EP4377712A1 - Optische detektionsvorrichtung zur überwachung eines überwachungsbereichs mit überprüfung der funktionalen sicherheit - Google Patents

Optische detektionsvorrichtung zur überwachung eines überwachungsbereichs mit überprüfung der funktionalen sicherheit

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Publication number
EP4377712A1
EP4377712A1 EP22754818.7A EP22754818A EP4377712A1 EP 4377712 A1 EP4377712 A1 EP 4377712A1 EP 22754818 A EP22754818 A EP 22754818A EP 4377712 A1 EP4377712 A1 EP 4377712A1
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EP
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reception
time interval
test
measurement
light
Prior art date
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Pending
Application number
EP22754818.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Schenk
Juergen Nies
Frank SELBMANN
Johannes APPL
Heiko Hofmann
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60W2420/408—Radar; Laser, e.g. lidar

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an optical detection device, which is provided for monitoring at least one monitoring area, in which at least one light-emitting component is controlled to emit at least one light signal, at least one reflected light signal is received by at least one receiver with at least two reception areas, at least one received variable is determined from at least one received light signal, with a functional safety of the detection device being checked at least temporarily.
  • the invention also relates to an optical detection device for monitoring at least one monitored area, with at least one light-emitting component for emitting light signals, with at least two receiving areas for receiving reflected light signals, with at least one means for determining reception variables from received light signals, with at least one Means for controlling the optical detection device and for processing received variables, and with at least one means for checking a functional safety of the De tektionsvorraum.
  • the invention also relates to a vehicle with at least one detection device for monitoring at least one monitored area, the at least one detection device having at least one light-emitting component for emitting light signals, at least two receiving areas for receiving reflected light signals, at least one means for determining received variables from received light signals, at least one means for controlling the optical detection device and for processing received variables, and at least one means for checking a functional safety of the detection device.
  • a method for calibrating an optical scanning system is known from DE 10 2017 223 618 A1.
  • the method starts with the step in which the optical transmission unit emits laser lines which are emitted into the rear area of the housing during the dark phase.
  • the optical scanning system radiates onto the rear or rear area of the housing, which is opaque to optical rays.
  • the laser lines are deflected using the reflector unit, which is located in the rear area of the housing. This means that the reflector unit deflects the laser lines in such a way that laser lines are directly, i. H. be received or detected by the optical receiving unit without interacting with objects from the environment outside the housing.
  • the laser lines deflected or deflected by the reflector unit are received by the receiving unit.
  • a position of the laser lines is determined and in a subsequent step, a detector unit of the optical receiving unit is calibrated as a function of the position of the laser lines.
  • the laser power can be determined as a function of the deflected laser line in one step.
  • eye safety can be determined as a function of the deflected laser line, individual laser diodes can be monitored as a function of the deflected laser line, or the functional safety of the optical scanning system can be monitored.
  • the invention is based on the object of designing a method, a detection device and a vehicle of the type mentioned at the outset, in which the functional safety of the detection device is improved. Disclosure of Invention
  • the duration of the transmission of the light signals is limited to a predetermined transmission time interval in order to implement the eye safety of the detection device, to check the eye safety of the detection device at least one of the reception areas as a measuring reception area and at least one of the reception areas is configured as a test reception area, at least one measurement reception variable is generated that characterizes a quantity of light that is detected with at least one measurement reception area in at least one measurement time interval, at least one test reception variable is generated that Characterized amount of light that is detected with at least one test reception area in at least one test time interval, wherein the at least one test time interval is longer than the at least one measurement time interval and the at least one test time interval is longer than the Sen de- Time interval if at least one test reception variable characterizes a quantity of light that is greater than the quantity of light that is characterized with the least one measurement reception variable outside of a predetermined tolerance variable, an error state is generated.
  • the emission of light signals is limited in order to ensure eye safety of the detection device.
  • the duration of the transmission of a light signal is limited to a predetermined transmission time interval.
  • the quantity of light transmitted is greater the longer the transmission time interval.
  • the eye safety of the detection device is realized by limiting the amount of light emitted to the transmission time interval.
  • the transmission time interval is specified, in particular depending on the type of light signals transmitted, in such a way that eye safety is reliably implemented.
  • the eye safety of the detection device within the meaning of the invention is a function and/or property of the detection device that ensures that, in particular, legally prescribed eye safety limits are observed when operating the detection device. Eye safety is a functional safety of the detection device.
  • the limitation of the duration of the transmission of a light signal can be implemented with at least one security means, in particular by software and/or hardware.
  • the at least one transmission time interval can advantageously be specified in such a way that the transmission of the light signals is well below the eye safety limit. In this way it can be ensured that the eye safety limit is reliably observed.
  • reflected light signals which can be referred to as echo signals
  • echo signals are received and converted into received variables.
  • light signals from at least one monitoring area that are reflected in particular by objects can be received with the receiving areas.
  • Information about the monitoring area in particular object information such as distance, speed and/or direction of objects relative to the detection device, can be determined from the received variables.
  • reception variables can be used which originate from echo signals coming from the at least one monitoring area.
  • received quantities of light signals reflected within the detection device can be used.
  • a malfunction, in particular of at least one safety means, can result in a light signal continuing to be transmitted even after the end of the transmission time interval. This can lead to interference with eye safety.
  • the reflected light signals are received with at least two reception areas, namely at least one measurement reception area and at least one test reception area, and converted into respective reception variables.
  • the reflected light signals are recorded with the at least one measurement reception area for the duration of at least one measurement time interval. With at least one test reception area, the light signals are recorded for the duration of at least one test time interval.
  • the at least one test time interval is longer than the transmission time interval. In this way, the at least one test receiving area can be used to detect light signals that are emitted with the at least one light-emitting component beyond the end of the at least one measurement time interval.
  • the at least one test time interval is longer than the at least one measurement time interval and the transmission time interval. In this way, light signals can be received and converted for a longer period of time with the at least one test reception area than with the at least one measurement reception area.
  • a target state with regard to the light emission can be characterized in this way, assuming functioning eye safety, in particular a functioning safety device.
  • an actual state with regard to the light emission for eye safety, in particular for the at least one safety means can be characterized.
  • the quantity of light, which is characterized with at least one test reception variable is greater than the quantity of light, which is characterized with at least one measurement reception variable, outside a specified tolerance limit, i.e. the actual state with regard to the light emission outside a tolerance limit of the target state deviates, it is concluded that echo Signals were detected, which originate from the at least one light-emitting component emitted light signals. From this it is concluded that the limitation of the emission of light signals is incorrect. An error state is then generated in order not to endanger the eye safety of the detection device.
  • the tolerance limit for the comparison of the test reception variables and the measurement reception variables can advantageously be specified in particular at the end of a production line.
  • the tolerance limit can advantageously also be zero.
  • the measurement reception areas and the test reception areas can advantageously be reception areas of the same type.
  • part of the reception areas can be configured as measurement reception areas and another part of the reception areas as test reception areas.
  • the at least one light-emitting component can be used to emit light signals in the form of, in particular, pulsed laser signals.
  • Laser signals can be implemented simply and precisely.
  • the detection device can work according to a signal transit time method, in particular a signal pulse transit time method.
  • Detection devices working according to the signal pulse propagation time method can be designed and referred to as time-of-flight (TOF), light detection and ranging systems (LiDAR), laser detection and ranging systems (LaDAR) or the like .
  • TOF time-of-flight
  • LiDAR light detection and ranging systems
  • LaDAR laser detection and ranging systems
  • the detection device can advantageously be designed as a scanning system.
  • a monitoring area can be scanned with light signals, i.e. scanned.
  • the directions of propagation of the light signals over the surveillance area can be changed, in particular pivoted.
  • At least one signal deflection device in particular a scanning device, a deflection mirror device or the like, can be used here.
  • the detection device can be designed as a so-called flash system, in particular as a flash LiDAR. Appropriately widened light signals can cover a larger part of the surveillance area or the entire surveillance area at the same time. exude wealth.
  • the detection device can advantageously be designed as a laser-based distance measuring system.
  • Laser-based distance measuring systems can have lasers, in particular diode lasers, as signal sources.
  • pulsed laser signals can be sent with lasers.
  • Lasers can be used to emit light signals in wavelength ranges that are visible or invisible to the human eye.
  • receivers of the detection device can be sensors designed for the wavelength of the emitted light signals, in particular point sensors, line sensors and/or area sensors, in particular (avalanche) photodiodes, photodiode lines, CCD sensors, active pixel sensors, in particular CMOS sensors or the like , have or consist of.
  • Laser-based distance measurement systems can advantageously be designed as laser scanners. Laser scanners can be used to scan monitoring areas with, in particular, pulsed laser signals, in particular laser beams.
  • the invention can advantageously be used in vehicles, in particular motor vehicles.
  • the invention can advantageously be used in land vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses, motorcycles or the like, aircraft, in particular drones, and/or water vehicles.
  • the invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • the invention is not limited to vehicles. It can also be used in stationary operation, in robotics and/or in machines, in particular construction or transport machines such as cranes, excavators or the like.
  • the detection device can advantageously be connected to at least one electronic control device of a vehicle or a machine, in particular a driver assistance system and/or a chassis control system and/or a driver information device and/or a parking assistance system and/or a gesture recognition system or the like, or be part of such be. In this way, at least some of the functions of the vehicle or machine can be performed au tonomously or semi-autonomously.
  • the detection device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, in particular potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like, and/or movements and /or gestures are used.
  • At least one measurement time interval and/or at least one test time interval and/or one transmission time interval can be realized at least partially with a temporal overlap and/or at least one measurement time interval and/or at least one test time interval and /or a transmission time interval can be started at the same time.
  • the same light signal can be received at least temporarily with the at least one measurement reception area and with the at least one test reception area.
  • the received variables determined in each case can be better compared with one another.
  • the measurement reception parameters and the test reception parameters can be determined simultaneously in a time-saving manner.
  • Gaps can be avoided by starting the time intervals at the same time. In this way, the measurement reception variables and the test reception variables can be compared better with one another.
  • At least one measurement time interval and at least one test time interval can be started one after the other without overlapping. In this way, the measurement reception parameters and the test reception parameters can be determined one after the other.
  • At least one test reception variable and at least one measured reception variable can be determined from spatially adjacent reception areas and/or respective measured reception variables can be determined from at least two spatially adjacent measured reception areas and/or respective test reception variables of at least two spatially adjacent test reception areas are determined. In this way, with those involved Reception areas the same light signal can be received. In this way, a comparability of the received variables determined can be further improved.
  • respective measurement reception variables can be determined from at least two spatially adjacent measurement reception areas.
  • respective test reception variables can be determined from at least two spatially adjacent test reception areas. In this way, a spatial resolution can also be achieved when detecting the light signals. In particular, directions from which light signals come can be determined.
  • several measurement reception areas and/or several test reception areas can be arranged in a matrix and/or in rows.
  • the at least one measurement time interval can be specified with approximately the same length as the transmission time interval and/or the at least one measurement time interval cannot be specified with a length greater than at least one transmission time interval .
  • a target state with regard to the light emission can be characterized more precisely with the at least one measurement receiving area, assuming that eye safety is working, in particular that at least one safety means is working.
  • the at least one measurement time interval cannot be specified with a greater length than at least one transmission time interval.
  • the at least one measurement/reception area can detect at most the amount of light that is emitted with the at least one light-emitting component during the transmission time interval when the eye safety device is functioning, in particular the safety means are functioning.
  • Detection device are carried out and / or at least one check of eye safety is carried out outside of the regular operation of the detection device. With an eye safety check during regular operation, the safety shutdown can be checked more frequently.
  • all reception areas can instead be used as measurement reception areas in regular operation.
  • the eye safety check can be carried out after the detection device has been switched on. In this way, malfunctions can be detected before regular operation begins.
  • modulated light signals can be sent with at least one light-emitting component.
  • information about the at least one monitoring area in particular distances, speeds and/or directions of detected objects in the monitoring area, can be determined better, in particular more simply and/or more precisely.
  • modulated light signals can be sent in the form of light pulses.
  • the detection device can be operated in particular according to a time-of-flight method (time-of-flight).
  • modulated light signals can be sent as continuous wave signals.
  • the at least one photoelectric component can be controlled by means of, in particular, electrical trigger signals to emit light signals.
  • Trigger signals can be generated with appropriate means of the detection device, in particular a control and/or driver device.
  • a shutdown of at least one photoelectric component, at least one error signal, at least one optical, acoustic and/or haptic output signal or the like can be generated as an error condition.
  • the further transmission of light signals can be ensured by switching off at least the at least one photoelectric component.
  • Information about the defectiveness of the detection device in particular the eye safety of the detection device, can be output with error signals.
  • error signals can be processed automatically.
  • the object is achieved according to the invention with the detection device in that the detection device has at least one safety means for limiting the duration of the transmission of light signals to a predetermined transmission time interval to implement eye safety and at least one checking device for the at least one safety means, wherein the Checking device has
  • Means for configuring at least one reception area as a measurement reception area for the purpose of generating at least one measurement reception variable from at least one received light signal, which characterizes an amount of light that can be detected with at least one measurement reception area in at least one measurement time interval,
  • Means for configuring at least one reception area as a test reception area for the purpose of generating at least one test reception variable from at least one received light signal, which characterizes an amount of light that can be detected with at least one test reception area in at least one test time interval,
  • the detection device has at least one checking device for checking the at least one safety means for limiting the emission of light signals.
  • the checking device can be used to check whether the at least one safety means is working properly.
  • the function of the at least one security means is to limit the duration of the transmission of the light signals. In this way, eye safety can be implemented with the at least one safety device. The eye safety of the detection device can be checked with the at least one checking device.
  • the at least one checking device can be used to determine if at least one safety device does not switch off the transmission of a light signal after a predetermined transmission time interval due to a malfunction.
  • an error state can be generated by means of the checking device.
  • the error state can include appropriate measures.
  • the at least one light-emitting component can be switched off.
  • at least one error signal and/or at least one optical, acoustic and/or haptic output signal can be generated.
  • At least one measurement reception area and at least one test reception area can be formed from reception areas of the same type and/or at least one measurement reception area and/or at least one test reception area can be configured separately for detecting reception variables at different time intervals.
  • At least one measurement reception area and/or at least one test reception area can be formed from reception areas of the same type. In this way, reception areas of the at least one receiver can be configured either as measurement reception areas or as test reception areas.
  • At least one measurement reception area and/or at least one test reception area can be controlled separately at different time intervals in order to record reception variables. In this way, the measurement Reception areas and the test reception areas are activated for different time intervals.
  • At least one receiver can have a plurality of point sensors, at least one line sensor and/or at least one area sensor, with which the respective reception areas are realized.
  • a reception area is realized with a point sensor. By using several point sensors, several reception areas can be realised.
  • a point sensor can in particular be a photodiode or the like.
  • a line sensor With a line sensor, several reception areas are arranged in one line. Line sensors can be made more compact and/or easier to read than individual point sensors arranged side by side.
  • a line sensor can advantageously be implemented as a line of diodes or a line of an area sensor, in particular a CCD sensor, an active pixel sensor or the like.
  • a plurality of reception areas are arranged in the form of a surface, in particular in the form of a matrix.
  • a surface sensor can advantageously be implemented as a CCD sensor, active pixel sensor or the like.
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the detection device has at least one safety means for limiting the duration of the transmission of light signals to a predetermined transmission time interval to implement eye safety and at least one checking device for the at least one safety means, the checking device having
  • Means for configuring at least one reception area as a measurement reception area for the purpose of generating at least one measurement Reception variable from at least one received light signal, which characterizes a quantity of light that can be detected with at least one measurement reception area in at least one measurement time interval,
  • Means for configuring at least one reception area as a test reception area for the purpose of generating at least one test reception variable from at least one received light signal, which characterizes an amount of light that can be detected with at least one test reception area in at least one test time interval,
  • the vehicle has at least one detection device which adheres to eye safety limits. With the at least one detection device, at least one monitoring area outside the vehicle and/or inside the vehicle can be monitored, in particular for objects.
  • the vehicle can have at least one driver assistance system.
  • the vehicle can be operated autonomously or semi-autonomously.
  • At least one detection device can advantageously be functionally connected to at least one driver assistance system.
  • information about a monitoring area in particular object information, which is determined with the at least one detection device, can be used with the at least one driver assistance system to control autonomous or semi-autonomous operation of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a vehicle in front view, with a driver assistance system and a LiDAR system for detecting objects in front of the vehicle in the direction of travel;
  • FIG. 2 shows a functional representation of the vehicle with the driver assistance system and the LiDAR system from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a plan view of a section of a receiver of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2 with a large number of reception areas arranged over a large area;
  • Figure 4 viewed from top to bottom, shows the time characteristics of a trigger input signal for a trigger output signal for controlling a laser of the LiDAR system from Figures 1 and 2, the trigger output signal, a measurement integration signal for controlling measurement reception areas of the receiver from FIG. 3 and a test integration signal for controlling test reception areas of the receiver, with safety means of the LiDAR system ending the transmission of laser signals with the laser after a transmission time interval with safety means of the LiDAR system;
  • Figure 5 shows an intensity-reception range diagram for reception variables, which are generated from the laser echo signals integrated over the integration time of the respective reception ranges, along a column with reception ranges of the receiver from Figure 3, the reception ranges being alternately designated as measurement reception ranges and driven as test reception areas with the respective integration signals and the safety means of the LiDAR system terminate the transmission of a laser signal with the laser after the transmission time interval;
  • FIG. 6 viewed from top to bottom, shows the time curves analogously to FIG. 4, the transmission of the transmission signal with the laser not being terminated after the transmission time interval;
  • FIG. 7 shows an intensity-reception range diagram for reception variables analogous to FIG. 5, the transmission of a transmission signal with the laser not being terminated after the transmission time interval.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle 10 by way of example in the form of a passenger car.
  • the vehicle 10 has an optical detection device, for example in the form of a LiDAR system 12.
  • the LiDAR system 12 is designed as a laser scanner.
  • the LiDAR system 12 can be a near field laser scanner (NFL), for example.
  • NNL near field laser scanner
  • the LiDAR system 12 is arranged in the front bumper of the vehicle 10 .
  • a monitoring area 14 in the direction of travel 16 in front of the vehicle 10 can be monitored for objects 18.
  • the LiDAR system 12 can also be arranged elsewhere on the vehicle 10 and directed differently.
  • the LiDAR system 12 can also be arranged in the vehicle 10 for monitoring an interior.
  • the LiDAR system 12 can be used to determine object information, for example distances, directions and speeds of objects 18 relative to the vehicle 10 or the LiDAR system 12, or corresponding characterizing variables.
  • the objects 18 can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, for example potholes or stones, road boundaries, traffic signs, Open spaces, such as parking spaces, precipitation or the like act.
  • the LiDAR system 12 can also be used to capture gestures from people.
  • the LiDAR system 12 is connected to a driver assistance system 20 of the vehicle 10 .
  • the vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with the driver assistance system 20 .
  • the LiDAR system 12 includes, for example, a sensor unit 22, for example in the form of an NFL sensor, and a control unit 24.
  • the sensor unit 22 is connected via an interface 26, for example a low-voltage differential signaling (LVDS) interface, for example a FPD-Link III, connected to the control unit 24.
  • LVDS low-voltage differential signaling
  • FPD-Link III FPD-Link III
  • the sensor unit 22 has a serializer 28 and the control unit 24 has a deserializer 30 .
  • the sensor unit 22 comprises a transmitting device 32, a receiving device 34, a driver and safety device 36 and the serializer 28.
  • the control unit 24 comprises a control and evaluation device 38 and the deserializer 30.
  • Data can be transmitted from the receiving device 34 to the control and evaluation device 38 via the interface 26 .
  • the interface 26 has a return channel.
  • the control and evaluation device 38 can communicate with the receiving device 34 via the return channel, for example using a 12C protocol.
  • the transmitting device 32 has, for example, a laser 40, for example a diode laser, as a signal source. With the laser 40, for example, pulsed laser signals 42 can be emitted.
  • the transmission device 32 can optionally have at least one optical system, for example at least one optical lens, with which the generated laser signals 42 can be correspondingly influenced, for example widened and/or focused.
  • the LiDAR system 12 can be designed as a scanning LiDAR system or as a flash LiDAR system.
  • the transmission device 32 can optionally have a signal deflection device. sen, with which the laser signals 42 can be directed into the monitoring area 14 Kings NEN.
  • the signal deflection device can be changeable, for example pivotable. In this way, the directions of propagation of the laser signals 42 can be swiveled and the monitoring area 14 can be scanned or sampled.
  • the transmission device 32 is connected to the driver and safety device 36 via a control connection 44 .
  • the laser 40 can be controlled via the control connection 44 with trigger output signals 46 from the driver and safety device 36 for sending out the laser signals 42 .
  • FIG. 4 shows an example of a section of a trigger output signal 46 over time.
  • the driver and safety device 36 is connected to the receiving device 34 via a signal connection 48 .
  • Trigger input signals 50 can be transmitted from the receiving device 34 to the driver and safety device 36 via the signal connection 48 .
  • FIG. 4 shows a section of a trigger input signal 50 over time as an example.
  • the driver and safety device 36 has a connection between the signal connection 48 and the control connection 44 that can be switched off, via which the trigger input signals 50 are transmitted from the signal connection 48 to the control connection 44 and transmitted as trigger output signals 46 to the transmitting device 32 who can.
  • the driver and safety device 36 has a safety device 47 with which the connection between the signal connection 48 and the control connection 44 can be interrupted.
  • the safety means 47 can be used, for example, to limit the transmission of laser signals 42 to a predetermined transmission time interval TS.
  • the transmission time interval TS is specified in such a way that the emitted light signals 42 are below an eye safety limit. In this way, eye safety can be realized when operating the LiDAR system 12 .
  • the receiving device 34 has a receiver 52 and electronic components for controlling the receiver 52 and for generating received variables 54 .
  • the receiver 52 and the electronic components can, for example, as Image sensor, a so-called imager, can be realized as a “system on chip”.
  • the receiving device 34 has signal generation means with which the trigger input signals 50 can be generated.
  • the receiver 52 is realized, for example, as a surface sensor in the form of a CCD array. Alternatively, an active pixel sensor, several rows of photodiodes or the like can also be provided. A section of the receiver 52 is shown in FIG. 3 in a plan view.
  • the receiver 52 has a multiplicity of reception areas 56 which are arranged next to one another in a number of rows 58 .
  • the reception areas 56 can also be referred to as “pixels”.
  • reception areas 56 light signals, for example echo signals 60 from laser signals 42 reflected, for example, from an object 18 in the surveillance area 14, can be converted into corresponding electrical reception signals.
  • the received variables 54 can be generated from the received signals.
  • the received echo signals 60 for example their amount of light or light energy, can be characterized with the reception variables 54.
  • the reception areas 56 can be activated for different time intervals TE, in which reception variables 54 can be generated from incident echo signals 60 .
  • the time intervals TE can also be referred to as "integration times".
  • reception areas 56 located in the same row 58 can be activated in the same time interval TE.
  • the receiving device 34 can optionally have an echo signal deflection device and/or an optical system, for example an optical lens, with which the echo signals 60 can be directed to the receiver 52 .
  • an echo signal deflection device and/or an optical system, for example an optical lens, with which the echo signals 60 can be directed to the receiver 52 .
  • the receiving device 34 is connected to the serializer 28 and the deserializer 30 to the control and evaluation device 38 by means of the interface 26 .
  • the received variables 54 generated with the receiving device 34 can be processed with the control and evaluation device 38 .
  • the Control and evaluation device 38 can be used to determine object variables, for example distance variables, direction variables and/or speed variables, from received variables 54, which characterize distances, directions or speeds of detected objects 18 relative to LiDAR system 12 or relative to vehicle 10.
  • the receiver 52 can be configured with the control and evaluation device 38, for example via the l 2 C protocol.
  • the reception areas 56 can be activated with corresponding integration signals 64 for the respective time intervals TE.
  • the integration signals 64 can, for example, be square pulses with the length of the corresponding time interval TE.
  • the respective time interval TE can be started with the rising flank ke of the square-wave pulse of an integration signal 64 and the corresponding reception areas 56 for detecting echo signals 60 can be activated for the duration of the square-wave pulse.
  • the driver and safety device 36 can be configured with the control and evaluation device 38 .
  • the length of the transmission time interval TS can be specified, in which a laser signal 42 is transmitted with the laser 40 .
  • the transmission time interval TS can be started with the control and evaluation device 38 .
  • the transmission time interval TS and the time intervals TE of the reception areas 56 can be coordinated, for example started simultaneously.
  • control and evaluation device 38 has a safety shutdown testing means 62 .
  • the function of the safety means 47 of the driver and safety device 36 can be checked with the safety shutdown test means 62 and further transmission of the laser signal 42 can be prevented if a malfunction is detected.
  • reception areas 56 can be controlled as test reception areas 56T by means of test integration signals 64T for activation during the test time intervals TET with the safety shutdown test means 62 to check the function of the safety means 47.
  • Another part of the reception areas 56 can be used as measurement reception areas 56T by means of measurement integration signals 64M Activation can be controlled during the measurement time intervals TEM.
  • the measurement time intervals TEM are somewhat shorter than the transmission time interval TS.
  • the test time intervals are longer than the measurement time intervals TEM and longer than the transmission time interval TS.
  • the test time intervals TET are specified so that the LiDAR system 12 is operated below the eye safety limit.
  • test reception variables 54T ascertained during the check using the test reception areas 56T can be compared with the measurement reception variables 54M ascertained using the measurement reception areas 56M with the safety shutdown checking means 62 . If the test reception variables 54T characterize a quantity of light in the received echo signal 60 that is greater than the quantity of light in the received echo signal 60 that is characterized with the measurement reception variables 54M, an error state control means 63 of the safety shutdown test means 62 can detect an error state to be generated. For example, with the error status control means 63, the connection between the signal connection 48 and the connection Steuerver 44 of the driver and safety device 36 can be interrupted as an error status.
  • control and evaluation device 38 and the driver and safety device 36 can be implemented centrally or decentrally. Parts of the functions and components of the control and evaluation device 38 and the driver and safety device 36 can also be integrated into the transmitting device 32 and/or the receiving device 34 .
  • the control and evaluation device 38, the driver and safety device 36 and the driver assistance system 20 can also be partially combined.
  • the functions of the control and evaluation device 38 and the driver and safety device 36 are implemented in terms of software and hardware.
  • a method for operating the LiDAR system 12 is explained in more detail below.
  • the regular operation for monitoring the monitoring area 14 and then a test operation for checking the safety means 47 of the driver and safety device 36 are described first.
  • the receiving device 34 is configured with the control and evaluation device 38 and the measurement is started.
  • All reception areas 56 are configured as measurement reception areas 56M and are controlled with the same measurement integration signal 64M specified by control and evaluation device 38.
  • Measurement reception areas 56M are activated for the same measurement time interval TEM to receive echo signals 60 .
  • the receiving device 34 transmits a trigger input signal 50 to the driver and safety device 36 for the duration of the measurement time interval TEM.
  • the driver and safety device 36 transmits the trigger input signal 50 as a trigger output signal 46 via the control connection 44 to the transmitting device 32.
  • the laser 40 sends a pulsed laser signal 42 into the monitoring area 14 in response to the trigger output signal 46 for the duration of the measurement time interval TEM.
  • the driver and safety device 36 With the start of the measurement integration signal 64M, the driver and safety device 36 also starts the predetermined transmission time interval TS. After the transmission time interval TS has elapsed, the connection between the signal connection 48 and the control connection 44 is interrupted by the safety means 47 so that no trigger output signal 46 is transmitted to the transmission device 32 any longer. The emission of the laser signal 42 is thus terminated. This prevents an eye safety limit from being exceeded in the event of a malfunction, for example when the measurement integration signal 64M is transmitted.
  • the emitted laser signal 42 is reflected, for example, on the object 18 in the monitoring area 14 in the direction of the LiDAR system 12 .
  • the reflected laser signal 42 is received as an echo signal 60 with the measurement reception areas 56 and the respective reception quantities 54M are generated.
  • the received variables 54M are transmitted to the control and evaluation devices 38 .
  • An amplitude image 66 which characterizes the intensity profile of the echo signal 60 along the reception areas 56M of the receiver 52 is determined with the control and evaluation devices 38 .
  • Figure 5 shows an example of the section of an amplitude image 66 along a column perpendicular to the lines 58 of the receiver 52 shown.
  • object variables for example distance variables, direction variables and/or speed variables
  • reception variables 54M which distances, directions or speeds of the detected object 18 relative to the LiDAR system 12, or relative to the respective reception area 56M , characterize.
  • the determined object sizes are transmitted to driver assistance system 20 .
  • the object variables are used with the driver assistance system 20 in order to operate the vehicle 10 autonomously or partially autonomously.
  • the receiving device 34 is configured accordingly with the control and evaluation device 38 and the measurement is started.
  • part of the reception areas 56 is configured as measurement reception areas 56M and part of the reception areas 56 as test reception areas 56T.
  • rows 58 with receiving areas 56 are configured alternately as measurement receiving areas 56M and test receiving areas 56T.
  • the measurement reception areas 56M are controlled with the same measurement integration signal 64M specified by the control and evaluation device 38 .
  • the measurement reception areas 56M are activated for the same measurement time interval TEM for receiving echo signals 60.
  • the test reception areas 56T are controlled with the same test integration signal 64T specified by the control and evaluation devices 38.
  • the test reception areas 56T are ready to receive echo signals 60 for the same test time interval TET.
  • the measurement time interval TEM starts at the same time as the test time interval TET.
  • the receiving device 34 transmits the trigger input signal 50 to the driver and safety device 36 for the duration of the measurement time interval TEM.
  • the driver and safety device 36 transmits the trigger input signal 50 as a trigger output signal 46 to the transmitting device 32.
  • the pulsed laser signal 42 is sent into the monitoring area 14 in response to the trigger output signal 46 for the duration of the measurement time interval TEM.
  • the driver and safety device 36 also starts the predetermined transmission time interval TS.
  • the connection between the signal connection 48 and the control connection 44 is interrupted analogously to regular operation after the transmission time interval TS has elapsed, so that the trigger output signal 46 is no longer transmitted to the transmission device 32.
  • the transmission of the laser signal 42 is thus terminated.
  • the signal curves for this situation are shown in FIG.
  • the laser signal 42 reflected on the object 18 in the monitoring area 14 in the direction of the LiDAR system 12 is received as an echo signal 60 during the measurement time interval TEM and respective measurement reception variables 54M are generated.
  • the echo signal 60 is received during the test time interval TET with the illuminated test reception areas 56T and respective test reception variables 54T are generated.
  • the measurement reception variables 54M and the test reception variables 54T are transmitted to the control and evaluation devices 38 .
  • An amplitude image 66 is determined with the control and evaluation devices 38 , which characterizes the intensity profile of the echo signal 60 along the measurement reception areas 56M and the test reception areas 56T of the receiver 52 .
  • FIG. 5 the section of the amplitude image 66 along a column perpendicular to the lines 58 of the receiver 52 is shown as an example, with the driver and safety device 36 functioning properly there.
  • the transmission time interval TS is somewhat longer than the measurement time interval TEM.
  • the laser 40 is activated with the trigger output signal 46, for example, for a further period of the trigger output signal 46 to emit the laser signal 42.
  • the part of the associated echo signal 60 that is correspondingly later in time is no longer received with the measuring reception areas 56M, since these are not active outside of the measuring time interval TEM.
  • the later part of the echo signal is nals 60 with the test reception areas 56T are received within the test time interval TET. The consequence of this is that the test reception areas 56T are exposed to the echo signal 60 of the laser signal 42 for a little longer than the measurement reception areas 56M.
  • the measurement reception variables 54M which characterize the quantity of light received with the corresponding measurement reception areas 56M, are therefore, as shown in FIG. 5, somewhat smaller than the respective test reception variables 54T, which are received with the respectively adjacent test reception areas 56T .
  • the differences in intensity of the measurement reception variables 54M and the test reception variables 54T of the adjacent measurement reception areas 56M and test reception areas 56T lie within a tolerance limit specified, for example.
  • the adjacent test reception variables 54T and measurement reception variables 54 are compared with one another. Since the intensity differences are within the tolerance limit, no error state is generated with the safety shutdown test means 62 .
  • the driver and safety device 36, or the safety means 47 does not function properly, it can happen that after the transmission time interval TS has elapsed, the connection between the signal connection 48 and the control connection 44 is not interrupted.
  • the trigger output signal 46 is therefore transmitted further to the transmission device 32 .
  • the transmission of the light signal 42 continues even after the transmission time interval TS has elapsed.
  • the signal curves for this situation are shown in FIG. Eye safety is endangered if the light signal 42 is emitted for a longer period of time.
  • the laser signal 42 reflected on the object 18 in the monitoring area 14 in the direction of the LiDAR system 12 is received during the measurement time interval TEM with the respective measurement reception areas 56M as an echo signal 60 and corresponding measurement reception variables 54M are generated.
  • the echo signal 60 is received during the test time interval TET with the respective test reception ranges 56T and corresponding test reception variables 54T are generated.
  • the measurement reception parameters 54M and the test reception parameters 54T are transmitted to the control and evaluation devices 38 .
  • the control and evaluation devices 38 With the control and evaluation devices 38 the amplitude image 66 is determined, which characterizes the intensity profile of the echo signal 60 along the reception areas 56 of the receiver 52.
  • FIG. 7 shows the section of the amplitude image 66 along a column perpendicular to the lines 58 of the receiver 52, in which the driver and safety device 36 does not function properly.
  • the trigger output signal 46 is continued after the end of the transmission time interval TS and the laser 40 is activated further to emit the laser signal 42 .
  • the temporally rear part of the echo signal 60 of the continued laser signal 42 is no longer received with the measurement reception ranges 56M after the end of the measurement time interval TEM.
  • the chronologically rear part of the echo signal 60 is received with the test reception areas 56T up to the end of the test time interval TET.
  • the measurement reception variables 54M of the measurement reception areas 56M are significantly smaller than the test reception variables 54T of the respectively adjacent test reception areas 56T in comparison to interference-free operation, as shown in FIG.
  • the adjacent test reception sizes 54T and measurement reception sizes 54M are compared with each other. Since the intensity differences of the measurement reception variables 54M and the test reception variables 54T of the adjacent measurement reception areas 56M and test reception areas 56T are outside the specified tolerance limit, a malfunction in the safety means 47 is assumed. An error state in the form of an interruption in the connection between the control connection 44 and the signal connection 48 of the driver and safety device 36 is generated with the safety shutdown test means 62 .

Landscapes

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung (12), eine Detektionsvorrichtung (12) und ein Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (12) beschrieben. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein lichtemittierendes Bauteil (40) zur Aussendung wenigstens eines Lichtsignals (42) angesteuert. Wenigstens ein reflektiertes Lichtsignal (60) wird mit wenigstens zwei Empfangsbereichen wenigstens eines Empfängers (52) empfangen. Aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42) wird wenigstens eine Empfangsgröße ermittelt. Eine funktionale Sicherheit der Detektionsvorrichtung (12) wird wenigstens zeitweise überprüft. Eine Dauer der Aussendung der Lichtsignale (42) wird jeweils auf ein vorgegebenes Sende-Zeitintervall begrenzt. Zur Überprüfung der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung (12) wird wenigstens eine Mess-Empfangsgröße generiert, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich in einem Mess-Zeitintervall erfasst wird. Wenigstens eine Test-Empfangsgröße wird generiert, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich in einem Test-Zeitintervall er-fasst wird. Das Test-Zeitintervall ist länger als das Mess-Zeitintervall und das Test-Zeitintervall ist länger als das Sende-Zeitintervall. Falls eine Test-Empfangsgröße eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße größer ist als die Lichtmenge, die mit der Mess-Empfangsgröße charakterisiert wird, ein wird Fehlerzustand generiert.

Description

Beschreibung
OPTISCHE DETEKTIONSVORRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG EINES ÜBERWACHUNGSBEREICHS MIT ÜBERPRÜFUNG DER FUNKTIONALEN SICHERHEIT
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrich tung, welche zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs vorgesehen ist, bei dem wenigstens ein lichtemittierendes Bauteil zur Aussendung wenigstens eines Lichtsignals angesteuert wird, wenigstens ein reflektiertes Lichtsignal mit wenigstens zwei Empfangsbereichen we nigstens eines Empfängers empfangen wird, aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal wenigstens eine Empfangsgröße ermit telt wird, wobei eine funktionale Sicherheit der Detektionsvorrichtung wenigstens zeitweise über prüft wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung zur Überwachung we nigstens eines Überwachungsbereichs, mit wenigstens einem lichtemittierenden Bauteil zur Aussendung von Lichtsignalen, mit wenigstens zwei Empfangsbereichen zum Empfangen von reflektierten Lichtsigna len, mit wenigstens einem Mittel zur Ermittlung von Empfangsgrößen aus empfangenen Lichtsignalen, mit wenigstens einem Mittel zur Steuerung der optischen Detektionsvorrichtung und zur Verarbeitung von Empfangsgrößen, und mit wenigstens einem Mittel zur Überprüfung einer funktionalen Sicherheit der De tektionsvorrichtung.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrich tung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens ein lichtemittierendes Bauteil zur Aussendung von Lichtsignalen, wenigstens zwei Empfangsbereiche zum Empfangen von reflektierten Lichtsignalen, wenigstens ein Mittel zur Ermittlung von Empfangsgrößen aus empfangenen Lichtsigna len, wenigstens ein Mittel zur Steuerung der optischen Detektionsvorrichtung und zur Verar beitung von Empfangsgrößen, und wenigstens ein Mittel zur Überprüfung einer funktionalen Sicherheit der Detektions vorrichtung.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2017 223 618 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung eines optischen Scansystems bekannt. Das Verfahren startet mit dem Schritt, in dem von der optischen Sendeeinheit Laserlinien ausgesendet werden, die während der Dunkelphase in den hinteren Bereich des Gehäuses ausgesendet werden. Mit anderen Worten das optische Scansystem strahlt auf den hinteren bzw. rückwärtigen Bereich des Gehäuses ab, der für optische Strahlen undurchlässig ist. In einem folgenden Schritt werden die Laserlinien mit Hilfe der Reflektoreinheit, die im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist, abgelenkt. Das bedeutet die Reflektoreinheit lenkt die Laserlinien derart ab, dass Laserlinien unmittelbar, d. h. ohne mit Objekten aus der Umgebung außerhalb des Gehäuses zu interagieren, von der optischen Empfangseinheit empfangen bzw. erfasst werden. In einem folgenden Schritt werden die von der Reflektoreinheit abgelenkten bzw. umgelenkten Laserlinien von der Empfangseinheit empfangen. In einem folgenden Schritt wird eine Lage der Laserlinien bestimmt und in einem folgenden Schritt wird eine Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit in Abhängigkeit der Lage der Laserlinien kalibriert. Alternativ zu dem Schritt, in dem die Detektoreinheit kalibriert wird, oder zusätzlich kann in einem Schritt die Laserleistung in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie ermittelt werden. Optional kann in separaten Schritten, die auf den Schritt, in dem eine Lage der Laserlinien bestimmt wird, folgen, eine Augensicherheit in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie ermittelt, einzelne Laserdioden in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie oder die funktionale Sicherheit des optischen Scansystems überwacht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die funktionale Sicherheit der Detektionsvorrichtung verbessert wird. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass eine Dauer der Aussendung der Lichtsignale jeweils auf ein vorgegebenes Sende- Zeitintervall begrenzt wird zur Realisierung der Augensicherheit der Detektionsvorrich tung, zur Überprüfung der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung wenigstens einer der Empfangsbereiche als Mess-Empfangsbereich und wenigstens einer der Empfangsbereiche als Test-Empfangsbereich konfiguriert wird, wenigstens eine Mess-Empfangsgröße generiert wird, die eine Lichtmenge charakteri siert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich in wenigstens einem Mess- Zeitintervall erfasst wird, wenigstens eine Test-Empfangsgröße generiert wird, die eine Lichtmenge charakteri siert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich in wenigstens einem Test- Zeitintervall erfasst wird, wobei das wenigstens eine Test-Zeitintervall länger ist als das wenigstens eine Mess- Zeitintervall und das wenigstens eine Test-Zeitintervall länger ist als das Sende- Zeitintervall, falls wenigstens eine Test-Empfangsgröße eine Lichtmenge charakterisiert, die außer halb einer vorgegebenen Toleranzgröße größer ist als die Lichtmenge, die mit der we nigstens einen Mess-Empfangsgröße charakterisiert wird, ein Fehlerzustand generiert wird.
Erfindungsgemäß wird zur Realisierung der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung die Aussendung von Lichtsignalen begrenzt. Hierzu wird die Dauer der Aussendung eines Lichtsignals jeweils auf ein vorgegebenes Sende-Zeitintervall begrenzt. Bei einem für die Dauer des Sende-Zeitintervalls ausgesendeten Lichtsignal ist die gesendete Lichtmenge umso größer, je länger das Sende-Zeitintervall ist. Durch die Begrenzung der ausgesendeten Lichtmenge auf das Sende-Zeitintervall wird die Augensicherheit der Detektionsvorrichtung realisiert. Das Sende-Zeitintervall wird insbesondere abhän gig von der Art der ausgesendeten Lichtsignale so vorgegeben, dass die Augensicher heit zuverlässig realisiert wird. Die Augensicherheit der Detektionsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Funktion und/oder Eigenschaft der Detektionsvorrichtung, die sicherstellt, dass insbesondere gesetzlich vorgegebene Augensicherheitsgrenzen beim Betreiben der Detektionsvor richtung eingehalten werden. Die Augensicherheit ist eine funktionale Sicherheit der Detektionsvorrichtung.
Vorteilhafterweise kann die Begrenzung der Dauer der Aussendung eines Lichtsignals mit wenigstens einem Sicherheitsmittel insbesondere auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Sende-Zeitintervall so vorgegeben wer den, dass die Aussendung der Lichtsignale deutlich unterhalb der Augensicherheits grenze liegt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Augensicherheits grenze sicher eingehalten wird.
Mit den Empfangsbereichen des wenigstens einen Empfängers werden reflektierte Lichtsignale, welche als Echosignale bezeichnet werden können, empfangen und in Empfangsgrößen umgewandelt. Vorteilhafterweise können mit den Empfangsbereichen insbesondere an Objekten reflektierte Lichtsignale aus wenigstens einem Überwa chungsbereich empfangen werden. Aus den Empfangsgrößen können Information über den Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen, wie Entfernung, Ge schwindigkeit und/oder Richtung von Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung, ermit telt werden.
Ferner kann auf Basis wenigstens einer Empfangsgröße die Augensicherheit für die Detektionsvorrichtung überprüft werden. Dabei können Empfangsgrößen verwendet werden, von aus dem wenigstens einen Überwachungsbereich kommenden Echosigna len stammen. Alternativ oder zusätzlich können Empfangsgrößen von innerhalb der De tektionsvorrichtung reflektierten Lichtsignalen verwendet werden.
Eine Funktionsstörung insbesondere wenigstens eines Sicherheitsmittels kann dazu führen, dass ein Lichtsignal auch nach dem Ende des Sende-Zeitintervalls weiterhin ausgesendet wird. Dies kann zu einer Störung der Augensicherheit führen. Zur Überprüfung der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung, insbesondere der Funktion des wenigstens einen Sicherheitsmittels, werden die reflektierten Lichtsignale mit wenigstens zwei Empfangsbereichen, nämlich wenigstens einem Mess- Empfangsbereich und wenigstens einem Test-Empfangsbereich, empfangen und in je weilige Empfangsgrößen umgewandelt. Die reflektierten Lichtsignale werden mit dem wenigstens einen Mess-Empfangsbereich für die Dauer wenigstens eines Mess- Zeitintervalls erfasst. Mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich werden die Lichtsig nale für die Dauer wenigstens eines Test-Zeitintervalls erfasst.
Das wenigstens eine Test-Zeitintervall ist länger als das Sende-Zeitintervall. Auf diese Weise können mit dem wenigstens einen Test-Empfangsbereich Lichtsignale erfasst werden, die über das Ende des wenigstens einen Mess-Zeitintervalls hinaus mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauteil ausgesendet werden.
Das wenigstens eine Test-Zeitintervall ist länger als das wenigstens eine Mess- Zeitintervall und das Sende-Zeitintervall. Auf diese Weise können mit dem wenigstens einen Test-Empfangsbereich Lichtsignale für einen längeren Zeitraum empfangen und umgewandelt werden als mit dem wenigstens einen Mess-Empfangsbereich.
Mit dem wenigstens einen Mess-Empfangsbereich und dem wenigstens ein Mess- Zeitintervall kann auf diese Weise ein Soll-Zustand bezüglich der Lichtemission unter der Annahme einer funktionierenden Augensicherheit, insbesondere eines funktionie renden Sicherheitsmittels, charakterisiert werden. Mit dem wenigstens einen Test- Empfangsbereich und dem wenigstens einen Test-Zeitintervall kann ein Ist-Zustand bezüglich der Lichtemission für die Augensicherheit, insbesondere für das wenigstens eine Sicherheitsmittel, charakterisiert werden.
Falls die Lichtmenge, welche mit wenigstens einer Test-Empfangsgröße charakterisiert wird, außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze größer ist als die Lichtmenge, die mit wenigstens einer Mess-Empfangsgröße charakterisiert wird, also der Ist-Zustand bezüglich der Lichtemission außerhalb einer Toleranzgrenze vom Soll-Zustand ab weicht, wird darauf geschlossen, dass mit dem wenigstens einen Test- Empfangsbereich in dem Zeitraum zwischen dem Ende des wenigstens einen Mess- Zeitintervalls und dem Ende des wenigstens einen Test-Zeitintervalls weiterhin Echo- Signale erfasst wurden, die von mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauteil ausgesendeten Lichtsignalen stammen. Daraus wird geschlossen, dass die Begren zung der Aussendung von Lichtsignalen fehlerhaft ist. Daraufhin wird ein Fehlerzustand generiert, um die Augensicherheit der Detektionsvorrichtung nicht zu gefährden.
Die Toleranzgrenze für den Vergleich der Test-Empfangsgrößen und der Mess- Empfangsgrößen kann vorteilhafterweise insbesondere am Ende einer Produktionslinie vorgegeben werden. Die Toleranzgrenze kann vorteilhafterweise auch Null sein.
Die Mess-Empfangsbereiche und die Test-Empfangsbereiche können vorteilhafterweise Empfangsbereiche gleicher Art sein. Zur Überprüfung der Augensicherheit, insbesonde re der Funktion des wenigstens einen Sicherheitsmittels, kann ein Teil der Empfangsbe reiche als Mess-Empfangsbereiche und ein anderer Teil der Empfangsbereiche als Test-Empfangsbereiche konfiguriert werden.
Vorteilhafterweise können mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauteil Licht signale in Form von insbesondere gepulsten Lasersignalen ausgesendet werden. La sersignale können einfach und präzise realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung nach einem Signal-Laufzeitverfahren, insbesondere einem Signalpuls-Laufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Signalpuls- Laufzeitverfahren arbeitende Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als scannendes System ausgestaltet sein. Dabei kann mit Lichtsignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abge scannt, werden. Dazu können die Ausbreitungsrichtungen der Lichtsignale über den Überwachungsbereich verändert, insbesondere geschwenkt, werden. Hierbei kann we nigstens eine Signal-Umlenkeinrichtung, insbesondere eine Scaneinrichtung, eine Um lenkspiegeleinrichtung oder dergleichen, zum Einsatz kommen. Alternativ kann die De tektionsvorrichtung als sogenanntes Flash-System, insbesondere als Flash-LiDAR, ausgestaltet sein. Dabei können entsprechend aufgeweitete Lichtsignale gleichzeitig einen größeren Teil des Überwachungsbereichs oder den gesamten Überwachungsbe- reich ausstrahlen.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmess system ausgestaltet sein. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können Laser, ins besondere Diodenlaser, als Signalquellen aufweisen. Mit Lasern können insbesondere gepulste Lasersignale gesendet werden. Mit Lasern können Lichtsignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen emittiert werden. Entsprechend können Empfänger der Detektionsvorrichtung für die Wellenlän ge der ausgesendeten Lichtsignale ausgelegte Sensoren, insbesondere Punktsenso ren, Zeilensensoren und/oder Flächensensoren, im Besonderen (Lawinen)fotodioden, Photodiodenzeilen, CCD-Sensoren, Active-Pixel-Sensoren, insbesondere CMOS- Sensoren oder dergleichen, aufweisen oder daraus bestehen. Laserbasierte Entfer nungsmesssysteme können vorteilhafterweise als Laserscanner ausgestaltet sein. Mit Laserscannern können Überwachungsbereiche mit insbesondere gepulsten Lasersigna len, insbesondere Laserstrahlen, abgetastet werden.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Landfahrzeugen, insbe sondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet wer den. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht be schränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrer assistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer- Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einem Gesten erkennungssystem oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine au tonom oder teilautonom ausgeführt werden. Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahr bahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder derglei chen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können wenigstens ein Mess-Zeitintervall und/oder wenigstens ein Test-Zeitintervall und/oder ein Sende-Zeitintervall wenigstens teilweise zeitlich überlappend realisiert werden und/oder wenigstens ein Mess-Zeitintervall und/oder wenigstens ein Test-Zeitintervall und/oder ein Sende-Zeitintervall gleichzeitig gestartet werden. Auf diese Weise kann mit dem wenigstens einen Mess-Empfangsbereich und mit dem wenigstens einen Test- Empfangsbereich zumindest zeitweise dasselbe Lichtsignal empfangen werden. So können die jeweils ermittelten Empfangsgrößen besser miteinander verglichen werden. Ferner können so die Mess-Empfangsgrößen und die Test-Empfangsgrößen zeitspa rend gleichzeitig ermittelt werden.
Durch das gleichzeitige starten der Zeitintervalle können Lücken vermieden werden. So können die Mess-Empfangsgrößen und die Test-Empfangsgrößen besser miteinander verglichen werden.
Alternativ oder zusätzlich können wenigstens ein Mess-Zeitintervall und wenigstens ein Test-Zeitintervall nicht überlappen nacheinander gestartet werden. Auf diese Weise kann die Ermittlung der Mess-Empfangsgrößen und die Ermittlung der Test- Empfangsgrößen nacheinander erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Test-Empfangsgröße und wenigstens eine Mess-Empfangsgröße von räumlich benachbarten Empfangsbereichen ermittelt werden und/oder jeweilige Mess-Empfangsgrößen von wenigstens zwei räumlich benachbarten Mess-Empfangsbereichen ermittelt werden und/oder jeweilige Test-Empfangsgrößen von wenigstens zwei räumlich benachbarten Test-Empfangsbereichen ermittelt werden. Auf diese Weise kann mit den beteiligten Empfangsbereichen dasselbe Lichtsignal empfangen werden. So kann eine Vergleich barkeit der ermittelten Empfangsgrößen weiter verbessert werden.
Vorteilhafterweise können jeweilige Mess-Empfangsgrößen von wenigstens zwei räum lich benachbarten Mess-Empfangsbereichen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können jeweilige Test-Empfangsgrößen von wenigstens zwei räumlich benachbarten Test-Empfangsbereichen ermittelt werden. Auf diese Weise kann zusätzlich eine Ortsauflösung bei der Erfassung der Lichtsignale erreicht werden. So können insbeson dere Richtungen, aus denen Lichtsignale kommen, ermittelt werden. Vorteilhafterweise können mehrere Mess-Empfangsbereiche und/oder mehrere Test-Empfangsbereiche matrixförmig und/oder in Zeilen angeordnet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das wenigstens eine Mess-Zeitintervall etwa mit der gleichen Länge vorgegeben wer den wie das Sende-Zeitintervall und/oder das wenigstens eine Mess-Zeitintervall nicht mit einer größeren Länge als we nigstens ein Sende-Zeitintervall vorgegeben werden. Auf diese Weise kann ein Soll- Zustand bezüglich der Lichtemission unter der Annahme, dass die Augensicherheit funktioniert, insbesondere das wenigstens eine Sicherheitsmittel funktioniert, mit dem wenigstens einen Mess-Empfangsbereich genauer charakterisiert werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Mess-Zeitintervall nicht mit einer größeren Länge vorgegeben sein als wenigstens ein Sende-Zeitintervall. Auf diese Weise kann während des wenigstens einen Mess-Zeitintervalls mit dem wenigstens einen Mess- Empfangsbereich maximal die Lichtmenge erfasst werden, die bei funktionierender Au gensicherheit, insbesondere funktionierendem Sicherheitsmittel , während des Sende- Zeitintervalls mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauteil ausgesendet wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Überprüfung der Augensicherheit während des regulären Betriebs der
Detektionsvorrichtung durchgeführt werden und/oder wenigstens eine Überprüfung der Augensicherheit außerhalb des regulären Betriebs der Detektionsvorrichtung durchgeführt werden. Bei einer Überprüfung der Augensicherheit während des regulären Betriebs kann die Sicherheitsabschaltung häufiger überprüft werden.
Bei einer Überprüfung der Augensicherheit außerhalb des regulären Betriebs können stattdessen im regulären Betrieb alle Empfangsbereiche als Mess-Empfangsbereiche eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann die Überprüfung der Augensicherheit nach dem Einschalten der Detektionsvorrichtung durchgeführt werden. Auf diese Weise können Fehlfunktionen vor Aufnahme des regulären Betriebs erkannt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können mit wenigstens einem lichtemittierenden Bauteil modulierte Lichtsignale gesendet werden. Auf diese Weise können Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich, insbe sondere Entfernungen, Geschwindigkeiten und/oder Richtungen von erfassten Objekten im Überwachungsbereich, besser, insbesondere einfacher und/oder genauer, ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können modulierte Lichtsignale in Form von Lichtpulsen gesendet werden. Auf diese Weise kann die Detektionsvorrichtung insbesondere nach einem Lichtlaufzeitverfahren (Time-of-Flight) betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kön nen modulierte Lichtsignale als Dauerstrichsignale gesendet werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine lichtelektrische Bauteil mittels insbesonde re elektrischen Triggersignalen zur Aussendung von Lichtsignalen angesteuert werden. Triggersignale können mit entsprechenden Mitteln der Detektionsvorrichtung, insbeson dere einer Steuer- und/oder Treibereinrichtung, erzeugt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann als Fehlerzustand eine Abschaltung wenigstens des wenigstens einen lichtelektrischen Bauteils, wenigs tens ein Fehlersignal, wenigstens ein optisches, akustisches und/oder haptisches Aus gabesignal oder dergleichen generiert werden. Durch Abschaltung wenigstens des wenigstens einen lichtelektrischen Bauteils kann die weitere Aussendung von Lichtsignalen sichergestellt werden.
Mit Fehlersignalen können Informationen über die Fehlerhaftigkeit der Detektionsvor richtung, insbesondere der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung, ausgegeben werden. Fehlersignale können Insbesondere automatisch verarbeitet werden.
Mit optischen, akustischen und/oder haptischen Ausgabesignalen können Anwender der Detektionsvorrichtung und/oder Wartungspersonal für die Detektionsvorrichtung direkt über das Vorliegen eines Fehlers informiert werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch ge löst, dass die Detektionsvorrichtung wenigstens ein Sicherheitsmittel zur Begrenzung der einer Dauer der Aussendung von Lichtsignalen auf ein vorgegebenes Sende-Zeitintervall zur Realisierung der Augensicherheit und wenigstens eine Überprüfungseinrichtung für das wenigstens eine Sicherheitsmittel aufweist, wobei die Überprüfungseinrichtung aufweist
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs als Mess- Empfangsbereich zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Mess- Empfangsgröße aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich in wenigstens einem Mess-Zeitintervall erfasst werden kann,
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs als Test-Empfangsbereich zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Test-Empfangsgröße aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich in wenigstens einem Test-Zeitintervall erfasst werden kann,
Mittel zur Auswertung wenigstens eines Teils der Empfangsgrößen und Mittel zur Generierung wenigstens eines Fehlerzustands, falls wenigstens eine Test- Empfangsgröße eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer Toleranzgröße größer ist als die Lichtmenge, die mit wenigstens einer Mess-Empfangsgröße charakte risiert wird. Erfindungsgemäß weist die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Überprüfungsein richtung zur Überprüfung des wenigstens einen Sicherheitsmittels zur Begrenzung der Aussendung von Lichtsignalen auf. Mit der Überprüfungseinrichtung kann überprüft werden, ob das wenigstens eine Sicherheitsmittel ordnungsgemäß funktioniert. Die Funktion des wenigstens einen Sicherheitsmittels ist es, die Dauer der Aussendung der Lichtsignale zu beschränken. Auf diese Weise kann mit dem wenigstens einen Sicher heitsmittel eine Augensicherheit realisiert werden. Mit der wenigstens einen Überprü fungseinrichtung kann so die Augensicherheit der Detektionsvorrichtung überprüft wer den.
Mit der wenigstens einen Überprüfungseinrichtung kann ermittelt werden, falls das we nigstens eine Sicherheitsmittel aufgrund einer Fehlfunktion die Aussendung eines Licht signals nicht nach einem vorgegebenen Sende-Zeitintervall abschaltet. In diesem Fall kann mit Mitteln der Überprüfungseinrichtung ein Fehlerzustand generiert werden. Der Fehlerzustand kann entsprechende Maßnahmen umfassen. Insbesondere kann das wenigstens eine lichtemittierende Bauteil abgeschaltet werden. Alternativ oder zusätz lich kann wenigstens ein Fehlersignal und/oder wenigstens ein optisches, akustisches und/oder haptisches Ausgabesignal generiert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens ein Mess-Empfangsbereich und wenigstens ein Test-Empfangsbereich aus Empfangsbereichen gleicher Art gebildet sein und/oder wenigstens ein Mess-Empfangsbereich und/oder wenigstens ein Test- Empfangsbereich getrennt zur Erfassung von Empfangsgrößen in unterschiedlichen Zeitintervallen konfigurierbar sein.
Wenigstens ein Mess-Empfangsbereich und/oder wenigstens ein Test- Empfangsbereich können aus Empfangsbereichen gleicher Art gebildet sein. Auf diese Weise können Empfangsbereiche des wenigstens einen Empfängers wahlweise als Mess-Empfangsbereiche oder als Test-Empfangsbereiche konfiguriert werden.
Alternativ oder zusätzlich können wenigstens ein Mess-Empfangsbereich und/oder we nigstens ein Test-Empfangsbereich getrennt zur Erfassung von Empfangsgrößen in unterschiedlichen Zeitintervallen ansteuerbar sein. Auf diese Weise können die Mess- Empfangsbereiche und die Test-Empfangsbereiche für unterschiedliche Zeitintervalle aktiviert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Empfänger mehrere Punktsensoren, wenigstens einen Zeilensensor und/oder wenigstens einen Flächensensor aufweisen, mit denen jeweilige Empfangsbe reiche realisiert sind.
Mit einem Punktsensor wird jeweils ein Empfangsbereich realisiert. Durch die Verwen dung von mehreren Punktsensoren können mehrere Empfangsbereiche realisiert wer den. Bei einem Punktsensor kann es sich insbesondere um eine Fotodiode oder der gleichen handeln.
Bei einem Zeilensensor sind mehrere Empfangsbereiche in einer Zeile angeordnet. Zei lensensoren können kompakter realisiert werden und/oder einfacher ausgelesen wer den als einzelne, nebeneinander angeordnete Punktsensoren. Ein Zeilensensor kann vorteilhafterweise als Diodenzeile oder Zeile eines Flächensensors, insbesondere eines CCD-Sensors, eines Active-Pixel-Sensors oder dergleichen, realisiert sein.
Bei einem Flächensensor ist eine Mehrzahl von Empfangsbereichen flächenartig, ins besondere in Form einer Matrix, angeordnet. Ein Flächensensor kann vorteilhafterweise als CCD-Sensor, Active-Pixel Sensor oder dergleichen realisiert sein.
Mit Zeilensensoren und Flächensensoren sind darüber hinaus auch ortsaufgelöste Messungen möglich.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung wenigstens ein Sicherheitsmittel zur Begrenzung der einer Dauer der Aussendung von Lichtsignalen auf ein vorgegebenes Sende-Zeitintervall zur Realisierung der Augensicherheit und wenigstens eine Überprüfungseinrichtung für das wenigstens eine Sicherheitsmittel aufweist, wobei die Überprüfungseinrichtung aufweist
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs als Mess- Empfangsbereich zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Mess- Empfangsgröße aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich in wenigstens einem Mess-Zeitintervall erfasst werden kann,
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs als Test-Empfangsbereich zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Test-Empfangsgröße aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal, die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich in wenigstens einem Test-Zeitintervall erfasst werden kann,
Mittel zur Auswertung wenigstens eines Teils der Empfangsgrößen und Mittel zur Generierung wenigstens eines Fehlerzustands, falls wenigstens eine Test- Empfangsgröße eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer Toleranzgröße größer ist als die Lichtmenge, die mit wenigstens einer Mess-Empfangsgröße charakte risiert wird.
Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung auf, wel che Augensicherheitsgrenzen eingehalten werden. Mit der wenigstens einen Detekti onsvorrichtung kann wenigstens ein Überwachungsbereich außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs insbesondere auf Objekte hin überwacht werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahreras sistenzsystem aufweisen. Mithilfe eines Fahrerassistenzsystems kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung funktional mit wenigs tens einem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Auf diese Weise können Informati onen über einen Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen, die mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung ermittelt werden, mit dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeuges herangezogen werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile kön- nen selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Fahrzeug in der Vorderansicht, mit einem Fahrerassistenzsystem und einem LiDAR-System zur Erfassung von Objekten in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug;
Figur 2 eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Empfängers des LiDAR- Systems aus den Figuren 1 und 2 mit einer Vielzahl von flächig angeord neten Empfangsbereichen;
Figur 4 von oben nach unten betrachtet die zeitlichen Verläufe eines Trigger- Eingangssignals für ein Trigger-Ausgangssignal zur Steuerung eines La sers des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2, des Trigger- Ausgangssignals, eines Mess-Integrationssignals zur Ansteuerung von Mess-Empfangsbereichen des Empfängers aus der Figur 3 und eines Test-Integrationssignals zur Ansteuerung von Test-Empfangsbereichen des Empfängers, wobei mit Sicherheitsmitteln des LiDAR-Systems die Aussendung von Lasersignalen mit dem Laser nach einem Sende- Zeitintervall mit Sicherheitsmitteln des LiDAR-Systems beendet wird;
Figur 5 ein Intensitäts-Empfangsbereichs-Diagramm für Empfangsgrößen, welche aus den über die Integrationszeit der jeweiligen Empfangsbereiche inte grierten Laser-Echosignalen generiert werden, entlang einer Spalte mit Empfangsbereichen des Empfängers aus der Figur 3, wobei die Emp fangsbereiche wechselweise als Mess-Empfangsbereiche und als Test- Empfangsbereiche mit den jeweiligen Integrationssignalen angesteuert werden und mit den Sicherheitsmitteln des LiDAR-Systems die Aussen dung eines Lasersignals mit dem Laser nach dem Sende-Zeitintervall be endet wird;
Figur 6 von oben nach unten betrachtet die zeitlichen Verläufe analog zu Figur 4, wobei die Aussendung des Sendesignals mit dem Laser nicht nach dem Sende-Zeitintervall beendet wird;
Figur 7 ein Intensitäts-Empfangsbereichs-Diagramm für Empfangsgrößen analog zu der Figur 5, wobei die Aussendung eines Sendesignals mit dem Laser nicht nach dem Sende-Zeitintervall beendet wird.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt.
Das Fahrzeug 10 verfügt über eine optische Detektionsvorrichtung beispielhaft in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist als Laserscanner ausgestaltet. Das LiDAR-System 12 kann beispielsweise ein Near-Field-Laserscanner (NFL) sein. In Figur 2 ist eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs 10 mit dem LiDAR-System 12 gezeigt.
Das LiDAR-System 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrich tung 16 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Das LiDAR- System 12 kann auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet und anders aus gerichtet sein. Das LiDAR-System 12 kann auch in dem Fahrzeug 10 zur Überwachung eines Innenraums angeordnet sein. Mit dem LiDAR-System 12 können Objektinformati onen, beispielsweise Entfernungen, Richtungen und Geschwindigkeiten von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10 respektive zum LiDAR-System 12, oder entsprechende charakterisierende Größen ermittelt werden.
Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, beispielsweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln. Mit dem LiDAR-System 12 können auch Gesten von Personen erfasst werden.
Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 20 des Fahrzeugs 10 ver bunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teil autonom betrieben werden.
Das LiDAR-System 12 umfasst beispielhaft eine Sensoreinheit 22, beispielhaft in Form eines NFL-Sensors, und eine Kontrolleinheit 24. Die Sensoreinheit 22 ist über eine Schnittstelle 26, beispielsweise eine low-voltage-differential-signalling (LVDS) Schnitt stelle, beispielhaft einem FPD-Link III, mit der Kontrolleinheit 24 verbunden. Zur Reali sierung der Schnittstelle 26 weisen die Sensoreinheit 22 einen Serialisierer 28 und die Kontrolleinheit 24 einen Deserialisierer 30 auf.
Die Sensoreinheit 22 umfasst eine Sendeeinrichtung 32, eine Empfangseinrichtung 34, eine Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 und den Serialisierer 28.
Die Kontrolleinheit 24 umfasst eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 und den Dese rialisierer 30.
Über die Schnittstelle 26 können Daten von der Empfangseinrichtung 34 zur Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 übertragen werden. Ferner weist die Schnittstelle 26 einen Rückkanal auf. Über den Rückkanal kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 mit der Empfangseinrichtung 34 beispielsweise über ein l2C-Protokoll kommunizieren.
Die Sendeeinrichtung 32 weist beispielhaft einen Laser 40, beispielsweise einen Dio denlaser, als Signalquelle auf. Mit dem Laser 40 können beispielsweise gepulste Laser signale 42 ausgesendet werden. Die Sendeeinrichtung 32 kann optional wenigstens ein optisches System, beispielsweise wenigstens eine optische Linse, aufweisen, mit dem die erzeugten Lasersignale 42 entsprechend beeinflusst, beispielsweise aufgeweitet und/oder fokussiert, werden können. Das LiDAR-System 12 kann als scannendes Li DAR-System oder als Flash-LiDAR System ausgestaltet sein.
Ferner kann die Sendeeinrichtung 32 optional eine Signal-Umlenkeinrichtung aufwei- sen, mit der die Lasersignale 42 in den Überwachungsbereich 14 gelenkt werden kön nen. Die Signal-Umlenkeinrichtung kann veränderbar, beispielsweise schwenkbar, sein. Auf diese Weise können die Ausbreitungsrichtungen der Lasersignale 42 geschwenkt und der Überwachungsbereich 14 abgetastet oder abgescannt werden.
Die Sendeeinrichtung 32 ist über eine Steuerverbindung 44 mit der Treiber- und Sicher heitseinrichtung 36 verbunden. Über die Steuerverbindung 44 kann der Laser 40 mit Trigger-Ausgangssignalen 46 von der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 zum Aus senden der Lasersignale 42 angesteuert werden. In der Figur 4 ist beispielhaft ein Aus schnitt eines Trigger-Ausgangssignals 46 im zeitlichen Verlauf gezeigt.
Die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 ist über eine Signalverbindung 48 mit der Empfangseinrichtung 34 verbunden. Über die Signalverbindung 48 können Trigger- Eingangssignale 50 von der Empfangseinrichtung 34 an die Treiber- und Sicherheits einrichtung 36 übermittelt werden. In der Figur 4 ist beispielhaft ein Ausschnitt eines Trigger-Eingangssignals 50 im zeitlichen Verlauf gezeigt.
Die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 weist eine abschaltbare Verbindung zwi schen der Signalverbindung 48 und der Steuerverbindung 44 auf, über welche die Trig ger-Eingangssignale 50 von der Signalverbindung 48 an die Steuerverbindung 44 über geben und als Trigger-Ausgangssignale 46 an die Sendeeinrichtung 32 übermittelt wer den können.
Die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 verfügt über ein Sicherheitsmittel 47, mit dem die Verbindung zwischen der Signalverbindung 48 und der Steuerverbindung 44 unterbrochen werden kann. Mit dem Sicherheitsmittel 47 kann beispielsweise die Aus sendung von Lasersignalen 42 auf ein vorgegebenes Sende-Zeitintervall TS begrenzt werden. Das Sende-Zeitintervall TS ist so vorgegeben, dass die ausgesendeten Licht signale 42 unterhalb einer Augensicherheitsgrenze liegen. So kann die Augensicherheit beim Betreiben des LiDAR-Systems 12 realisiert werden.
Die Empfangseinrichtung 34 weist einen Empfänger 52 und elektronische Komponen ten zur Steuerung des Empfängers 52 und zur Generierung von Empfangsgrößen 54 auf. Der Empfänger 52 und die elektronischen Komponenten können beispielsweise als Bildsensor, einem sogenannten Imager, als „System on Chip“, realisiert sein. Außerdem weist die Empfangseinrichtung 34 Signalerzeugungsmittel auf, mit denen die Trigger- Eingangssignale 50 erzeugt werden können.
Der Empfänger 52 ist beispielhaft als Flächensensor in Form eines CCD-Arrays reali siert. Alternativ kann auch ein Active-Pixel Sensor, mehrere Photodiodenzeilen oder dergleichen vorgesehen sein. Ein Ausschnitt des Empfängers 52 ist in der Figur 3 in der Draufsicht gezeigt. Der Empfänger 52 weist eine Vielzahl von Empfangsbereichen 56 auf, welche in mehreren Zeilen 58 nebeneinander angeordnet sind. Die Empfangsbe reiche 56 können auch als „Pixel“ bezeichnet werden.
Mit den Empfangsbereichen 56 können Lichtsignale, beispielsweise Echosignale 60 aus beispielsweise an einem Objekt 18 im Überwachungsbereich 14 reflektierten Lasersig nalen 42, in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. Aus den Empfangssignalen können die Empfangsgrößen 54 generiert werden. Mit den Emp fangsgrößen 54 können die empfangenen Echosignale 60, beispielsweise deren Licht menge oder Lichtenergie, charakterisiert werden.
Die Empfangsbereiche 56 können für unterschiedliche Zeitintervalle TE aktiviert wer den, in denen aus auftreffenden Echosignalen 60 jeweilige Empfangsgrößen 54 gene riert werden können. Die Zeitintervalle TE können auch als „Integrationszeiten“ be zeichnet werden. Beispielhaft können Empfangsbereiche 56, die sich in derselben Zeile 58 befinden, in demselben Zeitintervall TE aktiviert werden.
Die Empfangseinrichtung 34 kann auf ihrer optischen Eingangsseite optional eine Echosignal-Umlenkeinrichtung und/oder ein optisches System, beispielsweise ein opti sche Linse, aufweisen, mit denen die die Echosignale 60 zu dem Empfänger 52 gelenkt werden können.
Die Empfangseinrichtung 34 ist mittels der Schnittstelle 26 mit dem Serialisierer 28 und dem Deserialisierer 30 mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 verbunden.
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 können die mit der Empfangseinrichtung 34 generierten Empfangsgrößen 54 verarbeitet werden. Beispielsweise können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 aus den Empfangsgrößen 54 Objektgrößen, bei spielsweise Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen, ermittelt werden, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkei ten von erfassten Objekten 18 relativ zum LiDAR-System 12 oder relativ zum Fahrzeug 10 charakterisieren.
Ferner kann mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 beispielsweise über das l2C- Protokoll der Empfänger 52 konfiguriert werden. Beispielsweise können die Empfangs bereiche 56 mit entsprechenden Integrationssignalen 64 für die jeweiligen Zeitinterval len TE aktiviert werden. Die Integrationssignale 64 können beispielsweise Rechteckpul se mit der Länge des entsprechenden Zeitintervalls TE sein. Mit der ansteigenden Flan ke des Rechteckpulses eines Integrationssignals 64 kann das jeweilige Zeitintervall TE gestartet und für die Dauer des Rechteckpulses die entsprechenden Empfangsbereiche 56 zur Erfassung von Echosignalen 60 aktiviert werden.
Ferner kann mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 die Treiber- und Sicherheits einrichtung 36 konfiguriert werden. Beispielsweise kann die Länge des Sende- Zeitintervalls TS vorgegeben werden, in dem mit dem Laser 40 ein Lasersignale 42 ausgesendet wird. Außerdem kann mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 das Sende-Zeitintervall TS gestartet werden. Das Sende-Zeitintervall TS und die Zeitinter valle TE der Empfangsbereiche 56 können dabei abgestimmt, beispielhaft gleichzeitig, gestartet werden.
Ferner weist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 ein Sicherheitsabschaltungs- Prüfmittel 62 auf. Mit dem Sicherheitsabschaltungs-Prüfmittel 62 kann die Funktion des Sicherheitsmittels 47 der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 geprüft werden und bei Erkennen einer Fehlfunktion ein weiteres aussenden des Lasersignals 42 verhindert werden.
Hierzu kann mit dem Sicherheitsabschaltungs-Prüfmittel 62 zur Überprüfung der Funk tion der Sicherheitsmittel 47 ein Teil der Empfangsbereiche 56 als Test- Empfangsbereiche 56T mittels Test-Integrationssignalen 64T zur Aktivierung während der Test-Zeitintervalle TET angesteuert werden. Ein anderer Teil der Empfangsbereiche 56 kann als Mess-Empfangsbereiche 56T mittels Mess-Integrationssignalen 64M zur Aktivierung während der Mess-Zeitintervalle TEM angesteuert werden.
Die Mess-Zeitintervalle TEM sind beispielhaft etwas kürzer als das Sende-Zeitintervall TS. Die Test-Zeitintervalle sind länger als die Mess-Zeitintervalle TEM und länger als das Sende-Zeitintervall TS. Die Test-Zeitintervalle TET sind vorgegeben, dass das Li- DAR-System 12 unterhalb der Augensicherheitsgrenze betrieben wird.
Ferner können mit dem Sicherheitsabschaltungs-Prüfmittel 62 die bei der Überprüfung mittels den Test-Empfangsbereichen 56T ermittelten Test-Empfangsgrößen 54T mit den mittels den Mess-Empfangsbereichen 56M ermittelten Mess-Empfangsgrößen 54M ver glichen werden. Falls die Test-Empfangsgrößen 54T eine Lichtmenge des empfangenen Echosignals 60 charakterisieren, die größer ist, als die Lichtmenge des empfangenen Echosignals 60, die mit den Mess-Empfangsgrößen 54M charakterisiert wird, kann mit einem Fehlerzustands-Steuermittel 63 des Sicherheitsabschaltungs-Prüfmittels 62 ein Fehlerzustand generiert werden. Beispielsweise kann mit dem Fehlerzustands- Steuermittel 63 die Verbindung zwischen der Signalverbindung 48 und der Steuerver bindung 44 der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 als Fehlerzustand unterbrochen werden.
Die Funktionen und Komponenten der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 und der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 können zentral oder dezentral realisiert sein. Tei le der Funktionen und Komponenten der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 und der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 können auch in die Sendeeinrichtung 32 und/oder die Empfangseinrichtung 34 integriert sein. Die Steuer- und Auswerteeinrich tung 38, die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 und das Fahrerassistenzsystem 20 können auch teilweise kombiniert sein. Die Funktionen der Steuer- und Auswerteein richtung 38 und der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 sind auf softwaremäßigem und hardwaremäßigem Wege realisiert.
Ein Verfahren zum Betreiben des LiDAR-Systems 12 wird im Folgenden näher erläutert. Dabei wird zunächst der reguläre Betrieb zur Überwachung des Überwachungsbereichs 14 und anschließend ein Testbetrieb zur Überprüfung des Sicherheitsmittels 47 der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 beschrieben. Im regulären Betrieb wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 die Empfangsein richtung 34 konfiguriert und die Messung gestartet. Dabei werden alle Empfangsberei che 56 als Mess-Empfangsbereiche 56M konfiguriert und mit demselben, von der Steu er- und Auswerteeinrichtung 38 vorgegebenen Mess-Integrationssignal 64M angesteu ert. Die Mess-Empfangsbereiche 56M sind für dasselbe Mess-Zeitintervall TEM aktiviert zum Empfang von Echosignalen 60.
Die Empfangseinrichtung 34 übermittelt für die Dauer des Mess-Zeitintervalls TEM ein Trigger-Eingangssignal 50 an die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36. Die Treiber und Sicherheitseinrichtung 36 übermittelt das Trigger-Eingangssignal 50 als Trigger- Ausgangssignal 46 über die Steuerverbindung 44 an die Sendeeinrichtung 32. Mit dem Laser 40 wird auf das Trigger-Ausgangssignal 46 für die Dauer des Mess-Zeitintervalls TEM ein gepulstes Lasersignal 42 in den Überwachungsbereich 14 gesendet.
Mit Beginn des Mess-Integrationssignals 64M wird außerdem mit der Treiber- und Si cherheitseinrichtung 36 das vorgegebene Sende-Zeitintervall TS gestartet. Nach Ablauf des Sende-Zeitintervalls TS wird mit dem Sicherheitsmittel 47 die Verbindung zwischen der Signalverbindung 48 und der Steuerverbindung 44 unterbrochen, sodass kein Trig ger-Ausgangssignal 46 mehr an die Sendeeinrichtung 32 übermittelt wird. Die Aussen dung des Lasersignals 42 wird so beendet. Auf diese Weise wird verhindert, dass im Falle einer Fehlfunktion beispielsweise bei der Übermittlung des Mess- Integrationssignals 64M eine Augensicherheitsgrenze überschritten wird.
Das ausgesendete Lasersignal 42 wird beispielhaft an dem Objekt 18 im Überwa chungsbereich 14 in Richtung des LiDAR-Systems 12 reflektiert. Während des Mess- Zeitintervalls TEM wird das reflektierte Lasersignal 42 als Echosignal 60 mit den Mess- Empfangsbereichen 56 empfangen und es werden die jeweilige Empfangsgrößen 54M generiert.
Die Empfangsgrößen 54M werden an die Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 über mittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 wird ein Amplitudenbild 66 ermit telt, welches den Intensitätsverlauf des Echosignals 60 entlang der Empfangsbereiche 56M des Empfängers 52 charakterisiert. In der Figur 5 ist beispielhaft der Schnitt eines Amplitudenbilds 66 entlang einer Spalte senkrecht zu den Zeilen 58 des Empfängers 52 dargestellt.
Ferner werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 aus den Empfangsgrößen 54M Objektgrößen, beispielsweise Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und/oder Ge schwindigkeitsgrößen, ermittelt, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkeiten des erfassten Objekts 18 relativ zum LiDAR-System 12, respektive relativ zu jeweiligen Empfangsbereich 56M, charakterisieren.
Die ermittelten Objektgrößen werden an das Fahrerassistenzsystem 20 übermittelt. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 werden die Objektgrößen verwendet, um das Fahrzeug 10 autonom oder teilweise autonom zu betreiben.
Im Testbetrieb zur Überprüfung des Sicherheitsmittels 47 mithilfe des Sicherheitsab- schaltungs-Prüfmittels 62 wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 die Emp fangseinrichtung 34 entsprechend konfiguriert und die Messung gestartet. Dabei wird ein Teil der Empfangsbereiche 56 als Mess-Empfangsbereiche 56M und ein Teil der Empfangsbereiche 56 als Test-Empfangsbereiche 56T konfiguriert. Beispielsweise wer den die Zeilen 58 mit den Empfangsbereichen 56 wechselweise als Mess- Empfangsbereiche 56M und als Test-Empfangsbereiche 56T konfiguriert. Die Mess- Empfangsbereiche 56M werden mit demselben, von der Steuer- und Auswerteeinrich tung 38 vorgegebenen Mess-Integrationssignal 64M angesteuert. Die Mess- Empfangsbereiche 56M sind für dasselbe Mess-Zeitintervall TEM aktiviert zum Empfang von Echosignalen 60. Die Test-Empfangsbereiche 56T werden mit demselben von der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 vorgegebenen Test-Integrationssignal 64T ange steuert. Die Test-Empfangsbereiche 56T sind für dasselbe Test-Zeitintervall TET bereit zum Empfang von Echosignalen 60. Das Mess-Zeitintervall TEM startet zeitgleich mit dem Test-Zeitintervall TET.
Die Empfangseinrichtung 34 übermittelt für die Dauer des Mess-Zeitintervalls TEM das Trigger-Eingangssignal 50 an die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36. Die Treiber und Sicherheitseinrichtung 36 übergibt das Trigger-Eingangssignal 50 als Trigger- Ausgangssignal 46 an die Sendeeinrichtung 32. Mit dem Laser 40 wird auf das Trigger- Ausgangssignal 46 für die Dauer des Mess-Zeitintervalls TEM das gepulste Lasersignal 42 in den Überwachungsbereich 14 gesendet. Mit Beginn des Mess-Integrationssignals 64M wird außerdem mit der Treiber- und Si cherheitseinrichtung 36 das vorgegebene Sende-Zeitintervall TS gestartet.
Sofern die die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 ordnungsgemäß funktioniert, wird analog zum regulären Betrieb nach Ablauf des Sende-Zeitintervalls TS die Verbindung zwischen der Signalverbindung 48 und der Steuerverbindung 44 unterbrochen, sodass das Trigger-Ausgangssignal 46 nicht mehr an die Sendeeinrichtung 32 übermittelt wird. Die Aussendung des Lasersignals 42 wird so beendet. Die Signalverläufe für diese Si tuation sind in der Figur 4 gezeigt.
Mit den angeleuchteten Mess-Empfangsbereichen 56M wird das an dem Objekt 18 im Überwachungsbereich 14 in Richtung des LiDAR-Systems 12 reflektierte Lasersignal 42 während des Mess-Zeitintervalls TEM als Echosignal 60 empfangen und es werden je weilige Mess-Empfangsgrößen 54M generiert. Außerdem wird das Echosignal 60 wäh rend des Test-Zeitintervalls TET mit den angeleuchteten Test-Empfangsbereichen 56T empfangen und es werden jeweilige Test-Empfangsgrößen 54T generiert.
Die Mess-Empfangsgrößen 54M und die Test-Empfangsgrößen 54T werden an die Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrich tungen 38 wird ein Amplitudenbild 66 ermittelt, welches den Intensitätsverlauf das Echosignals 60 entlang der Mess-Empfangsbereiche 56M und der Test- Empfangsbereiche 56T des Empfängers 52 charakterisiert. In der Figur 5 ist beispielhaft der Schnitt des Amplitudenbilds 66 entlang einer Spalte senkrecht zu den Zeilen 58 des Empfängers 52 dargestellt, wobei die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 dort ord nungsgemäß funktioniert.
Wie in der Figur 4 gezeigt, ist das Sende-Zeitintervall TS etwas länger als das Mess- Zeitintervall TEM. Mit dem Trigger-Ausgangssignal 46 wird so nach dem Ende des Mess-Zeitintervalls TEM der Laser 40 beispielhaft für eine weitere Periode des Trigger- Ausgangssignal 46 zum Aussenden des Lasersignals 42 aktiviert. Der entsprechend zeitlich hintere Teil des zugehörigen Echosignals 60 wird mit den Mess- Empfangsbereichen 56M nicht mehr empfangen, da dieser außerhalb des Mess- Zeitintervalls TEM nicht aktiv sind. Allerdings wird der zeitlich hintere Teil des Echosig- nals 60 mit den Test-Empfangsbereichen 56T innerhalb des Test-Zeitintervalls TET empfangen. Dies hat zur Folge, dass die Test-Empfangsbereiche 56T etwas länger dem Echosignal 60 des Lasersignals 42 ausgesetzt sind, als die Mess-Empfangsbereiche 56M. Die Mess-Empfangsgrößen 54M, welche die mit den entsprechenden Mess- Empfangsbereichen 56M empfangene Lichtmenge charakterisieren, sind daher, wie in der Figur 5 gezeigt, etwas kleiner als die jeweiligen Test-Empfangsgrößen 54T, die mit den jeweils benachbarten Test-Empfangsbereichen 56T empfangen werden. Die Inten sitätsunterschiede der Mess-Empfangsgrößen 54M und der Test-Empfangsgrößen 54T der benachbarten Mess-Empfangsbereiche 56M und Test-Empfangsbereiche 56T liegen innerhalb einer beispielsweise vorgegebenen Toleranzgrenze. Die benachbarten Test- Empfangsgrößen 54T und Mess-Empfangsgrößen 54 werden miteinander verglichen. Da die Intensitätsunterschiede innerhalb der Toleranzgrenze liegen, wird mit dem Si- cherheitsabschaltungs-Prüfmittel 62 kein Fehlerzustand generiert.
Falls die Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36, respektive das Sicherheitsmittel 47, nicht ordnungsgemäß funktioniert, kann es Vorkommen, dass nach Ablauf des Sende- Zeitintervalls TS die Verbindung zwischen der Signalverbindung 48 und der Steuerver bindung 44 nicht unterbrochen wird. Das Trigger-Ausgangssignal 46 wird also weiter an die Sendeeinrichtung 32 übermittelt. Die Aussendung des Lichtsignals 42 wird auch nach Ablauf des Sende-Zeitintervalls TS fortgesetzt. Die Signalverläufe für diese Situa tion sind in der Figur 6 gezeigt. Bei einer längeren Aussendung des Lichtsignals 42 wird die Augensicherheit gefährdet.
Wie beim störungsfreien Betrieb wird das an dem Objekt 18 im Überwachungsbereich 14 in Richtung des LiDAR-Systems 12 reflektierte Lasersignal 42 während des Mess- Zeitintervalls TEM mit den jeweiligen Mess-Empfangsbereichen 56M als Echosignal 60 empfangen und es werden entsprechende Mess-Empfangsgrößen 54M generiert. Au ßerdem wird das Echosignal 60 während des Test-Zeitintervalls TET mit den jeweiligen Test-Empfangsbereichen 56T empfangen und werden entsprechende Test- Empfangsgrößen 54T generiert.
Analog zum störungsfreien Betrieb der Treiber- und Sicherheitseinrichtung 36 werden die Mess-Empfangsgrößen 54M und die Test-Empfangsgrößen 54T an die Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 38 wird das Amplitudenbild 66 ermittelt, welches den Intensitätsverlauf des Echosignals 60 entlang der Empfangsbereiche 56 des Empfängers 52 charakterisiert. In der Figur 7 ist analog zu Figur 5 der Schnitt des Amplitudenbilds 66 entlang einer Spalte senkrecht zu den Zeilen 58 des Empfängers 52 dargestellt, bei dem die Treiber- und Sicherheitsein richtung 36 nicht ordnungsgemäß funktioniert.
Wie in der Figur 6 gezeigt, wird aufgrund der Fehlfunktion das Trigger-Ausgangssignal 46 nach dem Ende des Sende-Zeitintervalls TS fortgesetzt und der Laser 40 weiter zum Aussenden des Lasersignals 42 aktiviert. Der zeitlich hintere Teil des Echosignals 60 des fortgesetzten Lasersignals 42 wird mit den Mess-Empfangsbereichen 56M nach En de des Mess-Zeitintervalls TEM nicht mehr empfangen. Allerdings wird der zeitlich hinte re Teil des Echosignals 60 bis zum Ende des Test-Zeitintervalls TET mit den Test- Empfangsbereichen 56T empfangen. Dies hat zur Folge, dass die Test- Empfangsbereiche 56T deutlich länger dem Lasersignal 42 ausgesetzt sind, als die Mess-Empfangsbereiche 56M. Die Mess-Empfangsgrößen 54M der Mess- Empfangsbereiche 56M sind, wie in der Figur 7 gezeigt, im Vergleich zum störungsfreien Betrieb, wie in Figur 5 gezeigt, deutlich kleiner als die Test-Empfangsgrößen 54T der jeweils benachbarten Test-Empfangsbereiche 56T.
Die benachbarten Test-Empfangsgrößen 54T und Mess-Empfangsgrößen 54M werden miteinander verglichen. Da die Intensitätsunterschiede der Mess-Empfangsgrößen 54M und der Test-Empfangsgrößen 54T der benachbarten Mess-Empfangsbereiche 56M und Test-Empfangsbereiche 56T außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenze liegen, wird eine Fehlfunktion bei dem Sicherheitsmittel 47 angenommen. Mit dem Sicherheitsab- schaltungs-Prüfmittel 62 wird ein Fehlerzustand in Form einer Unterbrechung der Ver bindung zwischen der Steuerverbindung 44 und der Signalverbindung 48 der Treiber und Sicherheitseinrichtung 36 generiert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung (12), welche zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14) vorgesehen ist, bei dem wenigstens ein lichtemittierendes Bauteil (40) zur Aussendung wenigstens eines Licht signals (42) angesteuert wird, wenigstens ein reflektiertes Lichtsignal (60) mit wenigstens zwei Empfangsbereichen (56) wenigstens eines Empfängers (52) empfangen wird, aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42) wenigstens eine Empfangsgröße (54) ermittelt wird, wobei eine funktionale Sicherheit der Detektionsvorrichtung (12) wenigstens zeitweise überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer der Aussendung der Lichtsignale (42) jeweils auf ein vorgegebenes Sende- Zeitintervall (TS) begrenzt wird zur Realisierung der Augensicherheit der Detektionsvor richtung (12), zur Überprüfung der Augensicherheit der Detektionsvorrichtung (12) wenigstens einer der Empfangsbereiche (56) als Mess-Empfangsbereich (56M) und we nigstens einer der Empfangsbereiche (56) als Test-Empfangsbereich (56T) konfiguriert wird, wenigstens eine Mess-Empfangsgröße (54M) generiert wird, die eine Lichtmenge cha rakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich (56M) in wenigstens ei nem Mess-Zeitintervall (TEM) erfasst wird, wenigstens eine Test-Empfangsgröße (54T) generiert wird, die eine Lichtmenge charak terisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich (56T) in wenigstens einem Test-Zeitintervall (TET) erfasst wird, wobei das wenigstens eine Test-Zeitintervall (TET) länger ist als das wenigstens eine Mess-Zeitintervall (TEM) und das wenigstens eine Test-Zeitintervall (TET) länger ist als das Sende-Zeitintervall (TS), falls wenigstens eine Test-Empfangsgröße (54T) eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße größer ist als die Lichtmenge, die mit der wenigstens einen Mess-Empfangsgröße (54M) charakterisiert wird, ein Fehlerzustand generiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mess-Zeitintervall (TEM) und/oder wenigstens ein Test-Zeitintervall (TET) und/oder ein Sende-Zeitintervall (TS) wenigstens teilweise zeitlich überlappend reali siert werden und/oder wenigstens ein Mess-Zeitintervall (TEM) und/oder wenigstens ein Test- Zeitintervall (TET) und/oder ein Sende-Zeitintervall (TS) gleichzeitig gestartet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Test-Empfangsgröße (54T) und wenigstens eine Mess-Empfangsgröße (54M) von räumlich benachbarten Empfangsbereichen (56) ermittelt werden und/oder jeweilige Mess-Empfangsgrößen (54M) von wenigstens zwei räumlich benach barten Mess-Empfangsbereichen (56M) ermittelt werden und/oder jeweilige Test-Empfangsgrößen (54T) von wenigstens zwei räumlich benach barten Test-Empfangsbereichen (56T) ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mess-Zeitintervall (TEM) etwa mit der gleichen Länge vorgegeben wird wie das Sende-Zeitintervall (TS) und/oder das wenigstens eine Mess-Zeitintervall (TEM) nicht mit einer größeren Länge als wenigstens ein Sende-Zeitintervall (TS) vorgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Überprüfung der Augensicherheit während des regulären Betriebs der Detektionsvorrichtung (12) durchgeführt wird und/oder wenigstens eine Überprüfung der Augensicherheit außerhalb des regulären Betriebs der Detektionsvorrichtung (12) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem lichtemittierenden Bauteil (40) modulierte Lichtsignale (42) ge sendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fehlerzustand eine Abschaltung wenigstens des wenigstens einen lichtelektrischen Bauteils (40), wenigstens ein Fehlersignal, wenigstens ein optisches, akustisches und/oder haptisches Ausgabesignal oder dergleichen generiert wird.
8. Optische Detektionsvorrichtung (12) zur Überwachung wenigstens eines Über wachungsbereichs (14), mit wenigstens einem lichtemittierenden Bauteil (40) zur Aussendung von Lichtsignalen (42), mit wenigstens zwei Empfangsbereichen (56) zum Empfangen von reflektierten Licht signalen (42), mit wenigstens einem Mittel (52) zur Ermittlung von Empfangsgrößen (54) aus empfan genen Lichtsignalen (42), mit wenigstens einem Mittel (38) zur Steuerung der optischen Detektionsvorrichtung (12) und zur Verarbeitung von Empfangsgrößen (54), und mit wenigstens einem Mittel (62, 63) zur Überprüfung einer funktionalen Sicherheit der Detektionsvorrichtung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens ein Sicherheitsmittel (36, 47) zur Begrenzung der einer Dauer der Aussendung von Lichtsignalen (42) auf ein vorgegebenes Sende- Zeitintervall (TS) zur Realisierung der Augensicherheit und wenigstens eine Überprü fungseinrichtung (38, 62, 63) für das wenigstens eine Sicherheitsmittel (36, 47) auf weist, wobei die Überprüfungseinrichtung (38, 62, 63) aufweist
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs (56) als Mess- Empfangsbereich (56M) zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Mess- Empfangsgröße (54M) aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42), die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich (56M) in wenigstens einem Mess-Zeitintervall (TEM) erfasst werden kann,
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs (56) als Test- Empfangsbereich (56T) zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Test- Empfangsgröße (54T) aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42), die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich (56T) in wenigstens einem Test-Zeitintervall (TET) erfasst werden kann,
Mittel zur Auswertung wenigstens eines Teils der Empfangsgrößen (54) und
Mittel zur Generierung wenigstens eines Fehlerzustands, falls wenigstens eine Test-
Empfangsgröße (54T) eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer Toleranz- große größer ist als die Lichtmenge, die mit wenigstens einer Mess-Empfangsgröße (54M) charakterisiert wird.
9. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mess-Empfangsbereich (56M) und wenigstens ein Test- Empfangsbereich (56T) aus Empfangsbereichen (56) gleicher Art gebildet sind und/oder wenigstens ein Mess-Empfangsbereich (56M) und/oder wenigstens ein Test- Empfangsbereich (56T) getrennt zur Erfassung von Empfangsgrößen (54) in unter schiedlichen Zeitintervallen (TEM, TET) konfigurierbar sind.
10. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Empfänger (52) mehrere Punktsensoren, wenigstens einen Zei lensensor und/oder wenigstens einen Flächensensor aufweist, mit denen jeweilige Empfangsbereiche (56) realisiert sind.
11. Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14), wobei die wenigstens eine Detektions vorrichtung (12) aufweist wenigstens ein lichtemittierendes Bauteil (40) zur Aussendung von Lichtsignalen (42), wenigstens zwei Empfangsbereiche (56) zum Empfangen von reflektierten Lichtsigna len (42), wenigstens ein Mittel (52) zur Ermittlung von Empfangsgrößen (54) aus empfangenen Lichtsignalen (42), wenigstens ein Mittel (38) zur Steuerung der optischen Detektionsvorrichtung (12) und zur Verarbeitung von Empfangsgrößen (54), und wenigstens ein Mittel (62, 63) zur Überprüfung einer funktionalen Sicherheit der Detektionsvorrichtung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens ein Sicherheitsmittel (36, 47) zur Begrenzung der einer Dauer der Aussendung von Lichtsignalen (42) auf ein vorgegebenes Sende- Zeitintervall (TS) zur Realisierung der Augensicherheit und wenigstens eine Überprü fungseinrichtung (38, 62, 63) für das wenigstens eine Sicherheitsmittel (36, 47) auf weist, wobei die Überprüfungseinrichtung (38, 62, 63) aufweist Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs (56) als Mess- Empfangsbereich (56M) zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Mess- Empfangsgröße (54M) aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42), die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Mess-Empfangsbereich (56M) in wenigstens einem Mess-Zeitintervall (TEM) erfasst werden kann,
Mittel zur Konfiguration wenigstens eines Empfangsbereichs (56) als Test- Empfangsbereich (56T) zum Zwecke der Generierung wenigstens einer Test- Empfangsgröße (54T) aus wenigstens einem empfangenen Lichtsignal (42), die eine Lichtmenge charakterisiert, die mit wenigstens einem Test-Empfangsbereich (56T) in wenigstens einem Test-Zeitintervall (TET) erfasst werden kann,
Mittel zur Auswertung wenigstens eines Teils der Empfangsgrößen (54) und Mittel zur Generierung wenigstens eines Fehlerzustands, falls wenigstens eine Test- Empfangsgröße (54T) eine Lichtmenge charakterisiert, die außerhalb einer Toleranz größe größer ist als die Lichtmenge, die mit wenigstens einer Mess-Empfangsgröße (54M) charakterisiert wird.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens ein Fahrerassistenzsystem (20) aufweist.
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