DE102020202800A1 - Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen - Google Patents

Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen Download PDF

Info

Publication number
DE102020202800A1
DE102020202800A1 DE102020202800.1A DE102020202800A DE102020202800A1 DE 102020202800 A1 DE102020202800 A1 DE 102020202800A1 DE 102020202800 A DE102020202800 A DE 102020202800A DE 102020202800 A1 DE102020202800 A1 DE 102020202800A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lidar device
range
variance
distances
calculated
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
DE102020202800.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Chengxuan Fu
Gabriela Samagaio
Ricardo Martins Costa
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020202800.1A priority Critical patent/DE102020202800A1/de
Priority to CN202110271029.3A priority patent/CN113359114A/zh
Priority to US17/193,203 priority patent/US20210278512A1/en
Publication of DE102020202800A1 publication Critical patent/DE102020202800A1/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
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • 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
    • 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
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • 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
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Reichweiteneinschränkung einer LIDAR-Vorrichtung aufgrund von Umwelteinflüssen durch ein Steuergerät, wobei zum Ermitteln von Abständen zwischen der LIDAR-Vorrichtung und mindestens einer Oberfläche in einem Abtastbereich Strahlen durch eine Sendeeinheit der LIDAR-Vorrichtung in den Abtastbereich emittiert werden, aus dem Abtastbereich reflektierte und/oder rückgestreute Strahlen durch eine Empfangseinheit der LIDAR-Vorrichtung empfangen werden und anhand der Laufzeiten der gesendeten Strahlen und der reflektierten und/oder rückgestreuten Strahlen die Abstände zwischen der LIDAR-Vorrichtung und der Oberfläche berechnet werden, wobei basierend auf einer Varianz der berechneten Abstände eine Reichweiteneinschränkung einer maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ermittelt wird. Des Weiteren sind ein Steuergerät und eine LIDAR-Vorrichtung offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Reichweiteneinschränkung einer LIDAR-Vorrichtung aufgrund von Umwelteinflüssen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät und eine LIDAR-Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Im Bereich von automatisierten Fahrassistenzfunktionen und dem automatisierten Fahren werden üblicherweise LIDAR-Vorrichtungen zum Durchführen einer Umfeldwahrnehmung eingesetzt. Mit Hilfe einer LIDAR-Vorrichtung kann das Umfeld abgetastet werden, um eine dreidimensionale Punktwolke mit Abstandsinformationen zu Objekten im Abtastbereich zu ermitteln. Dabei werden Laufzeitmessungen bzw. sogenannte Time-of-Flight Messungen durchgeführt und aus den gemessenen Laufzeiten Abstände berechnet, welche durch die emittierten Strahlen zurücklegt wurden.
  • Abhängig von der Leistung der eingesetzten Strahlenquellen können LIDAR-Vorrichtungen eine maximal mögliche Reichweite von 300 m aufweisen. Die maximal mögliche Reichweite hängt von der Reflektivität einer Oberfläche ab, an welcher die emittierten Strahlen reflektiert werden. Des Weiteren können Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Nebel, Schnee, Staub oder Regen, eine Reichweiteneinschränkung der maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung verursachen.
  • Eine LIDAR-Vorrichtung mit einer eingeschränkten Reichweite kann nicht oder eingeschränkt zum Durchführen von automatisierten Fahrfunktionen eingesetzt werden. Derzeit sind keine Algorithmen oder Funktionen bekannt, welche die situationsabhängig maximal mögliche Reichweite einer LIDAR-Vorrichtung bestimmen können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren vorzuschlagen, welches eine Verfügbarkeit einer maximal möglichen Reichweite einer LIDAR-Vorrichtung prüfen kann.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Reichweiteneinschränkung aufgrund von Umwelteinflüssen durch ein Steuergerät bereitgestellt.
  • Zum Ermitteln von Abständen zwischen der LIDAR-Vorrichtung und mindestens einer Oberfläche in einem Abtastbereich werden Strahlen durch eine Sendeeinheit der LIDAR-Vorrichtung in den Abtastbereich emittiert. Aus dem Abtastbereich reflektierte und/oder rückgestreute Strahlen werden durch eine Empfangseinheit der LIDAR-Vorrichtung empfangen. Anhand der Laufzeiten der gesendeten Strahlen und der reflektierten und/oder rückgestreuten Strahlen werden die Abstände zwischen der LIDAR-Vorrichtung und der Oberfläche berechnet.
  • Die Abstände können in Form einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Punktwolke ermittelt werden. Hierzu können Strahlen durch eine oder mehrere Strahlenquellen der LIDAR-Vorrichtung erzeugt und entlang des Abtastbereichs emittiert werden. Hierzu kann die LIDAR-Vorrichtung als ein Scanner oder ein Flash-LIDAR ausgestaltet sein. Aus dem Abtastbereich rückgestreute und/oder reflektierte Strahlen werden anschließend empfangen und durch mindestens einen Detektor der LIDAR-Vorrichtung detektiert. Die Strahlen können an beliebigen Oberflächen bzw. Objekten im Abtastbereich reflektiert oder rückgestreut werden.
  • Es werden Laufzeiten der in den Abtastbereich emittierten und aus dem Abtastbereich empfangenen Strahlen gemessen. Anhand der gemessenen Laufzeiten werden die Abstände zwischen der LIDAR-Vorrichtung und der jeweiligen Oberfläche berechnet.
  • Dabei kann vorzugsweise eine Vielzahl von Messungen pro Sekunde durchgeführt werden, wobei eine Vielzahl von Abständen pro Sekunde ermittelt wird. Die Abstände können von einem oder von unterschiedlichen Abschnitten des Abtastbereichs ermittelt werden, um eine Umfeldwahrnehmung umzusetzen.
  • Basierend auf einer Varianz der berechneten Abstände wird eine Reichweiteneinschränkung einer maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ermittelt.
  • Durch das Verfahren kann eine theoretische maximal mögliche Reichweite bzw. der maximale Erfassungsbereich der LIDAR-Vorrichtung bestimmt werden. Dabei kann der maximale Erfassungsbereich der LIDAR-Vorrichtung durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise das Wetter oder Verschmutzungen der LIDAR-Vorrichtung, eingeschränkt werden. Derartige Reichweiteneinschränkung des maximalen Erfassungsbereichs der LIDAR-Vorrichtung können anhand der berechneten Varianz der Abstände ermittelt werden.
  • Als Umwelteinflüsse können durch das Verfahren Nebel, Sandpartikel, Staubpartikel, Regen, Schnee und/oder Verschmutzungen der LIDAR-Vorrichtung durch Wasser, Schlamm oder Schnee berücksichtigt werden, welche die theoretische maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung beeinträchtigen.
  • Insbesondere basiert das Verfahren darauf, dass im Rahmen bestimmter Intensitätsbereiche der maximale Erfassungsbereich von LIDAR-Vorrichtungen von der Varianz der gemessenen Abstände abhängt. Dabei ist die Varianz bei einer Beeinträchtigung der theoretischen maximalen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung höher gegenüber einer unbeeinträchtigten LIDAR-Vorrichtung.
  • Mit zunehmender Varianz der ermittelten Abstände nicht die Reichweiteneinschränkung zu und die physikalisch maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ab, da die erzeugten Strahlen bereits kurz nach dem Austreten aus der LIDAR-Vorrichtung an Aerosolen oder Partikeln gestreut werden.
  • Eine verringerte Varianz der Abstände hingegen deutet auf eine geringe Reichweiteneinschränkung hin, sodass die erzeugten Strahlen der LIDAR-Vorrichtung in einer größeren Entfernung von der LIDAR-Vorrichtung gestreut oder reflektiert werden. Hierbei weist die LIDAR-Vorrichtung eine höhere physikalisch mögliche Reichweite und eine geringe Reichweiteneinschränkung auf.
  • In der realen Umgebung ist das Vorkommen von Oberflächen mit einer hohen Reflektivität, wie beispielsweise Spiegel, selten. Dabei wirkt sich die Reichweiteneinschränkung durch Umwelteinflüsse bei Oberflächen mit einer geringen Reflektivität deutlicher aus als bei Oberflächen mit einer hohen Reflektivität. Somit kann die tatsächliche Reichweite der durch Umwelteinflüsse beeinträchtigten LIDAR-Vorrichtung bei einem Vorliegen von Oberflächen mit einer hohen Reflektivität höher ausfallen, als durch das Verfahren anhand der Reichweiteneinschränkung angenommen. Eine derartige Einstufung der Reichweiteneinschränkung durch das Verfahren kann die Sicherheit eines Betriebs einer automatisierten Fahrfunktion fördern, da eine Fahrfunktion nicht fehlerhaft mit Messdaten einer degradierten oder eingeschränkten LIDAR-Vorrichtung betrieben wird.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann beispielsweise in die LIDAR-Vorrichtung integriert sein oder mit der LIDAR-Vorrichtung verbindbar sein. Des Weiteren kann das Steuergerät als eine Cloud-Technologie ausgestaltet sein, welche über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit der LIDAR-Vorrichtung verbindbar ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs bereitgestellt. Die LIDAR-Vorrichtung weist eine Sendeeinheit mit mindestens einer Strahlenquelle zum Erzeugen und Emittieren von Strahlen in den Abtastbereich und eine Empfangseinheit zum Empfangen und Detektieren von aus dem Abtastbereich reflektierten und/oder rückgestreuten Strahlen auf. Die LIDAR-Vorrichtung weist ein erfindungsgemäßes Steuergerät auf oder ist mit einem derartigen Steuergerät verbindbar. Dabei kann das Steuergerät über eine Kommunikationsverbindung datenleitend mit der LIDAR-Vorrichtung verbindbar sein, um Messdaten der LIDAR-Vorrichtung zu empfangen und auszuwerten.
  • Das Steuergerät ist auch dazu eingerichtet, Steuerbefehle auszuführen, welche eine automatisierte Fahrfunktion beeinflussen oder steuern können. Des Weiteren kann das Steuergerät Messdaten auswerten und Varianzen von ermittelten Abständen bzw. Reichweiten berechnen.
  • Das Verfahren kann vorzugsweise die Betriebssicherheit von automatisierten Fahrfunktionen erhöhen. Derartige automatisierte Fahrfunktionen können gemäß der BASt Norm ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes und/oder vollautomatisiertes bzw. fahrerlos betreibbares Steuern eines Fahrzeugs ermöglichen.
  • Ein Fahrzeug, welches die automatisierte Fahrfunktion ausführt, kann als ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug als ein Personenkraftwagen, Robotaxi, Drohne, Flugzeug, Boot, Lastkraftwagen und dergleichen ausgestaltet sein.
  • Dabei kann die automatisierte Fahrfunktion eine Steuerung von Querführungsfunktionen und/oder Längsführungsfunktionen ermöglichen. Durch das Auswerten der Messdaten der LIDAR-Vorrichtung kann das Steuergerät eine Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung und damit die Leistungsfähigkeit der LIDAR-Vorrichtung bestimmen und einstufen. Hierdurch kann durch das Steuergerät geprüft werden, ob die automatisierte Fahrfunktion in einem vollständigen Umfang oder einem eingeschränkten Umfang, wie beispielsweise mit einer reduzierten Geschwindigkeit, aufrechterhalten wird. Je nach ermittelter Reichweiteneinschränkung können Fahrfunktionen auch hinsichtlich ihres Umfangs und ihrer Dynamik beschränkt werden, um die Einschränkung der LIDAR-Vorrichtung zu berücksichtigen. Bei einer deutlichen Reichweiteneinschränkung kann darüber hinaus eine Deaktivierung der Fahrfunktion vorteilhaft sein. Hierbei kann ein Fahrzeug in einen sicheren Zustand überführt oder zum Ermöglichen einer manuellen Steuerung an einen Fahrer übergeben werden.
  • Alternativ kann das Steuergerät Steuerbefehle zum Abbrechen der automatisierten Fahrfunktion und zum Übergeben der Steuerung an einen Fahrer erzeugen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann das Steuergerät auch Steuerbefehle zum Überführen des Fahrzeugs, welches die automatisierte Fahrfunktion ausführt, in einen sicheren Zustand ausgeben.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung umgekehrt proportional zu der maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung berechnet. Die Reichweiteneinschränkung ist ein Maß für die Degradierung des theoretisch möglichen Erfassungsbereichs der LIDAR-Vorrichtung. Dabei kann die Reichweiteneinschränkung absolut oder relativ ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die relative Reichweiteneinschränkung eine prozentuale Reduzierung der maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung betragen. Eine absolute Reichweiteneinschränkung kann eine Anzahl von Metern betragen, um welche die maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung durch Umwelteinflüsse verringert ist.
  • Die Reichweiteneinschränkung ergibt sich aus der Streuung und Reflektion der in den Abtastbereich emittierten Strahlen an Partikeln und Aerosolen, beispielsweise an Staubpartikeln, Regentropfen, Schnee, Nebel und dergleichen. Je höher die Reichweiteneinschränkung ist, desto geringer ist die real nutzbare Reichweite bzw. desto kleiner ist der nutzbare Erfassungsbereich der LIDAR-Vorrichtung.
  • Der Erfassungsbereich bzw. die Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ist maximal nutzbar, wenn die Reichweiteneinschränkung minimal oder nicht vorhanden ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine steigende Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung bei einer zunehmenden Varianz berechnet, wobei aus einer steigenden Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung eine geringere maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung hergeleitet wird. Hierdurch kann basierend auf einer zunehmenden Varianz der berechneten Abstände von einer geringeren zur Verfügung stehenden Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ausgegangen werden. Die Varianz wird durch das Vorliegen von Partikeln und Aerosolen verursacht, welche in geringer Entfernung von der LIDAR-Vorrichtung im Strahlengang der emittierten Strahlen vorhanden sind.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine geringere Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung bei einer abnehmenden Varianz berechnet, wobei aus einer geringeren Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung eine höhere maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung ermittelt wird. Nimmt die Varianz der berechneten Abstände ab, so kann davon ausgegangen werden, dass die Umwelteinflüsse die Funktion der LIDAR-Vorrichtung weniger stark beeinträchtigen. Hierdurch steigt die nutzbare Reichweite bzw. Erfassungsbereich der LIDAR-Vorrichtung.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Varianz der berechneten Abstände aus zeitlich geglätteten Abständen berechnet. Die Abstände können beispielsweise durch gleitende Mittelwerte zeitlich geglättet werden. Durch diese Maßnahme können Messunsicherheiten und kurzzeitige Abweichungen ausgeglichen werden, wodurch die Ermittlung der Reichweiteneinschränkung robuster berechnet wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform werden die gemessenen Laufzeiten der Strahlen und/oder die aus den Laufzeiten berechneten Abstände zwischen der LIDAR-Vorrichtung und der Oberfläche aus Messungen innerhalb eines Intensitätsbereichs für die Berechnung der Varianz verwendet. Dabei werden nur diejenigen Messwerte für die Ermittlung der Reichweiteneinschränkung herangezogen, welche innerhalb des Intensitätsbereichs liegen. Jeder Messwert der Laufzeitmessungen weist eine Intensität auf, welche der Detektor bei dem Empfangen der Strahlen misst. Durch das Filtern bzw. Maskieren der Messwerte auf einen definierten Intensitätsbereich können beispielsweise Totalreflektionen von spiegelnden Oberflächen im Abtastbereich von der Bestimmung der Reichweiteneinschränkung ausgeschlossen werden. Der Intensitätsbereich kann beispielsweise zwischen 0% und 30% der möglichen durch den Detektor detektierbaren Intensität betragen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Reichweiteneinschränkung basierend auf Wertebereichen der ermittelten Varianz klassifiziert. Hierdurch können Wertebereiche definiert werden, um eine eindeutige Einstufung der Reichweiteneinschränkung durchzuführen. Dabei kann abhängig von der ermittelten Varianz der Abstände eine Funktionseinschränkung der LIDAR-Vorrichtung zugewiesen werden. Beispielsweise kann der LIDAR-Vorrichtung abhängig von dem ermittelten Wertebereich eine geringfügige oder starke Funktionseinschränkung zugewiesen werden.
  • Basierend auf einer derartigen Klassifizierung der Reichweiteneinschränkung kann das Steuergerät Steuerbefehle zum Anpassen von automatisierten Fahrfunktionen erzeugen. Beispielsweise kann eine maximale Geschwindigkeit bei einem Betrieb automatisierter Fahrfunktionen eingeschränkt werden oder automatisierte Fahrfunktionen bei einer starken Reichweiteneinschränkung deaktiviert werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Reichweiteneinschränkung in einem Bereich der Varianz der Abstände zwischen 140 m2 und 180 m2 als „Stark“, in einem Bereich der Varianz der Abstände zwischen 120 m2 und 140 m2 als „Mittel“, in einem Bereich der Varianz der Abstände zwischen 40 m2 und 120 m2 als „Gering“ und in einem Bereich der Varianz der Abstände zwischen 0 m2 und 40 m2 als „Nicht vorhanden“ klassifiziert. Hierdurch weist das Steuergerät eindeutige Einstufungen der Reichweiteneinschränkung auf. Durch die Wertebereiche bzw. Einstufungen der Varianz können gezielt Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit während des Betriebs der automatisierten Fahrfunktion zu gewährleisten. Beispielsweise kann bei einer stark eingeschränkten Reichweite der LIDAR-Vorrichtung die Funktionsfähigkeit der automatisierten Fahrfunktion nicht mehr gewährleistet und daher deaktiviert werden. Bei einer nicht vorhandenen Reichweiteneinschränkung kann hingegen die maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung genutzt werden, wodurch keine Einschränkungen der automatisierten Fahrfunktion vorliegen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform werden anhand der ermittelten Reichweiteneinschränkung Steuerbefehle zum Anpassen einer Fahrfunktion erstellt. Dabei können eine oder mehrere Fahrfunktionen durch die generierten Steuerbefehle angepasst werden. Durch diese Maßnahme kann die Fahrfunktion auf die Messdaten einer durch Umwelteinflüsse beeinträchtigten LIDAR-Vorrichtung eingestellt werden.
  • Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform,
    • 2 ein Zeit-Abstand-Diagramm zum Veranschaulichen einer Varianz in Messwerten der LIDAR-Vorrichtung und
    • 3 ein Zeit-Varianz-Diagramm mit Wertebereichen der Varianz zum Klassifizieren einer Reichweiteneinschränkung.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 1. Die LIDAR-Vorrichtung 1 weist eine Sendeeinheit 2 und eine Empfangseinheit 4 auf. Die Sendeeinheit 2 der LIDAR-Vorrichtung 1 weist eine oder mehrere Strahlenquellen 6 auf, welche zum Erzeugen von Strahlen 8 dienen. Die erzeugten Strahlen 8 können anschließend direkt oder über optionale optische Elemente abgelenkt in einen Abtastbereich A emittiert werden.
  • Die Strahlenquelle 6 ist beispielhaft als ein Laser ausgestaltet, welcher gepulste Strahlen 8 im infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich erzeugen kann. Die LIDAR-Vorrichtung 1 kann hierbei als ein Flash-LIDAR oder als ein Scanner ausgestaltet sein, um den Abtastbereich A zumindest bereichsweise mit den erzeugten Strahlen 8 abzutasten.
  • Die Empfangseinheit 4 kann einen oder mehrere Detektoren 10, Empfangsoptiken 12 und eine nicht dargestellte entsprechende Elektronik zum Auslesen des mindestens einen Detektors 10 aufweisen. Die Empfangseinheit 4 dient zum Detektieren von rückgestreuten oder reflektierten Strahlen 14. Die rückgestreuten oder reflektierten Strahlen 14 können an Objekten bzw. an Oberflächen 16 im Abtastbereich A rückgestreut oder reflektiert werden.
  • Durch das Senden und Empfangen von Strahlen 8, 14 kann eine Laufzeit der Strahlen 8, 14 gemessen und ein Abstand D zwischen der LIDAR-Vorrichtung 1 und der Oberfläche 16 ermittelt werden. Die vom Detektor 10 detektierten rückgestreuten oder reflektierten Strahlen 14 können in analoger oder digitaler Form als Messdaten von einem Steuergerät 18 empfangen und ausgewertet werden.
  • Insbesondere kann das Steuergerät 18 ein Zeit-Abstand-Diagramm anhand der empfangenen Messdaten erstellen. Basierend auf den aus Laufzeiten berechneten Abständen D kann durch das Steuergerät 18 anschließend eine Varianz der berechneten Abstände D ermittelt werden, welche als ein Maß für eine Reichweiteneinschränkung dient.
  • Die 2 zeigt ein Zeit-Abstand-Diagramm zum Veranschaulichen einer Varianz in Messwerten, insbesondere der Varianz in den berechneten Abständen D, der LIDAR-Vorrichtung 1. Das Zeit-Abstand-Diagramm dient zum Veranschaulichen des Funktionsprinzips eines Verfahrens, welches durch die LIDAR-Vorrichtung 1 und/oder durch das Steuergerät 18 durchführbar ist.
  • Im Zeit-Abstand-Diagramm sind die jeweiligen berechneten bzw. gemessenen Abstände D zu jeweiligen Zeitpunkten t eingetragen. Die Messwerte können im Wesentlichen in zwei Abschnitte bzw. Wertebereiche 20, 22 eingeteilt werden.
  • In einem ersten Wertebereich 20 ist die Varianz der Abstände D höher als die Varianz der Abstände D in einem zweiten Wertebereich 22. Die höhere Varianz der Abstände D im ersten Wertebereich 20 wird beispielsweise durch Störeinflüsse von Nebel verursacht. Dabei werden sowohl Aerosole in der Nähe der LIDAR-Vorrichtung 1 als auch weiter entfernte Aerosole registriert. Dies führt zu einer erhöhten Ungleichmäßigkeit der gemessenen Abstände D. Entsprechend ist in dem ersten Wertebereich 20 eine gegenüber dem zweiten Wertebereich 22 höhere Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung 1 sichtbar.
  • In der 3 ist ein Zeit-Varianz-Diagramm mit Wertebereichen 20, 22 der Varianz V der Abstände D zum Klassifizieren einer Reichweiteneinschränkung dargestellt. Die in der 2 beispielhaft gezeigten Wertebereiche 20, 22 der Varianz V der Abstände D können je nach Anwendung definiert werden. Beispielsweise kann ein erster Wertebereich 20, welcher eine Reichweiteneinschränkung R der LIDAR-Vorrichtung 1 verursacht, in mehrere Wertebereiche 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, unterteilt werden, um eine abgestufte Einschränkung der Funktionsfähigkeit der LIDAR-Vorrichtung 1 zu ermitteln. Der zweite Wertebereich 22 kann hierbei auf eine nicht vorhandene Reichweiteneinschränkung der LIDAR-Vorrichtung 1 hindeuten. Dabei ermittelt das Steuergerät 18 bei einer Varianz der Abstände D im zweiten Wertebereich 22 eine maximale Reichweite der LIDAR-Vorrichtung 1, welche durch Umwelteinflüsse unbeeinträchtigt ist.
  • Das Zeit-Varianz-Diagramm zeigt eine beispielhafte ermittelte Varianz V, welche basierend auf ermittelten Abständen D berechnet wurde. Die Varianz V ist in unterschiedliche Wertebereiche 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 22 unterteilt. Entsprechend diesen Wertebereichen 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 22 ist eine Reichweiteneinschränkung R der LIDAR-Vorrichtung 1 zugewiesen.
  • Basierend auf der Reichweiteneinschränkung R der LIDAR-Vorrichtung 1 kann das Steuergerät 18 Steuerbefehle erzeugen, um automatisierte Fahrfunktionen anzupassen, zu deaktivieren und/oder Warnmeldungen auszugeben.
  • Die Reichweiteneinschränkung R mit der Varianz V im Wertebereich 20.1 mit der höchsten Varianz V kann hierbei als Indikator zum Deaktivieren der LIDAR-Vorrichtung 1 und/oder der automatisierten Fahrfunktionen dienen. Die Abstufungen der Varianz V in den weiteren Wertebereichen 20.2, 20.3, 20.4 können zum Einschränken der automatisierten Fahrfunktion, wie beispielsweise einer Höchstgeschwindigkeit, dienen. Bei der Varianz V im zweiten Wertebereich 22 ist keine Reichweiteneinschränkung R vorhanden, wodurch kein Eingriff durch das Steuergerät 18 notwendig ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Reichweiteneinschränkung einer LIDAR-Vorrichtung (1) aufgrund von Umwelteinflüssen durch ein Steuergerät (18), wobei zum Ermitteln von Abständen (D) zwischen der LIDAR-Vorrichtung (1) und mindestens einer Oberfläche (16) in einem Abtastbereich (A) Strahlen (8) durch eine Sendeeinheit (2) der LIDAR-Vorrichtung in den Abtastbereich (A) emittiert werden, aus dem Abtastbereich (A) reflektierte und/oder rückgestreute Strahlen (14) durch eine Empfangseinheit (4) der LIDAR-Vorrichtung (1) empfangen werden und anhand der Laufzeiten der gesendeten Strahlen (8) und der reflektierten und/oder rückgestreuten Strahlen (14) die Abstände (D) zwischen der LIDAR-Vorrichtung (1) und der Oberfläche (16) berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf einer Varianz (V) der berechneten Abstände (D) eine Reichweiteneinschränkung (R) einer maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung (1) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reichweiteneinschränkung (R) der LIDAR-Vorrichtung (1) umgekehrt proportional zu der maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung (1) berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine steigende Reichweiteneinschränkung (R) der LIDAR-Vorrichtung (1) bei einer zunehmenden Varianz (V) berechnet wird, wobei aus einer steigenden Reichweiteneinschränkung (R) der LIDAR-Vorrichtung (1) eine geringere maximal möglichen Reichweite der LIDAR-Vorrichtung (1) hergeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine geringere Reichweiteneinschränkung (R) der LIDAR-Vorrichtung (1) bei einer abnehmenden Varianz (V) berechnet wird, wobei aus einer geringeren Reichweiteneinschränkung (R) der LIDAR-Vorrichtung (1) eine höhere maximal mögliche Reichweite der LIDAR-Vorrichtung (1) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Varianz (V) der berechneten Abstände (D) aus zeitlich geglätteten Abständen (D) berechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die gemessenen Laufzeiten der Strahlen (8, 14) und/oder die aus den Laufzeiten berechneten Abstände (D) zwischen der LIDAR-Vorrichtung (1) und der Oberfläche (16) aus Messungen innerhalb eines Intensitätsbereichs für die Berechnung der Varianz (V) verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Reichweiteneinschränkung (R) basierend auf Wertebereichen (20, 22) der ermittelten Varianz (V) klassifiziert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Reichweiteneinschränkung (R) in einem Wertebereich (20.1) der Varianz (V) der Abstände (D) zwischen 140 m2 und 180 m2 als „Stark“, in einem Wertebereich (20.1) der Varianz (V) der Abstände (D) zwischen 120 m2 und 140 m2 als „Mittel“, in einem Wertebereich (20.3, 20.4) der Varianz (V) der Abstände (D) zwischen 40 m2 und 120 m2 als „Gering“ und in einem Wertebereich (22) der Varianz (V) der Abstände (D) zwischen 0 m2 und 40 m2 als „Nicht vorhanden“ klassifiziert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei anhand der ermittelten Reichweiteneinschränkung (R) Steuerbefehle zum Anpassen einer Fahrfunktion erstellt werden.
  10. Steuergerät (18), wobei das Steuergerät (18) dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  11. LIDAR-Vorrichtung (1) zum Abtasten eines Abtastbereichs (A), aufweisend eine Sendeeinheit (2) mit mindestens einer Strahlenquelle (6) zum Erzeugen und Emittieren von Strahlen (8) in den Abtastbereich (A) und aufweisend eine Empfangseinheit (4) zum Empfangen und Detektieren von aus dem Abtastbereich (A) reflektierten und/oder rückgestreuten Strahlen (14), wobei die LIDAR-Vorrichtung (1) ein Steuergerät (18) gemäß Anspruch 10 aufweist oder mit einem derartigen Steuergerät (18) verbindbar ist.
DE102020202800.1A 2020-03-05 2020-03-05 Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen Pending DE102020202800A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202800.1A DE102020202800A1 (de) 2020-03-05 2020-03-05 Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen
CN202110271029.3A CN113359114A (zh) 2020-03-05 2021-03-05 求取激光雷达设备的作用范围限制
US17/193,203 US20210278512A1 (en) 2020-03-05 2021-03-05 Ascertainment of range limits for Lidar devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202800.1A DE102020202800A1 (de) 2020-03-05 2020-03-05 Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020202800A1 true DE102020202800A1 (de) 2021-09-09

Family

ID=77389082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020202800.1A Pending DE102020202800A1 (de) 2020-03-05 2020-03-05 Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210278512A1 (de)
CN (1) CN113359114A (de)
DE (1) DE102020202800A1 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101742583B1 (ko) * 2009-01-27 2017-06-01 엑스와이지 인터랙티브 테크놀로지스 아이엔씨. 단일 및/또는 다중 장치의 감지, 방위 및/또는 배치 범위를 위한 장치 및 방법
JP5950122B2 (ja) * 2013-12-27 2016-07-13 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 キャリブレーション装置、キャリブレーション方法およびキャリブレーションプログラム
US20200081126A1 (en) * 2017-01-11 2020-03-12 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device
CN109345596B (zh) * 2018-09-19 2024-07-12 阿波罗智能技术(北京)有限公司 多传感器标定方法、装置、计算机设备、介质和车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN113359114A (zh) 2021-09-07
US20210278512A1 (en) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014114999A1 (de) Verfahren zum Erfassen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
DE102012216386A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs
DE102006046843A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines Umfelds
DE102011105074A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Sichtweite für ein Fahrzeug
DE102018129094A1 (de) Niederschlagserkennung
DE102011113908A1 (de) Längsregelsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs
DE102016200656A1 (de) Verfahren zum Auswerten eines Umfeldes eines Fahrzeuges
DE102017000753A1 (de) Verfahren zur Detektion von Feuchtigkeit in einer Fahrzeugumgebung
EP3867666B1 (de) Verfahren zur erfassung wenigstens von partikelzusammensetzungen in einem überwachungsbereich mit einer optischen detektionsvorrichtung und detektionsvorrichtung
DE102018126592B4 (de) Verfahren zur Erkennung von Durchlässigkeitsstörungen in Bezug auf Licht wenigstens eines Fensters eines Gehäuses einer optischen Detektionsvorrichtung und optische Detektionsvorrichtung
EP3252502A1 (de) Verfahren zum erkennen einer neigung in einer fahrbahn eines kraftfahrzeugs, fahrerassistenzsystem sowie kraftfahrzeug
DE102020202800A1 (de) Ermitteln von Reichweiteneinschränkungen für LIDAR-Vorrichtungen
DE102020201837A1 (de) LiDAR-Anordnung, LiDAR-System, Fahrzeug und Verfahren
EP3715908A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
DE102016202317A1 (de) Verfahren zum steuern von fahrzeugfunktionen durch ein fahrerassistenzsystem, fahrerassistenzsystem und fahrzeug
EP4237990A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen von blooming-kandidaten in einer lidarmessung
DE102021000359A1 (de) Verfahren zur Bestimmung von falsch-positiven Erkennungen eines Lidarsensors
DE102018126497A1 (de) Verfahren zur Überprüfung einer Reichweite einer optischen Detektionsvorrichtung und optische Detektionsvorrichtung
DE102019116100A1 (de) Verfahren zur Unterscheidung von Niederschlag und Gischt in einer auf Basis einer Punktwolke
DE102015107389A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs mit Objekterkennung im Nahbereich, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
DE102019209667A1 (de) System und Verfahren zum Ermitteln eines Flüssigkeitsverlustes eines Fahrzeugs
DE102018008903A1 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Sichtweite eines Sensors
DE102021109100A1 (de) Automatische Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche
EP4127767B1 (de) Objekterkennung durch ein aktives optisches sensorsystem
DE102023102895A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs, Sensor sowie Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified