DE102020215040A1 - LiDAR sensor system - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LiDAR-Sensorsystem (1) aufweisend eine Sendeeinheit (3) mit einer Laserquelle (2), einem Phasenmodulator (7) zum Modulieren einer Phase des Lichts der Laserquelle (2) und einer Sendeoptik (5) zum Aussenden des von dem Phasenmodulator (7) modulierten Lichts in eine Umgebung (10) des LiDAR-Sensorsystems (1), eine Empfangseinheit (4) mit einer Empfangsoptik (6) zum Empfangen von an einem Objekt (11) der Umgebung (10) reflektierten Licht und mit einer Auswerteeinheit (8) zum Auswerten des von der Empfangsoptik (6) empfangen Lichts, wobei die Sendeeinheit (3) ausgebildet ist, mehrere Sendesequenzen (100) des Lichts auszusenden, wobei jede Sendesequenz (100) ein durch den Phasenmodulator (7) phasenmoduliertes Signal ist, und wobei die Auswerteeinheit (8) ausgebildet ist, einen Einfluss des phasenmodulierten Signals auf ein empfangenes Lichtsignal durch Potenzierung des empfangenen Lichtsignals zu entfernen um somit aus dem empfangen Lichtsignal eine Dopplerfrequenz (fD) zu ermitteln und anhand der Dopplerfrequenz (fD) und des empfangenen Lichtsignals eine Entfernung zu dem Objekt (11) zu bestimmen.The present invention relates to a LiDAR sensor system (1) having a transmission unit (3) with a laser source (2), a phase modulator (7) for modulating a phase of the light from the laser source (2) and transmission optics (5) for emitting the the phase modulator (7) modulated light in an environment (10) of the LiDAR sensor system (1), a receiving unit (4) with receiving optics (6) for receiving light reflected on an object (11) of the environment (10) and with an evaluation unit (8) for evaluating the light received by the receiving optics (6), the transmission unit (3) being designed to emit a plurality of transmission sequences (100) of the light, each transmission sequence (100) having a signal phase-modulated by the phase modulator (7). is, and wherein the evaluation unit (8) is designed to remove an influence of the phase-modulated signal on a received light signal by exponentiation of the received light signal in order to thus from the received light signal a Dop pler frequency (fD) to determine and based on the Doppler frequency (fD) and the received light signal to determine a distance to the object (11).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LiDAR-Sensorsystem. Das LiDAR-Sensorsystem ist insbesondere in einem Fahrzeug verwendbar. Das LiDAR-Sensorsystem ermöglicht eine zuverlässige Dopplerkompensation.The present invention relates to a LiDAR sensor system. The LiDAR sensor system can be used in particular in a vehicle. The LiDAR sensor system enables reliable Doppler compensation.

Aus dem Stand der Technik sind LiDAR-Sensorsysteme bekannt. Diese arbeiten zumeist nach dem „direct detection“-Prinzip, bei dem eine Intensität eines zurückreflektierten Lichts detektiert wird, um auf ein Objekt in der Umgebung zu schließen. Außerdem sind LiDAR-Systeme bekannt, die kohärente Empfänger aufweisen. Solche Systeme senden frequenzmodulierte Signale aus, um einerseits einen Abstand zu dem detektierten Objekt, andererseits eine Geschwindigkeit des detektierten Objekts erfassen zu können. Das zugrundeliegende Verfahren „frequency modulated continuous wave (FMCW)“ ist bereits aus der Radartechnik bekannt. Alternativ zur Frequenzmodulation lassen sich auch Phasencodes einsetzen, bei denen die Phase des ausgesandten Lichts moduliert wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2018/144853 A1 bekannt.LiDAR sensor systems are known from the prior art. These mostly work according to the "direct detection" principle, in which an intensity of a reflected light is detected in order to infer an object in the environment. In addition, LiDAR systems are known that have coherent receivers. Such systems emit frequency-modulated signals in order to be able to detect a distance from the detected object on the one hand and a speed of the detected object on the other. The underlying method "frequency modulated continuous wave (FMCW)" is already known from radar technology. As an alternative to frequency modulation, phase codes can also be used, in which the phase of the emitted light is modulated. Such a method is, for example, from WO 2018/144853 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße LiDAR-System ermöglicht eine zuverlässige Dopplerkompensation bei phasenmodulierten Lichtsignalen. Somit ist insbesondere ermöglicht, die bei dem LiDAR-Messprinzip möglichen großen Frequenzverschiebungen durch den Dopplereffekt zu kompensieren, um weiterhin eine Korrelation zwischen ausgesandtem Signal und empfangenem Signal zu ermöglichen, was wiederum eine Bestimmung der Lichtlaufzeit und damit der Entfernung zwischen LiDAR-System und detektiertem Objekt ermöglicht. Der Aufbau des erfindungsgemäßen LiDAR-Sensorsystems bleibt dabei schlank, insbesondere lässt sich eine Geschwindigkeitsschätzung mit geringem Hardware-Aufwand durchführen. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von Phasencodes eine verbesserte Parallelisierbarkeit des LiDAR-Sensorsystems, die Möglichkeit mehrere Ziele zu detektieren sowie eine zuverlässige und eindeutige Entfernungsschätzung durchzuführen.The LiDAR system according to the invention enables reliable Doppler compensation for phase-modulated light signals. This makes it possible, in particular, to compensate for the large frequency shifts that are possible with the LiDAR measurement principle due to the Doppler effect, in order to continue to enable a correlation between the transmitted signal and the received signal, which in turn enables the light propagation time and thus the distance between the LiDAR system and the detected object to be determined allows. The structure of the LiDAR sensor system according to the invention remains slim, in particular a speed estimation can be carried out with little hardware effort. In addition, the use of phase codes enables improved parallelizability of the LiDAR sensor system, the possibility of detecting multiple targets and performing a reliable and unambiguous distance estimation.

Das LiDAR-Sensorsystem weist eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit auf. Die Sendeeinheit wiederum weist eine Laserquelle, einen Phasenmodulator und eine Sendeoptik auf. Der Phasenmodulator dient zum Modulieren einer Phase des Lichts der Laserquelle. Die Sendeoptik dient zum Aussenden des von dem Phasenmodulator modulierten Lichts in eine Umgebung des LiDAR-Sensorsystems. Das von der Sendeeinheit in die Umgebung ausgesandte Licht weist somit einen Phasencode auf, der durch den Phasenmodulator eingebracht wird.The LiDAR sensor system has a transmission unit and a reception unit. The transmission unit in turn has a laser source, a phase modulator and transmission optics. The phase modulator serves to modulate a phase of the light from the laser source. The transmission optics are used to emit the light modulated by the phase modulator into an area surrounding the LiDAR sensor system. The light emitted by the transmitter unit into the environment thus has a phase code that is introduced by the phase modulator.

Die Empfangseinheit weist eine Empfangsoptik und eine Auswerteeinheit auf. Die Empfangsoptik dient zum Empfangen von Licht aus der Umgebung. Insbesondere lässt sich somit reflektiertes Licht empfangen, das von der Sendeeinheit ausgesandt und an einem Objekt in der Umgebung reflektiert wurde. Die Auswerteeinheit dient zum Auswerten des von der Empfangsoptik empfangenen Lichts, wobei das empfangene Licht insbesondere ein Lichtsignal darstellt.The receiving unit has receiving optics and an evaluation unit. The receiving optics are used to receive light from the environment. In particular, it is thus possible to receive reflected light that was emitted by the transmission unit and reflected on an object in the vicinity. The evaluation unit is used to evaluate the light received by the receiving optics, with the received light representing in particular a light signal.

Die Sendeeinheit ist bevorzugt weiterhin ausgebildet, mehrere Sendesequenzen des Lichts auszusenden. Jede Sendesequenz ist ein durch den Phasenmodulator phasenmoduliertes Signal und weist daher besagten Phasencode auf.The transmission unit is preferably also designed to emit a plurality of transmission sequences of the light. Each transmission sequence is a signal phase-modulated by the phase modulator and therefore has said phase code.

Wird eine Sendesequenz von der Sendeeinheit ausgesandt und an ein Objekt in der Umgebung reflektiert, so kann diese Reflexion von der Empfangseinheit empfangen und dadurch von der Auswerteeinheit ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, einen Einfluss des phasenmodulierten Signals auf das empfangene Lichtsignal durch Potenzierung des empfangenen Lichtsignals zu minimieren. Die Potenzierung ist beispielsweise eine Quadrierung des empfangenen Lichtsignals. Insbesondere lässt sich für jede Art des verwendeten Phasencodes der Sendesequenz eine optimale Potenzierung ermitteln, die dazu führt, dass ein Einfluss dieses Phasencodes auf das Lichtsignal minimiert ist, insbesondere verschwindet.If a transmission sequence is sent out by the transmission unit and reflected on an object in the vicinity, then this reflection can be received by the reception unit and thus evaluated by the evaluation unit. The evaluation unit is designed to minimize an influence of the phase-modulated signal on the received light signal by increasing the power of the received light signal. The exponentiation is, for example, a squaring of the received light signal. In particular, an optimal exponentiation can be determined for each type of phase code used in the transmission sequence, which results in the influence of this phase code on the light signal being minimized, in particular disappearing.

Wie eingangs bereits beschrieben, ist das empfangene Lichtsignal zum einen zeitverschoben, wobei sich in der Zeitverschiebung die Entfernung zu dem das Licht reflektierenden Objekts wiederspiegelt, und außerdem aufgrund des Dopplereffekts frequenzverschoben. Eine FFT-Analyse des empfangenen Signals würde aufgrund des Spektrums des Phasencodes zu einer schwer oder gar nicht zu detektierenden Dopplerfrequenz führen.As already described above, the received light signal is time-shifted, with the distance to the object reflecting the light being reflected in the time shift, and also frequency-shifted due to the Doppler effect. An FFT analysis of the received signal would lead to a difficult or impossible to detect Doppler frequency due to the spectrum of the phase code.

Die Auswerteeinheit ist somit durch das Potenzieren des empfangenen Signals und den dadurch bedingten Wegfall des Einflusses des Phasencodes auf das empfangene Signal ausgebildet, die Dopplerfrequenz zu ermitteln. Sobald die Dopplerfrequenz bekannt ist, ist es der Auswerteeinheit einfach und aufwandsarm ermöglicht, anhand dieser Dopplerfrequenz eine Dopplerkompensation vorzunehmen und somit anhand der Dopplerfrequenz und des empfangenen Lichtsignals eine Zeitverschiebung und damit eine Entfernung zu dem Objekt zu bestimmen.The evaluation unit is thus designed to determine the Doppler frequency by raising the received signal to a higher power and thereby eliminating the influence of the phase code on the received signal. As soon as the Doppler frequency is known, it is possible for the evaluation unit to carry out Doppler compensation easily and with little effort, and thus to determine a time shift and thus a distance to the object based on the Doppler frequency and the received light signal.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims relate to preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit ein einfacher Demodulator ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Auswerteeinheit ein komplexer Demodulator. Bereits die Verwendung eines einfachen Demodulators ermöglicht eine zuverlässige Entfernungsschätzung sowie zumindest eine betragsmäßige Geschwindigkeitsschätzung des detektierten Objekts in der Umgebung. Wird ein komplexer Demodulator verwendet, so ist auch eine vorzeichenrichtige Schätzung der Geschwindigkeit des Objekts ermöglicht.Provision is preferably made for the evaluation unit to be a simple demodulator. Alternatively or additionally, the evaluation unit is a complex demodulator. Even the use of a simple demodulator enables a reliable distance estimation and at least an absolute estimation of the speed of the detected object in the area. If a complex demodulator is used, it is also possible to estimate the speed of the object with the correct sign.

Die Auswerteeinheit weist besonders vorteilhaft einen Photodetektor sowie eine Auswertelogik auf. Die Auswertelogik umfasst insbesondere einen Analog-Digital-Umsetzer und einen digitalen Signalprozessor.The evaluation unit particularly advantageously has a photodetector and evaluation logic. The evaluation logic includes, in particular, an analog/digital converter and a digital signal processor.

Jede Sendesequenz ist bevorzugt ein eindeutiger Code. Der eindeutige Code besitzt eine eindeutige Autokorrelationsfunktion. Auf diese Weise lässt sich anhand der Kreuzkorrelation jedes empfangenen Lichtsignals mit der ursprünglich ausgesandten Sendesequenz eine Zeitverschiebung der Sendesequenz erkennen. Anhand dieser Zeitverschiebung wiederum lässt sich die Entfernung zu dem Objekt in der Umgebung ermitteln, an dem die Sendesequenz reflektiert wurde. Durch die zuvor beschriebene Dopplerkompensation lässt sich die Zeitverschiebung der Sendesequenz einfach und aufwandsarm ermitteln. Die für die Dopplerkompensation vorgesehene Potenzierung des Signals ist dabei insbesondere abhängig von der Wertigkeit des Phasencodes. Wird beispielsweise ein Phasencode mit der Wertigkeit 2 verwendet, so ist das Potenzieren vorteilhafterweise ein Quadrieren.Each transmission sequence is preferably a unique code. The unique code has a unique autocorrelation function. In this way, a time shift in the transmission sequence can be identified on the basis of the cross-correlation of each received light signal with the transmission sequence originally transmitted. This time shift can in turn be used to determine the distance to the object in the area from which the transmission sequence was reflected. The time shift of the transmission sequence can be determined easily and with little effort using the Doppler compensation described above. The exponentiation of the signal provided for the Doppler compensation is particularly dependent on the significance of the phase code. If, for example, a phase code with a value of 2 is used, the exponentiation is advantageously a squaring.

Bei den Codes handelt es sich besonders vorteilhaft um Biphasen-Codes, insbesondere um Baker-Codes oder um Maximal-Folgen, auch maximum length sequence (MLS) genannt, oder um Gold-Codes oder um Kasami-Codes, oder um Polyphasen-Codes. Alle diese Codes weisen eine eindeutige Autokorrelationsfunktion auf. Somit eignen sich besagte Codes vorteilhaft für die Verwendung als Sendesequenz.The codes are particularly advantageously biphase codes, in particular Baker codes or maximum sequences, also known as maximum length sequences (MLS), or Gold codes or Kasami codes, or polyphase codes. All of these codes have a unique autocorrelation function. Said codes are therefore advantageously suitable for use as a transmission sequence.

Weiterhin ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass der Code eine Dauer zwischen 3 µs und 20 µs aufweist. Auf diese Weise ist insbesondere eine zuverlässige Dopplerschätzung bei geringer Messdauer ermöglicht. Die Frequenzauflösung der Dopplerschätzung ist abhängig von der Sendedauer des Codes und kann mit den angegebenen Werten in einem optimalen Bereich gebracht werden. Dies ermöglicht eine genaue und zuverlässige Messung mit dem LiDAR-Sensorsystem.Furthermore, it is particularly advantageously provided that the code has a duration of between 3 μs and 20 μs. In this way, in particular, a reliable Doppler estimation is made possible with a short measurement duration. The frequency resolution of the Doppler estimation depends on the transmission time of the code and can be brought within an optimal range with the specified values. This enables an accurate and reliable measurement with the LiDAR sensor system.

Die Auswerteeinheit ist vorteilhafterweise zum Potenzieren des empfangenen Lichtsignals mit demjenigen Faktor ausgebildet, der eine Anzahl von Phasenzuständen des Codes entspricht. Die Anzahl von Phasenzuständen des Codes, der zur Phasenmodulation verwendet wurde, wird auch als Wertigkeit des Codes angesehen. Somit wird bei höherwertigen Codes eine höherwertigere Potenzierung durchgeführt. Auf diese Weise ist eine große Flexibilität bei der Verwendung der Phasencodes des Phasenmodulators gegeben, wobei weiterhin gewährleistet ist, dass eine Bestimmung der Dopplerfrequenz einfach und zuverlässig erfolgen kann. Somit ist die Dopplerkompensation ermöglicht, ohne eine weitgehende Einschränkung der zu verwendenden Phasencodes vornehmen zu müssen.The evaluation unit is advantageously designed to raise the received light signal to a power by that factor which corresponds to a number of phase states of the code. The number of phase states of the code used for phase modulation is also considered the weight of the code. Thus, in the case of higher-order codes, a higher-order exponentiation is carried out. In this way, there is great flexibility when using the phase codes of the phase modulator, it also being ensured that the Doppler frequency can be determined simply and reliably. Thus, the Doppler compensation is made possible without having to restrict the phase codes to be used to a large extent.

Die Sendeeinheit ist vorteilhafterweise zum Aussenden zweier Sendesequenzen mit gleichem Code, aber mit einem Phasenversatz von 90°, ausgebildet. Die Sendeeinheit ist dabei insbesondere ausgebildet, die beiden Sendesequenzen unmittelbar aufeinander folgend auszusenden oder die beiden Sendesequenzen verschachtelt auszusenden. Die Empfangseinheit, insbesondere die Auswerteeinheit, ist in diesem Fall ausgebildet, die beiden Sendesequenzen bei Empfang des reflektierten Lichts wiederum zu trennen, um diese getrennt voneinander zu verarbeiten. Aufgrund des Phasenversatzes von 90° lässt sich somit eine IQ-Demodulation durchführen, wobei als notwendige Hardware lediglich ein reeller Demodulator bereitgestellt werden muss. Die IQ-Demodulation erfolgt somit sequentiell mit den entsprechend empfangenen Sendesequenzen. Dies ermöglicht die Bereitstellung der Funktionalität eines komplexen Demodulators, d.h., insbesondere die vorzeichenrichtige Dopplerschätzung und damit die vorzeichenrichtige Geschwindigkeitsschätzung des Objekts in der Umgebung, ohne dass die tatsächliche Hardware für einen komplexen Demodulator bereitgestellt werden muss. Dadurch sind die Kosten für die Herstellung und Montage des LiDAR-Sensorsystems verringert.The transmission unit is advantageously designed to transmit two transmission sequences with the same code but with a phase offset of 90°. In this case, the transmission unit is designed in particular to transmit the two transmission sequences directly one after the other or to transmit the two transmission sequences in an interleaved manner. In this case, the receiving unit, in particular the evaluation unit, is designed to separate the two transmission sequences again when the reflected light is received, in order to process them separately from one another. Due to the phase shift of 90°, an IQ demodulation can be carried out, with only a real demodulator having to be provided as the necessary hardware. The IQ demodulation thus takes place sequentially with the correspondingly received transmission sequences. This enables the provision of the functionality of a complex demodulator, ie, esp performs the signed Doppler estimation and thus the signed velocity estimation of the object in the environment without having to provide the actual hardware for a complex demodulator. This reduces the cost of manufacturing and assembling the LiDAR sensor system.

Die Sendeeinheit weist bevorzugt mehrere parallele Phasenmodulatoren auf, um mehrere Sendesequenzen parallel auszusenden. Insbesondere ist für jeden Phasenmodulator eine eigene Sendeoptik vorgesehen. Die parallel ausgesandten Sendesequenzen sind durch die jeweiligen Phasenmodulatoren bevorzugt orthogonal zueinander codiert. Somit ist eine Unterscheidung jeder parallel ausgesandten Sendesequenz zu den entsprechend anderen parallel ausgesandten Sendesequenzen ermöglicht. Somit ist ein paralleles LiDAR-Sensorsystem erreicht. Dazu ist vorteilhafterweise entweder eine einzelne Empfangsoptik sowie eine einzelne Auswerteeinheit vorgesehen, wobei alternativ eine Mehrzahl von Empfangsoptiken und Auswerteeinheiten vorhanden sind, um somit eine Parallelisierung auch bei der Empfangseinheit vorzusehen.The transmission unit preferably has a number of parallel phase modulators in order to send out a number of transmission sequences in parallel. In particular, separate transmission optics are provided for each phase modulator. The transmission sequences transmitted in parallel are preferably coded orthogonally to one another by the respective phase modulators. It is thus possible to differentiate between each transmission sequence transmitted in parallel and the corresponding other transmission sequences transmitted in parallel. A parallel LiDAR sensor system is thus achieved. For this purpose, either a single receiving optics and a single evaluation unit is advantageously provided, with alternatively a plurality of receiving optics and evaluation units being present in order to thus also provide parallelization in the receiving unit.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug. Das Fahrzeug weist ein LiDAR-Sensorsystem wie zuvor beschrieben auf. Somit ist eine sichere und zuverlässige Detektion von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs sichergestellt, wobei die Kosten für das Fahrzeug aufgrund des zuvor beschriebenen Aufbaues des LiDAR-Sensorsystems minimiert sind.The invention also relates to a vehicle. The vehicle has a LiDAR sensor system as previously described. This ensures safe and reliable detection of objects in the area surrounding the vehicle, with the costs for the vehicle being minimized due to the structure of the LiDAR sensor system described above.

Figurenlistecharacter list

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

  • 1 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine schematische Ansicht einer ersten Alternative des LiDAR-Sensorsystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 eine schematische Ansicht einer zweiten Alternative des LiDAR-Sensorsystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4 eine schematische Abbildung der Phasencodes zweier sequentiell ausgesandten Sendesequenzen mit 90° Phasenversatz,
  • 5 eine schematische Abbildung der Phasencodes zweier verschachtelt ausgesandten Sendesequenzen mit 90° Phasenversatz,
  • 6 eine schematische Ansicht einer dritten Alternative des LiDAR-Sensorsystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 7 eine schematische Ansicht eines Signalverarbeitungsplans zur Dopplerschätzung bei Verwendung des LiDAR-Sensorsystems gemäß der dritten Alternative.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a schematic illustration of a vehicle according to an embodiment of the invention,
  • 2 a schematic view of a first alternative of the LiDAR sensor system of the vehicle according to the embodiment of the invention,
  • 3 a schematic view of a second alternative of the LiDAR sensor system of the vehicle according to the embodiment of the invention,
  • 4 a schematic representation of the phase codes of two sequentially transmitted transmission sequences with a 90° phase offset,
  • 5 a schematic representation of the phase codes of two interleaved transmitted transmission sequences with a 90° phase offset,
  • 6 a schematic view of a third alternative of the LiDAR sensor system of the vehicle according to the embodiment of the invention, and
  • 7 a schematic view of a signal processing plan for Doppler estimation when using the LiDAR sensor system according to the third alternative.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 9 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 9 wiederum weist ein LiDAR-Sensorsystem 1 auf. Mit dem LiDAR-Sensorsystem 1 sind Objekte 11 in einer Umgebung 10 des LiDAR-Sensorsystems 1 und damit des Fahrzeugs 9 detektierbar. 1 FIG. 1 schematically shows a vehicle 9 according to an exemplary embodiment of the invention. The vehicle 9 in turn has a LiDAR sensor system 1 . Objects 11 in an environment 10 of the LiDAR sensor system 1 and thus of the vehicle 9 can be detected with the LiDAR sensor system 1 .

Das LiDAR-Sensorsystem 1 weist eine Sendeeinheit 3 sowie eine Empfangseinheit 4 auf. Die Sendeeinheit 3 dient zum Aussenden eines Lichtsignals, das von dem Objekt 11 reflektiert wird, so dass dieses reflektierte Signal von der Empfangseinheit 4 empfangbar ist. Anhand einer Zeitverschiebung zwischen dem ausgesandten Signal und dem empfangenen Signal lässt sich auf die Lichtlaufzeit und damit auf die Entfernung zwischen LiDAR-Sensorsystem 1 und Objekt 11 rückschließen. Der auftretende Dopplereffekt ermöglicht außerdem eine Abschätzung der Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt 11 bewegt.The LiDAR sensor system 1 has a transmission unit 3 and a reception unit 4 . The transmitter unit 3 is used to emit a light signal which is reflected by the object 11 so that this reflected signal can be received by the receiver unit 4 . Based on a time shift between the transmitted signal and the received signal, conclusions can be drawn about the light propagation time and thus about the distance between LiDAR sensor system 1 and object 11 . The occurring Doppler effect also enables the speed at which the object 11 is moving to be estimated.

Im Grundsatz ist vorgesehen, dass das LiDAR-Sensorsystem 1 nach kohärenten Phasencode-Ansätzen arbeitet, so dass ein ausgesandtes Laserlicht in seiner Phase variiert wird. Eine erste Alternative der Umsetzung eines solchen LiDAR-Sensorsystems 1 ist in 2 gezeigt. Das LiDAR-Sensorsystem 1 gemäß der ersten Alternative weist, wie zuvor beschrieben, die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 4 auf. Die Sendeeinheit 3 umfasst eine Laserquelle 2, einen Phasenmodulator 7 und eine Sendeoptik 5. Die Empfangseinheit 4 weist eine Empfangsoptik 6 sowie eine Auswerteeinheit 8 auf.In principle, it is provided that the LiDAR sensor system 1 works according to coherent phase code approaches, so that the phase of an emitted laser light is varied. A first alternative for the implementation of such a LiDAR sensor system 1 is in 2 shown. As described above, the LiDAR sensor system 1 according to the first alternative has the transmission unit 3 and the reception unit 4 . The transmission unit 3 comprises a laser source 2, a phase modulator 7 and a transmission optics 5. The reception unit 4 has a reception optics 6 and an evaluation unit 8.

Um ein Lichtsignal mittels der Sendeeinheit 3 auszusenden, ist zunächst vorgesehen, dass mittels der Laserquelle 2 Laserlicht ausgesandt wird. Dieses Licht wird von einem Splitter 12 sowohl zu der Empfangseinheit 4 als auch zu dem Phasenmodulator 7 geleitet. Der Phasenmodulator 7 dient zum Modulieren der Phase des Lichts der Laserquelle 2, um somit einen Phasencode zu generieren. Anschließend wird das derartig modulierte Licht von der Sendeoptik 5 in die Umgebung 10 ausgesandt.In order to emit a light signal by means of the transmitter unit 3, it is initially provided that laser light is emitted by means of the laser source 2. This light is guided by a splitter 12 both to the receiving unit 4 and to the phase modulator 7 . The phase modulator 7 serves to modulate the phase of the light from the laser source 2 in order to thus generate a phase code. The light modulated in this way is then emitted by the transmission optics 5 into the environment 10 .

Das ausgesandte Licht wird von einem Objekt 11 in der Umgebung 10 reflektiert und gelangt somit zur Empfangsoptik 6 der Empfangseinheit 4. Von dort gelangt das empfangene Lichtsignal zu einem Koppler 13, der das über dem Splitter 12 abgezweigte Licht der Laserquelle 2 einkoppelt. Über die Auswerteeinheit 8 kann schließlich eine Auswertung des empfangenen Signals erfolgen. Die Auswerteeinheit 8 weist einen Photodetektor 8a und eine Auswertelogik mit einem Analog-Digital-Umsetzer 8b und einem Digitalsignalprozessor 8c auf. The emitted light is reflected by an object 11 in the surroundings 10 and thus reaches the receiving optics 6 of the receiving unit 4. From there, the received light signal reaches a coupler 13, which couples in the light from the laser source 2 branched off via the splitter 12. Finally, the received signal can be evaluated via the evaluation unit 8 . The evaluation unit 8 has a photodetector 8a and evaluation logic with an analog/digital converter 8b and a digital signal processor 8c.

Zum Auswerten des empfangenen Lichtsignals erfolgt eine Korrelation des empfangenen Lichtsignals mit dem Phasencode, der von dem Phasenmodulator 7 aufgebracht wurde. Dazu ist vorgesehen, dass der Phasencode, der von dem Phasenmodulator 7 aufgebracht wurde, eine eindeutige Autokorrelationsfunktion aufweist. Beispielsweise handelt es sich bei dem aufgebrachten Phasencode um einen Biphasen-Code, insbesondere einen Baker-Code oder um Maximalfolgen oder um Gold-Codes oder um Kasami-Codes. Alternativ sind Polyphasen-Codes anwendbar. Anhand der Korrelation kann somit eine Zeitverschiebung des empfangenen Lichtsignals bezüglich des ausgesandten Lichtsignals ermittelt werden. Diese Zeitverschiebung ist charakteristisch für die Lichtlaufzeit zwischen dem LiDAR-Sensorsystem 1 und dem Objekt 11. Somit kann anhand der Zeitverschiebung eine Entfernung d zwischen LiDAR-Sensorsystem 1 und dem Objekt 11 ermittelt werden.To evaluate the received light signal, the received light signal is correlated with the phase code that was applied by the phase modulator 7 . For this purpose, it is provided that the phase code applied by the phase modulator 7 has a unique autocorrelation function. For example, the applied phase code is a biphase code, in particular a Baker code or maximum sequences or Gold codes or Kasami codes. Alternatively, polyphase codes can be used. A time shift of the received light signal with respect to the emitted light signal can thus be determined on the basis of the correlation. This time shift is characteristic of the light propagation time between the LiDAR sensor system 1 and the object 11. A distance d between the LiDAR sensor system 1 and the object 11 can thus be determined on the basis of the time shift.

Das empfangene Lichtsignal ist allerdings nicht nur zeitverschoben, sondern in seiner Frequenz auch Dopplerverschoben. Die Auswerteeinheit 8 ist daher ausgebildet, zunächst eine Dopplerschätzung vorzunehmen, um anschließend eine Dopplerkompensation zu erreichen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit 8 ausgebildet ist, den Einfluss des durch den Phasenmodulator 7 aufgebrachten Phasencodes zu minimieren, indem das empfangene Signal potenziert wird. Die Potenzierung erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem verwendeten Phasencode des Phasenmodulators 7. Beispielsweise wird bei einem Biphasen-Code, d.h., bei einem Code mit der Wertigkeit 2, bei dem zwei verschiedene Phasenzustände auftreten können, das empfangene Signal quadriert. Bei höherwertigeren Codes erfolgt eine höhere Potenzierung, so dass bei einem n-wertigem Code eine Potenzierung um n erfolgt. Durch die Potenzierung wird der Einfluss des Phasencodes auf das empfangene Signal minimiert, wodurch eine zuverlässige Dopplerschätzung durchgeführt werden kann. Damit ist eine Dopplerkompensation möglich, wodurch im Anschluss die Zeitverschiebung des empfangenen Signals zu ermitteln ist. Die Auswerteeinheit ist daher ausgebildet, nach der Dopplerkompensation die Zeitverschiebung und damit den Abstand d des Objekts vom LiDAR-Sensorsystem 1 zu ermitteln. Anhand der Dopplerfrequenz lässt sich zumindest betragsmäßig auch die Bewegungsgeschwindigkeit v des Objekts 11 in der Umgebung 10 ermitteln.However, the received light signal is not only time-shifted, but also Doppler-shifted in its frequency. The evaluation unit 8 is therefore designed to first carry out a Doppler estimation in order to then achieve Doppler compensation. For this purpose it is provided that the evaluation unit 8 is designed to minimize the influence of the phase code applied by the phase modulator 7 by raising the received signal to a power. The exponentiation occurs as a function of the phase code of the phase modulator 7 used. For example, in a biphase code, i.e. in a code with a value of 2, in which two different phase states can occur, the received signal is squared. In the case of higher-value codes, a higher exponentiation takes place, so that in the case of an n-value code, an exponentiation by n takes place. The influence of the phase code on the received signal is minimized by the exponentiation, as a result of which a reliable Doppler estimation can be carried out. This enables Doppler compensation, which then allows the time shift of the received signal to be determined. The evaluation unit is therefore designed to determine the time shift and thus the distance d of the object from the LiDAR sensor system 1 after the Doppler compensation. The movement speed v of the object 11 in the surroundings 10 can also be determined, at least in terms of amount, on the basis of the Doppler frequency.

Bei der Verwendung des LiDAR-Sensorsystems 1 wie in 4 gezeigt mit reellen Demodulator ergibt sich somit das folgende empfangene Signal CRX: C R X ( k ) = A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 T Φ ( k T s τ ) ) + n c ( k )

Figure DE102020215040A1_0001

k:
Digitale Laufvariable k ∈ ℕ0
Ts
Abtastintervall; entspricht invertiert der Abtastzeit: fs = 1/Ts
Ä:
Signalamplitude, beinhaltet Dämpfung über Signalpfad, Verstärkung im Mischprozess und durch Verstärker, etc.
ωD:
Kreisfrequenz der Doppler-Frequenz:
ω0τ:
Phasenverschiebung resultierend aus Time of Flight bezogen auf Kreisträgerfrequenz
n(k):
Zusammengefasstes diskretisiertes Rauschen (Schrotrauschen, thermisches Rauschen, Phasenrauschen)
φ(kTs- τ):
Zeitverschobene Codesequenz
When using the LiDAR sensor system 1 as in 4 shown with a real demodulator, this results in the following received signal C RX : C R X ( k ) = A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 T Φ ( k T s τ ) ) + n c ( k )
Figure DE102020215040A1_0001
c:
Digital running variable k ∈ ℕ0
ts
sampling interval; corresponds inverted to the sampling time: fs = 1/Ts
Ä:
Signal amplitude, includes attenuation over the signal path, amplification in the mixing process and through amplifiers, etc.
ωD:
Angular frequency of the Doppler frequency:
ω0τ:
Phase shift resulting from time of flight related to circular carrier frequency
n(k):
Summarized discretized noise (shot noise, thermal noise, phase noise)
φ(kTs- τ):
Time-shifted code sequence

Das empfangene Signal CRX ist aber nicht nur zeitverschoben, woraus sich die Entfernung d ableiten lässt, sondern aufgrund der Reflexion an dem Objekt 11 auch dopplerverschoben. Die Dopplerfrequenz fD kann aus diesem Signal CRX aber nicht oder zumindest nur mit hohem Rechenaufwand detektiert werden. Würde eine FFT-Analyse des Signals CRX durchgeführt, so würde eine Bandbreite BC des Phasen-Codes als zusätzliches Rauschen erscheinen und damit die Detektion der Dopplerfrequenz fD erschweren. Wie zuvor beschrieben, erfolgt daher eine Potenzierung des Signals CRX, um die Ermittlung der Dopplerfrequenz fD zu ermöglichen. In dem verwendeten Beispiel wird auf Biphasen-Codes abgestellt, das bedeutet, die Phasen-Codes haben eine Wertigkeit von 2. Das Potenzieren ist in diesem Fall ein Quadrieren. Das quadrierte Signal ergibt sich somit wie Folgt: c R X 2 ( k ) = A ^ c 2 [ cos ( 2 ω D k T s + 2 ω 0 τ 2 ϕ ( k T s τ ) ) + 1 ] + n c 2 ( k ) + 2 n c ( k ) A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) )

Figure DE102020215040A1_0002

  1. I. A c 2 c o s ( 2 ω D k T s + 2 ω 0 τ 2 ϕ ( k T s τ ) ) :
    Figure DE102020215040A1_0003
    Das Quadrieren erzeugt einen Kosinus-Term, der das Argument des ursprünglichen Kosinus Terms, multipliziert mit zwei, enthält. Da ein biphasiger Code verwendet wird, gilt 2Φ =konstant → Effektiv verschwindet also der Code aus diesem Term. Es bleibt ein Kosinus-Term, welcher mit der zweifachen Dopplerfrequenz fD oszilliert. Dies ist der Nutzterm, welcher zur Doppler-Schätzung verwendet wird!
  2. II. A ¯ c 2 :
    Figure DE102020215040A1_0004
    Der zweite Term der ausmultiplizierten Klammer ist ein DC Anteil, welcher keine Information enthält. Dies bedeutet weiterhin, dass nur die Hälfte der Signalenergie in den Nutzterm geht.
  3. III. n c 2 ( k ) :
    Figure DE102020215040A1_0005
    Das Rauschen wird ebenso quadriert, was zu der bereits angesprochenen Performance-Degradation beim reellen Demodulator im Vergleich zum komplexen Demodulator führt. Starkes Rauschen wird also noch mehr verstärkt; das SNR sinkt.
  4. IV. 2 n c ( k ) A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) :
    Figure DE102020215040A1_0006
    Kreuzterm zwischen ursprünglichem Signal und Rauschen, effektiv ein Rauschterm, welcher etwa die doppelte ,Stärke' besitzt wie das ursprüngliche Rauschen im nicht quadrierten Signal.
However, the received signal C RX is not only time-shifted, from which the distance d can be derived, but also Doppler-shifted due to the reflection on the object 11 . The Doppler frequency f D cannot be detected from this signal C RX , or at least only with a great deal of computing effort. If an FFT analysis of the signal C RX were carried out, a bandwidth B C of the phase code would appear as additional noise and thus make it more difficult to detect the Doppler frequency f D . As previously described, the signal C RX is therefore exponentiated in order to enable the determination of the Doppler frequency f D . The example used is based on biphase codes, which means that the phase codes have a value of 2. In this case, raising to the power is squaring. The squared signal is thus obtained as follows: c R X 2 ( k ) = A ^ c 2 [ cos ( 2 ω D k T s + 2 ω 0 τ 2 ϕ ( k T s τ ) ) + 1 ] + n c 2 ( k ) + 2 n c ( k ) A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) )
Figure DE102020215040A1_0002
  1. I A c 2 c O s ( 2 ω D k T s + 2 ω 0 τ 2 ϕ ( k T s τ ) ) :
    Figure DE102020215040A1_0003
    The squaring produces a cosine term containing the argument of the original cosine term multiplied by two. Since a biphasic code is used, 2Φ = constant applies → the code effectively disappears from this term. A cosine term remains, which oscillates with twice the Doppler frequency f D . This is the useful term that is used for Doppler estimation!
  2. II. A ¯ c 2 :
    Figure DE102020215040A1_0004
    The second term of the multiplied out bracket is a DC component which contains no information. This also means that only half of the signal energy goes into the useful term.
  3. III. n c 2 ( k ) :
    Figure DE102020215040A1_0005
    The noise is also squared, which leads to the aforementioned performance degradation in the real demodulator compared to the complex demodulator. Strong noise is thus amplified even more; the SNR decreases.
  4. IV 2 n c ( k ) A ^ c cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) :
    Figure DE102020215040A1_0006
    Cross term between original signal and noise, effectively a noise term which is about twice the 'strength' of the original noise in the unsquared signal.

Somit ermöglicht der Signalbestandteil I. wie zuvor beschrieben die Ermittlung der Dopplerfrequenz fD, wobei besagte Ermittlung zuverlässig und rechenaufwandsarm erfolgen kann. Ist die Dopplerfrequenz fD bekannt, lässt sich durch die Auswerteeinheit 8 außerdem die Entfernung d ermitteln. Auch dies kann zuverlässig erfolgen, sobald die Dopplerfrequenz fD bekannt ist. Das empfangene Signal CRX wird vorteilhafterweise mit zwei dopplerkompensierten Templates korreliert. Alternativ ist ebenso die Korrelation mit lediglich einem Template möglich. Nachfolgend wird beispielhaft die Variante mit zwei Code Templates dargestellt:Thus, as described above, the signal component I. enables the Doppler frequency f D to be determined, with said determination being able to be carried out reliably and with little computational effort. If the Doppler frequency f D is known, the evaluation unit 8 can also determine the distance d. This can also be done reliably as soon as the Doppler frequency f D is known. The received signal C RX is advantageously correlated with two Doppler-compensated templates. Alternatively, correlation with just one template is also possible. The variant with two code templates is shown below as an example:

Das erste Code Template ist: c T C ( k ) = cos ( ϖ D k T s ϕ ( k T s ) )

Figure DE102020215040A1_0007
The first code template is: c T C ( k ) = cos ( ϖ D k T s ϕ ( k T s ) )
Figure DE102020215040A1_0007

Da der Phasenterm ω0τ jedoch unbekannt ist, wird zudem eine Kreuzkorrelation mit der Sinusversion durchgeführt: c T C ( k ) = sin ( ϖ D k T s ϕ ( k T s ) )

Figure DE102020215040A1_0008
However, since the phase term ω 0 τ is unknown, a cross-correlation is also performed with the sine version: c T C ( k ) = sin ( ϖ D k T s ϕ ( k T s ) )
Figure DE102020215040A1_0008

ω̃D beschreibt dabei jeweils die zuvor geschätzte Doppler-Frequenz. Die Korrelation kann nun gleichermaßen für beide Templates mathematisch wie folgt beschrieben werden, wobei cT jeweils für die Kosinus- oder die Sinus-Version des Templates steht: R s c ( u ) = k = 0 N C S c R X ( k ) c T ( k u )

Figure DE102020215040A1_0009
ω̃ D describes the previously estimated Doppler frequency. The correlation can now be described mathematically for both templates as follows, where c T stands for the cosine or the sine version of the template: R s c ( and ) = k = 0 N C S c R X ( k ) c T ( k and )
Figure DE102020215040A1_0009

Ncs ist hierbei die Länge der Code-Sequenz und ergibt sich über NCS = TCS · ƒs, wobei Tcs die Gesamtdauer der Code-Sequenz ist. Die beiden Korrelationsfunktionen für die verschiedenen Template-Funktionen können dann folgendermaßen zusammengefasst werden: R S C g e s ( u ) = | R S C s i n ( u ) | + | R S C c o s ( u ) |

Figure DE102020215040A1_0010
Here, Ncs is the length of the code sequence and results from N CS = T CS · ƒ s , where Tcs is the total duration of the code sequence. The two correlation functions for the different template functions can then be summarized as follows: R S C G e s ( and ) = | R S C s i n ( and ) | + | R S C c O s ( and ) |
Figure DE102020215040A1_0010

Die Frequenzauflösung Δƒ der Dopplerschätzung ergibt sich aus der Sendedauer phasenmodulierten Signals. Die Frequenzauflösung Δƒ entspricht dabei in etwa dem Kehrwert dieser Sendedauer. Somit ergibt sich: Δ ƒ 1 / T C W

Figure DE102020215040A1_0011
The frequency resolution Δƒ of the Doppler estimation results from the transmission duration of the phase-modulated signal. The frequency resolution Δƒ corresponds approximately to the reciprocal of this transmission time. This results in: Δ ƒ 1 / T C W
Figure DE102020215040A1_0011

Die Entfernungsauflösung Δd ist abhängig von der Bandbreite Bc des Phasencodes und ergibt sich in etwa zu: Δ d c 0 / ( 2 B C )

Figure DE102020215040A1_0012
The distance resolution Δd depends on the bandwidth Bc of the phase code and is approximately: Δ i.e c 0 / ( 2 B C )
Figure DE102020215040A1_0012

Insbesondere ist die Sendeeinheit 3 ausgebildet, Sendesequenzen 100 (vgl. 4 und 5) auszusenden, die Lichtsignale mit den durch den Phasenmodulator 7 eingebrachten Phasencodes aufweisen. Solche Sendesequenzen sind bevorzugt zwischen 3 µs und 20 µs lang. Dadurch lässt sich eine optimale Frequenzauflösung Δƒ zur Dopplerschätzung bei geringer Messdauer erreichen. Eine typische Bandbreite des Phasencodes liegt insbesondere im dreistelligen MHz-Bereich bis hin zu einem Bereich von wenigen GHz. Dies wiederum ermöglicht eine optimale Entfernungsauflösung Δd. In particular, transmission unit 3 is designed to transmit transmission sequences 100 (cf. 4 and 5 ) to emit the light signals with the introduced by the phase modulator 7 phase code. Such transmission sequences are preferably between 3 μs and 20 μs long. In this way, an optimal frequency resolution Δƒ for Doppler estimation can be achieved with a short measurement duration. A typical bandwidth of the phase code is in particular in the three-digit MHz range up to a range of a few GHz. This in turn enables an optimal range resolution Δd.

3 zeigt schematisch eine zweite Variante des LiDAR-Sensorsystems 1 des Fahrzeugs 9 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist die Sendeeinheit 3 analog zu der ersten Variante wie zuvor beschrieben. Ein Unterschied besteht in der Empfangseinheit 4, die in der in 3 dargestellten zweiten Variante einen komplexen Demodulator 18, 19 aufweist. Dies ist besonders bei höherwertigen Phasencodes vorteilhaft. Hierzu ist eine erste Auswerteeinheit 18 für die I-Pfad und eine zweite Auswerteeinheit 19 für den Q-Pfad vorgesehen. Die erste Auswerteeinheit 18 und die zweite Auswerteeinheit 19 weisen dabei jeweils einen eigenen Photodetektor 8a sowie eine eigene Auswertelogik mit Analog-Digital-Umsetzer 8b und digitalem Signalprozessor 8c auf. 3 shows schematically a second variant of the LiDAR sensor system 1 of the vehicle 9 according to the exemplary embodiment of the invention. The transmission unit 3 is analogous to the first variant as previously described. There is a difference in the receiving unit 4, which is in 3 second variant shown has a complex demodulator 18, 19. This is particularly advantageous in the case of higher-order phase codes. For this purpose, a first evaluation unit 18 is provided for the I path and a second evaluation unit 19 for the Q path. The first evaluation unit 18 and the second evaluation unit 19 each have their own photodetector 8a and their own evaluation logic with an analog/digital converter 8b and a digital signal processor 8c.

Außerdem weist die Empfangseinheit 4 einen ersten Zusatzsplitter 15 auf, der das Referenzsignal von dem Splitter 12 der Sendeeinheit 3 nochmals aufgesplittet, um dieses dem jeweiligen Koppler 13a, 13b der entsprechenden Pfade des komplexen Demodulators 18, 19 zu übertragen. Dabei ist vorgesehen, dass für den Q-Pfad ein Phasenversatz von 90° eingebracht wird. Ebenso ist ein zweiter Zusatzsplitter 14 vorhanden, der das von der Empfangsoptik 6 empfangene Licht auf die beiden Pfade des komplexen Demodulators 18, 19 aufteilt.In addition, the receiving unit 4 has a first additional splitter 15, which splits the reference signal from the splitter 12 of the transmitting unit 3 again in order to transmit it to the respective coupler 13a, 13b of the corresponding paths of the complex demodulator 18, 19. It is provided that a phase offset of 90° is introduced for the Q path. A second additional splitter 14 is also present, which splits the light received from the receiving optics 6 into the two paths of the complex demodulator 18, 19.

Wird ein komplexer Demodulator verwendet, so sind zwei Basisbandsignale vorhanden. Diese Basisbandsignale sind ein I-Anteil und Q-Anteil, welche wie folgt beschrieben werden können: I Anteil : c I ( k ) = A ^ I cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) + n I ( k )

Figure DE102020215040A1_0013
Q Anteil : c Q ( k ) = A ^ Q sin ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) + n Q ( k )
Figure DE102020215040A1_0014
If a complex demodulator is used, then two baseband signals are present. These baseband signals are an I component and a Q component, which can be described as follows: I Portion : c I ( k ) = A ^ I cos ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) + n I ( k )
Figure DE102020215040A1_0013
Q Portion : c Q ( k ) = A ^ Q sin ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) ) + n Q ( k )
Figure DE102020215040A1_0014

Die beiden reellen Signale können als ein komplexes Basisbandsignal interpretiert werden (z=I+jQ), dazu nehmen wir an, dass Â1 = ÂQ = Â ist und definieren (nI (k) + jnQ (k)) = n c c ( k ) = A ^ e j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) n _

Figure DE102020215040A1_0015
The two real signals can be interpreted as a complex baseband signal (z=I+jQ), for this we assume that  1 =  Q =  and define (n I (k) + jn Q (k)) = n c c ( k ) = A ^ e j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) n _
Figure DE102020215040A1_0015

Wird dieses Signal nun quadriert, erhält man: c c 2 ( k ) = A ^ e 2 j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) n _ 2 + 2 n _ A ^ e ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ )

Figure DE102020215040A1_0016

  1. I. A ^ e 2 ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) :
    Figure DE102020215040A1_0017
    Dies ist das Nutzsignal. Wie beim reellen Demodualtor in 2 gezeigt und zuvor beschrieben,verschwindet der Code aufgrund der Multiplikation mit 2; man erhält wiederum eine Oszillation auf der zweifachen Dopplerfrequenz fD. Des Weiteren bleibt die volle Signalenergie im Nutzsignal.
  2. II. 2 n _ A ^ e j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) :
    Figure DE102020215040A1_0018
    Mischterm zwischen Signal und Rauschen. Genau wie beim reellen Demodulator nimmt die Bedeutung dieses Terms im Vergleich zum quadratischen Rauschterm mit geringer werdendem Input-SNR ab.
  3. III. n _ 2 = n I 2 n Q 2 + 2 j n I n Q :
    Figure DE102020215040A1_0019
    Quadriertes komplexen Rauschen. Zu der zuvor beschriebenen Variante des LiDAR-Sensorsystems 1 mit reellem Demodulator werden hier die beiden quadratischen Rauschanteile voneinander abgezogen, Je nach Korrelationsgrad erhält man somit eine Rauschunterdrückung, die DC Rauschterme werden in jedem Fall stark gedämpft. Simulationen legen nahe, dass immer eine gewisse Unterdrückung der quadratischen Teile stattfindet. Der Mischterm bleibt jedoch in jedem Fall erhalten, beeinflusst die Performance allerdings weniger dramatisch.
If this signal is now squared, one obtains: c c 2 ( k ) = A ^ e 2 j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) n _ 2 + 2 n _ A ^ e ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ )
Figure DE102020215040A1_0016
  1. I A ^ e 2 ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) :
    Figure DE102020215040A1_0017
    This is the useful signal. As with the real demutualtor in 2 shown and previously described, the code vanishes due to multiplication by 2; an oscillation at twice the Doppler frequency f D is again obtained. Furthermore, the full signal energy remains in the useful signal.
  2. II. 2 n _ A ^ e j ( ω D k T s + ω 0 τ ϕ ( k T s τ ) :
    Figure DE102020215040A1_0018
    Mixed term between signal and noise. As with the real demodulator, the importance of this term decreases compared to the square-law noise term as the input SNR decreases.
  3. III. n _ 2 = n I 2 n Q 2 + 2 j n I n Q :
    Figure DE102020215040A1_0019
    Squared complex noise. In the previously described variant of the LiDAR sensor system 1 with a real demodulator, the two quadratic noise components are subtracted from one another here. Depending on the degree of correlation, noise suppression is thus obtained, the DC noise terms are strongly damped in any case. Simulations suggest that there is always some suppression of the quadratic parts. However, the mixed term is retained in any case, but affects the performance less dramatically.

Die Performance mit einem solchen IQ-Demodulator ist gegenüber der zuvor beschriebenen Variante mit reellem Demodulator erhöht. Dies folgt aufgrund der DC- und verbesserten Rauschunterdrückung in den quadratischen Bestandteilen des Signals. Außerdem ermöglicht der komplexe Demodulator bzw. IQ-Demodulator eine vorzeichenrichtige Dopplerschätzung und somit die Ermittlung der Geschwindigkeit v des Objekts 11 nicht nur betragsmäßig, sondern vorzeichenrichtig.The performance with such an IQ demodulator is increased compared to the previously described variant with a real demodulator. This follows due to the DC and improved noise rejection in the quadratic components of the signal. In addition, the complex demodulator or IQ demodulator enables a Doppler estimation with the correct sign and thus the determination of the speed v of the object 11 not only in terms of absolute value, but also with the correct sign.

Nachdem die Dopplerschätzung fD durchgeführt wurde, erfolgt die Dopplerkompensation und die Ermittlung des Abstands d zu dem Objekt 11 auf dieselbe Art wie zuvor beschrieben.After the Doppler estimation f D has been carried out, the Doppler compensation and the determination of the distance d to the object 11 take place in the same way as previously described.

In 3 ist die Variante des LiDAR-Sensorsystems 1 mit komplexem Demodulator gezeigt. Wie zuvor beschrieben wurde, weist ein solcher komplexer Demodulator Vorteile gegenüber einem reellen Demodulator auf. Allerdings ist auch der Hardware-Aufwand erhöht. Daher ist eine weitere Variante vorgesehen, in der eine sequentielle IQ-Demodulation mit reellem Demodulator durchgeführt wird. Dies ist in den 4 und 5 schematisch dargestellt.In 3 the variant of the LiDAR sensor system 1 with a complex demodulator is shown. As previously described, such a complex demodulator has advantages over a real demodulator. However, the hardware complexity is also increased. A further variant is therefore provided, in which sequential IQ demodulation is carried out with a real demodulator. This is in the 4 and 5 shown schematically.

Wie zuvor beschrieben, ist die Sendeeinheit 3 ausgebildet, mehrere Sendesequenzen 100 auszusenden. Für diese Variante ist vorgesehen, dass zwei Sendesequenzen 100a und 100b versandt werden, wobei die zweite Sendesequenz 100b gegenüber der ersten Sendesequenz 100a denselben Phasencode, aber einen Phasenversatz von 90° aufweist. Die erste Sendesequenz 100a und die zweite Sendesequenz 100b können wahlweise sequentiell ausgesandt werden, wie in 4 gezeigt, oder können verschachtelt bzw. durchmischt bzw. interleaved ausgesandt werden, wie in 5 dargestellt. Aufgrund des zeitlichen Versatzes von der ersten Sendesequenz 100a und der zweiten Sendesequenz 100b lassen sich die entsprechenden Bestandteile auch an dem reflektierten und von der Empfangseinheit 4 empfangenen Signal identifizieren und trennen. Dadurch ist eine komplexe Demodulation ermöglicht. Insbesondere lässt sich die erste Sendesequenz 100a als I-Teil und die zweite Sendesequenz 100b als Q-Teil interpretieren und weiterverarbeiten. Damit ist eine IQ-Demodulation ermöglicht, wobei als Empfangseinheit 4 lediglich ein reeller Demodulator ausreichend ist. Dadurch ist die optimierte Demodulation ermöglicht, während gleichzeitig die Hardware-Kosten minimiert sind. Alternativ zu der Zeitkomponente wie zuvor beschrieben, kann auch eine Bandbreite eingesetzt werden, um die erste Sendesequenz 100a und die zweite Sendesequenz 100b auszusenden. In diesem Fall erfolgt ein doppelt so schnelles Aussenden der Sendesequenz 100a, 100b wie zuvor beschrieben, aber mit halber Chip-Länge.As described above, the transmission unit 3 is designed to transmit multiple transmission sequences 100 . For this variant, it is provided that two transmission sequences 100a and 100b are sent, the second transmission sequence 100b having the same phase code as the first transmission sequence 100a, but a phase offset of 90°. The first transmission sequence 100a and the second transmission sequence 100b can optionally be transmitted sequentially, as in 4 shown, or can be sent nested or mixed or interleaved, as in 5 shown. Because of the time offset between the first transmission sequence 100a and the second transmission sequence 100b, the corresponding components can also be identified and separated from the signal reflected and received by the reception unit 4. This enables complex demodulation. In particular, the first transmission sequence 100a can be interpreted and further processed as an I part and the second transmission sequence 100b as a Q part. This enables IQ demodulation, with only a real demodulator being sufficient as the receiving unit 4 . This enables optimized demodulation while at the same time minimizing hardware costs. As an alternative to the time component as described above, a bandwidth can also be used in order to send out the first transmission sequence 100a and the second transmission sequence 100b. In this case, the transmission sequence 100a, 100b is sent out twice as fast as described above, but with half the chip length.

Die zuvor beschriebene Signalverarbeitung, insbesondere die Potenzierung des empfangenen Signals, wird vorteilhafterweise im digitalen Bereich durchgeführt. The signal processing described above, in particular the exponentiation of the received signal, is advantageously carried out in the digital domain.

Hierzu ist, wie zuvor beschrieben, der digitale Signalprozessor 8c vorhanden. Alternativ kann die Potenzierung auch in Hardware implementiert werden.As previously described, the digital signal processor 8c is present for this purpose. Alternatively, the exponentiation can also be implemented in hardware.

Ein Vorteil des LiDAR-Sensorsystems 1 liegt darin, dass die Detektion mehrerer Ziele 11 ermöglicht ist. Würden mehrere Ziele 11 von einer Sendesequenz 100 getroffen werden, so lassen sich mehrere Dopplerfrequenzen fD ermitteln. Die einzelnen Entfernungen d der verschiedenen Objekte 11 lassen sich dann iterativ durch kompensierte Korrelation wie zuvor beschrieben ermitteln. Das LiDAR-Sensorsystem 1 ermöglicht somit ein zuverlässiges Unterscheiden von mehreren Objekten 11, wobei die einzelnen Entfernungen dieser Objekte 11 von dem LiDAR-Sensorsystem 1 zuverlässig ermittelt werden können.One advantage of the LiDAR sensor system 1 is that multiple targets 11 can be detected. If a number of targets 11 were to be hit by a transmission sequence 100, then a number of Doppler frequencies f D can be determined. The individual distances d of the different objects 11 can then be determined iteratively by compensated correlation as previously described. The LiDAR sensor system 1 enables thus a reliable differentiation of several objects 11, the individual distances of these objects 11 being able to be reliably determined by the LiDAR sensor system 1.

6 zeigt schließlich eine weitere Variante des LiDAR-Sensorsystem 1, wobei in diesem Fall dieselbe Empfangseinheit 4 wie in 2 verwendet wird. Die Sendeeinheit 3 unterscheidet sich dadurch, dass eine Parallelisierung erfolgt. Durch eine solche Parallelisierung eignet sich das LiDAR-Sensorsystem 1 insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen. Dabei werden mehrere Sendepixel mit dem gleichen Empfangskanal verarbeitet, wodurch Kosten eingespart werden. 6 finally shows another variant of the LiDAR sensor system 1, in which case the same receiving unit 4 as in 2 is used. The transmission unit 3 differs in that parallelization takes place. Such parallelization makes the LiDAR sensor system 1 particularly suitable for use in vehicles. Several transmission pixels are processed with the same reception channel, which saves costs.

Die Sendeeinheit 3 weist mehrere Phasenmodulatoren 7a, 7b, 7c auf, wobei jeder der Phasenmodulatoren 7a, 7b, 7c einen unterschiedlichen Code durch Phasenmodulation in das Laserlicht der Laserquelle 2 einbringt. Alle diese Codes sind dabei orthogonal zueinander, so dass eine Korrelation der verschiedenen Codes nicht zu einem Peak, sondern ledig zu Rauschen führt. Die mittels der Phasenmodulatoren 7a, 7b, 7c codierten Signale lassen sich über eigene Sendeoptiken 5a, 5b, 5c aussenden.The transmission unit 3 has a plurality of phase modulators 7a, 7b, 7c, each of the phase modulators 7a, 7b, 7c introducing a different code into the laser light of the laser source 2 by phase modulation. All of these codes are orthogonal to each other, so that a correlation of the different codes does not lead to a peak but only to noise. The signals encoded by the phase modulators 7a, 7b, 7c can be sent out via their own transmission optics 5a, 5b, 5c.

Die Sendeeinheit 3 kann somit gleichzeitig mehrere Sendesequenzen 100 aussenden, wobei in 11 beispielhaft die Möglichkeit zum parallelen Aussenden von drei Sendesequenzen 100 gegeben ist. Alle diese Sendesequenzen 100 unterscheiden sich in dem durch den jeweiligen Phasenmodulator 7a, 7b, 7c aufgebrachten Phasencode, da die Codierungen der Sendesequenzen 100 jeweils orthogonal zu den anderen parallel ausgesandten Sendesequenzen 100 ist.The transmission unit 3 can thus transmit several transmission sequences 100 at the same time, with 11 for example, the possibility of parallel transmission of three transmission sequences 100 is given. All of these transmission sequences 100 differ in the phase code applied by the respective phase modulator 7a, 7b, 7c, since the coding of the transmission sequences 100 is orthogonal to the other transmission sequences 100 transmitted in parallel.

In 6 ist, wie zuvor beschrieben, beispielhaft dargestellt, dass alle diese ausgesandten Sendesequenzen 100 über eine gemeinsame Empfangsoptik 6 und eine gemeinsame Auswerteeinheit 8 empfangen und ausgewertet werden. Hier kann alternativ eine Vielzahl von Empfangsoptiken 6 und/oder Auswerteeinheiten 8 vorgesehen sein, so dass jede parallel erzeugte Sendesequenz 100 auch über einen eigenen Empfangskanal, d.h., über eine eigene Empfangsoptik 6 sowie eine eigene Auswerteeinheit 8, bearbeitet werden kann.In 6 is, as previously described, shown by way of example that all of these transmitted transmission sequences 100 are received and evaluated via a common receiving optics 6 and a common evaluation unit 8 . Alternatively, a large number of receiving optics 6 and/or evaluation units 8 can be provided here, so that each transmission sequence 100 generated in parallel can also be processed via its own receiving channel, ie via its own receiving optics 6 and its own evaluation unit 8 .

Bei einer solchen Ausgestaltung des LiDAR-Sensorsystems 1 lassen sich wiederum mehrere Dopplerfrequenzen fD bestimmen, wobei für jede der parallelen Sendesequenzen 100 und für jedes Objekt 11 eine Dopplerfrequenz fD vorhanden ist. Dabei ist jeder ausgesandten Sendesequenz 100 zumindest eine Dopplerfrequenz fD zugewiesen, wenn die entsprechenden Sendesequenzen 100 an einem Objekt 11 reflektiert wurden. Um die zugehörigen Entfernungen der entsprechenden Sendekanäle zu bestimmen, kann als einfachste Variante mit jeder detektierten Dopplerfrequenz fD eine Kompensation aller für die Sendesequenzen 100 verwendeter Codes der Phasenmodulatoren 7a, 7b, 7c verwendet werden. Anschließend erfolgt eine Korrelation dieser kompensierten Codes mit den empfangenen Signalen. Führen Dopplerfrequenz fD und der Code des jeweiligen Phasenmodulators 7a, 7b, 7c zu einem Peak im Korrelogramm, so sind Frequenz und Kanal sowie Entfernung über die Peak -Position im Korrelogramm definiert. Ein solches Trial and Error-Verfahren ist einfach umzusetzen.With such an embodiment of the LiDAR sensor system 1, a number of Doppler frequencies f D can in turn be determined, with a Doppler frequency f D being present for each of the parallel transmission sequences 100 and for each object 11 . At least one Doppler frequency f D is assigned to each transmitted transmission sequence 100 if the corresponding transmission sequences 100 were reflected on an object 11 . In order to determine the associated distances of the corresponding transmission channels, a compensation of all codes of the phase modulators 7a, 7b, 7c used for the transmission sequences 100 can be used as the simplest variant with each detected Doppler frequency f D . These compensated codes are then correlated with the received signals. If the Doppler frequency f D and the code of the respective phase modulator 7a, 7b, 7c lead to a peak in the correlogram, the frequency and channel as well as the distance are defined via the peak position in the correlogram. Such a trial and error procedure is easy to implement.

In 7 ist ein Ablaufplan gezeigt, wie ein solches Verfahren durchgeführt werden soll. Dabei repräsentiert K die Anzahl an detektierten Dopplerfrequenzen fD und N die Anzahl an Sendekanälen bzw. Codes, d.h., die Anzahl an Frequenzmodulatoren 7a, 7b, 7c. Zu Beginn 300 des Verfahrens werden außerdem Laufvariablen n und k jeweils zu 1 gesetzt, wobei die Laufvariable n eine Referenz für die Sendekanäle bzw. Codes und k eine Referenz für die detektierten Dopplerfrequenzen fD ist. Es erfolgt zunächst ein Generierschritt 301, bei dem ein Code-Template mit der Dopplerfrequenz k und dem Phasen-Code n erstellt wird. Anschließend erfolgt eine Korrelationsschritt 302 des zuvor generierten Templates mit dem empfangenen zweiten Abschnitt 102. Über eine Peak -Detektions-Abfrage 303 wird das weitere Vorgehen bestimmt. Wurde ein Peak entdeckt, so erfolgt ein Speicherschritt 304, in dem das gefundene Ergebnis gespeichert wird. Außerdem wird die Laufvariable n zu 1 gesetzt. Anschließend wird die Laufvariable k inkrementiert und über eine Doppleranzahlabfrage 305 überprüft. Ist die Laufvariable k größer als die Anzahl K, so ist das Verfahren vollständig durchgeführt und gelangt zu seinem Ende 310. Ist dies hingegen nicht der Fall, so sind weitere Dopplerfrequenzen fD zu prüfen, weswegen das Verfahren mit nun inkrementierter Laufvariable k zurück zum Generierschritt 301 verläuft.In 7 a flow chart is shown of how such a method is to be carried out. In this case, K represents the number of detected Doppler frequencies f D and N represents the number of transmission channels or codes, ie the number of frequency modulators 7a, 7b, 7c. At the start 300 of the method, run variables n and k are also each set to 1, with run variable n being a reference for the transmission channels or codes and k being a reference for the detected Doppler frequencies f D . First there is a generation step 301, in which a code template with the Doppler frequency k and the phase code n is created. A correlation step 302 of the previously generated template with the received second section 102 then takes place. The further procedure is determined via a peak detection query 303 . If a peak was discovered, a storage step 304 takes place, in which the result found is stored. In addition, the control variable n is set to 1. The run variable k is then incremented and checked via a Doppler number query 305 . If the run variable k is greater than the number K, the process is complete and comes to its end 310. If this is not the case, however, further Doppler frequencies f D must be checked, which is why the process returns to the generation step with the run variable k now incremented 301 runs.

Wird in der Abfrage 303 jedoch festgestellt, dass kein Peak detektiert wurde, so wird die Laufvariable n inkrementiert und es erfolgt eine Code-Anzahl-Abfrage 306. Ist die Laufvariable n größer als die Anzahl N, so wird wiederum der zuvor beschriebene Speicherschritt 304 durchgeführt und das Verfahren läuft wie zuvor beschrieben weiter. Ist hingegen die Laufvariable n nicht größer als die Anzahl N, so wird erneut der Generierschritt 301, dieses Mal mit inkrementierter Laufvariable n erneut durchgeführt.However, if query 303 determines that no peak was detected, run variable n is incremented and a code number query 306 takes place. If run variable n is greater than number N, storage step 304 described above is carried out again and the procedure continues as previously described. If, on the other hand, the run variable n is not greater than the number N, the generation step 301 is carried out again, this time with an incremented run variable n.

Das LiDAR-Sensorsystem 1 erlaubt somit eine sichere und zuverlässige Ermittlung von Abstand und Geschwindigkeit, zumindest eines Betrags der Geschwindigkeit, eines Objekts 11 in der Umgebung des LiDAR-Sensorsystems 1. Dabei ist sowohl die Möglichkeit der Parallelisierung als auch die Möglichkeit der Detektion mehrerer Objekte 11 gegeben. Außerdem ist ein Aufbau des LiDAR-Sensorsystems 1 einfach und aufwandsarm ermöglicht. Somit eignet sich das LiDAR-Sensorsystem 1 aufgrund seiner geringen Herstellungskosten optimal für die Verwendung in Fahrzeugen.The LiDAR sensor system 1 thus allows a safe and reliable determination of the distance and speed, at least one amount of the speed, of an object 11 in the vicinity of the LiDAR sensor system 1. Both the possibility of parallelization and the possibility of detecting multiple objects are possible 11 given. In addition, a construction of the LiDAR sensor system 1 is made possible in a simple and cost-effective manner. The LiDAR sensor system 1 is therefore ideally suited for use in vehicles due to its low production costs.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2018/144853 A1 [0002]WO 2018/144853 A1 [0002]

Claims (10)

LiDAR-Sensorsystem (1) aufweisend • eine Sendeeinheit (3) mit einer Laserquelle (2), einem Phasenmodulator (7) zum Modulieren einer Phase des Lichts der Laserquelle (2) und einer Sendeoptik (5) zum Aussenden des von dem Phasenmodulator (7) modulierten Lichts in eine Umgebung (10) des LiDAR-Sensorsystems (1), • eine Empfangseinheit (4) mit einer Empfangsoptik (6) zum Empfangen von an einem Objekt (11) der Umgebung (10) reflektierten Licht und mit einer Auswerteeinheit (8) zum Auswerten des von der Empfangsoptik (6) empfangen Lichts, • wobei die Sendeeinheit (3) ausgebildet ist, mehrere Sendesequenzen (100) des Lichts auszusenden, • wobei jede Sendesequenz (100) ein durch den Phasenmodulator (7) phasenmoduliertes Signal ist, und • wobei die Auswerteeinheit (8) ausgebildet ist, einen Einfluss des phasenmodulierten Signals auf ein empfangenes Lichtsignal durch Potenzierung des empfangenen Lichtsignals zu minimieren um somit aus dem empfangen Lichtsignal eine Dopplerfrequenz (fD) zu ermitteln und anhand der Dopplerfrequenz (fD) und des empfangenen Lichtsignals eine Entfernung zu dem Objekt (11) zu bestimmen.LiDAR sensor system (1) having • a transmission unit (3) with a laser source (2), a phase modulator (7) for modulating a phase of the light from the laser source (2) and transmission optics (5) for emitting the light emitted by the phase modulator (7 ) modulated light in an area (10) of the LiDAR sensor system (1), • a receiving unit (4) with receiving optics (6) for receiving light reflected on an object (11) of the area (10) and with an evaluation unit ( 8) for evaluating the light received by the receiving optics (6), • the transmission unit (3) being designed to emit a plurality of transmission sequences (100) of the light, • each transmission sequence (100) being a phase-modulated signal by the phase modulator (7). , and • wherein the evaluation unit (8) is designed to minimize an influence of the phase-modulated signal on a received light signal by exponentiating the received light signal in order to thus determine a Doppler frequency (f D ) from the received light signal stuff and based on the Doppler frequency (f D ) and the received light signal to determine a distance to the object (11). LiDAR-Sensorsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) ein einfacher Demodulator ist oder einen komplexen Demodulator (18, 19) aufweist.LiDAR sensor system (1) according to claim 1 , characterized in that the evaluation unit (8) is a simple demodulator or has a complex demodulator (18, 19). LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) einen Photodetektor (8A) sowie eine Auswertelogik, insbesondere einen Analog-Digital-Umsetzer (8B) und einen digitalen Signalprozessor (8C), aufweist.LiDAR sensor system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (8) has a photodetector (8A) and evaluation logic, in particular an analog/digital converter (8B) and a digital signal processor (8C). LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesequenz (100) ein eindeutiger Code ist, wobei die Codes eine eindeutige Autokorrelationsfunktion besitzen.LiDAR sensor system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission sequence (100) is a unique code, the codes having a unique autocorrelation function. LiDAR-Sensorsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Codes um Biphasen-Codes, insbesondere um Baker-Codes oder um Maximalfolgen oder um Gold-Codes oder um Kasami-Codes, oder um Polyphasen-Codes handelt.LiDAR sensor system (1) according to claim 4 , characterized in that the codes are biphase codes, in particular Baker codes or maximal sequences or Gold codes or Kasami codes, or polyphase codes. LiDAR-Sensorsystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Code eine Dauer zwischen 3 µs und 20 µs aufweist.LiDAR sensor system (1) according to claim 4 or 5 , characterized in that the code has a duration between 3 µs and 20 µs. LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) zum Potenzieren des empfangenen Lichtsignals mit demjenigen Faktor ausgebildet ist, der einer Anzahl von Phasenzuständen des Codes entspricht.LiDAR sensor system (1) according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the evaluation unit (8) is designed to raise the received light signal to a power by that factor which corresponds to a number of phase states of the code. LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (3) zum Aussenden zweier Sendesequenzen (100) mit gleichem Code aber mit einem Phasenversatz von 90° ausgebildet ist, wobei die beiden Sendesequenzen (100) unmittelbar aufeinander folgen oder verschachtelt sind.LiDAR sensor system (1) according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the transmission unit (3) is designed to transmit two transmission sequences (100) with the same code but with a phase offset of 90°, the two transmission sequences (100) directly following one another or being interleaved. LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (3) mehrere parallele Phasenmodulatoren (7A, 7B, 7C) aufweist, um mehrere Sendesequenzen (100) parallel auszusenden, wobei parallel ausgesandte Sendesequenzen (100) durch die jeweiligen Phasenmodulatoren (7A, 7B, 7C) orthogonal zueinander codiert sind.LiDAR sensor system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission unit (3) has a plurality of parallel phase modulators (7A, 7B, 7C) in order to emit a plurality of transmission sequences (100) in parallel, with transmission sequences (100) transmitted in parallel the respective phase modulators (7A, 7B, 7C) are encoded orthogonally to each other. Fahrzeug (9) aufweisend ein LiDAR-Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (9) having a LiDAR sensor system (1) according to one of the preceding claims.
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