DE3930272A1 - Lidar - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lidar, gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 und 10 sowie ein Abstandswarngerät für Kraftfahrzeuge, gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Es ist bekannt, mit einem Lidar Transmissions-, Extinktions- und
Rückstreumessung in der Atmosphäre durchzuführen, um in ihr vorhandene
Gase oder Partikel nachzuweisen, ihre Konzentration und Entfernung vom
Standpunkt des Lidars zu bestimmen. Als Beispiel seien hier die Veröffent
lichungen von V. E. Derr, ′′Estimation of the extinction coefficient of
clouds from multiwavelength lidar backscatter measurements′′, Appl. Opt.,
Vol. 19, No. 14, pp. 2310-2314 für die Untersuchung an Wolken, von J. S.
Randhawa et al, "Lidar observations during dusty infrared Test-1", Appl.
Opt., Vol. 19, No. 1/4, pp. 2291-2297, für Rückstreu- und die Transmis
sionsmessungen an Explosionswolken von TNT mittels eines mit einem CO2
bzw. Rubin-Laser ausgerüsteten Lidars und von D. K. Kreid, "Atmospheric
visibility measurement by a modulated cw lidar", Appl. Opt., Vol. 15, No. 7,
pp. 1823-1831 erwähnt. Mit der Messung der Absorption und/oder Streu
ung von Licht in der Atmosphäre befassen sich ferner z. B. die DE-
OS 23 51 972 und die DE-OS 23 28 092.
In den erwähnten Veröffentlichungen ist ein Lidar beschrieben, des
sen Laserstrahl über eine Sendeoptik ausgesandt wird. Das ausgesandte
Laserstrahlung wird in der Atmosphäre absorbiert und gestreut. Eine Emp
fangsoptik, deren Öffnungswinkel annähernd dem Öffnungswinkel des aus
gesandten Strahls entspricht, mißt das gestreute Licht. Aus der lntensität
des gestreuten Lichtes, den bekannten Streuquerschnitten verschiedener
Gase und Partikel sowie der spektralen Absorption wird, da die Wellenlänge
des Lasers bekannt ist, auf den Extinktionskoeffizienten der Atmosphäre
und somit auf die Dichte beigemischter Gase und Partikel geschlossen.
Es ist auch ein Lidar einer anderen Art bekannt, bei dem zwei La
serstrahlen benachbarter Wellenlänge verwendet werden, wobei die eine
Wellenlänge von dem zu bestimmenden Gas besonders stark absorbiert oder
gestreut wird, und die benachbarte Wellenlänge durch dieses Gas nahezu
keine Absorption oder Streuung erfährt. Das "unbeeinflußt" zurückgestreute
Laserstrahlung dient dann als Referenz für die zu bestimmende Absorption
des Gases in der Atmosphäre.
Da die lntensität des rückgestreuten Lichts mit der Entfernung des
streuenden Volumens vom Lidar mit einer höheren als quadratischen Potenz
abnimmt, wird mit elektronischen Torschaltungen gearbeitet, welche nur
immer einen bestimmten Entfernungsbereich auswerten. Die Laser senden in
der Regel kurze Strahlungspulse in der Größenordnung einiger zehn Nano
sekunden aus; es werden allerdings auch modulierte kontinuierlich arbei
tende Laser verwendet.
Die bekannten Lidarausführungen eignen sich zur Messung des Ex
tinktionskoeffizienten der Atmosphäre allgemein und zur Messung der Ex
tinktion eines beigemischten Gases oder von Partikeln. Sie sind jedoch
nicht geeignet, verschiedene Arten atmosphärischer Trübungen voneinander
eindeutig und schnell zu unterscheiden, wie z. B. Schnee von Nebel, Regen
oder einem festen Sichthindernis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lidar zu schaffen,
welches eindeutig und schnell eine Unterscheidung verschiedener atmospä
rischer Trübungen wie z. B. Schnee, Nebel und Regen voneinander vor
nimmt.
Die Lösung der Aufgabe ist Gegenstand der Patentansprüche 1 und
10. Mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 8 wird die weitere Aufgabe
gelöst, ein Abstandswarngerät für Kraftfahrzeuge mit einem Lidar, welches
die Art eines Sichthindernisses und dessen Entfernung anzeigt, zu schaf
fen.
In den Patentansprüchen 2 bis 7 sind bevorzugte Ausführungsarten
des erfindungsgemäßen Lidars und im Patentanspruch 9 eine bevorzugte
Ausführungsart des erfindungsgemäßen Abstandswarngeräts beschrieben.
Im folgenden wird ein Beispiel des erfindungsgemäßen Lidars und
des erfindungsgemäßen Abstandswarngeräts anhand von zeichnerischen
Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lidars,
Fig. 2 ein idealisiertes abstandskorrigiertes Lidar-Signal einer Nebelwand,
Fig. 3 ein idealisiertes nicht abstandskorrigiertes Lidar-Signal einer Ne
belwand,
Fig. 4 ein idealisiertes abstandskorrigiertes Lidar-Signal einer Schnee
wand,
Fig. 5 ein idealisiertes abstandskorrigiertes Lidar-Signal einer Regenwand,
Fig. 6 ein idealisiertes nicht abstandskorrigiertes Lidar-Signal eines fe
sten Sichthindernisses, und
Fig. 7 ein Blockschaltbild zusätzlicher Komponenten für eine Geschwindig
keitssteuerung eines Kraftfahrzeugs.
Das in Fig. 1 dargestellte Lidar 1 hat einen Sender 3, einen Em
pfänger 5 und eine Auswertevorrichtung 7. Der Sender 3 ist ein Laser 9,
dessen ausgesandte gepulste und linearpolarisierte Strahlung im infraroten
Wellenlängenbereich über 1,4 µm Wellenlänge liegt, damit seine Strahlung
nicht augenschädlich ist. Der elektrische Feldvektor der linearpolarisierten
Strahlung des Lasers 9 liegt in der Zeichenebene. Die Strahlung wird mit
tels einer Sendeoptik 11 zu einen Strahl 12 mit einem Öffnungswinkel von
etwa 10 mrad aufgeweitet.
Vor dem Lidar 1 befindet sich im Abstand d eine Nebelwand 14, in
die der Strahl 12 eindringt und teilweise an den Nebeltröpfchen entgegen
gesetzt der einfallenden Strahlrichtung in einem Strahl 15 zurückreflektiert
bzw -gestreut wird. Ein weiterer Teil der einfallenden Strahlung 12 wird
mehrfach gestreut und gelangt außerhalb des Strahlkegels der Strahlung 12
hauptsächlich in einem Strahlungskegel 17 von 10 bis 30 mrad zum Lidar 1
zurück. Zur deutlichen Darstellung sind in Fig. 1 die Winkel der Strahlen
12 und 15 sowie des Strahlungskegels 17 stark vergrößert dargestellt.
Eine erste Empfangsvorrichtung zur Detektion des Strahls 15 hat
eine Cassegrainsche-Spiegelanordnung 19 (in der Mitte durchbohrter
Hauptspiegel 20 und in der optischen Achse über dem Bohrloch 21 sitzen
der Fangspiegel 22), eine Blende 23, ein optisches System 24, welches die
aus der Blende 23 austretenden Strahlenbündel 15 und 17 in parallele
Strahlen verwandelt und nur Strahlung durchläßt, welche aus den Spektrum
des Lasers 3 stammt (Schmalbandfilter 26), ein Wollaston Prisma 25, wel
ches die Strahlenbündel 15 und 17 in je zwei Strahlenbündel 15 a/17 a und
15 b/17 b aufteilt und je eine Fokussierlinse 27 a und 27 b, welche die
Strahlung 15 a bzw. 15 b auf je eine Photodiode 29 a und 29 b als Detektor
fokussiert. Das Wollaston-Prisma 25 ist derart angeordnet, daß linearpola
risierte Strahlung des Strahlenbündels 15, deren elektrischer Feldvektor
parallel zum elektrischen Feldvektor des Strahls 12 ist, also in der Zei
chenebene liegt, es als Strahl 15 a verläßt. Hierzu senkrecht polarisierte
Strahlung des Strahlenbündels 15 verläßt das Wollaston-Prisma 25 als
Strahl 15 b.
Eine zweite Empfangsvorrichtung dient zur Detektion des Strahlen
bündels 17. Sie beinhaltet, wie die erste Empfangsvorrichtung, die Casse
grainsche-Spiegelanordnung 19, die Blende 23, das optische System 24
und das Wollaston-Prisma 25, welches die Strahlung des Strahlenbündel 17
in einen linearpolarisierten Strahl 17 a, dessen elektrischer Feldvektor in
der Zeichenebene liegt, und einen linearpolarisierten Strahl 17 b, dessen
Polarisationsebene senkrecht zum Strahl 17 a liegt, aufspaltet, sowie zu
sätzlich je eine Fokussierlinse 31 a und 31 b, welche den Strahl 17 a bzw.
17 b auf je eine Photodiode 33 a bzw. 33 b als Detektor fokussiert. Um Fig.
1 nicht zu überladen sind nur die "Strahlbegrenzungen" 12, 15, 15 a, 15 b,
17, 17 a und 17 b dargestellt.
Die von den Photodioden 29 a, 29 b, 33 a und 33 b abhängig von der
auf sie auftreffenden Strahlungsintensität I₁₅∥, I₁₅⟂, I₁₇∥ und I₁₇⟂ er
zeugten elektrischen Signale werden mit je einem Verstärker 34 a, 34 b, 34 c
und 34 d, deren Verstärkung einstellbar ist, wie unten beschrieben, ver
stärkt.
Ein kleiner Teil des von Laser 9 ausgesandten Strahls 12 wird über
einen Lichtleiter 35 zu einer Photodiode 36, die mit einen Zeitglied 38
verbunden ist, geführt. Ein Ausgang 37 a des Zeitgliedes 37 ist mit einem
Signalverarbeitungselement 41 und jeder von vier weiteren Ausgängen ist
mit je einem der vier Verstärker 34 a, 34 b, 34 c und 34 d verbunden. Vier
Anzeigen 43 a bis 43 d, die mit den Worten festes Hindernis, Nebel, Schnee
und Regen beschriftet sind, sind mit dem Signalverarbeitungselement 41
elektrisch verbunden. Eine fünfte, ebenfalls mit dem Signalverarbeitungs
element 41 verbundene Anzeige 44 ist zur Darstellung des Abstands d vom
Lidar 1 zur Nebelwand 14 vorhanden.
Der Laser 9 sendet mit einigen einhundert Hertz Repetitionsfrequenz
Pulse mit einer Pulsbreite von einigen zehn Nanosekunden aus, die mit der
Sendeoptik 11 zum Strahl 12 mit etwa 10 mrad Öffnungswinkel aufgeweitet
werden. In einem Abstand d vom Lidar 1 in 200 Metern befindet sich eine
Nebelwand 14. Ein Teil jedes Laserpulses gelangt über den Lichtleiter 35
zur Photodiode 36, welche das Zeitglied 37 startet. Das Zeitglied 37 ist
derart ausgelegt, daß es nach dem ersten Laserpuls an seinen Ausgängen
37 a bis 37 e nach 60 ns eine digitalcodierte Information "90,0" entspre
chend der Laufzeit von 60 ns für einen Hin- und Rückweg von 180 m, d.
h. einen Abstand d eines eventuellen Sichthindernisses von 90 m, abgibt.
Durch die digitalcodierte Information werden die Verstärker 34 a bis 34 d
für etwa 10 ns auf eine Empfindlichkeit eingestellt, die ein elektrisches
Signal der betreffenden Photodiode 29 a, 29 b, 33 a bzw. 33 b entsprechend
rückgestreuter Strahlung eines in 90 m Entfernung zu erwartenden Sicht
hindernisses ausreichend verstärken würde. Nach etwa einer Millisekunde
(entsprechend der eingestellten Repetitionsfrequenz der Laserpulse) wird
ein weiterer Laserpuls ausgesandt und das Zeitglied 37 gibt nun nach
70 ns eine digitalcodierte Information "91,5" entsprechend einem eventuel
len Sichthindernis in 91,5 m vom Lidar 1 an die Verstärker 34 a bis 34 d
und das Signalverarbeitungselement 41, usw.
Da die Intensität der rückgestreuten Strahlung 15 und 17 in Ab
hängigheit vom Abstand mit einer höheren als quadratischen Potenz ab
nimmt, wird mit einem elektronischen "Fenster" gearbeitet, bei dem eine
Strecke in kleine Raumteilbereiche unterteilt wird und nach jedem ausge
sandten Laserpuls ein anderer Raumteilbereich auf rückgestreute Strahlung
des soeben ausgesandten Pulses untersucht wird. Hierdurch kann starke
Streustrahlung der zum Lidar 1 nahen Bereiche unterdrückt werden und die
Verstärkung der empfangenen Signale derart eingestellt werden, daß ihre
Signalhöhe abstandskorrigiert ist. Der Abstand des die Streustrahlung aus
sendenden Raumbereichs ist durch den Einschaltzeitpunkt des elektroni
schen "Fensters" gegeben. Die geometrische Auflösung des Abstands ergibt
sich aus der Öffnungszeit des "Fensters" (10 ns∎1,5 m).
Da sich die Nebelwand 14 erst in 200 m Entfernung befindet, lie
fern obige Messung kein Signal. Erst nachdem das Zeitglied 37 nach
1340 ns die digitalcodierte Information "201" an die Verstärker 34 a bis
34 d und an das Signalverarbeitungselement 41 übermittelt, erhält die Pho
todiode 29 a, welche nur gestreute und reflektierte Strahlung innerhalb des
Strahls 15, deren Polarisationsebene parallel zur Polarisationsebene der
Laserstrahlung im Strahl 12 ist, empfängt, und die Photodioden 33 a und
33 b Strahlung aus der mehrfach gestreuten Strahlung des Strahls 17, ein
Signal. Mit den folgenden Laserpulsen, wobei mit jedem Laserpuls rückge
streute Strahlung aus jeweils einem um 1,5 m weiter entfernten Raumteil
bereich empfangen wird, wächst, wie in Fig. 2a (abstandskorrigiertes
elektrisches Signals I₁₅∥ der Photodiode 29 a nach deren Verstärker 34 a)
mit logarithmischer Ordinate für das Signal I₁₅∥ dargestellt, das aufberei
tete elektrische Signal der parallel polarisierten rückgestreuten Strahlung
des Strahles 15 über dem Abstand als Abszisse bis zu einem maximalen
Wert I max und nimmt dann wieder ab. Die abstandskorrigierten Signale
I₁₇∥ und I₁₇⟂ des mit den Photodioden 33 a und 33 b empfangenen Streu
lichts des Strahls 17 sind in den Fig. 2c und 2d logarithmisch über
dem linearen Abstand d vom Lidar 1 aufgetragen. In Fig. 2b ist das ab
standskorrigierte Streulicht I₁₅⟂ mit senkrechter Polarisation des Strahls
15 logarithmisch über dem linearen Abstand d aufgetragen. Die Signale
I₁₇∥ und I₁₇⟂ steigen ebenfalls zu einen maximalen Wert an und fallen
dann wieder ab. Das Signal I₁₅⟂ erreicht keine über dem Rauschen liegen
den Werte.
In Fig. 3 ist das mit der Photodiode 29 a gemessene, aber nicht
abstandskorrigierte Signal zum besseren Verständnis bis zu einem Abstand
von 500 m dargestellt, wobei sich in einem Abstand d von 200 m die
200 m dicke Nebelwand 14 befindet.
Werden diese Messungen mit einer Schneewand und einer Regenwand
wiederholt, so ergeben sich für Schnee die in den Fig. 4a bis 4d und
für Regen die in den Fig. 5a bis 5d dargestellten idealisierten Ergeb
nisse. Die Zuordnung der Darstellungen zu den Photodioden 29 a, 29 b, 33 a
und 33 b ist analog zu den Darstellungen der Fig. 2a bis 2d gewählt.
Zur Unterscheidung der Meßergebnisse erhalten die gemessenen abstands
korrigierten idealisierten Intensitäten I₁₅∥, I₁₅⟂, I₁₇∥ und I₁₇⟂ einen
weiteren Index N für die Messung an der Nebelwand, R für die Regenwand
und S für die Schneewand.
Überraschenderweise hat sich nun aus den Messung entsprechend
dem oben beschriebenen Vorgang folgendes ergeben:
Bei der Nebelwand 14 wird je ein abstandskorrigiertes Signal I₁₅∥ N ,
I₁₇∥ N und I₁₇⟂ N erhalten; das Signal I₁₅⟂ N ist nicht vorhanden;
bei einer (nicht dargestellten) Schneewand wird je ein abstandskor rigiertes Signal I₁₅∥ S , I₁₅⟂ S , I₁₇∥ S und I₁₇⟂ S erhalten;
bei einer (nicht dargestellten) Regenwand wird ein abstandskorri giertes Signal I₁₅∥ R erhalten; die Signale I₁₅⟂ R , I₁₇∥ R und I₁₇⟂ R sind vernachlässigbar klein.
bei einer (nicht dargestellten) Schneewand wird je ein abstandskor rigiertes Signal I₁₅∥ S , I₁₅⟂ S , I₁₇∥ S und I₁₇⟂ S erhalten;
bei einer (nicht dargestellten) Regenwand wird ein abstandskorri giertes Signal I₁₅∥ R erhalten; die Signale I₁₅⟂ R , I₁₇∥ R und I₁₇⟂ R sind vernachlässigbar klein.
Handelt es sich um ein festes Sichthindernis (nicht dargestellt),
dessen nicht abstandskorrigiertes Signal von Photodiode 29 a in Fig. 6
dargestellt ist, so wird gegenüber obigen Signalen von der
Photodiode 29 a ein Signal I₁₅∥ H mit spitzen, nadelförmigen Anstieg
detektiert. Je nach der Art der Oberfläche (spiegelnd oder diffus)
kann auch noch ein Anteil I₁₅⟂ H sein.
Aus obigen Kriterien ermittelt das Signalverarbeitungselement 41
eine eindeutige Zuordnung, ob es sich bei dem gemessenen Sichthindernis
um eine Nebel-, Schnee- oder Regenwand oder ein festes Sichthindernis
handelt. Bei einer Nebel-, Schnee- oder Regenwand ermittelt das Signal
verarbeitungselement 41 aus den vom Zeitglied 37 übermittelten digitalco
dierten Werten zu jeder Messung einen jeweiligen Abstandswert d. Der Ab
standswert d liegt annähernd in der Mitte des Signalanstiegs I₁₅∥ N , I₁₅∥ S
bzw. I₁₅∥ R . Bei einem festen Sichthindernis entfällt aufgrund des nadelför
migen, spitzen Signalanstiegs des Signals I₁₅∥ H die Mittenbildung. Der er
mittelte Abstand d wird in der Anzeige 44 als Zahlenangabe in Metern an
gezeigt. Zusätzlich leuchtet entsprechend obiger Auswertung die jeweilige
Anzeige 43 a, 43 b, 43 c oder 43 d entsprechend einer Nebel-, Schnee- oder
Regenwand oder eines festen Sichthindernisses auf.
Befindet sich innerhalb der Nebel-, Schnee- oder Regenwand ein
festes Sichthindernis, so überlagert sich den in den Fig. 2a, 2b, 4a, 4b,
5a, 5b dargestellten Kurvenverläufen ein spitzer, nadelförmiger Impuls, der
von dem Signalverarbeitungselement 41 als festes Sichthindernis erkannt
wird. In diesem Fall leuchtet neben der Anzeige 43 a, 43 b oder 43 c für die
Nebel-, Schnee- oder Regenwand die Anzeige 43 d für das feste Sichthin
dernis. Die Abstandsanzeige 44 zeigt den Abstand d des festen Sichthin
dernisses an.
Obiges Lidar 1 läßt sich in ein (nicht dargestelltes) Kraftfahrzeug
einbauen, wobei obiges Meßverfahren in Fahrtrichtung ausgeführt wird. Die
Anzeigen 43 a, 43 b, 43 c und 43 d der Nebel-, Schnee- oder Regenwand bzw.
eines festen Sichthindernisses sind für den Fahrer eine ausgezeichnete
Fahrhilfe. Werden die Daten des Signalverarbeitungselements 41, wie in Fig.
7 dargestellt, in eine Datenverarbeitungseinrichtung 47 übermittelt,
welche die augenblickliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs über ein Tacho
meter 49 bestimmt, so kann die augenblickliche Fahrtgeschwindigkeit des
Fahrzeugs in Abhängigkeit auftretender Sichthindernisse optimal gesteuert
werden, indem die Datenverarbeitungseinrichtung 47 je nach übermittelten
Daten des Tachometers 49 und des Signalverarbeitungselements 41 auf die
Treibstoffzufuhr 50 und damit auf das Antriebssystem bzw. auf die Brems
vorrichtung 51 des Fahrzeugs einwirkt.
Die Anzeige 43 c einer Regenwand wird auch aktiviert, wenn von
einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug Wasser von der Fahrbahn aufgewirbelt
wird.
Wie sich aus obigen Messungen ergeben hat, unterscheiden sich die
mit den Photodioden 33 a und 33 b ermittelten Ergebnisse nur wenig. Es
kann deshalb eine der Photodioden 33 a bzw. 33 b mit ihrem Verstärker 34 b
bzw. 34 d weggelassen werden, ohne die Genauigkeit der ermittelten Werte
zu verringern. Die Verwendung beider Dioden 33 a und 33 b läßt unter ge
wissen Umweltbedingungen eine exaktere Auswertung zu.
Je nach auszumessenden Distanzen können mit dem Zeitglied 37 an
dere Anfangs- und Endwerte eingestellt werden, auch können andere Repe
titionsfrequenzen des Lasers 9, sowie eine andere Auflösung als 10 ns
entsprechend 1,5 m gewählt werden.
Claims (11)
1. Lidar (1), gekennzeichnet durch einen Sender (3) zur Aussendung eines
Strahls (12) mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel, einen Empfänger
(5) mit einer ersten und einer zweiten Empfangsvorrichtung für rück
gestreute Strahlung (15, 17) des ausgesandten Strahls (12), deren Em
pfangsoptiken derart ausgebildet sind, daß sich deren Empfangsraumbe
reiche im wesentlichen nicht überschneiden, und eine Auswertevorrich
tung (7) zur Auswertung der elektrischen Signale der ersten und zwei
ten Empfangsvorrichtung entsprechend der empfangenen rückgestreuten
Strahlung (15, 17), um die Art von Trübungen in der Atmosphäre zu
ermitteln.
2. Lidar (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3)
derart aufgebaut ist, daß er gepulste, linear polarisierte Strahlung im
infraroten Spektrum aussendet, die nicht augenschädlich ist.
3. Lidar (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Empfangsoptik der ersten Empfangsvorrichtung derart aufgebaut ist,
daß im wesentlichen in ihrem Empfangsbereich nur der ausgesandte
Strahl (12) liegt, und die Empfangsoptik der zweiten Empfangsvorrich
tung derart aufgebaut ist, daß der ausgesandte Strahl (12) nicht in
ihrem Empfangsraumbereich liegt.
4. Lidar (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs
optik der zweiten Empfangsvorrichtung derart aufgebaut ist, daß ihr
Empfangsraumbereich um den Empfangsraumbereich der Empfangsoptik
der ersten Empfangsvorrichtung herum liegt und die zweite Empfangs
vorrichtung einen ersten Detektor (33 a) zur Detektion von mehrfach
gestreuter Strahlung (17) des Strahls (12) hat.
5. Lidar (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Empfangsvorrichtung einen zweiten Detektor (33 b) hat und vor beiden
Detektoren (33 a, 33 b) je ein polarisationsanalysierendes Element (25)
vorhanden ist, um die vom Strahl (12) mehrfach rückgestreute Strah
lungsintensität entsprechend ihrer Polarisation parallel und senkrecht
zur Polarisationsrichtung des ausgesandten Strahls (12) zu bestimmen.
6. Lidar (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Empfangsvorrichtung ein polarisationsanalysierendes Ele
ment (25) vor einem ersten und zweiten Detektor (29 a, 29 b) hat, um
die vom Strahl (12) rückgestreute Strahlungsintensität entsprechend
ihrer Polarisation parallel und senkrecht zur Polarisationsrichtung des
ausgesandten Strahls (12) zu bestimmen.
7. Lidar (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte
vorrichtung (7) eine erste Anzeige (43 d) für ein festes Sichthindernis
hat, welche anzeigt, wenn die Auswertevorrichtung (7) vom ersten
und/oder zweiten Detektor (29 a, 29 b) der ersten Empfangsvorrichtung
einen nadelförmigen spitzen Impuls erhält, eine zweite Anzeige (43 a)
für Nebel als Sichthindernis (14) hat, welche anzeigt, wenn die Aus
wertevorrichtung (7) vom zweiten Detektor (29 b) der ersten Empfangs
vorrichtung ein gegenüber deren ersten Detektor (29 a) vernachlässig
bares Signal und vom Detektor (33 a) oder von den Detektoren (33 a.
33 b) der zweiten Empfangsvorrichtung ein langsam ansteigendes und
abfallendes abstandskorrigiertes Signal (I₁₇∥ N , I₁₇⟂ N ) erhält, eine
dritte Anzeige (43 c) für Regen bzw. vom Boden aufgewirbeltes Wasser
als Sichthindernis hat, welche anzeigt, wenn die Auswerteeinrichtung
(7) vom zweiten Detektor (29 b) der ersten Empfangsvorrichtung ein ge
genüber dem Signal (I₁₅∥ R ) des ersten Detektors (29 a) vernachlässig
bares Signal (I₁₅⟂ R ) und vom Detektor (33 a) oder von den Detektoren
(33 a, 33 b) der zweiten Empfangsvorrichtung nur ein vernachlässigbar
kleines langsam ansteigendes und abfallendes abstandskorrigiertes Si
gnal (I₁₇∥ R , I₁₇⟂ R ) erhält, eine vierte Anzeige (43 b) für Schnee als
Sichthindernis hat, welche anzeigt, wenn die Auswertevorrichtung (7)
vom ersten und zweiten Detektor (29 a, 29 b) der ersten Empfangsvor
richtung über dem Zeitverlauf ein annähernd gleich großes Signal
(I₁₅∥ S , I₁₅⟂ S ) und vom Detektor (33 a) oder von den Detektoren (33 a,
33 b) der zweiten Empfangsvorrichtung ein langsam ansteigendes und
wieder abfallendes abstandskorrigiertes Signal (I₁₇∥ S , I₁₇⟂ S ) erhält.
8. Abstandswarngerät für Kraftfahrzeuge, mit einem Lidar (1) nach An
spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (7)
eine fünfte Anzeige (44) für den Abstand (d) des Sichthindernisses von
dem mit dem Gerät ausgerüsteten Fahrzeug hat, welcher aus der Lauf
zeit der vom Lidar (1) zum Sichthindernis (14) und von diesem zurück
gestrahlte Strahlungspulse mittels der elektrischen Pulse der ersten
Empfangsvorrichtung bestimmt wird.
9. Abstandswarngerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine elek
tronische Datenverarbeitungseinrichtung (47), welche eine Höchstge
schwindigkeit aus dem Abstand (d) und der Art des Sichthindernisses
unter Berücksichtigung des an diesem zu erwartenden Fahrbahnzustan
des ermittelt, anzeigt und/oder eine Überschreitung derselben durch
Einwirkung auf das Antriebs- und/oder Bremssystem (50, 51) des Fahr
zeugs verhindert.
10. Lidar (1) zur Feststellung der Ursachen von Trübungen von Gasen, da
durch gekennzeichnet, daß der Sender (3) für linear polarisierte Strah
lung (12) ausgeführt ist, und daß der Empfänger eine erste Empfangs
vorrichtung mit einem ersten Detektor (29 a) für parallel zur Polarisa
tionsrichtung des Senders (3) polarisierte, in der Senderichtung zu
rückgestrahlte Strahlung (15), und einem zweiten Detektor (29 b) für
senkrecht zur Polarisationsrichtung des Senders (3) in der Senderich
tung zurückgestrahlte Strahlung (15) und eine Auswertevorrichtung (7)
zur Bestimmung des Verhältnisses der elektrischen Ausgangssignale der
beiden Detektoren (29 a, 29 b) hat.
11. Lidar (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfän
ger eine zweite Empfangsvorrichtung mit einem Detektor (33 a, 33 b) für
zurückgestreute Strahlung (17) des Senders (3) aus einem dessen Strahl
(12) nicht beinhaltenden Raumbereich hat, wobei die Auswertevorrich
tung (7) zusätzlich das Verhältnis des elektrischen Ausgangssignals
des Detektors (33 a, 33 b) der zweiten Empfangsvorrichtung zu dem des
ersten (29 a) und/oder zweiten (29 b) Detektors der ersten Empfangsvor
richtung bestimmt und der erste und zweite Detektor (29 a, 29 b) derart
ausgelegt sind, daß sie annähernd nur die rückgestreute Strahlung (15)
innerhalb des ausgesandten Strahls (12) empfangen.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4005444A1 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zur unterstuetzung eines kraftfahrers bei einem fahrspurwechsel |
DE4017051A1 (de) * | 1990-05-26 | 1991-11-28 | Bayerische Motoren Werke Ag | Sensoreinrichtung |
DE4137551A1 (de) * | 1990-03-10 | 1993-03-11 | Daimler Benz Ag | Anordnung zur verbesserung der sicht, insbesondere in fahrzeugen |
EP0897120A2 (de) * | 1997-08-13 | 1999-02-17 | Schmersal-EOT GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Orten von in einen zu überwachenden Raumbereich eindringenden Objekten. |
DE102015112103A1 (de) * | 2015-07-24 | 2017-01-26 | Preh Gmbh | Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug |
EP3324203A1 (de) * | 2016-11-22 | 2018-05-23 | Hexagon Technology Center GmbH | Laserdistanzmessmodul mit polarisationsanalyse |
WO2019086246A1 (de) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors |
DE102018221448A1 (de) | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses |
DE102020208885A1 (de) | 2020-07-16 | 2022-01-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Ermittlung einer Sichtweite eines LiDAR-Systems, Computerprogramm und LiDAR-System |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59107029D1 (de) * | 1990-12-11 | 1996-01-18 | Daimler Benz Ag | Anordnung zur Verbesserung der Sicht, insbesondere in Fahrzeugen. |
SE9103602L (sv) * | 1991-12-04 | 1993-06-05 | Bofors Ab | Anordning foer missil eller dyl |
US5272351A (en) * | 1992-01-13 | 1993-12-21 | Hercules Incorporated | Differential polarization LADAR |
DE4301228C1 (de) * | 1993-01-19 | 1994-04-21 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Bestimmung der Sichtweite |
DE4324308C1 (de) * | 1993-07-20 | 1994-12-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Bestimmen der Sichtweite bei dichtem Nebel sowie Sichtweitensensor |
JP3185547B2 (ja) * | 1994-06-28 | 2001-07-11 | 三菱電機株式会社 | 距離測定装置 |
DE19629712A1 (de) * | 1996-07-25 | 1998-01-29 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Sichtweitenmessung |
ES2272124B1 (es) * | 2004-06-18 | 2008-04-01 | Universitat Politecnica De Catalunya | Sistema lidar (radar laser) monoestatico realizado integramente en componentes semiconductores de potencia inferior a diez w para la medida de la posicion y densidad de aerosoles. |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3446556A (en) * | 1965-08-02 | 1969-05-27 | Ronald T H Collis | Meteorological lidar system with an improved information display |
DE2328092A1 (de) * | 1972-06-01 | 1973-12-13 | Sperry Rand Corp | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des extinktionskoeffizienten |
DE2511538A1 (de) * | 1975-03-17 | 1976-09-30 | Industrie Automation Gmbh & Co | Nebelwarnanlage |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4362388A (en) * | 1980-11-17 | 1982-12-07 | Bethlehem Steel Corp. | Remote measurement of concentration of a gas specie by resonance absorption |
PL148622B1 (en) * | 1986-06-27 | 1989-11-30 | An active material for manufacturing laser bars |
-
1989
- 1989-09-11 DE DE3930272A patent/DE3930272A1/de active Granted
- 1989-10-03 GB GB8922245A patent/GB2224175B/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3446556A (en) * | 1965-08-02 | 1969-05-27 | Ronald T H Collis | Meteorological lidar system with an improved information display |
DE2328092A1 (de) * | 1972-06-01 | 1973-12-13 | Sperry Rand Corp | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des extinktionskoeffizienten |
DE2511538A1 (de) * | 1975-03-17 | 1976-09-30 | Industrie Automation Gmbh & Co | Nebelwarnanlage |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
DE VDI-Richtlinien VDI 3786 Blatt 6, Okt. 1983 * |
US-Z.: Applied Optics 10, 1971, 2661-2664 * |
US-Z.: Applied Optics 14, 1975, 2158-2168 * |
US-Z.: Applied Optics 15, 1976, 1823-1831 * |
US-Z.: Applied Optics 17, 1978, 296-299 * |
US-Z.: Applied Optics 19, 1980, 2310-2314 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4005444A1 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zur unterstuetzung eines kraftfahrers bei einem fahrspurwechsel |
DE4137551A1 (de) * | 1990-03-10 | 1993-03-11 | Daimler Benz Ag | Anordnung zur verbesserung der sicht, insbesondere in fahrzeugen |
DE4017051A1 (de) * | 1990-05-26 | 1991-11-28 | Bayerische Motoren Werke Ag | Sensoreinrichtung |
EP0897120A2 (de) * | 1997-08-13 | 1999-02-17 | Schmersal-EOT GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Orten von in einen zu überwachenden Raumbereich eindringenden Objekten. |
EP0897120A3 (de) * | 1997-08-13 | 2000-01-05 | Schmersal-EOT GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Orten von in einen zu überwachenden Raumbereich eindringenden Objekten. |
DE102015112103A1 (de) * | 2015-07-24 | 2017-01-26 | Preh Gmbh | Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug |
EP3324203A1 (de) * | 2016-11-22 | 2018-05-23 | Hexagon Technology Center GmbH | Laserdistanzmessmodul mit polarisationsanalyse |
CN108089193A (zh) * | 2016-11-22 | 2018-05-29 | 赫克斯冈技术中心 | 具有偏振分析的激光距离测量模块 |
US10754010B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-08-25 | Hexagon Technology Center Gmbh | Laser distance measuring module having polarization analysis |
CN108089193B (zh) * | 2016-11-22 | 2021-11-05 | 赫克斯冈技术中心 | 用于确定到目标对象的距离的距离测量方法和模块 |
WO2019086246A1 (de) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors |
DE102017219610A1 (de) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors |
DE102018221448A1 (de) | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses |
WO2020119866A1 (de) | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur bestimmung eines sichtverhältnisses |
DE102020208885A1 (de) | 2020-07-16 | 2022-01-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Ermittlung einer Sichtweite eines LiDAR-Systems, Computerprogramm und LiDAR-System |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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GB2224175A (en) | 1990-04-25 |
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