EP3775982A1 - Method for carrying out a measurement process - Google Patents

Method for carrying out a measurement process

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EP3775982A1
EP3775982A1 EP19716351.2A EP19716351A EP3775982A1 EP 3775982 A1 EP3775982 A1 EP 3775982A1 EP 19716351 A EP19716351 A EP 19716351A EP 3775982 A1 EP3775982 A1 EP 3775982A1
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EP
European Patent Office
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time
measurement
measuring
cycle
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP19716351.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Beuschel
Rainer Kiesel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microvision Inc
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Ibeo Automotive Systems GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG, Ibeo Automotive Systems GmbH filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3775982A1 publication Critical patent/EP3775982A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01S7/4876Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by removing unwanted signals

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling sensor elements of a Ll-DAR measuring system.
  • a LIDAR measuring system is described. This is designed statically and comprises a transmitting unit with a plurality of emitter elements and a receiving unit with a plurality of sensor elements.
  • the emitter elements and the sensor elements are formed in a focal plane array configuration and arranged at a focal point of a respective transmission optics and reception optics.
  • a sensor element and a corresponding emitter element are assigned to a specific solid angle. The sensor element is thus associated with a particular emitter element.
  • Such a method is particularly suitable for LIDAR measuring systems that work according to the TCSPC method, Time Correlated Single Photon Counting.
  • This TCSPC is explained in more detail below and in particular in the description of the figures.
  • the method is intended for LIDAR measuring systems used in motor vehicles.
  • a suitable LIDAR measuring system has sensor elements and emitter elements.
  • An emitter element emits laser light and is formed, for example, by a VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser.
  • the emitted La serlicht can be detected by the sensor element, which, for example formed by a SPAD, single photon avalanche diode.
  • the distance of the object from the LI DAR measuring system is determined by the transit time of the laser light or the laser pulse.
  • the emitter elements are preferably formed on a transmission chip of a transmission unit.
  • the sensor elements are preferably formed on a receiving chip of a receiving unit.
  • the transmitting unit and the receiving unit is accordingly assigned a transmitting optics or a receiving optics.
  • the light emitted by an emitter element is assigned a solid angle by the transmission optics.
  • a sensor element via the receiving optics always considered the same solid angle. Accordingly, a sensor element is assigned to an emitter element or both are assigned the same solid angle. The emitted laser light accordingly always hits the same sensor element after reflection in the far field.
  • the sensor elements and emitter elements are advantageously implemented in a focal plane array configuration, FPA.
  • the elements of a respective unit are arranged in a plane, for example the sensor elements on a plane of the sensor chip. This level is ordered in the focal plane of the respective optics or the elements are arranged in the focal point of the respective optics.
  • the FPA configuration allows a static design of the LI DAR measurement system and its transmitter unit and receiver unit so that it does not contain any moving parts.
  • the LI DAR measuring system is statically arranged on a motor vehicle.
  • An emitter element is conveniently assigned a plurality of sensor elements, which together form a macrocell of a plurality of sensor elements.
  • the se macrocell or all sensor elements of the macrocell are assigned to an emitter element. This can compensate for imaging effects or aberrations, such as the parallax effect or aberrations of the lens. Measurements are made on the LI DAR measuring system to detect objects and determine their distance. For each emitter element-sensor element pairing, a measurement process is performed.
  • a measuring process comprises a plurality of measuring cycles.
  • a laser pulse is emitted by the emitter element, which can be detected by a reflection of an object again by one or more sensor elements.
  • the measurement duration is at least so long that the laser pulse can move up to the maximum range of the measurement system and back.
  • measuring cycles for example, different measuring ranges are run through.
  • sensor elements or sensor groups can be activated and deactivated at different times in order to achieve optimum detection.
  • the measurement cycles of the measurement process do not have to be identical in their execution.
  • the different points in time at which sensor elements or sensor groups are activated and deactivated can experience a certain time offset from the measurement cycle to the measurement cycle.
  • the measuring cycles are thus preferably identical in nature and therefore not necessarily identical to one another.
  • a histogram is the result of a measurement process.
  • a measuring cycle has at least the time it takes for the laser light to travel back to an object at the maximum measuring distance.
  • the histogram divides the measurement duration of a measurement cycle into time segments, which are also called bin.
  • a Bin ent speaks a certain period of time of the entire measurement period.
  • the bin which corresponds to the associated transit time of the emission of the laser pulse, is increased by the value 1.
  • the sensor element or the sensor group is read out by a TDC, Time to Digital Converter, and stores the triggering of the sensor element by a photon in the histogram, which is formed for example by a memory element or a short-term memory. This detection is added to the histogram in the bin which corresponds to the time of detection.
  • the sensor element can only detect a photon but does not discriminate whether it originates from a reflected laser pulse or a background radiation.
  • the histogram is filled further, the background noise provides a statistically distributed noise floor, but a reflected laser pulse always arrives at the same time. An object thus rises in the histogram as a peak from the noise floor and can thus be evaluated. This is essentially the TCSPC procedure. An evaluation takes place, for example, via the recognition of rising edges or local maxima.
  • the measuring cycles can be carried out according to a time scheme which is identical for all successive measuring cycles.
  • highly reflective object which is outside the maximum measuring distance, reflects the laser pulse of the preceding measuring cycle and this is detected by a sensor element.
  • an object can be detected which is not within the measuring range. For example, an object is detected at close range even though it is actually at a great distance.
  • a waiting time is waited after each measurement cycle.
  • the waiting time can also be interpreted as a change in the duration of a measurement cycle who the.
  • This waiting time differs from measuring cycle to measuring cycle.
  • the reflected laser pulse of the distant highly reflective object is detected in the fol lowing measuring cycle at another time.
  • Successive waiting periods must therefore differ in their duration.
  • the highly reflective object is smeared over the measuring cycles in the histogram in width.
  • a first measuring cycle has a first waiting time, wherein a second measuring cycle has a second waiting time, wherein the first waiting time and the second waiting time differ from each other.
  • the waiting times of the measurement cycles of the measuring procedure differ at least to the extent that a highly reflective object in the histogram is sufficiently smeared.
  • the waiting time after each measurement changes by one bin.
  • the highly reflective object on the object is distributed over X bins and detected as an increase of the noise floor.
  • the waiting time be within a predefined time interval.
  • the waiting time can be set in advance. Accordingly, the choice of the waiting time can only correspond to a value which is within the time period. For example, with a number of X measurement cycles, this period may be X Bins wide.
  • the waiting time of a measuring cycle is chosen randomly.
  • a statistical component can be introduced.
  • a linear increase in the waiting time may cause an object to move at just the right speed so that the lubricating effect will be lifted.
  • the random choice is combined with a predefined period of time.
  • the statistical component can be combined with a short duration of the measuring process.
  • a waiting time which has already been used during a measuring process, is expediently consumed for subsequent measuring cycles. Each waiting time is thus only once available. At a predetermined period, each waiting time is used. However, the period of time may also be wider so that more queues are available than needed in a measurement process. By choosing the appropriate period of time, the entire measurement process and its entire measurement duration can be kept as low as possible.
  • a waiting period for multiple consumption may be present.
  • the width of the time range can be halved. The smearing of the object is still sufficient and the measuring time of the measuring process can be kept low.
  • the waiting times are determined deterministically.
  • This can be, for example, a selection of waiting times for a measuring cycle, wherein at least some of the waiting times of different measuring cycles differ from one another.
  • These predetermined can be selected for example by a modulo counter, which counts the number of the measuring cycle and thereby selects the appropriate value.
  • short and long waiting times alternate, with the long and short waiting times also differing.
  • the waiting times over the entire measurement process can repeat more times, with successive waiting preferably differs.
  • consecutive waiting times can be identical, provided that this repetition occurs only a few times.
  • FIG. 2 shows a transmission unit and a reception unit of the LIDAR measuring system from FIG. 1 in a front view
  • FIG. 3 shows a flowchart for a measuring cycle and an associated histogram
  • Fig. 5 is a graphical representation of another measurement with multiple
  • a LIDAR measuring system 10 is shown schematically. Such a measuring system 10 is true for use on a motor vehicle be.
  • the measuring system 10 is statically attached to the motor vehicle is arranged and also carried out conveniently even statically. This means that the measuring system 10 as well as its components and components can not perform or execute any Relativbe movement to each other.
  • the measuring system 10 comprises a LIDAR transmitting unit 12, a LIDAR receiving unit 14, a transmitting optics 16, a receiving optics 18 and an electronics 20.
  • the transmitting unit 12 forms a transmitting chip 22.
  • This transmitting chip 22 has a plurality of emitter elements 24, which are shown for a clear representation cal tables squares.
  • the receiving unit 14 is formed by a receiving chip 26.
  • the receiving chip 26 has a plurality of sensor elements 28.
  • the sensor elements 28 are shown schematically by triangles. However, the actual shape of emitter elements 24 and sensor elements 28 may differ from the schematic illustration.
  • the Emitterele elements 24 are preferably by VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser, educated.
  • the sensor elements 28 are preferably formed by SPAD, single photon avalanche diode.
  • the transmitting unit 12 and the receiving unit 14 are configured in a FPA configuration, Focal Plane Array. This means that the chip and the associated elements are arranged on one level, in particular a flat level.
  • the respective plane is also arranged in the focal point or the focal plane of a Optikele management 16, 18.
  • the emitter elements 24 are arranged on a plane of the transmitting chip 22 and are located on the measuring system 10 within the focal plane of the transmitting optics 16.
  • the sensor elements 28 of the receiving chip 26 with respect to the receiving optics 18th
  • the transmitting unit 12 is assigned a transmitting optical system 16, the receiving unit 14 is assigned a receiving optical system 18.
  • a laser light emitted by the emitter element 24 or a light incident on a sensor element 28 passes through the respective optical element 16, 18.
  • the transmitting optical system 16 assigns a specific solid angle to each emitter element 24.
  • the receiving optics 18 each Sensorele element 28 to a certain solid angle. Since Fig. 1 shows a schematic presen- tation, the solid angle in Fig. 1 is not shown correctly. In particular, the distance from measuring system to object is many times greater than the dimensions of the measuring system itself.
  • a laser light emitted by the respective emitter element 24 is always emitted by the transmitting optics 16 into the same solid angle.
  • the Sensorele elements 28 consider due to the receiving optics 18 always the same solid angle. Accordingly, a sensor element 28 is always assigned to the same emitter element 24. In particular, a sensor element 28 and an emitter element 24 consider the same solid angle.
  • a plurality of sensor elements 28 is assigned to a single emitter element 24.
  • the sensor elements 28, which are assigned to a common emitter element 24, are part of a macrocell 36, wherein the macrocell 36 is assigned to the emitter element 24.
  • An emitter element 28 emits laser light 30 in the form of a laser pulse 30 at the beginning of a measurement cycle.
  • This laser pulse 30 passes through the emission optics 16 and is emitted in the emitter element 24 associated spatial angle. If an object 32 is located within this solid angle, at least a portion of the laser light 30 is reflected thereon.
  • the reflected laser pulse 30, coming from the corre sponding solid angle, is guided by the receiving optics 18 on the associated Senso relement 28 or a macro cell 36 associated sensor elements 28.
  • the sensor elements 28 detect the incoming laser pulse 30, wherein a release of the sensor elements 28 from a TDC 38, Time to Digital Converter, read out and is written in a histogram.
  • the distance of the object 32 to the measuring system 10 can be determined from the transit time of the laser pulse 30.
  • the determination of objects 32 and their distances is advantageously carried out using the TCSPC method, Time Correlated Single Photon Counting.
  • the TCSPC method will be described in more detail below.
  • the sequence of such a measurement cycle is controlled by the electronics 20, which can read at least the sensor elements 28.
  • the electronics 20 is also connected via a connection 34 with other electronic components of the motor vehicle or connectable, in particular for data exchange.
  • the electronics 20 is shown here as a schematic kit. However, further detailed explanations should not be made. It should be noted that the electronics 20 may be scattered over a plurality of components or assemblies of the measurement system 10. In this case, for example, a part of the electronics 20 at the Empfangsein unit 14 is formed.
  • the transmission chip 22 and the reception chip 26 are shown schematically in a front view. In this case, only a partial section is shown, wherein the wider areas are substantially identical to those shown.
  • the transmission chip 22 has the already described emitter elements 24, which are arranged in a column and row arrangement. However, this row and column arrangement is chosen only as an example. The columns are marked with large Roman numerals, the lines with large Latin letters.
  • the receiving chip 26 has a plurality of sensor elements 28. The number of sensor elements 28 is greater than the number of emitter elements 24.
  • the Sen soretti 28 are formed in a row / column arrangement. This row / column arrangement is also chosen by way of example only. The columns are numbered with small Roman numerals, the lines with small Latin letters.
  • a row or a column of the receiving chip 26 does not relate to the individual sensor elements 28, but to a macrocell 36 which has a plurality of sensor elements 28.
  • the macrocells 36 are separated from each other by dashed lines for better viewing.
  • the sensor elements 28 of a macrocell 36 are all assigned to a single emitter element 24.
  • the macrocell i, a is assigned to the emitter element I, A, for example.
  • a laser light 30 emitted by a sensor element 24 forms at least part of the sensor elements 28 of the associated macrocell 36.
  • the sensor elements 28 can advantageously be activated and deactivated individually or at least in groups. As a result, the respectively relevant sensor elements 28 of a macrocell 36 can be activated and the irrelevant deactivated. This makes it possible to compensate for aberrations.
  • aberrations may be, for example, static errors, such as aberrations of the optical elements 16, 18 or parallax errors, which will be exemplified in the following section.
  • a emitted laser light 30 is imaged in the near range, ie at a small distance of the object 32 to the sensor elements 28 of the macrocell 36 arranged at the top in FIG.
  • the reflected laser light 30 will strike a lower region of the macrocell 36 and thus the sensor elements 28 lying below.
  • the shift of the incident laser light due to the parallax is particularly dependent on the arrangement of the units and the con structive design of the measuring system 10. The sensor elements 28 of a macrocell 36 are then during a
  • Measurement cycle activated and deactivated so that unlighted sensor elements are deactivated. Since each active sensor element detects the ambient radiation as a background noise, is kept low by deactivating the unlit sensor elements of the noise reason of a measurement.
  • two sensor groups are shown in FIG. 2 on the receiving chip 26.
  • the sensor groups a, ß and g are shown here, which merely serve to explain the method. In principle, the sensor groups can also be chosen differently.
  • the sensor group a comprises a single Sensorele element 28, with which a short-range is to be detected at the beginning of the measurement cycle.
  • the sensor group ⁇ comprises a plurality of sensor elements 28 which are active at an average measuring distance.
  • the sensor group g includes some sensor elements 28 which are active in a far-end area. The number of sensor elements 28 of the sensor group ⁇ is largest, followed by the sensor group g.
  • the selection of the sensor elements 28 for the sensor groups a, ß and g is chosen only by way of example and may differ in an application of the Darge presented, as well as the design of the sensor elements 28 and the arrangement relative to the emitter elements 24th
  • the near range is normally only a small number of sensor elements 28 ak tively.
  • these sensor elements 28 can also differ structurally from the other sensor elements 28 in order to take into account specific requirements for the near range.
  • the sensor group g is a partial section of the sensor group ⁇ , but also has two sensor elements 28, which are exclusive to the sensor group g.
  • the different sensor groups may also completely overlap, ie have a common number of sensor elements 28.
  • the sensor elements 28 are connected to a TDC 38, Time to Digital Converter, the verbun.
  • This TDC 38 is part of the electronics 20.
  • a TDC 38 is formed, which is connected to all sensor elements 28 of the macro cell 36.
  • this embodiment variant for the TDC 38 is at play.
  • the necessary preliminary voltage must first be set up again. Within this time, the SPAD is blind and can not be triggered by incoming photons. This time required for charging is also called dead time. In this regard, it should also be noted that an inactive SPAD requires a certain amount of time to build up the operating voltage.
  • the emitter elements 24 of the measuring system 10 send out their light pulses in succession, for example in rows or rows. This prevents a row or column of emitter elements 24 from causing the sensor elements 28 of the adjacent row or column of macrocells 36 to be avoided. In particular, only the sensor elements 28 of the macrocells 36 are active, the corresponding elements Emitterele 24 have a laser light 30 emitted.
  • the TCSPC method is provided for the determination of the distance of the objects. This will be explained with reference to FIG. In the case of the TCSPC, a measuring process is carried out in order to determine any objects and their distance from the measuring system 10. A measurement involves several identical measurement cycles that are repeated identically to provide a histogram.
  • FIG. 3 comprises a plurality of subfigures a, b, c, d, e, f, g.
  • Each of the figures has its own Y-axis, but they share a common X-axis, on which the time is plotted.
  • FIGS. 3a to 3f show a single measuring cycle, wherein FIG. 3g shows the result of an entire measuring process. A measuring process starts at time t start and ends at the end of time .
  • FIG. 3 a shows the activity of an emitter element 46 during a measurement cycle.
  • the emitter element is activated at time t 2 and shortly thereafter deactivated at time t 2 * , whereby a laser pulse is emitted.
  • Figures b, c and d show the activity phases of the sensor elements 28 of the Sen sorlui a, ß and g within a measuring cycle.
  • the sensor element of the sensor group a is already loaded before the emission of the laser pulse at the time t 0 and is already active at the time ⁇ .
  • the times ⁇ and t 2 may coincide with each other in time or be offset from one another.
  • the sensor group a is thus active at the latest with the emission of the laser pulse 30. This corresponds to the Nahbe rich.
  • the sensor elements of the sensor group ß are charged shortly before the deactivation of the sensor group a at the time t 3 and are active at the time t 4 at which the sensor group a is deactivated.
  • the sensor group ⁇ which covers the central area, remains active for a longer period of time until it is switched off for the transition of the long range.
  • the activity of the sensor elements 28 of the sensor group g is shown in the figure 3d Darge. Since the sensor group g is partially a subgroup of ß, the overlapping sensor elements 28 are left active at the time point t 7 , whereas the übri gene sensor elements 28 of the sensor group ß are disabled.
  • the remaining sensor elements 28 of the sensor group g are already in advance gela at time t 6 .
  • the sensor group g also remains active for a long period of time until they are deactivated at time t 8 .
  • the time t 8 also corresponds to the end of the measurement cycle at the time t end .
  • the end of the measurement cycle need not be identical to deactivating the last active sensor group.
  • the beginning of the measurement cycle 42 is defined by the time t start and the end of the measurement cycle 44 is defined by the time t end .
  • the measurement cycle thus includes the emission of the laser pulse 46, the switching of the sensor groups and the detection of incoming light in the near zone 48, in the central region 50 and in the far region 52.
  • an object 32 is shown by way of example, which is located in the central area.
  • the representation corresponds to the reflection surface of the object 32.
  • the laser pulse 30 reflected at the object 32 can be detected by the active sensor elements 28 of the sensor group ⁇ at the time t 5 .
  • FIG. 3f shows a histogram 54, which represents an exemplary filling of several measuring cycles.
  • the histogram divides the entirety of the measurement cycle into individual time segments. Such a time segment of a histogram 54 is also called bin 56.
  • the TDC 38 filling the histogram 54 reads out the sensor elements 28. Only an active sensor element 28 can pass detection to the TDC 38. If a SPAD is triggered by a photon, the TDC 38 fills the histogram, which is for example represented by a memory, with a digital 1 or a detection 58. The TDC links this detection 58 with the current time and fills the associated time Bin 56 of the histogram 54 with the digital value. Since there is only one single object 32 in the middle area, only one object 32 can be detected.
  • the histogram is filled with detections 58 over the entire measuring cycle. These detections 58 are generated by the background radiation. The photons of the background rays can trigger the SPADs. The amount of the noise reason generated thereby is thus dependent on the number of active SPADs, ie the number of sensor elements 28 of a sensor group.
  • the sensor group ⁇ which has a multiple of active sensor elements 28, is active in the middle region 50 that follows in time. Accordingly, the detected background radiation is larger, so that a bin is filled on average with three detections NEN 58, partially 4 or 2 detections 58. In the area 32, in which the reflective surface of the object 32 at time t 5 of the measuring cycle is, the number of detections 58 is much higher. In this case, seven or eight detections 58 are recorded in the histogram 54.
  • the far region 52 there is no object that can be detected.
  • the background radiation is shown with on average one to two detections 58 per bin.
  • the mean value of the noise floor is correspondingly lower than in the middle area 50, since the number of SPADS is also smaller.
  • the mean value of the detections 58 is higher than in the near range 48, since the short range 48 with the sensor group a has only a fraction of the number of sensor elements 28 of the sensor group g.
  • the histogram shown is, as already mentioned, merely filled by way of example.
  • the number of bins, as well as their fill, can be significantly different for an actual measurement cycle. Normally, no object 32 can yet be detected from a single measurement cycle. Accordingly, in the TCSPC method performed a variety of measuring cycles in succession. Each measurement cycle fills the same histogram. Such a histogram, which has been filled by a plurality of measuring cycles, is shown in FIG. 3g.
  • the histogram of Figure 3g is also formed by digitally filled bins. For a clearer view, however, the illustration of each bin was omitted in this figure and only a line drawn, which corresponds to the capacity of the bins.
  • the determined noise floor lies between that of the near zone 48 and that of the far zone 50.
  • the detection of the laser light 30 reflected by the object 32 can be detected in the middle region 50 in the form of a peak 33.
  • the determined background radiation is distributed statistically evenly, whereby a substantially straight line depending on the number of active Sensorelemen te is provided. However, the object and its reflective surface are always in the same place, and over the sum of the measurement cycles, the peak 33 protrudes above the noise floor.
  • the peak 33 can now be detected via its maxima or its steeply rising flank as object 32, and the distance of the object 32 can be determined via its position in the histogram.
  • the measurement cycle of FIG. 3 was repeated in many identical ways. In particular, all the actions described are always performed at the same times t 0 to t 8 .
  • the measuring cycles can also be formed merely essentially identical instead of identical.
  • the activation and deactivation of the sensor groups is shifted from measurement cycle to measurement cycle.
  • the steeply rising and falling flanks in the transition be flattened conditions of the measuring ranges.
  • the drawing of Fig. 3g is more than sufficient.
  • FIG. 4 shows graphically a measuring process which has a plurality of measuring cycles 60, 62 and 64.
  • the first measuring cycle 60 the second measuring cycle 62 and the third measuring cycle 64, the respective time axis is shown, which exceeds the measuring duration t mess of a measuring cycle.
  • the object 32 Within the measuring time t mess is the object 32, which is detected at the time Darge presented by the sensor element 28. Through this object 32 the peak 33 is generated in the histogram according to FIG. 3f.
  • an object 66 is located. This object 66 is outside the defined maximum measuring range of the LI DAR measuring system 10. Furthermore, the object has a reflectivity, which causes a detection by a sensor element 28 in a subsequent measuring cycle. The laser pulse 30 emitted at the beginning of the first measuring cycle 60 and reflected at the object 66 is now detected in the second measuring cycle 62. The detection in the second measuring cycle it follows at the time T g .
  • the object does not move over the measuring time of the measuring procedure compared to the LI DAR measuring system.
  • the next measuring cycle is started immediately at the end of a measuring cycle.
  • the laser pulse of the second measurement cycle 62 in the third measurement cycle 64 is also detected at the time T g .
  • a peak 67 is formed. This peak 67 is detected as a ghost object in a short distance, although the object 66 is actually outside the maximum measuring range.
  • FIG. 5 also shows three measurement cycles 60, 62 and 64 of a plurality of measurement cycles of a measurement process.
  • the objects 32 and 66 behave identically to the method explained in FIG. 4.
  • a first waiting time awaited.
  • the laser pulse reflected at the object 66 is detected at the time T 1 .
  • a second waiting time At 2 is awaited.
  • the first waiting time and the second waiting time At 2 are different here.
  • the laser light which is reflected on the object 66 is detected at time T 2 .
  • other waiting times differ from each other.
  • the waiting times can rise linearly, ie be extended from measuring cycle to measuring cycle a certain value. Here, however, it can happen that an object outside the maximum measuring range performs a movement that cancels out the change in the waiting time.
  • the choice of the waiting time be chosen randomly from measuring cycle to measuring cycle.
  • the probability that an object is currently making such a relative movement with respect to the measuring system is almost zero.
  • a time range can be specified, in which the waiting times are.
  • Such a time range advantageously includes a plurality of bins.
  • an already used waiting time for subsequent measuring cycles can be used up. This ensures that each waiting time of the time range is used only once or limited often.
  • the time range can be selected smaller than the number of measurement cycles multiplied by the duration of a bin. In particular, can be this defines very well the shape into which a peak of a ghost object smears.
  • a deterministic choice of the waiting times can also be used.
  • the waiting times have already been determined in advance and are used for the consecutive measuring cycles.
  • the de terminist choice provides the waiting times so that no ghost objects are detected.
  • the waiting times are also selected within a time range, wherein the waiting times have a minimum distance from each other.
  • large and small waiting times are alternately ge chooses.
  • a minimum distance is also conceivable for the statistical distribution in order to optimally distribute the detections of the distant object in the histogram.
  • a Zeitberichtein unit is formed on the electronics 20.
  • This electronic system controls the timing of the measuring process, in particular the individual measuring cycles as well as the activation of the individual elements of the measuring system.
  • This time control unit has, for example, a timing controller. Accordingly, the time control unit controls the exact adherence to the waiting times between the measuring cycles.
  • Reference LI DAR measuring system

Abstract

The invention relates to a method for carrying out a measurement process for a LIDAR measurement system, wherein, during the measurement process, a plurality of essentially identical measurement cycles 60, 62, 64 are performed, wherein a new measurement cycle 62 starts only after the end of the previous measurement cycle 60 and a waiting period Δ t 1, Δ t 2, the waiting periods Δ t 1, Δ t 2 of successive measurement cycles 60, 62 being different from one another. The object 32 which is detected by a sensor element at the shown time is within the measurement period t meas. An object 66 is also shown. This object 66 is situated outside the fixed maximum measurement range of the LIDAR measurement system. Furthermore, the object 66 has a reflectivity which causes detection by the sensor element in a subsequent measurement cycle. The laser pulse emitted at the start of the first measurement cycle 60 and reflected at the object 66 is now detected in the second measurement cycle 62. A first waiting period Δ t 1 elapses between the end of the first measurement cycle 60 and the start of the second measurement cycle 62. The laser pulse reflected at the object 66 is thus detected at the time T 1. A second waiting period Δ t 2 elapses between the end of the second measurement cycle 62 and the start of the third measurement cycle 64. The first waiting period Δ t 1 and the second waiting period Δ t 2 are different. The laser light which is reflected at the object 66 is thus detected at the time T 2. Ghost objects are no longer identified during evaluation of a histogram.

Description

Verfahren zum Durchführen eines Messvorqanqs  Method for performing a measurement process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von Sensorelementen eines Ll- DAR Messsystems. The invention relates to a method for controlling sensor elements of a Ll-DAR measuring system.
In der WO 2017 081 294 ist ein LIDAR Messsystem beschrieben. Dieses ist statisch ausgebildet und umfasst eine Sendeeinheit mit einer Mehrzahl an Emitterelementen und eine Empfangseinheit mit einer Mehrzahl an Sensorelementen. Die Emitterele mente und die Sensorelementen sind in einer Focal Plane Array Konfiguration aus gebildet und in einem Brennpunkt einer jeweiligen Sendeoptik und Empfangsoptik angeordnet. Bezüglich der Empfangseinheit und der Sendeeinheit sind ein Sensorel ement und ein korrespondierendes Emitterelement einem bestimmten Raumwinkel zugeordnet. Das Sensorelement ist somit einem bestimmten Emitterelement zuge ordnet. In WO 2017 081 294 a LIDAR measuring system is described. This is designed statically and comprises a transmitting unit with a plurality of emitter elements and a receiving unit with a plurality of sensor elements. The emitter elements and the sensor elements are formed in a focal plane array configuration and arranged at a focal point of a respective transmission optics and reception optics. With regard to the receiving unit and the transmitting unit, a sensor element and a corresponding emitter element are assigned to a specific solid angle. The sensor element is thus associated with a particular emitter element.
Es ist Aufgabe ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Detektion von hochreflek- tiven Objekten, die sich außerhalb der festgelegten Messreichweite aufhalten, zu verhindern. It is an object to provide a method in which a detection of highly reflective objects that are outside the specified measuring range can be prevented.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem geltenden Patentan spruch 1. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarian ten des Verfahrens beschrieben. This object is achieved by the method according to the valid patent claim 1. In the dependent claims advantageous Ausführungsvarian th of the method are described.
Ein solches Verfahren ist insbesondere für LIDAR Messsysteme geeignet, die nach dem TCSPC Verfahren, Time Correlated Single Photon Counting, arbeiten. Dieses TCSPC wird im Weiteren und insbesondere in der Figurenbeschreibung ausführlicher erläutert. Insbesondere ist das Verfahren für LIDAR Messsysteme gedacht, die in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Such a method is particularly suitable for LIDAR measuring systems that work according to the TCSPC method, Time Correlated Single Photon Counting. This TCSPC is explained in more detail below and in particular in the description of the figures. In particular, the method is intended for LIDAR measuring systems used in motor vehicles.
Ein hierfür geeignetes LIDAR Messsystem weist Sensorelemente und Emitterele mente auf. Ein Emitterelement sendet Laserlicht aus und ist beispielsweise durch ein VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser, ausgebildet. Das ausgesendete La serlicht kann von dem Sensorelement detektiert werden, welches beispielsweise durch eine SPAD, Single Photon Avalanche Diode, ausgebildet ist. Der Abstand des Objekts von dem LI DAR Messsystem wird aus der Laufzeit des Laserlichts bzw. des Laserpulses bestimmt. A suitable LIDAR measuring system has sensor elements and emitter elements. An emitter element emits laser light and is formed, for example, by a VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser. The emitted La serlicht can be detected by the sensor element, which, for example formed by a SPAD, single photon avalanche diode. The distance of the object from the LI DAR measuring system is determined by the transit time of the laser light or the laser pulse.
Die Emitterelemente sind vorzugsweise an einem Sendechip einer Sendeeinheit ausgebildet. Die Sensorelemente sind vorzugsweise an einem Empfangschip einer Empfangseinheit ausgebildet. Der Sendeeinheit und der Empfangseinheit ist ent sprechend eine Sendeoptik bzw. eine Empfangsoptik zugewiesen. Das von einem Emitterelement ausgesendete Licht, wird durch die Sendeoptik einem Raumwinkel zugeordnet. Ebenso betrachtet ein Sensorelement über die Empfangsoptik immer denselben Raumwinkel. Dementsprechend ist ein Sensorelement einem Emitterele ment zugewiesen bzw. beide sind demselben Raumwinkel zugewiesen. Das ausge sendete Laserlicht trifft nach einer Reflektion im Fernfeld dementsprechend immer auf dasselbe Sensorelement. The emitter elements are preferably formed on a transmission chip of a transmission unit. The sensor elements are preferably formed on a receiving chip of a receiving unit. The transmitting unit and the receiving unit is accordingly assigned a transmitting optics or a receiving optics. The light emitted by an emitter element is assigned a solid angle by the transmission optics. Likewise, a sensor element via the receiving optics always considered the same solid angle. Accordingly, a sensor element is assigned to an emitter element or both are assigned the same solid angle. The emitted laser light accordingly always hits the same sensor element after reflection in the far field.
Die Sensorelemente und Emitterelemente sind vorteilhafterweise in einer Focal Pla ne Array Konfiguration, FPA, ausgeführt. Hierbei sind die Elemente einer jeweiligen Einheit in einer Ebene angeordnet, beispielsweise die Sensorelemente auf einer Ebene des Sensorchips. Diese Ebene ist in der Brennebene der jeweiligen Optik an geordnet bzw. sind die Elemente im Brennpunkt der jeweiligen Optik angeordnet. The sensor elements and emitter elements are advantageously implemented in a focal plane array configuration, FPA. In this case, the elements of a respective unit are arranged in a plane, for example the sensor elements on a plane of the sensor chip. This level is ordered in the focal plane of the respective optics or the elements are arranged in the focal point of the respective optics.
Die FPA Konfiguration ermöglicht eine statische Ausbildung des LI DAR Messsys tems und derer Sendeeinheit und Empfangseinheit, sodass dieses keine bewegli chen Teile umfasst. Insbesondere ist das LI DAR Messsystem statisch an einem Kraftfahrzeug angeordnet. The FPA configuration allows a static design of the LI DAR measurement system and its transmitter unit and receiver unit so that it does not contain any moving parts. In particular, the LI DAR measuring system is statically arranged on a motor vehicle.
Einem Emitterelement ist günstigerweise eine Mehrzahl an Sensorelementen zuge wiesen, die gemeinsam eine Makrozelle aus mehreren Sensorelementen bilden. Die se Makrozelle bzw. alle Sensorelemente der Makrozelle sind einem Emitterelement zugeordnet. Dadurch können Abbildungseffekte oder Abbildungsfehler ausgeglichen werden, wie beispielsweise der Parallaxeeffekt oder Fehlabbildungen der Linse. An dem LI DAR Messsystem werden Messungen ausgeführt, um Objekte zu erken nen und deren Abstand bestimmen zu können. Für jede Emitterelement- Sensorelement-Paarung wird ein Messvorgang durchgeführt. An emitter element is conveniently assigned a plurality of sensor elements, which together form a macrocell of a plurality of sensor elements. The se macrocell or all sensor elements of the macrocell are assigned to an emitter element. This can compensate for imaging effects or aberrations, such as the parallax effect or aberrations of the lens. Measurements are made on the LI DAR measuring system to detect objects and determine their distance. For each emitter element-sensor element pairing, a measurement process is performed.
Ein Messvorgang umfasst eine Mehrzahl an Messzyklen. Bei einem Messzyklus wird durch das Emitterelement ein Laserpuls ausgesendet, der nach einer Reflektion an einem Objekt wieder durch ein oder mehrere Sensorelemente detektiert werden kann. Die Messdauer ist dabei zumindest so lang, dass der Laserpuls bis zur maxi malen Reichenweite des Messsystems und zurück bewegen kann. A measuring process comprises a plurality of measuring cycles. In a measurement cycle, a laser pulse is emitted by the emitter element, which can be detected by a reflection of an object again by one or more sensor elements. The measurement duration is at least so long that the laser pulse can move up to the maximum range of the measurement system and back.
Bei einem solchen Messzyklus werden beispielsweise verschiedene Messbereiche durchlaufen. Dafür können beispielsweise Sensorelemente oder Sensorgruppen zu verschiedenen Zeitpunkten aktiviert und deaktiviert werden, um eine optimale Detek tion zu erreichen. Die Messzyklen des Messvorgangs müssen dabei nicht identisch in deren Ablauf sein. Insbesondere können die verschiedenen Zeitpunkte, bei denen Sensorelemente oder Sensorgruppen aktiviert und deaktiviert werden, von Messzyk lus zu Messzyklus einen gewissen zeitlichen Versatz erfahren. Die Messzyklen sind somit vorzugsweise wesensgleich und somit nicht zwingend identisch zueinander. In such a measuring cycle, for example, different measuring ranges are run through. For example, sensor elements or sensor groups can be activated and deactivated at different times in order to achieve optimum detection. The measurement cycles of the measurement process do not have to be identical in their execution. In particular, the different points in time at which sensor elements or sensor groups are activated and deactivated can experience a certain time offset from the measurement cycle to the measurement cycle. The measuring cycles are thus preferably identical in nature and therefore not necessarily identical to one another.
Ein Histogramm ist das Ergebnis eines Messvorgangs. Ein Messzyklus weist zumin dest die Zeitdauer auf, die das Laserlicht benötigt, um bis zu einem Objekt bei maxi maler Messdistanz hin und zurück zu gelangen. Das Histogramm unterteilt die Mess dauer eines Messzyklus in Zeitabschnitte, die auch Bin genannt werden. Ein Bin ent spricht einer gewissen Zeitdauer der gesamten Messdauer. A histogram is the result of a measurement process. A measuring cycle has at least the time it takes for the laser light to travel back to an object at the maximum measuring distance. The histogram divides the measurement duration of a measurement cycle into time segments, which are also called bin. A Bin ent speaks a certain period of time of the entire measurement period.
Wird ein Sensorelement durch ein eintreffendes Photon ausgelöst, so wird das Bin, welches der zugehörigen Laufzeit ausgehende von der Emission des Laserpulses entspricht, um den Wert 1 erhöht. Das Sensorelement oder die Sensorgruppe wird durch einen TDC, Time to Digital Converter, ausgelesen und legt die Auslösung des Sensorelements durch ein Photon in dem Histogramm ab, das beispielsweise durch ein Speicherelement oder einen Kurzzeitspeicher ausgebildet ist. Diese Detektion wird an dem Histogramm in dem Bin hinzugezählt, welches dem Zeitpunkt der Detek tion entspricht. Das Sensorelement kann lediglich ein Photon detektieren, jedoch nicht unterschei den, ob dieses von einem reflektierten Laserpuls oder einer Hintergrundstrahlung stammt. Durch die Durchführung einer Mehrzahl an Messzyklen pro Messvorgang wird das Histogramm immer weiter gefüllt, wobei das Hintergrundrauschen einen sta tistisch verteilten Rauschgrund bereitstellt, ein reflektierter Laserpuls jedoch immer zu demselben Zeitpunkt eintrifft. Ein Objekt erhebt sich in dem Histogramm somit als Peak aus dem Rauschgrund hervor und kann dadurch ausgewertet werden. Dies ist im Wesentlichen das TCSPC Verfahren. Eine Auswertung erfolgt beispielsweise über die Erkennung der ansteigenden Flanken oder lokaler Maxima. If a sensor element is triggered by an incoming photon, the bin, which corresponds to the associated transit time of the emission of the laser pulse, is increased by the value 1. The sensor element or the sensor group is read out by a TDC, Time to Digital Converter, and stores the triggering of the sensor element by a photon in the histogram, which is formed for example by a memory element or a short-term memory. This detection is added to the histogram in the bin which corresponds to the time of detection. The sensor element can only detect a photon but does not discriminate whether it originates from a reflected laser pulse or a background radiation. By performing a plurality of measurement cycles per measurement process, the histogram is filled further, the background noise provides a statistically distributed noise floor, but a reflected laser pulse always arrives at the same time. An object thus rises in the histogram as a peak from the noise floor and can thus be evaluated. This is essentially the TCSPC procedure. An evaluation takes place, for example, via the recognition of rising edges or local maxima.
Bei einem Messvorgang können die Messzyklen nach einem Zeitschema durchge führt, welches für alle aufeinanderfolgenden Messzyklen identisch ist. Hierbei kann es passieren, dass hochreflektives Objekt, welches sich außerhalb der maximalen Messdistanz befindet, den Laserpuls des vorangegangenen Messzyklus reflektiert und dieser von einem Sensorelement detektiert wird. Dadurch kann in dem nachfol genden Messzyklus ein Objekt detektiert werden, das sich nicht innerhalb des Mess bereichs befindet. Beispielsweise wird ein Objekt im Nahbereich detektiert, obwohl es sich tatsächlich in großer Distanz befindet. During a measuring process, the measuring cycles can be carried out according to a time scheme which is identical for all successive measuring cycles. In this case, it may happen that highly reflective object, which is outside the maximum measuring distance, reflects the laser pulse of the preceding measuring cycle and this is detected by a sensor element. As a result, in the subsequent measuring cycle an object can be detected which is not within the measuring range. For example, an object is detected at close range even though it is actually at a great distance.
Dementsprechend wird nach jedem Messzyklus eine Wartezeit abgewartet. Alternativ kann die Wartezeit auch als Änderung der Dauer eines Messzyklus interpretiert wer den. Diese Wartezeit ist von Messzyklus zu Messzyklus verschieden. Dadurch wird der reflektierte Laserpuls des weit entfernten hochreflektiven Objekts in dem nachfol genden Messzyklus zu einem anderen Zeitpunkt detektiert. Aufeinanderfolgende Wartezeiten müssen sich demnach in ihrer Dauer unterscheiden. Dadurch wird das hochreflektive Objekt über die Messzyklen in dem Histogramm in der Breite ver schmiert. Bei der Auswertung des Histogramms wird das weit entfernte Objekt somit nicht mehr erkannt. Accordingly, a waiting time is waited after each measurement cycle. Alternatively, the waiting time can also be interpreted as a change in the duration of a measurement cycle who the. This waiting time differs from measuring cycle to measuring cycle. Thereby, the reflected laser pulse of the distant highly reflective object is detected in the fol lowing measuring cycle at another time. Successive waiting periods must therefore differ in their duration. As a result, the highly reflective object is smeared over the measuring cycles in the histogram in width. When evaluating the histogram, the distant object is thus no longer recognized.
Ein erster Messzyklus weist dementsprechend eine erste Wartezeit auf, wobei ein zweiter Messzyklus eine zweite Wartezeit aufweist, wobei sich die erste Wartezeit und die zweite Wartezeit voneinander unterscheiden. Vorteilhafterweise unterscheiden sich die Wartezeiten der Messzyklen des Messvor gangs zumindest soweit, dass ein hochreflektives Objekt in dem Histogramm ausrei chend verschmiert wird. Accordingly, a first measuring cycle has a first waiting time, wherein a second measuring cycle has a second waiting time, wherein the first waiting time and the second waiting time differ from each other. Advantageously, the waiting times of the measurement cycles of the measuring procedure differ at least to the extent that a highly reflective object in the histogram is sufficiently smeared.
Beispielsweise ändert sich die Wartezeit nach jeden Messvorgang um einen Bin. Bei einer Anzahl von X Messungen wird das hochreflektive Objekt an dem Objekt über X Bins verteilt und quasi als Erhöhung des Rauschgrunds detektiert. For example, the waiting time after each measurement changes by one bin. With a number of X measurements, the highly reflective object on the object is distributed over X bins and detected as an increase of the noise floor.
Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verfahrens erläutert. In the following, advantageous embodiments of the method will be explained.
Es wird vorgeschlagen, dass die Wartezeit innerhalb eins vordefinierten Zeitab schnitts liegt. It is suggested that the waiting time be within a predefined time interval.
Um die Messdauer möglichst gering zu halten kann die Wartezeit bereits vorab fest gelegt werden. Dementsprechend kann die Wahl der Wartezeit nur einem Wert ent sprechend, der innerhalb des Zeitabschnitts liegt. Bei einer Anzahl von X Messzyklen kann dieser Zeitabschnitt beispielsweise X Bins breit sein. In order to keep the measuring time as low as possible, the waiting time can be set in advance. Accordingly, the choice of the waiting time can only correspond to a value which is within the time period. For example, with a number of X measurement cycles, this period may be X Bins wide.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird die Wartezeit eines Messzyklus zufäl lig gewählt. In an advantageous embodiment variant, the waiting time of a measuring cycle is chosen randomly.
Hierdurch kann eine statistische Komponente eingebracht werden. Durch ein lineares Ansteigen der Wartezeit kann es beispielsweise passieren, dass sich ein Objekt ge rade mit der passenden Geschwindigkeit bewegt, sodass der Schmiereffekt aufge hoben wird. Mit Vorteil wird die zufällige Wahl mit einem vordefinierten Zeitabschnitt kombiniert. Dadurch kann einerseits die statistische Komponente bei einer geringen Dauer des Messvorgangs kombiniert werden. As a result, a statistical component can be introduced. For example, a linear increase in the waiting time may cause an object to move at just the right speed so that the lubricating effect will be lifted. Advantageously, the random choice is combined with a predefined period of time. As a result, on the one hand, the statistical component can be combined with a short duration of the measuring process.
Günstigerweise ist eine Wartezeit, welche bei einem Messvorgang bereits verwendet wurde, für nachfolgende Messzyklen verbraucht. Jede Wartezeit ist dadurch lediglich einmal vorhanden. Bei einem vorbestimmten Zeitabschnitt wird jede Wartezeit verwendet. Der Zeitabschnitt kann jedoch auch breiter sein, sodass mehr Warteschnitte vorhanden sind, als bei einem Messvorgang benötigt. Durch die Wahl des passenden Zeitabschnitts kann der gesamte Messvor gang und dessen gesamte Messdauer so gering wie möglich gehalten werden. A waiting time, which has already been used during a measuring process, is expediently consumed for subsequent measuring cycles. Each waiting time is thus only once available. At a predetermined period, each waiting time is used. However, the period of time may also be wider so that more queues are available than needed in a measurement process. By choosing the appropriate period of time, the entire measurement process and its entire measurement duration can be kept as low as possible.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine Wartezeit zum mehrfachen Verbrauch vor handen sein kann. It is further proposed that a waiting period for multiple consumption may be present.
Sofern jede Wartezeit beispielsweise doppelt vorhanden ist kann die Breite des Zeit bereichs halbiert werden. Die Verschmierung des Objekts ist weiterhin ausreichend und die Messdauer des Messvorgangs kann gering gehalten werden. If, for example, each waiting time is duplicated, the width of the time range can be halved. The smearing of the object is still sufficient and the measuring time of the measuring process can be kept low.
In einer weiteren Variante sind die Wartezeiten deterministisch vorgegeben. In another variant, the waiting times are determined deterministically.
Dies kann beispielsweise eine Auswahl von Wartezeiten für einen Messzyklus sein, wobei sich zumindest einige der Wartezeiten verschiedener Messzyklen voneinander unterscheiden. Insbesondere da die deterministische Wahl so getroffen werden, dass gerade keine Geisterobjekte detektiert werden. Diese vorgegebenen können bei spielsweise durch einen Modulo Zähler ausgewählt werden, welcher die Nummer des Messzyklus mitzählt und dadurch den entsprechenden Wert auswählt. This can be, for example, a selection of waiting times for a measuring cycle, wherein at least some of the waiting times of different measuring cycles differ from one another. In particular, since the deterministic choice is made so that no ghost objects are detected. These predetermined can be selected for example by a modulo counter, which counts the number of the measuring cycle and thereby selects the appropriate value.
Beispielsweise wechseln sich kurze und lange Wartezeiten ab, wobei sich die langen und kurzen Wartezeiten ebenfalls voneinander unterscheiden. For example, short and long waiting times alternate, with the long and short waiting times also differing.
Insbesondere können sich die Wartezeiten über den gesamten Messvorgang mehr fach wiederholen, wobei sich aufeinanderfolgende Wartezeiten vorzugsweise unter scheiden. Insbesondere können auch aufeinanderfolgende Wartezeiten identisch sein, sofern sich diese Wiederholung nur ein paar Mal auftritt. In particular, the waiting times over the entire measurement process can repeat more times, with successive waiting preferably differs. In particular, consecutive waiting times can be identical, provided that this repetition occurs only a few times.
Im Weiteren wird das Verfahren nochmals ausführlich anhand mehrerer Figuren er läutert. Es zeigen: Fig. 1 ein LI DAR Messsystem in schematischer Darstellung; In addition, the method will be explained again in detail with reference to several figures. Show it: 1 shows a LI DAR measuring system in a schematic representation;
Fig. 2 eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit des LIDAR Messsystems aus Figur 1 in einer Frontansicht; FIG. 2 shows a transmission unit and a reception unit of the LIDAR measuring system from FIG. 1 in a front view; FIG.
Fig. 3 einen Ablaufplan für einen Messzyklus sowie ein zugehöriges Histo gramm; 3 shows a flowchart for a measuring cycle and an associated histogram;
Fig. 4 eine grafische Darstellung eines Messvorgangs mit mehreren Messzyk len; 4 shows a graphic representation of a measuring process with several measuring cycles;
Fig. 5 eine grafische Darstellung eines weiteren Messvorgangs mit mehreren Fig. 5 is a graphical representation of another measurement with multiple
Messzyklen.  Measurement cycles.
In der Figur 1 ist der Aufbau eines LIDAR Messsystems 10 schematisch dargestellt. Ein solches Messsystem 10 ist für die Verwendung an einem Kraftfahrzeug be stimmt. Insbesondere ist das Messsystem 10 statisch an dem Kraftfahrzeug ange ordnet und zudem günstiger Weise selbst statisch ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Messsystem 10 sowie auch seine Komponenten und Bauteile keine Relativbe wegung zueinander ausführen oder ausführen können. In the figure 1, the structure of a LIDAR measuring system 10 is shown schematically. Such a measuring system 10 is true for use on a motor vehicle be. In particular, the measuring system 10 is statically attached to the motor vehicle is arranged and also carried out conveniently even statically. This means that the measuring system 10 as well as its components and components can not perform or execute any Relativbe movement to each other.
Das Messsystem 10 umfasst eine LIDAR Sendeeinheit 12, eine LIDAR Empfangs einheit 14, eine Sendeoptik 16, eine Empfangsoptik 18 sowie eine Elektronik 20 auf. The measuring system 10 comprises a LIDAR transmitting unit 12, a LIDAR receiving unit 14, a transmitting optics 16, a receiving optics 18 and an electronics 20.
Die Sendeeinheit 12 bildet einen Sendechip 22. Dieser Sendechip 22 weist eine Mehrzahl von Emitterelementen 24 auf, die für eine übersichtliche Darstellung sche matisch Quadrate dargestellt sind. Dem gegenüber ist die Empfangseinheit 14 durch einen Empfangschip 26 ausgebildet. Der Empfangschip 26 weist eine Mehrzahl an Sensorelementen 28 auf. Die Sensorelemente 28 sind schematisch durch Dreiecke dargestellt. Die tatsächliche Form von Emitterelementen 24 und Sensorelementen 28 kann sich jedoch von der schematischen Darstellung unterscheiden. Die Emitterele mente 24 sind vorzugsweise durch VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser, ausgebildet. Die Sensorelemente 28 sind vorzugsweise durch SPAD, Single Photon Avalanche Diode, ausgebildet. The transmitting unit 12 forms a transmitting chip 22. This transmitting chip 22 has a plurality of emitter elements 24, which are shown for a clear representation cal tables squares. In contrast, the receiving unit 14 is formed by a receiving chip 26. The receiving chip 26 has a plurality of sensor elements 28. The sensor elements 28 are shown schematically by triangles. However, the actual shape of emitter elements 24 and sensor elements 28 may differ from the schematic illustration. The Emitterele elements 24 are preferably by VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser, educated. The sensor elements 28 are preferably formed by SPAD, single photon avalanche diode.
Die Sendeeinheit 12 und die Empfangseinheit 14 sind in einer FPA Konfiguration, Focal Plane Array, ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Chip und die dazugehörigen Elemente auf einer Ebene, insbesondere einer flachen Ebene, angeordnet sind. Die jeweilige Ebene ist zudem in dem Brennpunkt oder der Brennebene eines Optikele ments 16, 18 angeordnet. Dementsprechend sind die Emitterelemente 24 auf einer Ebene des Sendechips 22 angeordnet und liegen an dem Messsystem 10 innerhalb der Brennebene der Sendeoptik 16. Entsprechendes gilt für die Sensorelemente 28 des Empfangschips 26 bezüglich der Empfangsoptik 18. The transmitting unit 12 and the receiving unit 14 are configured in a FPA configuration, Focal Plane Array. This means that the chip and the associated elements are arranged on one level, in particular a flat level. The respective plane is also arranged in the focal point or the focal plane of a Optikele management 16, 18. Accordingly, the emitter elements 24 are arranged on a plane of the transmitting chip 22 and are located on the measuring system 10 within the focal plane of the transmitting optics 16. The same applies to the sensor elements 28 of the receiving chip 26 with respect to the receiving optics 18th
Der Sendeeinheit 12 ist eine Sendeoptik 16 zugewiesen, der Empfangseinheit 14 ist eine Empfangsoptik 18 zugewiesen. Ein von dem Emitterelement 24 ausgesendetes Laserlicht oder ein auf ein Sensorelement 28 eintreffendes Licht durchläuft das jewei lige Optikelement 16, 18. Die Sendeoptik 16 weist jedem Emitterelement 24 einen bestimmten Raumwinkel zu. Ebenso weist die Empfangsoptik 18 jedem Sensorele ment 28 einen bestimmten Raumwinkel zu. Da die Fig. 1 eine schematische Darstel lung zeigt, ist der Raumwinkel in der Fig. 1 nicht korrekt dargestellt. Insbesondere ist der Abstand von Messsystem zu Objekt um ein vielfaches Größer als die Abmessun gen des Messsystems selbst. The transmitting unit 12 is assigned a transmitting optical system 16, the receiving unit 14 is assigned a receiving optical system 18. A laser light emitted by the emitter element 24 or a light incident on a sensor element 28 passes through the respective optical element 16, 18. The transmitting optical system 16 assigns a specific solid angle to each emitter element 24. Likewise, the receiving optics 18 each Sensorele element 28 to a certain solid angle. Since Fig. 1 shows a schematic presen- tation, the solid angle in Fig. 1 is not shown correctly. In particular, the distance from measuring system to object is many times greater than the dimensions of the measuring system itself.
Ein von dem jeweiligen Emitterelement 24 ausgesendetes Laserlicht wird von der Sendeoptik 16 immer in denselben Raumwinkel ausgestrahlt. Auch die Sensorele mente 28 betrachten aufgrund der Empfangsoptik 18 immer denselben Raumwinkel. Dementsprechend ist ein Sensorelement 28 immer demselben Emitterelement 24 zugewiesen. Insbesondere betrachten ein Sensorelement 28 und ein Emitterelement 24 denselben Raumwinkel. Bei diesem LIDAR Messsystem 10 ist einem einzelnen Emitterelement 24 eine Mehrzahl an Sensorelementen 28 zugewiesen. Die Senso relemente 28, die einem gemeinsamen Emitterelement 24 zugewiesen sind, sind Teil einer Makrozelle 36, wobei die Makrozelle 36 dem Emitterelement 24 zugewie sen ist. Ein Emitterelement 28 emittiert zu Beginn eines Messzyklus Laserlicht 30 in Form eines Laserpulses 30. Dieser Laserpuls 30 passiert die Sendeoptik 16 und wird in dem Emitterelement 24 zugeordnetem Raumwinkel ausgesendet. Befindet sich in nerhalb dieses Raumwinkels ein Objekt 32 so wird zumindest ein Teil des Laserlichts 30 an diesem reflektiert. Der reflektierte Laserpuls 30, kommend aus dem entspre chenden Raumwinkel, wird durch die Empfangsoptik 18 auf das zugehörige Senso relement 28 oder die einer Makrozelle 36 zugehörigen Sensorelemente 28 geleitet. Die Sensorelemente 28 detektieren den eintreffenden Laserpuls 30, wobei ein Aus lösen der Sensorelemente 28 von einem TDC 38, Time to Digital Converter, ausge lesen und in ein Histogramm geschrieben wird. Mit Hilfe der Time of Flight Methode kann aus der Laufzeit des Laserpulses 30 die Entfernung des Objekts 32 zu dem Messsystem 10 bestimmt werden. Die Ermittlung Objekten 32 und deren Abständen erfolgt vorteilhafterweise mithilfe des TCSPC Verfahrens, Time Correlated Single Photon Counting. Das TCSPC Verfahren wird im Weiteren noch ausführlicher be schrieben. A laser light emitted by the respective emitter element 24 is always emitted by the transmitting optics 16 into the same solid angle. The Sensorele elements 28 consider due to the receiving optics 18 always the same solid angle. Accordingly, a sensor element 28 is always assigned to the same emitter element 24. In particular, a sensor element 28 and an emitter element 24 consider the same solid angle. In this LIDAR measuring system 10, a plurality of sensor elements 28 is assigned to a single emitter element 24. The sensor elements 28, which are assigned to a common emitter element 24, are part of a macrocell 36, wherein the macrocell 36 is assigned to the emitter element 24. An emitter element 28 emits laser light 30 in the form of a laser pulse 30 at the beginning of a measurement cycle. This laser pulse 30 passes through the emission optics 16 and is emitted in the emitter element 24 associated spatial angle. If an object 32 is located within this solid angle, at least a portion of the laser light 30 is reflected thereon. The reflected laser pulse 30, coming from the corre sponding solid angle, is guided by the receiving optics 18 on the associated Senso relement 28 or a macro cell 36 associated sensor elements 28. The sensor elements 28 detect the incoming laser pulse 30, wherein a release of the sensor elements 28 from a TDC 38, Time to Digital Converter, read out and is written in a histogram. With the aid of the time of flight method, the distance of the object 32 to the measuring system 10 can be determined from the transit time of the laser pulse 30. The determination of objects 32 and their distances is advantageously carried out using the TCSPC method, Time Correlated Single Photon Counting. The TCSPC method will be described in more detail below.
Der Ablauf eines solchen Messzyklus wird durch die Elektronik 20 gesteuert, welche zumindest die Sensorelemente 28 auslesen kann. Die Elektronik 20 ist zudem über eine Verbindung 34 mit weiteren elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar, insbesondere zum Datenaustausch. Die Elektronik 20 ist hierbei als schematischer Baukasten dargestellt. Weitere detaillierte Erläuterungen sollen hierzu jedoch nicht gemacht werden. Es ist zu bemerken, dass die Elektronik 20 über eine Mehrzahl an Bauteilen oder Baugruppen des Messsystems 10 verstreut sein kann. Hierbei ist beispielsweise ein Teil der Elektronik 20 an der Empfangsein heit 14 ausgebildet. The sequence of such a measurement cycle is controlled by the electronics 20, which can read at least the sensor elements 28. The electronics 20 is also connected via a connection 34 with other electronic components of the motor vehicle or connectable, in particular for data exchange. The electronics 20 is shown here as a schematic kit. However, further detailed explanations should not be made. It should be noted that the electronics 20 may be scattered over a plurality of components or assemblies of the measurement system 10. In this case, for example, a part of the electronics 20 at the Empfangsein unit 14 is formed.
In der Figur 2 sind der Sendechip 22 und der Empfangschip 26 schematisch in einer Frontansicht dargestellt. Dabei ist lediglich ein Teilausschnitt dargestellt, wobei die weitergehenden Bereiche im Wesentlichen identisch zu den dargestellten sind. Der Sendechip 22 weist die bereits beschriebenen Emitterelemente 24 auf, die in einer Spalten- und Zeilenanordnung angeordnet sind. Diese Zeilen- und Spaltenanordnung ist jedoch nur beispielhaft gewählt. Die Spalten sind mit großen römischen Ziffern versehen, die Zeilen mit großen lateinischen Buchstaben. Der Empfangschip 26 weist eine Vielzahl an Sensorelementen 28 auf. Die Anzahl der Sensorelemente 28 ist größer als die Anzahl der Emitterelemente 24. Auch die Sen sorelemente 28 sind in einer Zeilen-/ Spaltenanordnung ausgebildet. Auch diese Zei- len-/Spaltenanordnung ist lediglich beispielhaft gewählt. Die Spalten werden mit klei nen römischen Ziffern beziffert, die Zeilen mit kleinen lateinischen Buchstaben. Eine Zeile bzw. eine Spalte des Empfangschips 26 bezieht sich jedoch nicht auf die ein zelnen Sensorelemente 28, sondern auf eine Makrozelle 36, die eine Mehrzahl von Sensorelementen 28 aufweisen. Die Makrozellen 36 sind durch Strichlinien zur bes seren Darstellung voneinander abgetrennt. Die Sensorelemente 28 einer Makrozelle 36 sind alle einem einzigen Emitterelement 24 zugewiesen. Die Makrozelle i, a ist beispielsweise dem Emitterelement I, A zugewiesen. Ein von einem Sensorelement 24 ausgesendetes Laserlicht 30 bildet zumindest auf einen Teil der Sensorelemente 28 der zugehörigen Makrozelle 36 ab. In FIG. 2, the transmission chip 22 and the reception chip 26 are shown schematically in a front view. In this case, only a partial section is shown, wherein the wider areas are substantially identical to those shown. The transmission chip 22 has the already described emitter elements 24, which are arranged in a column and row arrangement. However, this row and column arrangement is chosen only as an example. The columns are marked with large Roman numerals, the lines with large Latin letters. The receiving chip 26 has a plurality of sensor elements 28. The number of sensor elements 28 is greater than the number of emitter elements 24. The Sen sorelemente 28 are formed in a row / column arrangement. This row / column arrangement is also chosen by way of example only. The columns are numbered with small Roman numerals, the lines with small Latin letters. However, a row or a column of the receiving chip 26 does not relate to the individual sensor elements 28, but to a macrocell 36 which has a plurality of sensor elements 28. The macrocells 36 are separated from each other by dashed lines for better viewing. The sensor elements 28 of a macrocell 36 are all assigned to a single emitter element 24. The macrocell i, a is assigned to the emitter element I, A, for example. A laser light 30 emitted by a sensor element 24 forms at least part of the sensor elements 28 of the associated macrocell 36.
Die Sensorelemente 28 sind vorteilhafterweise einzeln oder zumindest in Gruppen aktivierbar und deaktivierbar. Dadurch können die jeweils relevanten Sensorelemen te 28 einer Makrozelle 36 aktiviert und die irrrelevanten deaktiviert werden. Dies er möglicht den Ausgleich von Abbildungsfehlern. Solche Abbildungsfehler können bei spielsweise statische Fehler sein, wie Abbildungsfehler der Optikelemente 16, 18 oder auch Parallaxenfehler, welcher im Folgenden Abschnitt beispielhaft erläutert wird. The sensor elements 28 can advantageously be activated and deactivated individually or at least in groups. As a result, the respectively relevant sensor elements 28 of a macrocell 36 can be activated and the irrelevant deactivated. This makes it possible to compensate for aberrations. Such aberrations may be, for example, static errors, such as aberrations of the optical elements 16, 18 or parallax errors, which will be exemplified in the following section.
Aufgrund der Parallaxe wird beispielsweise ein ausgesendetes Laserlicht 30 im Nahbereich, also bei geringem Abstand des Objekts 32 auf die in der Figur 2 oben angeordneten Sensorelemente 28 der Makrozelle 36 abgebildet. Befindet sich das Objekt jedoch weiter entfernt von dem Messsystem 10, so wird das reflektierte Laser licht 30 auf einen unteren Bereich der Makrozelle 36 und damit auf die unten liegen den Sensorelemente 28 treffen. Die Verschiebung des eintreffenden Laserlichts auf grund der Parallaxe ist insbesondere von der Anordnung der Einheiten und der kon struktiven Ausführung des Messsystems 10 abhängig. Die Sensorelemente 28 einer Makrozelle 36 werden sodann während eines Due to the parallax, for example, a emitted laser light 30 is imaged in the near range, ie at a small distance of the object 32 to the sensor elements 28 of the macrocell 36 arranged at the top in FIG. However, if the object is located further away from the measuring system 10, the reflected laser light 30 will strike a lower region of the macrocell 36 and thus the sensor elements 28 lying below. The shift of the incident laser light due to the parallax is particularly dependent on the arrangement of the units and the con structive design of the measuring system 10. The sensor elements 28 of a macrocell 36 are then during a
Messzyklus aktiviert und deaktiviert, sodass unbeleuchtete Sensorelemente deakti viert sind. Da jedes aktive Sensorelement die Umgebungsstrahlung als Rauschgrund detektiert, wird durch deaktivieren der unbeleuchteten Sensorelemente der Rausch grund einer Messung klein gehalten. Beispielhaft sind in der Figur 2 an dem Emp fangschip 26 drei Sensorgruppen eingezeichnet. Measurement cycle activated and deactivated so that unlighted sensor elements are deactivated. Since each active sensor element detects the ambient radiation as a background noise, is kept low by deactivating the unlit sensor elements of the noise reason of a measurement. By way of example, two sensor groups are shown in FIG. 2 on the receiving chip 26.
Beispielshaft sind hier die Sensorgruppen a, ß und g eingezeichnet, welche lediglich der Erläuterung des Verfahrens dienen. Grundsätzlich können die Sensorgruppen auch anders gewählt werden. Die Sensorgruppe a umfasst ein einziges Sensorele ment 28, mit dem ein Nahbereich zu Beginn des Messzyklus detektiert werden soll. Die Sensorgruppe ß umfasst eine Mehrzahl an Sensorelementen 28, die bei einer mittleren Messdistanz aktiv sind. Die Sensorgruppe g umfasst einige Sensorelemen ten 28, die in einem Fernbereich aktiv sind. Die Anzahl der Sensorelemente 28 der Sensorgruppe ß ist am größten, gefolgt von der Sensorgruppe g. By way of example, the sensor groups a, ß and g are shown here, which merely serve to explain the method. In principle, the sensor groups can also be chosen differently. The sensor group a comprises a single Sensorele element 28, with which a short-range is to be detected at the beginning of the measurement cycle. The sensor group β comprises a plurality of sensor elements 28 which are active at an average measuring distance. The sensor group g includes some sensor elements 28 which are active in a far-end area. The number of sensor elements 28 of the sensor group β is largest, followed by the sensor group g.
Die Auswahl der Sensorelemente 28 für die Sensorgruppen a, ß und g ist lediglich beispielhaft gewählt und kann sich bei einem Anwendungsfall auch von den darge stellten unterscheiden, ebenso wie die Ausführung der Sensorelemente 28 und die Anordnung gegenüber den Emitterelementen 24. The selection of the sensor elements 28 for the sensor groups a, ß and g is chosen only by way of example and may differ in an application of the Darge presented, as well as the design of the sensor elements 28 and the arrangement relative to the emitter elements 24th
Im Nahbereich ist im Normalfall nur eine kleine Anzahl von Sensorelementen 28 ak tiv. Beispielsweise können diese Sensorelemente 28 sich auch konstruktiv von den anderen Sensorelementen 28 unterscheiden, um bestimmten Anforderungen für den Nahbereich Rechnung zu tragen. In the near range is normally only a small number of sensor elements 28 ak tively. By way of example, these sensor elements 28 can also differ structurally from the other sensor elements 28 in order to take into account specific requirements for the near range.
Die Sensorgruppe g ist ein Teilausschnitt aus der Sensorgruppe ß, weist aber auch zwei Sensorelemente 28 auf, die für die Sensorgruppe g exklusiv sind. Beispielswei se können sich die verschiedenen Sensorgruppen auch vollständig überlappen, also eine gemeinsame Anzahl an Sensorelementen 28 aufweisen. Es können allerdings auch alle Sensorelemente 28 einer Sensorgruppe exklusiv dieser Sensorgruppe zu geordnet sein. Es kann auch auftreten, dass auch nur ein Teil der Sensorelemente 28 für eine Sensorgruppe exklusiv ist, wobei die restlichen Sensorelemente 28 Teil mehrerer Sensorgruppen sind. The sensor group g is a partial section of the sensor group β, but also has two sensor elements 28, which are exclusive to the sensor group g. For example, the different sensor groups may also completely overlap, ie have a common number of sensor elements 28. However, it is also possible for all the sensor elements 28 of a sensor group to be assigned exclusively to this sensor group. It can also happen that even just a part of the sensor elements 28 for a sensor group is exclusive, the remaining sensor elements 28 are part of several sensor groups.
Bei einem Übergang von einem ersten Messbereich zu einem zweiten Messbereich, beispielsweise vom Mittelbereich zum Fernbereich wird sodann lediglich ein Teil der Sensorelemente der zuvor aktiven Sensorgruppe deaktiviert, wobei ein Teil der Sen sorelemente aktiviert verbleibt und gegebenenfalls eine weitere Anzahl an Sensorel ementen 28 aktiviert wird. In the case of a transition from a first measuring range to a second measuring range, for example from the middle range to the far range, only a part of the sensor elements of the previously active sensor group is then deactivated, with part of the sensor elements remaining activated and optionally a further number of sensor elements 28 being activated.
Die Sensorelemente 28 sind mit einem TDC 38, Time to Digital Converter, verbun den. Dieser TDC 38 ist Teil der Elektronik 20. An der Empfangseinheit ist für jede Makrozelle 36 ein TDC 38 ausgebildet, der mit allen Sensorelementen 28 der Makro zelle 36 verbunden ist. Diese Ausgestaltungsvariante für die TDC 38 ist jedoch bei spielhaft. The sensor elements 28 are connected to a TDC 38, Time to Digital Converter, the verbun. This TDC 38 is part of the electronics 20. At the receiving unit for each macro cell 36, a TDC 38 is formed, which is connected to all sensor elements 28 of the macro cell 36. However, this embodiment variant for the TDC 38 is at play.
Ein als SPAD ausgebildetes Sensorelement 28, welches zugleich aktiv ist, kann durch ein eintreffendes Photon ausgelöst werden. Diese Auslösung wird durch die TDC 38 ausgelesen. Die TDC 38 trägt diese Detektion sodann in ein Histogramm des Messvorgangs ein. Dieses Histogramm wird im Weiteren noch ausführlich erläu tert. An der SPAD muss nach einer Detektion zunächst wieder die notwendige Vor spannung aufgebaut werden. Innerhalb dieser Zeit ist die SPAD blind und kann nicht durch eintreffende Photonen ausgelöst werden. Diese zum Aufladen benötigte Zeit wird auch Totzeit genannt. Diesbezüglich ist auch anzumerken, dass eine inaktive SPAD eine gewisse Zeit zum Aufbau der Betriebsspannung benötigt. A trained as SPAD sensor element 28, which is active at the same time, can be triggered by an incoming photon. This trip is read out by the TDC 38. The TDC 38 then enters this detection in a histogram of the measurement process. This histogram will be explained in detail below. On the SPAD, after a detection, the necessary preliminary voltage must first be set up again. Within this time, the SPAD is blind and can not be triggered by incoming photons. This time required for charging is also called dead time. In this regard, it should also be noted that an inactive SPAD requires a certain amount of time to build up the operating voltage.
Die Emitterelemente 24 des Messsystems 10 senden ihre Lichtpulse nacheinander aus, beispielsweise zeilen- oder reihenweise. Dadurch wird verhindert, dass eine Reihe oder Spalte an Emitterelementen 24 die Sensorelemente 28 der benachbarten Reihe oder Spalte von Makrozellen 36 auslöst, vermieden. Insbesondere sind nur die Sensorelemente 28 der Makrozellen 36 aktiv, deren korrespondierende Emitterele mente 24 ein Laserlicht 30 ausgesendet haben. Wie bereits erwähnt, wird für die Bestimmung des Abstands der Objekte das TCSPC- Verfahren bereitgestellt. Dieses wird anhand der Figur 3 erläutert. Bei dem TCSPC wird ein Messvorgang durchgeführt, um etwaige Objekte und deren Abstand von dem Messsystem 10 zu ermitteln. Ein Messvorgang umfasst mehrere wesensgleiche Messzyklen, die identisch wiederholt werden, um ein Histogramm bereitzustellen. The emitter elements 24 of the measuring system 10 send out their light pulses in succession, for example in rows or rows. This prevents a row or column of emitter elements 24 from causing the sensor elements 28 of the adjacent row or column of macrocells 36 to be avoided. In particular, only the sensor elements 28 of the macrocells 36 are active, the corresponding elements Emitterele 24 have a laser light 30 emitted. As already mentioned, the TCSPC method is provided for the determination of the distance of the objects. This will be explained with reference to FIG. In the case of the TCSPC, a measuring process is carried out in order to determine any objects and their distance from the measuring system 10. A measurement involves several identical measurement cycles that are repeated identically to provide a histogram.
Dieses Histogramm wird sodann ausgewertet, um etwaige Objekte und deren Ab stand zu ermitteln. Die Figur 3 umfasst dabei mehrere Unterfiguren a, b, c, d, e, f, g. Jede der Figuren weist dabei eine eigene Y-Achse auf, jedoch teilen sich diese eine gemeinsame X-Achse, auf der die Zeit aufgetragen ist. Die Fig. 3a bis 3f zeigen ei nen einzelnen Messzyklus, wobei die Fig. 3g das Ergebnis eines gesamten Mess vorgangs darstellt. Ein Messvorgang startet zum Zeitpunkt tstart und endet zum Zeit punkt tende. This histogram is then evaluated to determine any objects and their distance. In this case, FIG. 3 comprises a plurality of subfigures a, b, c, d, e, f, g. Each of the figures has its own Y-axis, but they share a common X-axis, on which the time is plotted. FIGS. 3a to 3f show a single measuring cycle, wherein FIG. 3g shows the result of an entire measuring process. A measuring process starts at time t start and ends at the end of time .
In der Figur 3a ist die Aktivität eines Emitterelements 46 im Laufe eines Messzyklus dargestellt. Das Emitterelement wird zum Zeitpunkt t2 aktiviert und kurz darauf zum Zeitpunkt t2* deaktiviert, wodurch ein Laserpuls ausgesendet wird. FIG. 3 a shows the activity of an emitter element 46 during a measurement cycle. The emitter element is activated at time t 2 and shortly thereafter deactivated at time t 2 * , whereby a laser pulse is emitted.
Die Figuren b, c und d zeigen die Aktivitätsphasen der Sensorelemente 28 der Sen sorgruppen a, ß und g innerhalb eines Messzyklus. Das Sensorelement der Sensor gruppe a wird bereits vor dem Aussenden des Laserpulses zum Zeitpunkt t0 geladen und ist bereits zum Zeitpunkt ^ aktiv. Der Zeitpunkte ^ und t2 können hierbei zeitlich aufeinander fallen oder versetzt zueinander sein. Die Sensorgruppe a ist somit spä testens mit dem Aussenden des Laserpulses 30 aktiv. Dies entspricht dem Nahbe reich. Figures b, c and d show the activity phases of the sensor elements 28 of the Sen sorgruppen a, ß and g within a measuring cycle. The sensor element of the sensor group a is already loaded before the emission of the laser pulse at the time t 0 and is already active at the time ^. The times ^ and t 2 may coincide with each other in time or be offset from one another. The sensor group a is thus active at the latest with the emission of the laser pulse 30. This corresponds to the Nahbe rich.
Die Sensorelemente der Sensorgruppe ß werden kurz vor dem Deaktivieren der Sensorgruppe a zum Zeitpunkt t3 geladen und sind zum Zeitpunkt t4, an dem die Sensorgruppe a deaktiviert wird, aktiv. Die Sensorgruppe ß, die den Mittelbereich abdeckt, verbleibt für einen längeren Zeitraum aktiv, bis diese zum Übergang des Fernbereichs hin abgeschaltet wird. Die Aktivität der Sensorelemente 28 der Sensorgruppe g ist in der Figur 3d darge stellt. Da die Sensorgruppe g zum Teil eine Untergruppe von ß ist, werden zum Zeit punkt t7 die überlappenden Sensorelemente 28 aktiv gelassen, wohingegen die übri gen Sensorelemente 28 der Sensorgruppe ß deaktiviert werden. Die verbleibenden Sensorelemente 28 der Sensorgruppe g werden bereits vorab zum Zeitpunkt t6 gela den. Die Sensorgruppe g verbleibt ebenfalls für einen langen Zeitraum aktiv, bis die se zum Zeitpunkt t8 deaktiviert werden. Der Zeitpunkt t8 entspricht ebenso dem Ende des Messzyklus zum Zeitpunkt tende . Das Ende des Messzyklus muss in anderen Ausführungsbeispielen jedoch nicht identisch mit dem deaktivieren der letzten akti ven Sensorgruppe sein. Der Beginn des Messzyklus 42 ist durch den Zeitpunkt tstart und das Ende des Messzyklus 44 ist durch den Zeitpunkt tende definiert. The sensor elements of the sensor group ß are charged shortly before the deactivation of the sensor group a at the time t 3 and are active at the time t 4 at which the sensor group a is deactivated. The sensor group β, which covers the central area, remains active for a longer period of time until it is switched off for the transition of the long range. The activity of the sensor elements 28 of the sensor group g is shown in the figure 3d Darge. Since the sensor group g is partially a subgroup of ß, the overlapping sensor elements 28 are left active at the time point t 7 , whereas the übri gene sensor elements 28 of the sensor group ß are disabled. The remaining sensor elements 28 of the sensor group g are already in advance gela at time t 6 . The sensor group g also remains active for a long period of time until they are deactivated at time t 8 . The time t 8 also corresponds to the end of the measurement cycle at the time t end . However, in other embodiments, the end of the measurement cycle need not be identical to deactivating the last active sensor group. The beginning of the measurement cycle 42 is defined by the time t start and the end of the measurement cycle 44 is defined by the time t end .
Der Messzyklus umfasst somit das Aussenden des Laserpulses 46, das Umschalten der Sensorgruppen sowie die Detektion von eintreffendem Licht im Nahbereich 48, im Mittelbereich 50 sowie im Fernbereich 52. The measurement cycle thus includes the emission of the laser pulse 46, the switching of the sensor groups and the detection of incoming light in the near zone 48, in the central region 50 and in the far region 52.
In der Figur 3e ist beispielhaft ein Objekt 32 dargestellt, welches sich im Mittelbereich aufhält. Die Darstellung entspricht dabei der Reflexionsfläche des Objekts 32. Der an dem Objekt 32 reflektierte Laserpuls 30 kann von den aktiven Sensorelementen 28 der Sensorgruppe ß zum Zeitpunkt t5 detektiert werden. In the figure 3e an object 32 is shown by way of example, which is located in the central area. The representation corresponds to the reflection surface of the object 32. The laser pulse 30 reflected at the object 32 can be detected by the active sensor elements 28 of the sensor group β at the time t 5 .
In der Figur 3f ist ein Histogramm 54 dargestellt, welches eine beispielhafte Füllung mehrerer Messzyklus darstellt. Das Histogramm unterteilt die Gesamtheit des Messzyklus in einzelne Zeitabschnitte. Ein solcher Zeitabschnitt eines Histogramms 54 wird auch Bin 56 genannt. Die TDC 38, welche das Histogramm 54 befüllt liest die Sensorelemente 28 aus. Lediglich ein aktives Sensorelement 28 kann eine Detektion an die TDC 38 weitergeben. Wird eine SPAD durch ein Photon ausgelöst, so befüllt die TDC 38 das Histogramm, welches beispielsweise durch einen Speicher abgebil det wird, mit einer digitalen 1 bzw. einer Detektion 58. Die TDC verknüpft diese De tektion 58 mit der aktuellen Zeit und befüllt das dazugehörige Bin 56 des Histo gramms 54 mit dem digitalen Wert. Da es lediglich ein einziges Objekt 32 im Mittelbereich gibt, kann auch lediglich die ses eine Objekt 32 detektiert werden. Dennoch ist das Histogramm über den gesam ten Messzyklus mit Detektionen 58 befüllt. Diese Detektionen 58 werden durch die Hintergrundstrahlung erzeugt. Die Photonen der Hintergrundstrahlen können die SPADs auslösen. Die Höhe des dadurch erzeugten Rauschgrunds ist somit von der Anzahl der aktiven SPADs abhängig, also der Anzahl der Sensorelemente 28 einer Sensorgruppe. FIG. 3f shows a histogram 54, which represents an exemplary filling of several measuring cycles. The histogram divides the entirety of the measurement cycle into individual time segments. Such a time segment of a histogram 54 is also called bin 56. The TDC 38 filling the histogram 54 reads out the sensor elements 28. Only an active sensor element 28 can pass detection to the TDC 38. If a SPAD is triggered by a photon, the TDC 38 fills the histogram, which is for example represented by a memory, with a digital 1 or a detection 58. The TDC links this detection 58 with the current time and fills the associated time Bin 56 of the histogram 54 with the digital value. Since there is only one single object 32 in the middle area, only one object 32 can be detected. Nevertheless, the histogram is filled with detections 58 over the entire measuring cycle. These detections 58 are generated by the background radiation. The photons of the background rays can trigger the SPADs. The amount of the noise reason generated thereby is thus dependent on the number of active SPADs, ie the number of sensor elements 28 of a sensor group.
Man erkennt, dass im Nahbereich 48 lediglich zwei Bins 56 mit jeweils einer Detekti on 58 gefüllt, wobei ein drittes Bin leer bleibt. Dies entspricht der ermittelten Hinter grundstrahlung. Die Anzahl der Detektionen ist sehr gering, da lediglich eine einzelne SPAD aktiv ist. It can be seen that in the near range 48 only two bins 56 each filled with a Detekti on 58, wherein a third bin remains empty. This corresponds to the determined background radiation. The number of detections is very low, since only a single SPAD is active.
In dem zeitlich darauffolgenden Mittelbereich 50 ist die Sensorgruppe ß aktiv, die ein Mehrfaches an aktiven Sensorelementen 28 aufweist. Dementsprechend ist auch die detektierte Hintergrundstrahlung größer, so dass ein Bin im Mittel mit drei Detektio nen 58 gefüllt ist, teilweise auch 4 oder 2 Detektionen 58. In dem Bereich 32, in dem sich die reflektierende Oberfläche des Objekts 32 zum Zeitpunkt t5 des Messzyklus befindet, ist die Anzahl der Detektionen 58 wesentlich höher. Hierbei sind sieben o- der acht Detektionen 58 im Histogramm 54 verzeichnet. The sensor group β, which has a multiple of active sensor elements 28, is active in the middle region 50 that follows in time. Accordingly, the detected background radiation is larger, so that a bin is filled on average with three detections NEN 58, partially 4 or 2 detections 58. In the area 32, in which the reflective surface of the object 32 at time t 5 of the measuring cycle is, the number of detections 58 is much higher. In this case, seven or eight detections 58 are recorded in the histogram 54.
In dem Fernbereich 52 befindet sich kein Objekt, welches detektiert werden kann. Hierbei ist lediglich die Hintergrundstrahlung mit im Mittel ein bis zwei Detektionen 58 pro Bin dargestellt. Der Mittelwert des Rauschgrunds ist dementsprechend geringer als im Mittelbereich 50, da auch die Anzahl der SPADS geringer ist. Der Mittelwert der Detektionen 58 ist jedoch höher als im Nahbereich 48, da der Nahbereich 48 mit der Sensorgruppe a nur einen Bruchteil der Anzahl der Sensorelementen 28 der Sensorgruppe g aufweist. In the far region 52 there is no object that can be detected. Here, only the background radiation is shown with on average one to two detections 58 per bin. The mean value of the noise floor is correspondingly lower than in the middle area 50, since the number of SPADS is also smaller. However, the mean value of the detections 58 is higher than in the near range 48, since the short range 48 with the sensor group a has only a fraction of the number of sensor elements 28 of the sensor group g.
Das dargestellte Histogramm ist wie bereits erwähnt lediglich beispielhaft gefüllt. Die Anzahl der Bins und auch deren Füllung können sich bei einem tatsächlichen Messzyklus wesentlich unterscheiden. Aus einem einzelnen Messzyklus kann im Normalfall noch kein Objekt 32 detektiert werden. Dementsprechend werden bei dem TCSPC Verfahren eine Vielzahl an Messzyklen nacheinander ausgeführt. Dabei füllt jeder Messzyklus dasselbe Histogramm. Ein solches Histogramm, welches durch eine Vielzahl an Messzyklen gefüllt wurde, ist in der Fig. 3g dargestellt. The histogram shown is, as already mentioned, merely filled by way of example. The number of bins, as well as their fill, can be significantly different for an actual measurement cycle. Normally, no object 32 can yet be detected from a single measurement cycle. Accordingly, in the TCSPC method performed a variety of measuring cycles in succession. Each measurement cycle fills the same histogram. Such a histogram, which has been filled by a plurality of measuring cycles, is shown in FIG. 3g.
Das Histogramm der Figur 3g ist ebenfalls durch digital gefüllte Bins ausgebildet. Für eine übersichtlichere Ansicht wurde in dieser Figur jedoch auf die Darstellung jedes Bins verzichtet und lediglich eine Linie eingezeichnet, die der Füllmenge der Bins entspricht. The histogram of Figure 3g is also formed by digitally filled bins. For a clearer view, however, the illustration of each bin was omitted in this figure and only a line drawn, which corresponds to the capacity of the bins.
Im Nahbereich 48 ergibt sich ein niedriger Rauschgrund, im Mittelbereich 50 ergibt sich der höchste Rauschgrund, da hier auch die meisten Sensorelemente aktiv sind. Im Fernbereich 52 liegt der ermittelte Rauschgrund zwischen dem des Nahbereichs 48 und dem des Fernbereichs 50. Man kann zudem im Mittelbereich 50 die Detektion des von dem Objekt 32 reflektierten Laserlicht 30 in Form eines Peaks 33 erkennen. Die ermittelte Hintergrundstrahlung ist statistisch gleichmäßig verteilt, wodurch eine im Wesentlichen gerade Linie in Abhängigkeit der Anzahl der aktiven Sensorelemen te bereitgestellt wird. Das Objekt und dessen reflektierende Oberfläche sind jedoch immer an derselben Stelle und über die Summe der Messzyklen steht der Peak 33 über den Rauschgrund hervor. In the near range 48 results in a low noise floor in the central region 50 results in the highest noise floor, since most of the sensor elements are active. In the far region 52, the determined noise floor lies between that of the near zone 48 and that of the far zone 50. In addition, the detection of the laser light 30 reflected by the object 32 can be detected in the middle region 50 in the form of a peak 33. The determined background radiation is distributed statistically evenly, whereby a substantially straight line depending on the number of active Sensorelemen te is provided. However, the object and its reflective surface are always in the same place, and over the sum of the measurement cycles, the peak 33 protrudes above the noise floor.
Der Peak 33 kann nun über sein Maxima oder seine steil ansteigende Flanke als Ob jekt 32 erkannt und über seine Position im Histogramm der Abstand des Objekts 32 bestimmt werden. The peak 33 can now be detected via its maxima or its steeply rising flank as object 32, and the distance of the object 32 can be determined via its position in the histogram.
Bei der Ermittlung des Histogramms gemäß der Figur 3g wurde der Messzyklus der Figur 3 vielfach identisch wiederholt. Insbesondere sind alle beschriebenen Aktionen immer zu denselben Zeitpunkten t0 bis t8 durchgeführt. In the determination of the histogram according to FIG. 3g, the measurement cycle of FIG. 3 was repeated in many identical ways. In particular, all the actions described are always performed at the same times t 0 to t 8 .
Für eine Verbesserung der Detektion können die Messzyklen auch anstatt identisch lediglich wesensgleich ausgebildet sein. Dafür wird die Aktivierung und die Deaktivie rung der Sensorgruppen von Messzyklus zu Messzyklus zeitlich etwas verschoben. Dadurch können die steil ansteigenden und abfallenden Flanken bei den Übergän- gen der Messbereiche abgeflacht werden. Für die weiteren Erläuterungen ist das Heranziehen der Fig. 3g jedoch mehr als ausreichend. For an improvement of the detection, the measuring cycles can also be formed merely essentially identical instead of identical. For this purpose, the activation and deactivation of the sensor groups is shifted from measurement cycle to measurement cycle. As a result, the steeply rising and falling flanks in the transition be flattened conditions of the measuring ranges. For the further explanation, however, the drawing of Fig. 3g is more than sufficient.
In der Fig. 4 ist ein Messvorgang grafisch dargestellt, der mehrere Messzyklen 60, 62 und 64 aufweist. Bezüglich des ersten Messzyklus 60, des zweiten Messzyklus 62 und des dritten Messzyklus 64 ist die jeweilige Zeitachse eingezeichnet, die über die Messdauer tmess eines Messzyklus hinausgeht. FIG. 4 shows graphically a measuring process which has a plurality of measuring cycles 60, 62 and 64. With regard to the first measuring cycle 60, the second measuring cycle 62 and the third measuring cycle 64, the respective time axis is shown, which exceeds the measuring duration t mess of a measuring cycle.
Innerhalb der Messdauer tmess befindet sich das Objekt 32, welches zu dem darge stellten Zeitpunkt von dem Sensorelement 28 detektiert wird. Durch dieses Objekt 32 wird der Peak 33 in dem Histogramm gemäß Fig. 3f erzeugt. Within the measuring time t mess is the object 32, which is detected at the time Darge presented by the sensor element 28. Through this object 32 the peak 33 is generated in the histogram according to FIG. 3f.
Zudem ist ein Objekt 66 eingezeichnet. Dieses Objekt 66 befindet sich außerhalb der festgelegten maximalen Messreichweite des LI DAR Messsystems 10. Des Weiteren weist das Objekt eine Reflektivität auf, die eine Detektion durch ein Sensorelement 28 in einen nachfolgenden Messzyklus bewirkt. Der zu Beginn des ersten Messzyk lus 60 ausgesendete und an dem Objekt 66 reflektierte Laserpuls 30 wird nun in dem in dem zweiten Messzyklus 62 detektiert. Die Detektion im zweiten Messzyklus er folgt zum Zeitpunkt Tg . In addition, an object 66 is located. This object 66 is outside the defined maximum measuring range of the LI DAR measuring system 10. Furthermore, the object has a reflectivity, which causes a detection by a sensor element 28 in a subsequent measuring cycle. The laser pulse 30 emitted at the beginning of the first measuring cycle 60 and reflected at the object 66 is now detected in the second measuring cycle 62. The detection in the second measuring cycle it follows at the time T g .
Der Einfachheit halber bewegt sich das Objekt über die Messdauer des Messvor gangs gegenüber dem LI DAR Messsystem nicht. Zudem wird bei dem Messvorgang mit dem Ende eines Messzyklus sofort der nächste Messzyklus gestartet. Dadurch wird der Laserpuls des zweiten Messzyklus 62 in dem dritten Messzyklus 64 eben falls bei der Zeit Tg erfasst. For the sake of simplicity, the object does not move over the measuring time of the measuring procedure compared to the LI DAR measuring system. In addition, during the measuring process, the next measuring cycle is started immediately at the end of a measuring cycle. As a result, the laser pulse of the second measurement cycle 62 in the third measurement cycle 64 is also detected at the time T g .
In dem Histogramm bildet sich ein Peak 67 aus. Dieser Peak 67 wird als Geisterob jekt in kurzer Distanz erkannt, obwohl sich das Objekt 66 tatsächlich außerhalb der maximalen messreichweite befindet. In the histogram, a peak 67 is formed. This peak 67 is detected as a ghost object in a short distance, although the object 66 is actually outside the maximum measuring range.
Ein solches Geisterobjekt kann durch das Verfahren, welches anhand der Fig. 5 er läutert wird, ausgeblendet werden. Die Fig. 5 zeigt ebenfalls drei Messzyklen 60, 62 und 64 von einer Vielzahl an Messzyklen eines Messvorgangs. Die Objekte 32 und 66 verhalten sich identisch zu dem in Fig. 4 erläuterten Verfahren. Such a ghost object can be hidden by the method which is explained with reference to FIG. 5, he. FIG. 5 also shows three measurement cycles 60, 62 and 64 of a plurality of measurement cycles of a measurement process. The objects 32 and 66 behave identically to the method explained in FIG. 4.
Zwischen dem Ende des ersten Messzyklus 60 und dem Beginn des zweiten Messzyklus 62 wird eine erste Wartezeit abgewartet. Dadurch wird der an dem Objekt 66 reflektierte Laserpuls zum Zeitpunkt T1 detektiert. Zwischen dem Ende des zweiten Messzyklus 62 und dem Beginn des dritten Messzyklus 64 wird eine zweite Wartezeit At2 abgewartet. Die erste Wartezeit und die zweite Wartezeit At2 sind hierbei verschieden. Dadurch wird das Laserlicht, welches an dem Objekt 66 reflek tiert wir, zum Zeitpunkt T2 detektiert. Ebenso unterscheiden sich auch weitere Warte zeiten voneinander. Between the end of the first measuring cycle 60 and the beginning of the second measuring cycle 62, a first waiting time awaited. As a result, the laser pulse reflected at the object 66 is detected at the time T 1 . Between the end of the second measuring cycle 62 and the beginning of the third measuring cycle 64, a second waiting time At 2 is awaited. The first waiting time and the second waiting time At 2 are different here. As a result, the laser light which is reflected on the object 66 is detected at time T 2 . Likewise, other waiting times differ from each other.
Der Peak 67 verschmiert dadurch zu dem verschmierten Peak 68. Bei einer Auswer tung des Histogramms wird kein Geisterobjekt mehr erkannt. The peak 67 thereby smeared to the smeared peak 68. In a Auswer tion of the histogram no ghost object is detected.
Die Wartezeiten können linear aufsteigen, also von Messzyklus zu Messzyklus einen bestimmten Wert verlängert werden. Hier kann es jedoch eintreten, dass ein Objekt außerhalb der maximalen Messreichweite eine Bewegung durchführt, die die Verän derung der Wartezeit aufhebt. The waiting times can rise linearly, ie be extended from measuring cycle to measuring cycle a certain value. Here, however, it can happen that an object outside the maximum measuring range performs a movement that cancels out the change in the waiting time.
Von daher wird vorgeschlagen, dass die Wahl der Wartezeit von Messzyklus zu Messzyklus zufällig ausgewählt wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt gerade eine solche Relativbewegung gegenüber dem Messsystem durchführt ist nahezu Null. Um die Messdauer des Messvorgangs dennoch gering zu halten, kann ein Zeit bereich vorgegeben werden, in dem die Wartezeiten liegen. Ein solcher Zeitbereich umfasst vorteilhafterweise eine Vielzahl an Bins. It is therefore proposed that the choice of the waiting time be chosen randomly from measuring cycle to measuring cycle. The probability that an object is currently making such a relative movement with respect to the measuring system is almost zero. In order to keep the measurement time of the measurement still low, a time range can be specified, in which the waiting times are. Such a time range advantageously includes a plurality of bins.
Um ein gleichmäßiges Verschmieren zu bewirken kann zudem kann eine bereits verwendete Wartezeit für nachfolgende Messzyklen verbraucht sein. Dadurch ist ge währleistet, dass jede Wartezeit des Zeitbereichs lediglich einmal oder begrenzt oft verwendet wird. Zudem kann der Zeitbereich kleiner gewählt werden als die Anzahl der Messzyklen multipliziert mit der Zeitdauer eines Bins. Insbesondere lässt sich hierdurch die Form, in die ein Peak eines Geisterobjekts verschmiert wird sehr gut definieren. In addition, to effect a uniform smearing, an already used waiting time for subsequent measuring cycles can be used up. This ensures that each waiting time of the time range is used only once or limited often. In addition, the time range can be selected smaller than the number of measurement cycles multiplied by the duration of a bin. In particular, can be this defines very well the shape into which a peak of a ghost object smears.
Alternativ zu der zufälligen Auswahl der Wartezeit kann auch eine deterministische Wahl der Wartezeiten verwendet werden. Hierbei sind die Wartezeiten bereits vorab festgelegt und werden für die aufeinanderfolgenden Messzyklen verwendet. Die de terministische Wahl stellt die Wartezeiten derart bereit, dass keine Geisterobjekte detektiert werden. Beispielsweise werden die Wartezeiten ebenfalls innerhalb eines Zeitbereichs gewählt, wobei die Wartezeiten einen Mindestabstand voneinander aufweisen. Insbesondere werden große und kleine Wartezeiten abwechselnd ge wählt. As an alternative to the random selection of the waiting time, a deterministic choice of the waiting times can also be used. In this case, the waiting times have already been determined in advance and are used for the consecutive measuring cycles. The de terminist choice provides the waiting times so that no ghost objects are detected. For example, the waiting times are also selected within a time range, wherein the waiting times have a minimum distance from each other. In particular, large and small waiting times are alternately ge chooses.
Ein Mindestabstand ist auch für die statistische Verteilung denkbar, um die Detektio nen des fernen Objekts optimal in dem Histogramm zu verteilen. A minimum distance is also conceivable for the statistical distribution in order to optimally distribute the detections of the distant object in the histogram.
Grundsätzlich sind die Ausführungen zur statistischen Wahl der Wartezeiten sinnge mäß auf die deterministische Wahl der Wartezeiten anwendbar sowie auch umge kehrt. Basically, the statements on the statistical choice of waiting times are mutatis mutandis applicable to the deterministic choice of waiting times as well as vice versa.
An dem Messsystem ist für die Durchführung dieses Verfahrens eine Zeitsteuerein heit an der Elektronik 20 ausgebildet. Diese Elektronik steuert den zeitlichen Ablauf des Messvorgangs, insbesondere der einzelnen Messzyklen sowie der zeitlichen Ak tivierung- du Deaktivierung der einzelnen Elemente des Messsystems. Diese Zeit steuereinheit weist beispielsweise einen Timing-Controller auf. Dementsprechend steuert die Zeitsteuereinheit die genaue Einhaltung der Wartezeiten zwischen den- Messzyklen. Bezuqszeichen LI DAR Messsystem At the measuring system for the implementation of this method, a Zeitsteuerein unit is formed on the electronics 20. This electronic system controls the timing of the measuring process, in particular the individual measuring cycles as well as the activation of the individual elements of the measuring system. This time control unit has, for example, a timing controller. Accordingly, the time control unit controls the exact adherence to the waiting times between the measuring cycles. Reference LI DAR measuring system
LIDAR Sendeeinheit LIDAR transmitting unit
LIDAR Empfangseinheit LIDAR receiving unit
Sendeoptik transmission optics
Empfangsoptik receiving optics
Elektronik electronics
Sendechip transmitting chip
Emitterelement emitting element
Empfangschip receiving chip
Sensorelement sensor element
Laserlicht / Laserpuls Laser light / laser pulse
Objekt object
Peak peak
Verbindung connection
Makrozelle macrocell
TDC TDC
x-Achse (Zeit) x-axis (time)
Beginn Messzyklus Start measuring cycle
Ende Messzyklus End of measuring cycle
Aussenden Laserpuls Emitting laser pulse
Detektion Nahbereich Detection close range
Detektion Mittelbereich Detection middle area
Detektion Fernbereich Detection remote area
Histogramm histogram
Bin am
Detektion detection
erster Messzyklus first measuring cycle
zweiter Messzyklus second measuring cycle
dritter Messzyklus third measuring cycle
Objekt object
Peak 68 verschmierter Peak a,b,g Sensorgruppepeak 68 blurred peak a, b, g sensor group
1.11.... Spalte Sendechip1.11 .... Send chip column
1.11.... Spalte Empfangschip1.11 .... column receiving chip
A,B,... Reihe Sendechip a,b,... Reihe Empfangschip tstart Zeitpunkt A, B, ... series transmission chip a, b, ... series reception chip t start time
tende Zeitpunkt t the end of the time
t0 Zeitpunkt t 0 time
ti Zeitpunkt ti time
t2 Zeitpunkt t 2 time
t2* Zeitpunkt t 2 * time
t3 Zeitpunkt t 3 time
t4 Zeitpunkt t 4 time
t5 Zeitpunkt t 5 time
t6 Zeitpunkt t 6 time
t7 Zeitpunkt t 7 time
t8 Zeitpunkt t 8 time
Tg Zeitpunkt T g time
Zeitpunkt T2 Zeitpunkt Time T 2 time
Wartezeit DG2 Wartezeit Waiting time DG 2 waiting time

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Durchführen eines Messvorgangs für ein LI DAR Messsystem (10),1. A method for performing a measuring operation for a LI DAR measuring system (10),
- wobei während des Messvorgangs eine Mehrzahl an wesensgleichen - Wherein during the measurement process, a plurality of the same thing
Messzyklen (60, 62, 64) durchgeführt werden,  Measuring cycles (60, 62, 64) are performed,
- wobei ein neuer Messzyklus (62) erst nach dem Ende des vorangehenden Messzyklus (60) und einer Wartezeit (At1,At2) beginnt, wherein a new measurement cycle (62) begins only after the end of the preceding measurement cycle (60) and a waiting time (At 1 , At 2 ),
- wobei sich die Wartezeiten (At1,At2) aufeinanderfolgender Messzyklen (60, 62) unterscheiden. - Wherein the waiting times (At 1 , At 2 ) of successive measuring cycles (60, 62) differ.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit 2. The method according to claim 1, characterized in that the waiting time
(At1,At2) innerhalb eines vordefinierten Zeitabschnitts liegt. (At 1 , At 2 ) lies within a predefined period of time.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit (At1,At2) eines Messzyklus zufällig gewählt ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the waiting time (At 1 , At 2 ) of a measuring cycle is chosen randomly.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wartezeit (At1,At2), welche bei einem Messvorgang bereits verwendet wurde, für nachfolgende Messzyklen verbraucht ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a waiting time (At 1 , At 2 ), which has already been used in a measuring operation, is consumed for subsequent measuring cycles.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wartezeit 5. The method according to claim 4, characterized in that a waiting time
(At1,At2) zum mehrfachen Verbrauch vorhanden ist. (At 1 , At 2 ) is available for multiple usage.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit (At1,At2) eines Messzyklus deterministisch gewählt ist. 6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the waiting time (At 1 , At 2 ) of a measuring cycle is chosen deterministically.
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