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Die vorliegende Erfindung betrifft ein LIDAR-System für ein Fahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs, ein Fahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrassistenzsystem.
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LIDAR- (light detection and ranging) Sensoren sind Distanzsensoren, die nach einem Impuls-Laufzeit-Verfahren arbeiten und in Fahrassistenzsystemen eines Kraftfahrzeugs und/oder in zumindest teilweise automatisiert gesteuerten Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangen. Eine Sendeeinheit des Sensors sendet Laserlicht aus, welches von einem zu detektierenden Objekt zu einem der Sendeeinheit zugeordneten Empfangseinheit zurückreflektiert wird. Zur Distanzbestimmung des Objekts wird in einer Auswerteeinheit optional die Laufzeit der Lichtimpulse von der Sendeeinheit zum Objekt und zurück zur Empfangseinheit ermittelt. Anhand der Laufzeit kann die Objektdistanz bestimmt werden. Optional kann eine im Rahmen der Reflexion an dem Objekt erfolgte Frequenzänderung des Laserlichts dazu verwendetet werden, um weitere Objekteigenschaften zu bestimmen.
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Es ist bekannt, dass ein derartiger Sensor Fehljustierungen oder sonstige Defekte aufweisen kann, wodurch die Funktionsfähigkeit des Sensors, beziehungsweise des Fahrassistenzsystems, beeinträchtigt werden kann.
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Die
DE 101 49 115 A1 schlägt hierfür eine Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug vor. Die Objekterfassungsvorrichtung weist mehrere Sensorsysteme auf, welche beispielsweise als LIDAR-Sensorsysteme ausgeführt sein können. Die Sensorsysteme bestimmen den Ort und/oder Bewegungszustand von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und weisen einander überlappende Detektionsbereiche auf. Eine Fehlererkennungseinrichtung prüft die von den Sensorsystemen bereitgestellten Daten auf deren Widerspruchsfreiheit und gibt bei der Erkennung eines Widerspruchs ein Fehlersignal aus.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein verbessertes LIDAR-System für ein Fahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe durch ein LIDAR-System für ein Fahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das LIDAR-System weist auf: einen ersten LIDAR-Sensor mit einer ersten Laserlichtquelle, und einen zweiten LIDAR-Sensor mit einer zweiten Laserlichtquelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein Scanbereich des ersten LIDAR-Sensors mit einem Scanbereich des zweiten LIDAR-Sensors zumindest teilweise überlappt. Die erste und zweite Laserlichtquelle emittieren jeweils linear polarisiertes Licht, wobei das linear polarisierte Licht der ersten Laserlichtquelle und das linear polarisierte Licht der zweiten Laserlichtquelle unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen.
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LIDAR-Sensoren sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden derartige Sensoren, deren Komponenten und auf den Sensoren beruhende Messverfahren in der
DE 11 2020 001 131 T5 offenbart.
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Ein LIDAR-Sensor weist für gewöhnlich eine Sendeeinheit und mindestens eine Empfangseinheit auf. Die Sendeeinheit kann eine Laserlichtquelle, d.h. einen Laser, und optional weitere Bestandteile, beispielsweise einen Strahlaufweiter und optische Elemente, beispielsweise optische Linsen, umfassen. Die der Sendeeinheit zugeordnete Empfangseinheit kann neben einem Detektor weitere optionale Bestandteile, wie optische Elemente, beispielsweise eine Fokussierungseinheit, umfassen. Der Detektor kann Daten über die empfangenen Lichtsignale an eine Recheneinheit, beispielsweise ein Fahrassistenzsystem, bereitstellen.
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Die beiden LIDAR-Sensoren können einen gemeinsamen Detektor oder zwei einzelne Detektoren aufweisen, wobei jeder der zwei Detektoren einer Laserlichtquelle zugeordnet ist. Optional handelt es sich um zwei Detektoren, einen ersten Detektor, der der ersten Laserlichtquelle zugeordnet ist, und einen zweiten Detektor, der der zweiten Laserlichtquelle zugeordnet ist. Dabei erfasst der erste Detektor einen ersten Scanbereich und der zweite Detektor einen zweiten Scanbereich.
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Ein Detektor, beziehungsweise Photodetektor, kann eine Vielzahl von Detektionspunkten, beziehungsweise Pixeln, aufweisen, die beispielsweise aus Avalanche-Photodioden gebildet sind, und kann anhand des von einem Objekt reflektierten Laserlichts, und gegebenenfalls dessen Eigenschaften, für jeden Detektionspunkt ein Ausgabesignal erzeugen, dass in der Regel durch einen Verstärker, beispielsweise durch einen analogen Transimpedanzverstärker, verstärkt werden kann, bevor es an die Recheneinheit weitergeleitet wird. Der Verstärker kann ein Bestandteil der Recheneinheit sein.
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Von einer Laserlichtquelle emittiertes Licht eines LIDAR-Sensors kann in einem Scanraster, bspw. zeilen- und/oder spaltenweise, über einen Scanbereich geführt werden.
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Der Scanbereich, mithin der abzutastende Raumbereich, des ersten LIDAR-Sensors überlappt mit einem Scanbereich des zweiten LIDAR-Sensors zumindest teilweise. Dadurch werden differenzielle beziehungsweise vergleichende Messungen zwischen beiden LIDAR-Sensoren ermöglicht, anhand derer verschiedene Eigenschaften eines sich gegebenenfalls im Überlappungsbereich befindlichen Objekts erfasst, die zu dessen Detektion und/oder Klassifizierung und gegebenenfalls zu dessen Identifizierung verwendet werden können. Die differenzielle Messung der von den beiden Laserlichtquellen emittierten und von einem Objekt reflektierten Lichtsignale ermöglicht den Reflexionsvergleich zwischen den beiden Laserlichtpfaden. Hierbei kann festgelegt werden, dass die von beiden Laserlichtquellen abgetasteten Flächen in Teilbereichen davon, in bestimmten Grenzen, beispielsweise über Schwellenwerte festgelegt, die gleichen Reflexionseigenschaften aufweisen müssen, damit das LIDAR-System, beispielsweise von dem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeugs, als voll oder teilweise funktionsfähig erkannt wird. Diese Teilbereiche können dabei derart nahe nebeneinander lokalisiert sein, beispielsweise ≤ 5 cm oder ≤ 1 cm, dass davon ausgegangen werden kann, dass reflektierte Lichtsignale von demselben Objekt stammen.
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Die Offenbarung bietet den Vorteil, dass eine Funktionsstörung eines LIDAR-Sensors erkannt werden kann und außerdem, ein zugrundeliegender Fehler eingeordnet bzw. klassifiziert werden kann. Beispielsweise kann eine widersprüchliche Messung der beiden LIDAR-Sensoren dazu herangezogen werden, die fehlerhafte Messung zu identifizieren und dadurch deren gezielte Beseitigung zu ermöglichen, ohne dass dabei der gesamte Sensor überprüft und/oder gewartet werden muss. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass bei einem derartigen Sensor die Fehlerursache zumindest teilweise behoben werden kann, ohne dass ein manueller Eingriff am Sensor erforderlich ist.
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Weiterhin bietet die Offenbarung den Vorteil, dass unterschiedliche Reflexionseigenschaften eines detektierten Objekts erfasst und dadurch ein das Objekt kennzeichnendes Reflexionsprofil erstellt werden kann, auf dessen Grundlage eine genauere Detektion, Identifizierung und/oder Klassifizierung des Objekts erfolgen kann
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Optional sind die beiden Scanbereiche identisch, d.h., dass beide LIDAR-Sensoren den gleichen Raumbereich bzw. Winkelbereich abtasten. Dies bietet den Vorteil genauerer Messungen und einer verbesserten Objektcharakterisierung. Weiterhin kann das LIDAR-System ein vollständiges Redundanzsystem im Falle eines teilweisen oder vollständigen Ausfalls eines LIDAR-Sensors bereitstellen.
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Die vergleichende beziehungsweise differenzielle Messung zwischen den von den beiden LIDAR-Sensoren erzeugten Messwerten kann ferner dazu verwendet werden die Abstandsgenauigkeit, gegebenenfalls quantitativ, zu ermitteln. Weiterhin kann das Dunkelrauschen beziehungsweise das Signal-zu-Rausch Verhältnis der beiden Detektoren, aufgrund der von dem LIDAR-Sensor abgetasteten und (notwendigerweise) gleichen Umweltbedingung, verglichen werden. Sobald das Dunkelrauschen beziehungsweise das Signal-zu-Rausch Verhältnis außerhalb eines, beispielsweise durch Schwellenwerte, festgelegten Erwartungsbereichs liegt, kann eine Funktionsstörung nicht nur von der Recheneinheit festgestellt werden, sondern von dieser gegebenenfalls auch über den Grad der Abweichung, beispielsweise als vorhandene, jedoch vernachlässigbare, Funktionsstörung oder als gravierende Funktionsstörung eingestuft werden. Gleichermaßen können, sofern gleiche Pulsformen verwendet werden, diese nach Konvertierung in ein Digitalsignal, beispielsweise durch einen A/D Konverter, aufgrund der von dem LIDAR-Sensor abgetasteten gleichen Umweltbedingung, verglichen werden. Auch in diesem Fall kann anhand einer Abweichung von einem Erwartungsbereich einer Übereinstimmung der Pulsformen, gegebenenfalls eines Umfangs der Abweichung, eine Funktionsstörung festgestellt und gegebenenfalls auch quantifiziert werden. Darüber hinaus kann eine Abschätzung einer im Lichtpfad gegebenenfalls vorliegenden Verschmutzung des Gehäuses des LIDAR-Sensors aufgrund des Vorliegens zweier unabhängiger Datenquellen genauer erfolgen.
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Ferner kann optional ein Übersprechverhalten benachbarter Detektionspunkte genutzt werden, um die Effizienz des LIDAR-Systems zu steigern. Beispielsweise kann von der ersten Laserlichtquelle emittiertes Licht, das von einem Objekt reflektiert wird, auf einem der ersten Laserlichtquelle zugeordneten ersten Detektor detektiert werden. Anschließend kann von der zweiten Laserlichtquelle emittiertes Licht, das von einem Objekt reflektiert wird, auf einem der zweiten Laserlichtquelle zugeordneten zweiten Detektor detektiert werden. Die Scanraster, in denen linear polarisiertes Laserlicht der beiden Laserlichtquellen über die teilweise überlappenden Scanbereiche geführt werden kann, einschließlich der Polarisationsrichtungen der beiden Laserlichtquellen, können gewählt werden, um das Übersprechverhalten gezielt zu beeinflussen. So kann insbesondere ein engmaschiges, bspw. ein- oder zweidimensionales, Scanraster, in dem das Laserlicht der beiden Laserlichtquellen in einem geringen Abstand voneinander über die Oberfläche des abzutastenden Objekts geführt wird, gleichermaßen über die Wahl der Polarisationsrichtungen dahingehend beeinflusst werden, dass der Abstand des Laserlichts der beiden Laserlichtquellen verringert oder vergrößert wird, wodurch gleichermaßen das Übersprechverhalten beeinflusst wird. So kann beispielsweise im Fall des Übersprechverhaltens eines LRFs (Laser Range Finder) zuerst ein Senden auf einem ersten LRF und ein Empfangen auf dem ersten LRF und dem zweiten LRF erfolgen. Anschließend kann ein Senden auf dem zweiten LRF und ein Empfangen auf dem zweiten LRF und ersten LRF erfolgen. Ebenso kann die Verwendung unterschiedlicher Polarisationsarten und/oder unterschiedlicher Polarisationsrichtungen den Vorteil bieten, dass Objekte mit stark polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften besser erkannt oder gar anhand ihrer Reflexionseigenschaften bei unterschiedlichen Polarisationen charakterisiert werden können. So können etwa manche Scheiben in anderen Fahrzeugen bei einer ersten Polarisationsrichtung nahezu transparent erscheinen und somit für das entsprechende LIDAR-System nicht oder nur in geringem Maße erkennbar sein, während die Scheibe bei einer anderen Polarisationsrichtung eine deutlich höhere Reflektivität aufweist. Durch die Kombination zwei oder mehr unterschiedlicher Polarisationsrichtungen kann somit die Objekterkennung verbessert und die Sicherheit erhöht werden.
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Ein weiterer Vorteil des offenbarten LIDAR-Systems kann darin bestehen, dass durch eine entsprechende Wahl eines Scanbereichs des ersten Detektors und eines Scanbereichs des zweiten Detektors und/oder durch eine Wahl der jeweiligen Scanrichtungen relativ zueinander eine Bewegungsunschärfe reduziert werden kann. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der zeitliche Abstand, in welchem das Objekt von zumindest einem der beiden Laserstrahlen erfasst wird, reduziert wird.
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Weiterhin kann eine Verringerung der Latenz bzgl. der Objekterkennung erreicht werden. Dies kann durch das gleichzeitige Abtasten eines Objekts mit beiden LIDAR-Scannern erreicht werden.
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Außerdem kann auf Grundlage der von den Detektoren erzeugten Digitalsignale, durch Verschiebung des Abtastzeitpunkts zwischen dem ersten Detektor und dem zweiten Detektor um eine halbe Abtastrate eine Verbesserung im Distanzbereich und allen damit verbundenen Größen, beispielsweise der Genauigkeit der Distanzmessung, Objekterkennung und Bewegungseigenschaften des Objekts, erreicht werden. Optional kann der erste und zweite LIDAR-Sensor angepasst sein, die jeweiligen Abtastzeitpunkte derart einzustellen, dass diese in konstanten Abständen S erfolgen, wobei ein Abtastzeitpunkt des ersten LIDAR-Sensors gegenüber einem Abtastzeitpunkt des zweiten LIDAR-Sensors um x·S verschoben ist, wobei 0,25 ≤ x ≤ 0,75, insbesondere x = 0,5.
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Optional sind die Polarisationsrichtungen orthogonal zueinander ausgerichtet. Dadurch kann ein Übersprechverhalten wesentlich verringert und in Folge eine weitestgehend voneinander unabhängige, störungsfreie Abtastung der beiden LIDAR-Sensoren in dem zumindest teilweise überlappenden Scanbereich sichergestellt werden.
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Optional emittiert die erste Laserlichtquelle Laserlicht einer anderen Wellenlänge als die zweite Laserlichtquelle. Beispielsweise emittiert die erste Laserlichtquelle Laserlicht einer Wellenlänge von 905 nm und die zweite Laserlichtquelle Laserlicht einer Wellenlänge von 1550 nm. Optional wird aufgrund der relativen Nähe von Laserlicht einer Wellenlänge von 905 nm zum sichtbaren Wellenlängenbereich eine entsprechende Laserlichtquelle mit geringerer Intensität als beispielsweise eine Laserlichtquelle betrieben werden, welche bei einer höheren Wellenlänge, beispielsweise 1550 nm, arbeitet. Dies dient dem Augenschutz von Lebewesen, wobei eine niedrige Intensität eine geringere Reichweite der Laserlichtquelle, insbesondere bei Tageslicht, bedingt. Dies kann insbesondere durch eine bei 1550 nm arbeitende Laserlichtquelle ausgeglichen werden. Die Kombination entsprechender LIDAR-Sensoren kann optimale Eigenschaften sowohl für verschiedene Lichtverhältnisse als auch verschiedene Detektionsentfernungen bereitstellen.
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Optional beruht der erste LIDAR-Sensor auf einem anderen Messverfahren als der zweite LIDAR-Sensor. Optional kann der erste LIDAR-Sensor als ein Time-of-Flight-Sensor (ToF) ausgebildet sein, und der zweite LIDAR-Sensor als ein FMCW- Sensor (frequency modulated continuous wave). Somit können bevorzugt ein ToF-Sensor und ein FMCW-Sensor in Kombination eingesetzt werden. Die Kombination der beiden LIDAR-Sensoren kann zum einen optimale Eigenschaften für verschiedene Lichtverhältnisse als auch verschiedene Detektionsentfernungen bereitstellen.
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Optional weist der erste LIDAR-Sensor einen ersten Detektor und der zweite LIDAR-Sensor einen zweiten Detektor auf, wobei der erste Detektor vom zweiten Detektor beabstandet angeordnet ist. Durch die Beabstandung der beiden Detektoren voneinander, insbesondere im Kraftfahrzeug, kann eine störungsfreie Messung erreicht werden.
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Optional weist ein von der ersten Laserlichtquelle emittiertes Laserlicht ein erstes Querschnittsprofil und ein von der zweiten Laserlichtquelle emittiertes Laserlicht ein von dem ersten Querschnittsprofil verschiedenes zweites Querschnittsprofil auf, wobei das erste Querschnittsprofil einem Format des ersten Detektors entspricht und das zweite Querschnittsprofil einem Format des zweiten Detektors entspricht. Das Querschnittsprofil kann eine längliche bzgl. der Längsachse symmetrische, beispielsweise ovale, Ausgestaltung aufweisen. Ein Längen-zu Breitenverhältnis kann 5:1 bis 15:1, beispielsweise 10:1, betragen. Dadurch kann eine optimale Abtastung erhalten werden. Das Format eines Detektors kann dabei einem Verhältnis der räumlichen Ausdehnungen des Detektors in den beiden Raumrichtungen senkrecht zur Einfallsrichtung der zu detektierenden Laserstrahlung entsprechen.
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Optional weisen das erste Querschnittsprofil und das zweite Querschnittsprofil eine unterschiedliche Orientierung auf. Durch eine Änderung der räumlichen Orientierung des Querschnittsprofils kann das Übersprechverhalten zwischen Detektionspunkten eines Lasers besser räumlich getrennt werden. Dadurch kann die Recheneinheit die empfangenen Datensignale besser rechnerisch entfalten, wodurch eine höhere Auflösung ermöglicht wird.
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Optional verlaufen ein optischer Pfad des von der Laserlichtquelle emittierten Laserlichts und ein optischer Pfad des von der zweiten Laserlichtquelle emittierten Laserlichts räumlich getrennt voneinander. Hierdurch kann eine störungsfreie Messung weiter verbessert werden. Optional wird erst in einer Bildebene einer Empfangseinheit eine Verschachtelung erzeugt. Verschachtelung bedeutet hierbei das Zusammenführen der von einem Objekt reflektierten Lichtsignale auf gegebenenfalls einem einzelnen Detektor, wobei darauf basierende Datensignale an eine Recheneinheit übermittelt werden. Alternativ kann das Zusammenführen der von einem Objekt reflektierten Lichtsignale auch auf zwei getrennten Detektoren erfolgen, wobei in diesem Fall die erzeugten Datensignale zusammengeführt werden. Zusammenführen umfasst hierbei eine gemeinsame Verarbeitung der Datensignale durch eine Recheneinheit.
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Optional sind der erste und zweite LIDAR-Sensor in einem Gehäuse angeordnet, wobei jedes der Gehäuse eine Öffnung für emittiertes und reflektiertes Laserlicht aufweist. Die Öffnung kann beispielsweise in Form einer am Gehäuse vorliegenden Scheibe vorliegen. Das von einem Objekt reflektierte Licht kann durch diese Scheibe auch in das Gehäuse zur Detektion durch einen Detektor gelangen. Optional können die erste und zweite Laserlichtquelle in demselben Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse eine (einzelne) Öffnung für emittiertes und reflektiertes Laserlicht aufweist. Diese Anordnung ermöglicht die Detektion und gegebenenfalls räumliche Erfassung einer Blockage, insbesondere Verschmutzung, der Scheibe und gegebenenfalls deren gezielte Reinigung.
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Optional kann ein differenzielles Signal auf Basis eines Signals des ersten LIDAR-Sensors und des zweiten LIDAR-Sensors bereitgestellt werden. Das differenzielle Signal kann optional zur Detektion, Klassifizierung und/oder Identifizierung von Objekten, Hindernissen oder anderen Entitäten genutzt werden. Auf diese Weise können genauere Informationen über ein detektiertes Objekt ermittelt werden und die Umfelderkennung kann verbessert werden.
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Ein Fahrassistenzsystem oder ein Fahrerassistenzsystem kann dazu verwendet werden, den Fahrer beim Fahren des Kraftfahrzeugs zu unterstützen und optional das Fahrzeug teilweise oder vollständig automatisiert zu steuern. Fahrassistenzsysteme sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
US 2019/367038 A1 , bekannt. Anforderungen an Fahrassistenzsysteme können der Norm ISO 26262 entnommen werden. Das Fahrersystem kann die Recheneinheit umfassen. Alternativ kann die Recheneinheit als eigenständiges System vorliegen oder einen Bestandteil eines LIDAR-Sensors ausbilden.
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Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise in Form eines Landfahrzeugs, Luftfahrzeugs oder Wasserfahrzeugs ausgebildet sein. Ein Landfahrzeug kann beispielsweise als ein Straßenfahrzeug oder als ein schienengebundenes Fahrzeug ausgebildet sein. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Autobus sein. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug als ein teilweise oder vollständig automatisiert steuerbares Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu den 1, 2 und 3a, b beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein LIDAR-System für ein Fahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs,
- 2 zeigt schematisch ein Querschnittsprofil der in dem LIDAR-System verwendeten Laserlichtquellen und das jeweilige Format des Detektors,
- 3a, b zeigen schematisch Scanraster mit denen von den Laserlichtquellen emittiertes Laserlicht über einen Scanbereich geführt werden.
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In Fig. (1) wird ein LIDAR-System 1 für ein Fahrassistenzsystem 40 eines Kraftfahrzeugs 41 schematisch gezeigt. Das LIDAR-System 1 ist an dem Kraftfahrzeug 41 angebracht und übermittelt Daten an dessen Fahrassistenzsystem 40.
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Das Fahrassistenzsystem 40 ist dazu ausgebildet, anhand der, u.a. von dem LIDAR-System 1 übermittelten Daten, den Fahrer des Kraftfahrzeugs 41, beispielsweise mittels Einparkhilfe, zu unterstützen und optional auch ein (teil-) automatisiertes Steuern des Kraftfahrzeugs 41 zu ermöglichen. Das automatisierte Steuern kann dabei mit oder ohne Kontrolle des Fahrers erfolgen, wobei das Fahrassistenzsystem 40 ausgebildet sein kann eine ausreichende Aufmerksamkeit des Fahrers bzgl. der Fahrsituation festzustellen und mit dem Fahrer zu interagieren, beispielsweise über eine Warnmeldung, sobald eine unzureichende Aufmerksamkeit festgestellt wird.
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Das in der Fig. (1) gezeigte LIDAR-System 1 weist einen ersten LIDAR-Sensor 10 mit einer ersten Laserlichtquelle 11 und einen zweiten LIDAR-Sensor 20 mit einer zweiten Laserlichtquelle 21 auf. Die LIDAR-Sensoren 10, 20 liegen jeweils in einem Gehäuse 35 mit einer als Glasscheibe ausgebildeten Öffnung 36 vor. Die beiden Gehäuse 35 liegen an dem Kraftfahrzeug 41 beabstandet vor.
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Die erste Laserlichtquelle 11 emittiert optional Laserlicht 24 einer anderen Wellenlänge als die zweite Laserlichtquelle 21. Ebenso beruhen der erste LIDAR-Sensor 10 und der zweite LIDAR-Sensor 20 auf verschiedenen Messverfahren. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der ersten Laserlichtquelle 11 um eine nach dem ToF-Prinzip arbeitende Laserlichtquelle, die linear polarisiertes Laserlicht 24 einer Wellenlänge von 905 nm emittiert. Die zweite Laserlichtquelle 21 arbeitet nach dem FMCW-Prinzip und emittiert linear polarisiertes Laserlicht 24 einer Wellenlänge von 1550 nm.
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Der Fig. (1) kann ferner entnommen werden, dass das emittierte Laserlicht 24 unterschiedlichen, durch das emittierte Laserlicht 24 festgelegten, räumlich voneinander getrennten Lichtpfaden folgt.
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Der erste LIDAR-Sensor 10 ist ferner dazu ausgebildet einen ersten Scanbereich 12 abzutasten und der zweite LIDAR-Sensor 20 ist dazu ausbildet einen zweiten Scanbereich 22 abzutasten, wobei sich die beiden Scanbereiche 12, 22 teilweise überlappen. Das von den Laserlichtquellen 11, 21 emittierte Laserlicht 24 tritt an den jeweiligen Öffnungen 36 aus den Gehäusen 35 der LIDAR-Sensoren 10, 20 aus und trifft, wie aus Fig. (1) ersichtlich ist, auf ein im vorliegenden Fall als Verkehrsschild ausgebildetes Objekt 26, dass sich innerhalb der teilweise überlappenden Scanbereiche 12, 22 befindet.
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Das Objekt 26 reflektiert Teile des von den beiden Laserlichtquellen 11, 21 emittierten Laserlichts 24 derart, dass das von der ersten Laserlichtquelle 11 emittierte Laserlicht 24 als reflektiertes Laserlicht 25 durch die Öffnung 36 des Gehäuses 35 auf einen ersten Detektor 13 trifft und das von der zweiten Laserlichtquelle 21 emittierte Laserlicht 24 als reflektiertes Laserlicht 25 durch die weitere Öffnung 36 des weiteren Gehäuses 35 auf einen zweiten Detektor 23 trifft.
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Die Detektoren 13, 23 bilden einen Teil einer Empfangseinheit 33 des jeweiligen Laser-Sensors 10, 20. Die Empfangseinheit 33 kann optische Elemente umfassen, die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt werden. Gleichermaßen bilden die Laserlichtquellen 11, 21 einen Teil einer (nicht gezeigten) Sendeeinheit des jeweiligen Laser-Sensors. Diese kann ebenfalls optische Elemente umfassen.
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Das von dem Objekt 26 reflektierte Laserlicht 25 trifft auf Detektionspunkte des jeweiligen Detektors 13, 23, wobei das von dem Objekt 26 reflektierte Laserlicht 25 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die elektrischen Signale oder Datensignale beider Detektoren 13, 23 werden in dem Fahrassistenzsystem 40 derart zusammengeführt beziehungsweise miteinander verschachtelt, dass daraus Informationen über das Objekt 26, insbesondere dessen Abstand zum Kraftfahrzeug 41 und/oder weitere, nachstehend aufgeführte Eigenschaften, abgeleitet werden können. So kann insbesondere eine differenzielle Messung anhand der beiden reflektierten Laserlichtsignale 25 vorgenommen werden, welche beide von demselben Objekt 26 herrühren.
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Wie der Fig. (2) entnommen werden kann, weist das von der ersten Laserlichtquelle 11 emittierte Laserlicht 24 ein elliptisches erstes Querschnittsprofil 27 und das von der zweiten Laserlichtquelle 21 emittierte Laserlicht 24 ein von dem ersten Querschnittsprofil 27 verschiedenes elliptisches Querschnittsprofil 28 auf. So weist das elliptische erste Querschnittsprofil 27 einen um einen Faktor 1,2 höheren Abstand der Scheitelpunkte voneinander als das elliptische zweite Querschnittsprofil 28 auf. Das erste Querschnittsprofil 27 entspricht dabei einem Format des ersten Detektors 13 und das zweite Querschnittsprofil 28 einem Format des zweiten Detektors 23.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung hat sich als vorteilhaft erwiesen, linear polarisiertes Laserlicht 24 einzusetzen, das unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweist. Dies wird im Folgenden anhand Fig. (3) verdeutlicht.
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Aus Fig. (3a) und (b) kann diesbezüglich linear polarisiertes emittiertes Laserlicht 24 der beiden Laserlichtquellen 11, 21 entnommen werden.
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Die Polarisationsrichtungen werden in Fig. (3a) durch eine parallele Ausrichtung der jeweiligen Hauptachse 32 einer elliptischen Darstellung des von beiden Laserlichtquellen 11, 21 emittierten linear polarisierten Laserlichts 24 verdeutlicht.
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In Fig. (3b) hingegen sind die Polarisationsrichtungen des von beiden Laserlichtquellen 11, 21 linear polarisierten emittierten Laserlichts 24 orthogonal zueinander ausgerichtet. Dies kann den Hauptachsen 32 entnommen werden, die in dem gezeigten Fall orthogonal zueinander ausgerichtet sind und einen Winkel 29 von 90° aufweisen.
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In Fig. (3a) wird das von den beiden Laserlichtquellen 11, 21 emittierte Laserlicht 24 in Zeilen 30 über die Scanbereiche 12, 22 geführt. Es ist ersichtlich, dass in dem gezeigten Scanraster 34 die beiden Laserlichtquellen 11, 21 relativ nahe zueinander über den jeweiligen Scanbereich 12, 22 geführt werden, wodurch ein Übersprechverhalten und mithin ein „Verfälschen“ des von dem Objekt 26 reflektierten Laserlichts 25 und damit ein fehlerhaftes Signal an das Fahrassistenzsystem 40 begünstigt wird.
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In Fig. (3b) hingegen wird das emittierte Laserlicht 24 der beiden Laserlichtquellen 11, 21 in einem dichteren Scanraster 34 in Zeilen 30 und Spalten 31 über die Scanbereiche 12, 22 geführt. In dem gezeigten Fall liegen die Polarisationsrichtungen der beiden Laserlichtquellen 11, 21 orthogonal zueinander ausgerichtet vor, wodurch der Abstand des von den beiden Laserlichtquellen 11, 21 emittierten Laserlichts 24 höher ausfällt und ein Übersprechverhalten zumindest teilweise vermieden werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass das von dem Objekt 26 reflektierte Laserlicht 25 Eigenschaften aufweist, die im Wesentlichen nicht von einem Übersprechverhalten, sondern im Wesentlichen von dem Objekt 26 herrühren, wodurch genauere Aussagen über das Reflexionsverhalten des Objekts 26 ermöglicht werden und das Objekt 26 gegebenenfalls lediglich über dessen Reflexionseigenschaften charakterisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- LIDAR-System
- 10
- erster LIDAR-Sensor
- 11
- erste Laserlichtquelle
- 12
- erster Scanbereich
- 13
- erster Detektor
- 20
- zweiter LIDAR-Sensor
- 21
- zweite Laserlichtquelle
- 22
- zweiter Scanbereich
- 23
- zweiter Detektor
- 24
- emittiertes Laserlicht
- 25
- reflektiertes Laserlicht
- 26
- Objekt
- 27
- erstes Querschnittsprofil
- 28
- zweites Querschnittsprofil
- 29
- Winkel
- 30
- Zeilen
- 31
- Spalten
- 32
- Hauptachse
- 33
- Empfangseinheit
- 34
- Scanraster
- 35
- Gehäuse
- 36
- Öffnung
- 40
- Fahrassistenzsystem
- 41
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10149115 A1 [0004]
- DE 112020001131 T5 [0008]
- US 2019367038 A1 [0031]
