EP3516418A2 - Codierte laserlicht-pulssequenzen für lidar - Google Patents

Codierte laserlicht-pulssequenzen für lidar

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EP3516418A2
EP3516418A2 EP17768797.7A EP17768797A EP3516418A2 EP 3516418 A2 EP3516418 A2 EP 3516418A2 EP 17768797 A EP17768797 A EP 17768797A EP 3516418 A2 EP3516418 A2 EP 3516418A2
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EP
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pulse train
laser light
detector
lidar
distance value
Prior art date
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Withdrawn
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EP17768797.7A
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Florian Petit
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Blickfeld GmbH
Original Assignee
Blickfeld GmbH
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Publication date
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    • G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres

Definitions

  • Distance measurement of objects is desirable in various fields of technology. For example, in the context of autonomous driving applications, it may be desirable to detect objects around vehicles and, in particular, to determine a distance to the objects.
  • At least one optical element such as a mirror, a prism, and / or a lens, such as a graded index (GRIN) lens, may be attached to the moveable end of the fiber.
  • the optical element it is possible to deflect the laser light from the laser light source.
  • the mirror could be implemented by a wafer, such as a silicon wafer, or a glass substrate.
  • the seal could have a thickness in the range of 0.05 ⁇ - 0.1 mm.
  • Various examples described herein are based on the fact that, for one pixel of a LIDAR image, multiple pulse trains are transmitted and received, each with multiple pulses of laser light. For example, a number of two or three or four or ten pulse trains per pixel could be considered.
  • the signal-to-noise ratio can be increased because each pulse train has several pulses.
  • the signal-to-noise ratio can be further increased because an even larger number of pulses are used.
  • different pulse trains are coded differently. This makes it possible to emit a second pulse train before the first pulse train sent out beforehand is received. In other words, it is possible that more than a single pulse train propagates around the device at a particular time.
  • FIG. 2 illustrates aspects relating to the laser scanner 101.
  • the laser scanner 101 comprises a laser light source 1 1 1.
  • the laser light source 1 1 1 may be a diode laser.
  • the laser light source 11 may be a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).
  • the laser light source 1 1 1 emits laser light 191, which is deflected by the deflection unit 1 12 by a certain deflection angle.
  • a collimator optics for the laser light 191 may be disposed in the beam path between the laser light source 11 and the deflector unit 12 (English, pre-scanner optics).
  • the collimator optics for the laser light 191 could also be arranged in the beam path behind the deflection unit 112 (English, post-scanner optics).
  • each diverter unit may have a corresponding associated degree of freedom of movement corresponding to an associated scan axis.
  • a scanner system In order to implement multiple scan axes, in some examples it would be possible to have more than one diverter unit (not shown in FIG. 2). Then, the laser light 191 can sequentially pass through the various deflection units. Each diverter unit may have a corresponding associated degree of freedom of movement corresponding to an associated scan axis. Sometimes such an arrangement is called a scanner system.
  • the pixel is determined based on the first distance value from block 5003 and based on the second distance value from block 5004. This is possible because both distance values are associated with the same angular range and therefore with the same object.
  • a higher measurement accuracy can be achieved. For example, an average could be formed.
  • a standard deviation could be taken into account as measurement inaccuracy.
  • FIG. Figure 5 illustrates aspects relating to a LIDAR image 199.
  • the LIDAR image includes pixels 196 (in the example of Figure 5, only nine pixels 196 are shown, however, the LIDAR image could have a larger number of pixels, for example not less than 1000 pixels or not less than 1,000,000 pixels).
  • the pulses 205 have a certain length 251 (defined, for example, as the half-width of the pulses 205).
  • the pulses 205 of the pulse trains may have a length in the range of 200 ps to 10 ns, optionally in the range of 200 ps to 4 ns, more optionally in the range of 500 ps to 2 ns.
  • Such a pulse duration may have advantages in terms of the expected number of photons in the reflected laser light 192 for typical powers of the laser light source 11 and typical measurement distances.
  • Block 5014 it is checked whether a new coding should be selected by re-iterating block 501 1; or whether by direct re-iteration of block 5012 directly the pulse train according to the current coding can be sent out.
  • Block 5014 thus allows the repeated selection of different encodings - e.g. according to the same coding scheme, if block 5010 is not also repeated (which would be possible, although it is shown differently in FIG. 10).

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Abstract

Ein LIDAR-System (101) mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Detektor ist eingerichtet, um einen codierten ersten Pulszug (201, 202) und einen codierten zweiten Pulszug (201, 202) zu senden. Ein Bildpunkt eines LIDAR-Bilds wird basierend auf dem ersten Pulszug (201, 202) und dem zweiten Pulszug (201, 202) bestimmt. Es können CDMA- Techniken eingesetzt werden, um die Pulszüge in Messsignalen des Detektors zu erkennen.

Description

Codierte Laserlicht-Pulssequenzen für LIDAR
TECHNISCHES GEBIET Verschieden Beispiele der Erfindung betreffen eine Vorrichtung mit einer Recheneinheit, die eingerichtet ist, um einen ersten Pulszug und einen zweiten Pulszug von Laserlicht zu erkennen, um jeweils einen zugehörigen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Manche Beispiele betreffen LIDAR-Techniken. HINTERGRUND
Die Entfernungsmessung von Objekten ist in verschiedenen Technologiefeldern erstrebenswert. Zum Beispiel kann es im Zusammenhang mit Anwendungen des autonomen Fahrens erstrebenswert sein, Objekte im Umfeld von Fahrzeugen zu erkennen und insbesondere einen Abstand zu den Objekten zu ermitteln.
Eine Technik zur Entfernungsmessung von Objekten ist die sogenannte LIDAR-Technologie (engl. Light detection and ranging; manchmal auch LADAR). Dabei wird gepulstes Laserlicht von einem Emitter ausgesendet. Die Objekte im Umfeld reflektieren das Laserlicht. Diese Re- flexionen können anschließend gemessen werden. Durch Bestimmung der Laufzeit des Laserlichts kann ein Abstand zu den Objekten bestimmt werden.
Um die Objekte im Umfeld ortsaufgelöst zu erkennen, kann es möglich sein, das Laserlicht zu scannen. Je nach Abstrahlwinkel des Laserlichts können dadurch unterschiedliche Objekte im Umfeld erkannt werden.
In manchen Anwendungsfällen werden LIDAR-Techniken in Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftfahrzeugen, eingesetzt. Damit können zum Beispiel Techniken des autonomen Fahrens implementiert werden. Im Allgemeinen sind verschiedene Fahrerassistenzfunktiona- litäten basierend auf LIDAR-Daten mit Abstands- bzw. Tiefeninformation denkbar.
Bei der Anwendung im Straßenverkehr oder generell im Umfeld mit Personen kann es erforderlich sein, bestimmte Erfordernisse an die Augensicherheit einzuhalten. Deshalb kann die Leistung des Laserlichts begrenzt sein. Außerdem kann es erforderlich sein, besonders kleine und kostengünstige Laserlichtquellen zu verwenden, beispielsweise Festkörper-Laserdioden. Auch deshalb kann die Leistung des Laserlichts begrenzt sein. Außerdem kann es signifikante Hintergrundstrahlung geben, z.B. durch die tiefstehende Sonne, etc. Weil die Leistung des Laserlichts oftmals begrenzt ist, kann bei weiter entfernt angeordneten Umfeldobjekten die Intensität des reflektierten Laserlichts stark abnehmen. Deshalb kann die Entfernung, in der Umfeldobjekte noch basierend auf LIDAR-Techniken gemessen werden können (Messentfernung), limitiert sein und z.B. im Bereich von 100 - 300 m liegen.
Andererseits kann es aber im Zusammenhang mit Fahrerassistenzfunktionalitäten bei hohen Geschwindigkeiten erstrebenswert sein, eine besonders hohe Messentfernung bereitzustellen.
Zum Beispiel sind aus KIM, Gunzung; EOM, Jeongsook; PARK, Yongwan. A hybrid 3D LIDAR imager based on pixel-by-pixel scanning and DS-OCDMA. In: SPIE OPTO. International Society for Optics and Photonics, 2016. S. 9751 19-9751 19-8 theoretische Betrachtungen bekannt, um pro Bildpunkt eines LIDAR-Bilds jeweils einen eindeutig codierten Pulszug zu ver- wenden. Solche Techniken benötigen aber besonders lange Pulszüge und ermöglichen nicht das Erhöhen der Messentfernung.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Entfernungsmessung von Objekten basierend auf Laserlicht. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, die zumindest einige der oben genannten Einschränkungen und Nachteile lindern oder beheben. Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
In einem Beispiel umfasst eine Vorrichtung einen Laserscanner. Der Laserscanner weist mindestens eine Laserlichtquelle und einen Detektor auf. Der Laserscanner ist eingerichtet, um Laserlicht in verschiedene Winkelbereiche zu senden. Weiterhin ist der Laserscanner eingerichtet, um reflektiertes Laserlicht zu detektieren. Die Vorrichtung umfasst auch eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um den Laserscanner anzusteuern, um einen codierten ersten Pulszug des Laserlichts zu senden und um mindestens einen codierten zweiten Pulszug des Laserlichts zu senden. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um den ersten Pulszug in Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen ersten Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Die Recheneinheit ist auch eingerichtet, um den mindestens einen zweiten Pulszug in den Messsignale des Detektors zu erkennen und um derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen mit einem bestimmten Winkelbereich assoziierten Bildpunkt eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert zu bestimmen.
Bestimmen eines Bildpunkts, wie es hierin wiederholt verwendet wird, kann bedeuten, dass ein Wert bzw. Kontrast des Bildpunkts bestimmt wird.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren das Senden eines codierten ersten Pulszugs von Laserlicht und das Senden mindestens eines codierten zweiten Pulszugs von Laserlicht. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des mindestens einen zweiten Pulszugs in den Messsignalen, um derart einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert.
In einem Beispiel umfasst ein Computerprogramm-Produkt oder ein Computerprogramm Steueranweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können. Ausführen der Steuer- anweisungen bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Senden eines codierten ersten Pulszugs von Laserlicht und das Senden mindestens eines codierten zweiten Pulszugs von Laserlicht. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des mindestens einen zweiten Pulszugs in den Messsignalen, um derart einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert.
Eine Vorrichtung umfasst ein LIDAR-System mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Detektor, wobei das LIDAR-System eingerichtet ist, um Laserlicht zu senden und um reflektiertes Laserlicht zu detektieren. Die Vorrichtung umfasst auch eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um das LIDAR-System anzusteuern, um einen codierten ersten Pulszug des Laserlichts zu senden und um mindestens einen codierten zweiten Pulszug des Laserlichts zu sen- den. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um den ersten Pulszug in Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen ersten Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten und um den mindestens einen zweiten Pulszug in den Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen Bildpunkt eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert zu bestimmen.
Ein Verfahren umfasst das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des LIDAR-Systems, um mindestens einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen eine Detektors, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. DAS Verfahren umfasst auch das Erkennen des mindestens einen zweiten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors, um derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert.
In einem Beispiel umfasst ein Computerprogramm-Produkt oder Computerprogramm Steueranweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können. Ausführen der Steueranweisungen bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht auszu- senden. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des LIDAR-Systems, um mindestens einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen eine Detektors, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. DAS Verfahren umfasst auch das Erkennen des mindestens einen zweiten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors, um derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert.
In einem Beispiel umfasst eine Vorrichtung einen Laserscanner. Der Laserscanner mindestens umfasst zwei Laserlichtquellen und einen Detektor. Der Laserscanner ist eingerichtet, um Laserlicht in verschiedene Winkelbereich zu senden und um reflektiertes Laserlicht zu detektie- ren. Die Vorrichtung umfasst auch eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden und um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden. Das Senden des ersten Pulszugs und des zweiten Pulszugs erfolgt zumindest teilweise zeitparallel. Die Recheneinheit ist außerdem eingerichtet, um den ersten Pulszug in Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen ersten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten. Die Recheneinheit ist ferner eingerichtet, um den zweiten Pulszug in den Messsignalen zu erkennen und derart einen zweiten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten. Die Recheneinheit ist eingerichtet, um einen ersten Bildpunkt eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Ent- fernungswert zu bestimmen und um einen zweiten Bildpunkt des LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert zu bestimmen. Beispielsweise können verschiedenen Laserlichtquellen Laserlicht derselben Frequenz aussenden. Mittels solcher Techniken kann das Erfassen der Messsignale für unterschiedliche Winkelbereiche im Coderaum gemultiplext werden. Es kann derselbe Detektor für unterschiedliche Bildpunkte zeitparallel Messsignale erfas- sen. Außerdem kann lediglich ein besonders schmalbandiger Wellenlängenfilter zur Unterdrückung von Umgebungslicht verwendet werden.
Eine Vorrichtung umfasst ein LIDAR-System mit mindestens zwei Laserlichtquellen und einem Detektor, wobei das LIDAR-System eingerichtet ist, um Laserlicht in verschiedene Winkelbe- reiche zu senden und um reflektiertes Laserlicht zu detektieren. Die Vorrichtung umfasst auch eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um das LIDAR-System anzusteuern, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden und um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden, wobei das Senden des ersten Pulszugs und des zweiten Pulszugs zumindest teilweise zeitparallel erfolgt. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um den ersten Pulszug in Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen ersten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten. Die Recheneinheit ist ferner eingerichtet, um den zweiten Pulszug in den Messsignalen zu erkennen und derart einen zweiten Entfernungswert für die Umfeldobjekte zu erhalten. Die Recheneinheit ist ferner eingerichtet ist, um einen ersten Bildpunkt eines LIDAR-Bilds basie- rend auf dem ersten Entfernungswert zu bestimmen und um einen zweiten Bildpunkt des LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert zu bestimmen.
Ein Verfahren umfasst das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des LIDAR-Systems, um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden, wobei das Senden des ersten Pulszugs zumindest teilweise zeitparallel mit dem Senden des zweiten Pulszugs erfolgt. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen ersten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des zweiten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors, um derart einen zweiten Entfernungswert für die Umfeldobjekte zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines ersten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines zweiten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert. In einem Beispiel umfasst ein Computerprogramm-Produkt oder ein Computerprogramm Steueranweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können. Ausführen der Steueranweisungen bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des LIDAR-Sys- tems, um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden, wobei das Senden des ersten Pulszugs zumindest teilweise zeitparallel mit dem Senden des zweiten Pulszugs erfolgt. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen ersten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des zweiten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors, um derart einen zweiten Entfernungswert für die Umfeldobjekte zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines ersten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines zweiten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert.
Eine Vorrichtung umfasst: ein LIDAR-System mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Detektor, wobei das LIDAR-System eingerichtet ist, um Laserlicht zu senden und um reflektiertes Laserlicht zu detektieren. Die Vorrichtung umfasst auch eine Recheneinheit die eingerichtet ist, um eine Codierung aus einer Vielzahl von Kandidaten-Codierungen auszuwählen. Dabei ist die Recheneinheit weiterhin eingerichtet, um das LIDAR-System anzusteuern, um einen mit der ausgewählten Codierung codierten Pulszug des Laserlichts zu senden. Die Recheneinheit ist auch eingerichtet, um den Pulszug in Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen Bildpunkt eines LIDAR-Bilds basierend auf dem Entfernungswert zu bestimmen.
Ein Verfahren umfasst das Auswählen einer Codierung aus einer Vielzahl von Kandidaten- Codierungen. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen mit der ausgewählten Codierung codierten Pulszug von Laserlicht auszusenden. Das Verfah- ren umfasst auch das Erkennen des Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem Entfernungswert. In einem Beispiel umfasst ein Computerprogramm-Produkt oder ein Computerprogramm Steueranweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden können. Ausführen der Steueranweisungen bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Auswählen einer Codierung aus einer Vielzahl von Kandidaten-Codierungen. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen mit der ausgewählten Codierung codierten Pulszug von Laserlicht auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Erkennen des Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Bildpunkts ei- nes LIDAR-Bilds basierend auf dem Entfernungswert.
Selbstverständlich können die oben genannten Ausführungsformen und Beispiele in anderen Ausführungsformen oder Beispielen auch miteinander kombiniert werden. Z.B. könnten Techniken zur CDMA-basierten Erweiterung der Reichweite durch Verwendung unterschiedlich co- dierter Pulszüge im Zusammenhang mit einem einzelnen Bildpunkt auch kombiniert werden mit CDMA-basierten Techniken zur Vermeidung von Interferenz mit anderen LIDAR-Systemen durch geeignete Auswahl der Codierung und/oder kombiniert werden zur CDMA-basierten Erhöhung der lateralen Auflösung durch Verwendung von unterschiedlich codierten Pulszügen im Zusammenhang mit unterschiedlichen Bildpunkten.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 illustriert schematisch eine Vorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen mit einem Laserscanner und einer Recheneinheit.
FIG. 2 illustriert schematisch den Laserscanner gemäß verschiedener Ausführungsformen.
FIG. 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 4 illustriert schematisch das Senden von Laserlicht in verschiedene Winkelbereiche mittels einer Umlenkeinheit des Laserscanners gemäß verschiedener Ausführungsformen.
FIG. 5 illustriert schematisch ein LIDAR-Bild mit mehreren Bildpunkten gemäß verschiedener Ausführungsformen.
FIG. 6 illustriert schematisch einen ersten Pulszug und einen zweiten Pulszug jeweils mit mehreren Pulsen des Laserlichts gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 7 illustriert schematisch einen ersten Pulszug und einen zweiten Pulszug jeweils mit mehreren Pulsen des Laserlichts gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 8 illustriert schematisch einen ersten Pulszug und einen zweiten Pulszug jeweils mit mehreren Pulsen des Laserlichts gemäß verschiedener Ausführungsformen.
FIG. 9 illustriert schematisch einen Detektor in Form eines Einzelphotonen-Lawinendioden- Arraydetektors gemäß verschiedener Ausführungsformen.
FIG. 10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Ausführungsformen. FIG. 1 1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Ausführungsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugs- zeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopp- lungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Nachfolgend werden verschiedene Techniken beschrieben, um mittels der Laufzeit von Laserlicht eine Entfernungsmessung durchzuführen. Dazu wird ein LIDAR-System bereitgestellt. Dabei wäre es z.B. möglich, dass das Laserlicht gescannt wird, d.h. sequentiell in unterschiedliche Richtungen ausgesendet wird; dann wird das LIDAR-System durch einen Laserscanner implementiert. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass das Laserlicht zeitüberlappend in einen 1 -D oder 2-D Umfeldbereich abgestrahlt wird. Solche Techniken werden manchmal auch als FLASH-LIDAR bezeichnet.
Nachfolgend wird vornehmlich auf einen Laserscanner Bezug genommen, wobei entsprechende Techniken auch ohne das Scannen von Licht implementiert werden können, nämlich z.B. mittels FLASH-LIDAR Techniken.
Nachfolgend werden verschiedene Techniken zum Scannen von Laserlicht beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Techniken können zum Beispiel das eindimensionale oder zweidimensionale Scannen von Laserlicht ermöglichen. Das Scannen kann wiederholtes Aussenden des Laserlichts unter unterschiedlichen Abstrahlwinkeln bzw. Winkelbereichen bezeich- nen. Das wiederholt Umsetzen eines bestimmten Winkelbereichs kann eine Wiederholrate des Scannens bestimmen. Die Menge der Winkelbereiche kann einen Scanbereich bzw. einen Bildbereich definieren. Das Scannen kann das wiederholte Abtasten von unterschiedlichen Scanpunkten in der Umgebung mittels des Laserlichts bezeichnen. Für jeden Scanpunkt können Messsignale ermittelt werden. Bei FLASH-LIDAR wird das Licht gleichzeitig in den Bild- bereich ausgesendet.
Zum Beispiel kann kohärentes oder inkohärentes Laserlicht verwendet werden. Es wäre möglich, polarisiertes oder unpolarisiertes Laserlicht zu verwenden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das Laserlicht gepulst verwendet wird. Zum Beispiel können kurze Laserpulse mit Pulslängen im Bereich von Femtosekunden oder Pikosekunden oder Nanosekunden verwendet werden. Die Maximalleistung einzelner Pulse kann im Bereich von 50 W - 150 W liegen, insbesondere für Pulslängen im Bereich von Nanosekunden. Beispielsweise kann eine Pulsdauer im Bereich von 0,5 - 3 Nanosekunden liegen. Das Laserlicht kann eine Wellenlänge im Bereich von 700 - 1800 nm aufweisen. Als Laserlichtquelle kann zum Beispiel eine Festkör- per-Laserdiode verwendet werden. Beispielsweise könnte als Laserlichtquelle die Diode SPL PL90_3 der Firma OS RAM Opto Semiconductors GmbH, Leibnizstraße 4, D-93055 Regensburg oder eine vergleichbare Festkörper-Laserdiode verwendet werden.
In verschiedenen Beispielen ist der Bildbereich eindimensional definiert. Dies kann beispiels- weise bedeuten, dass der Laserscanner das Laserlicht mittels einer Umlenkeinheit nur entlang einer einzigen Scanachse scannt. Ein FLASH-LIDAR-System kann das Laserlicht zeitgleich etnlang einer 1 -D Achse aussenden. In anderen Beispielen ist der Scanbereich zweidimensional definiert. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass der Laserscanner das Laserlicht mittels der Umlenkeinheit entlang einer ersten Scanachse und entlang einer zweiten Scanachse scannt. Die erste Scanachse und die zweite Scanachse sind dabei verschieden voneinander. Beispielsweise könnten die erste und zweite Scanachse orthogonal zueinander orientiert sein. Ein FLASH-LIDAR-System kann das Laserlicht zeitgleich ein einen 2-D Bildbereich aussenden.
In manchen Beispielen kann ein zweidimensionaler Bildbereich durch eine einzige Umlenkein- heit mit zwei oder mehr Freiheitsgraden der Bewegung implementiert werden. Dies kann bedeuten, dass eine erste Bewegung der Umlenkeinheit gemäß der ersten Scanachse und eine zweite Bewegung der Umlenkeinheit gemäß der zweiten Scanachse beispielsweise durch einen Aktuator bewirkt wird, wobei die erste Bewegung und die zweite Bewegung örtlich und zeitlich überlagert sind.
In anderen Beispielen kann der zweidimensionale Bildbereich durch mehr als eine einzige Umlenkeinheit implementiert werden. Dann wäre es zum Beispiel möglich, dass für zwei Umlenkeinheit jeweils ein einziger Freiheitsgrad der Bewegung angeregt wird. Das Laserlicht kann zunächst von einer ersten Umlenkeinheit abgelenkt werden und dann von einer zweiten Um- lenkeinheit abgelenkt werden. Die beiden Umlenkeinheiten können also im Strahlengang hintereinander angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Bewegungen der beiden Umlenkeinheit nicht örtlich überlagert sind. Zum Beispiel kann ein entsprechender Laserscanner zwei beabstandet voneinander angeordnete Spiegel oder Prismen aufweisen, die jeweils individuell verstellt werden können.
In verschiedenen Beispielen ist es möglich, dass der Laserscanner unterschiedliche Freiheitsgrade der Bewegung zum Scannen des Laserlichts resonant betreibt. Ein solcher Laserscanner wird manchmal auch als resonanter Laserscanner bezeichnet. Insbesondere kann ein re- sonanter Laserscanner verschieden sein von einem Laserscanner, der zumindest einen Frei- heitsgrad der Bewegung schrittweise (engl, stepped) betreibt. In manchen Beispielen wäre es zum Beispiel möglich, dass eine erste Bewegung - die einer ersten Scanachse entspricht - und eine zweite Bewegung - die einer zweiten Scanachse entspricht, die verschieden von der ersten Scanachse ist - jeweils resonant bewirkt werden. In verschiedenen Beispielen wird zum Scannen des Laserlichts ein bewegliches Ende eines faserförmigen Elements (d.h. einer Faser) als Umlenkeinheit verwendet. Beispielsweise können Lichtfasern verwendet werden, die auch als Glasfasern bezeichnet werden. Dabei ist es aber nicht erforderlich, dass die Fasern aus Glas hergestellt sind. Die Fasern können zum Beispiel aus Kunststoff, Glas, Silizium oder einem anderen Material hergestellt sein. Beispielsweise könnten MEMS-Techniken verwendet werden, um die Faser aus einem Wafer - z.B. einem Silizium-auf-lsolator-Wafer - freizustellen. Dazu können Lithographie und Ätzschritte und Polierschritte verwendet werden. Beispielsweise können die Fasern aus Quarzglas hergestellt sein. Beispielsweise können die Fasern ein 70 GPa Elastizität-Modul aufweisen oder ein Elastizität-Modul im Bereich von 40 GPa - 80 GPa, vorzugsweise im Bereich 60 - 75 GPa. Das Elastizitätsmodul kann im Bereich von 150 GPa - 200 GPa liegen. Beispielsweise können die Fasern bis zu 4 % Materialdehnung ermöglichen. In manchen Beispielen weisen die Fa- sern einen Kern auf, in welchem das eingespeiste Laserlicht propagiert und durch Totalreflektion an den Rändern eingeschlossen ist (Lichtwellenleiter). Die Faser muss aber keinen Kern aufweisen. In verschiedenen Beispielen können sogenannte Einmoden-Lichtfasern (engl. Single mode fibers) oder Mehrmoden-Lichtfasern (engl, multimode fibers) verwendet werden. Die verschiedenen hierin beschriebenen Fasern können zum Beispiel einen kreisförmigen Quer- schnitt aufweisen. Es wäre zum Beispiel möglich, dass die verschiedenen hierin beschriebenen Fasern einen Durchmesser aufweisen, der nicht kleiner als 50 μηη ist, optional nicht <150 μηη ist, weiter optional nicht <500 μηη ist, weiter optional nicht <1 mm ist. Der Durchmesser kann aber auch < 1 mm sein, optional < 500 μηη, weiter optional kleiner 150 μηη. Zum Beispiel können die verschiedenen hierin beschriebenen Fasern verbiegbar bzw. krümmbar ausgestal- tet sein, d.h. flexibel. Dazu kann das Material der hierin beschriebenen Fasern eine gewisse Elastizität aufweisen.
Beispielsweise könnte das bewegliche Ende der Faser in einer oder zwei Dimensionen bewegt werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das bewegliche Ende der Faser gegenüber einer Fixierstelle der Faser verkippt wird; dies resultiert in einer Krümmung der Faser. Dies kann einem ersten Freiheitsgrad der Bewegung entsprechen. Alternativ oder zusätzlich wäre es möglich, dass das bewegliche Ende der Faser entlang der Faserachse verdreht wird (Torsion). Dies kann einem zweiten Freiheitsgrad der Bewegung entsprechen. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es jeweils möglich, eine Torsion des beweglichen En- des der Faser alternativ oder zusätzlich zu einer Krümmung des beweglichen Endes der Faser zu implementieren. In anderen Beispielen könnten auch andere Freiheitsgrade der Bewegung implementiert werden. Durch das Bewegen des beweglichen Endes der Faser kann erreicht werden, dass Laserlicht unter verschiedenen Winkeln abgestrahlt wird. Dadurch kann ein Umfeld mit dem Laserlicht gescannt werden. Je nach Amplitude der Bewegung des beweglichen Endes können unterschiedlich große Bildbereiche implementiert werden. In verschiedenen Beispielen kann am beweglichen Ende der Faser mindestens ein optisches Element angebracht sein, beispielsweise ein Spiegel, ein Prisma und/oder eine Linse, wie etwa eine Linse mit Gradientenindex (GRIN-Linse). Mittels des optischen Elements ist es möglich, dass Laserlicht aus der Laserlichtquelle umzulenken. Beispielsweise könnte der Spiegel durch einen Wafer, etwa einen Silizium-Wafer, oder ein Glassubstrat implementiert sein. Beispielsweise könnte der Siegel eine Dicke im Beriech von 0,05 μηη - 0,1 mm aufweisen. Beispielsweise könnte der Spiegel eine Dicke von ca. 500 μηη aufweisen. Beispielsweise könnte der Spiegel eine Dicke im Bereich von 25 μηη bis 75 μηη aufweisen. Beispielsweise könnte der Spiegel quadratisch, rechtecksförmig, elliptisch oder kreisförmig ausgebildet sein. Beispiels- weise könnte der Spiegel einen Durchmesser im Bereich von 3 mm bis 10 mm aufweisen, optional von 3 mm bis 6 mm. Der Spiegel könnte eine Rückseitenstrukturierung mit Verstärkungsrippen aufweisen.
In verschiedenen Beispielen können LIDAR-Techniken angewendet werden. Die LIDAR-Tech- niken können dazu genutzt werden, um eine ortsaufgelöste Entfernungsmessung von Objekten im Umfeld durchzuführen. Zum Beispiel kann die LIDAR-Technik Laufzeitmessungen des gepulsten Laserlichts zwischen dem beweglichen Ende der Faser, dem Objekt und einem Detektor umfassen. Alternativ oder zusätzlich könnten auch Techniken der strukturierten Beleuchtung verwendet werden.
In verschiedenen Beispielen kann die LIDAR-Technik im Zusammenhang mit einer Fahrerassistenzfunktionalität für ein Kraftfahrzeug implementiert werden. Eine den Laserscanner beinhaltende Vorrichtung kann deshalb im Kraftfahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise könnte ein tiefenaufgelöstes LIDAR-Bild erstellt werden und an ein Fahrerassistenzsystem des Kraft- fahrzeugs übergeben werden. Damit können zum Beispiel Techniken des unterstützten Fahrens oder des autonomen Fahrens implementiert werden.
Verschiedenen Beispielen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es grundsätzlich erstrebenswert sein kann, eine möglichst große Messentfernung zu erreichen. Dabei kann die Messentfer- nung durch die maximale Leistung der Pulse begrenzt sein, die von einer Laserlichtquelle - wie beispielsweise einer Festkörper-Laserdiode - bereitgestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass die Messentfernung durch bestimmte Erfordernisse der Augensicherheit begrenzt ist. Weiteren Beispielen liegt der Erkenntnis zugrunde, dass es grundsätzlich erstrebenswert sein kann, Querempfindlichkeiten (engl. Crosstalk) bzw. Interferenz mit anderen LIDAR-Systemen im Umfeld zu vermeiden. Z.B. kann bei der Verwendung von LIDAR-Systemen in Kraftfahrzeugen das von einem ersten LIDAR-System eines ersten Fahrzeugs ausgesendeten Laserlicht von einem zweiten LIDAR-System eines zweiten Fahrzeugs detektiert werden. Dadurch wird die Messung des zweiten Fahrzeugs verfälscht. Es kann auch zu einer ungewollten Sät- tigung des Detektors des zweiten LIDAR-Systems kommen, was einem„Blenden" des zweiten LIDAR-Systems durch das erste LIDAR-System entspricht. Es wurde beobachtet, dass solche Interferenzen zwischen mehreren LIDAR-Systemen insbesondere dann besonders stark auftreten können, wenn ein LIDAR-System keine Ortsraumfilterung (engl. Spatial filtering) vornimmt: Z.B. kann es in manchen Laserscannern möglich sein, als Detektorapertur die Emit- terapertur zu verwenden. Dadurch kann erreicht werden, dass jeweils nur Licht aus demjenigen Winkel gesammelt wird, in den auch Licht ausgesendet wurde - und aus dem daher auch ein für die Entfernungsmessung relevantes Signal erwartet wird. Dadurch kann Hintergrundstrahlung unterdrückt werden. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein anderes LIDAR- System genau in diesen Winkel Laserlicht aussendet - was zu der Interferenz führen würde - herabgesetzt. Manche LIDAR-Systeme verwenden aber keine solche Ortsraumfilterung, sondern verwenden vielmehr eine Detektoroptik, die Licht aus einem besonders großen Winkelbereich sammelt. Dies ist z.B. im Zusammenhang mit der strukturierten Beleuchtung bzw. FLASH-LIDAR-Techniken der Fall: dort wird ein großer Bereich der Umgebung gleichzeitig beleuchtet, und es ist damit auch erforderlich, Licht aus diesem großen Bereich der Umgebung zu detektieren. Im Übrigen ist die Wahrscheinlichkeit für erhöhte Interferenz bereits dann erhöht, wenn ein erstes LIDAR-System z.B. die FLASH-LIDAR-Technik einsetzt - und damit Laserlicht in einen ausgedehnten 1 -D oder 2-D Bildbereich aussendet - und ein zweiten LIDAR-System Ortsraumfilterung verwendet: Auch hier ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das erste LIDAR-System Licht gerade in den vom zweiten LIDAR-System detektierten Winkel aussendet oder zumindest Reflektionen unter diesem Winkel bewirkt, erhöht.
Verschiedenen Beispielen liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es erstrebenswert sein kann, anstatt besonders langer Pulse - z.B. mit einer Pulslänge im Bereich von 50 - 100 ns - einen Pulszug mit mehreren kurzen Pulsen - z.B. mit Pulslängen im Bereich von 0,5 - 4 ns - zu verwenden: dann werden pro Zeiteinheit mehrere Flanken der Pulse erhalten, wodurch insgesamt die Messgenauigkeit, mit welcher ein Entfernungswert eines Objekts im Umfeld bestimmt werden kann, erhöht werden kann.
Verschiedenen Beispielen liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es erstrebenswert sein kann, mehr als einen einzelnen Pulszug zu betrachten: derart können mehrere mit den verschiedenen Pulszügen assoziierte Entfernungswerte des Objekts im Umfeld bestimmt werden, wodurch wiederum die Messgenauigkeit erhöht werden kann. Verschiedenen Beispielen liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es bei FLASH-LIDAR- Systemen gemäß Referenzimplementierungen zu Interferenzen zwischen benachbarten Detektorbildpunkten kommen kann. Z.B. kann ein erster Detektorbildpunkt durch geeignete Aus- gestaltung der Detektionsoptik einem ersten Winkel zugeordnet sein und ein zweiter Detektorbildpunkt kann einem zweiten Winkel zugeordnet sein. Der erste Detektorbildpunkt kann benachbart zum zweiten Detektorbildpunkt angeordnet sein. Wenn der erste Detektorbildpunkt eine große Signalamplitude misst - z.B. weil aus dem ersten Winkel viel Licht einfällt - kann diese große Signalamplitude auch auf den zweiten Detektorbildpunkt übersprechen. Das ver- fälscht das Messsignal des zweiten Detektorbildpunkts.
In verschiedenen Beispielen werden nachfolgend Techniken beschrieben, um eine genaue Bestimmung der Entfernungswerte auch bei signifikanten Rauschpegel, zum Beispiel aufgrund von Sonneneinstrahlung bzw. Umgebungslicht, durchzuführen. Außerdem werden in verschiedenen Beispielen nachfolgend Techniken beschrieben, die eine Interferenz zwischen unterschiedlichen Laserscanner reduzieren können. Solche Techniken können insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung im Straßenverkehr, wo mehrere Fahrzeuge jeweils mit der LIDAR-Technik ausgerüstet sein können, vorteilhaft sein.
Verschiedene hierin beschriebene Beispiele beruhen darauf, dass für einen Bildpunkt eines LIDAR-Bilds mehrere Pulszüge bzw. Pulsfolgen (engl, pulse train) jeweils mit mehreren Pulsen des Laserlichts gesendet und empfangen werden. Zum Beispiel könnten eine Anzahl von zwei oder drei oder vier oder zehn Pulszügen pro Bildpunkt berücksichtigt werden. Durch das Ver- wenden von Pulszügen kann das Signal-zu-Rausch Verhältnis erhöht werden, weil jeder Pulszug mehrere Pulse aufweist. Durch das Verwenden von mehreren Pulszügen kann das Signal- zu-Rausch Verhältnis weiter erhöht werden, weil eine noch größere Anzahl von Pulsen verwendet wird. In manchen Beispielen sind verschiedene Pulszüge unterschiedlich codiert. Dadurch ist es möglich, einen zweiten Pulszug auszusenden, bevor der vorangehend ausge- sendete erste Pulszug empfangen wird. In anderen Worten ist es möglich, dass mehr als ein einzelner Pulszug zu einem bestimmten Zeitpunkt im Umfeld der Vorrichtung propagiert. Dadurch ist es möglich, eine besonders hohe Bildwiederholrate zu implementieren, mit welcher LIDAR-Bilder bereitgestellt werden. Weitere Beispiele beruhen darauf, dass FLASH-LIDAR-Techniken dahingehend erweitert werden, dass diese unterschiedlich codierte Pulszüge in unterschiedliche Winkel aussenden. Dies ermöglicht eine Trennung des aus unterschiedlichen Richtungen reflektierten Lichts basierend auf der Codierung. Dadurch können Interferenzen zwischen unterschiedlichen Detektorelementen reduziert werden, auch wenn diese gleichzeitig durch aus unterschiedlichen Winkeln einfallendes Licht beleuchtet werden. Weitere Beispiele beruhen darauf, dass eine Codierung für einen Pulszug von Laserlicht zur Vermeidung von Interferenzen mit anderen LIDAR-Systemen geeignet ausgewählt wird. Dabei kann z.B. eine Zufallskomponente berücksichtigt werden. Es wäre auch möglich, dass durch Steuerdaten, die zwischen mehreren LIDAR-Systemen ausgetauscht werden, die Auswahl der Codierungen koordiniert für die mehreren LIDAR-Systeme erfolgt. Unterschiedliche LIDAR- Systeme können durch eine unterschiedliche Codierung die jeweils zugehörigen Pulszüge trennen und dadurch Interferenzen reduzieren. Z.B. können insbesondere orthogonale Codierungen verwendet werden.
Um unterschiedliche Pulszüge trennen zu können, kann es möglich sein, Techniken des Code- multiplexen (engl. Code Division Multiplex, CDM oder Code Division Multiple Access, CDMA) zu verwenden. Beispielsweise können die Codierungen unterschiedliche Pulszüge orthogonal zueinander sein. Dadurch kann eine Trennung der unterschiedlichen Pulszüge insbesondere auch bei unbekannten Entfernungen zum reflektierenden Objekt stattfinden. FIG. 1 illustriert Aspekte in Bezug auf eine Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Laserscanner 101 . Der Laserscanner 101 ist eingerichtet, um Laserlicht aus einer Laserlichtquelle in einer Umgebung der Vorrichtung 100 abzustrahlen. Dabei ist der Laserscanner 101 eingerichtet, um das Laserlicht zumindest entlang einer Scanachse zu scannen. Der Laserscanner kann insbesondere Pulszüge des Laserlichts aussenden. In manchen Beispielen ist der Laserscanner 101 eingerichtet, um das Laserlicht entlang einer ersten und einer zweiten Scanachse zu scannen. Z.B. könnte der Laserscanner 101 eine Umlenkeinheit resonant bewegen, z.B. zwischen zwei Umkehrpunkten der Bewegung.
Die Vorrichtung 100 umfasst auch eine Recheneinheit 102. Beispiele für eine Recheneinheit 102 umfassen einen Analogschaltkreis, eine digitale Schaltung, einen Mikroprozessor, einen FPGA und/oder einen ASIC. Die Recheneinheit 102 kann Logik implementieren. In manchen Beispielen kann die Vorrichtung 100 auch mehr als eine Recheneinheit umfassen, die die Logik verteilt implementieren. Beispielsweise kann die Recheneinheit 102 den Laserscanner 101 ansteuern. Die Recheneinheit 102 kann beispielsweise einen oder mehrere Betriebsparameter des Laserscanner 101 einstellen. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen kann die Recheneinheit 102 unterschiedliche Betriebsmodi des Laserscanners 101 aktivieren. Ein Betriebsmodus kann dabei durch einen Satz von Betriebsparametern des Laserscanners 101 definiert sein.
Beispiele für Betriebsparameter umfassen: die Verwendung von orthogonal oder teilweise or- thogonal bzw. pseudoorthogonal kodierten Pulszüge; die Anzahl der Pulse pro Pulszug; die Einhüllende der Pulse der Pulszüge, die z.B. Gauß-förmig sein kann; die Anzahl der Pulszüge pro Bildpunkt eines LIDAR-Bilds; die Länge der Pulszüge; die Länge einzelner Pulse der Pulszüge; der Abstand zwischen einzelnen Pulszügen; eine Totzeit; etc. Zum Beispiel könnten solche und andere Betriebsparameter in Abhängigkeit von a prioi Wissen über die Entfernung zu einem Umfeldobjekt verändert werden. Zum Beispiel könnte das a priori Wissen aus vorangegangen erfassten LIDAR-Bildern erhalten werden. Beispielsweise könnte das Apriori wissen mittels Sensorfusion von anderen Umfeldsensoren eines Kraftfahrzeugs erhalten werden, wie beispielsweise einem Ultraschallsensor, eine TOF-Sensor, einem Radar-Sensor und/oder einer Stereokamera.
Die Recheneinheit 102 ist weiterhin eingerichtet, um eine Abstands- bzw. Entfernungsmessung durchzuführen. Dazu kann die Recheneinheit Messsignale vom Laserscanner 101 empfangen. Diese Messsignale bzw. Rohdaten können indikativ für eine Laufzeit von Pulsen des Laserlichts zwischen Senden und Empfangen sein. Diese Messsignale können weiterhin einen assoziierten Winkelbereich des Laserlichts indizieren. Basierend darauf kann die Recheneinheit 102 ein LIDAR-Bild erzeugen, das beispielsweise einer Punktwolke mit Tiefeninformation entspricht. Optional wäre es möglich, dass die Recheneinheit 102 z.B. eine Objekterkennung basierend auf dem LIDAR-Bild durchführt. Dann kann die Recheneinheit 102 das LIDAR-Bild ausgeben. Die Recheneinheit 102 kann wiederholt neue LI DAR-Bilder erzeugen, z.B. mit einer der Scanfrequenz entsprechenden Bildwiderholrate. Die Bildwiderholrate kann z.B. im Bereich 20 - 100 Hz liegen.
Während in dem Beispiel der FIG. 1 ein Szenario illustriert ist, bei welchem die Vorrichtung 100 einen Laserscanner 101 umfasst, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, dass die Vorrichtung 100 ein gemäß einem anderen Funktionsprinzip arbeitendes LIDAR-System aufweist, z.B. ein FLASH-LIDAR-System, das auf Grundlage der strukturierten Beleuchtung zeitüberlappend einen 1 -D oder 2-D Bildbereich beleuchtet. Dazu können z.B. mehr als eine Laserlichtquelle vorhanden sein.
FIG. 2 illustriert Aspekte in Bezug auf den Laserscanner 101 . Insbesondere illustriert FIG. 2 einen Laserscanner 101 gemäß verschiedener Beispiele in größerem Detail. In dem Beispiel der FIG. 2 umfasst der Laserscanner 101 eine Laserlichtquelle 1 1 1 . Beispielsweise kann die Laserlichtquelle 1 1 1 ein Diodenlaser sein. In manchen Beispielen kann die Laserlichtquelle 1 1 1 ein Oberflächenemitter (engl, vertical-cavity surface-emitting laser; VCSEL) sein. Die Laserlichtquelle 1 1 1 sendet Laserlicht 191 aus, welches durch die Umlenkeinheit 1 12 um einen bestimmten Ablenkwinkel umgelenkt wird. In manchen Beispielen kann eine Kollimatoroptik für das Laserlicht 191 im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle 1 1 1 und der Umlenkeinheit 1 12 angeordnet sein (engl, pre-scanner optics). In anderen Beispielen könnte, alternativ oder zusätzlich, die Kollimatoroptik für das Laserlicht 191 auch im Strahlen- gang hinter der Umlenkeinheit 1 12 angeordnet sein (engl, post-scanner optics).
Die Umlenkeinheit könnte z.B. einen Spiegel oder ein Prisma umfassen. Beispielsweise könnte die Umlenkeinheit ein rotierendes Mehrfacetten-Prisma umfassen. Die Umlenkeinheit ist grundsätzlich optional: z.B. könnte die Ortsauflösung auch durch FLASH-Techniken im Zu- sammenhang mit CDMA-Techniken bereitgestellt werden, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
Der Laserscanner 101 kann eine oder mehrere Scanachsen implementieren (in FIG. 2 ist nur eine Scanachse dargestellt, nämlich in der Zeichenebene). Durch das Bereitstellen von meh- reren Scanachsen kann ein zweidimensionaler Bildbereich implementiert werden.
Ein zweidimensionaler Bildbereich kann es ermöglichen, die Entfernungsmessung der Objekte im Umfeld mit großem Informationsgehalt durchzuführen. Typischerweise kann derart neben einer horizontalen Scanachse auch eine vertikale Scanachse - in Bezug auf ein globales Ko- ordinatensystem, in welchem das Kraftfahrzeug angeordnet ist - implementiert werden. Insbesondere im Vergleich zu Referenzimplementierungen, die eine vertikale Auflösung nicht durch Scannen, sondern vielmehr durch ein Array von mehreren Laserlichtquellen, die gegeneinander versetzt sind und unter unterschiedlichen Winkeln auf eine Umlenkeinheit Laserlicht emittieren, kann derart ein weniger komplexes System mit weniger Bauteilen und/oder eine höhere vertikale Auflösung erreicht werden. Außerdem kann es in verschiedenen Beispielen möglich sein, entsprechende Betriebsparameter des Laserscanners 101 , die mit der vertikalen Scanachse assoziiert sind, flexibel zum Beispiel in Abhängigkeit des Fahrtzustands des Fahrzeugs anzupassen. Dies ist oftmals bei einer festen Verbauung eines Arrays von Laserlichtquellen nicht oder nur eingeschränkt möglich.
Zum Scannen des Laserlichts 191 weist die Umlenkeinheit 1 12 mindestens einen Freiheitsgrad der Bewegung auf. Jeder Freiheitsgrad der Bewegung kann eine entsprechende Scanachse definieren. Die entsprechende Bewegung kann durch einen Aktuator 1 14 betätigt bzw. angeregt werden.
Um mehrere Scanachsen zu implementieren, wäre es in manchen Beispielen möglich, dass mehr als eine Umlenkeinheit vorhanden ist (in FIG. 2 nicht dargestellt). Dann kann das Laserlicht 191 sequenziell die verschiedenen Umlenkeinheiten durchlaufen. Jede Umlenkeinheit kann einen entsprechenden zugeordneten Freiheitsgrad der Bewegung aufweisen, der einer zugehörigen Scanachse entspricht. Manchmal wird eine solche Anordnung als Scannersystem bezeichnet.
Um mehrere Scanachsen zu implementieren, wäre es in weiteren Beispielen möglich, dass die einzelne Umlenkeinheit 1 12 mehr als einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung aufweist. Zum Beispiel könnte die Umlenkeinheit 1 12 mindestens zwei Freiheitsgrade der Bewegung aufweisen. Entsprechende Bewegungen können durch den Aktuator 1 14 angeregt werden. Z.B. kann der Aktuator 1 14 die entsprechenden Bewegungen individuell, aber zeitparallel oder gekoppelt anregen. Dann wäre es möglich, durch Bewirken der Bewegungen in zeitlicher und örtlicher Überlagerung zwei oder mehr Scanachsen zu implementieren.
Durch das Überlagern der ersten Bewegung und der zweiten Bewegung im Ortsraum und im Zeitraum kann eine besonders hohe Integration des Laserscanners 101 erreicht werden. Dadurch kann der Laserscanner 101 mit geringem Bauraum implementiert werden. Dies ermöglicht eine flexible Positionierung des Laserscanners 101 im Kraftfahrzeug. Außerdem kann erreicht werden, dass der Laserscanner 101 vergleichsweise wenig Bauteile aufweist und damit robust und kostengünstig hergestellt werden kann.
Beispielsweise könnte ein erster Freiheitsgrad der Bewegung der Rotation eines Spiegels entsprechen und ein zweiter Freiheitsgrad der Bewegung einer Verkippung des Spiegels entsprechen. Beispielsweise könnte ein erster Freiheitsgrad der Rotation eines Mehrfacetten-Prismas entsprechen und ein zweiter Freiheitsgrad der Verkippung des Mehrfacetten-Prismas entspre- chen. Beispielsweise könnte ein erster Freiheitsgrad der Transversalmode einer Faser entsprechen und ein zweiter Freiheitsgrad der Bewegung der Torsionsmode der Faser entsprechen. Die Faser könnte ein entsprechendes bewegliches Ende aufweisen. Beispielsweise könnte ein erster Freiheitsgrad der Bewegung einer ersten Transversalmode einer Faser entsprechen und ein zweiter Freiheitsgrad der Bewegung einer zweiten Transversalmode der Fa- ser entsprechen, die z.B. orthogonal zur ersten Transversalmode ist. In manchen Beispielen ist es möglich, dass sowohl die erste Bewegung gemäß einem ersten Freiheitsgrad der Bewegung, der einer ersten Scanachse entspricht, als auch die zweite Bewegung gemäß einem zweiten Freiheitsgrad der Bewegung, der einer zweiten Scanachse entspricht, resonant bewirkt wird. In anderen Beispielen ist es möglich, dass zumindest eine der ersten Bewegung und der zweiten Bewegung nicht resonant bewirkt wird, sondern vielmehr diskret bzw. gestuft bewirkt wird.
Wenn sowohl die erste Bewegung, als auch die zweite Bewegung resonant bewirkt werden, kann eine sogenannte Überlagerungs-Figur, manchmal auch Lissajous-Figur, für das Scannen entlang der ersten Scanachse und der zweiten Scanachse erhalten werden. Wenn sowohl die erste Bewegung, als auch die zweite Bewegung resonant bewirkt werden, kann ein besonders robustes und einfaches System für den Laserscanner umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Aktuator einfach implementiert werden. Der Aktuator 1 14 ist typischerweise elektrisch betreibbar. Der Aktuator 1 14 könnte magnetische Komponenten und/oder piezoelektrische Komponenten umfassen. Beispielsweise könnte der Aktuator eine Rotationsmagnetfeldquelle umfassen, die eingerichtet ist, um ein als Funktion der Zeit rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen. Der Aktuator 1 14 könnte zum Beispiel Biegepiezokomponenten umfassen.
In manchen Beispielen könnte anstatt einer Umlenkeinheit 1 12 auch ein auf einem Substrat - etwa Silizium - integriert gefertigtes Array aus mehreren Emitterstrukturen - beispielsweise Lichtwellenleitern - verwendet werden, wobei die mehreren Emitterstrukturen Laserlicht in einer bestimmten Phasenbeziehung aussenden. Durch Variieren der Phasenbeziehung des La- serlichts, welches durch die verschiedenen Emitterstrukturen ausgesendet wird, kann dann ein bestimmter Abstrahlwinkel durch konstruktive und destruktive Interferenz eins gestellt werden. Solche Anordnungen werden auch manchmal als optisches Array mit Phasenbeziehung (engl, optical phased array, OPA) bezeichnet. Siehe M. J. R. Heck„ Highly integrated optical phased arrays: photonic integrated circuits for optical beam shaping and beam steering" in Nanophotonics (2016).
Der Laserscanner 101 umfasst auch einen Detektor 1 13. Beispielsweise kann der Detektor 1 13 durch eine Fotodiode implementiert sein. Beispielsweise kann der Detektor 1 13 durch ein Fotodioden-Array implementiert sein und damit mehrere Detektorelemente aufweisen. Bei- spielsweise kann der Detektor 1 13 ein oder mehrere Einzelphotonen-Lawinendioden (engl. Single photon avalance diode, SPAD) aufweisen. Der Detektor 1 13 ist eingerichtet, um von Objekten (in FIG. 2 nicht dargestellt) im Umfeld der Anordnung 100 reflektiertes sekundäres Laserlicht 192 zu detektieren. Basierend auf einer Laufzeitmessung zwischen dem Aussenden eines Pulses des primären Laserlichts 191 durch die Laserlichtquelle 1 1 1 und dem Detektieren des Pulses durch den Detektor 1 13 kann dann eine Entfernungsmessung der Objekte durchgeführt werden. Solche Techniken könnten beispielsweise auch kombiniert werden oder ersetzt werden mit strukturierter Beleuchtung, bei der anstatt von Pulsen des Laserlichts 191 kontinuierliches Laserlicht verwendet werden kann. Die strukturierte Beleuchtung entspricht dabei FLASH-LIDAR-Techniken. In dem Beispiel der FIG. 2 weist der Detektor 1 13 eine eigene Blende 1 13A auf. In anderen Beispielen wäre es möglich, dass der Detektor 1 13 dieselbe Blende verwendet, die auch für das Abstrahlen des primären Laserlichts 191 verwendet wird. Dann kann eine besonders hohe Sensitivität erzielt werden. Dies entspricht einer Ortsraumfilterung. Optional könnte der Laserscanner 101 auch eine Positioniervorrichtung aufweisen (in FIG. 2 nicht dargestellt). Die Positioniervorrichtung kann eingerichtet sein, um ein Signal auszugeben, das indikativ für den Abstrahlwinkel ist, mit welchem das Laserlicht abgestrahlt wird. Dazu wäre es zum Beispiel möglich, dass die Positioniervorrichtung eine Zustandsmessung des Ak- tuators 1 14 und/oder der Umlenkeinheit 1 12 vornimmt. Die Positioniervorrichtung könnte bei- spielsweise auch direkt das primäre Laserlicht 191 messen. Die Positioniervorrichtung kann im Allgemeinen den Abstrahlwinkel optisch messen, z.B. basierend auf dem primären Laserlicht 191 und/oder Licht einer Leuchtdiode. Beispielsweise könnte die Positioniervorrichtung einen positionssensitiven Detektor (engl, position sensitive device, PSD) aufweisen, der z.B. eine PIN-Diode, ein CCD-Array oder ein CMOS-Array aufweist. Dann könnte das primäre La- serlicht 191 und/oder Licht aus einer Leuchtdiode über die Umlenkeinheit 1 12 auf den PSD gerichtet werden, sodass der Abstrahlwinkel mittels des PSD gemessen werden kann. Alternativ oder zusätzlich könnte die Positioniervorrichtung auch ein Faser-Bragg-Gitter aufweisen, dass zum Beispiel innerhalb der Faser, die die Umlenkeinheit 1 12 ausbildet, angeordnet ist: durch eine Krümmung und/oder Torsion der Faser kann sich die Länge des Faser-Bragg-Git- ters ändern und dadurch die Reflektivität für Licht einer bestimmten Wellenlänge verändert werden. Dadurch kann der Bewegungszustand der Faser gemessen werden. Daraus lässt sich auf den Abstrahlwinkel zurück schließen.
Während in dem Beispiel der FIG. 2 ein Szenario dargestellt ist, bei dem der Winkelbereich 190 durch Scannen der Umlenkeinheit 1 12 erzielt wird, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, dass mittels mehrerer Laserlichtquellen eine strukturierte Beleuchtung des Winkelbereichs erzielt wird. Dann ist kein Scannen erforderlich. Dies entspricht FLASH-Lidar Techniken. FIG. 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Beispiele. In Block 5001 wird zunächst ein erster Pulszug umfassend Pulse von Laserlicht gesendet. Beispielsweise kann der erste Pulszug in einen Winkelbereich gesendet. Das Senden des ersten Pulszugs kann dabei einer bestimmten Stellung der Umlenkeinheit des Laserscanners 101 entsprechen. Der erste Pulszug kann eine bestimmte Anzahl von Laserpulsen aufweisen.
Der erste Pulszug ist codiert. Dies bedeutet, dass der erste Pulszug zum Beispiel eine binäre Leistungsmodulation der Pulse aufweisen kann: eine binäre Leistungsmodulation kann bedeu- ten, dass einzelne Pulse eine Amplitude von eins (beliebige Einheiten) und weitere Pulse eine Amplitude von null aufweisen. Es wäre aber auch möglich, dass der erste Pulszug eine Leistungsmodulation höherer Ordnung aufweist: dabei wären verschiedene Zwischenwerte der Amplitude zwischen eins (beliebige Einheiten) und null möglich. Die Codierung kann bedeuten, dass die Modulation der Amplitude gemäß einer bestimmten Codesequenz erfolgt, z.B. basie- rend auf einem Spreizcode. Dies bedeutet, dass die Amplituden verschiedener Pulse des Pulszugs über eine bekannte Funktion voneinander abhängig sind. Solche Techniken der Codierung können in den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen verwendet werden.
Mittels der Leistungsmodulation kann also in anderen Worten die Anzahl der Photonen pro Puls eingestellt werden.
Durch die Codierung des ersten Pulszuges ist es möglich, den ersten Pulszug in Messsignale des Detektors 1 13 besonders zuverlässig und genau zu erkennen. Insbesondere kann Interferenz mit Pulszügen fremder Laserscanner reduziert werden, da diese z.B. anders und ins- besondere orthogonal codiert sein können. Daraus ist also bereits ersichtlich, dass durch geeignete Auswahl der Codierung eines einzelnen Pulszugs, die Interferenz mit fremden Laserscannern reduziert werden kann.
In Block 5002 wird ein zweiter Pulszug gesendet. Beispielsweise könnte der zweite Pulszug in denselben Winkelbereich gesendet werden, in welchen auch der erste Pulszug gesendet wird. Beispielsweise wäre es möglich, dass der erste Pulszug und der zweite Pulszug mit unterschiedlichen Laserlichtquellen zumindest teilweise zeitparallel ausgesendet werden. Es wäre aber auch möglich, dass der erste Pulszug und der zweite Pulszug seriell ausgesendet werden, wobei ein und dieselbe Laserlichtquelle verwendet werden kann. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass ein Zeitabstand zwischen dem Senden des ersten Pulszugs und des zweiten Pulszugs, d. h. zwischen Blöcken 5001 und 5002, vergleichsweise kurz im Vergleich zu einer Scangeschwindigkeit der Umlenkeinheit 1 12 ist. Dies bedeutet, dass sich die Umlenkeinheit 1 12 zwischen dem Ausführen der Blöcke 5001 und 5002 nicht oder nicht signifikant weiterbewegt haben kann. Deshalb kann es möglich sein, trotz des seriellen Sendens des ersten Pulszugs und des zweiten Pulszugs, sowohl den ersten Pulszug, als auch den zweiten Pulszug in denselben Winkelbereich auszusenden. Damit können mittels des ersten Pulszug und des zweiten Pulszug redundante Informationen über die Entfernung zu einem in dem Winkelbereich angeordneten Objekt erhalten werden. Dadurch kann die Messgenauigkeit erhöht werden.
Der erste und zweite Pulszug aus Blöcken 5001 , 5002 können gemäß einem gemeinsamen Codierungsschema codiert sein, d.h. z.B. den selben Codierungstyp aufweisen und/oder dieselbe Länge aufweisen. Z.B. könnten der erste und zweite Pulszug unterschiedliche Walsh- Hadamard-Sequenzen der Länge 10 sein. Dabei kann das Codierungsschema vor Block 5001 optional ausgewählt werden. Z.B. könnte das Codierungsschema in Abhängigkeit von einem Fahrtzustand eines Fahrzeugs, in dem das LIDAR-System angebracht ist, ausgewählt werden. Dazu können entsprechende Zustandsdaten von einem Fahrzeugcomputer empfangen werden, z.B. über ein Fahrzeug-Bussystem. Die Zustandsdaten können indikativ für einen Fahrt- zustand des Fahrzeugs sein. Z.B. könnten die Zustandsdaten indikativ für ein oder mehrere Elemente aus der folgenden Gruppe sein: Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Kurvigkeit einer Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt; Straßentyp der Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, also z.B. Autobahn, außerstädtische Straße und innerstädtische Straße; Anzahl von Objekten im Umfeld; Umfeldhelligkeit; eine Kritikalität der Fahrtsituation; etc.. Z.B. könnte je nach Kritikalität des Fahrtzustands ein unterschiedliches Codierungsschema ausgewählt werden. Z.B. könnte je nach Straßentyp einer Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet, ein unterschiedliches Codierungsschema ausgewählt werden. Typischerweise weisen Codierungsschemas mit längerer Codierung eine größere Robustheit auf. Andererseits kann durch längere / robustere Codierungen auch die Belastung der Laserlichtquelle erhöht werden. Diese adaptive Auswahl des Codierungsschema ermöglicht es, die Abwägungssituation zwischen (i) Robustheit der Codierung einerseits und (ii) Belastung der Laserlichtquelle andererseits maßgeschneidert an die Erfordernisse anzupassen. Z.B. kann dadurch vermieden verwenden, dass aufgrund Übermäßiger Belastung der Laserlichtquelle vermehrt Totzeiten vorgesehen werden müssen; was wiederum in einer herabgesetzten Bildpunktdichte der LIDAR-Bilds re- sultieren würde. Dann wird in Block 5003 ein erster Entfernungswert für ein Objekt basierend auf dem ersten Pulszug erhalten. Block 5003 kann das Empfangen des mit dem ersten Pulszug assoziierten Laserlichts mittels des Detektors 1 13 umfassen. Außerdem kann Block 5003 das Erkennen des ersten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors umfassen. Zum Erkennen des ersten Pulszugs in den Messsignalen können zum Beispiel Techniken des CDMA eingesetzt werden. Zum Beispiel wäre es möglich, dass die Messsignale mit einer entsprechenden Sendesignal- form des ersten Pulszugs korreliert werden. Für einen bestimmten Zeitpunkt kann dann ein Maximum der Korrelation erhalten werden: dieses Maximum entspricht typischerweise einem Zeitpunkt, zu welchem der erste Pulszug mit hoher Wahrscheinlichkeit empfangen wurde, bei- spielsweise einem Beginn des Pulszugs, der Mitte des Pulszugs oder dem Ende des Pulszugs, etc. Aus einem Vergleich des Zeitpunkts, zu welchem der erste Pulszug gesendet wurde, mit dem Zeitpunkt, zu welchen der erste Pulszug empfangen wurde, kann dann ein Entfernungswert bestimmt werden. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass Block 5002 vor dem Detektieren in Block 5003 ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt sowohl die Pulse des ersten Pulszug, als auch die Pulse des zweiten Pulszug propagieren bzw. in-flight sind. Dadurch können besonders viele Pulszüge zum Bestimmen eines Bildpunkts berücksichtigt werden. Dies ist möglich, da trotz einer hohen Scangeschwindigkeit des Laserscanners pro Bildpunkt des LIDAR-Bilds Messsignale für viele Pulszüge erhalten werden können. Dadurch kann eine hohe Messgenauigkeit erzielt werden. Außerdem kann eine hohe Messentfernung erreicht werden.
Dann wird in Block 5004 ein zweiter Entfernungswert für das Objekt basierend auf dem zweiten Pulszug erhalten. Block 5004 kann das Empfangen des mit dem zweiten Pulszug assoziierten Laserlichts umfassen. In Block 5004 kann der zweite Pulszug in den Messsignalen gemäß entsprechenden Techniken, wie sie obenstehend in Bezug auf Block 5003 für den ersten Pulszug beschrieben wurden, erkannt werden. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass der erste Pulszug und der zweite Pulszug in den Blöcken 5003 und 5004 zumindest teilweise zeitlich überlappend detektiert werden. Dies kann bedeuten, dass zumindest ein Puls des ersten Pulszug mit zumindest einem Puls des zweiten Pulszug zeitlich überlappend detektiert wird. Dennoch kann es aufgrund der Codierung des ersten Pulszug und des zweiten Pulszug möglich sein, eine Trennung der Messsig- nale, die zu dem ersten Pulszug gehören und der Messsignale, die zu dem zweiten Pulszug gehören, vorzunehmen. In diesem Zusammenhang wäre es insbesondere möglich, dass die erste Codierung des ersten Pulszugs orthogonal zu der zweiten Codierung des zweiten Pulszugs ist. Die erste Codierung und die zweite Codierung können zum Beispiel als binäre Leistungsmodulation oder Leistungsmodulation höherer Ordnung implementiert werden. Schließlich wird in Block 5005 ein Bildpunkt des LIDAR-Bilds bestimmt. Der Bildpunkt des LIDAR-Bilds kann durch eine Entfernung des Objekts im entsprechenden Winkelbereich charakterisiert sein. Optional könnte der Bildpunkt auch eine Geschwindigkeit des Objekts indizieren. In Block 5005 wird der Bildpunkt basierend auf dem ersten Entfernungswert aus Block 5003 sowie basierend auf dem zweiten Entfernungswert aus Block 5004 bestimmt. Dies ist möglich, da beide Entfernungswerte mit demselben Winkelbereich und damit mit demselben Objekt assoziiert sind. Durch die Verwendung des ersten Entfernungswerts sowie des zweiten Entfernungswerts kann eine höhere Messgenauigkeit erzielt werden. Beispielsweise könnte ein Mittelwert gebildet werden. Beispielsweise könnte eine Standardabweichung als Messun- genauigkeit berücksichtigt werden.
FIG. 4 illustriert Aspekte in Bezug auf den Laserscanner 101 . Insbesondere illustriert FIG. 4 Aspekte in Bezug auf die Umlenkeinheit 1 12. In dem Beispiel der FIG. 4 ist die Umlenkeinheit 1 12 durch einen Spiegel implementiert. In dem Beispiel der FIG. 4 ist dargestellt, wie einfallendes Laserlicht 191 je nach Winkelstellung der Umlenkeinheit 1 12 in unterschiedliche Win- kelbereiche 190-1 , 190-2 gesendet wird. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Umlenkeinheit 1 12 kontinuierlich bewegt wird. Zum Beispiel könnte die Umlenkeinheit 1 12 eine reso- nante Bewegung mit einer bestimmten Scanfrequenz durchführen. Beispielsweise könnte die Umlenkeinheit 1 12 eine resonante Bewegung zwischen zwei Umkehrpunkten durchführen. In FIG. 4 ist ferner schematisch illustriert, dass das Laserlicht 191 gepulst gesendet wird (Abfolge der vertikalen Striche). Insbesondere ist in FIG. 4 dargestellt, dass ein Pulszug ausgesendet wird.
FIG. 5 illustriert Aspekte in Bezug auf ein LIDAR-Bild 199. Das LIDAR-Bild umfasst Bildpunkte 196 (in dem Beispiel der FIG. 5 sind lediglich neun Bildpunkte 196 dargestellt, jedoch könnte das LIDAR-Bild eine größere Anzahl von Bildpunkten aufweisen, zum Beispiel nicht weniger als 1000 Bildpunkte oder nicht weniger als 1.000.000 Bildpunkte).
Unterschiedliche Bildpunkte 196 des LIDAR-Bilds 199 sind mit den unterschiedlichen Winkel- bereichen 190-1 , 190-2 assoziiert. Jeder Bildpunkt 196 indiziert einen Entfernungswert und optional weitere Information. Aufeinanderfolgende LIDAR-Bilder 199 werden mit einer bestimmten Bildwiederholrate (engl, auch refresh rate) erfasst. Typische Bildwiederholraten liegen im Bereich von 5 Hz bis 150 Hz.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es möglich, dass die verschiedenen Bildpunkte 196 eines bestimmten LIDAR-Bilds 199 mit Pulszügen erfasst werden, die jeweils eine oder mehrere gleiche Codierungen aufweisen. Es wäre aber auch möglich, dass die Codierungen der verwendeten Pulszüge von Bildpunkt 196 zu Bildpunkt 196 während dem Erfassen eines einzelnen LIDAR-Bilds 199 variiert werden. FIG. 6 illustriert Aspekte in Bezug auf einen Pulszug 201 sowie einen weitere Pulszug 202 des Laserlichts 191 , 192. Insbesondere illustriert FIG. 6 Aspekte in Bezug auf den Zeitverlauf der Pulszüge 201 , 202. In dem Beispiel der FIG. 6 wird zunächst der Pulszug 201 gesendet. Dann wird der Pulszug 202 gesendet. Es wäre aber auch möglich, die Pulszüge 201 , 202 zumindest teilweise zeitparallel zu senden, z.B. indem mehrere Laserlichtquellen verwendet werden.
Die Pulse 205 weisen eine bestimmte Länge 251 (zum Beispiel als Halbwertsbreite der Pulse 205 definiert) auf. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können die Pulse 205 der Pulszüge eine Länge im Bereich von 200 ps bis 10 ns aufweisen, optional im Bereich von 200 ps bis 4 ns, weiter optional im Bereich von 500 ps bis 2 ns. Eine solche Pulsdauer kann Vorteile in Bezug auf die erwartete Anzahl von Photonen in dem reflektierten Laserlicht 192 für typische Leistungen der Laserlichtquelle 1 1 1 und typische Messentfernungen aufweisen.
In dem Beispiel der FIG. 6 ist ferner ein Zeitabstand 252 zwischen aufeinanderfolgenden Pul- sen des Pulszugs 201 dargestellt. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen kann der Zeitabstand 252 zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen 205 im Bereich von 5 ns bis 100 ns liegen, optional im Bereich von 10 ns bis 50 ns, weiter optional im Bereich von 20 bis 30 ns. Ein solcher Zeitabstand 252 kann insbesondere im Zusammenhang mit einer Abkühlzeit einer Emitter Fläche einer Festkörper-Laserdiode Vorteile aufweisen.
In dem Beispiel der FIG. 6 weist der Pulszug 201 eine Anzahl von vier Pulsen 205 auf. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen wäre es zum Beispiel möglich, dass der Pulszug 201 eine Anzahl von 2-30 Pulsen aufweist, optional von 8-20 Pulsen. Eine solche Anzahl von Pulsen hat insbesondere Vorteile in Bezug auf eine Dimensionierung der Länge des Puls- zugs in Bezug auf eine Geschwindigkeit der Umlenkeinheit 1 12 bzw. auf eine Bildwiederholrate, mit welcher aufeinanderfolgende LIDAR-Bilder erfasst werden. Zum Beispiel könnte Pulszug 201 eine Länge 261 von 80 ns bis 500 ns aufweisen, optional von 120 ns bis 200 ns: dies kann Allgemein für die verschiedenen hierin beschriebenen Pulszüge gelten. Beispielsweise könnte eine Scanfrequenz, mit welcher die Umlenkeinheit 1 12 bewegt wird, im Bereich von 500 Hz bis 2 kHz liegen. Deshalb kann beispielsweise angenom- men werden, dass für eine Zeitdauer im Bereich von Mikrosekunden die Umlenkeinheit 1 12 Laserlicht 191 in denselben Winkelbereich 190-1 , 190-2 sendet. Bei einer entsprechend kürzeren Dimensionierung der Länge 261 des Pulszugs 201 kann erreicht werden, dass pro Winkelbereich 190-1 , 190-2 mehr als ein einzelner Pulszug 201 , 202 gesendet werden kann. Beispielsweise könnte in den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen die Länge 261 der Pulszüge nicht länger als 0,01 % der Periodendauer der Scanbewegung der Umlenkeinheit 1 12 betragen, optional nicht länger als 0,001 %, weiter optional nicht länger als 0,0001 %. Typische Periodendauern der Scanbewegung liegen im Bereich von 1/100 Hz bis 1/3 kHz, optional im Bereich von 1/200 Hz bis 1/500 Hz. Zum Beispiel werden in dem Beispiel der FIG. 6 zwei Pulszüge 201 , 202 in denselben Winkelbereich 190-1 , 190-2 gesendet. Der Pulszug 202 weist einen Zeitabstand 253 vom Pulszug 201 auf. In manchen Beispielen könnte der Zeitabstand 253 vergleichsweise klein implementiert werden, zum Beispiel gleiche oder zumindest in derselben Größenordnung wie der Zeitabstand 252. Zum Beispiel könnte der Zeitabstand 253 geringer als 50 % der Länge 261 des Pulszugs 201 sein, optional geringer als 20 %, weiter optional geringer als 5 %. Eine solche Implementierung weist den Vorteil auf, dass sich die Umlenkeinheit 1 12 zwischen den Pulszügen 201 , 202 nicht oder nicht signifikant bewegt. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass der Zeitabstand 253 größer implementiert wird, zum Beispiel mehr als zehnmal so groß wie der Zeitabstand 252, optional mehr als hundertmal so groß, weiter optional mehr als 1000 mal so groß. Derart können zwischen aufeinanderfolgen Pulszügen 201 , 202 Totzeiten vorgesehen werden, die bewirken, dass die Laserlichtquelle 1 1 1 abkühlen kann. Außerdem können einzelne Detektorelemente des Detektors 1 13 regenerieren (engl, quenching).
In FIG. 6 ist ein Szenario dargestellt, in welchem die Pulszüge 201 , 202 nacheinander, d.h. seriell gesendet werden. Es wären aber auch Implementierungen möglich, in welchen die Pulszüge 201 , 202 zumindest teilweise zeitüberlappend gesendet werden, z.B. durch unterschiedliche Laserlichtquellen. Dadurch kann die Anzahl von Bildpunkten des entsprechenden LIDAR- Bilds besonders große dimensioniert werden, weil schnell aufeinanderfolgend unterschiedliche Bildpunkte abgearbeitet werden können. Das von unterschiedlichen Laserlichtquellen zu- mindest teilweise zeitüberlappend ausgesendete Laserlicht trägt dabei zur Erfassung von Entfernungswerten für denselben Bildpunkt bei - im Gegensatz zu Referenzimplementierungen, bei denen unterschiedliche Laserlichtquellen unterschiedliche Umgebungsbereiche beleuchten und damit zur Erfassung von Entfernungswerten von unterschiedlichen Bildpunkten beitragen. Die übermäßige Belastung einer einzelnen Laserlichtquelle wird vermieden. FIG. 6 illustriert auch Aspekte in Bezug auf einen Tastgrad (engl, duty cycle; d.h. An-Zeit zu Periodendauer) der Pulszüge 201 , 202. In dem Beispiel der FIG. 6 beträgt der Tastgrad der Pulszüge 201 , 202 in etwa 50 %, weil die Zeitdauern 251 und 252 in etwa gleich sind. Ein solch hoher Tastgrad kann bewirken, dass die Pulszüge 201 , 202 eine große Anzahl von Pulsen 205 aufweisen können. Dadurch kann eine hohe Genauigkeit beim Erkennen der Puls- züge 201 , 202 in den Messsignalen des Detektors 1 13 erzielt werden.
In verschiedenen Beispielen wäre es möglich, dass der Tastgrad der Pulszüge 201 , 202 jeweils signifikant größer ist, als ein z.B. thermisch begrenzter Tastgrad, welchen die Laserlichtquelle 1 1 1 über einen längeren Zeitraum - zum Beispiel in der Größenordnung von Mikrose- künden, Millisekunden oder Sekunden - erreichen kann. Beispielsweise wäre es deshalb möglich, dass der Tastgrad der Pulszüge 201 , 202 mindestens um einen Faktor zehn größer ist, als ein Tastgrad, mit welchem die Laserlichtquelle 1 1 1 gemittelt über den Zeitraum mehrerer LIDAR-Bilder betrieben wird, optional um mindestens einen Faktor 100, weiter optional um mindestens einen Faktor 1000.
Um dennoch einer Beschädigung der Laserlichtquelle 1 1 1 zu vermeiden können Totzeiten vorgesehen sein. Während der Totzeit in kann die Laserlichtquelle 1 1 1 eingerichtet sein, um kein Laserlicht 191 auszusenden. Während der Totzeiten ist eine Abkühlung der Laserlichtquelle 1 1 1 möglich. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Totzeiten jeweils an Umkehr- punkten der z.B. resonanten Bewegung der Umlenkeinheit 1 12 angeordnet sind. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Totzeiten zwischen zwei aufeinanderfolgend erfassten Ll- DAR-Bildern angeordnet sind. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Totzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Pulszügen angeordnet sind. FIG. 7 illustriert Aspekte Bezug auf eine Pulszug 201 sowie einen weiteren Pulszug 202 des Laserlichts 191 , 192. Insbesondere illustriert FIG. 7 Aspekte in Bezug auf die Codierung der Pulszüge 201 , 202.
Das Beispiel der FIG. 7 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 6. In dem Beispiel der FIG. 7 weisen die Pulszüge 201 , 202 eine binäre Leistungsmodulation als Codierung auf. Zum Beispiel ist in dem Beispiel der FIG. 7 die Amplitude des zweiten Pulses 205 des Pulszugs 201 gleich null; hingegen ist die Amplitude des dritten Pulses 205 des Pulszugs 202 gleich 0. Im Allgemeinen kann es erstrebenswert sein, dass die Amplituden der Pulse 205 der Pulszüge 201 , 202 orthogonal zueinander codiert sind (in FIG. 7 nicht dargestellt). Dazu könnten Spreizsequenzen verwendet werden. Beispiele für Sequenzen sind z.B. Gold-Sequenzen, Barker- Sequenzen, Kasami-Sequenzen, Walsh-Hadamard-Sequenzen, Zaddof-Chu-Sequenzen, etc. Dabei kann orthogonal auch eine pseudoorthogonale Codierung bezeichnen, wie sie z.B. durch trunkierte Walsh-Hadamard-Sequenzen etc. erhalten werden können. Der Sequenz- Raum zur Codierung - aus dem die geeignete Codierung aus einer Menge von Kandidaten- Codierungen ausgewählt wird - könnte zum Beispiel eine Mächtigkeit im Bereich von 10 - 100 aufweisen, optional im Bereich von ca. 20. Im Allgemeinen kann eine orthogonale Codierung im hier verwendet en Sinne auch eine teilweise orthogonale Codierung bezeichnen.
Durch die orthogonale Codierung der verschiedenen Pulszüge 201 , 202 kann erreicht werden, dass auch zeitüberlappend detektierte Pulszüge 201 , 202 - z.B. aufgrund von Mehrfachreflek- tionen - zuverlässig in den Messsignalen des Detektors 1 13 erkannt werden können. Damit ist es möglich, den Zeitabstand 253 aufeinanderfolgender folgen 201 , 202 besonders gering zu dimensionieren: derart ist es wiederum möglich, besonders viele Pulszüge 201 , 202 pro Bildpunkt des LIDAR-Bilds zum Bestimmen zugehörige Entfernungswerte zu berücksichtigen. Dadurch kann die Messgenauigkeit erhöht werden.
FIG. 8 illustriert Aspekte in Bezug auf einen Pulszug 201 sowie einen weiteren Pulszug 202 des Laserlichts 191 , 192. Insbesondere illustriert FIG. 8 Aspekte in Bezug auf die Codierung der Pulszüge 201 , 202. Das Beispiel der FIG. 8 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 7. In dem Beispiel der FIG. 8 wird jedoch keine binäre Leistungsmodulation für die Pulse 205 zum Erzeugen der Codierung verwendet. Vielmehr wird in dem Beispiel der FIG. 8 eine Leistungsmodulation höherer Ordnung verwendet: beispielsweise können in dem Szenario der FIG. 8 die Amplituden der Pulse 205 die Werte eins, 0,5 sowie null (beliebige Einheiten) annehmen. Es wären auch noch höhere Ordnungen der Leistungsmodulation denkbar bzw. andere Zwischenwerte für die Amplitude der Pulse.
In den Beispielen der FIGs. 7 und 8 wurde jeweils eine Leistungsmodulation der Pulse 205 zum Erzeugen der Codierung beschrieben. In verschiedenen Beispielen wäre es alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Amplitude und / oder die Phase und/oder die Länge 252 der einzelnen Pulse 205 innerhalb der Sequenz 201 moduliert wird.
In den Beispielen der FIGs. 6-8 wurde eine Implementierung dargestellt, in welcher zwei Pulszüge 201 , 202 verwendet werden, um Entfernungswerte für einen bestimmten Bildpunkt des LIDAR-Bilds zu ermitteln. In anderen Beispielen könnte aber auch eine größere Anzahl von Pulszügen 201 , 202 pro Bildpunkt verwendet werden, beispielsweise eine Anzahl von nicht weniger als vier Pulszügen 201 , 202, optional nicht weniger als acht Pulszügen 201 , 202, weiter optional nicht weniger als zwölf Pulszügen 201 , 202.
FIG. 9 illustriert Aspekte in Bezug auf einen Detektor 1 13. In dem Beispiel der FIG. 9 könnte der Detektor 1 13 z.B. als Einzelphotonen-Lawinendioden Detektorarray, d.h. SPAD, ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Detektor 1 13 eine Anzahl von Detektorelementen 301 um- fasst. Diese Detektorelemente 301 sind matrixartig angeordnet. Der Detektor 1 13 ist einge- richtet, um ein Messsignal 302 auszugeben. Das Messsignal 302 entspricht überlagerten Detektorsignalen der einzelnen Detektorelemente 301 .
Die verschiedenen Detektorelemente 301 können nach dem Detektieren eines einzelnen Photons eine gewisse Totzeit zur Regeneration aufweisen. Aufgrund der großen Anzahl von De- tektorelementen 301 - beispielsweise nicht weniger als 1000, optional nicht weniger als 5000, weiter optional nicht weniger als 10.000 - kann jedoch immer eine genügend große Anzahl von Detektorelementen 301 vorhanden sein, die bereits zur Detektion eines oder mehrerer Photonen ist. Deshalb ist es auch möglich, Pulse 205 mehrerer Pulszüge 201 , 202 zeitüberlagert bzw. in schneller Abfolge mittels des Detektors 1 13 zu detektieren.
Licht aus dem abzubildenden Bildbereich wird daher durch eine geeignete Detektionsoptik auf den gesamten Detektor, das heißt auf alle Detektorelemente 301 abgebildet. Es ist insbesondere nicht erforderlich, dass eine Detektoroptik vorgesehen ist, die aus unterschiedlichen Winkeln einfallendes Licht auf unterschiedliche Detektorelement 301 abbildet. Z.B. könnte erstes Licht, das aus einem Winkel von 0° (beliebiges Koordinatensystem) einfällt, auf dasselbe Detektorelement 301 abgebildet werden, wie Licht, das unter einem Winkel von 5° oder sogar 30° (selbes Koordinatensystem) einfällt. Dadurch kann erreicht werden, dass immer genügend nicht gesättigte Detektorelemente 301 vorhanden sind, die bereit sind, einfallende Photonen zu detektieren. Im Zusammenhang mit FLASH-LIDAR-Techniken kann eine Ortsauflösung durch CDMA-Techniken erfolgen - und nicht, wie in Referenzimplementierungen - durch eine Zuordnung von Einfallswinkeln zu Detektorelementen.
FIG. 10 illustriert Aspekte in Bezug auf ein beispielhaftes Verfahren. Das Verfahren gemäß dem Beispiel der FIG. 10 ermöglicht es, Interferenzen zwischen unterschiedlichen LIDAR-Sys- temen, die auf einen gemeinsamen Spektralbereich zugreifen, zu reduzieren. Dies wird durch CDMA-Techniken ermöglicht. Zunächst erfolgt in Block 5010 das Auswählen eines Codierungsschema. Das Codierungsschema legt fest, welche Kandidaten-Codierungen anschließend in Block 501 1 zur Verfügung stehen. Im Allgemeinen kann das Codierungsschema z.B. einen Code-Raum bzw. Sequenz-Raum festlegen, d.h. aus die Menge von Kandidaten-Codierungen. Z.B. können die Kandidaten-Codierungen aus einem Sequenz-Raum ausgewählt sein, der Codierungen vom folgenden Typ beinhaltet: Gold-Sequenzen, Barker-Sequenzen, Kasami-Sequenzen, Walsh-Hadamard-Se- quenzen, Zaddof-Chu-Sequenzen. Die verschiedenen Kandidaten-Codierungen können dabei paarweise orthogonal zueinander sein. Je nach Codierungsschema können dann unterschiedliche Typen von Codierungen ausgewählt werden, z.B. Barker-Sequenzen oder Zaddof-Chu- Sequenzen. Je nach Codierungsschema könnten auch Codierungen mit unterschiedlicher Länge ausgewählt werden. Typischerweise weisen Codierungen unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Länge eine unterschiedliche Robustheit gegenüber paarweiser In- terferenz auf. Z.B. kann es möglich sein, zwei Codierungen mit Länge 10 zuverlässiger zu trennen, als zwei Codierungen mit Länge 4.
In Block 5010 können unterschiedliche Entscheidungsregeln berücksichtigt werden. Z.B. können Zustandsdaten von einem Fahrzeugcomputer eines Fahrzeugs empfangen werden. Die Zustandsdaten können indikativ für einen Fahrtzustand des Fahrzeugs sein. Z.B. könnten die Zustandsdaten indikativ für ein oder mehrere Elemente aus der folgenden Gruppe sein: Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Kurvigkeit einer Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt; Straßentyp der Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, also z.B. Autobahn, außerstädtische Straße und innerstädtische Straße; Anzahl von Objekten im Umfeld; Umfeldhelligkeit; eine Kri- tikalität der Fahrtsituation; etc..
Unterschiedliche Fahrtzustände können dabei eine unterschiedliche Robustheit der Codierung erfordern. Wenn z.B. im innerstädischen Verkehr viele andere LIDAR-Systeme eine große Interferenz bewirken, kann ein Codierungsschema mit größerer Robustheit ausgewählt werden. Entsprechend könnte auf einer Autobahn mit getrennten Fahrspuren und damit grundsätzlich reduzierter Interferenz ein Codierungsschema mit geringerer Robustheit ausgewählt werden. Dadurch kann die Abwägungssituation zwischen Belastung der Laserlichtquelle einerseits und Reduktion der Interferenz andererseits maßgeschneidert angepasst werden. Z.B. kann dadurch vermieden werden, dass aufgrund übermäßiger Belastung der Laserlichtquelle eine Bildpunktdichte herabgesetzt werden muss, um die Laserlichtquelle zu schonen. Grundsätzlich ist Block 5010 optional. Es wäre auch möglich, dass das Codierungsschema fest vorgegeben ist.
In Block 501 1 wird dann die zu verwendende Codierung aus der Menge von Kandidaten-Co- dierungen, die aus Block 5010 erhalten wurden, bestimmt. Als generelle Regel können beim Auswählen in Block 501 1 unterschiedliche Entscheidungskriterien alleine oder in Kombination miteinander berücksichtigt werden. In einer einfachen Implementierung kann die Auswahl mit einer Zufallskomponente erfolgen. Derart kann erreicht werden, dass bei mehreren LIDAR- Systemen, die potentiell Interferenz miteinander bewirken, eine Verteilung im Sequenz-Raum die Interferenz reduziert.
In einer weiteren Implementierung könnten über eine Funkschnittstelle Steuerdaten drahtlos gesendet und/oder empfangen (kommuniziert) werden. Dann kann die Auswahl basierend auf den Steuerdaten erfolgen. Derart kann eine koordinierte Auswahl der Codierung erfolgen. Z.B. könnte - in einer ad-hoc Art und Weise - die Steuerdaten mit einer oder mehreren weiteren Vorrichtung mit LIDAR-Systemen kommuniziert werden. Dazu kann z.B. Fahrzeug-zu-Fahr- zeug (engl, vehicle-to-vehicle, V2V) oder im Allgemeinen Gerät-zu-Gerät (engl, device-to-de- vice, D2D) Kommunikation verwendet werden. Es wäre aber auch möglich, dass die Steuerdaten mit einem zentralen Koordinationsknoten kommuniziert werden, z.B. mit einer Basissta- tion oder einem Scheduler eines Funkzellennetzwerks. Z.B. könnten die Steuerdaten jedem mit der Basisstation verbundenen Gerät eine Identifikationsnummer zuweisen; aus dieser Identifikationsnummer, welche die Steuerdaten implementieren kann, kann dann eine Regel zur Auswahl der Codierung abgeleitet werden. Durch solche Techniken kann Interferenz koordiniert vermieden werden. Beispielsweise könnten die verfügbaren Kandidaten-Codierungen zwischen den verschiedenen Teilnehmern aufgeteilt werden.
In einer weiteren Implementierung könnten auch Zustandsdaten eines Fahrzeugs, in dem das LIDAR-System angebracht ist, berücksichtigt werden. Z.B. könnte - je nachdem, ob sich das Fahrzeug auf einer Autobahn oder im innerstädtischen Verkehr befindet - eine unterschiedli- che Codierung, z.B. mit unterschiedlicher Länge, etc. ausgewählt werden.
In Block 5012 wird der gemäß der aktuell gewählten Codierung codierte Pulszug gesendet.
Dann wird ein Messsignal empfangen und der Pulszug in dem Messsignal erkannt. Dazu kann die CDMA-Technik verwendet werden, um basierend auf einer Korrelation mit der aufgrund der Codierung erwarteten Signalform eine Trennung gegenüber mit anderen Codierung codierten Pulszügen zu erzielen. In Block 5013 wird ein Entfernungswert bestimmt und in Block 5014 wird basierend auf diesem Entfernungswert der Kontrast eines Bildpunkts des LIDAR- Bilds bestimmt.
In Block 5014 wird überprüft, ob durch erneute Iteration von Block 501 1 eine neue Codierung ausgewählt werden soll; oder ob durch direkte erneute Iteration von Block 5012 direkt der Pulszug gemäß der aktuellen Codierung ausgesendet werden kann. Block 5014 ermöglicht also das wiederholte Auswählen unterschiedlicher Codierungen - z.B. gemäß demselben Codierungsschema, wenn Block 5010 nicht auch wiederholt wird (was möglich wäre, obwohl es in FIG. 10 anders dargestellt ist).
In Block 5014 können unterschiedliche Entscheidungskriterien berücksichtigt werden. In einem Beispiel wäre es möglich, dass eine neue Codierung mit einer bestimmten Wiederholrate ausgewählt wird. Z.B. kann die Wiederholrate im Bereich von 1 Sekunde bis 30 Sekunden liegen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die typische Verweildauer von Fahrzeugen im Umfeldbereich voneinander, z.B. an Kreuzungen im innerstädtischen Verkehr, in etwa in diesem Zeitraum liegt bzw. etwas darüber. Dadurch kann Interferenz effektiv vermieden werden.
In anderen Beispielen könnte als Entscheidungskriterium auch die Synchronisation mit der Bildwiederholrate der LIDAR-Bilder erfolgen. Dies bedeutet, dass z.B. für jedes n-te LIDAR- Bild die Codierung gewechselt werden kann, wobei n=1 , 2, 3, etc.. Derart kann vermieden werden, dass mehrere aufeinanderfolgend erfasste LIDAR-Bilder vom selben Typ der Interferenz beeinflusst sind. Dies kann robustere Auswertealgorithmen auf Anwendungsebene (z.B. Objekterkennung, Bildsegmentierung, etc..) ermöglichen. Ferner wäre es auch möglich, die Codierung wiederholt unterschiedlich auszuwählen, wobei eine Synchronisation mit einer Referenzzeit - auf die mehrere LIDAR-Systeme zurückgreifen können - erreicht wird. Die Referenzzeit kann z.B. aus Zeitsynchronisationsdaten einer Basisstation eine Funknetzwerks abgeleitet werden. Derart kann auf einer besonders kurzen Zeitskale im Bereich von wenigen Mikrosekunden das Umschalten zwischen unterschiedlichen Codierungen koordiniert für mehrere potentiell interferierende LIDAR-Systeme erfolgen. Dies kann eine besonders effiziente Unterdrückung der Interferenz ermöglichen. Beispielsweise könnten Auswertealgorithmen auf Anwendungsebene die Zeitdauer einer verwendeten Codierung als Unsicherheitsparmater berücksichtigen. FIG. 1 1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Beispiele. Mittels des Verfahrens gemäß FIG. 1 1 können FLASH-LIDAR-Techniken ermöglicht werden. Insbesondere kann eine laterale Auflösung bereitgestellt werden, indem unterschiedliche Winkel, unter denen Laserlicht ausgesendet wird bzw. aus denen Licht detektiert wird, mit unterschiedlichen Codierungen assoziiert sind.
Das Beispiel der FIG. 1 1 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 3. Z.B. entspricht Block 5021 dem Block 5001. Block 5022 entspricht Block 5002. Dabei werden in Blöcken 5021 und 5022 jedoch in unterschiedliche Winkel ausgesendet, z.B. in Winkel die einen Winkelabstand von mehr als 5° oder mehr als 25° aufweisen. Aus den entsprechenden Winkeln werden in Blöcken 5023 und 5024 auch Photonen detektiert, z.B. mittels derselben Detektorelemente bzw. mittels desselben Detektors. Durch Trennung basierend auf den Codierungen kann auf den Winkel, aus dem das entsprechende Licht stammt, zurückgeschlossen werden. In Block 5025 werden dann basierend auf einer Zuordnung Winkel-Bildpunkte die Entfernungswerte den unterschiedlichen Bildpunkten eines LIDAR-Bilds zugeordnet.
Im Beispiel der FIG. 1 1 ist es nicht erforderlich, mittels Optik eine Zuordnung von Detektorel- ementen zu Winkeln vorzusehen. Diese Auflösung kann durch die CDMA-Techniken erreicht werden.
Die Techniken der FIG. 1 1 könnten kombiniert werden mit einem Laserscanner. Derart kann pro Stellung der Umlenkeinheit eine Vielzahl von Bildpunkten erfasst werden. Dadurch kann die laterale Auflösung des LIDAR-Bilds erhöht werden. Z.B. könnten in FIG. 1 1 unterschiedliche Laserlichtquellen verwendet werden, um in Blöcken 5021 , 5022 die Pulszüge auszusenden; dann kann zumindest teilweise zeitüberlappendes eine besonders große Bildpunktdichte ermöglichen. Es wäre aber auch möglich, dass eine einzelne Laserlichtquelle die Pulszüge aus Blöcken 5021 , 5022 sequentiell aussendet.
Zusammenfassend wurden voranstehend Techniken beschrieben, bei denen die Codierung von Pulszügen verwendet werden kann, um unterschiedliche Effekte zu erzielen, (i) In einem ersten Szenario kann durch die Codierung ein größeres Signal-zu-Rausch-Verhältnis für einen einzelnen Bildpunkt eines LIDAR-Bilds erhalten werden. Dazu werden zwei oder mehr unterschiedlich codierte Pulszüge beim Bestimmen des Entfernungswerts eines einzelnen Bild- punkts berücksichtigt. Die unterschiedlich codierten Pulszüge können kurz hintereinander von derselben Laserlichtquelle ausgesendet werden oder sogar zumindest teilweise zeitüberlappend von mehreren Laserlichtquellen, (ii) In einem zweiten Szenario wird durch eine geeignete Codierung eine laterale Auflösung des LIDAR-Bilds erzielt. Das bedeutet, dass unterschiedlich codierte Pulszüge in unterschiedliche Richtungen ausgesendet werden. Durch Erkennung der Pulszüge in den Messsignalen kann rekonstruiert werden, aus welche Winkel das entsprechende Licht eingefallen sein muss; und dadurch kann die Ortsauflösung erzielt werden. Eine Optik mit fester Zuordnung von Detektorelementen zu Einfallswinkeln wie bei herkömmlichen FLASH-LIDAR-Techniken wird entbehrlich. Solche Ansätze können auch mit einem Laserscanner kombiniert werden, um eine besonders große Bildpunktdichte zu erzielen. In manchen Beispielen ist ein Scanner entbehrlich, (iii) In einem dritten Szenario wird die Codierung und optional das Codierungsschema geeignet ausgewählt, um Interferenz mit anderen, in der Umgebung befindlichen LIDAR-Systemen zu reduzieren.
Insbesondere im Zusammenhang mit Szenario (i) wurden also Techniken beschrieben, bei denen eine besonders hohe Messgenauigkeit zum Bestimmen eines LIDAR-Bilds durch Verwendung mehrerer Pulszüge von Laserlicht pro Bildpunkt des LIDAR-Bilds erzielt werden kann. Zur Vermeidung von Zweideutigkeiten können die verschiedenen Pulszüge eine orthogonale Codierung aufweisen. Es ist möglich, die verschiedenen Pulszüge durch CDMA-Techniken zu trennen.
Solche Techniken, die auf der Verwendung mehrerer Pulszüge beruhen, können insbesondere dann erstrebenswert sein, wenn das vermessene Objekt in einer großen Entfernung angeordnet ist. Dies ist der Fall, da die Intensität des sekundären Laserlichts in einem solchen Fall vergleichsweise gering ist und zum Beispiel in der Größenordnung der Intensität des Umgebungslichts liegen kann. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass die Verwendung mehrerer Pulszüge nur bedarfsorientiert aktiviert wird. Beispielsweise wäre es möglich, dass basierend auf a priori Wissen über den Entfernungswert des Umfeldobjekts wahlweise mehrere Pulszüge verwendet werden oder aber ein oder mehrere nicht codierte Pulse des Laserlichts individuell gesendet werden. Z.B. kann bei besonders nah angeordneten Objekten lediglich ein einzelner Puls oder eine nicht-codierte Abfolge von Pulsen verwendet werden: in einem solchen Fall wird eine hohe Intensität des reflektierten Laserlichts erwartet. Dann ist es nicht erforderlich codierte Pulszüge zu verwenden.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel wurden obenstehend Techniken beschrieben, bei welchen verschiedene Puls- züge mit Laserlicht von einer einzelnen Laserlichtquelle seriell ausgesendet werden. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass verschiedene Pulszüge zumindest teilweise zeitüberlappend mit Laserlicht aus mehr als einer Laserlichtquelle gesendet werden. Zum Beispiel wurden obenstehend Techniken beschrieben, bei welchen das Laserlicht verschiedener Pulszüge in denselben Winkelbereich gesendet wird, sodass redundante Information über die Entfernung eines Objekts im Umfeld erhalten werden kann. In anderen Beispielen wäre es jedoch auch möglich, dass verschiedene Pulszüge zumindest teilweise zeitüberlappend in unterschiedliche Winkelbereiche gesendet werden. Dann kann Information über die Entfernung von Objekten im Umfeld erhalten werden, die unterschiedlichen Bildpunkten eines LIDAR-Bilds zugeordnet werden kann. Dadurch kann das Erfassen des LIDAR-Bilds besonders zügig implementiert werden. Dies kann FLASH-Techniken ermöglichen, bei denen gleich- zeitig Laserlicht in unterschiedliche Winkelbereiche ausgesendet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung (100), die umfasst:
- ein LIDAR-System (101 ) mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Detektor (1 13), wobei das LIDAR-System (101 ) eingerichtet ist, um Laserlicht zu senden und um reflektiertes Laserlicht (191 , 192) zu detektieren, und
- eine Recheneinheit (102), die eingerichtet ist, um das LIDAR-System (101 ) anzusteuern, um einen codierten ersten Pulszug (201 , 202) des Laserlichts (191 , 192) zu senden und um mindestens einen codierten zweiten Pulszug (201 , 202) des Laserlichts (191 , 192) zu senden,
wobei die Recheneinheit (102) weiterhin eingerichtet ist, um den ersten Pulszug (201 , 202) in Messsignalen des Detektors (1 13) zu erkennen und derart einen ersten
Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten und um den mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) in den Messsignalen des Detektors (1 13) zu erkennen und derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten,
wobei die Recheneinheit (102) weiterhin eingerichtet ist, um einen Bildpunkt (196) eines LIDAR-Bilds (199) basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert zu bestimmen.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 ,
wobei eine Leistungsmodulation der Pulse (205) des ersten Pulszugs (201 , 202) eine erste Codierung definiert,
wobei eine Leistungsmodulation der Pulse (205) des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) mindestens eine zweite Codierung definiert,
wobei die erste Codierung orthogonal zur mindestens einen zweiten Codierung ist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um den ersten Pulszug (201 , 202) und den mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) basierend auf einer Korrelation der Messsignale mit der entsprechenden Sendesignalform zu erkennen.
4. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Pulse (205) des ersten Pulszugs (201 , 202) und/oder die Pulse (205) des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) eine Länge (251 ) im Bereich von 200 ps bis 10 ns aufweisen, optional im Bereich von 200 ps bis 4 ns, weiter optional im Bereich von 500 ps bis 2 ns, und/oder wobei ein Zeitabstand (252) zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen (205) des ersten Pulszugs (201 , 202) und/oder des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) im Bereich von 5 ns bis 100 ns liegt, optional im Bereich von 10 ns bis 50 ns.
5. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der erste Pulszug (201 , 202) und/oder der mindestens eine zweite Pulszug (201 , 202) eine Anzahl von 2 - 30 Pulsen (205), optional von 8 - 20 Pulsen (205) aufweist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei ein Tastgrad des ersten Pulszugs (201 , 202) und/oder des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) mindestens um einen Faktor 10 größer ist, als ein Tastgrad, mit welchem die mindestens eine Laserlichtquelle gemittelt über den Zeitraum mehrerer LIDAR- Bilder betrieben wird, optional mindestens um einen Faktor 100, weiter optional mindestens um einen Faktor 1000.
7. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um das LIDAR-System (101 ) anzusteuern, um den mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) zu senden, bevor der erste Pulszug (201 , 202) detektiert wird.
8. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei ein Zeitabstand zwischen dem ersten Pulszug (201 , 202) und dem mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) geringer ist, als 50 % der Länge des ersten Pulszugs (201 , 202), optional geringer als 20 %, weiter optional geringer als 5 %.
9. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche
wobei der Detektor (1 13) eingerichtet ist, um den ersten Pulszug (201 , 202) und den mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) zumindest teilweise zeitüberlappend zu detektieren.
10. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um das LIDAR-System (101 ) basierend auf a-priori Wissen über den Entfernungswert des Umfeldobjekts wahlweise anzusteuern, um den codierten ersten Pulszug (201 , 202) des Laserlichts (191 , 192) zu senden und um den codierten mindestens einen zweiten Pulszug (201 , 202) des Laserlichts (191 , 192) zu senden, oder um mindestens einen nichtcodierten Puls des Laserlichts (191 , 192) zu senden.
1 1 . Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um eine erste Laserlichtquelle des LIDAR-Systems zum Senden des ersten Pulszugs (201 , 202) anzusteuern und um mindestens eine zweite Laserlichtquelle des LIDAR-Systems zum zumindest teilweise zeitüberlappenden Senden des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) anzusteuern.
12. Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um ein Codierungsschema für eine erste Codierung für den ersten Pulszug (201 , 202) und für eine zweite Codierung für den zweiten Pulszug (201 , 202) aus einer Vielzahl von Kandidaten-Codierungsschemata auszuwählen.
13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, die weiterhin umfasst:
- eine Fahrzeugschnittstelle, die eingerichtet ist, um Zustandsdaten von einem
Fahrzeug zu erhalten,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um das Codierungsschema unter Berücksichtigung der Zustandsdaten auszuwählen.
14. Vorrichtung (100), die umfasst:
- ein LIDAR-System (100) mit mindestens zwei Laserlichtquellen und einem Detektor, wobei das LIDAR-System (100) eingerichtet ist, um Laserlicht in verschiedene
Winkelbereiche zu senden und um reflektiertes Laserlicht zu detektieren, und
- eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um das LIDAR-System anzusteuern, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden und um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden, wobei das Senden des ersten Pulszugs und des zweiten Pulszugs zumindest teilweise zeitparallel erfolgt,
wobei die Recheneinheit weiterhin eingerichtet ist, um den ersten Pulszug in
Messsignalen des Detektors zu erkennen und derart einen ersten Entfernungswert für
Umfeldobjekte zu erhalten,
wobei die Recheneinheit ferner eingerichtet ist, um den zweiten Pulszug in den
Messsignalen zu erkennen und derart einen zweiten Entfernungswert für die Umfeldobjekte zu erhalten,
wobei die Recheneinheit ferner eingerichtet ist, um einen ersten Bildpunkt eines
LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert zu bestimmen und um einen zweiten Bildpunkt des LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert zu bestimmen.
15. Vorrichtung (100) nach Anspruch 14,
wobei das Senden des ersten Pulszugs unter einem ersten Winkel erfolgt, wobei das Senden des zweiten Pulszugs unter einem zweiten Winkel erfolgt, der verschieden von dem ersten Winkel ist,
wobei das LIDAR-System (101 ) weiterhin eine Detektoroptik aufweist, die eingerichtet ist, um Licht, das aus dem ersten Winkel einfällt, auf mindestens ein Detektorelement (301 ) des Detektors abzubilden und um Licht, das aus dem zweiten Winkel einfällt, auf das mindestens eine Detektorelement (301 ) abzubilden.
16. Vorrichtung (100) nach Anspruch 15,
wobei ein Winkelabstand zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel nicht kleiner als 5° ist, optional nicht kleiner als 30°.
17. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 14 - 16,
wobei der Detektor (1 13) nicht weniger als 1000 Detektorelementen umfasst, optional nicht weniger als 5000, weiter optional nicht weniger als 10000.
18. Vorrichtung (100), die umfasst:
- ein LIDAR-System (101 ) mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Detektor
(1 13), wobei das LIDAR-System (101 ) eingerichtet ist, um Laserlicht zu senden und um reflektiertes Laserlicht (191 , 192) zu detektieren,
- eine Recheneinheit (102) die eingerichtet ist, um eine Codierung aus einer Vielzahl von Kandidaten-Codierungen auszuwählen,
wobei die Recheneinheit (102) weiterhin eingerichtet ist, um das LIDAR-System anzusteuern, um einen mit der ausgewählten Codierung codierten Pulszug (201 , 202) des Laserlichts (191 , 192) zu senden,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um den Pulszug (201 , 202) in
Messsignalen des Detektors (1 13) zu erkennen und derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten,
wobei die Recheneinheit (102) weiterhin eingerichtet ist, um einen Bildpunkt (196) eines LIDAR-Bilds (199) basierend auf dem Entfernungswert zu bestimmen.
19. Vorrichtung (100) nach Anspruch 18,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um die Codierung wiederholt für die Codierung mehrerer zeitsequentiell ausgesendeter Pulszüge auszuwählen.
20. Vorrichtung (100) nach Anspruch 19.
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um die Codierung wiederholt mit einer Wiederholrate im Bereich von 1 Sekunde - 30 Sekunden auszuwählen, und/oder
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um die Codierung wiederholt mit einer
Wiederholrate auszuwählen, die mit einer Bildwiederholrate, mit der mehrere LIDAR-Bilder bestimmt werden, synchronisiert ist.
21 . Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 - 20, die weiterhin umfasst:
- eine Funkschnittstelle, die eingerichtet ist, um Zeitsynchronisationsdaten mit einer Basisstation eines Funknetzwerks zu kommunizieren, wobei die Zeitsynchronisationsdaten indikativ für eine Referenzzeit der Basisstation sind,
wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, um die Codierung wiederholt mit einer Wiederholrate auszuwählen, die mit der Referenzzeit der Basisstation synchronisiert ist.
22. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 - 21 ,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um beim Auswählen der Codierung eine Zufallskomponente zu berücksichtigen.
23. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 - 22, die weiterhin umfasst:
- eine Funkschnittstelle, die eingerichtet ist, um Steuerdaten zu kommunizieren, wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um die Codierung unter
Berücksichtigung der Steuerdaten gemäß einer Code Division Multiple Access, CDMA, Technik auszuwählen.
24. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 - 23, die weiterhin umfasst:
- eine Fahrzeugschnittstelle, die eingerichtet ist, um Zustandsdaten von einem Fahrzeug zu erhalten,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um die Codierung unter
Berücksichtigung der Zustandsdaten auszuwählen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 24,
wobei die Kandidaten-Codierungen der Vielzahl von Kandidaten-Codierungen paarweise orthogonal zueinander sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 25,
wobei die Kandidaten-Codierungen zumindest aus einem der folgenden ausgewählt sind: Gold-Sequenzen, Barker-Sequenzen, Kasami-Sequenzen, Walsh-Hadamard- Sequenzen, Zaddof-Chu-Sequenzen.
27. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 18 - 26, das weiterhin umfasst:
- eine Fahrzeugschnittstelle, die eingerichtet ist, um Zustandsdaten von einem Fahrzeug zu erhalten,
wobei die Recheneinheit (102) eingerichtet ist, um ein Codierungsschema der Vielzahl von Kandidaten-Codierungen unter Berücksichtigung der Zustandsdaten
auszuwählen.
28. Verfahren, das umfasst:
- Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug (201 , 202) von Laserlicht (191 , 192) auszusenden,
- Ansteuern des LIDAR-Systems, um mindestens einen codierten zweiten Pulszug (201 , 202) von Laserlicht (191 , 192) auszusenden,
- Erkennen des ersten Pulszugs (201 , 202) in Messsignalen eine Detektors, um derart einen Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten,
- Erkennen des mindestens einen zweiten Pulszugs (201 , 202) in den Messsignalen des Detektors, um derart mindestens einen zweiten Entfernungswert des Umfeldobjekts zu erhalten, und
- Bestimmen eines Bildpunkts (196) eines LIDAR-Bilds (199) basierend auf dem ersten Entfernungswert und dem mindestens einen zweiten Entfernungswert.
29. Verfahren, das umfasst:
- Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen codierten ersten Pulszug von Laserlicht einer ersten Laserlichtquelle zu senden,
- Ansteuern des LIDAR-Systems, um einen codierten zweiten Pulszug von Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle zu senden, wobei das Senden des ersten Pulszugs zumindest teilweise zeitparallel mit dem Senden des zweiten Pulszugs erfolgt,
- Erkennen des ersten Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen ersten Entfernungswert für Umfeldobjekte zu erhalten,
- Erkennen des zweiten Pulszugs in den Messsignalen des Detektors, um derart einen zweiten Entfernungswert für die Umfeldobjekte zu erhalten,
- Bestimmen eines ersten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem ersten Entfernungswert, und - Bestimmen eines zweiten Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem zweiten Entfernungswert.
30. Verfahren, das umfasst:
- Auswählen einer Codierung aus einer Vielzahl von Kandidaten-Codierungen,
- Ansteuern eines LIDAR-Systems, um einen mit der ausgewählten Codierung codierten Pulszug von Laserlicht auszusenden,
- Erkennen des Pulszugs in Messsignalen eines Detektors, um derart einen
Entfernungswert eines Umfeldobjekts zu erhalten, und
- Bestimmen eines Bildpunkts eines LIDAR-Bilds basierend auf dem Entfernungswert.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102656212B1 (ko) 2016-09-20 2024-04-09 이노비즈 테크놀로지스 엘티디 Lidar 시스템 및 방법
DE102016222138A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Lidarsystem
EP3460519A1 (de) * 2017-09-25 2019-03-27 Hexagon Technology Center GmbH Laserscanner
DE102018108340A1 (de) * 2018-04-09 2019-10-10 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten
US10466342B1 (en) 2018-09-30 2019-11-05 Hesai Photonics Technology Co., Ltd. Adaptive coding for lidar systems
CN109116331B (zh) * 2018-06-27 2020-04-24 上海禾赛光电科技有限公司 一种编码激光收发装置、测距装置以及激光雷达系统
US20200088844A1 (en) * 2018-09-18 2020-03-19 Velodyne Lidar, Inc. Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system with pulse encoding
CN113348383A (zh) 2018-10-24 2021-09-03 红色领袖科技公司 激光雷达系统和操作方法
DE102018126522A1 (de) 2018-10-24 2020-04-30 Blickfeld GmbH Laufzeitbasierte Entfernungsmessung unter Verwendung von modulierten Pulsfolgen von Laserpulsen
WO2020086903A1 (en) * 2018-10-24 2020-04-30 Red Leader Technologies, Inc. Lidar system and method of operation
US11486978B2 (en) * 2018-12-26 2022-11-01 Intel Corporation Technology to support the coexistence of multiple independent lidar sensors
US11947041B2 (en) * 2019-03-05 2024-04-02 Analog Devices, Inc. Coded optical transmission for optical detection
CN110632578B (zh) * 2019-08-30 2022-12-09 深圳奥锐达科技有限公司 用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法
US11435444B2 (en) * 2019-09-27 2022-09-06 Gm Cruise Holdings Llc Mitigating interference for lidar systems of autonomous vehicles
US11796649B2 (en) 2019-10-28 2023-10-24 Microvision, Inc. Method and device for optically measuring distances
US11727582B2 (en) * 2019-12-16 2023-08-15 Faro Technologies, Inc. Correction of current scan data using pre-existing data
WO2021159226A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-19 Hesai Technology Co., Ltd. Adaptive emitter and receiver for lidar systems
CN110996102B (zh) * 2020-03-03 2020-05-22 眸芯科技（上海）有限公司 抑制p/b帧中帧内块呼吸效应的视频编码方法及装置
CN111366944B (zh) * 2020-04-01 2022-06-28 浙江光珀智能科技有限公司 一种测距装置和测距方法
DE102020207272A1 (de) 2020-06-10 2021-12-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zur Sicherstellung eines Eindeutigkeitsbereichs eines Lidar-Sensors und einen solchen Lidar-Sensor
CN111708059B (zh) * 2020-06-24 2023-08-08 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站 一种激光时间传递处理方法、系统、存储介质、装置及应用
US11747472B2 (en) * 2020-08-14 2023-09-05 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Range estimation for LiDAR systems
WO2022081636A1 (en) 2020-10-13 2022-04-21 Red Leader Technologies, Inc. Lidar system and method of operation
US11782159B2 (en) * 2020-12-30 2023-10-10 Silc Technologies, Inc. LIDAR system with encoded output signals
WO2022167619A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Tørring Invest As High speed hybrid scanning
DE102021105770A1 (de) * 2021-03-10 2022-09-15 Audi Aktiengesellschaft Abstandsmessung mittels eines aktiven optischen Sensorsystems
WO2022198386A1 (zh) * 2021-03-22 2022-09-29 深圳市大疆创新科技有限公司 激光测距装置、激光测距方法和可移动平台
CN113376646B (zh) * 2021-06-22 2023-03-28 中国科学院光电技术研究所 一种激光测距与通信一体化激光雷达
US11762095B2 (en) 2022-02-01 2023-09-19 Red Leader Technologies, Inc. Lidar system and method of operation
US20230256234A1 (en) * 2022-02-16 2023-08-17 Advanced Neuromodulation Systems, Inc. Systems and methods for detecting pulse patterns
FR3144314A1 (fr) * 2022-12-23 2024-06-28 Valeo Vision Système de détection d’un véhicule automobile comportant un module d’émission et un module de réception d’un faisceau lumineux
WO2024133842A1 (fr) * 2022-12-23 2024-06-27 Valeo Vision Système de détection d'un véhicule automobile comportant un module d'émission et un module de réception d'un faisceau lumineux

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7202776B2 (en) * 1997-10-22 2007-04-10 Intelligent Technologies International, Inc. Method and system for detecting objects external to a vehicle
JP2000213931A (ja) * 1999-01-21 2000-08-04 Hamamatsu Photonics Kk 測距モジュ―ル
DE102008009180A1 (de) * 2007-07-10 2009-01-22 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
EP2626722B1 (de) * 2012-02-07 2016-09-21 Sick AG Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten
US9575184B2 (en) * 2014-07-03 2017-02-21 Continental Advanced Lidar Solutions Us, Inc. LADAR sensor for a dense environment
JP6424522B2 (ja) * 2014-09-04 2018-11-21 株式会社Ｓｏｋｅｎ 車載装置、車載測距システム
US10215847B2 (en) * 2015-05-07 2019-02-26 GM Global Technology Operations LLC Pseudo random sequences in array lidar systems
DE102016114995A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-05 Triple-In Holding Ag Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Entfernungsbildern
US10690756B2 (en) * 2016-05-10 2020-06-23 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for LIDAR operation with pulse position modulation

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