DE102021203494A1 - Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor - Google Patents

Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor Download PDF

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Abstract

Es wird eine Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor (2a) vorgeschlagen, umfassend zumindest eine optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b), die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz von von dem FMCW-Lidarsensor (2a) ausgesandter Strahlung (4a; 4b) kohärenzerhaltend zu verschieben.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Mess- und/oder Kalibriersystem und auf ein Verfahren zum Simulieren einer Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch einen FMCW-Lidarsensor.
  • Mess- und/oder Kalibriervorrichtungen für FMCW-Lidarsensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Aufbauten benötigen üblicherweise viel Platz, um sehr große Messdistanzen, beispielsweise bis zu 300 m, zu realisieren oder umfassen Faltspiegelsysteme und nutzen das Prinzip der Strahlfaltung. Aus dem Stand der Technik bekannte Mess- und/oder Kalibriervorrichtungen für FMCW-Lidarsensoren können aufgrund der Platzanforderungen deshalb oftmals nur im freien Feld unter nicht reproduzierbaren äußeren Gegebenheiten genutzt werden oder erfordern aufgrund der Strahlaufweitung der Laserstrahlung große Spiegel hoher optischer Qualität, die eine präzise Ausrichtung zueinander erfordern. Ein solcher Aufbau ist daher kostenintensiv und anfällig für Verschmutzungen, Oberflächenbeschädigungen oder Veränderungen der Spiegeleigenschaften durch thermische Ausdehnung.
  • Es wird eine Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor vorgeschlagen. Die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung umfasst zumindest eine optische Frequenzverschiebungseinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz von von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandter Strahlung kohärenzerhaltend zu verschieben.
  • Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
  • Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.
  • Ein wichtiges Sensorprinzip für die Erfassung der Umgebung ist dabei die Lidartechnik (light detection and ranging). Ein Lidarsensor basiert auf der Aussendung von Lichtsignalen und der Detektion des reflektierten Lichts. Durch eine Auswertung der empfangenen Reflexionen kann eine Detektion eines Ziels erfolgen. Ein FMCW (frequency modulated continuous wave)-Lidarsensor ist eine spezielle Art von Lidarsensor. Ein FMCW-Lidarsensor wird insbesondere auch als ein kohärenter Lidarsensor bezeichnet. Der FMCW-Lidarsensor ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein kontinuierliches Strahlungssignal auszusenden, welches ständig einer Frequenzänderung unterliegt (Chirps). Vorzugsweise ist der FMCW-Lidarsensor dazu vorgesehen, eine Frequenzverschiebung zwischen der an einem Objekt reflektierten Strahlung und der ausgesandten Strahlung zu erfassen und insbesondere in Abhängigkeit von der Frequenzverschiebung eine Distanz zu dem Objekt zu ermitteln.
  • Die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, Messungen eines FMCW-Lidarsensors zu simulieren, insbesondere um eine Leistungsfähigkeit des FMCW-Lidarsensors zu überprüfen und/oder den FMCW-Lidarsensor zu kalibrieren.
  • Die optische Frequenzverschiebungseinheit ist bevorzugt dazu vorgesehen, die Frequenzverschiebung zu erzeugen. Insbesondere ist die optische Frequenzverschiebungseinheit dazu vorgesehen, bei der Frequenzverschiebung eine zeitliche Kohärenz der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, zu erhalten. Insbesondere verläuft ein optischer Pfad der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung zumindest abschnittsweise durch die optische Frequenzverschiebungseinheit. Vorzugsweise umfasst die optische Frequenzverschiebungseinheit zumindest einen optischen Modulator, insbesondere einen akusto-optischen Modulator oder einen elektro-optischen Modulator, um die Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung kohärenzerhaltend zu verschieben. Insbesondere kann die optische Frequenzverschiebungseinheit eine Mehrzahl von optischen Modulatoren umfassen, insbesondere um unterschiedliche Frequenzverschiebungen zu ermöglichen. Beispielsweise ist denkbar, dass die optischen Modulatoren tauschbar sind und/oder dass mehrere optische Modulatoren hintereinander in einem optischen Pfad der Strahlung des FMCW-Lidarsensors platzierbar sind. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass die optische Frequenzverschiebungseinheit, insbesondere der zumindest eine optische Modulator, steuerbar ist, um unterschiedliche Frequenzverschiebungen zu ermöglichen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung kann vorteilhaft bei geringem Platzbedarf eine Frequenzverschiebung von von einem FMCW-Lidarsensor ausgesandter Strahlung ermöglicht werden. Vorteilhaft können einem FMCW-Lidarsensor Messdistanzen und/oder Geschwindigkeiten simuliert werden. Vorteilhaft kann eine platz- und kosteneffiziente Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für FMCW-Lidarsensoren bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die optische Frequenzverschiebungseinheit dazu vorgesehen ist, die Frequenz derart um eine vorbestimmte Differenzfrequenz zu verschieben, dass dem FMCW-Lidarsensor eine Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit simuliert wird. Vorzugsweise ist die Differenzfrequenz einstellbar, um dem FMCW-Lidarsensor eine Erfassung eines Objekts in beliebigen Messdistanzen und/oder mit beliebigen Geschwindigkeiten zu simulieren. Insbesondere erzeugt eine Frequenzverschiebung der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung einen Zeitversatz der empfangenen reflektierten Strahlung zur ausgesandten Strahlung. Vorzugsweise ist der FMCW-Lidarsensor dazu vorgesehen, den Zeitversatz als eine Messdistanz zu interpretieren. Durch unterschiedliche Differenzfrequenzen können insbesondere unterschiedliche Zeitversätze erzeugt und insbesondere unterschiedliche Messdistanzen simuliert werden. Insbesondere kann durch die Frequenzverschiebung ein Frequenz-Offset zwischen der empfangenen reflektierten Strahlung und der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung erzeugt werden. Vorzugsweise ist der FMCW-Lidarsensor dazu vorgesehen, den Frequenz-Offset als eine Geschwindigkeit eines erfassten Objekts zu interpretieren. Insbesondere können durch unterschiedliche Differenzfrequenzen unterschiedliche Frequenz-Offsets erzeugt und insbesondere unterschiedliche Geschwindigkeiten simuliert werden. Vorteilhaft kann eine Leistungsfähigkeit bzw. eine Genauigkeit des FMCW-Lidarsensors bei einer Distanz- und/oder Geschwindigkeitsmessung überprüft werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die vorbestimmte Messdistanz zumindest 100 m beträgt. Insbesondere beträgt die vorbestimmte Messdistanz zumindest 100 m, bevorzugt zumindest 200 m und besonders bevorzugt zumindest 300 m. Insbesondere können mittels der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung große Messdistanzen simuliert werden, insbesondere durch Erzeugung einer großen Frequenzverschiebung. Vorzugsweise können mittels der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung aber auch geringere Messdistanzen als 100 m simuliert werden. Vorteilhaft kann eine kompakt ausgebildete Mess- und/oder Kalibriervorrichtung bereitgestellt werden, mittels der große Messdistanzen simuliert werden können.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die optische Frequenzverschiebungseinheit dazu vorgesehen ist, einen Frequenz-Offset zu erzeugen, um dem FMCW-Lidarsensor die Erfassung des Objekts mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu simulieren. Der Frequenz-Offset ist insbesondere ein Unterschied zwischen einer Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung zu Beginn oder am Ende einer Frequenzrampe (Chirp) und der empfangenen reflektierten Strahlung zu Beginn oder am Ende der Frequenzrampe. Insbesondere ist die optische Frequenzverschiebungseinheit dazu vorgesehen, den Frequenz-Offset zu erzeugen, um eine Doppler-Verschiebung durch Reflektion an einem bewegten Objekt zu simulieren, anhand von der der FMCW-Lidarsensor die Geschwindigkeit des Objekts ermitteln kann. Vorteilhaft können neben Messdistanzen auch Geschwindigkeiten simuliert werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die optische Frequenzverschiebungseinheit zumindest einen akusto-optischen Modulator und/oder zumindest einen elektro-optischen Modulator, um die Frequenz zu verschieben, umfasst. Der akusto-optische Modulator ist insbesondere ein transparenter Festkörper, insbesondere ein Kristall, in dem mit Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, beispielsweise erzeugt durch ein Piezoelement, ein optisches Gitter erzeugt wird. Das optische Gitter ist insbesondere gebildet aus Dichteschwankungen der den Festkörpern durchlaufenden Schallwellen. Die von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandte Strahlung, insbesondere ein Laserstrahl, wird an dem optischen Gitter gebeugt und in seiner Frequenz verschoben. Vorzugsweise können durch Erzeugung von Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen unterschiedliche Frequenzverschiebungen erzeugt werden.
  • Der elektro-optische Modulator kann vorzugsweise zumindest teilweise als eine Kerr-Zelle oder als eine Pockels-Zelle ausgebildet sein. Der elektro-optische Modulator weist vorzugsweise ein optisches Medium auf, durch das sich die von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandte Strahlung, insbesondere der Laserstrahl, ausbreitet. Das optische Medium kann insbesondere als eine Flüssigkeit oder als ein Kristall, insbesondere ein doppelbrechender Kristall oder ein Flüssigkristall, ausgebildet sein. An dem Medium ist vorzugsweise ein elektrisches Feld angelegt. Durch das elektrische Feld kann vorzugsweise eine Brechung, insbesondere eine Doppelbrechung, des optischen Mediums verändert werden, wodurch insbesondere die Frequenzverschiebung der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung erzeugt wird. Vorzugsweise können durch Verwendung unterschiedlicher optischer Medien und/oder Anlegen unterschiedlicher elektrischer Felder unterschiedliche Frequenzverschiebungen erzeugt werden. Vorteilhaft können verschiedene Möglichkeiten zur kohärenzerhaltenden Frequenzverschiebung der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung zumindest ein Messziel umfasst, um die von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandte Strahlung zu reflektieren, insbesondere zurück zu dem FMCW-Lidarsensor. Das Messziel ist insbesondere reflektiv für die von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandte Strahlung. Das Messziel kann insbesondere als ein Reflektor, als ein Spiegel oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Messziel ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Messziel entlang einer Hauptausbreitungsrichtung der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung nach der optischen Frequenzverschiebungseinheit angeordnet. Vorzugsweise kann die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung eine Mehrzahl von, insbesondere unterschiedlichen, Messzielen umfassen.
  • Vorteilhaft kann eine platzsparende Mess- und/oder Kalibriervorrichtung bereitgestellt werden.
  • Ferner wird ein Mess- und/oder Kalibriersystem vorgeschlagen. Das Mess- und/oder Kalibriersystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Mess- und/oder Kalibriervorrichtung. Das Mess- und/oder Kalibriersystem umfasst zumindest einen FMCW-Lidarsensor. Vorzugsweise kann das Mess- und/oder Kalibriersystem eine Mehrzahl von FMCW-Lidarsensoren umfassen, die mittels der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung prüfbar und/oder kalibrierbar sind. Vorteilhaft kann ein platzsparendes Mess- und/oder Kalibriersystem bereitgestellt werden, dass eine Simulation von großen Messdistanzen ermöglicht.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, optische Frequenzverschiebungseinheit der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung entlang einer Hauptausbreitungsrichtung von von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandter Strahlung zwischen dem FMCW-Lidarsensor und zumindest einem, insbesondere dem vorgenannten, Messziel der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung angeordnet ist. Vorteilhaft kann auf kleinem Raum eine Frequenzverschiebung der von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandten Strahlung erzeugt werden.
  • Zudem wird ein Verfahren zum Simulieren einer Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch einen FMCW-Lidarsensor vorgeschlagen. In dem Verfahren wird eine Frequenz von von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandter Strahlung kohärenzerhaltend verschoben. Vorzugsweise wird die Frequenz durch die optische Frequenzverschiebungseinheit der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung kohärenzerhaltend verschoben. Vorzugsweise wird dem FMCW-Lidarsensor durch die Frequenzverschiebung die Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit simuliert. Vorteilhaft kann ein Verfahren bereitgestellt werden, das eine platz- und kosteneffiziente Simulation von Messdistanzen und/oder Geschwindigkeiten ermöglicht.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der FMCW-Lidarsensor in Abhängigkeit von der Simulation kalibriert wird. Insbesondere wird überprüft, ob die von dem FMCW-Lidarsensor gemessene Messdistanz und/oder Geschwindigkeit mit der durch die Frequenzverschiebung simulierten Messdistanz und/oder Geschwindigkeit übereinstimmt. Vorzugsweise werden in Abhängigkeit von einer fehlenden Übereinstimmung Parameter des FMCW-Lidarsensors derart angepasst, dass eine korrekte Messung durch den FMCW-Lidarsensor erreicht wird. Vorteilhaft kann eine platz- und kosteneffiziente Kalibrierung eines FMCW-Lidarsensors ermöglicht werden.
  • Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Mess- und/oder Kalibriersystem in einer schematischen Darstellung,
    • 2 ein Diagramm zur Illustration einer Frequenzverschiebung in einer schematischen Darstellung,
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung und
    • 4 eine optische Frequenzverschiebungseinheit einer alternativen erfindungsgemäßen Mess- und/oder Kalibriervorrichtung in einer schematischen Darstellung.
  • 1 zeigt ein Mess- und/oder Kalibriersystem 10a in einer schematischen Darstellung. Das Mess- und/oder Kalibriersystem 10a umfasst zumindest eine Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1a. Das Mess- und/oder Kalibriersystem 10a umfasst zumindest einen FMCW-Lidarsensor 2a. Die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1a ist dazu vorgesehen, Messungen des FMCW-Lidarsensors 2a zu simulieren, insbesondere um eine Leistungsfähigkeit des FMCW-Lidarsensors 2a zu überprüfen und/oder den FMCW-Lidarsensor 2a zu kalibrieren. Die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1a umfasst zumindest ein Messziel 9a, um von dem FMCW-Lidarsensor 2 ausgesandte Strahlung 4 zu reflektieren, insbesondere zurück zu dem FMCW-Lidarsensor 2. Die Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1a umfasst zumindest eine optische Frequenzverschiebungseinheit 3a. Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist entlang einer Hauptausbreitungsrichtung 11 a der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a zwischen dem FMCW-Lidarsensor 2a und dem Messziel 9a der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1a angeordnet.
  • Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist dazu vorgesehen, eine Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a kohärenzerhaltend zu verschieben. Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist dazu vorgesehen, bei der Frequenzverschiebung eine zeitliche Kohärenz der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a, insbesondere Laserstrahlung, zu erhalten. Ein optischer Pfad der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a verläuft zumindest abschnittsweise durch die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a. Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a umfasst zumindest einen optischen Modulator, insbesondere einen elektro-optischen Modulator 8a, um die Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a kohärenzerhaltend zu verschieben. Der elektro-optische Modulator kann zumindest teilweise als eine Kerr-Zelle oder als eine Pockels-Zelle ausgebildet sein.
  • 2 zeigt ein Diagramm zur Illustration der Frequenzverschiebung in einer schematischen Darstellung. Das Diagramm umfasst eine Abszissenachse 12a und eine Ordinatenachse 13a. An der Abszissenachse 12a ist eine Zeit angetragen. An der Ordinatenachse 13a ist eine Frequenz angetragen. Dargestellt ist ein zeitlicher Verlauf der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a und ein zeitlicher Verlauf von an dem Messziel 9a reflektierter und von dem FMCW-Lidarsensor 2a erfasster Strahlung 14a.
  • Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist dazu vorgesehen, die Frequenz derart um eine vorbestimmte Differenzfrequenz 5a zu verschieben, dass dem FMCW-Lidarsensor 2a eine Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit simuliert wird. Eine Frequenzverschiebung der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a erzeugt einen Zeitversatz 15a der empfangenen reflektierten Strahlung 14a zur ausgesandten Strahlung 4a. Der FMCW-Lidarsensor 2a ist dazu vorgesehen, den Zeitversatz 15a als eine Messdistanz zu interpretieren. Die vorbestimmte Messdistanz kann vorzugsweise zumindest 100 m betragen. Mittels der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung können aber auch geringere Messdistanzen als 100 m simuliert werden.
  • Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist dazu vorgesehen, insbesondere durch die Frequenzverschiebung, einen Frequenz-Offset 6a zu erzeugen, um dem FMCW-Lidarsensor 2a die Erfassung des Objekts mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu simulieren. Der Frequenz-Offset 6a ist ein Unterschied zwischen einer Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a zu Beginn (wie hier beispielhaft zur Illustration dargestellt) oder am Ende einer Frequenzrampe (Chirp) und der empfangenen reflektierten Strahlung 14a zu Beginn oder am Ende der Frequenzrampe. Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3a ist dazu vorgesehen, den Frequenz-Offset 6a zu erzeugen, um eine Doppler-Verschiebung durch Reflektion an einem bewegten Objekt zu simulieren, anhand von der der FMCW-Lidarsensor 2a die Geschwindigkeit des Objekts ermitteln kann.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Simulieren einer Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch den FMCW-Lidarsensor 2a in einer schematischen Darstellung. In zumindest einem Verfahrensschritt 16a wird eine Frequenz der von dem FMCW-Lidarsensor 2a ausgesandten Strahlung 4a kohärenzerhaltend verschoben. Dem FMCW-Lidarsensor 2a wird durch die Frequenzverschiebung die Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit simuliert.
  • In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 17a wird der FMCW-Lidarsensor 2a in Abhängigkeit von der Simulation kalibriert. Es wird überprüft, ob die von dem FMCW-Lidarsensor 2a gemessene Messdistanz und/oder Geschwindigkeit mit der durch die Frequenzverschiebung simulierten Messdistanz und/oder Geschwindigkeit übereinstimmt. In Abhängigkeit von einer fehlenden Übereinstimmung werden Parameter des FMCW-Lidarsensors 2a derart angepasst, dass eine korrekte Messung durch den FMCW-Lidarsensor 2a erreicht wird.
  • In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hinsichtlich der Ausgestaltung gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere hinsichtlich Bauteilen mit gleichen Bezugszeichen, darf auf das Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 verwiesen werden. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 der Buchstabe a und ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 4 der Buchstabe b nachgestellt.
  • 4 zeigt eine optische Frequenzverschiebungseinheit 3b einer alternativen Mess- und/oder Kalibriervorrichtung 1b in einer schematischen Darstellung. Die optische Frequenzverschiebungseinheit 3b umfasst zumindest einen akusto-optischen Modulator 7b, insbesondere alternativ zu dem elektro-optischen Modulator 8a der ersten Ausführungsform. Der akusto-optische Modulator 7b ist dazu vorgesehen, eine Frequenz von von einem FMCW-Lidarsensor (hier nicht dargestellt) ausgesandter Strahlung 4b kohärenzerhaltend zu verschieben. Der akusto-optische Modulator 7b umfasst einen transparenten Festkörper 18b, insbesondere einen Kristall. In dem Festkörper 18b wird mit Schallwellen 19b, insbesondere Ultraschallwellen, ein optisches Gitter erzeugt. Der akusto-optische Modulator 7b umfasst ein Piezoelement 20b, um die Schallwellen 19b zu erzeugen. Das optische Gitter ist gebildet aus Dichteschwankungen der den Festkörpern 18b durchlaufenden Schallwellen 19b. Die von dem FMCW-Lidarsensor ausgesandte Strahlung 4b, insbesondere ein Laserstrahl, wird an dem optischen Gitter gebeugt und in seiner Frequenz verschoben. Der Laserstrahl weist vor dem Durchgang durch den akusto-optischen Modulator 7b einen Strahldurchmesser 21b auf, der kleiner ist als ein Strahldurchmesser 21b' des Laserstrahls nach der Beugung im akusto-optischen Modulator 7b.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mess- und/oder Kalibriervorrichtung
    2
    FMCW-Lidarsensor
    3
    optische Frequenzverschiebungseinheit
    4
    Strahlung
    5
    Differenzfrequenz
    6
    Frequenz-Offset
    7
    akusto-optischer Modulator
    8
    elektro-optischer Modulator
    9
    Messziel
    10
    Mess- und/oder Kalibriersystem
    11
    Hauptausbreitungsrichtung
    12
    Abszissenachse
    13
    Ordinatenachse
    14
    Strahlung
    15
    Zeitversatz
    16
    Verfahrensschritt
    17
    Verfahrensschritt
    18
    Festkörper
    19
    Schallwelle
    20
    Piezoelement
    21
    Strahldurchmesser

Claims (10)

  1. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung für einen FMCW-Lidarsensor (2a), umfassend zumindest eine optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b), die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz von von dem FMCW-Lidarsensor (2a) ausgesandter Strahlung (4a; 4b) kohärenzerhaltend zu verschieben.
  2. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b) dazu vorgesehen ist, die Frequenz derart um eine vorbestimmte Differenzfrequenz (5a) zu verschieben, dass dem FMCW-Lidarsensor (2a) eine Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit simuliert wird.
  3. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Messdistanz zumindest 100 m beträgt.
  4. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b) dazu vorgesehen ist, einen Frequenz-Offset (6a) zu erzeugen, um dem FMCW-Lidarsensor (2a) die Erfassung des Objekts mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu simulieren.
  5. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b) zumindest einen akusto-optischen Modulator (7b) und/oder zumindest einen elektro-optischen Modulator (8a), um die Frequenz zu verschieben, umfasst.
  6. Mess- und/oder Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest ein Messziel (9a), um die von dem FMCW-Lidarsensor (2a) ausgesandte Strahlung (4a; 4b) zu reflektieren.
  7. Mess- und/oder Kalibriersystem, umfassend zumindest eine Mess- und/oder Kalibriervorrichtung (1a; 1b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest einen FMCW-Lidarsensor (2a).
  8. Mess- und/oder Kalibriersystem nach Anspruch 7, wobei zumindest eine optische Frequenzverschiebungseinheit (3a; 3b) der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung (1a; 1b) entlang einer Hauptausbreitungsrichtung (11a; 11b) von von dem FMCW-Lidarsensor (2a) ausgesandter Strahlung (4a; 4b) zwischen dem FMCW-Lidarsensor (2a) und zumindest einem Messziel (9a) der Mess- und/oder Kalibriervorrichtung (1a; 1b) angeordnet ist.
  9. Verfahren zum Simulieren einer Erfassung eines Objekts in einer vorbestimmten Messdistanz und/oder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch einen FMCW-Lidarsensor (2a), wobei eine Frequenz von von dem FMCW-Lidarsensor (2a) ausgesandter Strahlung (4a; 4b) kohärenzerhaltend verschoben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der FMCW-Lidarsensor (2a) in Abhängigkeit von der Simulation kalibriert wird.
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