DE102020206930A1 - Adjusting a vertical region of interest - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anpassungsvorrichtung (20) zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest (24) innerhalb eines Sichtfelds (22) einer Lidar-Messvorrichtung (16) an einem Fahrzeug (10), mit: einer Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen von Bewegungsdaten eines Inertialsensors (18) mit Informationen zu einer Lage des Fahrzeugs; einer Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln eines Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung basierend auf den Bewegungsdaten; und einer Steuereinheit (32) zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung, um die vertikale Region-of-Interest basierend auf dem ermittelten Nickwinkel anzupassen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System (12) zum Detektieren eines Objekts (14) in einer Umgebung eines Fahrzeugs (10) und ein Verfahren zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest (24) innerhalb eines Sichtfelds (22) einer Lidar-Messvorrichtung (16).The present invention relates to an adaptation device (20) for adapting a vertical region of interest (24) within a field of view (22) of a lidar measuring device (16) on a vehicle (10), having: an input interface (28) for receiving of movement data from an inertial sensor (18) with information on a position of the vehicle; an evaluation unit (30) for determining a pitch angle of the lidar measuring device based on the movement data; and a control unit (32) for controlling the lidar measuring device in order to adapt the vertical region of interest based on the determined pitch angle. The present invention further relates to a system (12) for detecting an object (14) in the surroundings of a vehicle (10) and a method for adapting a vertical region of interest (24) within a field of view (22) of a lidar measuring device (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest innerhalb eines Sichtfelds einer Lidar-Messvorrichtung an einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren sowie ein System zum Detektieren eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs.The present invention relates to an adjustment device for adjusting a vertical region-of-interest within a field of view of a lidar measuring device on a vehicle. The present invention further relates to a corresponding method and a system for detecting an object in the surroundings of a vehicle.

Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.Modern vehicles (cars, vans, trucks, motorcycles, etc.) have a large number of sensors that provide the driver with information and control individual functions of the vehicle in a partially or fully automated manner. The surroundings of the vehicle and other road users are recorded via sensors. Based on the recorded data, a model of the vehicle environment can be generated and changes in this vehicle environment can be reacted to.

Ein wichtiges Sensorprinzip für die Erfassung der Umgebung ist dabei die Lidartechnik (light detection and ranging). Ein Lidarsensor basiert auf der Aussendung von Lichtsignalen und der Detektion des reflektierten Lichts. Mittels einer Laufzeitmessung kann ein Abstand zum Ort der Reflexion berechnet werden. Zudem ist die Ermittlung einer Relativgeschwindigkeit möglich. Hierbei können sowohl unmodulierte Pulse als auch frequenzmodulierte Signale (Chirps) verwendet werden (Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Lidar, FMCW-Lidar). Durch eine Auswertung der empfangenen Reflexionen kann eine Detektion eines Ziels erfolgen. Hinsichtlich der technischen Realisierung des Lidarsensors wird zwischen scannenden und nichtscannenden Systemen unterschieden. Ein scannendes System basiert dabei zumeist auf Mikrospiegeln und einer Abtastung der Umgebung mit einem Lichtspot, wobei man von einem koaxialen System spricht, wenn der gesendete und empfangene Lichtpuls über denselben Mikrospiegel abgelenkt werden. Bei nichtscannenden Systemen sind mehrere Sende- und Empfangselemente statisch nebeneinanderliegend angeordnet (insb. sog. Focal Plane Array-Anordnung).Lidar technology (light detection and ranging) is an important sensor principle for capturing the surroundings. A lidar sensor is based on the emission of light signals and the detection of the reflected light. A distance to the point of reflection can be calculated by means of a transit time measurement. It is also possible to determine a relative speed. Both unmodulated pulses and frequency-modulated signals (chirps) can be used here (frequency-modulated continuous wave lidar, FMCW lidar). A target can be detected by evaluating the received reflections. With regard to the technical implementation of the lidar sensor, a distinction is made between scanning and non-scanning systems. A scanning system is mostly based on micromirrors and a scanning of the environment with a light spot, whereby one speaks of a coaxial system when the transmitted and received light pulses are deflected by the same micromirror. In non-scanning systems, several transmitting and receiving elements are arranged statically next to one another (especially so-called focal plane array arrangement).

In diesem Zusammenhang werden in der WO 2018/127789 A1 Lidarsysteme und Verfahren zum Detektieren und Klassifizieren von Objekten offenbart.In this context, the WO 2018/127789 A1 Lidar systems and methods for detecting and classifying objects are disclosed.

Eine relevante Funktion eines Lidarsensors im Fahrzeugumfeld liegt in der Detektion von Hindernissen auf der Fahrbahn, beispielsweise verlorenen Ladungsstücken, Reifen oder verletzten Personen. Besonders verletzte Personen und Reifen können dabei einen vergleichsweise kleinen vom Lidarsensor aus sichtbaren Raum einnehmen. Bei einer Anwendung auf einer Autobahn oder Schnellstraße sollen derartige Hindernisse in einem Bereich von 100 bis 300 m detektiert werden. Um dies zuverlässig zu erreichen, ist eine hohe Ortsauflösung notwendig. Beispielsweise kann eine Auflösung in Horizontalrichtung von 0,05° und in Vertikalrichtung von 0,025° notwendig sein, um sicherzustellen, dass ein Objekt von mehreren Abtastpunkten getroffen wird.A relevant function of a lidar sensor in the vehicle environment is the detection of obstacles on the road, such as lost cargo, tires or injured people. Particularly injured people and tires can occupy a comparatively small space that is visible from the lidar sensor. When used on a motorway or expressway, such obstacles should be detected in a range of 100 to 300 m. In order to achieve this reliably, a high spatial resolution is necessary. For example, a resolution of 0.05 ° in the horizontal direction and 0.025 ° in the vertical direction may be necessary to ensure that an object is hit by several scanning points.

Dabei ist es nicht sinnvoll bzw. aus Datenverarbeitungsgründen auch gar nicht möglich, ein gesamtes Sichtfeld, das beispielsweise eine Ausdehnung von 40° bis 120° in Horizontalrichtung und von 15° bis 30° in Vertikalrichtung aufweisen kann, mit einer so hohen Auflösung abzutasten. Einerseits würde die anfallende Datenmenge sehr hohe Anforderungen an die Datenübertragung und Datenverarbeitung stellen und damit nur sehr aufwändig realisierbar sein. Andererseits wäre eine so hohe Auflösung im überwiegenden Teil des Sichtfelds auch nicht notwendig, insbesondere in Bereichen mit einem Abstand von weniger als 48 m bis 100 m oder im Bereich des Himmels oberhalb einer Horizontlinie. Um eine zuverlässige Detektion von Objekten zu erreichen, gibt es deshalb Ansätze, innerhalb des Sichtfelds in einem besonders relevanten Bereich (Region-of-Interest) eine höhere Auflösung als im verbleibenden Sichtfeld zu wählen. Dieser relevante Bereich muss dabei jedoch groß genug gewählt werden, um sicherzustellen, dass relevante Objekte mit hoher Zuverlässigkeit erfasst werden. Daher ist auch bei derartigen Ansätzen die erreichbare Auflösung limitiert.It does not make sense, or for data processing reasons, not even possible, to scan an entire field of view, which for example can extend from 40 ° to 120 ° in the horizontal direction and from 15 ° to 30 ° in the vertical direction, with such a high resolution. On the one hand, the amount of data that arises would place very high demands on data transmission and data processing and would therefore only be realizable with great effort. On the other hand, such a high resolution would not be necessary in the predominant part of the field of view, in particular in areas with a distance of less than 48 m to 100 m or in the area of the sky above a horizon line. In order to achieve a reliable detection of objects, there are therefore approaches to select a higher resolution than in the remaining field of view in a particularly relevant area (region of interest) within the field of view. However, this relevant area must be selected large enough to ensure that relevant objects are detected with a high degree of reliability. The achievable resolution is therefore limited even with such approaches.

Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen kosteneffizient implementierbaren Ansatz zum zuverlässigen Detektieren von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere soll es ermöglicht werden, auf der Straße liegende Objekte im Bereich vor einem Fahrzeug mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.Based on this, the present invention has the task of providing a cost-effectively implementable approach for the reliable detection of objects in the vicinity of a vehicle. In particular, it should be made possible to detect objects lying on the road in the area in front of a vehicle with high reliability.

Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest innerhalb eines Sichtfelds einer Lidar-Messvorrichtung in einem Fahrzeug, mit:

  • einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Bewegungsdaten eines Inertialsensors mit Informationen zu einer Lage des Fahrzeugs;
  • einer Auswerteeinheit zum Ermitteln eines Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung basierend auf den Bewegungsdaten; und
  • einer Steuereinheit zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung, um die vertikale Region-of-Interest basierend auf dem ermittelten Nickwinkel anzupassen.
To achieve this object, the invention relates in a first aspect to an adaptation device for adapting a vertical region of interest within a field of view of a lidar measuring device in a vehicle, with:
  • an input interface for receiving movement data from an inertial sensor with information on a position of the vehicle;
  • an evaluation unit for determining a pitch angle of the lidar measuring device based on the movement data; and
  • a control unit for controlling the lidar measuring device in order to adapt the vertical region-of-interest based on the determined pitch angle.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Detektieren eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs, mit:

  • einer Lidar-Messvorrichtung an dem Fahrzeug, mit einem Sender zum Aussenden eines Lichtsignals, einem Empfänger zum Empfangen des Lichtsignals nach einer Reflexion an dem Objekt und einer 2D-Scannereinheit zum Abtasten eines Sichtfelds der Lidar-Messvorrichtung;
  • einem Inertialsensor zum Erfassen von Bewegungsdaten mit Informationen zu einer Bewegung des Fahrzeugs; und
  • einer Anpassungsvorrichtung zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest innerhalb des Sichtfelds der Lidar-Messvorrichtung wie zuvor beschrieben.
In a further aspect, the present invention relates to a system for detecting an object in the surroundings of a vehicle, with:
  • a lidar measuring device on the vehicle, with a transmitter for emitting a light signal, a receiver for receiving the light signal after a reflection on the object and a 2D scanner unit for scanning a field of view of the lidar measuring device;
  • an inertial sensor for detecting movement data with information on a movement of the vehicle; and
  • an adjustment device for adjusting a vertical region-of-interest within the field of view of the lidar measuring device as described above.

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein der Anpassungsvorrichtung entsprechend ausgebildetes Verfahren und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt.Further aspects of the invention relate to a method embodied in accordance with the adaptation device and a computer program product with program code for performing the steps of the method when the program code is executed on a computer, as well as a storage medium on which a computer program is stored, which when it is on a computer is carried out, causes the method described herein to be carried out.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das System, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Anpassungsvorrichtung in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. In particular, the system, the method and the computer program product can be implemented in accordance with the configurations described for the adaptation device in the dependent claims.

Es ist vorgesehen, dass eine vertikale Region-of-Interest basierend auf Bewegungsdaten eines Inertialsensors in Vertikalrichtung angepasst wird. Über eine Eingangsschnittstelle werden Bewegungsdaten eines Inertialsensors empfangen. Diese Bewegungsdaten beschreiben eine Lage des Fahrzeugs, also eine Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn bzw. bezüglich der Erdbeschleunigung. Ausgehend hiervon wird ein Nickwinkel der Lidar-Messvorrichtung ermittelt. Die Lidar-Messvorrichtung ist fest mit dem Fahrzeug verbunden. Ein Nickwinkel entspricht insoweit einer Abweichung in der Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung von einer Normalposition. Insbesondere wird eine Abweichung von der Horizontlinie beschrieben, wenn davon ausgegangen wird, dass eine normale Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung in Richtung der Horizontlinie erfolgt. Ausgehend von dem ermittelten Nickwinkel wird eine Ansteuerung der Lidar-Messvorrichtung vorgenommen, um die vertikale Region-of-Interest anzupassen. Unter einer Anpassung versteht sich dabei insbesondere eine Verschiebung oder auch eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung.Provision is made for a vertical region of interest to be adapted in the vertical direction based on movement data from an inertial sensor. Movement data from an inertial sensor are received via an input interface. These movement data describe a position of the vehicle, that is to say an orientation of the vehicle with respect to the roadway or with respect to the acceleration due to gravity. On the basis of this, a pitch angle of the lidar measuring device is determined. The lidar measuring device is permanently connected to the vehicle. To this extent, a pitch angle corresponds to a deviation in the alignment of the lidar measuring device from a normal position. In particular, a deviation from the horizon line is described if it is assumed that the lidar measuring device is aligned normally in the direction of the horizon line. On the basis of the determined pitch angle, the lidar measuring device is activated in order to adapt the vertical region of interest. An adaptation is understood to mean, in particular, a shift or also an enlargement or reduction.

Bei bisherigen Ansätzen wurde eine statische Region-of-Interest oder auch eine in der Auflösung dynamisch anpassbare Region-of-Interest verwendet. Demgegenüber bietet der vorliegende Ansatz den Vorteil, dass eine weiter verbesserte Datenauswertung innerhalb eines relevanten Bereichs erreicht werden kann. Dadurch, dass lediglich derjenige Bereich ausgewertet wird, der aktuell relevant ist, kann dieser mit hoher Zuverlässigkeit ausgewertet werden. Die Anpassung der vertikalen Region-of-Interest basierend auf der Lage des Fahrzeugs bewirkt, dass nur ein vergleichsweise kleiner Bereich hochauflösend erfasst werden muss, um alle relevanten Informationen zu erhalten. Dieser kleinere Bereich kann dann mit hoher Auflösung bzw. mit hoher Reichweite erfasst werden, ohne die Anforderungen an die benötigte Datenverarbeitungsleistung und Kommunikationsbandbreite zu erhöhen. Es ergibt sich eine erhöhte Zuverlässigkeit bei der Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs. Ein Vorteil der Verwendung eines Beschleunigungssensors ist, dass die Aktualisierungsrate oft zehnfach höher ist als die Scanrate einer Lidar-Messvorrichtung. So hat ein Inertialsensor bzw. ein Beschleunigungssensor oft eine Aktualisierungsfrequenz von 200 Hz bis 2 kHz, wohingegen eine Lidar-Messvorrichtung eine Bildfrequenz von 10 Hz bis 25 Hz aufweist. Durch diese wesentlich höhere Abtastfrequenz kann eine wesentlich schnellere Detektion eines Brems- oder Beschleunigungsvorgangs erreicht werden. Zudem kann eine zuverlässigere und genauere Prädiktion des Nickwinkels des Fahrzeugs bzw. der Lidar-Messvorrichtung erfolgen.In previous approaches, a static region-of-interest or a region-of-interest that can be dynamically adjusted in terms of resolution was used. In contrast, the present approach offers the advantage that a further improved data evaluation can be achieved within a relevant area. Because only the area that is currently relevant is evaluated, it can be evaluated with high reliability. The adaptation of the vertical region of interest based on the position of the vehicle means that only a comparatively small area has to be recorded with high resolution in order to obtain all relevant information. This smaller area can then be recorded with high resolution or with a long range without increasing the requirements for the required data processing performance and communication bandwidth. There is increased reliability in the detection of objects in the vicinity of a vehicle. One advantage of using an acceleration sensor is that the update rate is often ten times higher than the scan rate of a lidar measuring device. For example, an inertial sensor or an acceleration sensor often has an update frequency of 200 Hz to 2 kHz, whereas a lidar measuring device has an image frequency of 10 Hz to 25 Hz. With this much higher sampling frequency, a much faster detection of a braking or acceleration process can be achieved. In addition, the pitch angle of the vehicle or the lidar measuring device can be predicted more reliably and more accurately.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet, um die vertikale Region-of-Interest in Vertikalrichtung um den ermittelten Nickwinkel zu verschieben. Insbesondere ist es möglich, dass die Region-of-Interest in Vertikalrichtung entsprechend dem aktuellen Nickwinkel verschoben wird. Unter einer Verschiebung versteht sich dabei insbesondere eine Änderung der Ausrichtung in Bezug auf die Hochachse des Fahrzeugs, an dem die Lidar-Messvorrichtung angebracht ist. Die Änderung erfolgt dabei basierend auf dem Nickwinkel. Durch die Verschiebung ergibt sich die Möglichkeit, den relevanten Bereich mit hoher Auflösung abzutasten.In a preferred embodiment, the control unit is designed to control the lidar measuring device in order to shift the vertical region of interest in the vertical direction by the determined pitch angle. In particular, it is possible for the region of interest to be shifted in the vertical direction in accordance with the current pitch angle. A shift is understood to mean, in particular, a change in the alignment with respect to the vertical axis of the vehicle on which the lidar measuring device is attached. The change is based on the pitch angle. The shift results in the possibility of scanning the relevant area with high resolution.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit zum Ansteuern einer 2D-Scannereinheit zum zweidimensionalen zeilenweisen Abtasten des Sichtfelds der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zum Verschieben eines der vertikalen Region-of-Interest entsprechenden vertikalen Bereichs mit verringertem Zeilenabstand innerhalb des Sichtfelds in Vertikalrichtung um den Nickwinkel ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, die Anpassungsvorrichtung dazu zu verwenden, eine 2D-Scannereinheit entsprechend anzusteuern. Eine solche bietet den Vorteil, dass im Betrieb ein Zeilenabstand verändert werden kann, sodass eine Auflösung in Vertikalrichtung angepasst werden kann. Die vertikale Region-of-Interest ist dabei ein Bereich, in dem der Zeilenabstand gegenüber dem verbleibenden Sichtfeld verringert ist, um eine höhere Auflösung zu erreichen. Objekte können mit höherer Zuverlässigkeit detektiert werden.In a preferred embodiment, the control unit is designed to control a 2D scanner unit for two-dimensional line-by-line scanning of the field of view of the lidar measuring device. The control unit is preferably for shifting a vertical area corresponding to the vertical region of interest with reduced line spacing within the field of view in FIG Vertical direction formed around the pitch angle. In particular, it is possible to use the adaptation device to control a 2D scanner unit accordingly. This offers the advantage that a line spacing can be changed during operation, so that a resolution can be adapted in the vertical direction. The vertical region-of-interest is an area in which the line spacing is reduced compared to the remaining field of view in order to achieve a higher resolution. Objects can be detected with higher reliability.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit zum Verschieben mehrerer aneinander angrenzender vertikaler Bereiche mit unterschiedlichen Zeilenabständen innerhalb des Sichtfelds in Vertikalrichtung um den Nickwinkel ausgebildet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Region-of-Interest in mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Auflösungen aufgeteilt ist. Diese Teilbereiche können gemeinsam um den Nickwinkel verschoben werden. Es ergibt sich eine hohe Auflösung innerhalb eines besonders relevanten Bereichs, wobei die Auflösung in Vertikalrichtung sowohl nach oben als auch nach unten abnimmt. Die verfügbaren Kapazitäten hinsichtlich Prozessorleistung und Datenkommunikation werden optimal ausgenutzt.In a preferred embodiment, the control unit is designed to move a plurality of adjacent vertical areas with different line spacings within the field of view in the vertical direction by the pitch angle. In particular, it is advantageous if the region of interest is divided into several sub-areas with different resolutions. These sub-areas can be shifted together by the pitch angle. The result is a high resolution within a particularly relevant area, the resolution decreasing both upwards and downwards in the vertical direction. The available capacities in terms of processor performance and data communication are optimally used.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einem statischen Anteil, der einem während einer Fahrt nicht veränderlichen Anteil entspricht, und einem dynamischen Anteil, der einem während einer Fahrt veränderlichen Anteil entspricht, ausgebildet. Ein statischer Anteil kann dabei insbesondere ein Anteil sein, der aus einer Beladung des Fahrzeugs oder einer Montage der Lidar-Messvorrichtung resultiert. Ein solcher Anteil ändert sich während der Fahrt nicht mit hoher Frequenz. Demgegenüber kann ein dynamischer Anteil einem aktuellen Fahrzustand beziehungsweise einem Fahrmanöver und insbesondere einer positiven oder negativen Beschleunigung geschuldet sein. Beispielsweise wird durch einen Bremsvorgang ein Nickwinkel des Fahrzeugs verändert, wodurch auch eine Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung verändert wird. Durch eine separate Betrachtung von statischem und dynamischem Anteil kann die Auswerteeinheit eine hohe Präzision bei der Ermittlung des relevanten Bereichs bzw. der Region-of-Interest sicherstellen. Objekte können mit hoher Zuverlässigkeit detektiert werden.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the pitch angle based on a static component, which corresponds to a component that cannot be changed during a journey, and a dynamic component, which corresponds to a component that changes during a journey. A static component can in particular be a component that results from loading the vehicle or installing the lidar measuring device. Such a proportion does not change with high frequency while driving. In contrast, a dynamic component can be due to a current driving state or a driving maneuver and in particular a positive or negative acceleration. For example, a braking process changes a pitch angle of the vehicle, which also changes an alignment of the lidar measuring device. By considering the static and dynamic components separately, the evaluation unit can ensure a high level of precision when determining the relevant area or region of interest. Objects can be detected with high reliability.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Bewegungsdaten mit Beschleunigungsdaten eines Längsbeschleunigungssensors zum Messen einer Beschleunigung des Fahrzeugs in Richtung einer Längsachse des Fahrzeugs ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Bewegungsdaten mit Beschleunigungsdaten eines 3-Achs-Beschleunigungssensors zum Messen eines dreidimensionalen Beschleunigungsvektors des Fahrzeugs ausgebildet. Relevant ist insbesondere eine Längsbeschleunigung, die beispielsweise beim Beschleunigen oder Bremsen auftreten kann. Diese kann ein- oder dreidimensional erfasst werden. Wenn ein dreidimensionaler Vektor vorliegt, kann die Auswerteeinheit insbesondere basierend auf trigonometrischen Betrachtungen den Nickwinkel der Lidar-Messvorrichtung bestimmen. Es versteht sich, dass vorbekannte Parameter hinsichtlich der Anbringung bzw. Montage der Lidar-Messvorrichtung am Fahrzeug hierbei berücksichtigt werden können.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive movement data with acceleration data from a longitudinal acceleration sensor for measuring an acceleration of the vehicle in the direction of a longitudinal axis of the vehicle. Additionally or alternatively, the input interface is designed to receive movement data with acceleration data from a 3-axis acceleration sensor for measuring a three-dimensional acceleration vector of the vehicle. Longitudinal acceleration, which can occur, for example, when accelerating or braking, is particularly relevant. This can be recorded in one or three dimensions. If a three-dimensional vector is present, the evaluation unit can determine the pitch angle of the lidar measuring device, in particular based on trigonometric considerations. It goes without saying that previously known parameters with regard to the attachment or mounting of the lidar measuring device on the vehicle can be taken into account here.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einem vordefinierten Ausrichtungsparameter, der eine Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung in Bezug zu dem Fahrzeug beschreibt, ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass zusätzlich zu den Bewegungsdaten auch ein Ausrichtungsparameter berücksichtigt wird. Ein solcher kann beispielsweise durch eine Montageposition der Lidar-Messvorrichtung vorgegeben sein. Je nach einer Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung am Fahrzeug wird der Nickwinkel in entsprechender Weise in der Auswerteeinheit ermittelt, um eine präzise Anpassung der vertikalen Region-of-Interest zu ermöglichen.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the pitch angle based on a predefined alignment parameter that describes an alignment of the lidar measuring device in relation to the vehicle. In particular, it is possible for an alignment parameter to be taken into account in addition to the movement data. Such a position can be predetermined, for example, by a mounting position of the lidar measuring device. Depending on the alignment of the lidar measuring device on the vehicle, the pitch angle is determined in a corresponding manner in the evaluation unit in order to enable precise adaptation of the vertical region of interest.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen der Bewegungsdaten von einem Inertialsensor eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs, insbesondere eines Antiblockiersystems, ausgebildet. Durch die Verwendung von Daten eines ohnehin am Fahrzeug vorhandenen Sensors können Kosten eingespart werden. Ohnehin verfügen verschiedene Fahrerassistenzsysteme über Beschleunigungssensoren. Deren Signal wird für die Anpassungsvorrichtung zum Anpassen der vertikalen Region-of-Interest verwendet. Es kann auf die Verwendung eines eigenen, separaten Sensors verzichtet werden, wodurch sich ein Kosteneinsparpotential ergibt.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive the movement data from an inertial sensor of a driver assistance system of the vehicle, in particular an anti-lock braking system. By using data from a sensor that is already on the vehicle, costs can be saved. In any case, various driver assistance systems have acceleration sensors. Their signal is used for the adjustment device to adjust the vertical region-of-interest. There is no need to use a separate, separate sensor, which results in potential cost savings.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen einer Distanzangabe mit Informationen zu Abständen zwischen einem Zielpunkt auf einer Fahrbahn im Sichtfeld der Lidar-Messvorrichtung und der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf der Distanzangabe ausgebildet. Die Eingangsschnittstelle ist vorzugsweise zum Empfangen der Distanzangabe von der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet. Insbesondere wird also ein Signal der Lidar-Messvorrichtung beim Ermitteln des Nickwinkels berücksichtigt. Der relevante Bereich, innerhalb dessen Objekte detektiert werden sollen, umfasst insbesondere die Fahrbahnoberfläche. Dieser relevante Bereich kann verbessert erfasst werden, wenn zusätzlich zu den Daten des Inertialsensors auch Daten mit einer Distanzangabe berücksichtigt werden. Hierdurch können Steigungen oder auch Gefälle der Fahrbahn vor dem Fahrzeug berücksichtigt werden. Die Neigung der Fahrbahn hat aufgrund der Gravitation Auswirkungen auf die Messungen des Inertialsensors und der Bewegungsdaten. Dadurch, dass zusätzlich eine Distanzangabe bei der Ermittlung des Nickwinkels miteinbezogen wird, kann insbesondere diese Auswirkung kompensiert werden. Insbesondere kann der Nickwinkel ausgehend von der Fahrbahnneigung entsprechend angepasst werden. Zudem kann eine Kalibrierung der Messung des Inertialsensors vorgenommen werden. Es ergeben sich eine höhere Präzision beim Ermitteln des Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung und eine höhere Zuverlässigkeit bei der Objektdetektion.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive a distance specification with information on distances between a target point on a roadway in the field of view of the lidar measuring device and the lidar measuring device. The evaluation unit is designed to determine the pitch angle based on the distance specification. The input interface is preferably designed to receive the distance information from the lidar measuring device. In particular, a signal from the lidar measuring device is taken into account when determining the pitch angle. The relevant area within which objects are to be detected includes, in particular, the road surface. This relevant area can be improved can be detected if, in addition to the data from the inertial sensor, data with a distance specification are also taken into account. This allows uphill or downhill slopes to be taken into account in the roadway in front of the vehicle. The inclination of the roadway has an effect on the measurements of the inertial sensor and the movement data due to gravity. Because a distance specification is also included when determining the pitch angle, this effect can in particular be compensated for. In particular, the pitch angle can be adapted accordingly based on the inclination of the roadway. In addition, the measurement of the inertial sensor can be calibrated. This results in greater precision when determining the pitch angle of the lidar measuring device and greater reliability in object detection.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einer vorbekannten Höhe der Lidar-Messvorrichtung an dem Fahrzeug über der Fahrbahn ausgebildet. Insbesondere ist für eine trigonometrische Betrachtung basierend auf einer Distanzangabe eine Höhe der Lidar-Messvorrichtung an dem Fahrzeug über der Fahrbahn hilfreich. Durch die zusätzliche Berücksichtigung dieser Information kann die Genauigkeit bei der Ermittlung des Nickwinkels weiter verbessert werden.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the pitch angle based on a previously known height of the lidar measuring device on the vehicle above the roadway. In particular, a height of the lidar measuring device on the vehicle above the roadway is helpful for a trigonometric observation based on a distance specification. By additionally taking this information into account, the accuracy in determining the pitch angle can be further improved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einer Anwendung eines stochastischen Filters, insbesondere eines Wiener Filters oder eines Kalmanfilters, mit einem vordefinierten Systemmodell über mehrere Zeitschritte ausgebildet. Durch die Anwendung eines stochastischen Filters kann Fehlern vorgebeugt werden und einzelnen ungenauen beziehungsweise verrauschten Messungen begegnet werden. Die Genauigkeit wird verbessert und die Zuverlässigkeit wird gesteigert.In a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to determine the pitch angle based on an application of a stochastic filter, in particular a Wiener filter or a Kalman filter, with a predefined system model over several time steps. By using a stochastic filter, errors can be prevented and individual inaccurate or noisy measurements can be countered. The accuracy is improved and the reliability is increased.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Kurvendaten mit Informationen zu einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist zum Ermitteln eines relevanten Azimut-Winkelbereichs basierend auf den Kurvendaten ausgebildet. Die Steuereinheit ist zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet, um eine horizontale Region-of-Interest basierend auf dem ermittelten Azimut-Winkelbereich anzupassen. Insoweit wird zusätzlich zur vertikalen Anpassung auch eine Anpassung in Horizontalrichtung vorgenommen. Hierzu werden Kurvendaten verwendet, die insbesondere Daten eines Inertialsensors oder auch Lenkwinkeldaten, mit Informationen zu einem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs, umfassen können. Basierend auf diesen Daten kann analog zur Anpassung in Vertikalrichtung auch eine Anpassung der Region-of-Interest in Horizontalrichtung vorgenommen werden. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug um eine Kurve fährt, wird die Region-of-Interest in Richtung der geplanten Trajektorie verschoben. Es ergibt sich eine weiter verbesserte Auswahl und Anpassbarkeit des relevanten Bereichs. Es wird vermieden, dass Daten in weniger relevanten Bereichen gesammelt werden und Kapazitäten binden. Hierdurch kann die verfügbare Prozessorleistung und Kommunikationsbandbreite zum größten Teil für den relevanten Bereich verwendet werden. Objekte können mit höherer Zuverlässigkeit detektiert werden.In a preferred embodiment, the input interface is designed to receive curve data with information on cornering of the vehicle. The evaluation unit is designed to determine a relevant azimuth angle range based on the curve data. The control unit is designed to control the lidar measuring device in order to adapt a horizontal region of interest based on the ascertained azimuth angle range. In this respect, in addition to the vertical adjustment, an adjustment is also made in the horizontal direction. For this purpose, curve data are used that can include, in particular, data from an inertial sensor or steering angle data with information on a current steering angle of the vehicle. Based on this data, an adaptation of the region-of-interest in the horizontal direction can also be carried out in a manner analogous to the adaptation in the vertical direction. For example, when a vehicle drives around a curve, the region of interest is shifted in the direction of the planned trajectory. This results in a further improved selection and adaptability of the relevant area. It avoids that data is collected in less relevant areas and ties up capacities. This means that most of the available processor power and communication bandwidth can be used for the relevant area. Objects can be detected with higher reliability.

Ein Sichtfeld bzw. ein Sichtbereich einer Lidar-Messvorrichtung entspricht einem von der Lidar-Messvorrichtung einsehbaren Bereich. Insbesondere ist das Sichtfeld durch eine Angabe eines Winkels in Vertikalrichtung (Elevationswinkel) und eines Winkels in Horizontalrichtung (Azimutwinkel) festgelegt. Eine vertikale Auflösung entspricht einer Auflösung in Vertikalrichtung innerhalb dieses Sichtfelds. Eine vertikale Auflösung kann insbesondere in Form eines Abtastwinkelinkrements angegeben sein. Ein Abtastwinkelinkrement entspricht insbesondere einem Zeilenabstand im Falle einer zeilenweisen Abtastung des Sichtfelds. Grundsätzlich ist unter einer Auflösung vorzugsweise eine Winkelangabe zwischen zwei benachbarten Zeilen bzw. Spalten bei der Abtastung des Sichtfelds durch die 2D-Scannereinheit in Horizontal- (horizontale Auflösung) bzw. Vertikalrichtung (vertikale Auflösung) zu verstehen. Ein horizontaler bzw. vertikaler Bereich bzw. eine horizontale/vertikale Region-of-Interest entspricht einem Aus- oder Abschnitt des Sichtfelds in der entsprechenden Richtung. Eine vertikale Region-of-Interest entspricht beispielsweise einem Sichtfeldausschnitt innerhalb eines bestimmten Elevationswinkelbereichs. Die Region-of-Interest entspricht insbesondere einem als besonders relevant erachteten Bereich des Sichtfelds.Eine Umgebung eines Fahrzeugs umfasst insbesondere einen von dem Fahrzeug aus sichtbaren Bereich im Umfeld des Fahrzeugs.A field of view or a field of view of a lidar measuring device corresponds to an area that can be seen by the lidar measuring device. In particular, the field of view is defined by specifying an angle in the vertical direction (elevation angle) and an angle in the horizontal direction (azimuth angle). A vertical resolution corresponds to a resolution in the vertical direction within this field of view. A vertical resolution can in particular be specified in the form of a scanning angle increment. A scanning angle increment corresponds in particular to a line spacing in the case of a line-by-line scanning of the field of view. Basically, resolution is preferably to be understood as an angle specification between two adjacent rows or columns when the field of view is scanned by the 2D scanner unit in the horizontal (horizontal resolution) or vertical direction (vertical resolution). A horizontal or vertical area or a horizontal / vertical region-of-interest corresponds to a cutout or section of the field of view in the corresponding direction. A vertical region of interest corresponds, for example, to a field of view section within a specific elevation angle range. The region of interest corresponds in particular to an area of the field of view that is considered to be particularly relevant. The surroundings of a vehicle include in particular an area in the surroundings of the vehicle that is visible from the vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zum Detektieren eines Objekts;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Anpassungsvorrichtung zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Sichtfelds bei zeilenweiser Abtastung;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Anpassung einer vertikalen Region-of-Interest innerhalb des Sichtfelds;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Lidar-Messvorrichtung;
  • 6 eine schematische Darstellung eines Ansatzes zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest; und
  • 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is described and explained in more detail below using a few selected exemplary embodiments in connection with the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a vehicle with a system for detecting an object;
  • 2 a schematic representation of an adjustment device for adjusting a vertical region-of-interest;
  • 3 a schematic representation of a field of view with line-by-line scanning;
  • 4th a schematic representation of an adaptation of a vertical region-of-interest within the field of view;
  • 5 a schematic representation of a lidar measuring device;
  • 6th a schematic representation of an approach to adjusting a vertical region-of-interest; and
  • 7th a schematic representation of a method according to the invention.

In der 1 ist schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem System 12 zum Detektieren eines Objekts 14 in einer Umgebung des Fahrzeugs 10 dargestellt. Die Darstellung entspricht dabei einer seitlichen Schnittansicht auf die Situation. Das Objekt 14 kann beispielsweise ein Autoreifen, ein auf der Straße liegendes Fahrzeugteil oder eine Person sein. Das System 12 umfasst eine Lidar-Messvorrichtung 16, einen Inertialsensor 18 sowie eine Anpassungsvorrichtung 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das System 12 innerhalb des Fahrzeugs angeordnet bzw. in das Fahrzeug integriert. Die Lidar-Messvorrichtung 16 ist beispielsweise im Bereich einer Stoßstange des Fahrzeugs 10 montiert. Die Anpassungsvorrichtung 20 und der Inertialsensor 18 sind beispielsweise in ein Steuergerät oder auch in die Lidar-Messvorrichtung 16 integriert. Es versteht sich, dass es auch möglich ist, dass die Lidar-Messvorrichtung 16, die Anpassungsvorrichtung 20 und/oder der Inertialsensor 18 separat ausgeführt sind und beispielsweise in ein Mobilgerät integriert sind.In the 1 is schematically a vehicle 10 with one system 12th for detecting an object 14th in an environment of the vehicle 10 shown. The representation corresponds to a side sectional view of the situation. The object 14th can for example be a car tire, a vehicle part lying on the road or a person. The system 12th comprises a lidar measuring device 16 , an inertial sensor 18th as well as an adapter 20th . In the illustrated embodiment, the system is 12th arranged within the vehicle or integrated into the vehicle. The lidar measuring device 16 is for example in the area of a bumper of the vehicle 10 assembled. The adjustment device 20th and the inertial sensor 18th are for example in a control unit or in the lidar measuring device 16 integrated. It goes without saying that it is also possible that the lidar measuring device 16 who have favourited the adapter 20th and / or the inertial sensor 18th are carried out separately and are integrated, for example, in a mobile device.

In der Darstellung der 1 ist gestrichelt das Sichtfeld 22 der Lidar-Messvorrichtung 16 angedeutet. Das Sichtfeld 22 kann beispielsweise einen Öffnungswinkel in Horizontalrichtung von 46° und in Vertikalrichtung von 38° umfassen. Innerhalb des Sichtfelds gibt es eine Region-of-Interest 24, die einem Bereich entspricht, der besonders relevant für die Erkennung von Hindernissen und für die Entscheidungen eines teilautonomen oder autonomen Fahrzeugs ist. Diese Region-of-Interest 24 stellt einen Teil des Sichtfelds 22 dar. Relevant ist beispielsweise insbesondere der Bereich der Fahrbahn 26. Das Objekt 14 auf der Fahrbahn 26 soll mit möglichst hoher Zuverlässigkeit detektiert werden. Im dargestellten Beispiel umfasst die Region-of-Interest 24 in Horizontalrichtung das gesamte Sichtfeld 22.In the representation of the 1 the field of view is dashed 22nd the lidar measuring device 16 indicated. The field of view 22nd can for example include an opening angle of 46 ° in the horizontal direction and 38 ° in the vertical direction. Within the field of view there is a region of interest 24 which corresponds to an area which is particularly relevant for the detection of obstacles and for the decisions of a partially autonomous or autonomous vehicle. This region of interest 24 represents part of the field of view 22nd The area of the road, for example, is particularly relevant 26th . The object 14th on the roadway 26th should be detected with the highest possible reliability. In the example shown, the region of interest includes 24 the entire field of view in the horizontal direction 22nd .

Um Objekte zuverlässig zu detektieren, soll innerhalb der Region-of-Interest 24 eine hohe Auflösung sichergestellt werden. Außerhalb der Region-of-Interest kann die Lidar-Messvorrichtung 16 mit reduzierter Auflösung arbeiten oder auch überhaupt keine Datenauswertung vornehmen. Es ist vorgesehen, dass die vertikale Position oder auch Ausdehnung der Region-of-Interest 24 innerhalb des Sichtfelds 22 mittels der Anpassungsvorrichtung 20 basierend auf den Daten des Inertialsensors 18 angepasst wird (Anpassung der vertikalen Region-of-Interest). Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Region-of-Interest 24 genau symmetrisch um eine Nickwinkelebene des Fahrzeugs, die orthogonal zu der Hochachse des Fahrzeugs und parallel zur Fahrbahn 26 verläuft, angeordnet ist.In order to reliably detect objects, it should be within the region of interest 24 a high resolution can be ensured. Outside the region of interest, the lidar measuring device 16 work with reduced resolution or do not evaluate any data at all. It is provided that the vertical position or also the extent of the region-of-interest 24 within the field of view 22nd by means of the adapter 20th based on the data from the inertial sensor 18th is adjusted (adjustment of the vertical region-of-interest). It is particularly advantageous if the region of interest 24 exactly symmetrical about a pitch angle plane of the vehicle, which is orthogonal to the vertical axis of the vehicle and parallel to the roadway 26th runs, is arranged.

Es wird vorgeschlagen, ausgehend von der Berücksichtigung der Daten des Inertialsensors eine Nickbewegung des Fahrzeugs 10 bzw. der damit verbundenen Lidar-Messvorrichtung 16 durch eine Anpassung der Region-of-Interest 24 zu kompensieren. Der relevante Bereich soll innerhalb der Region-of-Interest 24 gehalten werden. It is proposed, based on the consideration of the data of the inertial sensor, a pitching movement of the vehicle 10 or the associated lidar measuring device 16 by adjusting the region of interest 24 to compensate. The relevant area should be within the region-of-interest 24 being held.

Vorteilhaft ist es dabei insbesondere, wenn der Inertialsensor (insbesondere eine Inertialsensoreinheit mit Mehrachs-Beschleunigungssensor und Mehrachs-Drehratensensor) direkt eine Nickbewegung der Lidar-Messvorrichtung misst. Wenn beispielsweise im Falle eines Lastkraftwagens mit einer flexiblen Fahrerkabine die Lidar-Messvorrichtung 16 an der Fahrerkabine angebracht ist, ist es vorteilhaft, wenn der Inertialsensor ebenfalls an der Fahrerkabine angebracht ist. Wenn die Lidar-Messvorrichtung 16 starr mit dem Fahrzeug verbunden ist, kann der Inertialsensor auch an einer anderen Stelle im bzw. am Fahrzeug angeordnet sein.It is particularly advantageous if the inertial sensor (in particular an inertial sensor unit with a multi-axis acceleration sensor and multi-axis rotation rate sensor) directly measures a pitching movement of the lidar measuring device. If, for example, in the case of a truck with a flexible driver's cab, the lidar measuring device 16 is attached to the driver's cab, it is advantageous if the inertial sensor is also attached to the driver's cab. When the lidar measurement device 16 is rigidly connected to the vehicle, the inertial sensor can also be arranged at another point in or on the vehicle.

In der 2 ist schematisch die Anpassungsvorrichtung 20 dargestellt. Die Anpassungsvorrichtung 20 umfasst eine Eingangsschnittstelle 28, eine Auswerteeinheit 30 sowie eine Steuereinheit 32. Die Anpassungsvorrichtung 20 kann beispielsweise in eine Lidar-Messvorrichtung oder auch in ein Fahrzeugsteuergerät bzw. ein Fahrerassistenzsystem integriert sein. Die Einheiten und Schnittstellen der Anpassungsvorrichtung 20 können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software implementiert sein.In the 2 is schematically the adjustment device 20th shown. The adjustment device 20th includes an input interface 28 , an evaluation unit 30th as well as a control unit 32 . The adjustment device 20th can for example be integrated into a lidar measuring device or also into a vehicle control device or a driver assistance system. The units and interfaces of the adapter 20th can be implemented partially or completely in hardware and / or in software.

Über die Eingangsschnittstelle 28 werden Bewegungsdaten des Inertialsensors mit Informationen zu einer Lage des Fahrzeugs empfangen. Unter einer Lage des Fahrzeugs versteht sich insbesondere eine Ausrichtung des Fahrzeugs in Bezug zur Erdbeschleunigung. Eine Lage entspricht einer Ausrichtung im dreidimensionalen Raum. Die Bewegungsdaten können dabei insbesondere Daten eines Drei-Achs-Beschleunigungssensors oder auch Daten eines Längsbeschleunigungssensors, der eine Beschleunigung des Fahrzeugs in Richtung einer Längsachse des Fahrzeugs misst, umfassen. Die Eingangsschnittstelle 28 ist direkt an einen entsprechenden Sensor angebunden. Beispielsweise können die Bewegungsdaten aber auch von einem Inertialsensor, der ohnehin im Fahrzeug integriert ist, empfangen werden. Insbesondere können die Daten eines Fahrerassistenzsystems, beispielsweise eines Antiblockiersystems, des Fahrzeugs verwendet werden. Die Eingangsschnittstelle 28 kann zum Datenempfang beispielsweise an ein Bussystem des Fahrzeugs angebunden sein.Via the input interface 28 movement data of the inertial sensor with information on a position of the vehicle are received. A position of the vehicle is understood to mean, in particular, an orientation of the vehicle in relation to the acceleration due to gravity. A position corresponds to an alignment in three-dimensional space. The movement data can include, in particular, data from a three-axis acceleration sensor or also data from a longitudinal acceleration sensor that measures an acceleration of the vehicle in the direction of a longitudinal axis of the vehicle. The input interface 28 is directly connected to a corresponding sensor. For example, the movement data can also be received by an inertial sensor that is already integrated in the vehicle. In particular, the data from a driver assistance system, for example an anti-lock braking system, of the vehicle can be used. The input interface 28 can to Data reception can be linked to a bus system of the vehicle, for example.

In der Auswerteeinheit 30 wird basierend auf den empfangenen Bewegungsdaten ein Nickwinkel der Lidar-Messvorrichtung ermittelt. Hierzu wird in der Auswerteeinheit 30, beispielsweise basierend auf einer vorbekannten Höhe der Lidar-Messvorrichtung an dem Fahrzeug über der Fahrbahn sowie basierend auf einer vordefinierten Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung in Bezug zu dem Fahrzeug auf Grundlage einer trigonometrischen Überlegung, ein Nickwinkel berechnet.In the evaluation unit 30th a pitch angle of the lidar measuring device is determined based on the received movement data. This is done in the evaluation unit 30th For example, based on a previously known height of the lidar measuring device on the vehicle above the roadway and based on a predefined alignment of the lidar measuring device in relation to the vehicle on the basis of a trigonometric consideration, a pitch angle is calculated.

In der Auswerteeinheit 30 kann der Nickwinkel ausgehend von einem statischen Anteil sowie einem dynamischen Anteil ermittelt werden. Der statische Anteil entspricht einem Anteil, der sich während einer Fahrt nicht ändert. Beispielsweise kann ein beladenes Auto von vornherein eine Anpassung der vertikalen Region-of-Interest erfordern, um eine aufgrund der Ladung veränderte Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung zu kompensieren. Im Gegensatz dazu entspricht der dynamische Anteil einem Anteil, der sich während der Fahrt verändert. Insbesondere kann der dynamische Anteil aus Brems- und Beschleunigungsmanövern resultieren. Beim Bremsen wird das Fahrzeug in die vorderen Stoßdämpfer gedrückt, sodass es eine Nickbewegung ausführt. Eine Lidar-Messvorrichtung am Fahrzeug führt ebenfalls diese Nickbewegung aus, wodurch sich ihre Ausrichtung gegenüber der Fahrbahn verändert. Um den Nickwinkel zu ermitteln bzw. zu schätzen, ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit 30 zum Anwenden eines stochastischen Filters ausgebildet ist. Insbesondere kann hierdurch eine Glättung und eine Kompensation von Ausreißern erreicht werden. Vorteilhafterweise wird ein Wiener Filter oder ein Kalmanfilter verwendet. Ein solcher Filter wird über mehrere Zeitschritte angewendet, wobei ein vorbekanntes bzw. vordefiniertes Systemmodell angewendet wird, das einen Zustand von einem Zeitpunkt zum nächsten überführt. Insbesondere kann eine Schätzung des Nickwinkel mittels eines derartigen Filters erfolgen.In the evaluation unit 30th the pitch angle can be determined based on a static component and a dynamic component. The static part corresponds to a part that does not change during a journey. For example, a loaded car may require an adjustment of the vertical region-of-interest from the outset in order to compensate for a change in the orientation of the lidar measuring device due to the load. In contrast to this, the dynamic component corresponds to a component that changes during the journey. In particular, the dynamic component can result from braking and acceleration maneuvers. When braking, the vehicle is pushed into the front shock absorbers, causing it to nod. A lidar measuring device on the vehicle also performs this pitching movement, which changes its alignment with respect to the roadway. In order to determine or estimate the pitch angle, it is advantageous if the evaluation unit 30th is designed to apply a stochastic filter. In this way, in particular, smoothing and compensation of outliers can be achieved. A Wiener filter or a Kalman filter is advantageously used. Such a filter is applied over several time steps, using a previously known or predefined system model that transfers a state from one point in time to the next. In particular, the pitch angle can be estimated by means of such a filter.

Die Steuereinheit 32 dient zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung. Hierzu kann die Steuereinheit 32 an ein Fahrzeugbussystem angebunden sein und über dieses mit der Lidar-Messvorrichtung kommunizieren. Ebenfalls ist es möglich, dass die Steuereinheit 32 direkt mit der Lidar-Messvorrichtung verbunden ist. Die Steuereinheit 32 dient dazu, die entsprechende Anpassung der Region-of-Interest vorzunehmen bzw. zu veranlassen.The control unit 32 serves to control the lidar measuring device. The control unit 32 be connected to a vehicle bus system and communicate with the lidar measuring device via this. It is also possible that the control unit 32 is directly connected to the lidar measuring device. The control unit 32 serves to carry out or initiate the corresponding adjustment of the region of interest.

In der 3 ist schematisch das Sichtfeld 22 der Lidar-Messvorrichtung aus der Perspektive der Lidar-Messvorrichtung dargestellt. Das Sichtfeld 22 bezeichnet dabei den Bereich, der durch die Lidar-Messvorrichtung abgetastet werden kann, beispielsweise mittels mehrerer Abtastlinien 34. Innerhalb des Sichtfelds 22 befindet sich ein Objekt 14. Zudem verläuft die Fahrbahn 26 innerhalb des Sichtfelds 22 bis zur Horizontlinie 36. In der Darstellung der 3 sind die verschiedenen Abtastlinien 24 im Wesentlichen parallel zur Horizontlinie 36 bzw. parallel zu einer Querachse des Fahrzeugs ausgerichtet und weisen einen konstanten Abstand voneinander auf. Es versteht sich, dass auch eine spaltenweise Abtastung denkbar wäre.In the 3 is schematic the field of view 22nd the lidar measuring device shown from the perspective of the lidar measuring device. The field of view 22nd denotes the area that can be scanned by the lidar measuring device, for example by means of several scanning lines 34 . Within the field of view 22nd there is an object 14th . In addition, the road runs 26th within the field of view 22nd to the horizon line 36 . In the representation of the 3 are the different scan lines 24 essentially parallel to the horizon line 36 or aligned parallel to a transverse axis of the vehicle and are at a constant distance from one another. It goes without saying that column-by-column scanning would also be conceivable.

Die Darstellung der 4 entspricht der Darstellung in der 3, wobei zur Übersichtlichkeit die Fahrbahn, die Horizontlinie sowie das Objekt nicht gezeigt sind. Vorgesehen ist, dass innerhalb des Sichtfelds 22 eine Region-of-Interest 24 in Vertikalrichtung angepasst wird. Insbesondere ist in der Darstellung eine Anpassung durch eine Verschiebung angedeutet. Ebenfalls wird unter einer Anpassung auch eine Veränderung der Auflösung verstanden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel in der 4 sind die Abtastlinien 34 innerhalb der Region-of-Interest 24 mit einem geringeren Abstand voneinander angeordnet. Die Auflösung innerhalb der Region-of-Interest ist demnach höher als im verbleibenden Sichtfeld. Durch eine entsprechende Ansteuerung ist es möglich, den Abstand der Abtastlinien 34 voneinander zu variieren. Mittels der Anpassungsvorrichtung kann eine Ansteuerung erfolgen, um den Abstand zwischen den Abtastlinien 34 innerhalb eines bestimmten Bereichs zu verringern. Durch eine entsprechende Änderung des Abstands der Abstandslinien 34 kann die Region-of-Interest 24 innerhalb des Sichtfelds 22 in Vertikalrichtung (nach oben und unten) verschoben werden.The representation of the 4th corresponds to the representation in 3 , the roadway, the horizon line and the object not being shown for the sake of clarity. It is intended to be within the field of view 22nd a region of interest 24 is adjusted in the vertical direction. In particular, an adaptation by a shift is indicated in the illustration. An adaptation is also understood to mean a change in the resolution. In the illustrated embodiment in the 4th are the scan lines 34 within the region of interest 24 arranged at a smaller distance from each other. The resolution within the region of interest is therefore higher than in the remaining field of view. With a corresponding control it is possible to adjust the distance between the scanning lines 34 to vary from each other. The adaptation device can be used to control the distance between the scan lines 34 decrease within a certain range. By changing the spacing of the spacing lines accordingly 34 can be the region-of-interest 24 within the field of view 22nd can be moved vertically (up and down).

Es versteht sich, dass auch in entsprechender Weise mehrere verschiedene Zonen unterschiedlicher Auflösung vorgesehen sein können. Beispielsweise kann eine maximale Auflösung innerhalb einer ersten Region-of-Interest mit 0,025° vertikaler Auflösung in einem Zentralbereich vorgesehen sein. In einer zweiten Region-of-Interest direkt daneben kann ein Bereich mit einer reduzierten vertikalen Auflösung von 0,05° vorgesehen sein. In einer dritten Region-of-Interest direkt im Anschluss zur zweiten Region-of-Interest kann eine weiter reduzierte Auflösung von 0,1° vorgesehen sein. It goes without saying that a number of different zones with different resolutions can also be provided in a corresponding manner. For example, a maximum resolution can be provided within a first region of interest with 0.025 ° vertical resolution in a central area. In a second region of interest directly next to it, an area with a reduced vertical resolution of 0.05 ° can be provided. In a third region of interest directly following the second region of interest, a further reduced resolution of 0.1 ° can be provided.

Die Anpassung der Region-of-Interest umfasst dann vorzugsweise die Anpassung aller drei Teilbereiche.The adaptation of the region of interest then preferably includes the adaptation of all three sub-areas.

In der 5 ist schematisch ein beispielhafter Aufbau einer Lidar-Messvorrichtung 16 dargestellt. Die Lidar-Messvorrichtung 16 umfasst einen Sender 38 zum Aussenden eines Lichtsignals und einen Empfänger 40 zum Empfangen des Lichtsignals nach einer Reflexion an dem Objekt. Der Sender 38 ist insbesondere als Laserquelle ausgebildet, die ein gepulstes oder ein frequenzmoduliertes Signal (Chirp-Signal) aussendet. Der Empfänger 40 ist insbesondere als Fotodetektor ausgebildet.In the 5 is a schematic of an exemplary structure of a lidar measuring device 16 shown. The lidar measuring device 16 includes a transmitter 38 for emitting a light signal and a receiver 40 for receiving the light signal after reflection on the object. The transmitter 38 is in particular designed as a laser source which emits a pulsed or a frequency-modulated signal (chirp signal). The recipient 40 is designed in particular as a photodetector.

Weiterhin umfasst die Lidar-Messvorrichtung 16 eine 2D-Scannereinheit 42, um das Sichtfeld der Lidar-Messvorrichtung 16 abzutasten. Die 2D-Scannereinheit 42 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet sein. Ebenfalls ist es möglich, dass ein Galvanometer verwendet wird. Ein Mikrospiegel wird angesteuert, um das Lichtsignal in unterschiedliche Positionen auszusenden und entsprechend Detektionen der unterschiedlichen Positionen zu empfangen. Insbesondere wird dabei das Sichtfeld der Lidar-Messvorrichtung 16 zeilenweise abgetastet. Es gibt vorzugsweise eine schnelle Horizontalachse und eine langsame Vertikalachse, die jeweils von zugehörigen Aktoren ansteuerbar sind. Die 2D-Scannereinheit 42 bietet insbesondere eine entsprechende Steuerschnittstelle, um die vertikale und horizontale Bewegung des Spiegels ansteuern zu können. Insbesondere kann für die Achsen festgelegt werden, welcher Winkel zwischen zwei Zeilen bzw. Spalten verwendet werden soll. Wenn beispielsweise innerhalb einer Region-of-Interest eine höhere Auflösung bzw. ein geringerer Zeilenabstand verwendet werden soll, kann dies durch eine Modifikation in der Ansteuerung der Vertikalachse erreicht werden. Insbesondere kann der Winkel bei der Auslenkung zwischen zwei Zeitschritten bzw. zwischen zwei Zeilen reduziert werden.Furthermore, the lidar measuring device comprises 16 a 2D scanner unit 42 to scan the field of view of the lidar measuring device 16 to feel. The 2D scanner unit 42 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS). It is also possible to use a galvanometer. A micromirror is activated in order to transmit the light signal in different positions and to receive corresponding detections of the different positions. In particular, the field of view of the lidar measuring device becomes 16 scanned line by line. There is preferably a fast horizontal axis and a slow vertical axis, each of which can be controlled by associated actuators. The 2D scanner unit 42 offers in particular a corresponding control interface in order to be able to control the vertical and horizontal movement of the mirror. In particular, it can be specified for the axes which angle is to be used between two rows or columns. If, for example, a higher resolution or a smaller line spacing is to be used within a region of interest, this can be achieved by a modification in the control of the vertical axis. In particular, the angle can be reduced during the deflection between two time steps or between two lines.

Weiterhin umfasst die Lidar-Messvorrichtung 16 eine Kombinationseinheit 44. Im dargestellten Ausführungsbeispiel in der 5 ist die Kombinationseinheit 44 als Zirkulator ausgebildet. Dadurch, dass für das gesendete Lichtsignal und für das empfangene Lichtsignal zwischen 2D-Scannereinheit 42 und Kombinationseinheit 44 derselbe Pfad verwendet wird, wird die dargestellte Lidar-Messvorrichtung 16 auch als Koaxial-Lidar-Messvorrichtung bzw. als Lidar-Messvorrichtung in Koaxialbauweise bezeichnet.Furthermore, the lidar measuring device comprises 16 a combination unit 44 . In the illustrated embodiment in the 5 is the combination unit 44 designed as a circulator. The fact that for the transmitted light signal and for the received light signal between the 2D scanner unit 42 and the combination unit 44 the same path is used, the illustrated lidar measurement device is used 16 also referred to as a coaxial lidar measuring device or as a coaxial lidar measuring device.

In der 6 ist schematisch eine Ausführungsform des Ansatzes zum Anpassen der vertikalen Region-of-Interest dargestellt. Insbesondere ist das Zusammenwirken der verschiedenen beteiligten Einheiten in einer bevorzugten Ausführungsform des Ansatzes zum Anpassen der vertikalen Region-of-Interest dargestellt. Es versteht sich, dass die verschiedenen Einheiten in der 6 optional sind und es auch möglich ist lediglich auf Informationen einiger ausgewählte Einheiten zurückzugreifen.In the 6th an embodiment of the approach for adjusting the vertical region-of-interest is shown schematically. In particular, the interaction of the various units involved is shown in a preferred embodiment of the approach for adapting the vertical region of interest. It is understood that the various units in the 6th are optional and it is also possible to only access information from a few selected units.

Die Lidar-Messvorrichtung 16 weist insbesondere die Komponenten der in der 5 dargestellten Lidar-Messvorrichtung auf. Die gemessenen Distanzinformationen werden in einer Verarbeitungseinheit 46 weiterverarbeitet. Insbesondere werden die gesammelten Distanzinformationen mit entsprechenden Richtungsinformationen der Steuereinheit 32 verbunden. Die in der Verarbeitungseinheit 46 erzeugte Punktewolke kann dann als Eingabe für entsprechende Objekterkennungsfunktionalitäten dienen.The lidar measuring device 16 particularly shows the components of the 5 illustrated lidar measuring device. The measured distance information is stored in a processing unit 46 further processed. In particular, the collected distance information is combined with corresponding direction information from the control unit 32 connected. The ones in the processing unit 46 The point cloud generated can then serve as input for corresponding object recognition functionalities.

In der Steuereinheit 32 wird im dargestellten Beispiel also ein Kontrollsignal für die Lidar-Messvorrichtung 16 erzeugt. Insbesondere wird ein Signal erzeugt, durch das das Lichtsignal in eine entsprechende Elevations- und Azimutrichtung abgelenkt wird. Die Steuereinheit 32 kann beispielsweise ein Signal generieren, basierend auf dem in der Lidar-Messvorrichtung dann jeweils ein Scanvorgang eines neuen Frames eingeleitet wird.In the control unit 32 In the example shown, a control signal for the lidar measuring device is thus generated 16 generated. In particular, a signal is generated by means of which the light signal is deflected in a corresponding elevation and azimuth direction. The control unit 32 can, for example, generate a signal based on which a scanning process of a new frame is then initiated in the lidar measuring device.

Ausgehend von der Punktewolke der Verarbeitungseinheit 46 kann in einer entsprechenden Nickwinkel-Schätzeinheit 48 weiterhin eine Ermittlung des Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung 16 gegenüber der Fahrbahn ausgehend von einer Detektion der Fahrbahn in einem Abstand von beispielsweise 5 bis 20 m erfolgen. Hierzu kann die Nickwinkel-Schätzeinheit 48 ein Modell der Fahrbahn verwenden bzw. Ermitteln, um mehrere Detektionen in mehreren unterschiedlichen Abständen zu einer wahrscheinlichen Fahrbahnoberfläche zusammenzusetzen. Der Nickwinkel kann basierend auf einer einzelnen Distanzmessung und einer Anbringungshöhe der Lidar-Messvorrichtung über der Fahrbahn geschätzt werden. Ebenfalls ist es möglich, dass der Nickwinkel basierend auf Winkel- und Abstandsunterschieden zwischen mehreren Messungen der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug abgeschätzt wird, beispielsweise in Entfernungen von 5 m, 7 m und 10 m.Based on the point cloud of the processing unit 46 can in a corresponding pitch angle estimation unit 48 furthermore a determination of the pitch angle of the lidar measuring device 16 relative to the roadway based on a detection of the roadway at a distance of, for example, 5 to 20 m. The pitch angle estimation unit 48 use or determine a model of the roadway in order to combine several detections at several different distances to form a probable roadway surface. The pitch angle can be estimated based on a single distance measurement and a mounting height of the lidar measuring device above the roadway. It is also possible that the pitch angle is estimated based on angle and distance differences between several measurements of the road surface in front of the vehicle, for example at distances of 5 m, 7 m and 10 m.

Der Inertialsensor 18 ist insbesondere zum Messen einer Beschleunigung in Fahrtrichtung sowie zum Messen einer Drehbewegung, die einer Nickbewegung entspricht, ausgebildet. Insbesondere kann ein Sechs-Achs-MEMS-Inertialsensor verwendet werden, der eine dreidimensionale Beschleunigung sowie eine dreidimensionale Drehbewegung ermitteln kann (Inertialmesseinheit, IMU).The inertial sensor 18th is designed in particular for measuring an acceleration in the direction of travel and for measuring a rotary movement that corresponds to a pitching movement. In particular, a six-axis MEMS inertial sensor can be used, which can determine a three-dimensional acceleration and a three-dimensional rotary movement (inertial measuring unit, IMU).

In der Auswerteeinheit 30 wird ein Nickwinkel der Lidar-Messvorrichtung 16 bestimmt. Insbesondere kann eine voraussichtliche Neigung der Lidar-Messvorrichtung 16 im nächsten Frame der Lidar-Messvorrichtung 16 prädiziert werden. Als Basis dienen einerseits die Bewegungsdaten des Inertialsensors 18 und andererseits die Ausgangsdaten der Nickwinkel-Schätzeinheit 48. Insbesondere kann in der Auswerteeinheit 30 hierzu ein konfigurierbarer Prädiktionsfilter, beispielsweise ein Wiener Filter oder ein adaptiver Filter wie ein Kalmanfilter, verwendet werden. Über einen solchen Prädiktionsfilter kann ein wahrscheinlicher zukünftiger Nickwinkel basierend auf einer Messung von Beschleunigungen über mehrere Zeitschritte sowie einem Systemmodell, das auch ein Modell der Fahrzeugdynamik umfasst, ermittelt bzw. prädiziert werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweiter Prädiktionsfilter verwendet werden, der eine Prädiktion basierend von dem Ausgang der Nickwinkel-Schätzeinheit 48 vornimmt. Ein Vorteil der zusätzlichen Verwendung der Nickwinkel-Schätzeinheit 48 liegt insbesondere darin, dass eine zuverlässige Schätzung auch erfolgen kann, wenn die Fahrbahn ansteigt oder abfällt.In the evaluation unit 30th becomes a pitch angle of the lidar measuring device 16 definitely. In particular, a probable inclination of the lidar measuring device 16 in the next frame of the lidar measurement device 16 be predicted. On the one hand, the movement data of the inertial sensor serve as the basis 18th and on the other hand, the output data of the pitch angle estimation unit 48 . In particular, in the evaluation unit 30th a configurable prediction filter, for example a Wiener filter or an adaptive filter such as a Kalman filter, can be used for this purpose. About such a Prediction filter, a probable future pitch angle can be determined or predicted based on a measurement of accelerations over several time steps and a system model that also includes a model of the vehicle dynamics. Additionally or alternatively, a second prediction filter can be used which makes a prediction based on the output of the pitch angle estimation unit 48 undertakes. An advantage of the additional use of the pitch angle estimation unit 48 lies in the fact that a reliable estimate can also be made when the roadway rises or falls.

Zusammenfassend kann eine vertikale Anpassung der Region-of-Interest einerseits mit einem statischen Anteil und andererseits mit einem dynamischen Anteil erfolgen. Daten eines Inertialsensors können dabei sowohl für statische als auch für dynamische Anpassungen verwendet werden. Punktewolkedaten der Lidar-Messvorrichtung können insbesondere für eine Kompensation von statischen Änderungen und für eine Kalibration eines Inertialsensors verwendet werden.In summary, a vertical adjustment of the region of interest can take place on the one hand with a static portion and on the other hand with a dynamic portion. Data from an inertial sensor can be used for both static and dynamic adjustments. Point cloud data from the lidar measuring device can be used, in particular, to compensate for static changes and to calibrate an inertial sensor.

In der 7 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest innerhalb eines Sichtfelds einer Lidar-Messvorrichtung in einem Fahrzeug dargestellt. Das Verfahren umfasst Schritte des Empfangens S10 von Bewegungsdaten, des Ermittelns S12 eines Nickwinkels und des Ansteuerns S14 der Lidar-Messvorrichtung. Das Verfahren kann insbesondere in Software implementiert sein, die auf einer Lidar-Messvorrichtung oder in einem FahrzeugSteuergerät ausgeführt wird.In the 7th a method according to the invention for adapting a vertical region of interest within a field of view of a lidar measuring device in a vehicle is shown schematically. The method comprises the steps of receiving S10 movement data, determining S12 a pitch angle and activating S14 of the lidar measuring device. The method can in particular be implemented in software that is executed on a lidar measuring device or in a vehicle control unit.

Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.The invention has been comprehensively described and explained with reference to the drawings and the description. The description and explanation are to be understood as an example and not restrictive. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art using the present invention and a careful analysis of the drawings, the disclosure, and the following claims.

In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.In the claims, the words “comprising” and “having” do not exclude the presence of further elements or steps. The undefined article “a” or “an” does not exclude the presence of a plural. A single element or a single unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims. An element, a unit, an interface, a device and a system can be implemented partially or completely in hardware and / or in software. The mere mention of a few measures in several different dependent patent claims should not be understood to mean that a combination of these measures cannot also be used advantageously. Reference signs in the patent claims are not to be understood as restrictive.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Fahrzeugvehicle
1212th
Systemsystem
1414th
Objektobject
1616
Lidar-MessvorrichtungLidar measuring device
1818th
InertialsensorInertial sensor
2020th
AnpassungsvorrichtungAdjustment device
2222nd
SichtfeldField of view
2424
Region-of-InterestRegion of Interest
2626th
Fahrbahnroadway
2828
EingangsschnittstelleInput interface
3030th
AuswerteeinheitEvaluation unit
3232
SteuereinheitControl unit
3434
AbtastlinieScan line
3636
HorizontlinieHorizon line
3838
SenderChannel
4040
Empfängerrecipient
4242
2D-Scannereinheit2D scanner unit
4444
KombinationseinheitCombination unit
4646
VerarbeitungseinheitProcessing unit
4848
Nickwinkel-SchätzeinheitPitch angle estimation unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2018/127789 A1 [0004]WO 2018/127789 A1 [0004]

Claims (15)

Anpassungsvorrichtung (20) zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest (24) innerhalb eines Sichtfelds (22) einer Lidar-Messvorrichtung (16) an einem Fahrzeug (10), mit: einer Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen von Bewegungsdaten eines Inertialsensors (18) mit Informationen zu einer Lage des Fahrzeugs; einer Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln eines Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung basierend auf den Bewegungsdaten; und einer Steuereinheit (32) zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung, um die vertikale Region-of-Interest basierend auf dem ermittelten Nickwinkel anzupassen.Adaptation device (20) for adapting a vertical region-of-interest (24) within a field of view (22) of a lidar measuring device (16) on a vehicle (10), having: an input interface (28) for receiving movement data from an inertial sensor (18) with information on a position of the vehicle; an evaluation unit (30) for determining a pitch angle of the lidar measuring device based on the movement data; and a control unit (32) for controlling the lidar measuring device in order to adapt the vertical region-of-interest based on the determined pitch angle. Anpassungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (32) zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung (16) ausgebildet ist, um die vertikale Region-of-Interest in Vertikalrichtung um den ermittelten Nickwinkel zu verschieben.Adaptation device (20) according to Claim 1 , wherein the control unit (32) is designed to control the lidar measuring device (16) in order to shift the vertical region of interest in the vertical direction by the determined pitch angle. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (32) zum Ansteuern einer 2D-Scannereinheit zum zweidimensionalen zeilenweisen Abtasten des Sichtfelds (22) der Lidar-Messvorrichtung (16) ausgebildet ist; und vorzugsweise zum Verschieben eines der vertikalen Region-of-Interest (24) entsprechenden vertikalen Bereichs mit verringertem Zeilenabstand innerhalb des Sichtfelds in Vertikalrichtung um den Nickwinkel ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (32) is designed to control a 2D scanner unit for two-dimensional line-by-line scanning of the field of view (22) of the lidar measuring device (16); and is preferably designed to move a vertical region corresponding to the vertical region of interest (24) with a reduced line spacing within the field of view in the vertical direction by the pitch angle. Anpassungsvorrichtung (20) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (32) zum Verschieben mehrerer aneinander angrenzender vertikaler Bereiche mit unterschiedlichen Zeilenabständen innerhalb des Sichtfelds (22) in Vertikalrichtung um den Nickwinkel ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to Claim 3 wherein the control unit (32) is designed to move a plurality of adjacent vertical regions with different line spacings within the field of view (22) in the vertical direction by the pitch angle. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einem statischen Anteil, der einem während einer Fahrt nicht veränderlichen Anteil entspricht, und einem dynamischen Anteil, der einem während einer Fahrt veränderlichen Anteil entspricht, ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (30) for determining the pitch angle based on a static component, which corresponds to a component that cannot be changed during a journey, and a dynamic component, which corresponds to a component that changes during a journey, is trained. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen von Bewegungsdaten mit Beschleunigungsdaten eines Längsbeschleunigungssensors zum Messen einer Beschleunigung des Fahrzeugs (10) in Richtung einer Längsachse des Fahrzeugs ausgebildet ist; und/oder mit Beschleunigungsdaten eines 3-Achs-Beschleunigungssensors zum Messen eines dreidimensionalen Beschleunigungsvektors des Fahrzeugs ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the input interface (28) for receiving movement data is designed with acceleration data of a longitudinal acceleration sensor for measuring an acceleration of the vehicle (10) in the direction of a longitudinal axis of the vehicle; and or is designed with acceleration data of a 3-axis acceleration sensor for measuring a three-dimensional acceleration vector of the vehicle. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einem vordefinierten Ausrichtungsparameter, der eine Ausrichtung der Lidar-Messvorrichtung (16) in Bezug zu dem Fahrzeug (10) beschreibt, ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (30) is designed to determine the pitch angle based on a predefined alignment parameter that describes an alignment of the lidar measuring device (16) in relation to the vehicle (10). Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen der Bewegungsdaten von einem Inertialsensor (18) eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs (10), insbesondere eines Antiblockiersystems, ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the input interface (28) is designed to receive the movement data from an inertial sensor (18) of a driver assistance system of the vehicle (10), in particular an anti-lock braking system. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen einer Distanzangabe mit Informationen zu Abständen zwischen einem Zielpunkt auf einer Fahrbahn (26) im Sichtfeld (22) der Lidar-Messvorrichtung (16) und der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet ist, die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf der Distanzangabe ausgebildet ist; und die Eingangsschnittstelle vorzugsweise zum Empfangen der Distanzangabe von der Lidar-Messvorrichtung ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the input interface (28) is designed to receive a distance specification with information on distances between a target point on a roadway (26) in the field of view (22) of the lidar measuring device (16) and the lidar measuring device, the evaluation unit (30) is designed to determine the pitch angle based on the distance specification; and the input interface is preferably designed to receive the distance information from the lidar measuring device. Anpassungsvorrichtung (20) nach Anspruch 9, wobei die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einer vorbekannten Höhe der Lidar-Messvorrichtung (16) an dem Fahrzeug (10) über der Fahrbahn (26) ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to Claim 9 , wherein the evaluation unit (30) is designed to determine the pitch angle based on a previously known height of the lidar measuring device (16) on the vehicle (10) above the roadway (26). Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln des Nickwinkels basierend auf einer Anwendung eines stochastischen Filters, insbesondere eines Wiener Filters oder eines Kalmanfilters, mit einem vordefinierten Systemmodell über mehrere Zeitschritte ausgebildet ist.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (30) is designed to determine the pitch angle based on an application of a stochastic filter, in particular a Wiener filter or a Kalman filter, with a predefined system model over several time steps. Anpassungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangsschnittstelle (28) zum Empfangen von Kurvendaten mit Informationen zu einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ausgebildet ist; die Auswerteeinheit (30) zum Ermitteln eines relevanten Azimut-Winkelbereichs basierend auf den Kurvendaten ausgebildet ist; und die Steuereinheit (32) zum Ansteuern der Lidar-Messvorrichtung (16) ausgebildet ist, um eine horizontale Region-of-Interest (24) basierend auf dem ermittelten Azimut-Winkelbereich anzupassen.Adaptation device (20) according to one of the preceding claims, wherein the input interface (28) is designed to receive curve data with information on cornering of the vehicle; the evaluation unit (30) is designed to determine a relevant azimuth angle range based on the curve data; and the control unit (32) is designed to control the lidar measuring device (16) in order to adapt a horizontal region-of-interest (24) based on the ascertained azimuth angle range. System (12) zum Detektieren eines Objekts (14) in einer Umgebung eines Fahrzeugs (10), mit: einer Lidar-Messvorrichtung (16) an dem Fahrzeug, mit einem Sender (38) zum Aussenden eines Lichtsignals, einem Empfänger (40) zum Empfangen des Lichtsignals nach einer Reflexion an dem Objekt und einer 2D-Scannereinheit (42) zum Abtasten eines Sichtfelds (22) der Lidar-Messvorrichtung; einem Inertialsensor (18) zum Erfassen von Bewegungsdaten mit Informationen zu einer Bewegung des Fahrzeugs; und einer Anpassungsvorrichtung (20) zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest (24) innerhalb des Sichtfelds der Lidar-Messvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.System (12) for detecting an object (14) in the vicinity of a vehicle (10), comprising: a lidar measuring device (16) on the vehicle, with a transmitter (38) for emitting a light signal, a receiver (40) for receiving the light signal after a reflection on the object and a 2D scanner unit (42) for scanning a field of view ( 22) the lidar measuring device; an inertial sensor (18) for detecting movement data with information on a movement of the vehicle; and an adjustment device (20) for adjusting a vertical region-of-interest (24) within the field of view of the lidar measuring device according to one of the preceding claims. Verfahren zum Anpassen einer vertikalen Region-of-Interest (24) innerhalb eines Sichtfelds (22) einer Lidar-Messvorrichtung (16) an einem Fahrzeug (10), mit den Schritten: Empfangen (S10) von Bewegungsdaten eines Inertialsensors (18) mit Informationen zu einer Lage des Fahrzeugs; Ermitteln (S12) eines Nickwinkels der Lidar-Messvorrichtung basierend auf den Bewegungsdaten; und Ansteuern (S14) der Lidar-Messvorrichtung, um die vertikale Region-of-Interest (24) basierend auf dem ermittelten Nickwinkel anzupassen.Method for adapting a vertical region of interest (24) within a field of view (22) of a lidar measuring device (16) on a vehicle (10), comprising the steps: Receiving (S10) movement data from an inertial sensor (18) with information on a position of the vehicle; Determining (S12) a pitch angle of the lidar measuring device based on the movement data; and Activation (S14) of the lidar measuring device in order to adapt the vertical region-of-interest (24) based on the determined pitch angle. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program product with program code for performing the steps of the method according to Claim 14 when the program code is executed on a computer.
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