente Sichtfenster 16 gespritzt wird.The control unit also includes 4th the sensor device 1 an optical measuring unit 19th . The optical measuring unit 19th is a photodiode that is below the transparent viewing window 16 is arranged. Both light from the LiDAR system 2 and light from the optical road condition sensor 3 is sent, depends on a soiling of the transparent window 16 broken and passes through the transparent viewing window 16 similar to a light guide until this one side out of the transparent window 16 exits at which the sensor of the optical measuring unit 19th is arranged. This can contaminate the transparent viewing window 16 can be detected, this based on an intensity of the irradiation of scattered light into the optical measuring unit 19th he follows. There will be soiling of the transparent viewing window 16 detected, this means that the nature of an optical component of the LiDAR system 2 and at the same time the nature of an optical component of the road condition sensor 3 is not optimal. This is counteracted by the cleaning device through a water nozzle 23 , which is arranged in front of the transparent viewing window, a jet of cleaning water onto the transparent viewing window 16 is injected.

Die Sensorvorrichtung 1 wird über eine Zuleitung 17 mit einer zum Betrieb der Sensorvorrichtung 1 benötigten Spannung versorgt. Die Spannung wird beispielsweise über die Steuerelektronik 10 den weiteren Komponenten der Sensorvorrichtung 1 bereitgestellt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kontrolleinheit 4 dazu eingerichtet ist, eine Spannungsregelung durchzuführen, um sowohl das LiDAR-System 2 als auch den optischen Straßenzustandssensor 3 mit einer gewünschten, zum Betrieb benötigten Spannung zu versorgen. Somit kann auch die Versorgungsspannung des LiDAR-Systems 2 und des optischen Straßenzustandssensors 3 als Betriebsparameter angesehen werden, der von der Kontrolleinheit 4 gemeinschaftlich bereitgestellt wird.The sensor device 1 is via a feed line 17th with one for operating the sensor device 1 required voltage. The voltage is for example via the control electronics 10 the other components of the sensor device 1 provided. It is advantageous if the control unit 4th is set up to carry out a voltage regulation to both the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 to be supplied with a desired voltage required for operation. Thus, the supply voltage of the LiDAR system 2 and the optical road condition sensor 3 can be regarded as the operating parameter of the control unit 4th is provided collectively.

3 zeigt einen alternativen Aufbau der Sensorvorrichtung 1. Dabei ist eine Rotationskomponente 30 der Sensorvorrichtung 1 drehbar auf einem statischen Bauteil 31 der Sensorvorrichtung 1 angeordnet. Es kann somit auf den aus 2 bekannten Drehspiegel 13 verzichtet werden., die um eine Drehachse 32 der drehbaren Komponente 30 rotieren. Die Rotationskomponente 30 der Sensorvorrichtung 1 wird durch den Motor 14 derart angetrieben, dass diese um eine Rotationsachse 32 rotiert. 3 shows an alternative construction of the sensor device 1 . There is a rotational component 30th the sensor device 1 rotatable on a static component 31 the sensor device 1 arranged. It can therefore act on the 2 known rotating mirror 13th be dispensed with. that are about an axis of rotation 32 the rotatable component 30th rotate. The rotational component 30th the sensor device 1 is made by the engine 14th driven in such a way that it is about an axis of rotation 32 rotates.

Die Sendeeinheit 11 und die Empfangseinheit 12 des LiDAR-Systems 2 sowie die Sendeeinheit 21 und die Empfangseinheit 22 des optischen Straßenzustandssensors 3 sind in der Rotationskomponente 30 angeordnet und rotieren mit der Rotationskomponente 30. Das LiDAR-System 2 umfasst dabei eine erste Sendeeinheit 11a und eine zweite Sendeeinheit 11b. Das LiDAR-System 2 umfasst ferner eine erste Empfangseinheit 12a und eine zweite Empfangseinheit 12b.The transmitter unit 11 and the receiving unit 12th of the LiDAR system 2 as well as the transmitter unit 21 and the receiving unit 22nd of the optical road condition sensor 3 are in the rotational component 30th arranged and rotate with the rotation component 30th . The LiDAR system 2 comprises a first transmission unit 11a and a second transmitting unit 11b . The LiDAR system 2 further comprises a first receiving unit 12a and a second receiving unit 12b .

Die Sendeeinheiten 11a, 11b des LiDAR-Systems 2 sowie die optische Komponente 20 des Straßenzustandssensors 3, welche die Sendeeinheit 21 und die Empfangseinheit 22 des optischen Straßenzustandssensors 3 umfasst, sind zusammen mit der Steuerelektronik 10 auf dem Peltier-Element 18 der Kontrolleinheit 4 angeordnet. Durch das Peltier-Element 18 können somit sowohl Komponenten des LiDAR-Systems 2 als auch Komponenten des optischen Straßenzustandssensors 3 gekühlt bzw. gewärmt werden.The transmission units 11a , 11b of the LiDAR system 2 as well as the optical component 20th of the road condition sensor 3 , which is the transmitter unit 21 and the receiving unit 22nd of the optical road condition sensor 3 are together with the control electronics 10 on the Peltier element 18th the control unit 4th arranged. Through the Peltier element 18th Both components of the LiDAR system 2 and components of the optical road condition sensor can thus be used 3 be cooled or warmed.

Die Sendeeinheiten 11a, 11b und die Empfangseinheiten 12a, 12b des LiDAR-Systems 2 sowie die optische Einheit 20 des Straßenzustandssensors 3 sind hinter dem transparenten Sichtfenster 16 angeordnet, wobei das transparente Sichtfenster 16 optional weitere Linsen 33, 34 zur Fokussierung der von dem LiDAR-System 2 und/oder der optische Einheit 20 des Straßenzustandssensors 3 abgegebenen und empfangenen Lichtstrahlen umfasst. Das transparente Sichtfenster 16 rotiert optional mit der Rotationseinheit 30 oder umläuft die Rotationseinheit 30.The transmission units 11a , 11b and the receiving units 12a , 12b of the LiDAR system 2 and the optical unit 20th of the road condition sensor 3 are behind the transparent viewing window 16 arranged, the transparent viewing window 16 optional additional lenses 33 , 34 for focusing of the LiDAR system 2 and / or the optical unit 20th of the road condition sensor 3 includes emitted and received light beams. The transparent viewing window 16 optionally rotates with the rotation unit 30th or revolves around the rotation unit 30th .

Wie auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung 1 eine optische Messeinheit 19, welche als ein Streulichtsensor zur Streulichterfassung geeignet ist. Wird durch die Streulichterfassung eine Verschmutzung des transparenten Sichtfensters 16 erkannt, so wird durch die Reinigungsvorrichtung 23, welche eine Wasserdüse umfasst, ein Wasserstrahl zur Reinigung des transparenten Sichtfensters 16 auf das transparente Sichtfenster 16 gesprüht.As with the in 2 The embodiment shown comprises the sensor device 1 an optical measuring unit 19th which is suitable as a scattered light sensor for scattered light detection. If the scattered light detection becomes soiling of the transparent viewing window 16 recognized, it is recognized by the cleaning device 23 , which comprises a water nozzle, a water jet for cleaning the transparent viewing window 16 on the transparent viewing window 16 sprayed.

Die Kontrolleinheit 4 kann ferner eine Spannungsregelung oder eine Monitordiode umfassen, wie dies auch mit der aus 2 bekannten Ausführungsform beschrieben ist.The control unit 4th can furthermore comprise a voltage regulator or a monitor diode, as is also the case with the from 2 known embodiment is described.

Die Sensorvorrichtung 1, unabhängig von der Ausführungsform, ist bevorzugt an einem Fahrzeug angeordnet oder ist zumindest für einen automobilen Einsatz geeignet.The sensor device 1 , regardless of the embodiment, is preferably arranged on a vehicle or is at least suitable for use in an automobile.

Die Steuerelektronik 10 ist dazu eingerichtet ist, einen Betrieb des LiDAR-Systems 2 und des Straßenzustandssensors 3 zu steuern.The control electronics 10 is set up to operate the LiDAR system 2 and the road condition sensor 3 to control.

Dabei werden Informationen zwischen den Sensoreinheiten, also zwischen dem LiDAR-Systems 2 und dem Straßenzustandssensors 3 ausgetauscht. So erfolgt insbesondere eine Nutzung der LiDAR-Wellenlänge des LiDAR-Scanstrahls des LiDAR-Systems 2 durch den Straßenzustandssensor 3. Eine Wellenlänge oder sogar die detektierte Intensität zu einer Wellenlänge wird dazu von dem LiDAR-System über die Steuerelektronik 10 bereitgestellt. Da das LiDAR-System 2 auch Rückreflexe durch Regen erhält, werden diese Regen-Information bevorzugt von dem Straßenzustandssensor zur Algorithmus-Validierung bereitgestellt. Zudem ist es vorteilhaft, wenn durch die Steuerelektronik 10 Informationen des Straßenzustandssensor 3 im Algorithmus des LiDARs berücksichtigt werden, beispielsweise dann, wenn eine in dem LiDAR-System 2 detektierte Intensität ausgewertet wird, um Objekte zu erkennen. Diese Intensität schwankt sehr stark, wenn eine Oberfläche mit einem Wasserfilm überzogen ist. Mitunter kann eine im trockenen Zustand diffuse Oberfläche zu einer im nassen Zustand direkt reflektierenden Oberfläche werden.Information is transmitted between the sensor units, that is between the LiDAR system 2 and the road condition sensor 3 exchanged. In particular, the LiDAR wavelength of the LiDAR scanning beam of the LiDAR system 2 is used by the road condition sensor 3 . A wavelength or even the detected intensity becomes a wavelength for this purpose from the LiDAR system via the control electronics 10 provided. Since the LiDAR system 2 also receives back reflections from rain, this rain information is preferably provided by the road condition sensor for algorithm validation. It is also advantageous if through the control electronics 10 Road condition sensor information 3 are taken into account in the algorithm of the LiDAR, for example when an intensity detected in the LiDAR system 2 is evaluated in order to detect objects. This intensity fluctuates very strongly when a surface is covered with a film of water. Sometimes a surface that is diffuse when dry can become a surface that is directly reflective when wet.

Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 bis 3 verwiesen.In addition to the above disclosure, the disclosure of the 1 to 3 referenced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 4133359 [0005]DE 4133359 [0005]
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  • DE 102016216928 A1 [0005]DE 102016216928 A1 [0005]

Claims (10)

Sensorvorrichtung (1), umfassend: - ein LiDAR-System (2), - einen optischen Straßenzustandssensor (3), und - eine Kontrolleinheit (4), - wobei das LiDAR-System (3) und der optische Straßenzustandssensor (3) in einem gemeinsamen Bauraum (5) angeordnet sind, - wobei die Kontrolleinheit (4) dazu eingerichtet ist, mindestens einen Betriebsparameter des LiDAR-Systems (2) und mindestens einen Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors (3) zu kontrollieren.Sensor device (1) comprising: - a LiDAR system (2), - an optical road condition sensor (3), and - a control unit (4), - wherein the LiDAR system (3) and the optical road condition sensor (3) are arranged in a common installation space (5), - wherein the control unit (4) is set up to control at least one operating parameter of the LiDAR system (2) and at least one operating parameter of the optical road condition sensor (3). Sensorvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (4) eine Temperaturstabilisierungsvorrichtung (18) ist, - wobei der Betriebsparameter des LiDAR-Systems (2) eine Temperatur einer Komponente des LiDAR-Systems (2) ist, und - wobei der Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors (3) eine Temperatur einer Komponente des optischen Straßenzustandssensors (3) ist.Sensor device (1) according to Claim 1 , characterized in that the control unit (4) is a temperature stabilization device (18), - wherein the operating parameter of the LiDAR system (2) is a temperature of a component of the LiDAR system (2), and - wherein the operating parameter of the optical road condition sensor ( 3) is a temperature of a component of the optical road condition sensor (3). Sensorvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturstabilisierungsvorrichtung ein Wärmeelement und/oder Kühlelement umfasst, welches derart angeordnet ist, dass durch dieses sowohl eine Temperatur der Komponente des LiDAR-Systems (2) als auch eine Temperatur der Komponente des optischen Straßenzustandssensors (3) eingestellt werden kann.Sensor device (1) according to Claim 2 , characterized in that the temperature stabilization device comprises a heating element and / or cooling element which is arranged such that both a temperature of the component of the LiDAR system (2) and a temperature of the component of the optical road condition sensor (3) can be set by this . Sensorvorrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeelement und/oder das Kühlelement ein Peltier-Element (18) ist.Sensor device (1) according to Claim 3 , characterized in that the heating element and / or the cooling element is a Peltier element (18). Sensorvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (4) eine optische Messeinheit (19) umfasst, - wobei der Betriebsparameter des LiDAR-Systems (2) ein Zustand einer optischen Komponente des LiDAR-Systems (2) ist, und - wobei der Betriebsparameter des optischen Straßenzustandssensors (3) ein Zustand einer optischen Komponente des optischen Straßenzustandssensors (3) ist.Sensor device (1) according to Claim 1 , characterized in that the control unit (4) comprises an optical measuring unit (19), - wherein the operating parameter of the LiDAR system (2) is a state of an optical component of the LiDAR system (2), and - wherein the operating parameter of the optical Road condition sensor (3) is a condition of an optical component of the optical road condition sensor (3). Sensorvorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinheit (19) eine Streulichterfassung und/oder eine Monitordiode umfasst.Sensor device (1) according to Claim 5 , characterized in that the optical measuring unit (19) comprises a scattered light detection and / or a monitor diode. Sensorvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Bauraum (5) durch ein Gehäuse (6) definiert ist, wobei das LiDAR-System (2), der optische Straßenzustandssensor (3) und die Kontrolleinheit (4) in dem Gehäuse (6) angeordnet sind.Sensor device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the installation space (5) is defined by a housing (6), the LiDAR system (2), the optical road condition sensor (3) and the control unit (4) in the Housing (6) are arranged. Sensorvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das LiDAR-System (2) und der optische Straßenzustandssensor (3) derart in dem Bauraum (5) angeordnet sind, dass diese eine Umgebung der Sensorvorrichtung (1) durch ein gemeinsames transparentes Sichtfenster (16) erfassen, an welcher insbesondere eine Reinigungsvorrichtung (23) angeordnet ist.Sensor device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the LiDAR system (2) and the optical road condition sensor (3) are arranged in the installation space (5) in such a way that they share an area around the sensor device (1) Detect transparent viewing window (16) on which a cleaning device (23) is arranged in particular. Sensorvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Sensor (22) des optischen Straßenzustandssensors (3) dazu eingerichtet ist, einen Scanstrahl zu empfangen, der von einer Sendeeinheit (11) des LiDAR-Systems (2) ausgesendet wurde.Sensor device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an optical sensor (22) of the optical road condition sensor (3) is set up to receive a scanning beam which is emitted by a transmission unit (11) of the LiDAR system (2) has been. Sensorvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (1) eine Steuerelektronik (10) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, einen Betrieb des LiDAR-Systems (2) und des optischen Straßenzustandssensors (3) zu steuern.Sensor device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (1) comprises control electronics (10) which are set up to control operation of the LiDAR system (2) and the optical road condition sensor (3).
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