DE102021127000A1

DE102021127000A1 - Detektionsvorrichtung insbesondere eines Fahrzeugs zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mittels elektromagnetischen Abtastsignale, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021127000A1
Application number: DE102021127000.6A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Beuth
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20
Also published as: WO2023066769A1

Abstract

Es werden eine Detektionsvorrichtung (14) insbesondere eines Fahrzeugs zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (20) mittels elektromagnetischer Abtastsignale (28), ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung (14) beschrieben. Die Detektionsvorrichtung (14) umfasst wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) zum Senden von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in den wenigstens einen Überwachungsbereich (20), und wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) zum Empfangen von elektromagnetischen Echosignalen (30), welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich (20) reflektierten Abtastsignalen (28) herrühren. Die wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) weist wenigstens eine Signalquelle (36) zur Erzeugung elektromagnetischer Abtastsignale (28) und wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) auf zur Zerstreuung von mit der wenigstens einen Signalquelle (36) erzeugten elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in wenigstens einen eine gedachte Achse (18) umgebenden Überwachungsbereich (20). Die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) umfasst wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) zur Leitung elektromagnetischer Abtastsignale (28). Der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper (41) weist wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich (42) für von wenigstens einer Signalquelle (36) kommende Abtastsignal (28) und wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt (48) auf, der sich an einer bezüglich der gedachten Achse (18) radial äußeren Umfangsseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt und in dem Abtastsignale (28), die in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) geleitet werden, aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) austreten können.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung insbesondere eines Fahrzeugs zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mittels elektromagnetischer Abtastsignale, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Senden von elektromagnetischen Abtastsignalen in den wenigstens einen Überwachungsbereich, und mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von elektromagnetischen Echosignalen, welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektierten Abtastsignalen herrühren, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens eine Signalquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Abtastsignale und wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung aufweist zur Zerstreuung von mit der wenigstens einen Signalquelle erzeugten elektromagnetischen Abtastsignalen in wenigstens einen eine gedachte Achse umgebenden Überwachungsbereich.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mittels elektromagnetischer Abtastsignale, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden von elektromagnetischen Abtastsignalen in den wenigstens einen Überwachungsbereich, und wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von elektromagnetischen Echosignalen, welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektierten Abtastsignalen herrühren, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens eine Signalquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Abtastsignale und wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung aufweist zur Zerstreuung von mit der wenigstens einen Signalquelle erzeugten elektromagnetischen Abtastsignalen in wenigstens einen eine gedachte Achse umgebenden Überwachungsbereich.
Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung insbesondere eines Fahrzeugs, bei dem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs elektromagnetische Abtastsignale mit wenigstens einer Signalquelle erzeugt, mit wenigstens einer Signalzerstreuungseinrichtung zerstreut und in wenigstens einen eine gedachte Achse umgebenden Überwachungsbereich gesendet werden und Echosignale, welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektierten Abtastsignalen herrühren, empfangen werden.
Stand der Technik
Aus der DE 20 2014 101 550 U1 ist eine 3D-Kamera bekannt. Die 3D-Kamera weist einerseits eine Kameraeinheit mit einem Bildsensor und einer Steuer- und Auswerteeinrichtung und andererseits eine Beleuchtungseinheit mit einer Lichtquelle auf. Der Kameraeinheit und der Beleuchtungseinheit sind die jeweils als Panoramaspiegel bezeichnete Spiegeloptiken oder katadioptrische Optiken zugeordnet. Die Panoramaspiegel sorgen dafür, dass das Sichtfeld der Kameraeinheit beziehungsweise das Beleuchtungsfeld der Beleuchtungseinheit auf einen großen Winkelbereich von bis zu 360° erweitert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detektionsvorrichtung, ein Fahrzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Erweiterung wenigstens eines Überwachungsbereichs einfacher realisiert werden kann. Insbesondere soll die Erweiterung des wenigstens einen Überwachungsbereichs mit geringerem Aufwand, insbesondere Platzaufwand, Bauteilaufwand, Montageaufwand und/oder Verfahrensaufwand, realisiert werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper zur Leitung elektromagnetischer Abtastsignale umfasst, wobei der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich für von wenigstens einer Signalquelle kommende Abtastsignal und wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt aufweist, der sich an einer bezüglich der gedachten Achse radial äußeren Umfangsseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt und in dem elektromagnetische Abtastsignale, die in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper geleitet werden, aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper austreten können.
Erfindungsgemäß weist die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper auf. Der Signalwellen-Leitkörper weist an einer radial äu-ßeren Umfangsseite wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt auf. Der wenigstens eine Signalaustrittsabschnitt erstreckt sich bezüglich der gedachten Achse umfangsmäßig zusammenhängend. Der wenigstens eine Signalaustrittsabschnitt erstreckt sich über einen Winkel von 360° um die gedachte Achse. In dem Signalwellen-Leitkörper können die elektromagnetischen Abtastsignale an unterschiedliche Stellen des wenigstens einen Signalaustrittsabschnitts geleitet werden. In dem wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt können in dem Signalwellen-Leitkörper geleitete Abtastsignale aus dem Signalwellen-Leitkörper austreten und in den Überwachungsbereich, respektive ein Beleuchtungsfeld der Sendeeinrichtung, gesendet werden. So kann ein ringförmiger Überwachungsbereich, respektive ein ringförmiges Beleuchtungsfeld, mit Abtastsignalen beleuchtet werden.
Der Signalaustrittsabschnitt kann wenigstens eine Signalaustrittsfläche aufweisen, durch die die Abtastsignale aus dem Signalwellen-Leitkörper in die Umgebung gelangen können. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich über einen Winkel von 360° um die gedachte Achse mit Abtastsignalen beleuchtet werden.
Die erfindungsgemäße Sendeeinrichtung mit wenigstens einer Signalquelle und wenigstens einem Signalwellen-Leitkörper kann einfacher realisiert werden, als die Anordnung einer Lichtquelle mit einer Spiegeloptik oder einer katadioptrische Optik, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Sendeeinrichtung mit einem geringeren Bauteilaufwand als die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung realisiert werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Sendeeinrichtung einfacher justiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Überwachungsbereich die Überlappung wenigstens eines Beleuchtungsfelds der wenigstens einen Sendeeinrichtung und eines Empfangssichtfelds der wenigstens eine Empfangseinrichtung sein. Ein Beleuchtungsfeld der wenigstens einen Sendeeinrichtung ist ein räumlicher Bereich, welcher mit der wenigstens einen Sendeeinrichtung mit elektromagnetischen Abtastsignalen beleuchtet werden kann. Ein Empfangssichtfeld der wenigstens eine Empfangseinrichtung ist ein räumlicher Bereich, aus welchem mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung Echosignale empfangen werden können. Mit der wenigstens einen Sendeeinrichtung werden elektromagnetische Abtastsignalen wenigstens in den wenigstens einen Überwachungsbereich gesendet. Darüber hinaus kann die Detektionsvorrichtung auch so ausgestaltet sein, dass elektromagnetische Abtastsignale auch Bereiche außerhalb des wenigstens einen Überwachungsbereichs, also außerhalb des Empfangssichtfelds der wenigstens einen Empfangseinrichtung, beleuchten. Auf diese Weise kann eine Überlappung des Empfangssichtfelds und des Beleuchtungsfeldes und damit ein Überwachungsbereich vergrößert werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper ein Wellenleiter für elektromagnetische Abtastsignale, insbesondere ein Lichtwellenleiter, sein. Auf diese Weise können die Wellen der elektromagnetischen Abtastsignale geleitet werden.
Ein Signaleinkopplungsbereich ist der Bereich eines Signalwellen-Leitkörpers, in dem von wenigstens einer Signalquelle erzeugte Abtastsignale in den Signalwellen-Leitkörper eingekoppelt werden. Eine Signaleintrittsfläche ist eine Fläche eines Signalwellen-Leitkörpers, welche den Signalwellen-Leitkörper im Signaleinkopplungsbereich zur Umgebung hin, insbesondere zur Eintrittsseite hin, begrenzt. Die von einer Signalquelle kommenden Abtastsignale gelangen durch die Signaleintrittsfläche in den Signalwellen-Leitkörper.
Vorteilhafterweise können die elektromagnetischen Abtastsignale und entsprechend die elektromagnetischen Echosignale Lichtsignale in einem für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereich sein. Auf diese Weise können für Lichtsignale geeignete Bauteile verwendet werden.
Zerstreuung von Abtastsignalen im Sinne der Erfindung bedeutet, dass Anteile der Abtastsignale voneinander weg gestreut werden. Dabei unterscheiden sich die Richtungen der voneinander weg gestreuten Anteile. Bei der Zerstreuung wird ein Signalstrahl eines Abtastsignals gewissermaßen aufgeweitet.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung nach einem Signal-Laufzeitverfahren, insbesondere einem Signalpuls-Laufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Signalpuls-Laufzeitverfahren arbeitende Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight-System (TOF), indirektes Time-of-Flight-System (iTOF), Light-Detection-and-Ranging-System (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-System (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Mit einem Signal-Laufzeitverfahren können aus Abtastsignalen und entsprechenden Echosignalen Entfernungen von mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekten ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als sogenanntes Flash-System, insbesondere als Flash-LiDAR, ausgestaltet sein. Dabei können Abtastsignale, insbesondere Anteile von Abtastsignalen, gleichzeitig einen größeren Teil des Überwachungsbereichs oder den gesamten Überwachungsbereich beleuchten.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmesssystem ausgestaltet sein. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können Laser, insbesondere Diodenlaser, als Signalquellen aufweisen. Mit Lasern können insbesondere gepulste Laserstrahlen als Abtastsignal gesendet werden. Mit Lasern können Abtastsignal in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen emittiert werden. Entsprechend können Empfänger wenigstens einer Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung für die Wellenlänge der ausgesendeten Abtastsignal ausgelegte Detektoren, insbesondere Punktsensoren, Zeilensensoren und/oder Flächensensoren, im Besonderen eine (Lawinen)fotodioden, Photodiodenzeilen, CCD-Sensoren, Active-Pixel-Sensoren, insbesondere CMOS-Sensoren oder dergleichen, aufweisen oder daraus bestehen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens einen Oberflächenemitter als Signalquelle aufweisen. Ein Oberflächenemitter, im englischen auch als vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) bezeichnet, ist ein Halbleiterlaser, bei dem die elektromagnetischen Abtastsignale senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt werden. Auf diese Weise können die Abtastsignale gezielt zu dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper gesendet 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 einem Gestenerkennungssystem 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 ausgeführt 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 Ausführungsform kann wenigstens ein Signaleinkopplungsbereich innerhalb des wenigstens einen umfangsmäßigen Signalaustrittsabschnitts angeordnet sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Signalquelle so angeordnet werden, dass sie das Beleuchtungsfeld außerhalb des wenigstens einen Signalaustrittsabschnitts nicht verdeckt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit wenigstens einer Signaleintrittsfläche in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist, und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit mehreren Signaleintrittsflächen in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein, welche unterschiedliche Richtungen aufweisen, und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit wenigstens einer für elektromagnetische Abtastsignale wenigstens teilweise reflektierenden Fläche des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein. Auf diese Weise können Zerstreuungsmittel, mit denen elektromagnetische Abtastsignal zerstreut werden können, einfach und/oder platzsparend in Verbindung mit dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper realisiert werden. Mit dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper können die Abtastsignale sowohl geleitet als auch zerstreut werden. Es sind hierzu keine weiteren Mittel, beispielsweise Optiken oder dergleichen, erforderlich.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Zerstreuungsmittel wenigstens teilweise in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein. So können die Abtastsignale bereits beim Eintritt in den wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper zerstreut werden.
Der wenigstens eine Signaleinkopplungsbereich kann derart ausgestaltet sein, dass von der wenigstens einen Signalquelle kommende Abtastsignale bereits beim Eintritt in den wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper zerstreut werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein separates Zerstreuungsmittel zwischen wenigstens einer Signalquelle und wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich angeordnet sein. Auf diese Weise können die Abtastsignale bereits vor Eintritt in den wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper zerstreut werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein Zerstreuungsmittel wenigstens teilweise mit wenigstens einer Signaleintrittsfläche in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist. Auf diese Weise können die Abtastsignale beim Durchtritt durch die wenigstens eine Signaleintrittsfläche und auch in Kombination mit den Reflexionsflächen in unterschiedliche Richtungen umgelenkt und so zerstreut werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit mehreren Signaleintrittsflächen in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein, welche unterschiedliche Richtungen aufweisen. Auf diese Weise können die Abtastsignale gezielter zerstreut werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein Zerstreuungsmittel mit wenigstens einer für Abtastsignale wenigstens teilweise reflektierenden Fläche des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein. Auf diese Weise sind keine separaten Zerstreuungsmittel erforderlich. Für Abtastsignale wenigstens teilweise reflektierende Flächen können insbesondere durch Beschichtung entsprechender Flächen des wenigstens ein Signalwellen-Leitkörpers einfach realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Signaleintrittsfläche wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers für elektromagnetische Abtastsignale halbdurchlässig sein. Auf diese Weise können die Abtastsignale durch die wenigstens eine Signaleintrittsfläche in den Signalwellen-Leitkörper gelangen. In umgekehrter Richtung werden Abtastsignale, welche in dem Signalwellen-Leitkörper geleitet werden, an der wenigstens einen Signaleintrittsfläche reflektiert. So können die Abtastsignalen nicht durch die wenigstens eine Signaleintrittsfläche aus dem Signalwellen-Leitkörper heraus gelangen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Zerstreuungsmittel mit für elektromagnetische Abtastsignalen wenigstens teilweise reflektierenden Außenflächen des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein. Außenflächen des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers können einfach von außen mit entsprechenden reflektierend wirkenden Beschichtungen, insbesondere Metallbeschichtungen oder dergleichen, versehen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit wenigstens einem Teil wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts realisiert sein und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen mit wenigstens einem Teil wenigstens einer Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts realisiert sein, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist, und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts von der gedachten Achse aus betrachtet wenigstens abschnittsweise konkav gekrümmt sein und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts wenigstens abschnittsweise eine für elektromagnetische Abtastsignale wenigstens teilweise reflektierende Struktur realisieren. Auf diese Weise kann mit dem wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt wenigstens ein Zerstreuungsmittel realisiert werden zur Zerstreuung der Abtastsignale beim Austritt aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Zerstreuungsmittel mit wenigstens einem Teil der wenigstens einen Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts realisiert sein, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist. Auf diese Weise kann mit der Signalaustrittsfläche eine Zerstreuung der Abtastsignale beim Austritt aus dem wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts von der gedachten Achse aus betrachtet wenigstens abschnittsweise konkav gekrümmt sein. Auf diese Weise kann ein Signalaustrittsabschnitt mit für die Abtastsignale zerstreuender Wirkung realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts wenigstens abschnittsweise eine für elektromagnetische Abtastsignalen wenigstens teilweise reflektierende Struktur realisieren. Mithilfe der wenigstens teilweise reflektierenden Struktur können Abtastsignale, welche vom Inneren des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers kommen, an der Innenseite der wenigstens einen Signalaustrittsfläche zum Teil reflektiert und zum Teil durch die Signalaustrittsfläche hindurchgelassen werden. Auf diese Weise kann die Zerstreuung der Abtastsignale weiter verbessert werden.
Der an der teilweise reflektierenden Struktur reflektierte Anteil der Abtastsignale kann, falls der Anteil auf andere wenigstens teilweise reflektierende Bereiche trifft, erneut reflektiert werden, oder falls reflektierte Anteile der Abtastsignale auf wenigstens teilweise durchlässige Bereiche der wenigstens einen Signalaustrittsfläche trifft, aus dem Signalwellen-Leitkörper heraustreten. Insgesamt kann so die Zerstreuung der Abtastsignale weiter verbessert werden und das Beleuchtungsfeld gleichmäßiger mit Abtastsignalen beleuchtet werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine wenigstens teilweise reflektierende Struktur der wenigstens einen Signalaustrittsfläche eine Sägezahnstruktur sein.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens abschnittsweise eine ausleuchtende Form, insbesondere eine konkave Form und/oder eine Sägezahnstruktur, aufweisen. Auf diese Weise kann die Zerstreuung der Abtastsignale weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann sich wenigstens ein Signalaustrittsabschnitt, insbesondere wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts, in Richtung der gedachten Achse betrachtet wenigstens abschnittsweise entlang eines Kreises, eine Ellipse, eines Ovals und/oder eines Vielecks, insbesondere eines Quadrats oder eines Rechtecks, erstrecken und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts wenigstens abschnittsweise bezüglich der gedachten Achse von radial innen nach radial außen, insbesondere radial, gerichtet sein. Auf diese Weise kann ein den wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper bezüglich der gedachten Achse radial außen umgebendes Beleuchtungsfeld besser mit Abtastsignalen beleuchtet werden.
Vorteilhafterweise kann sich wenigstens ein Signalaustrittsabschnitt, insbesondere wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts, in Richtung der gedachten Achse betrachtet wenigstens abschnittsweise entlang eines Kreises, eine Ellipse, eines Ovals und/oder eines Vielecks, insbesondere eines Quadrats oder eines Rechtecks, erstrecken. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper einfacher mit einer definierten Form realisiert werden. Je nach Verwendungszweck der Detektionsvorrichtung und/oder dem Aufbau der Bauteile der Detektionsvorrichtung kann der wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt entsprechend geformt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts wenigstens abschnittsweise bezüglich der gedachten Achse von radial innen nach radial außen gerichtet sein. Auf diese Weise kann ein bezüglich Achse umfangsmäßiges Beleuchtungsfeld von radial innen nach radial außen mit Abtastsignalen beleuchtet werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens abschnittsweise schräg zu der gedachten Achse gerichtet sein. Auf diese Weise können Abtastsignale, welche in eine Ebene senkrecht zu der gedachten Achse zu der wenigstens eine Signalaustrittsfläche geleitet werden, beim Durchtritt durch die wenigstens eine Signalaustrittsfläche von dieser Ebene abgelenkt werden. So kann die Ausdehnung des Beleuchtungsfeldes in Richtung der gedachten Achse vergrößert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Signalaustrittsfläche wenigstens abschnittsweise senkrecht zu der gedachten Achse, also radial, gerichtet sein. Auf diese Weise können Abtastsignale, welche in der Ebene senkrecht zu der gedachten Achse zu der wenigstens eine Signalaustrittsfläche geleitet werden, beim Durchtritt durch die wenigstens eine Signalaustrittsfläche in dieser Ebene verbleiben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Detektionsvorrichtung ein Unterboden-LiDAR-System, ein 360°-LiDAR-System oder ein 360°- Unterboden-LiDAR-System sein. Mit einem LiDAR-System können Positionen von erfassten Objekten im Überwachungsbereich ermittelt werden.
Mit einem Unterboden-LiDAR-System kann ein Bereich unterhalb eines Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden. So können unter dem Fahrzeug befindliche Objekte erkannt werden, welche beim Anfahren des Fahrzeugs beschädigt werden können und/oder das Fahrzeugs beschädigen können. So können insbesondere Kinder oder Tiere erkannt werden, welche beim Anfahren des Fahrzeugs verletzt werden könnten.
Mit einem 360°-LiDAR-System kann die Umgebung in Umfangsrichtung bezüglich der gedachten Achse lückenlos überwacht werden.
Mit einem 360°-Unterboden-LiDAR-System kann der Bereich unterhalb des Fahrzeugs bezüglich der gedachten Achse in Umfangsrichtung lückenlos überwacht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper wenigstens eine Platte aus Signalwellen von Abtastsignalen leitendem Medium aufweisen, deren äußere Umfangsseite einen Signalaustrittsabschnitt bildet, und/oder wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper wenigstens einen Ring aus Signalwellen von Abtastsignalen leitendem Medium aufweisen, dessen äußere Umfangsseite einen Signalaustrittsabschnitt bildet. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper einfacher und kompakter realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper wenigstens eine Platte aus Signalwellen von Abtastsignalen leitendem Medium aufweisen. Auf diese Weise können Abtastsignale auf unzählig vielen unterschiedlichen Signalpfaden innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers geleitet werden. So können die Abtastsignale noch gleichmäßiger in das Beleuchtungsfeld und damit in den Überwachungsbereich gesendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper wenigstens einen Ring aus Signalwellen von Abtastsignalen leitendem Medium aufweisen. Auf diese Weise können die Abtastsignale um eine Öffnung, die von dem ringförmigen Signalwellen-Leitkörper umgeben wird, herum in den Signalaustrittsabschnitt verteilt und in den Überwachungsbereich gestrahlt werden.
Alternativ oder zusätzlich können durch die Öffnung, die von dem ringförmigen wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper umgeben wird, Signalpfade der wenigstens einen Empfangseinrichtung führen. So kann die Detektionsvorrichtung insgesamt kompakter aufgebaut werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper wenigstens eine ringförmige Platte aufweisen. Auf diese Weise können die Vorteile einer Platte und eines Rings kombiniert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine bezüglich der gedachten Achse axiale Stirnseite, insbesondere zwei bezüglich der gedachten Achse axial gegenüberliegende Stirnseiten, des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers für die Abtastsignale reflektierende Eigenschaften aufweisen. Auf diese Weise können Abtastsignale, welche in dem wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper zu der wenigstens einen Stirnseite geleitet werden, an dieser reflektiert werden. So können die Abtastsignale den wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper an der axialen Stirnseite nicht verlassen. Durch die Reflexion werden Mehrfachreflexionen innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers ermöglicht, welche die Zerstreuung der Abtastsignale weiter verbessern.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine axiale Stirnseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers mit einer für die Abtastsignale reflektierenden Schicht, insbesondere einer Metallschicht oder dergleichen, versehen sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Stirnseite einfach mit reflektierenden Eigenschaften versehen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper wenigstens eine Öffnung realisieren, durch die wenigstens ein Empfangssignalpfad wenigstens einer Empfangseinrichtung führt. Auf diese Weise können wenigstens ein Empfänger der Empfangseinrichtung und die wenigstens eine Signalquelle platzsparend auf derselben Seite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers angeordnet werden. So können der wenigstens eine Empfänger und die wenigstens eine Signalquelle auf derselben Seite eines Trägers, insbesondere einer Leiterplatte, befestigt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein die wenigstens eine Öffnung umgebende Innenseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers für Abtastsignale, die in den Signalwellen-Leitkörper geleitet werden, reflektierende Eigenschaften, insbesondere eine Reflexionsfläche, aufweisen. Auf diese Weise können Abtastsignale, welche sich in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper in Richtung der wenigstens einen Öffnung ausbreiten, an der Innenseite, insbesondere der Reflexionsfläche, reflektiert werden. So kann vermieden werden, dass Abtastsignale aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper heraus in die wenigstens eine Öffnung, insbesondere in den wenigstens ein Empfangssignalpfad, gelangen.
Vorteilhafterweise kann die die wenigstens eine Öffnung umgebende Innenseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers eine insbesondere bezüglich der gedachten Achse umfangsmäßig zusammenhängende Reflexionsfläche aufweisen. An der Reflexionsfläche können Abtastsignale innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers reflektiert werden. Eine Reflexionsfläche kann einfach insbesondere durch Beschichtung mit reflektierenden Material, insbesondere Metall oder dergleichen, realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann sich wenigstens eine Öffnung zu ihrer wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers zugewandten Seite verjüngen und/oder wenigstens eine Öffnung in Richtung der gedachten Achse betrachtet eine ovale Form aufweisen. Auf diese Weise können von dem wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich kommende in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper geleitete Abtastsignale unter einem stumpfen Winkel an der die wenigstens eine Öffnung umgebenden Innenseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers reflektiert werden. Die Abtastsignale können so effizienter in den Bereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers geleitet werden, der sich auf der dem wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich abgewandten Seite der wenigstens eine Öffnung befindet. Die Abtastsignale können so besser mithilfe von Reflexionen, insbesondere Mehrfachreflexionen, in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper um die wenigstens eine Öffnung herumgeleitet werden. So können Blindzonen von den wenigstens ein Signaleinkopplungsbereich betrachtet hinter der wenigstens einen Öffnung verringert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann radial außerhalb der wenigstens einen Öffnung wenigstens ein äußerer Reflexionsbereich, insbesondere eine wenigstens teilweise reflektierende Einbettung und/oder eine Einkerbung, angeordnet sein, welche wenigstens eine äußere Reflexionsfläche bildet, die der wenigstens einen Öffnung, insbesondere der Reflexionsfläche um die wenigstens eine Öffnung, zugewandt ist. Auf diese Weise können Abtastsignale, welche von der wenigstens einen Öffnung, insbesondere von der Reflexionsfläche um die wenigstens eine Öffnung, und/oder von dem Signaleinkopplungsbereich kommen und auf den wenigstens einen äußeren Reflexionsbereich treffen, umgelenkt werden. So können die Abtastsignale gewissermaßen um die Öffnung herum gelenkt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein äußerer Reflexionsbereich mit einer wenigstens teilweise reflektierenden Einbettung, insbesondere Metall oder dergleichen, in dem Material des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein äußerer Reflexionsbereich mit einer Einkerbung realisiert werden. Die Oberfläche der Einkerbung kann mit einem wenigstens teilweise reflektierenden Material, insbesondere Metall, beschichtet werden und so die wenigstens eine äußere Reflexionsfläche bilden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens einen Empfänger zur Umwandlung von elektromagnetischen Echosignalen in elektrische Empfangssignale und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung zur Umlenkung von Echosignalen auf wenigstens einen Empfänger aufweisen.
Mithilfe der Empfangssignalumlenkeinrichtung können aus dem Überwachungsbereich, respektive dem Empfangssichtfeld, kommende Echosignale auf den wenigstens einen Empfänger gelenkt werden.
Mit dem wenigstens einen Empfänger können die elektromagnetischen Echosignale in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. Elektrische Empfangssignale können mit einer elektrischen Einrichtung, insbesondere einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung der Detektionsvorrichtung, verarbeitet werden. Aus den elektrischen Empfangssignalen können Objektinformationen, insbesondere Entfernungen, Richtungen und/oder Geschwindigkeiten von erfassten Objekten relativ zu einem Bezugsbereich der Detektionsvorrichtung und/oder gegebenenfalls des Fahrzeugs ermittelt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens ein Empfänger und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung auf derselben Seite wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers der wenigstens einen Sendeeinrichtung angeordnet sein und/oder wenigstens ein Empfänger und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers angeordnet sein, wobei der Empfangssignalpfad zwischen dem wenigstens einen Empfänger und der wenigstens einen Empfangssignalumlenkeinrichtung durch eine Öffnung führen kann, welche innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert sein kann. Auf diese Weise kann die Detektionsvorrichtung einfacher und/oder platzsparender realisiert werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens eine Empfänger und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung auf derselben Seite wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers angeordnet sein. Auf diese Weise ist keine Öffnung für den Empfangssignalpfad innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers erforderlich.
Alternativ oder zusätzlich können wenigstens ein Empfänger und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers angeordnet sein. Auf diese Weise können die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung kompakter realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung auf derselben Seite eines Trägers, insbesondere einer Leiterplatte, der Detektionsvorrichtung angeordnet sein und/oder wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägers, insbesondere einer Leiterplatte, der Detektionsvorrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Detektionsvorrichtung insgesamt flexibler gestaltet sein.
Vorteilhafterweise können wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung auf derselben Seite eines Trägers angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine räumliche Ausdehnung insbesondere in Richtung der gedachten Achse der Detektionsvorrichtung verringert werden.
Alternativ oder zusätzlich können wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägers realisiert sein. Auf diese Weise kann auf eine Öffnung für wenigstens ein Empfangssignalpfad innerhalb wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers verzichtet werden. Der Empfangssignalpfad und der Sendesignalpfad können so einfacher voneinander getrennt werden.
Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Träger um eine Leiterplatte handeln. Mithilfe der Leiterplatte können zusätzlich zu einer Haltefunktion auch elektrische Kontakte realisiert werden. So können Signalquellen der wenigstens einen Sendeeinrichtung, insbesondere Diodenlaser, Empfänger der wenigstens einen Empfangseinrichtung, eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung und andere elektrische, elektromechanische oder elektrooptische Bauteile, wie elektrische Verbindungsteile, direkt auf Leiterbahnen des Trägers angeordnet und kontaktiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung aufweisen, mit der die Sendeeinrichtung und/oder die Empfangseinrichtung gesteuert werden kann, und/oder die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung aufweisen, mit der auf Basis von empfangenen Echosignalen, insbesondere aus elektrischen Empfangssignalen, Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich ermittelt werden können. Auf diese Weise können Steuer- und/oder Auswertefunktionen direkt mit der Detektionsvorrichtung realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Auswerteeinrichtung aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweisen. Auf diese Weise können Steuerfunktionen und Auswertefunktionen kombiniert werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper zur Leitung elektromagnetischer Abtastsignale umfasst, wobei der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich für von wenigstens einer Signalquelle kommende Abtastsignal und wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt aufweist, der sich an einer bezüglich der gedachten Achse radial äu-ßeren Umfangsseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt und in dem elektromagnetische Abtastsignale, die in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper geleitet werden, aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper austreten können.
Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung auf, mit welcher wenigstens ein Überwachungsbereich überwacht werden kann. Mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung kann wenigstens ein Überwachungsbereich außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs insbesondere auf Objekte hin überwacht werden.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem aufweisen. Mithilfe eines Fahrerassistenzsystems kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung funktional mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen über einen Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen, die mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung ermittelt werden, mit dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs herangezogen werden.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass die elektromagnetischen Abtastsignale in wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper eingekoppelt, in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper in wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt, welcher sich Körpers umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt, geleitet und aus dem wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt zerstreut in den Überwachungsbereich gesendet werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren 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 einen Personenkraftwagen in der Vorderansicht, mit einem Fahrerassistenzsystem und einem 360°-Unterboden-LiDAR-System zur Rundum-Überwachung eines Überwachungsbereichs unter dem Personenkraftwagen;
2 eine Seitenansicht eines LiDAR-Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Personenkraftwagen aus der 1 Verwendung findet;
3 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers des LiDAR-Systems aus der 2;
4 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers, welcher bei einem LiDAR-System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches zu dem LiDAR-System aus der 2 ähnlich ist, Verwendung finden kann;
5 eine Seitenansicht eines LiDAR-Systems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Personenkraftwagen aus der 1 Verwendung finden kann;
6 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers des LiDAR-Systems aus der 5;
7 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers, welcher bei einem LiDAR-System gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches zu dem LiDAR-System aus der 5 ähnlich ist, Verwendung finden kann;
8 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers, welcher bei dem LiDAR-System gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, welches zu dem LiDAR-System aus der 5 ähnlich ist, Verwendung finden kann;
9 eine Unteransicht eines Signalwellen-Leitkörpers, welcher bei dem LiDAR-System gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, welches zu dem LiDAR-System aus der 5 ähnlich ist, Verwendung finden kann.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 12, mit dem das Fahrzeug 10 autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden kann. Ferner umfasst das Fahrzeug 10 eine Detektionsvorrichtung in Form eines 360°-Unterboden-LiDAR-Systems 14. Das LiDAR-System 14 ist am Unterboden des Fahrzeugs 10 beispielsweise zentral angeordnet.
Mit dem LiDAR-System 14 kann ein Überwachungsbereich 20 unterhalb des Fahrzeugs 10 auf Objekte hin überwacht werden. Der Überwachungsbereich 20 erstreckt sich über einen Winkel von 360° um eine gedachte Achse 18. Die Achse 18 erstreckt sich beispielhaft parallel zu einer Fahrzeughochachse des Fahrzeugs 10.
Der besseren Orientierung wegen sind in den 1 bis 7 die entsprechenden Koordinatenachsen eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems eingezeichnet. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die x-Achse in Fahrtrichtung parallel zu einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs 10, die y-Achse erstreckt sich parallel zu einer Fahrzeugquerachse und die z-Achse erstreckt sich senkrecht zur x-y-Ebene parallel zu einer Fahrzeughochachse nach räumlich oben. Sofern das Kraftfahrzeug 10 sich betriebsgemäß auf einer horizontalen Fahrbahn befindet, erstrecken sich die x-Achse und die y-Achse räumlich horizontal und die z-Achse räumlich vertikal.
Das LiDAR-System 14 kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, beispielsweise Personen, Tieren oder sonstigen Objekten, die sich unterhalb des Fahrzeugs 10 befinden, eingesetzt werden.
Das LiDAR-System 14 ist funktional mit dem Fahrerassistenzsystem 12 verbunden. Informationen aus dem Überwachungsbereich 20, welche mit dem LiDAR-System 14 erfasst werden, können an das Fahrerassistenzsystem 12 übermittelt werden. Das Fahrerassistenzsystem 12 kann auf Basis der übermittelten Informationen das Fahrzeug 10 oder Funktionen des Fahrzeugs 10 autonom oder teilautonom betreiben. Beispielsweise kann, falls mit dem LiDAR-System 14 ein Objekt unterhalb des Fahrzeugs 10 erfasst wird, mit dem Fahrerassistenzsystem 12 verhindert werden, dass das Fahrzeug 10 anfährt. So kann verhindert werden, dass ein unter dem Fahrzeug 10 befindliches Objekt beim Anfahren zu Schaden kommt oder zu Schäden am Fahrzeug 10 führt.
Das LiDAR-System 14 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert. 2 zeigt einen schematischen Aufbau des LiDAR-Systems 14 in einer Seitenansicht.
Das LiDAR-System 14 umfasst eine Sendeeinrichtung 22, eine Empfangseinrichtung 24 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 26.
Mit der Sendeeinrichtung 22 können elektromagnetische Abtastsignale 28 beispielsweise in Form von Laserpulsen in ein Beleuchtungsfeld 52 gesendet werden. Beispielsweise ist das LiDAR-System 14 als sogenanntes Flash-LiDAR-System ausgestaltet. Dabei werden die erzeugten Abtastsignale 28 gleichzeitig ähnlich eines Blitzes möglichst gleichmäßig in das Beleuchtungsfeld 52 gesendet.
Mit der Empfangseinrichtung 24 können elektromagnetische Echosignale 30, welche von in einem Empfangssichtfeld 56 der Empfangseinrichtung 24 reflektierten Abtastsignalen 28 herrühren, empfangen und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden.
Die Überlappung des Empfangssichtfelds 56 mit dem Beleuchtungsfeld 52 bildet den Überwachungsbereich 20, der mit dem LiDAR-System 14 überwacht werden kann.
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 kann die Sendeeinrichtung 22 zur Aussendung von Abtastsignalen 28 angesteuert werden. Außerdem können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 aus elektrischen Empfangssignale, welche mit der Empfangseinrichtung 24 aus den Echosignalen 30 gewonnen werden, Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen, Richtungen und/oder Geschwindigkeiten von erfassten Objekten relativ zum LiDAR-System 14 und/oder relativ zum Fahrzeug 10, ermittelt werden.
Ferner umfasst das LiDAR-System 14 eine Leiterplatte 32, auf der die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26, ein Empfänger 34 der Empfangseinrichtung 24 und eine Signalquelle 36 der Sendeeinrichtung 22 angeordnet sind. Ferner ist auf der Leiterplatte 32 ein Anschlussstecker 38 für Verbindungs- und Versorgungsleitungen angeordnet. Die Verbindungs- und Versorgungsleitungen führen beispielsweise zu einem Steuergerät des Fahrzeugs 10 und/oder zum Fahrerassistenzsystem 12. Bei einer nicht gezeigten Ausgestaltung kann das LiDAR-System 14 mehrere Leiterplatten umfassen.
Die Sendeeinrichtung 22 und die Empfangseinrichtung 24 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte 32.
Die Sendeeinrichtung 22, die Empfangseinrichtung 24, die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 und die Leiterplatte 32 sind in einem ansonsten nicht gezeigten Gehäuse des LiDAR-Systems 14 angeordnet, welches in den 2 und 3 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt ist. Das Gehäuse des LiDAR-Systems 14 umfasst geeignete Fenster, die für Abtastsignale 28 und Echosignale 30 durchlässig sind.
Die Sendeeinrichtung 22 umfasst die bereits erwähnte Signalquelle 36 und eine Signalzerstreuungseinrichtung 40.
Bei der Signalquelle 36 handelt es sich beispielsweise um eine Laserdiode, zum Beispiel einen Oberflächenemitter (VCSEL), welcher auf einer Seite der Leiterplatte 32 angeordnet ist. Die Signalquelle 36 ist so ausgestaltet und ausgerichtet, dass die Abtastsignale 28 in Richtung der gedachten Achse 18 von der Leiterplatte 32 weg gesendet werden.
Die Signalzerstreuungseinrichtung 40 weist einen Signalwellen-Leitkörper 41 in Form einer Platte aus einem für die elektromagnetischen Abtastsignale 28 leitenden Medium, beispielsweise einem lichtleitenden Medium, zum Beispiel Kunststoff oder Glas, auf.
Der Signalwellen-Leitkörper 41 hat in Richtung der Achse 18 betrachtet eine kreisrunde Form. In der 3 ist der Signalwellen-Leitkörper 41 mit Blick auf die der Leiterplatte 32 abgewandte Stirnseite 51 b gezeigt.
Die Signalzerstreuungseinrichtung 40 weist einen Signaleinkopplungsbereich 42 mit einer Signaleintrittsfläche 44 und mehreren Signalreflexionsflächen 46 auf. Die Signaleintrittsfläche 44 und die Signalreflexionsflächen 46 sind Flächen des Signalwellen-Leitkörpers 41. Die Signalquelle 36 und der der Signaleinkopplungsbereich 42 sind entlang der Achse 18 angeordnet. In dem Signaleinkopplungsbereich 42 können die von der Signalquelle 36 kommenden Abtastsignale 28 in den Signalwellen-Leitkörper 41 eingekoppelt werden.
Die Signaleintrittsfläche 44 befindet sich auf der der Signalquelle 36 zugewandten Stirnseite 51 a des Signalwellen-Leitkörpers 41. Die Signaleintrittsfläche 44 ist für Abtastsignale 28 nur in Richtung von der Signalquelle 36 kommend durchlässig. Abtastsignal 28 können so in den Signalwellen-Leitkörper 41 hinein aber nicht aus diesem heraus gelangen. Auf der dem Signalwellen-Leitkörper 41 zugewandten Innenseite hat die Signaleintrittsfläche 44 auf die Abtastsignal 28 reflektierende Wirkung. Die Signaleintrittsfläche 44 ist von der Signalquelle 36 aus betrachtet konkav gekrümmt. So werden die Abtastsignale 28 beim Eintritt in den Signalwellen-Leitkörper 41 von der Achse 18 weg zerstreut.
Die Signalreflexionsflächen 46 befinden sich auf der der Signaleintrittsfläche 44 gegenüberliegenden Stirnseite 51b des Signalwellen-Leitkörpers 41. Die Signalreflexionsflächen 46 sind auf ihren dem Inneren des Signalwellen-Leitkörpers 41 zugewandten Seiten für Abtastsignal 28 reflektierend. Hierzu können die Außenseiten des Signalwellen-Leitkörpers 41 mit einem reflektierenden Material, beispielsweise Metall oder dergleichen, zumindest teilweise beschichtet sein. Eine zentrale Signalreflexionsfläche 46 ist beispielhaft von der Signalquelle 36 aus betrachtet konvex gekrümmt. Eine seitliche Signalreflexionsfläche 46 verläuft schräg zu der zentralen Signalreflexionsfläche 46. Auf diese Weise werden an den Signalreflexionsflächen 46 reflektierte Abtastsignale 28 von der Achse 18 weg zerstreut.
Die an der Signaleintrittsfläche 44 zerstreuten Anteile der Abtastsignale 28 und die an den Signalreflexionsflächen 46 reflektierten und zerstreuten Anteile der Abtastsignale 28 werden in unterschiedliche Richtungen innerhalb des Signalwellen-Leitkörpers 41 geleitet. Der Signaleinkopplungsbereich 42 mit der Signaleintrittsfläche 44 und den Signalreflexionsflächen 46 bilden eintrittsseitige Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung der Abtastsignal 28.
Bezüglich der Achse 18 radial außen weist der Signalwellen-Leitkörpers 41 einen im Wesentlichen umfangsmäßig zusammenhängenden Signalaustrittsabschnitt 48 auf. Die radial äußeren Umfangsseiten des Signalaustrittsabschnitts 48 bildet eine umfangsmäßige zusammenhängende Signalaustrittsfläche 50 für die Abtastsignale. Die Signalaustrittsfläche 50 ist für die Abtastsignale 28 durchlässig. Im Bereich der Signalaustrittsfläche 50 ist der Signalaustrittsabschnitt 48 abgerundet. Von der Achse 18 aus betrachtet ist die Signalaustrittsfläche 50 eine konkav gekrümmt. Insgesamt hat der Signalaustrittsabschnitt 48 eine zerstreuende Wirkung auf die austretenden Abtastsignal 28 sowohl in Richtung der Achse 18 als auch bezüglich der Achse 18 in tangentialer Richtung. Der Signalaustrittsabschnitt 48 bildet so austrittsseitige Zerstreuungsmittel für die Abtastsignale 28.
Die bezüglich der Achse 18 axialen Projektionen des Signaleinkopplungsbereichs 42 und der Signalquelle 36 befinden sich innerhalb des Signalaustrittsabschnitts 48. Auf diese Weise wird die Ausbreitung der Abtastsignale 28 außerhalb des Signalaustrittsabschnitts 48 nicht durch die Signalquelle 36 und den Signaleinkopplungsbereich 42 beeinträchtigt.
Die Stirnseiten 51 a und 51 b des Signalwellen-Leitkörpers 41 sind jeweils für die Abtastsignale 28 reflektierend gestaltet. Beispielhaft können die Stirnseiten 51a und 51b reflektierend, beispielsweise mit Metall, beschichtet sein. Die in den Signalwellen-Leitkörper 41 geleiteten Abtastsignale 28, welche auf die reflektierenden Stirnseiten 51 a und 51 b des Signalwellen-Leitkörpers 41 treffen, werden an diesen reflektiert.
Die Abtastsignale 28 werden beim Eintritt in den Signalwellen-Leitkörper 41 im Signaleinkopplungsbereich 42 zerstreut. Mit dem Signalwellen-Leitkörper 41 werden die zerstreuten Anteile der Abtastsignale 28 zum Beispiel gleichmäßig in den Signalaustrittsabschnitt 48 zerstreut. Hier können aber auch Vorzugsrichtungen der Ausleuchtung vorgegeben werden. Mit dem Signalaustrittsabschnitt 48 werden die Anteile der Abtastsignale 28 beim Durchtritt durch die Signalaustrittsfläche 50 weiter zerstreut. Mit der Sendeeinrichtung 22 wird insgesamt ein Beleuchtungsfeld 52 ausgeleuchtet, welches sich umfangsmäßig zusammenhängend in einem Winkel von 360° um die Achse 18 erstreckt und sich nach radial außen in Richtung der Achse 18 aufweitet.
Die Empfangseinrichtung 24 umfasst eine Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 und den Empfänger 34. Der Empfänger 34 und die Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 sind beispielhaft entlang der Achse 18 angeordnet.
Die Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 umfasst beispielsweise einen Panoramaspiegel. Eine alternative Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ eine entsprechende optische Linse aufweisen. Mit der Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 können aus dem Überwachungsbereich 22 kommende Echosignale 30 auf den Empfänger 34 gelenkt werden können. Mit der Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 kann ein Empfangssichtfeld 56 realisiert werden, welches sich über einen Winkel von 360° um die Achse 18 erstreckt und welche sich nach radial außen in Richtung der Achse 18 aufweitet.
Der Empfänger 34 ist beispielsweise ein Flächensensor, beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein Active-Pixel-Sensor, z.B. ein CMOS-Sensor. Alternativ kann der Empfänger 34 wenigstens einen Punktsensor oder Zeilensensor, beispielsweise wenigstens eine (Lawinen)fotodiode oder wenigstens eine Photodiodenzeile aufweisen oder daraus bestehen. Mit dem Empfänger 34 werden elektromagnetische Echosignale 30 in elektrische Abtastsignale umgewandelt.
Der Empfänger 34 und die Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 befinden sich auf derselben Seite der Leiterplatte 32 und derselben Seite des Signalwellen-Leitkörpers 41.
In der 4 ist ein Signalwellen-Leitkörper 41 für ein LiDAR-System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Blick auf die der Leiterplatte 32 zugewandte Stirnseite 51a gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Signalwellen-Leitkörper 41 für das LiDAR-System gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine quadratische Platte. Bis auf die Form des Signalwellen-Leitkörpers 41 ist das LiDAR-System gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel identisch mit dem LiDAR-System 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In den 5 und 6 ist ein LiDAR-System 14 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 2 und 3 sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Sendeeinrichtung 22 und die Empfangseinrichtung 24 auf derselben Seite der Leiterplatte 32 angeordnet. Dabei sind der Empfänger 34 und die Signalquelle 36 auf derselben Seite der Leiterplatte 32 befestigt.
5 zeigt das LiDAR-System 14 in einer Seitenansicht. In der 6 ist der Signalwellen-Leitkörper 41 des LiDAR-System 14 in der Draufsicht von der Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 aus betrachtet gezeigt.
Die Leiterplatte 32 mit dem Empfänger 34 und der Signalquelle 36 sind auf derselben Seite des Signalwellen-Leitkörpers 41 angeordnet.
Die Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 und der Empfänger 34 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Signalwellen-Leitkörpers 41 angeordnet. Ein Empfangssignalpfad 58 zwischen der Empfangssignalumlenkeinrichtung 54 und dem Empfänger 34 führt durch eine durchgängige Öffnung 60 des Signalwellen-Leitkörpers. Die Achse 18 führt durch die Öffnung 60.
Der Signaleinkopplungsbereich 42 befindet sich exzentrisch zur Achse 18 außerhalb der Öffnung 60.
Die Öffnung 60 hat in Richtung der Achse 18 betrachtet etwa eine ovale Form. Die ovale Öffnung 60 verjüngt sich zu ihrer dem Signaleinkopplungsbereich 42 zugewandten Seite.
Der Signalwellen-Leitkörper 41 mit der Öffnung 60 hat insgesamt die Form einer ringförmigen Platte.
Die radial innere Umfangsseite des Signalwellen-Leitkörpers 41, welche die Öffnung 60 umgibt, bildet eine Reflexionsfläche 64 für die in dem Signalwellen-Leitkörper 41 geleiteten Abtastsignale 28. Beispielsweise kann die radial innere Umfangsseite des Signalwellen-Leitkörpers 41 mit reflektierendem Material, beispielsweise Metall oder dergleichen, beschichtet sein. Auf diese Weise können Abtastsignale 28 nicht aus dem Signalwellen-Leitkörper 41 in die Öffnung 60 und dem dortigen Empfangssignalpfad 58 gelangen.
Die Signalaustrittsfläche 50 weist eine ausleuchtende Form, zum Beispiel eine von der Achse 18 aus betrachtet konkave Form und eine Sägezahnstruktur 62, auf. Die Sägezahnstruktur 62 bewirkt, dass auf die Innenseite der Signalaustrittsfläche 50 treffende Anteile der Abtastsignale 28 zum Teil durch die Signalaustrittsfläche 50 direkt nach au-ßen in das das Beleuchtungsfeld 52 gelangen und zum Teil reflektiert werden. Bei einer nicht gezeigten Variante des dritten Ausführungsbeispiels wird auf die Sägezahnstruktur 62 verzichtet.
Abtastsignale 28, welche vom Signaleinkopplungsbereich 42 in Richtung auf die Öffnung 60 gelenkt werden, werden an der Reflexionsfläche 64 und einem stumpfen Winkel reflektiert.
Insgesamt werden mit der Reflexionsfläche 64 und der Sägezahnstruktur 62 von dem Signaleinkopplungsbereich 42 kommende Abtastsignale 28 innerhalb des Signalwellen-Leitkörpers 41 durch Mehrfachreflexionen so umgelenkt, dass Anteile der Abtastsignale 28 bezüglich der Achse 18 umfangsmäßig gleichmäßig verteilt aus dem Signalwellen-Leitkörper 41 austreten. Dabei wird ein Teil der Abtastsignale 28 gewissermaßen um die Öffnung 60 herum geleitet. Die Erfindung ermöglicht, dass der Empfangssignalpfad 58 durch den Signalwellen-Leitkörper 41 verlaufen kann, ohne dass dies zu Blindzonen im Beleuchtungsfeld 52 führt. Einige beispielhafte Strahlenwege für zerstreute Anteile des Abtastsignals 28 sind in der 6 gestrichelt angedeutet.
Ferner werden durch das besondere Zusammenwirken der ovalen Reflexionsfläche 64 und der Sägezahnstruktur 62 zeitliche Verzögerungen zwischen den in die unterschiedlichen Bereiche des Beleuchtungsfeldes 52 gesendeten Anteilen der Abtastsignale 28 verringert.
In der 7 ist ein Signalwellen-Leitkörper 41 eines LiDAR-Systems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit Blick auf die der Leiterplatte zugewandte Stirnseite gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des dritten Ausführungsbeispiels aus den 5 und 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel aus den 5 und 6 ist der Signalwellen-Leitkörper 41 bei dem vierten Ausführungsbeispiel eine außen quadratische Ringplatte. Bis auf die Form des Signalwellen-Leitkörpers 41 ist das LiDAR-System gemäß den vierten Ausführungsbeispiel identisch mit dem LiDAR-System 14 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
In der 8 ist ein LiDAR-System 14 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des dritten Ausführungsbeispiels aus den 5 und 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel sind bei dem fünften Ausführungsbeispiel zusätzlich zwei äußere Reflexionsbereiche 66 vorgesehen.
Die äußeren Reflexionsbereiche 66 befinden sich von dem Signaleinkopplungsbereich 42 aus betrachtet auf gleicher Höhe auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 60 innerhalb der Signalaustrittsfläche 50. Beispielhaft befinden sich die äußeren Reflexionsbereiche 66 jeweils im Bereich des Signalaustrittsabschnitts 48.
Die äußeren Reflexionsbereiche 66 sind beispielhaft mit für die Abtastsignale 68 reflektierendem Material, beispielsweise Metall, realisiert, welches in das Material des Signalwellen-Leitkörpers 41 eingebettet sind.
Die äußeren Reflexionsbereiche 66 weisen jeweils eine für die Abtastsignale 28 reflektierende äußere Reflexionsfläche 68 auf, welche der Reflexionsfläche 64 um die Öffnung 60 schräg zugewandt sind. Die äußeren Reflexionsflächen 68 haben von der Öffnung 60 aus betrachtet einen konkaven Verlauf. Die äußeren Reflexionsflächen 68 verlaufen jeweils schräg zum Umfang um die Achse 18. Dabei befindet sich jeweils der Rand der äußeren Reflexionsflächen 68, welcher dem Signaleinkopplungsbereich 42 zugewandt ist, näher an der Achse 18, als der abgewandte Rand. Der dem Signaleinkopplungsbereich 42 jeweils abgewandte Rand der äußeren Reflexionsfläche 68 grenzt an die Signalaustrittsfläche 50.
Mit den äußeren Reflexionsflächen 68 werden Abtastsignale 28, welche von der Reflexionsfläche 64 der Öffnung 60 reflektiert werden, hinter die dem Signaleinkopplungsbereich 42 abgewandte Rückseite der Öffnung 60 reflektiert. Auf diese Weise werden die Abtastsignale 28 gewissermaßen um die Öffnung 60 herum gelenkt.
Bei einer nicht gezeigten Ausgestaltung des fünften Ausführungsbeispiels können die äußeren Reflexionsbereiche 66 und die äußeren Reflexionsflächen 68 auch nur teilweise für die Abtastsignale 28 reflektierend sein. Auf diese Weise kann ein Teil der Abtastsignale 28 durch die äußeren Reflexionsbereiche 66 hindurch aus dem Signalwellen-Leitkörper 41 heraus gelangen.
In der 9 ist ein LiDAR-System 14 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des fünften Ausführungsbeispiels aus der 8 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem fünften Ausführungsbeispiel sind bei dem sechsten Ausführungsbeispiel die Reflexionsbereiche 66 in Form von Einkerbungen am Rand des Signalwellen-Leitkörpers 41 realisiert. Die Einkerbungen sind reflektierend, beispielsweise mit Metall, beschichtet. Die beschichteten Flächen der Einkerbungen bilden die äußeren Reflexionsflächen 68.
Außerdem ist der Signalwellen-Leitkörper 41 mit dem Loch 60 analog zum vierten Ausführungsbeispiel aus der 7 eine außen quadratische Ringplatte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014101550 U1 [0004]

Claims

Detektionsvorrichtung (14) insbesondere eines Fahrzeugs (10) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (20) mittels elektromagnetischer Abtastsignale (28), mit wenigstens einer Sendeeinrichtung (22) zum Senden von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in den wenigstens einen Überwachungsbereich (20), und mit wenigstens einer Empfangseinrichtung (24) zum Empfangen von elektromagnetischen Echosignalen (30), welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich (20) reflektierten Abtastsignalen (28) herrühren, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) wenigstens eine Signalquelle (36) zur Erzeugung elektromagnetischer Abtastsignale (28) und wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) aufweist zur Zerstreuung von mit der wenigstens einen Signalquelle (36) erzeugten elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in wenigstens einen eine gedachte Achse (18) umgebenden Überwachungsbereich (20), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) zur Leitung elektromagnetischer Abtastsignale (28) umfasst, wobei der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper (41) wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich (42) für von wenigstens einer Signalquelle (36) kommende Abtastsignal (28) und wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt (48) aufweist, der sich an einer bezüglich der gedachten Achse (18) radial äußeren Umfangsseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt und in dem elektromagnetische Abtastsignale (28), die in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) geleitet werden, aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) austreten können.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Signaleinkopplungsbereich (42) innerhalb des wenigstens einen umfangsmäßigen Signalaustrittsabschnitts (48) angeordnet ist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zerstreuungsmittel (44, 46) zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) wenigstens teilweise in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich (42) des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) realisiert ist und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel (44) zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) wenigstens teilweise mit wenigstens einer Signaleintrittsfläche in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich (42) des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) realisiert ist, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist, und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen wenigstens teilweise mit mehreren Signaleintrittsflächen in wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers realisiert ist, welche unterschiedliche Richtungen aufweisen, und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel (44, 46) zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) wenigstens teilweise mit wenigstens einer für elektromagnetische Abtastsignale (28) wenigstens teilweise reflektierenden Fläche des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) realisiert ist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zerstreuungsmittel (48, 50) zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) wenigstens teilweise mit wenigstens einem Teil wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48) realisiert ist und/oder wenigstens ein Zerstreuungsmittel (48, 50) zur Zerstreuung von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) mit wenigstens einem Teil wenigstens einer Signalaustrittsfläche (50) wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48) realisiert ist, welche wenigstens abschnittsweise unterschiedliche Richtungen aufweist, und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche (50) wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48) von der gedachten Achse (18) aus betrachtet wenigstens abschnittsweise konkav gekrümmt ist und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche (50) wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48) wenigstens abschnittsweise eine für elektromagnetische Abtastsignale (28) wenigstens teilweise reflektierende Struktur realisiert.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Signalaustrittsabschnitt (48), insbesondere wenigstens eine Signalaustrittsfläche (50) wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48), in Richtung der gedachten Achse (18) betrachtet wenigstens abschnittsweise entlang eines Kreises, eine Ellipse, eines Ovals und/oder eines Vielecks, insbesondere eines Quadrats oder eines Rechtecks, erstreckt und/oder wenigstens eine Signalaustrittsfläche (50) wenigstens eines Signalaustrittsabschnitts (48) wenigstens abschnittsweise bezüglich der gedachten Achse (18) von radial innen nach radial außen, insbesondere radial, gerichtet ist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (14) ein Unterboden-LiDAR-System, ein 360°-LiDAR-System oder ein 360°- Unterboden-LiDAR-System ist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper (41) wenigstens eine Platte aus Signalwellen von Abtastsignalen (28) leitendem Medium aufweist, deren äußere Umfangsseite einen Signalaustrittsabschnitt (48) bildet, und/oder wenigstens ein Signalwellen-Leitkörper (41) wenigstens einen Ring aus Signalwellen von Abtastsignalen (28) leitendem Medium aufweist, dessen äußere Umfangsseite einen Signalaustrittsabschnitt (48) bildet.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine bezüglich der gedachten Achse (18) axiale Stirnseite (51 a, 51 b), insbesondere zwei bezüglich der gedachten Achse (18) axial gegenüberliegende Stirnseiten, des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) für die Abtastsignale (28) reflektierende Eigenschaften aufweist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper (41) wenigstens eine Öffnung (60) realisiert, durch die wenigstens ein Empfangssignalpfad (58) wenigstens einer Empfangseinrichtung (24) führt.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine die wenigstens eine Öffnung (60) umgebende Innenseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) für Abtastsignale (28), die in den Signalwellen-Leitkörper (41) geleitet werden, reflektierende Eigenschaften, insbesondere eine Reflexionsfläche (64), aufweist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine Öffnung (60) zu ihrer wenigstens einem Signaleinkopplungsbereich (42) des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) zugewandten Seite verjüngt und/oder wenigstens eine Öffnung (60) in Richtung der gedachten Achse (18) betrachtet eine ovale Form aufweist.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der wenigstens einen Öffnung (60) wenigstens ein äu-ßerer Reflexionsbereich (66), insbesondere eine wenigstens teilweise reflektierende Einbettung und/oder eine Einkerbung, angeordnet ist, welcher wenigstens eine äußere Reflexionsfläche (68) bildet, die der wenigstens einen Öffnung (60), insbesondere der Reflexionsfläche (64) um die wenigstens eine Öffnung (60), zugewandt ist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) wenigstens einen Empfänger (34) zur Umwandlung von elektromagnetischen Echosignalen (30) in elektrische Empfangssignale und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung (54) zur Umlenkung von Echosignalen (30) auf wenigstens einen Empfänger aufweist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Empfänger (34) und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung (54) auf derselben Seite wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers (41) der wenigstens einen Sendeeinrichtung (22) angeordnet sind und/oder wenigstens ein Empfänger (34) und wenigstens eine Empfangssignalumlenkeinrichtung (54) auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Signalwellen-Leitkörpers (41) angeordnet sind, wobei der Empfangssignalpfad (58) zwischen dem wenigstens einen Empfänger (34) und der wenigstens einen Empfangssignalumlenkeinrichtung (54) durch eine Öffnung (60) führt, welche innerhalb des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) realisiert ist.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) und wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) auf derselben Seite eines Trägers (32), insbesondere einer Leiterplatte, der Detektionsvorrichtung (14) angeordnet sind und/oder wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) und wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägers (32), insbesondere einer Leiterplatte, der Detektionsvorrichtung (14) angeordnet sind.
Detektionsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (14) wenigstens eine Steuereinrichtung (26) aufweisen, mit der die Sendeeinrichtung (22) und/oder die Empfangseinrichtung (24) gesteuert werden kann, und/oder die Detektionsvorrichtung (14) wenigstens eine Auswerteeinrichtung (26) aufweisen, mit der auf Basis von empfangenen Echosignalen (30), insbesondere aus elektrischen Empfangssignalen, Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich (20) ermittelt werden können.
Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (14) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (20) mittels elektromagnetischer Abtastsignale (28), wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung (14) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) zum Senden von elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in den wenigstens einen Überwachungsbereich (20), und wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) zum Empfangen von elektromagnetischen Echosignalen (30), welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich (20) reflektierten Abtastsignalen (28) herrühren, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung (22) wenigstens eine Signalquelle (36) zur Erzeugung elektromagnetischer Abtastsignale (28) und wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) aufweist zur Zerstreuung von mit der wenigstens einen Signalquelle (36) erzeugten elektromagnetischen Abtastsignalen (28) in wenigstens einen eine gedachte Achse (18) umgebenden Überwachungsbereich (20), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Signalzerstreuungseinrichtung (40) wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) zur Leitung elektromagnetischer Abtastsignale (28) umfasst, wobei der wenigstens eine Signalwellen-Leitkörper (41) wenigstens einen Signaleinkopplungsbereich (42) für von wenigstens einer Signalquelle (36) kommende Abtastsignal (28) und wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt (48) aufweist, der sich an einer bezüglich der gedachten Achse (18) radial äußeren Umfangsseite des wenigstens einen Signalwellen-Leitkörpers (41) umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt und in dem elektromagnetische Abtastsignale (28), die in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) geleitet werden, aus dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) austreten können.
Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung (14) insbesondere eines Fahrzeugs (10), bei dem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (20) elektromagnetische Abtastsignale (28) mit wenigstens einer Signalquelle (36) erzeugt, mit wenigstens einer Signalzerstreuungseinrichtung (40) zerstreut und in wenigstens einen eine gedachte Achse (18) umgebenden Überwachungsbereich (20) gesendet werden und Echosignale (30), welche von in dem wenigstens einen Überwachungsbereich (20) reflektierten Abtastsignalen (28) herrühren, empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Abtastsignale (28) in wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) eingekoppelt, in dem wenigstens einen Signalwellen-Leitkörper (41) in wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt (48), welcher sich Körpers umfangsmäßig zusammenhängend erstreckt, geleitet und aus dem wenigstens einen Signalaustrittsabschnitt (48) zerstreut in den Überwachungsbereich (20) gesendet werden.