DE102021117361A1

DE102021117361A1 - Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung, Detektionsvorrichtung und Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021117361A1
Application number: DE102021117361.2A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Beuth; Christoph Parl
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-12
Also published as: WO2023280647A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der optischen Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, beschrieben. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in einen Überwachungsbereich gesendet. Mit wenigstens einem Teil von Pixeln einer optischen Empfangsmatrix wird wenigstens ein elektromagnetisches Echosignal erfasst und in elektrische Empfangssignale umgewandelt. In wenigstens einer Kurz-Messphase (MP_K) werden mit wenigstens einem Teil der Pixel Echosignale mit wenigstens einer Kurz-Integrationsdauer (t_INT,K) empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt. Für wenigstens ein Pixel wird mittels dem wenigstens einen Empfangssignal wenigstens eine Korrekturgröße ermittelt. In einer Lang-Messphase (MP_L) werden mit wenigstens einem Teil der Pixel Echosignale mit einer Lang-Integrationsdauer (t_INT,L) empfangen und in Empfangssignale umgewandelt. Für wenigstens ein Teil der Pixel wird mittels wenigstens einem Empfangssignal aus einer Lang-Messphase (MP_L) und wenigstens einer Korrekturgröße aus einer Kurz-Messphase (MP_K) wenigstens eine Entfernungsgröße ermittelt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der optischen Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, bei dem wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet wird, mit wenigstens einem Teil von Pixeln einer optischen Empfängermatrix wenigstens ein elektromagnetisches Echosignal, welches von wenigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtastsignal herrührt, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt wird, und mittels wenigstens einem Teil der Empfangssignale wenigstens eine Entfernungsgröße, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts zu der wenigstens einen Detektionsvorrichtung charakterisiert, ermittelt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, welche aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung, mit welcher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer optischen Empfängermatrix mit einer Mehrzahl von Pixeln, mit denen elektromagnetische Echosignale, welche von wenigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen herrühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden können.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung, mit welcher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer optischen Empfängermatrix mit einer Mehrzahl von Pixeln, mit denen elektromagnetische Echosignale, welche von wenigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen herrühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden können.
Stand der Technik
Aus der EP 2 743 724 B1 ist ein TOF (Time-of-Flight) Entfernungssensor sowie ein Verfahren zum Betrieb eines TOF Entfernungssensors bekannt. Der TOF Entfernungssensor umfasst eine Elektronikeinrichtung zur Erzeugung eines Modulationssignals und zur Erzeugung von vier Korrelationssignalen, welche gegeneinander phasenverschoben sind und die gleiche Periodenlänge wie das Modulationssignal aufweisen; eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlung, die mit dem Modulationssignal moduliert ist; eine Empfangseinrichtung, die in vorbestimmtem räumlichen Bezug zur Strahlungsquelle steht zum Empfang von vom Objekt reflektierte Strahlung; eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation der empfangenen Strahlung oder einer entsprechenden Größe mit jeweils einem der vier Korrelationssignale zur Bildung von vier entsprechenden Korrelationswerten; eine Differenzbildungseinrichtung zur Bildung von zwei Differenzkorrelationswerten aus der Differenz zwischen jeweils zwei der Korrelationswerten; eine Berechnungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Entfernung in vorbestimmten Linearabhängigkeit von den zwei Differenzkorrelationswerten zu berechnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Ermittlung von Entfernungsgrößen in Szenen mit bezüglich der Abtastsignale unterschiedlich stark reflektiven Objekten verbessert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass optisches Übersprechen zwischen Pixeln der Empfängermatrix korrigiert wird, wobei in wenigstens einer Kurz-Messphase mit wenigstens einem Teil der Pixel Echosignale mit wenigstens einer Kurz-Integrationsdauer empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Pixel, bei dem wenigstens eine Amplitude wenigstens eines Empfangssignals größer ist, als bei wenigstens einem anderen Pixel, mittels dem wenigstens einen Empfangssignal wenigstens eine Korrekturgröße ermittelt wird, in wenigstens einer Lang-Messphase mit wenigstens einem Teil der Pixel Echosignale mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer, welche länger ist als die wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer, empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Teil der Pixel mittels wenigstens einem Empfangssignal aus wenigstens einer Lang-Messphase und wenigstens einer Korrekturgrö-ße aus wenigstens einer Kurz-Messphase wenigstens eine Entfernungsgröße ermittelt wird, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts charakterisiert.
Erfindungsgemäß werden Echosignale bei wenigstens einer Kurz-Messphase mit einer Kurz-Integrationsdauer empfangen. Für wenigstens ein Pixel wird wenigstens eine Korrekturgröße ermittelt. Die wenigstens eine Korrekturgröße wird zur Korrektur von Auswirkungen von optischem Übersprechen zwischen den Pixeln bei wenigstens einer Lang-Messphase mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer verwendet.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Korrekturgröße für wenigstens ein Pixel ermittelt werden, bei dem wenigstens eine Amplitude wenigstens eines Empfangssignals größer ist, als bei wenigstens einem anderen Pixel. Auf diese Weise kann die Korrekturgröße für Pixel ermittelt werden, auf welche starke Echosignale treffen, welche zu optischen Übersprechen führen können.
Bei kurzen Integrationsdauern wird optisches Übersprechen zwischen den Pixeln verringert. So können die Pixel identifiziert werden, die von Echosignalen von stark reflektierenden Objekten getroffen werden. Bei entsprechend kurzen Integrationsdauern liefern nur stark reflektierende Objekt ausreichend starke Echosignale, um mit den Pixeln erkannt zu werden. Bei längeren Integrationsdauern können jedoch Echosignale von stark reflektierenden Objekten zu optischem Übersprechen zwischen den Pixeln führen, sodass Empfangssignale von schwächeren Echosignalen, die von schwächer reflektierenden Objekten herrühren, überlagert werden.
Mittels den Empfangssignalen der identifizierten Pixel wird wenigstens eine Korrekturgröße ermittelt. Mithilfe der wenigstens einen Korrekturgröße wird das optische Übersprechen bei längeren Integrationsdauern vermindert, sodass auch schwächer reflektierende Objekt erfasst werden können. So können durch eine Kombination von Kurz-Messphasen mit kürzeren Integrationsdauern, bei denen Korrekturgröße ermittelt werden, und Lang-Messphasen mit längeren Integrationsdauern, die mit den Korrekturgrö-ße korrigiert werden, auch bei Szenen mit sowohl stark reflektierenden Objekten als auch schwächer reflektierenden Objekten die jeweiligen Entfernungsgrößen ermittelt werden. Hierzu ist keine weitere, insbesondere aktive Intensitätsänderung der Beleuchtung, insbesondere der Abtastsignale, insbesondere mit dynamischen Reglern, aufgrund einer Szene mit unterschiedlich stark reflektierenden Objekten erforderlich.
Mit der Erfindung können in Szenen insbesondere im Straßenverkehr stark reflektierende Objekte, wie beispielsweise Verkehrsschilder mit retroreflektiven Eigenschaften, und schwächer reflektierende Objekte, wie beispielsweise Fußgänger, Hindernisse, wie Wände, oder dergleichen, unterschieden werden und ihre jeweiligen Entfernungen genauer ermittelt werden. Ohne die Erfindung können aufgrund von internen Reflexionen insbesondere im optischen Empfangspfad und/oder durch optisches Übersprechen in der Detektionsvorrichtung die Signale der Entfernungsmessung über die Empfängermatrix verschmiert werden. Ohne die Erfindung überlagern die Echosignale von den stark reflektierenden Objekten die Echosignale von den schwächer reflektierenden Objekten effektiv und werden so zur dominanten Information im restlichen Bild - selbst wenn die schwächer reflektierenden Objekte eine andere Entfernung aufweisen als die stärker reflektierenden Objekte. Ohne die erfindungsgemäße Korrektur werden Entfernungen von stark reflektierenden Objekten, deren Echosignale dominieren, fälschlicherweise auch für alle anderen Objekte ermittelt. In einem entsprechenden Entfernungsbild werden schwächer reflektierende Objekte so angezeigt als wären sie alle in der gleichen Entfernung.
Mit dem Verfahren und der Detektionsvorrichtung können wenigstens Entfernungsgrö-ßen, welche Entfernungen von Objekten charakterisieren, ermittelt werden. Zusätzlich können mit dem Verfahren und der Detektionsvorrichtung weitere Informationen über einen Überwachungsbereich, insbesondere über Objekte, insbesondere Richtungen und/oder Geschwindigkeiten von Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung und/oder einem Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung, ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem indirekten Signal-Laufzeitverfahren arbeiten. Nach einem Signal-Laufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR), Radarsysteme oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Bei einem indirekten Signal-Laufzeitverfahren kann eine durch die Laufzeit des Abtastsignals und des entsprechenden Echosignals bedingte Phasenverschiebung des Empfangssignals gegenüber dem Sendesignal ermittelt werden. Aus der Phasenverschiebung kann die Entfernung eines Objekts ermittelt werden, an dem das entsprechende Abtastsignal reflektiert wird.
Vorteilhafterweise können optische Abtastsignale, insbesondere Lichtsignale, im Besonderen Lasersignale, als elektromagnetische Abtastsignale eingesetzt werden. Mit elektromagnetischen Abtastsignalen, insbesondere Lichtsignalen, können Objekte berührungslos erfasst werden. Entsprechend kann die Detektionsvorrichtung eine optische Detektionsvorrichtung sein.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmesssystem ausgestaltet sein. Ein laserbasiertes Entfernungsmesssystem kann als Lichtquelle einer Sendeeinrichtung wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Licht-Abtastsignale gesendet werden. Mit dem Laser können Abtastsignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen emittiert werden. Entsprechend kann wenigstens eine Empfängermatrix mit wenigstens einem für die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbesondere einem CCD-Sensor, einem Active-Pixel-Sensor, insbesondere einen CMOS-Sensor oder dergleichen, realisiert werden. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Abtastsignal abgetastet werden.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Landfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom betrieben werden.
Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Korrekturgröße für wenigstens einen Pixel aus wenigstens einer Entfernungsgröße, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts charakterisiert, und wenigstens einem Korrekturparameter ermittelt werden, wobei wenigstens ein Korrekturparameter vorab vor dem Betrieb der Detektionsvorrichtung ermittelt wird und/oder wenigstens ein Korrekturparameter aus Größen berechnet wird, die bei einem Betrieb der Detektionsvorrichtung ermittelt werden. Auf diese Weise kann optisches Übersprechen noch genauer korrigiert werden.
Durch die Verwendung von vorab ermittelten Korrekturparametern kann das Verfahren insgesamt beschleunigt werden. Die Korrekturparameter können vorab insbesondere im Rahmen einer Kalibration der Detektionsvorrichtung, insbesondere am Ende einer Produktionslinie, ermittelt und in entsprechenden Speichermitteln der Detektionsvorrichtung hinterlegt werden.
Die Berechnung von Korrekturparametern aus Größen, die bei einem Betrieb der Detektionsvorrichtung ermittelt werden, ermöglicht eine individuellere Anpassung der Korrekturparameter und damit eine Erhöhung der Genauigkeit der Entfernungsbestimmung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden und/oder wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich nach wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden. Insgesamt kann so die Flexibilität der Messungen verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden. Auf diese Weise stehen die im Rahmen der wenigstens einen Kurz-Messphase ermittelten Größen schneller für die wenigstens eine Lang-Messphase zur Verfügung.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich nach wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden. Auf diese Weise kann aus den Ergebnissen der wenigstens einen Lang-Messphase bereits ermittelt werden, ob eine Szene vorliegt, in der es zu optischem Übersprechen zwischen Pixeln kommt. Falls dies nicht der Fall ist, kann auf die Kurz-Messphase verzichtet werden. So kann die Messung bedarfsgerecht angepasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer so eingestellt werden, dass ein optisches Übersprechen in der optischen Empfängermatrix minimiert wird. Auf diese Weise können Pixel, welche Echosignale von stark reflektierenden Objekten empfangen, genauer lokalisiert werden. Ferner können die entsprechend starken Echosignale genauer erfasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Lang-Integrationsdauer um einen Faktor etwa zwischen 10 und 10000 länger eingestellt werden als wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer. Auf diese Weise können Objekte mit entsprechend großen Unterschieden bezüglich ihrer optischen Reflektivität jeweils genauer erfasst werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer eine Länge in der Größenordnung von Mikrosekunden, insbesondere etwa zwischen 0,5 µs und 2 µs, aufweisen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Echosignale von stark reflektierenden Objekten über Steuern und/oder zu optischem Übersprechen bei benachbarten Pixeln führen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Lang-Integrationsdauer eine Länge in der Größenordnung von 1000 µs, insbesondere etwa zwischen 500 µs und 10000 µs, aufweisen. Auf diese Weise können auch Echosignale von schwach reflektierenden Objekten erfasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal auf Basis wenigstens eines elektrischen Sendesignals erzeugt werden. Auf diese Weise kann das wenigstens eine elektrische Sendesignal mit entsprechenden elektrischen Signalerzeugungsmittel erzeugt werden. Mit dem wenigstens einen elektrischen Sendesignal kann wenigstens eine entsprechende elektrooptische Signalquelle, insbesondere eine Lichtquelle, im Besonderen ein Laser oder dergleichen, zur Aussendung von elektrooptischen Abtastsignalen, insbesondere Lichtsignalen, im Besonderen Laserpulsen, oder dergleichen, angesteuert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein moduliertes elektromagnetisches Abtastsignal aus wenigstens einem modulierten elektrischen Sendesignal erzeugt werden. Mit modulierten Sendesignalen und Abtastsignalen und entsprechenden modulierten Echosignalen und Empfangssignalen kann eine indirekte Laufzeitbestimmung durchgeführt werden. Dabei können Phasenverschiebungen zwischen den modulierten Sendesignalen und entsprechenden Empfangs-Hüllkurven der Empfangssignale als Entfernungsgrößen ermittelt werden. Die Phasenverschiebungen charakterisieren dabei die jeweilige Signallaufzeit zwischen dem Aussenden wenigstens Abtastsignals und dem Empfang des entsprechenden Echosignals. Aus der Signallaufzeit kann die Entfernung eines reflektierenden Objekts ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sendesignal und damit wenigstens ein Abtastsignal über wenigstens eine Modulationsperiode amplitudenmoduliert werden. Auf diese Weise können Sendesignale auf der Senderseite effizient definiert werden. Entsprechend können Empfangs-Hüllkurven auf der Empfängerseite mithilfe der mit den Pixeln ermittelten Empfangsgrößen effizient charakterisiert werden. Die Sendesignale und die Empfangs-Hüllkurve können direkt miteinander verglichen werden.
Aus wenigstens einem Sendesignal wird wenigstens ein Abtastsignal generiert. Die Sendesignale sind moduliert, insbesondere amplitudenmoduliert. Die Sendesignale weisen eine Modulationsperiode auf, innerhalb der das wenigstens eine elektrische Sendesignal moduliert wird. Eine Modulationsperiode kann als zeitliches Intervall oder auf Basis einer Kreisfunktion insbesondere als 360° oder 2π angegeben werden. Entsprechend ist die Empfangs-Hüllkurve die Hüllkurve der Empfangssignale, die aus dem empfangenen Echosignal gebildet werden kann.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Modulationsperiode wenigstens eines Sendesignals eine Periodendauer in der Größenordnung von etwa 10 ms bis 100 ms, insbesondere zwischen 40 ms und 50 ms, aufweisen. Mit derartigen Periodendauern können Entfernungen von Objekten in einigen zig Metern bis einige hundert Metern, erfasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann mit wenigstens einem Pixel wenigstens ein Signalausschnitt wenigstens eines elektromagnetischen Echosignals wenigstens eines an wenigstens einem Objekt reflektierten Abtastsignals in wenigstens einem definierten Aufnahmezeitbereich erfasst und in ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal umgewandelt werden. Auf diese Weise kann wenigstens eine Stützstelle für einen Verlauf einer Empfangs-Hüllkurve definiert werden.
Vorteilhafterweise kann ein Aufnahmezeitbereich durch einen definierten Startpunkt, einen Endpunkt und/oder eine Dauer definiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Dauer wenigstens eines Aufnahmezeitbereichs durch die Integrationsdauer definiert werden, während der ein entsprechender Pixel aktiviert ist, um die auftreffende optische Energie eines Echosignals aufzunehmen und in elektrische Empfangssignal umzuwandeln.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Aufnahmezeitbereich auf wenigstens eine charakteristische Stelle wenigstens eines elektrischen Sendesignals und/oder wenigstens eines Abtastsignals bezogen werden. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Aufnahmezeitbereich einfacher und/oder eindeutig zugeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine charakteristische Stelle wenigstens eines Sendesignals und/oder wenigstens eines Abtastsignals, auf welche wenigstens ein Aufnahmezeitbereich bezogen werden kann, ein Maximum, ein Minimum, ein Wendepunkt, ein Nulldurchgang oder dergleichen , eine Flanke des wenigstens einen Sendesignals und/oder des wenigstens einen Abtastsignals sein. Auf diese Weise kann die charakteristische Stelle genauer ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können für wenigstens eine Modulationsperioden-Sequenz, welche wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals umfasst, für wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals mit wenigstens zwei Pixeln in unterschiedlichen definierten Aufnahmezeitbereichen jeweilige Signalausschnitte des wenigstens einen Echosignals als elektrische Empfangsgrößen erfasst werden. Die mit den jeweiligen Pixeln erfassten Empfangsgrößen können jeweilige Stützstellen definieren, mit denen ein Verlauf einer Empfangs-Hüllkurve angenähert werden kann. In den wenigstens zwei Aufnahmezeitbereichen kann jeweils der entsprechende Signalausschnitt des empfangenen Echosignals erfasst werden.
Eine Modulationsperioden-Sequenz umfasst wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Modulationsperioden-Sequenz eine Mehrzahl, insbesondere etwa 1000 oder mehr Modulationsperioden umfassen. Vorteilhafterweise können die elektrischen Empfangsgrö-ßen in derselben Modulationsperioden-Sequenz in gleicher Weise, insbesondere mit gleicher Ansteuerung der Empfangsbereiche, ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein definierter Aufnahmezeitbereich vorgegeben werden, der kürzer ist als eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. So kann mit den in den jeweiligen Aufnahmezeitbereichen jeweils erfassten Signalausschnitten der zeitliche Verlauf der Empfangs-Hüllkurve innerhalb der Periodendauer einer Modulationsperiode charakterisiert werden. Aus den erfassten Signalausschnitten kann eine Phasenverschiebung der Empfangs-Hüllkurve gegenüber dem Sendesignal ermittelt werden. Die Phasenverschiebung charakterisiert die Signallaufzeit zwischen dem Aussenden des Abtastsignals und dem Empfang des Echosignals. Aus der Signallaufzeit kann die Entfernung eines reflektierenden Objekts ermittelt werden. Die Phasenverschiebung kann so als wenigstens eine Entfernungsgröße verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann der zeitliche Abstand zwischen wenigstens zwei Aufnahmezeitbereichen kleiner sein, als die Periodendauer einer Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. Auf diese Weise können innerhalb einer Modulationsperiode zwei Stützstellen für wenigstens eine Empfangs-Hüllkurve realisiert werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung Mittel aufweist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf diese Weise können Entfernungen von Objekten mit bezüglich der Abtastsignale stark unterschiedlicher Reflektivität relativ zur Detektionsvorrichtung ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können die Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens teilweise oder gänzlich mittels wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, wenigstens einer Sendeeinrichtung und/oder wenigstens einer Empfangseinrichtung realisiert sein.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweisen. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung können die Funktionen der Detektionsvorrichtung gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung Empfangssignale, welche mit der Detektionsvorrichtung erfasst werden, ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung ermittelte Informationen aus den Empfangssignalen an andere Vorrichtungen, insbesondere ein Fahrassistenzsystem, übermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung Mittel aufweisen zur Korrektur von optischem Übersprechen zwischen Pixeln der Empfängermatrix. So können mit der Detektionsvorrichtung auch Szenen mit stark unterschiedlich reflektierenden Objekten genauer erfasst werden.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit Mitteln aufweist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf diese Weise können Entfernungen von Objekten mit bezüglich der Abtastsignale stark unterschiedlicher Reflektivität relativ zum Fahrzeug ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder wenigstens teilweise autonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs signaltechnisch verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen über den Überwachungsbereich, insbesondere Entfernungsgrößen und/oder Richtungsgrößen, welche mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung ermittelt werden können, an das wenigstens eine Fahrerassistenzsystem übermittelt werden. Mit dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug unter Berücksichtigung der Information über den Überwachungsbereich autonom oder wenigstens teilweise autonom betrieben werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch

1 ein Fahrzeug in der Vorderansicht mit einem Fahrerassistenzsystem und einem LiDAR-System zur Bestimmung von Entfernungen von Objekten zu dem Fahrzeug;
2 eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der 1 ;
3 eine Vorderansicht einer Empfangsmatrix einer Empfangseinrichtung des LiDAR-Systems aus den 1 und 2, wobei die Empfangsmatrix eine Vielzahl von linienartigen Empfangsbereichen aufweist, welche jeweils aus einer Vielzahl von Pixeln besteht;
4 ein Signalstärke-Zeit-Diagramm mit Empfangsgrößen, welche aus einem elektromagnetischen Echosignal eines reflektierten elektromagnetischen Abtastsignals des LiDAR-Systems aus den 1 und 2 ermittelt wird, und vier beispielhaften Phasenbildern DCS₀ bis DCS₃, welche mit jeweiligen Phasenverschiebungen von 90° als Empfangssignale aus dem Echosignal ermittelt werden;
5 ein Signalstärke-Zeit-Diagramm eines elektromagnetischen Abtastsignals des LiDAR-Systems aus den 1 und 2 ;
6 Signalstärke-Zeit-Diagramme eines elektromagnetischen Echosignals, oben, welches mit der Empfangseinrichtung des LiDAR-Systems aus den 1 und 2 empfangen werden kann, eines ersten und eines zweiten Shuttersignals, in der Mitte und unten, zur Ermittlung einer Empfangsgrö-ße aus dem elektromagnetischen Echosignalen;
7 ein Amplituden-Zeit-Diagramm, in dem die Zusammensetzung der jeweiligen und der vier Phasenbilder DCS₀ bis DCS₃ gezeigt sind, bei denen Echosignale von retroreflektierenden Objekten zu optischem Übersprechen zwischen Pixeln des Empfangsmatrix aus der 3 führen;
8 ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen einem Korrekturfaktor C_i und einer Entfernung D_R eines retroreflektierenden Objektziels darstellt, wobei der Korrekturfaktor C_i zur Korrektur eines optischen Übersprechens zwischen den Pixeln mit einem Korrekturverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
9 ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen Phasenverschiebungen und Testfaktoren darstellt, die für ein Korrekturverfahren zur Korrektur eines optischen Übersprechens zwischen den Pixeln gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden;
10 ein zeitliches Ansteuerungsschema für beispielhaft einige Empfangsbereiche der Empfangsmatrix aus der 3, wonach die Empfangsbereiche abwechselnd mit einer Kurz-Integrationsdauer und einer Lang-Integrationsdauer angesteuert werden.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Fahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. 2 zeigt eine Funktionsdarstellung eines Teils des Fahrzeugs 10.
Das Fahrzeug 10 verfügt über eine Detektionsvorrichtung beispielhaft in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 16 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 18, respektive 18_T und 18_R, hin überwacht werden. Das LiDAR-System 12 kann auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Mit dem LiDAR-System 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen D, respektive D_T und D_R, Richtungen und Geschwindigkeiten von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10, respektive zum LiDAR-System 12, ermittelt werden.
Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln. Beispielhaft sind in der 2 ein retroreflektives Objekt 18_R, beispielsweise in Form eines Verkehrszeichens, einer Straßenmarkierungen oder dergleichen, in einer Entfernung D_R und ein weniger stark reflektierendes Objekt 18_T, beispielsweise ein Fußgänger, eine Wand oder dergleichen, in einer Entfernung D_T, angedeutet.
Im Folgenden wird der einfacheren Erläuterung wegen jedes Objekt 18 mit einem einzigen Objektziel gleichgesetzt. Ein Objektziel ist eine Stelle eines Objekts 18, an dem elektromagnetische Abtastsignale 20, welche von dem LiDAR-System 12 in den Überwachungsbereich 14 gesendet werden, reflektiert werden können. Jedes Objekt 18 weist in der Regel mehrere solcher Objektziele auf.
Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 22 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 22 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
Das LiDAR-System 12 umfasst beispielhaft eine Sendeeinrichtung 24, eine Empfangseinrichtung 26 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 28.
Die Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können zentral oder dezentral realisiert sein. Teile der Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können auch in die Sendeeinrichtung 24 und/oder die Empfangseinrichtung 26 integriert sein.
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können elektrische Sendesignale 30, wie beispielsweise ein in der 5 gestrichelt angedeutetes Rechtecksignal, erzeugt werden.
Die Sendeeinrichtung 24 kann mit den elektrischen Sendesignalen 30 angesteuert werden, sodass diese entsprechende elektromagnetische, beispielsweise optische, Abtastsignale 20 in Form von Lichtsignalen, beispielsweise Lichtpulsen, wie beispielhaft auch in der 5 gezeigt in Form von Rechtecksignalen, in den Überwachungsbereich 14 sendet. In der 5 ist der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich eine Modulationsperiode MP des entsprechenden Abtastsignals 20 in einem Signalstärke-Zeit-Diagramm gezeigt. In der 5 ist lediglich zum Vergleich der zeitliche Verlauf des entsprechenden elektrischen Sendesignals 30 gezeigt, wobei sich die Einheit der Stärke des elektrischen Sendesignals 30 von der Signalstärke P_s des elektromagnetischen Abtastsignals 20 unterscheidet.
Die Sendeeinrichtung 24 kann als Lichtquelle beispielsweise einen oder mehrere Laser aufweisen. Darüber hinaus kann die Sendeeinrichtung 24 optional eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung aufweisen, mit welcher die elektromagnetischen Abtastsignale 20 entsprechend in den Überwachungsbereich 14 gelenkt werden können.
Die an einem Objekt 18 in Richtung der Empfangseinrichtung 26 als elektromagnetische Echosignale 34 reflektierten elektromagnetischen Abtastsignale 20 können mit der Empfangseinrichtung 26 empfangen werden. In der 6 oben ist beispielhaft ein Echosignal 34 gezeigt, welches zu dem Abtastsignal 20 aus der 5 gehört. Das Echosignale 34 ist ebenso wie das entsprechende Abtastsignal 20 ein Rechtecksignal.
Die Empfangseinrichtung 26 kann optional eine Echosignal-Umlenkeinrichtung aufweisen, mit der die elektromagnetischen Echosignale 34 zu einer in der 3 in der Vorderansicht gezeigten Empfangsmatrix 36 der Empfangseinrichtung 26 gelenkt werden. Die Empfangsmatrix 36 ist beispielsweise mit einem Flächensensor in Form eines CCD Sensors mit einer Vielzahl von Pixeln 38 realisiert.
Mit den Pixeln 38 der Empfangsmatrix 36 können die jeweils auftreffenden Anteile des elektromagnetischen Echosignals 34 in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden.
Jedes Pixel 38 ist über geeignete Verschlussmittel für die Erfassung von elektromagnetischen Echosignalen 34 für definierte Aufnahmezeitbereiche TB aktivierbar. Zur besseren Unterscheidung können im Folgenden unterschiedliche Aufnahmezeitbereiche TB mit unterschiedlichen Indices, beispielsweise i, versehen sein, also als Aufnahmezeitbereich TB_i bezeichnet werden. Beispielhaft sind die Pixel 38 jeweils in vier Aufnahmezeitbereichen TB_i, nämlich TB₀, TB₁, TB₂ und TB₃, zur Erfassung von Empfangssignalen 34 aktivierbar, welche beispielsweise in der 4 bezeichnet sind. Jeder Aufnahmezeitbereich TB_i ist durch einen Startzeitpunkt und eine Integrationsdauer t_INT definiert. Die Integrationsdauern t_INT der Aufnahmezeitbereiche TB_i sind deutlich kürzer als eine Periodendauer t_MOD der Modulationsperiode MP des Sendesignals 30 und des elektromagnetischen Abtastsignals 20. Die zeitlichen Abstände zwischen jeweils zwei definierten Aufnahmezeitbereichen TB_i sind kleiner als die Periodendauer t_MOD der Modulationsperiode MP. Mehrere hintereinander folgende Modulationsperioden MP können im Folgenden zur besseren Unterscheidung mit einem jeweiligen Index, beispielsweise k, versehen sein, also als Modulationsperiode MP_k bezeichnet werden.
Während eines Aufnahmezeitbereichs TB_i können auf das jeweilige Pixel 38 treffende Anteile von Echosignalen 34 in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. Aus den Empfangssignalen können jeweilige Phasenbilder DCS_i (Differtial Correlation Sample) und deren Amplituden A_i ermittelt werden, welche jeweilige Signalausschnitte des Echosignals 34 in den jeweiligen Aufnahmezeitbereichen TB_i charakterisieren. Die Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ und deren Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ charakterisieren die jeweilige Lichtmenge, die während den Aufnahmezeitbereichen TB₀, TB₁, TB₂ und TB₃ mit den entsprechend aktivierten Pixeln 38 des Empfängers 36 gesammelt wird.
Beispielhaft kann jedes Pixel 38 individuell aktiviert und ausgelesen werden. Die Verschlussmittel können auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Derartige Verschlussmittel können als sogenannte „Shutter“ realisiert werden. Beispielhaft können die Pixel 38 mit entsprechenden periodischen Aufnahme-Steuersignalen in Form von Shuttersignalen 56-1 und 56-2 angesteuert werden. Beispielhaft sind in der 6 Mitte und unten die Shuttersignalen 56-1 und 56-2 gezeigt, mit denen die jeweiligen Empfängerpixel 38 angesteuert wird zur Ermittlung der Empfangsgröße DCS₀. Bei den Shuttersignalen 56-1 und 56-2 handelt es sich jeweils um Rechtecksignale mit der gleichen Periodendauer wie die Sendesignale 30, die Abtastsignale 20 und die Echosignale 34. Die Shuttersignalen 56-1 und 56-2 werden über die elektrischen Sendesignale 30 oder gemeinsam mit diesen getriggert. So werden die elektrischen Empfangssignale zu den elektrischen Sendesignalen 30 in Bezug gebracht werden. Beispielhaft können die elektrischen Sendesignale 30 zu einem Startzeitpunkt ST, welcher in der 4 angedeutet ist, getriggert werden. Die Empfängerpixel 38 werden mit den entsprechend zeitlich versetzten Shuttersignalen 56-1 und 56-2 getriggert.
Die Pixel 38 sind flächig in beispielhaft mehr als 100 Empfängerbereichen EB_i in Form von Linien mit jeweils beispielhaft mehr als 100 Pixeln 38 angeordnet. Beispielhaft werden die Pixel 38 eines Empfängerbereichs EB_i in einer Modulationsperiode MP_k gleichzeitig im selben Aufnahmezeitbereich TB_i aktiviert. Die Pixel 38 benachbarter Empfängerbereiche EB_i können in einer Modulationsperiode MP_k beispielhaft in unterschiedlichen oder gleichen Aufnahmezeitbereichen TB_i aktiviert werden.
Die Empfangseinrichtung 26 kann optional optische Elemente, beispielsweise refraktive Elemente, diffraktive Elemente und/oder reflektierende Elemente oder dergleichen, aufweisen, mit denen aus dem Überwachungsbereich 14 kommende elektromagnetische Echosignale 34 in Richtung der Empfängerbereiche EB_i betrachtet abhängig von der Richtung, aus der sie kommen auf jeweilige Pixel 38 abgebildet werden. So kann aus der Position der angeleuchteten Pixel 38 innerhalb eines Empfängerbereichs EB_i die Richtung eines Objekts 18, an dem das Abtastsignal 38 reflektiert wird, ermittelt werden. In Richtung senkrecht zu den Empfängerbereichen EB_i betrachtet werden die Echosignale 34 möglichst gleichmäßig auf die Pixel 38 in der gleichen Spalte aller Empfängerbereiche EB_i abgebildet.
In der 4 sind eine Modulationsperiode MP einer Empfangs-Hüllkurve 42 der Empfangsgrößen DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ in einem gemeinsamen Signalstärke-Zeit-Diagramm gezeigt.
Die Empfangs-Hüllkurve 42 ist gegenüber dem Startzeitpunkt ST zeitlich versetzt. Der Zeitversatz in Form einer Phasendifferenz Φ charakterisiert die Flugzeit zwischen dem Aussenden des elektromagnetischen Abtastsignals 20 und dem Empfang des entsprechenden elektromagnetischen Echosignals 34.
Aus der Phasendifferenz Φ kann die Entfernung D des reflektierenden Objekts 18 ermittelt werden. Die Phasenverschiebung Φ kann daher als Entfernungsgröße für die Entfernung D verwendet werden. Die Flugzeit ist bekanntermaßen proportional zur Entfernung D des Objekts 18 relativ zu dem LiDAR-System 12.
Die Periodendauer t_MOD der Sendesignale 30 und der Abtastsignale 20 gibt die maximale Entfernung vor, die mit dem LiDAR-System 12 noch eindeutig erfasst werden kann. Die Periodendauer t_MOD ist größer als die Flugzeit des Abtastsignals 20 und des Echosignals 34 bei Reflexionen an Objekten 18 in der maximalen interessierenden Entfernung. Die Messdauer einer Messung entspricht der Periodendauer t_MOD. Beispielhaft kann die Periodendauer t_MOD in der Größenordnung von etwa 40 ms bis 50 ms liegen. Es können kontinuierlich Entfernungsmessungen innerhalb des Eindeutigkeitsbereichs durchgeführt werden. Entfernungen außerhalb der maximalen Entfernung, welche sich nicht innerhalb des Eindeutigkeitsbereichs befinden, können durch entsprechende, hier nicht weiter interessierende Datenbearbeitung ebenfalls erfasst werden.
Die Empfangs-Hüllkurve 42 kann durch beispielhaft vier Stützstellen in Form der vier Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ angenähert werden. Alternativ kann die Empfangs-Hüllkurve 42 auch durch mehr oder weniger Stützstellen in Form von Phasenbildern angenähert werden.
Die Aufnahmezeitbereiche TB₀, TB₁, TB₂ und TB₃ werden jeweils bezogen auf ein Startereignis beispielhaft in Form eines Triggersignals für das elektrische Sendesignal 30 gestartet. Beispielhaft erstreckt sich die Modulationsperiode MP_k des Sendesignals 30 und damit des Abtastsignals 20 über 360°. Die Aufnahmebereiche TB₀, TB₁, TB₂ und TB₃ starten beispielhaft jeweils mit einem Abstand von 90° bezogen auf die Modulationsperiode MP zueinander.
Eine Entfernung D eines erfassten Objekts 18 kann beispielhaft aus den Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ der Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ für ein jeweiliges Pixel 38 wie folgt rechnerisch angenähert werden: $D = \frac{c}{2} \frac{1}{2 π ƒ_{s}} [π + a t a n 2 (\frac{A_{3} - A_{1}}{A_{2} - A_{0}})]$
Dabei sind c die Lichtgeschwindigkeit und fs die Modulationsfrequenz des Sendesignals 30. Der Term aus den Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ der Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ repräsentiert die Phasenverschiebung Φ.
Wenn eine Szene mit unterschiedlich stark reflektierenden Objekten 18, wie beispielhaft in der 3 gezeigt dem Objekt 18_T und dem retroreflektiven Objekt 18_R, vorliegt, kann die Stärke des Echosignals 34, welches an dem retroreflektiven Objekt 18_R reflektiert wird, deutlich größer sein als die Stärke des Echosignals 34, welches an dem weniger stark reflektierenden Objekt 18_T reflektiert wird. Abhängig von der Integrationsdauer t_INT kann das Echosignal 34 von dem retroreflektiven Objekt 18_R zu optischem Übersprechen zwischen den Pixeln 38, welche direkt von dem Echosignal 34 des retroreflektiven Objekt 18_R getroffen werden, und den benachbarten Pixeln 38, welche beispielsweise von den Echosignalen 34 des Objekts 18_T getroffen werden, führen. Abhängig von der Integrationsdauer t_INT kann die Messung für das retroreflektiven Objekt 18_R selbst übersteuert sein. Folglich können die Entfernungen D der Objekt 18 nicht oder nicht korrekt ermittelt werden.
Aufgrund von internen Reflexionen beispielsweise in einem optischen Empfangspfad und/oder durch optisches Übersprechen in der Empfangsmatrix 36 kann das Signal der Entfernungsmessung über große Teile der Empfangsmatrix 36 verschmieren. Das von dem retroreflektiven Objekt 18_R reflektierte Echosignal 34 können die Echosignale 34 von dem anderen Objekt 18_T in der Empfangsmatrix 36 effektiv überlagern und die dominante Information im restlichen Bild bilden. Für das Objekt 18_T wird so fälschlicherweise die Entfernung D_R des retroreflektiven Objekt 18_R angenommen.
In der 7 ist ein Amplituden-Zeit-Diagramm für die jeweiligen Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ von vier Phasenbildern DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ bei einer beispielhaften Entfernungsmessung mit einem beispielhaften Pixel 38, welcher der besseren Unterscheidbarkeit wegen im Folgenden als Zielpixel 38 für das interessierende Objekt 18_T bezeichnet wird, gezeigt. Die Entfernungsmessung ist einer Messphase MP bei der in der 3 beispielhaft gezeigten Szene mit dem Objekt 18_T und dem retroreflektiven Objekt 18_R erfolgt. Das Zielpixel 38 wird direkt von dem Echosignal 34 angestrahlt, das von dem Objekt 18_T kommt. Ferner wirkt sich optisches Übersprechen von Pixeln 38, welche mit dem starken Echosignal 34 angestrahlt werden, welches von dem retroreflektiven Objekt 18_R kommt, auf die mit dem Zielpixel 38 erfassten Phasenbildern DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ und deren Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ aus.
Jede Amplitude A_k, wobei k der Index für das entsprechende Phasenbild DCS_k ist, welche mit dem Zielpixel 38 erfasst wird, setzt sich zusammen aus einem Grundrauschen N, in der 7 jeweils unten, einem Amplitudenanteil AA_T,k , 7 in der Mitte, welcher von dem Echosignal 34 des Objekts 18_T herrührt, und einem Amplitudenanteil AA_R,k, 7 oben, welcher vom optischen Übersprechen des Echosignals 34 des retroreflektiven Objekts 18_R herrührt.
Das Grundrauschen N ist über alle Phasenbilder DCS_k nahezu gleich.
Der Amplitudenanteil AA_T,k des Objekts 18_T ist abhängig von der Entfernung D_T, in der sich das Objekt 18_T befindet, und entsprechend von der Phasenverschiebung Φ_T . Es gilt: $A A_{T, k} = A_{T, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{T})$
Dabei sind A_T,k ein Amplituden-Parameter des Phasenbildes DCS_k für das Objekt 18_T, f_MOD die Modulationsfrequenz des Sendesignals 30 und T_INT die Integrationsdauer für die Messung.
Der Amplitudenanteil AA_R,k aus dem Übersprecheffekt des retroreflektiven Objekts 18_R auf das Zielpixel 38 ist abhängig von der Entfernung D_R, in der sich das retroreflektive Objekt 18_R befindet, und entsprechend von der Phasenverschiebung Φ_R. Es gilt: $A A_{R, k} = \sum_{i} A_{i, R, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R})$
Dabei sind A_i,R,k individuelle Amplituden-Parameter des Phasenbildes DCS_k für die Pixel 38, die von dem Echosignal 34 des retroreflektiven Objekts 18_R angeleuchtet werden und von denen ein optisches Übersprechen zu benachbarten Pixeln 38 ausgeht. Der Laufparameter i bezeichnet die Pixel 38, außer dem Zielpixel 38, von denen optisches Übersprechen ausgeht.
Für die Amplituden A_k, welche mit dem Zielpixel 38 erfasst werden, gilt: $A_{k} = N + A_{T, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{T}) + \sum_{i} A_{i, R, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R})$
Ohne das Grundrauschen N und den Amplitudenanteil AA_R,k aus dem optischen Übersprecheffekt könnte mithilfe der mit dem beispielhaften Zielpixel 38 erfassten Phasenbildern DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ entsprechend der obigen Gleichung G1 die Entfernung D_T des Objekts 18_T ermittelt werden aus: $D_{T} = \frac{c}{2} \frac{1}{2 π ƒ_{s}} [π + a t a n 2 (\frac{A A_{T,3} - A A_{T,1}}{A A_{T,2} - A A_{T,0}})]$
Das Grundrauschen N kann einfach beispielsweise mittels Kalibrationsmessungen ermittelt werden.
Der Amplitudenanteil AA_R,k aus dem optischen Übersprecheffekt kann wie folgt mittels einem Korrekturterm KT angenähert werden.
Hierzu werden wenigstens eine Entfernungsmessung (Kurz-Entfernungsmessung) in einer Kurz-Messphase in Form einer Messperiode MP_K mit einer Kurz-Integrationsdauer t_INT,K und wenigstens eine Entfernungsmessung (Lang-Entfernungsmessung) in einer Lang-Messphase in Form einer Messperiode MP_L mit einer Lang-Integrationsdauer t_INT,L durchgeführt. Die Entfernungsmessungen können beispielhaft nach einem Ansteuerungsschema durchgeführt werden, dass weiter unten in Verbindung mit der 10 erläutert wird.
Die Länge der Kurz-Integrationsdauer t_INT,K ist so gewählt, dass auch die starken Echosignale 34 von dem retroreflektiven Objekt 18_R nicht zu einer Übersteuerung in der Empfangsmatrix 36 führt. Beispielsweise kann die Kurz-Integrationsdauer t_INT,K etwa 1 µs betragen. Aus den bei der Kurz-Entfernungsmessung erfassten Amplituden A₀, A₁, A₂ und A₃ der Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ wird die Phasenverschiebung Φ_R für das retroreflektiven Objekt 18_R ermittelt, welche mit der Entfernung D_R korreliert.
Die Länge der Lang-Integrationsdauer t_INT,L ist so gewählt, dass auch schwächere Echosignale 34 von dem Objekt 18_T erfasst werden können. Beispielsweise kann die Lang-Integrationsdauer t_INT,L etwa 1000 µs betragen. Es wird im Folgenden der einfachen Verständlichkeit wegen davon ausgegangen, dass die Echosignale 34 von dem Objekt 18_T lediglich von einem Pixel 38 (Zielpixel 38) während der Lang-Entfernungsmessung erfasst werden.
Der Korrekturterm KT ergibt sich auf Basis der Phasenverschiebung Φ_R aus der Kurz-Entfernungsmessung wie folgt: $K T = \sum_{I} C_{i} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T, L} + Φ_{R})$
Dabei ist C_i ein jeweiliger Korrekturfaktor für die Pixel 38 außerdem Zielpixel 38. Der Korrekturfaktor C_i kann, wie weiter unten näher erläutert wird, vorgegeben werden oder aus Messwerten von Entfernungsmessungen ermittelt werden. Der Korrekturterm KT wird umso größer, je länger die Integrationsdauer t_INT,L ist. Ferner wird der Korrekturterm KT umso größer, Je größer die Anzahl der Pixel 38 ist, die bei der Kurz-Entfernungsmessung als von Echosignalen 34 des retroreflektiven Objekts 18_R getroffen erfasst werden.
Von den bei der Lang-Entfernungsmessung erfassten Amplituden A_k, nämlich A₀, A₁, A₂ und A₃, der Phasenbilder DCS₀, DCS₁, DCS₂ und DCS₃ werden jeweils das Grundrauschen N und der Korrekturterm KT wie folgt von den erfassten Amplituden A_k, nämlich A₀, A₁, A₂ und A₃, abgezogen und entsprechende korrigierte Amplituden A_k,corr , nämlich A_0,corr, A_1,corr, A_2,corr und A_3,corr , ermittelt: $A_{k, c o r r} = A_{k} - N - K T$
also $\begin{array}{l} A_{k, c o r r} = N + A_{T, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{T}) + \sum_{i} A_{i, R, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R}) - N \\ - \sum_{I} C_{i} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R}) \end{array}$
Auf diese Weise wird der Einfluss des optischen Übersprechens durch das retroreflektive Objekt 18_R vermindert.
Aus den korrigierten Amplituden A_0,corr, A_1,corr, A_2,corr und A_3,corr wird analog zu der Gleichung G5 die Entfernung D_T des Objekts 18_T ermittelt: $D_{T} = \frac{c}{2} \frac{1}{2 π ƒ_{s}} [π + a t a n 2 (\frac{A_{3, corr} - A_{1, corr}}{A_{2, corr} - A_{0, corr}})]$
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele für Verfahren zur Ermittlung des Korrekturterms KT erläutert:

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Korrekturterms KT wird der Korrekturfaktor C_i beispielsweise aus Modellbetrachtungen vorgegeben. Dabei wird davon ausgegangen, dass die individuellen Amplituden-Parameter A_i,R,k des Phasenbildes DCS_k für die Pixel 38, die von dem Echosignal 34 des retroreflektiven Objekts 18_R angeleuchtet werden, aus Gleichung G3 von der Entfernung D_R des retroreflektiven Objekts 18_R abhängen. Entsprechend wird der Korrekturfaktor C_i abhängig von der Entfernung D_R vorgegeben. Beispielsweise kann zwischen dem Korrekturfaktor C_i und der Entfernung D_R einen exponentiellen Zusammenhang bestehen, wie er in der 8 gezeigt ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Korrekturterms KT wird der Korrekturfaktor C_i aus Messwerten von Entfernungsmessungen ermittelt. Dabei werden mithilfe der Gleichung G8 für die Pixel 38, welche eine Phasenverschiebung Φ_P in der Nähe der Phasenverschiebung Φ_R für das retroreflektive Objekt 18R haben, für verschiedene Testfaktoren TF_i,j , die anstelle des Korrekturfaktors C_i eingesetzt werden, die jeweiligen Test-Phasenverschiebungen Φ_Test berechnet. Die Test-Phasenverschiebungen Φ_Test nähern sich bei guter Ernährung mit dem entsprechenden Testfaktor TF_i,j der Phasenverschiebung Φ_T, welche dem erfassten Objekt 18T entspricht.
Die auf Basis der Gleichung G8 angepasste Gleichung lautet: $\begin{array}{l} A_{k, c o r r} = N + A_{T, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{T e s t}) + \sum_{i} A_{i, R, k} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R}) - N \\ - \sum_{I} T F_{i, j} sin (ƒ_{M O D} t_{I N T} + Φ_{R}) \end{array}$
In der 9 ist der Zusammenhang zwischen der Test-Phasenverschiebung Φ_Test und dem Testfaktoren TF_i,j in einem Diagramm gezeigt. Dort sind die Test-Phasenverschiebungen Φ_Test für beispielhaft neun unterschiedliche Testfaktoren TF_i,1 bis TF_i,9 dargestellt.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen Φ_Test für die ersten drei Testfaktoren TF_i,1 bis TF_i,3, in der 9 links, liegen alle etwa auf einem ersten Plateau 46 im Bereich der Phasenverschiebung Φ_R für das retroreflektive Objekt 18R.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen Φ_Test für die letzten drei Testfaktoren TF_i,7 bis TF_i,9, in der 9 rechts, liegen alle etwa auf einem zweiten Plateau 48 im Bereich der Phasenverschiebung Φ_R für das retroreflektive Objekt 18R zuzüglich 180°.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen Φ_Test für die mittleren Testfaktoren TF_i,4 bis TF_i,6 liegen etwa auf einer Geraden 50, welche sich zwischen dem Wertepaar für die Test-Phasenverschiebung Φ_Test für den Testfaktor TF_i,3 und dem Wertepaar für die Test-Phasenverschiebung Φ_Test für den Testfaktor TF_i,7 , also zwischen dem ersten Plateau 46 und dem zweiten Plateau 48, erstreckt.
Zur Ermittlung des gesuchten Korrekturfaktors C_i wird angenommen, dass die tatsächliche Phasenverschiebung Φ_T für das Objekt 18_T in der Mitte zwischen der Phasenverschiebung Φ_R und der Phasenverschiebung Φ_R +180° liegt. Aus der 9 ist ersichtlich, dass das Wertepaar mit der Phasenverschiebung Φ_T und dem Korrekturfaktor C_i auf der Geraden 50 liegt. Der gesuchte Korrekturfaktor C_i kann beispielsweise durch ein numerisches Verfahren, ein Iterationsverfahren oder dergleichen ermittelt werden.
Sollte die Phasenverschiebung Φ_T ohnehin im Bereich der Phasenverschiebung Φ_R liegen, so ist keine große Änderung der Phasenverschiebung zu erwarten.
Mit dem Verfahren gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel kann die korrekte Reichweite des unter dem Störsignal des retroreflektiven Objekts 18_R liegenden Signals des Objekts 18_T herausgerechnet werden. Dieses Verfahren funktioniert sehr gut, wenn die Überstrahlung durch das Störsignale sehr stark ist, da sich die beiden Plateaus 46 und 48 stark unterscheiden.
Die beiden Verfahren zur Ermittlung des Korrekturterms KT gemäß der oben erläuterten Ausführungsbeispiele können, auch in unterschiedlichen Reihenfolgen, kombiniert werden.
In der 10 ist ein zeitliches Ansteuerungsschema für beispielhaft vier Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 für Messzyklen mit jeweils mit vier Modulationsperioden MP₁ bis MP₄ gezeigt, welches für das oben beschriebene Verfahren zur Korrektur des Übersprechens verwendet werden kann. In der 10 ist beispielhaft ein vollständiger Messzyklus mit den Modulationsperioden MP₁ bis MP₄ und ein Ausschnitt eines weiteren Messzyklus mit den Modulationsperioden MP₁ bis MP₃ dargestellt.
In jeder Modulationsperiode MP_i werden die Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 mit unterschiedlichen Aufnahmezeitbereichen TB₀ bis TB₃ angesteuert. Die Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 erfassen in der Modulationsperiode MP_i insgesamt alle vier Phasenbilder DCS₀ bis DCS₃. Beispielsweise erfolgen in der ersten Modulationsperiode MP₁ die Ansteuerung des Empfangsbereichs EB_n mit dem Aufnahmezeitbereich TB₀, die Ansteuerung des Empfangsbereichs EB_n+1 mit dem Aufnahmezeitbereich TB₁, die Ansteuerung des Empfangsbereichs EB_n+2 mit dem Aufnahmezeitbereich TB₂ und die Ansteuerung des Empfangsbereichs EB_n+3 mit dem Aufnahmezeitbereich TB₃.
Mit Fortschreiten der Modulationsperioden MP wird bei den Empfangsbereichen EB_n bis EB_n+3 jeweils der Zähler i für den jeweiligen Aufnahmezeitbereich TB_i um eins erhöht. So wird in vier hintereinander folgenden Modulationsperioden MP jeder der Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 insgesamt mit allen vier Aufnahmezeitbereichen TB₀ bis TB₃ angesteuert. Beispielsweise wird der Empfangsbereich EB_n in den vier nacheinander folgenden Modulationsperioden MP₁ bis MP₄ nacheinander mit den Aufnahmezeitbereichen TB₀ bis TB₃ angesteuert.
Jeweils in der zweiten Modulationsperiode MP₂ eines Messzyklus werden die Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 mit der Kurz-Integrationsdauer t_INT,K, beispielhaft mit 1 µs, angesteuert. In den jeweils zweiten Modulationsperioden MP₂ wird jeweils eine oben beschriebene Kurz-Entfernungsmessung durchgeführt. Die zweiten Modulationsperioden MP₂ bilden Kurz-Messphasen und sind in der 10 der besseren Unterscheidbarkeit wegen zusätzlich mit dem Index „K“ versehen.
Jeweils in der ersten Modulationsperiode MP₁, der dritten Modulationsperiode MP₃ und der vierten Modulationsperioden MP₄ werden die Empfangsbereiche EB_n bis EB_n+3 mit der Lang-Integrationsdauer t_INT,L, beispielhaft mit 1000 µs, angesteuert. In den Modulationsperioden MP₁, MP₃ und MP₄ werden die oben beschriebene Lang-Entfernungsmessungen durchgeführt. Die Modulationsperioden MP₁, MP₃ und MP₄ bilden Lang-Messphasen und sind in der 10 der besseren Unterscheidbarkeit wegen zusätzlich mit dem Index „L“ versehen.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die Entfernung D_R und/oder die Phasenverschiebung Φ_R für das retroreflektive Objekt 18_R statt mithilfe der Kurz-Entfernungsmessung ermittelt auch geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Wiederholrate von Entfernungsmessungen mit dem LiDAR-System 12 erhöht werden.
Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können bei der Kurz-Entfernungsmessung und der Lang-Entfernungsmessung auch unterschiedliche Modulationsfrequenzen f_MOD für das Sendesignal 30 verwendet werden. Dabei können die verwendeten Modulationsfrequenzen f_MOD gegenseitig verrechnet werden. Auf diese Weise kann die Kurz-Entfernungsmessung zur Bestimmung einer Eineindeutigkeit bei Phasenmessungen erweitert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2743724 B1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung (12) zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen (Φ), welche Entfernungen (D) von mit der optischen Detektionsvorrichtung (12) erfassten Objekten (18) charakterisieren, bei dem wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) erzeugt und in einen Überwachungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet wird, mit wenigstens einem Teil von Pixeln (38) einer optischen Empfangsmatrix (36) wenigstens ein elektromagnetisches Echosignal (34), welches von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignal (20) herrührt, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt wird, und mittels wenigstens einem Teil der Empfangssignale wenigstens eine Entfernungsgröße (Φ), welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) zu der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (12) charakterisiert, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass optisches Übersprechen zwischen Pixeln (38) der Empfangsmatrix (36) korrigiert wird, wobei in wenigstens einer Kurz-Messphase (MP_K) mit wenigstens einem Teil der Pixel (38) Echosignale (34) mit wenigstens einer Kurz-Integrationsdauer (t_INT,K) empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Pixel (38) mittels dem wenigstens einen Empfangssignal wenigstens eine Korrekturgröße (KT) ermittelt wird, in wenigstens einer Lang-Messphase (MP_L) mit wenigstens einem Teil der Pixel (38) Echosignale (34) mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer (t_INT,L), welche länger ist als die wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (t_INT,K), empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Teil der Pixel (38) mittels wenigstens einem Empfangssignal aus wenigstens einer Lang-Messphase (MP_L) und wenigstens einer Korrekturgröße (KT) aus wenigstens einer Kurz-Messphase (MP_K) wenigstens eine Entfernungsgröße (Φ) ermittelt wird, welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) charakterisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturgrö-ße (KT) für wenigstens einen Pixel (38) aus wenigstens einer Entfernungsgröße (Φ), welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) charakterisiert, und wenigstens einem Korrekturparameter (C) ermittelt wird, wobei wenigstens ein Korrekturparameter (C) vorab vor dem Betrieb der Detektionsvorrichtung (12) ermittelt wird und/oder wenigstens ein Korrekturparameter (C) aus Größen berechnet wird, die bei einem Betrieb der Detektionsvorrichtung (12) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kurz-Messphase (MP_K) zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase (MP_L) durchgeführt wird und/oder wenigstens eine Kurz-Messphase (MP_K) zeitlich nach wenigstens einer Lang-Messphase (MP_L) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (t_INT,K) so eingestellt wird, dass ein optisches Übersprechen in der optischen Empfangsmatrix (36) minimiert wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lang-Integrationsdauer (t_INT,L) um einen Faktor etwa zwischen 10 und 10000 länger eingestellt wird als wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (t_INT,K).
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) auf Basis wenigstens eines elektrischen Sendesignals (30) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein moduliertes elektromagnetisches Abtastsignal (20) aus wenigstens einem modulierten elektrischen Sendesignal (30) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Pixel (38) wenigstens ein Signalausschnitt wenigstens eines elektromagnetischen Echosignals (34) wenigstens eines an wenigstens einem Objekt (18) reflektierten Abtastsignals (20) in wenigstens einem definierten Aufnahmezeitbereich (TB) erfasst und in ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal umgewandelt wird.
Detektionsvorrichtung (12) zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen (Φ), welche Entfernungen (D) von mit der Detektionsvorrichtung (12) erfassten Objekten (18) charakterisieren, welche aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (24), mit welcher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung (26) mit wenigstens einer optischen Empfangsmatrix (36) mit einer Mehrzahl von Pixeln (38), mit denen elektromagnetische Echosignale (34), welche von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen (20) herrühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche.
Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (12) zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen (Φ), welche Entfernungen (D) von mit der Detektionsvorrichtung (12) erfassten Objekten (18) charakterisieren, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung (12) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (24), mit welcher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung (26) mit wenigstens einer optischen Empfangsmatrix (36) mit einer Mehrzahl von Pixeln (38), mit denen elektromagnetische Echosignale (34), welche von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen (20) herrühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens eine Detektionsvorrichtung (12) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.