EP3612859A1 - Fahrsituationsabhängige abstandsbestimmung für eine kraftfahrzeug-lidar-sensorvorrichtung - Google Patents

Fahrsituationsabhängige abstandsbestimmung für eine kraftfahrzeug-lidar-sensorvorrichtung

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EP3612859A1
EP3612859A1 EP18718431.2A EP18718431A EP3612859A1 EP 3612859 A1 EP3612859 A1 EP 3612859A1 EP 18718431 A EP18718431 A EP 18718431A EP 3612859 A1 EP3612859 A1 EP 3612859A1
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EP
European Patent Office
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distance
lidar sensor
computing device
measurement
motor vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18718431.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Simon
Daniel STRICKER-SHAVER
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a computing device for a lidar sensor device for a motor vehicle.
  • the computing device has a measurement data interface for receiving measurement data from the lidar sensor device.
  • the computing device is formed, a distance of the object from the lidar sensor device by means of a transit time measurement for the detected reflected light component or by means of a
  • the invention also relates to a method for operating a lidar sensor device of a motor vehicle with a scanning of the surroundings of the motor vehicle with the scanning light by the scanning device, detecting the light component of the scanning light reflected in the surroundings of the object by the detection device and with determining a distance of the object from the lidar sensor device by means of the transit time measurement for the detected reflected
  • Lidar sensor devices or lidar systems ie light detection and ranging systems, are often used in modern motor vehicles for optical distance and / or speed measurements.
  • a distance to the object in the vicinity of the lidar sensor device is calculated from the light transit time of signals which are emitted by the lidar sensor device and reflected by the object back to the lidar sensor device.
  • the signals may, for example, be in the form of scanning light, from which a light component is reflected back to the lidar sensor device.
  • a (temporal) light pulse is thus emitted.
  • the duration of this light pulse, the scanning light is the time taken for the scanning light to be reflected back to the source.
  • the advantage of this method is the low reaction time and the large measuring range, as distances of one meter to several tens of kilometers can be determined.
  • the disadvantage here is the required measurement of very short times, namely from nano- to picoseconds, so that it is difficult to determine the distance with a higher resolution than a few centimeters.
  • the scanning light so for example a laser beam, itself frequency-modulated or modulated with a high-frequency signal.
  • a distance can also be determined by means of a phase difference measurement between the scanning light and a detected reflected light component.
  • the phase shift of the reflected light component of the scanning light or its modulation with respect to the emitted scanning light, for example with respect to the emitted laser beam is distance-dependent. If, for example, a laser is used as the scanning light and the laser beam itself is used for superposition, then the corresponding device operates as it is known from a laser interferometer. These measure no absolute path lengths, but only a relative change in a displacement of the target or a reference mirror.
  • the sum of emitted and reflected scanning light is periodically modulated as a result of interference. If the object is displaced by half the wavelength of the light, the overlay will go through exactly one period. If one now counts the passages and multiplies them by the wavelength of the scanning light, one obtains the searched distance. With such an evaluation, accuracies of about one hundredth of the wavelength can be achieved so that with visible light an accuracy of a few nanometers can be achieved.
  • a lidar system is described with which a distance between an object with a propagation time measurement and with a phase difference measurement between transmitted and received signal can be determined.
  • the invention relates to a computing device for a lidar sensor device for a motor vehicle.
  • the lidar sensor device for which the computing device is intended, can in this case be a scanning device for scanning an environment of the motor vehicle with a scanning light, for example a laser scanning light in the form of a scanning light
  • the computing device has a measurement data interface for receiving measurement data from the lidar sensor device.
  • the measured data can be used for the
  • the computing device is formed, a distance of the object in the environment of the motor vehicle
  • the lidar sensor device to be determined by the Lidar sensor device by means of a transit time measurement for the detected reflected light component or by means of a phase difference measurement between the scanning light and the detected reflected light component.
  • the determination can be understood here in terms of determining and / or calculating.
  • the computing device has a data interface and is designed as a function of at least one, that is, one or more driving situation parameters provided via the data interface for determining the
  • the distance determined by the computing device is thus determined automatically as a function of the driving situation parameter either by means of the travel time measurement for the detected reflected light component or by means of the phase difference measurement between the scanning light and the detected reflected light component. Depending on the driving situation parameter, an automatic switching or toggling between the transit time measurement or the phase difference measurement can therefore take place.
  • the driving situation parameter can be provided by the motor vehicle or by the lidar sensor device via the data interface.
  • an air density correction can optionally also be provided.
  • This air density correction may be provided as a function of temperature and / or pressure and / or humidity of the air in the environment. This is due to the fact that the wavelength of light is dependent on the refractive index of the air and thus changes with temperature, pressure and humidity. Thus, a particularly accurate determination of the distance can then take place.
  • a lidar sensor device can thus be realized, which can perform both measuring methods, ie the propagation time measurement and the phase difference measurement. Depending on the situation, it is automatically selected which of the two measuring methods makes the most sense in each situation.
  • Driving situation according to or adapted to the particular driving situation with the respective more advantageous measurement method determine the distance.
  • the computing device may be designed, at a travel speed which is less than a predefined limit value, for example less than 20 km / h, for determining the distance
  • Phase difference measurement to use or activate and at a
  • Ride situation parameter is represented and at low speeds, which typically also occurs at smaller distances than at higher speeds, by the computing device, the distance can be automatically provided or determined in a greater accuracy.
  • the or one of the driving situation parameters includes or is information about a location, ie about a location of the motor vehicle.
  • the driving situation parameter can thus be referred to as a location-dependent or location-dependent driving situation parameter.
  • the computing device or the lidar sensor device may in this case have or be coupled to a navigation system and / or a position detection system with, for example, a global positioning sensor (GPS sensor). With the respective location, information regarding the use of the phase difference measurement or the transit time measurement for the determination of the distance can be coupled here.
  • GPS sensor global positioning sensor
  • the computing device can be configured to use or activate the phase difference measurement for determining the distance if the location belongs to a predefined first category and / or to use or activate the travel time measurement for determining the distance, if the location of one is assigned to the second predetermined category.
  • the first category here may comprise parking spaces and / or multi-storey car parks and / or pedestrian zones, that is to say that parking lots, multi-storey car parks and / or pedestrian zones belong to the first category and / or the second category comprise highways and / or service streets.
  • the or one of the driving situation parameters includes or is information about an activated driver assistance function of the motor vehicle.
  • the computing device can be designed here, for example, to use the phase difference measurement for determining the distance or to activate if a driver assistance function for partially automatic and / or fully automatic parking is activated.
  • the phase difference measurement for determining the distance or to activate if a driver assistance function for partially automatic and / or fully automatic parking is activated.
  • Computing be configured, for example, for determining the distance to use the transit time measurement, if a driver assistance function is activated for automatic and / or fully automatic driving on a highway or expressway.
  • Range is adapted to the particular driving situation, so that the
  • Driver assistance function can be performed with increased reliability and, accordingly, the safety in operating the system is increased.
  • Computing device is designed to determine the distance by means of the phase difference measurement again after determining the distance, if the size of the determined distance is below a limit and was determined by means of the transit time measurement.
  • the calculating device can also be designed to determine the distance again by means of the transit time measurement after determining the distance, if the size of the determined distance lies above a further limit value and was determined by means of the phase difference measurement.
  • the further limit value may in particular be the one limit value or identical thereto.
  • the one and / or the further limit may be 20 and / or 15 and / or 10 meters. If the limit values are different, the further limit value is preferably greater than the one limit value.
  • Detection period of at least one microsecond, in particular 2 microseconds or more than 2 microseconds is stored.
  • Phase difference measurement is possible.
  • a respectively determined intensity is forgotten or discarded earlier (ie not stored), so that in the prior art a new detection process is initially started when changing the measurement method from the transit time measurement to the phase difference measurement got to.
  • the invention also relates to a lidar sensor device with a scanning device for scanning an environment of the motor vehicle with the scanning light and the
  • Detecting device for detecting the light component of the scanning light reflected in the surroundings of the object and with a computing device according to one or more of the described embodiments.
  • the scanning device has two different light sources for the scanning light and is designed to activate the one light source for the transit time measurement (in particular only) and for the phase difference measurement (in particular only) other light source.
  • Each of the two light sources can also comprise a plurality of respective individual light sources, and the two light sources can thus be respective groups of light sources.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a lidar sensor device according to one of the described embodiments.
  • the invention relates to a method for operating a lidar sensor device of a motor vehicle with a series of method steps.
  • a method step is a scanning of an environment of the motor vehicle with a scanning light by a scanning device of the lidar sensor device.
  • Another A method step is detecting a light component of the scanning light reflected by an object in the surroundings of the motor vehicle by means of a
  • a subsequent method step is determining a distance of the object from the lidar sensor device by means of a transit time measurement for the detected reflected light component or by means of a
  • Phase difference measurement between the scanning light and the detected reflected light component by a computing device of the lidar sensor device is an automatic activation of the transit time measurement or the phase difference measurement for measuring the distance as a function of at least one driving situation parameter provided by the motor vehicle via a data interface of the lidar sensor device or the measurement computing device.
  • Advantages and advantageous embodiments of the method correspond here to advantages and advantageous embodiments of the computing device and the lidar sensor device.
  • Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing.
  • the single figure shows a motor vehicle with an exemplary embodiment of a lidar sensor device.
  • the motor vehicle 1 here has the sensor device 2 with a scanning device 3 for scanning an environment 4 of the motor vehicle 1 with a scanning light 5 and a detection device 6 for detecting a in the environment 4 of an object. 7 reflected light component 8 of the scanning light 5 on.
  • the lidar sensor device 2 also has a computing device 9, which is designed to determine a distance d of the object 7 from the lidar sensor device 2 and thus the motor vehicle 1. This determination is carried out here by means of a transit time measurement for the detected reflected light component or by means of a phase difference measurement between the scanning light 5 and the detected reflected light component. It is important here that the
  • Computing device 9 has a data interface 10 and is formed in
  • Information about a driving speed of the motor vehicle 1 as a driving situation parameter can thus be provided to the lidar sensor device via the bus 11.
  • the phase difference measurement can be used and at an increased travel speed, which is greater than the predetermined limit, the transit time measurement.
  • the detected driving situation parameter includes information about a location of the motor vehicle 1, then, for example, the more accurate measuring mode, ie the phase difference measurement, can also be automatically used or activated during and after entry into a parking garage. This will work in tight environments, especially for automatic

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung (9) für eine Lidar-Sensorvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei die Recheneinrichtung (9) eine Messdatenschnittstelle zum Empfangen von Messdaten von der Lidar-Sensoreinrichtung aufweist und ausgebildet ist, einen Abstand (d) des Objekts (7) von der Lidar-Sensorvorrichtung (2) mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil (8) oder mittels einer Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht (5) und dem detektierten reflektierten Lichtanteil (8) zu ermitteln, wobei die Recheneinrichtung (9) eine Datenschnittstelle (10) aufweist und ausgebildet ist, in Abhängigkeit zumindest eines über die Datenschnittstelle (10) bereitgestellten Fahrsituationsparameters für das Ermitteln des Abstands (d) automatisch die Laufzeitmessung oder die Phasendifferenzmessung zu nutzen, um eine Abstandsmessung, die durch die Lidar-Sensorvorrichtung (2) vorgenommen werden soll, zu verbessern.

Description

Fahrsituationsabhängige Abstandsbestimmung für eine Kraftfahrzeug-Lidar-
Sensorvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung für eine Lidar-Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Recheneinrichtung weist eine Messdatenschnittstelle zum Empfangen von Messdaten von der Lidar-Sensoreinrichtung auf. Die Recheneinrichtung ist dabei ausgebildet, einen Abstand des Objekts von der Lidar-Sensorvorrichtung mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil oder mittels einer
Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil zu ermitteln. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Lidar-Sensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Abtasten der Umgebung des Kraftfahrzeugs mit dem Abtast-Licht durch die Abtasteinrichtung, einem Detektieren des in der Umgebung von dem Objekt reflektierten Lichtanteils des Abtast-Lichtes durch die Detektionseinrichtung und mit einem Ermitteln eines Abstands des Objekts von der Lidar- Sensorvorrichtung mittels der Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten
Lichtanteil oder mittels der Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil durch die Recheneinrichtung.
Lidar-Sensorvorrichtungen oder Lidar-Systeme, also Light-Detection-and-Ranging- Systeme, werden in modernen Kraftfahrzeugen oft für optische Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessungen genutzt. Dabei wird ein Abstand zu dem Objekt in der Umgebung der Lidar-Sensorvorrichtung aus der Lichtlaufzeit von Signalen berechnet, welche von der Lidar-Sensorvorrichtung abgegeben werden und von dem Objekt zurück zur Lidar-Sensorvorrichtung reflektiert werden. Die Signale können beispielsweise als Abtast-Licht vorliegen, von welchem ein Lichtanteil zurück zu der Lidar-Sensorvorrichtung reflektiert wird.
Bei der Laufzeitmessung wird somit ein (zeitlicher) Lichtpuls ausgesandt. Die Laufzeit dieses Lichtpulses, des Abtast-Lichtes, ist die Zeit, die das Abtast-Licht braucht, um zur Quelle zurückreflektiert zu werden. Durch das Messen der Laufzeit At kann man über die Lichtgeschwindigkeit der Abstand I zwischen Quelle und Objekt ermitteln. Dabei wird die Lichtgeschwindigkeit durch das umgebende Medium, typischerweise Luft, mit dem Brechungsindex n reduziert, sodass sich der Zusammenhang I = c * At * 0,5 * n ergibt. Vorteil dieses Verfahren ist die geringe Reaktionszeit sowie der große Messbereich, da sich so Abstände von einem Meter bis hin zu mehreren 10 Kilometern ermitteln lassen. Nachteilig ist hier die erforderliche Messung sehr kurzer Zeiten, nämlich von Nano- bis hin Pikosekunden, sodass es schwierig ist, den Abstand mit einer höheren Auflösung als einigen Zentimetern zu ermitteln. Um die Anforderungen an die Zeitmessung zu verringern, werden Verfahren eingesetzt, bei denen das Abtast-Licht, also beispielsweise ein Laserstrahl, selbst frequenzmoduliert oder mit einem hochfrequenten Signal moduliert wird.
Ein Abstand kann nun grundsätzlich jedoch auch über eine Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und einem detektierten reflektierten Lichtanteil ermittelt werden. So ist die Phasenverschiebung des reflektierten Lichtanteils des Abtast-Lichts oder dessen Modulation gegenüber dem ausgesandten Abtast-Licht, beispielsweise gegenüber dem ausgesandten Laserstrahl, entfernungsabhängig. Wird so beispielsweise ein Laser als Abtast-Licht genutzt und der Laserstrahl selbst zur Überlagerung verwendet, so arbeitet das entsprechende Gerät wie es von einem Laserinterferrometer bekannt ist. Diese messen keine absoluten Weglängen, sondern nur eine relative Änderung bei einer Verschiebung des Zieles beziehungsweise eines Referenzspiegels. Bei einem
Verschieben eines Spiegels oder eines Objektes, an welchem das Abtast-Licht reflektiert wird, wird die Summe aus ausgesandtem und reflektiertem Abtast-Licht als Folge einer Interferenz periodisch moduliert. Bei einer Verschiebung des Objekts um eine halbe Lichtwellenlänge durchläuft die Überlagerung genau eine Periode. Zählt man nun die Durchgänge und multipliziert sie mit der Wellenlänge des Abtast-Lichtes, erhält man die gesuchte Wegstrecke. Mit einem derartigen Auswerten erreicht man Genauigkeiten von etwa einem Hundertstel der Wellenlänge, sodass bei sichtbarem Licht eine Genauigkeit von wenigen Nanometern erreicht werden kann.
Bei größeren Entfernungen kann man nun mit einer Hochfrequenzmodulation der Laseramplitude arbeiten und entsprechend nicht die Wellenlänge des Abtast-Lichts, beispielsweise des Laser-Abtast- Lichts auswerten, sondern die Phasenlage der auf das Abtast-Licht aufmodulierten Hochfrequenzsignale. Wird das ausgesandte Abtast-Licht mit
1 At einer Frequenz von / = - moduliert, so erhält man die Phasendifferenz zu φ = — * 2π, wobei At der kürzeste zeitliche Abstand zwischen der identischen Phase in dem abgestrahlten Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil ist. Die
Entfernung zum Objekt kann somit zu l = c * ^ x (φ + 2π * m) = ^ * (n * T + At) errechnet werden. Diese Methoden der Phasendifferenzmessung haben gegenüber der Laufzeitmessung den Vorteil einer höheren Auflösung, welche mit einem geringeren messtechnischen Aufwand realisierbar ist. Die Messentfernung ist jedoch aufgrund des notwendigerweise kontinuierlich bei einer kleineren Leistung arbeitenden Lasers geringer. Überdies fehlt die Eindeutigkeit der Signale bei Entfernungen bei Vielfachen der halben Wellenlänge des Abtast-Lichtes.
In der DE 10 201 1 001 387 A1 wird beispielsweise ein Lidar-System beschrieben, mit welchem ein Abstand zwischen einem Objekt mit einer Laufzeitmessung und mit einer Phasendifferenzmessung zwischen gesendetem und empfangenem Signal bestimmt werden kann.
Es stellt sich nun die Aufgabe, eine Abstandsmessung, die durch eine Lidar- Sensorvorrichtung in einem Kraftfahrzeug vorgenommen werden soll, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung und die Figur.
Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung für eine Lidar-Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Lidar-Sensorvorrichtung, für welche die Recheneinrichtung bestimmt ist, kann dabei eine Abtasteinrichtung zum Abtasten einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mit einem Abtast-Licht, beispielsweise einem Laser- Abtast- Licht in Form eines
Laserstrahls auf sowie eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines in der
Umgebung von einem Objekt reflektierten Lichtanteils des Abtast-Lichtes aufweisen. Die Recheneinrichtung weist eine Messdatenschnittstelle zum Empfangen von Messdaten von der Lidar-Sensoreinrichtung auf. Die Messdaten können dabei die für die
Abstandsermittlung relevanten Informationen umfassen. Die Recheneinrichtung ist dabei ausgebildet, einen Abstand des Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs
beziehungsweise der Lidar-Sensorvorrichtung von der Lidar-Sensorvorrichtung mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil oder mittels einer Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil zu ermitteln. Das Ermitteln kann hier im Sinne eines Bestimmens und/oder Berechnens verstanden werden.
Wichtig ist hier, dass die Recheneinrichtung eine Datenschnittstelle aufweist und ausgebildet ist, in Abhängigkeit zumindest eines, also eines oder mehrerer, über die Datenschnittstelle bereitgestellten Fahrsituationsparameters für das Ermitteln des
Abstands automatisch die Laufzeitmessung oder die Phasendifferenzmessung zu nutzen oder zu aktivieren. Der durch die Recheneinrichtung ermittelte Abstand wird somit in Abhängigkeit von in Abhängigkeit des Fahrsituationsparameters automatisch entweder mittels der Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil oder mittels der Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil ermittelt. In Abhängigkeit des Fahrsituationsparameters kann also ein automatisches Umschalten oder Hin- und Herschalten zwischen der Laufzeitmessung oder der Phasendifferenzmessung erfolgen.
Der Fahrsituationsparameter kann dabei von dem Kraftfahrzeug oder von der Lidar- Sensorvorrichtung über die Datenschnittstelle bereitgestellt werden. Bei einem Ermitteln des Abstands mittels der Phasendifferenzmessung kann gegebenenfalls auch eine Luftdichte-Korrektur vorgesehen sein. Diese Luftdichte- Korrektur kann in Abhängigkeit von Temperatur und/oder Druck und/oder Feuchtigkeit der Luft in der Umgebung vorgesehen sein. Dies ist dadurch bedingt, dass die Lichtwellenlänge abhängig vom Brechungsindex der Luft ist und sich somit mit Temperatur, Druck und Feuchtigkeit verändert. Somit kann dann eine besonders genaue Ermittlung des Abstandes erfolgen. Mit der beschriebenen Recheneinrichtung kann somit eine Lidar-Sensorvorrichtung realisiert werden, welche beide Messmethoden, also die Laufzeitmessung und die Phasendifferenzmessung durchführen kann. Situationsabhängig wird hier automatisch ausgewählt, welche der beiden Messmethoden in der jeweiligen Situation am sinnvollsten ist.
Das hat den Vorteil, dass der Abstand jeweils genau mit den genannten Vorteilen, also entweder mit hoher Reichweite und geringer Reaktionszeit oder aber mit geringerem messtechnischem Aufwand und höherer Auflösung ermittelt wird. Ein- und dasselbe Messsystem, nämlich die Lidar-Sensorvorrichtung kann somit in der jeweiligen
Fahrsituation entsprechend beziehungsweise an die jeweilige Fahrsituation angepasst mit der jeweils vorteilhafteren Messmethode den Abstand ermitteln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der oder einer der
Fahrsituationsparameter eine Information über eine Fahrgeschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs umfasst oder ist. Dabei kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, bei einer Fahrgeschwindigkeit, welche kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, beispielsweise kleiner als 20 km/h, für das Ermitteln des Abstands die
Phasendifferenzmessung zu nutzen oder zu aktivieren, und bei einer
Fahrgeschwindigkeit, welche größer als der vorgegebene Grenzwert ist, die
Laufzeitmessung. Das hat den Vorteil, dass die Fahrsituation besonders effektiv durch den
Fahrsituationsparameter repräsentiert ist und bei geringen Fahrgeschwindigkeiten, bei welchen es typischerweise auch auf kleinere Abstände ankommt als bei größeren Fahrgeschwindigkeiten, durch die Recheneinrichtung der Abstand automatisch in einer größeren Genauigkeit bereitgestellt oder ermittelt werden kann.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist auch vorgesehen, dass der oder einer der Fahrsituationsparameter eine Information über einen Standort, also über einen Aufenthaltsort, des Kraftfahrzeugs umfasst oder ist. Der Fahrsituationsparameter kann somit als ortsabhängiger oder standortabhängiger Fahrsituationsparameter bezeichnet werden. Die Recheneinrichtung oder die Lidar-Sensorvorrichtung kann in diesem Fall ein Navigationssystem und/oder ein Positionserfassungssystem mit beispielsweise einem Global Positioning Sensor (GPS-Sensor) aufweisen oder mit einem solchen gekoppelt sein. Mit dem jeweiligen Standort kann hier eine Information bezüglich eines Verwendens der Phasendifferenzmessung oder der Laufzeitmessung für das Ermitteln des Abstandes gekoppelt sein. Die Recheneinrichtung kann dabei ausgebildet sein, für das Ermitteln des Abstands die Phasendifferenzmessung zu nutzen oder zu aktivieren, falls der Standort einer vorgegebenen ersten Kategorie zugehörig ist, und/oder für das Ermitteln des Abstandes die Laufzeitmessung zu nutzen oder zu aktivieren, falls der Standort einer vorgegebenen zweiten Kategorie zugehörig ist. Insbesondere kann die erste Kategorie hier Parkplätze und/oder Parkhäuser und/oder Fußgängerzonen umfassen, das heißt Parkplätze, Parkhäuser und/oder Fußgängerzonen der ersten Kategorie zugehörig sein und/oder die zweite Kategorie Autobahnen und/oder Stellstraßen umfassen.
Das hat den Vorteil, dass sich die Fahrsituationen nochmals effektiver charakterisieren lassen, sodass der ermittelte Abstand in seiner Genauigkeit und der Schnelligkeit seiner Verfügbarkeit beziehungsweise seiner Reichweite nochmals besser an die jeweilige Situation angepasst werden kann. Gerade in engen Umgebungen wie Parkplätzen, Parkhäusern oder Fußgängerzonen ist hier eine möglichst genaue Abstandsmessung vorteilhaft. In weiten Umgebungen wie Autobahnen und/oder Schnellstraßen ist hingegen die vergrößerte Reichweite der Abstandsermittlung vorteilhaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der oder einer der Fahrsituationsparameter eine Information über eine aktivierte Fahrerassistenzfunktion des Kraftfahrzeugs umfasst oder ist. Die Recheneinrichtung kann hier beispielsweise ausgebildet sein, für das Ermitteln des Abstands die Phasendifferenzmessung zu nutzen oder zu aktivieren, falls eine Fahrerassistenzfunktion zum teilautomatischen und/oder vollautomatischen Einparken aktiviert ist. Alternativ oder ergänzend kann die
Recheneinrichtung beispielsweise ausgebildet sein, für das Ermitteln des Abstands die Laufzeitmessung zu nutzen, falls eine Fahrerassistenzfunktion zum automatischen und/oder vollautomatischen Fahren auf einer Autobahn oder Schnellstraße aktiviert ist.
Das hat den Vorteil, dass die jeweils für die Fahrerassistenzfunktion relevantere
Eigenschaft des ermittelten Abstands, nämlich dessen Genauigkeit oder dessen
Reichweite an die jeweilige Fahrsituation angepasst ist, sodass auch die
Fahrerassistenzfunktion mit einer erhöhten Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann und entsprechend auch die Sicherheit bei dem Betreiben des Systems erhöht wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Recheneinrichtung ausgebildet ist, nach dem Ermitteln des Abstands den Abstands mittels der Phasendifferenzmessung erneut zu ermitteln, falls die Größe des ermittelten Abstands unter einem Grenzwert liegt und mittels der Laufzeitmessung ermittelt wurde. Alternativ oder ergänzend kann die Recheneinrichtung auch ausgebildet sein, nach dem Ermitteln des Abstandes den Abstand mittels der Laufzeitmessung erneut zu ermitteln, falls die Größe des ermittelten Abstands über einem weiteren Grenzwert liegt und mittels der Phasendifferenzmessung ermittelt wurde. Der weitere Grenzwert kann dabei insbesondere der eine Grenzwert sein oder zu diesem identisch sein. Beispielsweise kann der eine und/oder der weitere Grenzwert 20 und/oder 15 und/oder 10 Meter betragen. Sind die Grenzwerte verschieden, so ist in bevorzugter Weise der weitere Grenzwert größer als der eine Grenzwert.
Das hat den Vorteil, dass automatisch stets die zuverlässigere Methode zum Ermitteln des Abstands gewählt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass unabhängig von dem bereitgestellten Fahrsituationsparameter und damit unabhängig von der aktivierten Methode für das Messen des Abstands, insbesondere also stets, bei dem Detektieren eine Intensität des einmal detektierten reflektierten Lichtanteils über einen
Detektionszeitraum von zumindest einer Mikrosekunde, insbesondere 2 Mikrosekunden oder von mehr als 2 Mikrosekunden abgespeichert wird. Insbesondere kann das
Abspeichern mit einer zeitlichen Auflösung von zumindest 250 Intensitätswerten pro Mikrosekunde erfolgen. Das hat den Vorteil, dass das Abtasten und Detektieren unabhängig von der gewählten Messmethode erfolgen kann, also die jeweilige Messmethode nach dem Detektieren aktiviert werden kann, das heißt also erst nach dem Detektieren entschieden werden muss, welche Messmethode angewendet wird. Dies ist der Fall, da mit den
abgespeicherten Intensitäten sowohl die Laufzeitmessung als auch die
Phasendifferenzmessung möglich ist. Üblicherweise wird hier bei derartigen Systemen gerade bei dem Ermitteln eines Abstandes mittels der Laufzeitmessung eine jeweils ermittelte Intensität früher vergessen oder verworfen (also nicht abgespeichert), sodass im Stand der Technik bei einem Wechsel der Messmethode von der Laufzeitmessung zur Phasendifferenzmessung zunächst ein neuer Detektionsvorgang gestartet werden muss.
Die Erfindung betrifft auch eine Lidar-Sensorvorrichtung mit einer Abtasteinrichtung zum Abtasten einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mit dem Abtast-Licht und der
Detektionseinrichtung zum Detektieren des in der Umgebung von dem Objekt reflektierten Lichtanteils es Abtast-Lichtes sowie mit einer Recheneinrichtung nach einer oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Lidar-Sensorvorrichtung ist dabei vorgesehen, dass die Abtasteinrichtung zwei unterschiedliche Lichtquellen für das Abtast- Licht aufweist und ausgebildet ist, für die Laufzeitmessung (insbesondere nur) die eine Lichtquelle zu aktivieren und für die Phasendifferenzmessung (insbesondere nur) die andere Lichtquelle. Jede der beiden Lichtquellen kann dabei auch mehrere jeweilige Einzellichtquellen umfassen, es kann sich somit bei den beiden Lichtquellen um jeweilige Gruppen von Lichtquellen handeln.
Das hat den Vorteil, dass die Ergebnisse der jeweiligen Messung durch die geeignete Hardware optimiert werden können, sodass sowohl eine Auswertung mit Laufzeitmessung als auch eine Auswertung der Phasenverschiebung durch die dann zwei Sendezweige aufweisende Sensorvorrichtung auf einfache Weise realisiert werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Lidar-Sensorvorrichtung nach einer der beschriebenen Ausführungsformen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lidar- Sensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Reihe von Verfahrensschritten. Ein Verfahrensschritt ist dabei ein Abtasten einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mit einem Abtast-Licht durch eine Abtasteinrichtung der Lidar-Sensorvorrichtung. Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Detektieren eines in der Umgebung des Kraftfahrzeugs von einem Objekt reflektierten Lichtanteils des Abtast- Lichtes durch eine
Detektionseinrichtung der Lidar-Sensorvorrichtung. Ein darauffolgender Verfahrensschritt ist ein Ermitteln eines Abstands des Objekts von der Lidar-Sensorvorrichtung mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil oder mittels einer
Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht und dem detektierten reflektierten Lichtanteil durch eine Recheneinrichtung der Lidar-Sensorvorrichtung. Ein wichtiger Verfahrensschritt ist dabei ein automatisches Aktivieren der Laufzeitmessung oder der Phasendifferenzmessung für das Messen des Abstands in Abhängigkeit zumindest eines von dem Kraftfahrzeug über eine Datenschnittstelle der Lidar-Sensorvorrichtung oder der Messrecheneinrichtung bereitgestellten Fahrsituationsparameters.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen hier Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der Recheneinrichtung sowie der Lidar- Sensorvorrichtung.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und
Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Kraftfahrzeug mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Lidar-Sensorvorrichtung.
Das Kraftfahrzeug 1 weist hier die Sensorvorrichtung 2 mit einer Abtasteinrichtung 3 zum Abtasten einer Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 mit einem Abtast-Licht 5 sowie eine Detektionseinrichtung 6 zum Detektieren eines in der Umgebung 4 von einem Objekt 7 reflektierten Lichtanteils 8 des Abtast-Lichtes 5 auf. Die Lidar-Sensorvorrichtung 2 weist überdies eine Rechenvorrichtung 9 auf, welche ausgebildet ist, einen Abstand d des Objekts 7 von der Lidar-Sensorvorrichtung 2 und damit dem Kraftfahrzeug 1 zu ermitteln. Dieses Ermitteln erfolgt vorliegend mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil oder mittels einer Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast- Licht 5 und dem detektierten reflektierten Lichtanteil. Wichtig ist hier, dass die
Recheneinrichtung 9 eine Datenschnittstelle 10 aufweist und ausgebildet ist, in
Abhängigkeit zumindest eines über die Datenschnittstelle 10 bereitgestellten
Fahrsituationsparameter für das Ermitteln des Abstands d automatisch die
Laufzeitmessung oder die Phasendifferenzmessung zu nutzen oder zu aktivieren.
Vorliegend ist die Recheneinrichtung und damit die Lidar-Sensorvorrichtung 2 über die Datenschnittstelle 10 mit einem Bus 1 1 , beispielsweise einem CAN-Bus des
Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt.
Über den Bus 1 1 kann so vorliegend eine Information über eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 als Fahrsituationsparameter an die Lidar-Sensoreinrichtung bereitgestellt werden. Damit kann beispielsweise bei einer geringen Geschwindigkeit unter einem vorgegebenen Grenzwert von zum Beispiel 20 km/h für das Ermitteln des Abstandes d die Phasendifferenzmessung genutzt werden und bei einer erhöhten Fahrgeschwindigkeit, welche größer als der vorgegebene Grenzwert ist, die Laufzeitmessung.
Umfasst der erfasste Fahrsituationsparameter eine Information über einen Standort des Kraftfahrzeugs 1 , so kann beispielsweise auch automatisch bei und nach einer Einfahrt in ein Parkhaus der genauere Messmodus, also die Phasendifferenzmessung genutzt oder aktiviert werden. Damit wird in engen Umgebungen, gerade für automatische
Parkvorgänge die Genauigkeit der Abstandsermittlung erhöht.

Claims

Patentansprüche
Recheneinrichtung (9) für eine Lidar-Sensorvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ), welche eine Messdatenschnittstelle zum Empfangen von Messdaten von der Lidar- Sensoreinrichtung aufweist, und welche ausgebildet ist, einen Abstand (d) des Objekts (7) von der Lidar-Sensorvorrichtung (2) mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil (8) oder mittels einer
Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht (5) und dem detektierten reflektierten Lichtanteil (8) zu ermitteln;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (9) eine Datenschnittstelle (10) aufweist und ausgebildet ist, in Abhängigkeit zumindest eines über die Datenschnittstelle (10) bereitgestellten Fahrsituationsparameters für das Ermitteln des Abstands (d) automatisch die Laufzeitmessung oder die Phasendifferenzmessung zu nutzen.
Recheneinrichtung (9) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrsituationsparameter eine Information über eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1 ) umfasst.
Recheneinrichtung (9) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, bei einer Fahrgeschwindigkeit, welche kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, insbesondere kleiner als 20 km/h, für das Ermitteln des Abstands (d) die Phasendifferenzmessung zu nutzen und bei einer Fahrgeschwindigkeit, welche größer als der vorgegebene Grenzwert ist die Laufzeitmessung.
Recheneinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrsituationsparameter eine Information über einen Standort des
Kraftfahrzeugs (1 ) umfasst.
5. Recheneinrichtung (9) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, für das Ermitteln des Abstands (d) die Phasendifferenzmessung zu nutzen, falls der Standort einer vorgegebenen ersten Kategorie, welche insbesondere Parkplätze und/oder Parkhäuser und/oder
Fußgängerzonen umfasst, zugehörig ist, und/oder für das Ermitteln des Abstands (d) die Laufzeitmessung zu nutzen, falls der Standort einer vorgegebenen zweiten Kategorie, welche insbesondere Autobahnen und/oder Schnellstraßen umfasst, zugehörig ist.
6. Recheneinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrsituationsparameter eine Information über eine aktivierte
Fahrerassistenzfunktion des Kraftfahrzeug (1 )s umfasst.
7. Recheneinrichtung (9) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, für das Ermitteln des Abstands (d) die Phasendifferenzmessung zu nutzen, falls eine Fahrerassistenzfunktion zum teilautomatischen oder vollautomatischen Einparken aktiviert ist.
8. Recheneinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, nach dem Ermitteln des Abstandes (d) den Abstand (d) mittels der Phasendifferenzmessung erneut zu Ermitteln, falls die Größe des ermittelten Abstandes (d) unter einem Grenzwert liegt und mittels der Laufzeitmessung ermittelt wurde, und/oder nach dem Ermitteln des Abstandes (d) den Abstand (d) mittels der Laufzeitmessung erneut zu Ermitteln, falls die Größe des ermittelten Abstandes (d) über einem weiteren Grenzwert, welcher insbesondere der eine Grenzwert ist, liegt und mittels der Phasendifferenzmessung ermittelt wurde.
9. Recheneinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von dem bereitgestellten Fahrsituationsparameter eine Intensität des detektierten reflektierten Lichtanteils (8) über einen Detektionszeitraum von zumindest 1 μβ, insbesondere 2μβ oder mehr als 2μ8, abgespeichert wird, insbesondere mit einer zeitlichen Auflösung von zumindest 250 Intensitätswerten pro Mikrosekunde.
10. Lidar-Sensorvorrichtung (2) mit
- einer Abtasteinrichtung (3) zum Abtasten der Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1 ) mit dem Abtast-Licht (5); und
- einer Detektionseinrichtung (9) zum Detektieren des in der Umgebung (4) von dem Objekt (7) reflektierten Lichtanteils (8) des Abtast-Lichtes (5); sowie
- einer Recheneinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1 . Lidar-Sensorvorrichtung (2) Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abtasteinrichtung (3) zwei Lichtquellen für das Abtast-Licht (5) aufweist und ausgebildet ist, für die Laufzeitmessung die eine Lichtquelle zu aktivieren und für die Phasendifferenzmessung die andere Lichtquelle.
12. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Lidar-Sensorvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Verfahren zum Betreiben einer Lidar-Sensorvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (1 ), mit den Verfahrensschritten:
- Abtasten einer Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1 ) mit einem Abtast-Licht (5) durch eine Abtasteinrichtung (3) der Lidar-Sensorvorrichtung (2);
- Detektieren eines in der Umgebung (4) von einem Objekt (7) reflektierten
Lichtanteils (8) des Abtast-Lichtes (5) durch eine Detektionseinrichtung (9) der Lidar-Sensorvorrichtung (2) ;
- Ermitteln eines Abstands (d) des Objekts (7) von der Lidar-Sensorvorrichtung (2) mittels einer Laufzeitmessung für den detektierten reflektierten Lichtanteil (8) oder mittels einer Phasendifferenzmessung zwischen dem Abtast-Licht (5) und dem detektierten reflektierten Lichtanteil (8) durch eine Recheneinrichtung (9) der Lidar- Sensorvorrichtung (2);
gekennzeichnet durch ein - automatisches Aktivieren der Laufzeitmessung oder der Phasendifferenzmessung für das Messen des Abstands (d) in Abhängigkeit zumindest eines von dem Kraftfahrzeug (1 ) über eine Datenschnittstelle (10) bereitgestellten
Fahrsituationsparameters.
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