EP4381316A1 - Verfahren zum betreiben einer sendeeinrichtung für elektromagnetische signale, sendeeinrichtung, detektionsvorrichtung und fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer sendeeinrichtung für elektromagnetische signale, sendeeinrichtung, detektionsvorrichtung und fahrzeug

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Publication number
EP4381316A1
EP4381316A1 EP22760707.4A EP22760707A EP4381316A1 EP 4381316 A1 EP4381316 A1 EP 4381316A1 EP 22760707 A EP22760707 A EP 22760707A EP 4381316 A1 EP4381316 A1 EP 4381316A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
temperature
signal source
electromagnetic
duration
Prior art date
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Pending
Application number
EP22760707.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Parl
Johannes APPL
Wensi Zheng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Publication of EP4381316A1 publication Critical patent/EP4381316A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06804—Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a transmission device for electromagnetic signals, in which at least one signal source is supplied with electrical supply energy for the transmission of electromagnetic signals, with a temperature influence on a transmission power of the at least one signal source being compensated.
  • the invention also relates to a transmission device for electromagnetic signals, with at least one electrically operated signal source for transmitting at least one electromagnetic signal and with at least one means for compensating for a temperature influence on a transmission power of the at least one signal source.
  • the invention also relates to a detection device for monitoring at least one monitoring area, with at least one electrically operated signal source for emitting at least one electromagnetic signal, with at least one means for compensating for a temperature influence on a transmission power of the at least one signal source, with at least one receiving device for receiving reflected electromagnetic signals Signals and for conversion into electrical variables and with at least one control and evaluation device for controlling the detection device and for evaluating electrical variables determined with the at least one receiving device.
  • the invention relates to a vehicle with at least one detection device for monitoring at least one monitoring area, the at least one detection device having at least one electrically operated signal source for emitting at least one electromagnetic signal, at least one means for compensating for a temperature influence on a transmission power of the at least one signal source, at least one receiving device for receiving reflected electromagnetic signals and for converting them into electrical variables and at least one control and evaluation device for controlling the detection device and for evaluating electrical variables determined with the at least one receiving device.
  • EP 1 039 597 B1 discloses a method for stabilizing the optical output power (light output) of light-emitting diodes and laser diodes, the combination of diode current and forward voltage serving as a clear measure of the light output emitted by the light-emitting diode or laser diode, it being assumed that the forward voltage is a function of the diode current independently of the temperature at constant light output, where the function by which the forward voltage results from the diode current at a certain constant light output is determined by measuring the diode current and forward voltage at constant light output at different temperatures and where the light-emitting diode or laser diode is operated to stabilize it in such a way that the functional relationship between forward voltage and diode current determined by the measurement is maintained.
  • the invention is based on the object of designing a method, a transmission device, a detection device and a vehicle of the type mentioned at the outset, in which compensation for the influence of temperature on the transmission power of the at least one signal source can be carried out better, in particular more easily and/or more precisely .
  • a signal duration of at least one electromagnetic signal is adapted as a function of at least one temperature variable which characterizes a temperature of the at least one signal source.
  • the transmission energy of a transmitted electromagnetic signal is greater, the greater the transmission power and the longer the signal duration for which the transmission power is is sent out.
  • efficiency with regard to the transmission power is dependent on the temperature, in particular of the signal source.
  • the transmission power and thus also the transmission energy of a transmitted electromagnetic signal changes accordingly with the temperature.
  • the signal duration of the at least one electromagnetic signal is adjusted in order to compensate for the temperature influence on the transmission power and thus on the transmission energy of a transmitted electromagnetic signal.
  • a temperature-dependent change in the transmission power is compensated by a corresponding change in the signal duration.
  • the emitted transmission energy is independent of the temperature of the at least one signal source.
  • the signal duration is adjusted depending on at least one temperature variable.
  • the at least one temperature variable characterizes a temperature of the at least one signal source. In this way, a measure for the temperature, in particular of the at least one signal source, can be determined using suitable temperature variables.
  • the at least one temperature variable can advantageously be implemented using an electrical voltage value and/or an electrical current value. In this way, the at least one temperature variable can be processed electrically.
  • the at least one temperature variable can advantageously be implemented with an analog value. In this way, the temperature variable can be determined and processed in an analogous manner.
  • the at least one temperature variable can be implemented with a digital value. In this way, the at least one temperature variable can be processed digitally.
  • the at least one signal source is supplied with electrical supply energy.
  • the at least one signal source can be arranged in a current path of an energy source, in particular an electrical voltage source.
  • the electrical supply energy results from the electrical voltage applied to the at least one signal source and the electrical current flowing through the at least one signal source.
  • Electromagnetic signals in the form of light signals can advantageously be sent with the at least one signal source.
  • Different functions, in particular signal propagation time measurements, can be implemented with light signals.
  • pulsed electromagnetic signals can be sent with the at least one signal source.
  • Signal propagation time measurements can be carried out better with pulsed signals.
  • the transmission device can be part of a detection device for monitoring at least one monitoring area.
  • the at least one monitoring area can be scanned more precisely, in particular reproducibly, with electromagnetic signals transmitted according to the invention.
  • the detection device can work according to a signal transit time method, in particular a signal pulse transit time method.
  • a signal pulse propagation time method working detection devices can be used as a time-of-flight system (TOF), indirect time-of-flight system (iTOF), light detection and ranging system (LiDAR), laser detection and -Ranging system (LaDAR) or the like designed and designated.
  • TOF time-of-flight system
  • iTOF indirect time-of-flight system
  • LiDAR light detection and ranging system
  • Laser detection and -Ranging system LaDAR
  • the detection device can advantageously be designed as a scanning system.
  • a monitoring area can be scanned, ie scanned, with electromagnetic signals.
  • the propagation directions of the Changed magnetic signals over the surveillance area in particular swiveled.
  • At least a 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.
  • Correspondingly widened electromagnetic signals can simultaneously emit a larger part of the monitored area or the entire monitored area.
  • 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 beams can be sent as electromagnetic signals with lasers.
  • Lasers can emit electromagnetic 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 electromagnetic 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 measuring systems can advantageously be designed as laser scanners. With laser scanners, monitored areas can be scanned 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, or be part of one. In this way, at least some of the functions of the vehicle or machine can be carried out autonomously or partially autonomously.
  • the detection device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the roadway, in particular potholes or stones, roadway boundaries, traffic signs, free spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like, and/or movements and/or gestures are used.
  • the at least one signal source can be supplied with electrical supply energy with a pulsed power profile and/or a supply duration of the at least one signal source with electrical supply energy can be adapted as a function of the at least one temperature variable in order to adapt the signal duration of at least one electromagnetic signal.
  • the at least one signal source can advantageously be supplied with electrical supply energy with a pulsed power profile.
  • the pulsed power curve can be realized by electric current pulses.
  • an electrical supply path for the at least one signal source can be switched in a pulsed manner. In this way, a simple voltage control and/or current control can be used for the supply path, which only needs to be controlled between an on state and an off state.
  • the signal duration of at least one electromagnetic signal can be adjusted via a supply duration of the at least one signal source with electrical supply energy as a function of the at least one temperature variable. In this way, the signal duration can be adjusted by controlling the electrical supply energy.
  • At least one electromagnetic signal can have at least one have signal pulse.
  • the electromagnetic signal is transmitted for the duration of the at least one signal pulse.
  • At least one electromagnetic signal can advantageously have a plurality of signal pulses which are transmitted over the signal duration.
  • the heating of the at least one signal source during operation can be reduced by using pulsed electromagnetic signals.
  • the signal duration can also be specified via the number of signal pulses.
  • the electrical supply energy for the at least one signal source can be controlled with at least one, in particular pulsed, trigger signal and/or a trigger signal duration of at least one trigger signal for controlling the electrical supply energy for the at least one signal source can be dependent on the at least be adjusted to a temperature variable.
  • a trigger signal can be implemented easily, in particular digitally. Pulsed trigger signals are suitable for the pulsed activation of the at least one signal source. In this way, pulsed electromagnetic signals can be emitted.
  • the trigger signal duration of at least one trigger signal can be adjusted as a function of the at least one temperature variable. In this way, the signal duration of the electromagnetic signal can already be specified in a simple manner on the part of the control device.
  • At least one trigger signal can advantageously be a periodic signal, in particular a square-wave signal, a triangular signal, a sinusoidal signal, a sawtooth signal or the like.
  • Periodic signals can be implemented easily and reproducibly. Square signals, triangle signals, sinusoidal signals and sawtooth signals can be easily defined.
  • the signal duration of at least one electromagnetic signal can be indicated via the number of pulses of a pulsed power profile of the electrical supply energy. are adjusted and/or the signal duration of at least one electromagnetic signal is adjusted via the number of pulses of a pulsed trigger signal for controlling the supply energy for the at least one signal source. In this way, the signal duration and thus the output power of the at least one signal source can easily be adjusted, particularly in the case of a periodic power profile of the electrical supply energy and/or a periodic trigger signal.
  • the signal duration of at least one electromagnetic signal can be adapted using at least one correction variable specified for the prevailing temperature and/or the signal duration of at least one electromagnetic signal can be adapted using a correction variable specified for the at least one temperature variable present. In this way, a connection can easily be established between the prevailing temperature, or the at least one temperature variable, and the signal duration required to compensate for the corresponding temperature influence.
  • At least one correction variable can be a factor with which a variable specifying the signal duration, in particular a specified base trigger signal duration and/or a specified base signal duration for the at least one electromagnetic signal, can be adjusted.
  • a base signal duration and/or a base trigger signal duration can be specified for operation at an optimal temperature, which delivers a desired transmission energy for electromagnetic signals.
  • the basic signal duration and/or the basic trigger signal duration can be adjusted in the case of deviations from the optimal temperature with the correction variable belonging to the actually prevailing temperature, in particular by multiplication. If the efficiency of the signal source and thus the signal output power decreases at a temperature that deviates from the optimum temperature, the base signal duration and/or the base trigger signal duration can be multiplied with the appropriate correction variable, and thus the signal duration or the trigger signal duration be extended.
  • a relationship between the temperature, in particular the at least one temperature variable, and at least one correction variable can advantageously be stored in advance in a conversion table (lookup table), in particular for the at least one signal source. In this way, the correction variables can be determined quickly.
  • the relationship between the temperature, in particular the at least one temperature variable, and at least one correction variable, in particular at least one conversion table, can advantageously be stored in a corresponding storage medium of the at least one transmission device and/or the detection device.
  • a relationship known for the signal source can advantageously be specified.
  • connection can be determined by means of at least one test measurement, in particular at the end of the production line. In this way, the connection can be easily determined.
  • At least one temperature variable can be determined during operation of the at least one transmission device and/or at least one temperature variable can be determined using at least one sensor and/or at least one temperature variable from at least one supply energy variable, in particular a supply current and/or a Supply voltage to supply the at least one signal source can be determined.
  • the at least one temperature variable can be determined, which characterizes the current temperature.
  • At least one temperature variable can be determined with at least one sensor. In this way, the at least one temperature variable can be determined directly.
  • At least one temperature variable from at least one Supply energy size are determined.
  • a separate temperature sensor can be dispensed with.
  • the at least one temperature variable can advantageously be determined from a supply current for the at least one signal source and/or from a supply voltage.
  • the transmission device has at least one means for adapting a signal duration of at least one electromagnetic signal as a function of at least one temperature variable characterizing a temperature of the at least one signal source.
  • the signal duration of at least one electromagnetic signal can be adjusted with at least one means as a function of a temperature variable characterizing the temperature of the at least one signal source.
  • the transmission device and/or a detection device with the transmission device has at least one means for carrying out the method according to the invention.
  • At least one means for carrying out the method according to the invention in particular for adapting a signal duration as a function of at least one temperature, can advantageously be implemented in software and/or hardware, in particular with the transmission device and/or the detection device comprising the transmission device. In this way, existing components and/or functions can be used to implement the invention.
  • At least one control element in particular a triggerable control element, in particular at least one transistor, can be arranged in at least one energy supply path of the at least one signal source and/or at least one signal generator can be provided for generating at least one trigger signal for controlling at least one control element, which is located in at least one Energy supply path is the at least one signal source.
  • the at least one energy supply path of the at least one signal source can be controlled, in particular closed and opened, with a control element.
  • a triggerable control element can be controlled using trigger signals to close and open the energy supply path.
  • At least one control element can have or consist of at least one transistor.
  • a transistor can easily be controlled, in particular switched, with trigger signals.
  • At least one signal generator can be provided. Trigger signals can be generated with a signal generator. The trigger signals can be transmitted to the at least one control element.
  • the transmission device and/or the detection device comprising the transmission device can have at least one signal generator.
  • a compact structure can be realized in this way.
  • the transmission device can have at least one means for realizing a variable that characterizes the signal duration as a function of the at least one temperature variable.
  • the signal duration of a trigger signal can advantageously be a variable which characterizes the signal duration of the at least one electromagnetic signal. In this way, the signal duration of the at least one electromagnetic signal can be specified with the trigger signal.
  • the number of pulses of a trigger signal can be a variable that characterizes the signal duration.
  • the signal duration of the at least one electromagnetic signal can be specified with discrete values.
  • the object is achieved according to the invention with the detection device in that the detection device has at least one means for adaptation a signal duration of at least one electromagnetic signal as a function of at least one temperature variable characterizing a temperature of the at least one signal source.
  • an electromagnetic signal in particular a light signal
  • a number of signal pulses in particular light pulses
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the detection device has at least one means for adapting a signal duration of at least one electromagnetic signal as a function of at least one temperature variable characterizing a temperature of the at least one signal source.
  • the vehicle has at least one detection device with which a monitoring area can be monitored. In this way, objects in the surveillance area can be detected.
  • the at least one detection device can be used to monitor at least one monitoring area outside the vehicle and/or inside the vehicle, in particular for objects. In this way, information about objects in the area surrounding the vehicle or in the vehicle can be determined.
  • the vehicle can advantageously have at least one driver assistance system. With the help of a 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 surveillance area in particular object information that is obtained with the at least one detection device, with the at least one Driver assistance system can be used to control an 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 block diagram of the vehicle with the driver assistance system and the LiDAR system from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a transmission device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a time profile of a trigger signal with a base signal duration for controlling a laser of the transmission device from FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a time profile of the trigger signal from FIG. 4 with twice the basic signal duration
  • FIG. 6 shows a diagram in which the efficiency of the laser of the transmission device from FIG. 3 is shown as a function of the temperature of the laser;
  • FIG. 7 shows a diagram in which a dependence of a correction factor with which the temperature dependence of the efficiency of the laser from FIG of Figure 3 is compensated by the temperature of the laser;
  • FIG. 8 shows a diagram in which the laser transmission energy of a laser signal transmitted with the laser of the transmission device from FIG. 3 is shown as a function of the temperature of the laser, the temperature dependence of the efficiency being compensated with the temperature-dependent correction factor according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a diagram in which the laser transmission energy of a laser signal transmitted with the laser of the transmission device from FIG. 3 is shown as a function of the temperature of the laser, the temperature dependence of the efficiency not being compensated for;
  • FIG. 10 shows a circuit diagram of a transmission device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2 according to a second exemplary embodiment.
  • 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 a detection device, for example in the form of a LiDAR system 12.
  • a detection device for example in the form of a LiDAR system 12.
  • a block diagram of the vehicle 10 with the LiDAR system 12 is shown in FIG.
  • 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 oriented differently.
  • the LiDAR system 12 can also be arranged in the vehicle 10 for monitoring an interior.
  • object information for example distances, directions and speeds of objects 18 relative to the vehicle 10 or to the LiDAR system 12, or corresponding characterizing variables can be determined.
  • the LiDAR system 12 can also be used to record gestures from people, for example.
  • 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, for example parking spaces, precipitation or the like.
  • 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 transmitting device 22, a receiving device 24 and a control and evaluation device 26.
  • control and evaluation device 26 the transmitting device 22 and the receiving device 24 can be implemented at least partially centrally or decentrally. Parts of the functions and/or corresponding components of the control and evaluation device 26 can also be integrated in the transmitting device 22 and/or the receiving device 24 and vice versa.
  • the control and evaluation device 26 and the driver assistance system 20 can also be partially combined.
  • the functions of the transmitting device 22, the receiving device 24 and the control and evaluation device 26 are implemented in terms of software and hardware.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a transmission device 22 according to a first exemplary embodiment in connection with the control and evaluation device 26.
  • Transmission device 22 includes a signal source in the form of a laser 28, a control element in the form of a transistor 30 for a current path 32 of laser 28, a signal generator 34 for generating trigger signals 42 for triggering control element 30, and a temperature detection device 36 for detecting a temperature of the laser 28
  • the current path 32 forms an energy supply path for the laser 28.
  • the current path 32 of the laser 28 is connected on the one hand via the control element 30 to the ground 38 and on the other hand to a voltage source 40.
  • the voltage source 40 forms an energy supply device with which the laser 28 can be supplied with electrical supply energy.
  • the voltage source 40 can be a central voltage supply of the LiDAR system 12, for example.
  • the base of transistor 30 is connected to a signal output of signal generator 34 .
  • the emitter and collector of the transistor 30 are located in the current path 32.
  • the current path 32 can be closed and opened by appropriately driving the transistor 30.
  • a control input of the signal generator 34 is connected to the control and evaluation device 26 .
  • the signal generator 34 can be controlled with the control and evaluation device 26 for generating trigger signals 42 via the control input.
  • FIG. 4 shows such a trigger signal 42 with the base signal duration SDo as an example.
  • the trigger signal 42 is, for example, a pulsed signal, for example a square-wave signal.
  • FIG. 5 shows a trigger signal 42 with the signal duration SDi or SD2.
  • the transistor 30 is driven in a pulsed manner by the trigger signal 42, so that the current path 32 is closed in a correspondingly pulsed manner.
  • the laser 28 is thus supplied with electrical supply energy with a pulsed power profile.
  • a pulsed laser signal 44 is generated with the laser 28 in accordance with the pulse profile and the signal duration SD of the trigger signal 42 .
  • the pulsed laser signal 44 that is generated has a signal duration SD that corresponds to the trigger signal duration SD of the trigger signal 42 .
  • the trigger signal duration and the signal duration of the laser signal 44 are therefore denoted below by the reference symbol “SD”.
  • the temperature detection device 36 comprises a temperature sensor which is arranged in the vicinity of the laser 28 .
  • a temperature variable characterizing the temperature of the laser 28 for example an electrical voltage value or a digital value, can be determined with the temperature detection device 36 .
  • the temperature detection device 36 is connected to the control and evaluation device 26 . In this way, the determined temperature values can be transmitted to the control and evaluation device 26 .
  • the laser 28 is implemented as a diode laser, for example.
  • a laser efficiency LE of the laser 28 is, as shown by way of example in Figure 6, dependent on the temperature of the laser 28.
  • the laser efficiency LE influences the laser transmission energy EL, i.e. the light energy, of a transmitted laser signal 44, as shown in Figure 9.
  • the laser efficiency LE has its maximum at a temperature To which is optimal with regard to the laser efficiency LE, for example.
  • the laser efficiency LE decreases when the temperature deviates from the optimum temperature To, for example down to a lower limit temperature Ti on the one hand and up to an upper limit temperature T2 on the other.
  • the lower limit temperature Ti and the upper limit temperature T2 are exemplary temperatures at which the laser 28 can typically be operated.
  • the temperature profile of the laser efficiency LE is shown as an example approximately symmetrically with respect to the optimum temperature To.
  • the temperature profile of the laser efficiency LE and, correspondingly, the temperature profile of the laser transmission energy Ei can also have a different shape.
  • the laser transmission energy EL decreases as the temperature deviates, starting from the optimum temperature To.
  • the temperature profile of the laser transmission energy EL corresponding to the temperature profile of the laser efficiency LE is shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram in which the laser transmission energy EL of a transmission signal 44 transmitted with the laser 28 is shown as a function of the temperature of the laser 28.
  • the laser transmission energy EL of a light signal 44 is proportional to the product of the laser output power, the signal duration SD and the duty cycle of the trigger signal 42.
  • the trigger signal 42 is, for example, a square-wave signal with a duty cycle of 50%.
  • the laser transmission energy EL for a light signal 44 can be represented proportionally to the number of square-wave pulses of the trigger signal 42 within the signal duration SD. Starting from the optimum temperature To, the laser transmission energy EL for the light signal 44 decreases as the temperature of the laser 28 increases or decreases, with the signal duration SD remaining the same, as shown in FIG.
  • the signal duration SD of the laser signal 44 is adapted as a function of the temperature of the laser 28, or the temperature variable characterizing the temperature. For this purpose, if the temperature deviates from the optimum temperature To, a base signal duration SDo is corrected, for example multiplied, by a correction factor KF for the prevailing temperature.
  • the basic signal duration SDo can be specified, for example, such that at the optimal temperature To, the laser signal 44 is transmitted with a desired, for example specified, laser transmission energy ELO.
  • the correction factor KF for the prevailing temperature is taken from a conversion table, for example.
  • the relationship between the correction factors KF and the temperature is determined, for example, on the basis of the known or previously determined temperature profile of the laser efficiency LE for the laser 28 .
  • the laser efficiency LE is individual for each laser 28 and can be determined in advance, for example as part of test measurements or from the manufacturer's specifications.
  • the course of the laser efficiency LE is stored in a conversion table in the control and evaluation device 26, for example.
  • the control and evaluation device 26 has means with which a corresponding temperature profile of the correction factors KF, as shown in FIG. 7, can be determined from the temperature profile of the laser efficiency LE shown, for example, in FIG.
  • the temperature profile of the correction factors KF can also be stored directly in a corresponding conversion table of the control and evaluation device 26 .
  • the required signal duration SD is determined, with which the temperature dependency of the laser efficiency LE can be compensated.
  • the signal generator 34 is activated for the determined signal duration SD in order to generate the trigger signal 42 .
  • the signal generator 34 in turn controls the transistor 30 with the trigger signal 42 so that the laser 28 emits the correspondingly pulsed laser signal 44 over the signal duration SD with the corresponding laser transmission energy EL.
  • the LiDAR system 12 can be designed as a scanning LiDAR system or as a flash LiDAR system.
  • the transmission device 22 can optionally have at least one optical system, for example an optical lens, with which the generated laser signals 44 can be correspondingly influenced, in particular widened and/or focused.
  • the transmission device 22 can optionally have a signal deflection device, for example a mirror, with which the laser signals 44 can be directed into the monitoring area 14 .
  • a signal deflection device for example a mirror
  • Parts of the signal deflection device that have a deflecting effect can be changeable, for example pivotable or rotatable relative to the laser 28 . In this way, the directions of propagation of the laser signals 44 can be swiveled and the monitoring area 14 can be scanned or sampled.
  • the laser signals 44 are sent into the monitoring area 14 using the transmitting device 22 .
  • the laser signals 44 reflected on an object 18 in the direction of the receiving device 24 are received with the receiving device 24 .
  • the receiving device 24 can optionally have a signal deflection device and/or an optical system, for example an optical lens or the like, with which the reflected laser signals 44 can be deflected to a receiver of the receiving device 24 .
  • the receiver of the receiving device 24 can be used, for example, as a point sensor, line sensor or area sensor, for example as an (avalanche) photodiode, photodiode line, CCD sensor, active pixel sensor, in particular a CMOS sensor or the like.
  • the reflected laser signals 44 are converted into electrical signals by the receiver, which can be transmitted to the control and evaluation device 26 .
  • the electrical signals are processed with the control and evaluation device 26 .
  • object variables for example distance variables, direction variables and/or speed variables, which characterize distances, directions or speeds of detected objects 18 relative to the LiDAR system 12 and/or relative to the vehicle 10, are determined from the electrical signals using the control and evaluation device 26 .
  • the determined object sizes are transmitted to the driver assistance system 20 with the control and evaluation device 26 .
  • the object variables are used with the driver assistance system 20 in order to operate the vehicle 10 autonomously or partially autonomously.
  • FIG. 10 shows a second exemplary embodiment of a transmission device 22 for the LiDAR system from FIGS. 1 and 2.
  • the second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the temperature detection device 36 includes an electrical resistor 46 and a measuring transducer 48 instead of a temperature sensor.
  • the electrical resistance 46 is arranged in the current path 32 of the laser 28 .
  • the electrical voltage which is present at the electrical resistance 46 when the current path 32 is closed is converted by the measuring transducer 48 into a corresponding signal which realizes a temperature variable which characterizes the temperature of the laser 28 .
  • the temperature variable is transmitted from the measuring transducer 48 to the control and evaluation device 26 .
  • the signal generator 34 is controlled with the control and evaluation device 26, analogously to the first exemplary embodiment.

Landscapes

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung (22) für elektromagnetische Signale (44), eine Sendeeinrichtung (22) eine Detektionsvorrichtung zu Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs und ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung beschrieben. Bei dem Verfahren wird wenigstens eine Signalquelle (28) mit elektrischer Versorgungsenergie versorgt zur Aussendung von elektromagnetischen Signalen, wobei ein Temperatureinfluss auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle (28) kompensiert wird. Zur Kompensierung des Temperatureinflusses wird eine Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von wenigstens einer Temperaturgröße, welche eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle (28) charakterisiert, angepasst.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung für elektromagnetische Signale, Sendeeinrichtung, Detektionsvorrichtung und Fahrzeug
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung für elektromagnetische Signale, bei dem wenigstens eine Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie versorgt wird zur Aussendung von elektromagnetischen Signalen, wobei ein Temperatureinfluss auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle kompensiert wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung für elektromagnetische Signale, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Signalquelle zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals und mit wenigstens einem Mittel zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Signalquelle zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals, mit wenigstens einem Mittel zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle, mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von reflektierten elektromagnetischen Signalen und zur Umwandlung in elektrische Größen und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Detektionsvorrichtung und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung ermittelten elektrischen Größen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung zu Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens ein elektrisch betriebene Signalquelle zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals, wenigstens ein Mittel zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle, wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von reflektierten elektromagnetischen Signalen und zur Umwandlung in elektrische Größen und wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtungen zur Steuerung der Detektionsvorrichtung und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung ermittelten elektrischen Größen.
Stand der Technik
Aus der EP 1 039 597 B1 ist ein Verfahren zur Stabilisierung der optischen Ausgangsleistung (Lichtleistung) von Leuchtdioden und Laserdioden bekannt, wobei die Kombination aus Diodenstrom und Durchlassspannung als eindeutiges Maß für die von der Leuchtdiode oder Laserdiode ausgesandte Lichtleistung dient, wobei vorausgesetzt wird, dass unabhängig von der Temperatur bei konstanter Lichtleistung die Durchlassspannung eine Funktion des Diodenstroms ist, wobei die Funktion, durch die sich bei einer bestimmten konstanten Lichtleistung die Durchlassspannung aus dem Diodenstrom ergibt, durch Messungen von Diodenstrom und Durchlassspannung bei konstanter Lichtleistung bei verschiedenen Temperaturen ermittelt wird und wobei die Leuchtdiode oder Laserdiode zu deren Stabilisierung derart betrieben wird, dass der durch die Messung ermittelte funktionale Zusammenhang zwischen Durchlassspannung und Diodenstrom eingehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Sendeeinrichtung, eine Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Kompensierung des Temperatureinflusses auf die Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle besser, insbesondere einfacher und/oder genauer, durchgeführt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass zur Kompensierung des Temperatureinflusses eine Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von wenigstens einer Temperaturgröße, welche eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle charakterisiert, angepasst wird.
Die Sendeenergie eines ausgesendeten elektromagnetischen Signals ist umso größer, je größer die Sendeleistung und je länger die Signaldauer ist, für die die Sendeleistung ausgesendet wird. Bei vielen Signalquellen, insbesondere bei Lasern, ist eine Effizienz bezüglich der Sendeleistung abhängig von der Temperatur insbesondere der Signalquelle. Entsprechend verändert sich mit der Temperatur die Sendeleistung und somit auch die Sendeenergie eines ausgesendeten elektromagnetischen Signals.
Erfindungsgemäß wird, um den Temperatureinfluss auf die Sendeleistung und damit auf die Sendeenergie eines ausgesendeten elektromagnetischen Signals zu kompensieren, die Signaldauer des wenigstens einen elektromagnetischen Signals angepasst. Auf diese Weise wird eine temperaturabhängige Veränderungen der Sendeleistungen durch eine entsprechende Veränderung der Signaldauer kompensiert. So wird erreicht, dass die ausgesendete Sendeenergie von der Temperatur der wenigstens eine Signalquelle unabhängig ist.
Die Signaldauer wird abhängig von wenigstens einer Temperaturgröße angepasst. Die wenigstens eine Temperaturgröße charakterisiert eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle. Auf diese Weise kann durch geeignete Temperaturgrößen ein Maß für die Temperatur insbesondere der wenigstens einen Signalquelle ermittelt werden.
Die wenigstens eine Temperaturgröße kann vorteilhafterweise mittels einem elektrischen Spannungswert und/oder einem elektrischen Stromwert realisiert werden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperaturgröße auf elektrischen Wege verarbeitet werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Temperaturgröße mit einem analogen Wert realisiert werden. Auf diese Weise kann die Temperaturgröße auf analogen Wege ermittelt und verarbeitet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Temperaturgröße mit einem digitalen Wert realisiert werden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Temperaturgröße digital verarbeitet werden.
Für die erfindungsgemäße Kompensation des Temperatureinflusses ist keine Anpassung einer die elektrische Versorgungsenergie bereitstellenden Energiequelle, insbesondere einer Stromquelle, erforderlich. Mit der Erfindung kann ein Aufwand von Steu- erfunktionen, insbesondere einer Treiberschaltung für die wenigstens eine Signalquelle, vereinfacht werden.
Zur Aussendung von elektromagnetischen Signalen wird die wenigstens eine Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie versorgt. Hierzu kann die wenigstens eine Signalquelle in einem Strompfad einer Energiequelle, insbesondere einer elektrischen Spannungsquelle, angeordnet sein. Die elektrische Versorgungsenergie ergibt sich aus der an die wenigstens eine Signalquelle angelegten elektrischen Spannung und dem durch die wenigstens eine Signalquelle fließenden elektrischen Strom.
Vorteilhafterweise können mit der wenigstens einen Signalquelle elektromagnetische Signale in Form von Lichtsignalen, insbesondere Lasersignalen, gesendet werden. Mit Lichtsignalen können unterschiedliche Funktionen, insbesondere Signal- Laufzeitmessungen, realisiert werden.
Vorteilhafterweise können mit der wenigstens einen Signalquelle gepulste elektromagnetische Signale gesendet werden. Mit gepulsten Signalen können Signal- Laufzeitmessungen besser durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung Teil einer Detektionsvorrichtung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Überwachungsbereich mit erfindungsgemäß ausgesendeten elektromagnetischen Signalen präziser, insbesondere reproduzierbar, abgetastet 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- System (TOF), indirektes Time-of-Flight-System (iTOF), Light-Detection-and-Ranging- System (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-System (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als scannendes System ausgestaltet sein. Dabei kann mit elektromagnetischen Signalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die Ausbreitungsrichtungen der elektro- magnetischen Signale über den Überwachungsbereich verändert, insbesondere geschwenkt, werden. Hierbei kann wenigstens Signal-Umlenkeinrichtung, insbesondere eine Scaneinrichtung, eine Umlenkspiegeleinrichtung oder dergleichen, zum Einsatz kommen. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung als sogenanntes Flash-System, insbesondere als Flash-LiDAR, ausgestaltet sein. Dabei können entsprechend aufgeweitete elektromagnetische Signale gleichzeitig einen größeren Teil des Überwachungsbereichs oder den gesamten Überwachungsbereich ausstrahlen.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmesssystem ausgestaltet sein. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können Laser, insbesondere Diodenlaser, als Signalquellen aufweisen. Mit Lasern können insbesondere gepulste Laserstrahlen als elektromagnetische Signale gesendet werden. Mit Lasern können elektromagnetische Signale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen emittiert werden. Entsprechend können Empfänger der Detektionsvorrichtung für die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Signale ausgelegte Sensoren, insbesondere Punktsensoren, Zeilensensoren und/oder Flächensensoren, im Besonderen eine (Lawinen)fotodioden, Photodiodenzeilen, CCD- Sensoren, Active-Pixel-Sensoren, insbesondere CMOS-Sensoren oder dergleichen, aufweisen oder daraus bestehen. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können vorteilhafterweise als Laserscanner ausgestaltet sein. Mit Laserscannern können Überwa- chungsbereiche mit insbesondere gepulsten Lasersignalen, insbesondere Laserstrahlen, abgetastet werden.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Landfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt 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 Fahrerassistenzsystem, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom ausgeführt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die wenigstens eine Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie mit gepulstem Leistungsverlauf versorgt werden und/oder eine Versorgungsdauer der wenigstens einen Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst werden zur Anpassung der Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie mit gepulstem Leistungsverlauf versorgt werden. Dabei kann der gepulste Leistungsverlauf durch elektrische Strompulse realisiert werden. Hierzu kann ein elektrischer Versorgungspfad für die wenigstens eine Signalquelle gepulst geschaltet werden. Auf diese Weise kann eine einfache Spannungssteuerung und/oder Stromsteuerung für den Versorgungspfad verwendet werden, die lediglich zwischen einem Einschalt- und einem Ausschaltzustand gesteuert werden muss.
Alternativ oder zusätzlich kann die Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals über eine Versorgungsdauer der wenigstens einen Signalquelle mit elektrischer Versorgungsenergie abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst werden. Auf diese Weise kann die Signaldauer mittels der Steuerung der elektrischen Versorgungsenergie angepasst werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein elektromagnetisches Signal wenigstens einen Signalpuls aufweisen. Auf diese Weise wird das elektromagnetische Signal für die Dauer des wenigstens einen Signalpulses ausgesendet.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein elektromagnetisches Signal eine Mehrzahl von Signalpulsen aufweisen, welche über die Signaldauer gesendet werden. Durch die Verwendung von gepulsten elektromagnetischen Signalen kann die Erwärmung der wenigstens einen Signalquelle beim Betrieb verringert werden. Die Signaldauer kann so auch über die Anzahl der Signalpulse angegeben werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrische Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle mit wenigstens einem, insbesondere gepulsten, Triggersignal gesteuert werden und/oder eine Trigger-Signaldauer wenigstens eines Triggersignals zur Steuerung der elektrischen Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst werden.
Ein Triggersignal kann einfach, insbesondere digital, realisiert werden. Gepulste Triggersignale eignen sich zur gepulsten Aktivierung der wenigstens einen Signalquelle. Auf diese Weise können gepulste elektromagnetische Signale ausgesendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Trigger-Signaldauer wenigstens eines Triggersignals abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst werden. Auf diese Weise kann die Signaldauer des elektromagnetischen Signals bereits aufseiten der Steuereinrichtung einfach vorgegeben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Triggersignal ein periodisches Signal, insbesondere ein Rechtecksignal, ein Dreiecksignal, ein sinusförmiges Signal, ein sägezahnförmiges Signal oder dergleichen, sein. Periodische Signale können einfach und reproduzierbar realisiert werden. Rechtecksignale, Dreiecksignale, sinusförmige Signale und sägezahnförmige Signale können einfach definiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals über die Anzahl von Pulsen eines gepulsten Leistungsverlaufs der elektrischen Versorgungsenergie ange- passt werden und/oder die Signaldauer wenigstens einen elektromagnetischen Signals über die Anzahl von Pulsen eines gepulsten Triggersignals zur Steuerung der Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle angepasst werden. Auf diese Weise kann insbesondere bei einem periodischem Leistungsverlauf der elektrischen Versorgungsenergie und/oder einem periodischen Triggersignal einfach die Signaldauer und damit die Ausgangsleistung der wenigstens einen Signalquelle angepasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals mittels wenigstens einer für die vorherrschende Temperatur vorgegebenen Korrekturgröße angepasst werden und/oder die Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals mittels einer für die vorliegende wenigstens eine Temperaturgröße vorgegebenen Korrekturgröße angepasst werden. Auf diese Weise kann einfach ein Zusammenhang zwischen der herrschenden Temperatur, respektive der wenigstens einen Temperaturgröße, und der zur Kompensierung des entsprechenden Temperatureinflusses erforderlichen Signaldauer realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Korrekturgröße ein Faktor sein, mit dem eine die Signaldauer vorgebende Größe, insbesondere eine vorgegebene Basis-Trigger- Signaldauer und/oder eine vorgegebene Basis-Signaldauer für das wenigstens eine elektromagnetisch Signal, angepasst werden kann.
Vorteilhafterweise kann für den Betrieb bei einer optimalen Temperatur eine Basis- Signaldauer und/oder eine Basis-Trigger-Signaldauer vorgegeben werden, welche eine gewünschte Sendeenergie für elektromagnetische Signale liefert. Die Basis- Signaldauer und/oder die Basis-Trigger-Signaldauer kann bei Abweichungen von der optimalen Temperatur mit der zu der tatsächlich vorherrschenden Temperatur gehörenden Korrekturgröße insbesondere durch Multiplikation angepasst werden. Falls sich bei einer von der optimalen Temperatur abweichenden Temperatur die Effizienz der Signalquelle und damit die Signalausgangsleistung verringert, kann mit der passenden Korrekturgröße die Basis-Signaldauer und/oder die Basis-Trigger-Signaldauer multipliziert werden, und dadurch die Signaldauer beziehungsweise die Trigger-Signaldauer verlängert werden. Vorteilhafterweise kann ein Zusammenhang zwischen der Temperatur, insbesondere der wenigstens einen Temperaturgröße, und wenigstens einer Korrekturgröße in einer Umsetzungstabelle (Lookup-table) insbesondere für die wenigstens eine Signalquelle vorab gespeichert werden. So sind die Korrekturgrößen schnell ermittelbar.
Der Zusammenhang zwischen der Temperatur, insbesondere der wenigstens einen Temperaturgröße, und wenigstens einer Korrekturgröße, insbesondere wenigstens eine Umsetzungstabelle, kann vorteilhafterweise in einem entsprechenden Speichermedium der wenigstens einen Sendeeinrichtung und/oder der Detektionsvorrichtung hinterlegt sein. Vorteilhafterweise kann ein für die Signalquelle bekannter Zusammenhang vorgegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Zusammenhang mittels wenigstens einer Testmessung, insbesondere am Ende der Produktionslinie, ermittelt werden. Auf diese Weise kann der Zusammenhang einfach bestimmt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Temperaturgröße während des Betriebs der wenigstens einen Sendeeinrichtung ermittelt werden und/oder wenigstens eine Temperaturgröße mit wenigstens einem Sensor ermittelt werden und/oder wenigstens eine Temperaturgröße aus wenigstens einer Versorgungsenergiegröße, insbesondere einem Versorgungsstrom und/oder einer Versorgungsspannung, zur Versorgung der wenigstens einen Signalquelle ermittelt werden.
Während des Betriebs der wenigstens einen Sendeeinrichtung kann die wenigstens eine Temperaturgröße ermittelt werden, welche die aktuelle Temperatur charakterisiert.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Temperaturgröße mit wenigstens einem Sensor ermittelt werden. Auf diese Weise kann die wenigstens einen Temperaturgröße direkt ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Temperaturgröße aus wenigstens einer Versorgungsenergiegröße ermittelt werden. Auf diese Weise kann auf einen separaten Temperatursensor verzichtet werden. Die wenigstens eine Temperaturgröße kann vorteilhafterweise aus einem Versorgungsstrom für die wenigstens eine Signalquelle und/oder aus einer Versorgungsspannung ermittelt werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Sendeeinrichtung dadurch gelöst, dass die Sendeeinrichtung wenigstens ein Mittel aufweist zur Anpassung einer Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle charakterisierenden Temperaturgröße.
Erfindungsgemäß kann mit wenigstens einem Mittel die Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von einer die Temperatur der wenigstens eine Signalquelle charakterisierenden Temperaturgröße angepasst werden.
Vorteilhafterweise weist die Sendeeinrichtung und/oder eine Detektionsvorrichtung mit der Sendeeinrichtung wenigstens ein Mittel auf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zur Anpassung einer Signaldauer abhängig von wenigstens einer Temperatur, auf softwaremäßigen und/oder hardwaremäßigen Wege insbesondere mit der Sendeeinrichtung und/oder der Sendeeinrichtung umfassenden Detektionsvorrichtung realisiert sein. Auf diese Weise können ohnehin vorhandene Bauteile und/oder Funktionen zur Realisierung der Erfindung verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann in wenigstens einem Energieversorgungspfad der wenigstens einen Signalquelle wenigstens ein insbesondere triggerbares Steuerelement, insbesondere wenigstens ein Transistor, angeordnet sein und/oder wenigstens ein Signalgenerator vorgesehen sein zum Erzeugen wenigstens eines Triggersignals zum Steuern wenigstens eines Steuerelements, welches sich in wenigstens einem Energieversorgungspfad der wenigstens einen Signalquelle befindet. Mit einem Steuerelement kann der wenigstens eine Energieversorgungspfad der wenigstens einen Signalquelle gesteuert, insbesondere geschlossen und geöffnet, werden.
Ein triggerbares Steuerelement kann mittels Triggersignalen zum Schließen und Öffnen des Energieversorgungspfades angesteuert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Steuerelement wenigstens einen Transistor aufweisen oder daraus bestehen. Ein Transistor kann einfach mit Triggersignalen gesteuert, insbesondere geschaltet, werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Signalgenerator vorgesehen sein. Mit einem Signalgenerator können Triggersignale erzeugt werden. Die Triggersignale können an das wenigstens eine Steuerelement übermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung und/oder die die Sendeeinrichtung umfassende Detektionsvorrichtung wenigstens einen Signalgenerator aufweisen. Auf diese Weise kann ein kompakter Aufbau realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sendeeinrichtung wenigstens ein Mittel aufweisen zur Realisierung einer die Signaldauer charakterisierenden Größe abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße.
Vorteilhafterweise kann die Signaldauer eines Triggersignals eine Größe sein, welche die Signaldauer des wenigstens einen elektromagnetischen Signals charakterisiert. Auf diese Weise kann die Signaldauer des wenigstens einen elektromagnetischen Signals mit dem Triggersignal vorgegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl von Pulsen eines Triggersignals eine die Signaldauer charakterisierende Größe sein. Auf diese Weise kann die Signaldauer des wenigstens einen elektromagnetischen Signals mit diskreten Werten vorgegeben werden.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung wenigstens ein Mittel aufweist zur Anpassung einer Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle charakterisierenden Temperaturgröße.
Je nach Anwendung der Detektionsvorrichtung, insbesondere als indirektes Time-of- Flight-System oder als andersartiges LiDAR-System, kann innerhalb einer Messung ein elektromagnetisches Signal, insbesondere ein Lichtsignal, mit mehreren Signalpulsen, insbesondere Lichtpulsen, ausgesendet werden, um eine definierte Sendeenergie, insbesondere eine definierte Lichtenergie, zu erzeugen.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung wenigstens ein Mittel aufweist zur Anpassung einer Signaldauer wenigstens eines elektromagnetischen Signals abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle charakterisierenden Temperaturgröße.
Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung auf, mit welcher ein Überwachungsbereich überwacht werden kann. Auf diese Weise können Objekte im Überwachungsbereich erfasst werden.
Vorteilhafterweise kann mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung wenigstens ein Überwachungsbereich außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs insbesondere auf Objekte hin überwacht werden. Auf diese Weise kann können Informationen über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs beziehungsweise ihm Fahrzeug ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem aufweisen. Mithilfe eines Fahrerassistenzsystems kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung funktional mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen über einen Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen, die mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung gewonnen 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 Sendeeinrichtung, 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 können 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 nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung 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 ein Blockschaltbild des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der Figur 1 ;
Figur 3 einen Schaltplan einer Sendeeinrichtung des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 4 einen zeitlicher Verlauf eines Triggersignals mit einer Basis-Signaldauer zur Ansteuerung eines Lasers der Sendeeinrichtung aus Figur 3;
Figur 5 einen zeitlichen Verlauf des Triggersignals aus der Figur 4 mit der doppelten Basis-Signaldauer;
Figur 6 ein Diagramm, in dem die Effizienz des Lasers der Sendeeinrichtung aus der Figur 3 abhängig von der Temperatur des Lasers dargestellt ist;
Figur 7 ein Diagramm, in dem eine Abhängigkeit eines Korrekturfaktors, mit welchem die Temperaturabhängigkeit der Effizienz des Lasers aus der Figur aus der Figur 3 kompensiert wird, von der Temperatur des Lasers dargestellt ist;
Figur 8 ein Diagramm, in dem die Laser-Sendeenergie eines mit dem Laser der Sendeeinrichtung aus der Figur 3 gesendeten Lasersignals abhängig von der Temperatur des Lasers dargestellt ist, wobei die Temperaturabhängigkeit der Effizienz mit dem temperaturabhängigen Korrekturfaktor entsprechend der Figur 7 kompensiert ist;
Figur 9 ein Diagramm, in den die Laser-Sendeenergie eines mit dem Laser der Sendeeinrichtung aus der Figur 3 gesendeten Lasersignals abhängig von der Temperatur des Lasers dargestellt ist, wobei Temperaturabhängigkeit der Effizienz nicht kompensiert ist;
Figur 10 einen Schaltplan einer Sendeeinrichtung des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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 Detektionsvorrichtung beispielhaft in Form eines LiDAR-Systems 12. In Figur 2 ist ein Blockschaltbild 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 Fahrtrichtung 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 ausgerichtet sein. Das LiDAR-System 12 kann auch in dem Fahrzeug 10 zur Überwachung eines Innenraums angeordnet sein. Mit dem LiDAR-System 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen, Richtungen und Geschwindigkeiten von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10 respektive zum LiDAR-System 12, oder entsprechende charakterisierende Größen ermittelt werden. Mit dem LiDAR-System 12 können auch Gesten beispielsweise von Personen erfasst 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, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln.
Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 20 des Fahrzeugs 10 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
Das LiDAR-System 12 umfasst beispielhaft eine Sendeeinrichtung 22, eine Empfangseinrichtung 24 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 26.
Die Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26, der Sendeeinrichtung 22 und der Empfangseinrichtung 24 können wenigstens teilweise zentral oder dezentral realisiert sein. Teile der Funktionen und/oder entsprechende Bauteile der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 können auch in der Sendeeinrichtung 22 und/oder der Empfangseinrichtung 24 integriert sein und umgekehrt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 und das Fahrerassistenzsystem 20 können auch teilweise kombiniert sein. Die Funktionen der Sendeeinrichtung 22, der Empfangseinrichtung 24 und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 sind auf softwaremäßigem und hardwaremäßigem Wege realisiert.
In der Figur 3 ist ein Schaltplan einer Sendeeinrichtung 22 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 gezeigt.
Die Sendeeinrichtung 22 umfasst eine Signalquelle in Form eines Lasers 28, ein Steuerelement in Form eines Transistors 30 für einen Strompfad 32 des Lasers 28, einen Signalgenerator 34 zur Erzeugung von Triggersignalen 42 zum triggern des Steuerelements 30 und eine Temperaturerfassungseinrichtung 36 zur Erfassung einer Temperatur des Lasers 28.
Der Strompfad 32 bildet einen Energieversorgungspfad für den Laser 28. Der Strompfad 32 des Lasers 28 ist einerseits über das Steuerelement 30 mit der Masse 38 und andererseits mit einer Spannungsquelle 40 verbunden. Die Spannungsquelle 40 bildet eine Energieversorgungseinrichtung, mit der der Laser 28 mit elektrischer Versorgungsenergie versorgt werden kann. Die Spannungsquelle 40 kann beispielsweise eine zentralen Spannungsversorgung des LiDAR-Systems 12 sein.
Die Basis des Transistors 30 ist mit einem Signalausgang des Signalgenerators 34 verbunden. Emitter und Kollektor des Transistors 30 befinden sich im Strompfad 32. Durch entsprechendes Ansteuern des Transistors 30 kann der Strompfad 32 geschlossen und geöffnet werden.
Ein Steuereingang des Signalgenerators 34 ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 verbunden. Über den Steuereingang kann der Signalgenerator 34 mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 zur Erzeugung von Triggersignalen 42 angesteuert werden. In der Figur 4 ist beispielhaft ein solches Triggersignal 42 mit der Basis- Signaldauer SDo dargestellt. Das Triggersignal 42 ist beispielhaft ein gepulstes Signal, beispielhaft ein Rechtecksignal. Figur 5 zeigt ein Triggersignal 42 mit der Signaldauer SDi beziehungsweise SD2.
Mit dem Triggersignal 42 wird der Transistor 30 gepulst angesteuert, sodass entsprechend der Strompfad 32 gepulst geschlossen wird. Der Laser 28 wird so mit elektrischer Versorgungsenergie mit gepulstem Leistungsverlauf versorgt. Entsprechend dem Pulsverlauf und der Signaldauer SD des Triggersignals 42 wird mit dem Laser 28 ein gepulstes Lasersignal 44 erzeugt. Das erzeugte gepulste Lasersignal 44 hat eine Signaldauer SD, die der Trigger-Signaldauer SD des Triggersignals 42 entspricht. Im Folgenden werden daher die Trigger-Signaldauer und die Signaldauer des Lasersignals 44 mit dem Bezugszeichen „SD“ bezeichnet.
Die Temperaturerfassungseinrichtung 36 umfasst einen Temperatursensor, der in der Nähe des Lasers 28 angeordnet ist. Mit der Temperaturerfassungseinrichtung 36 kann eine die Temperatur des Lasers 28 charakterisierende Temperaturgröße, beispielsweise ein elektrischer Spannungswert oder ein digitaler Wert, ermittelt werden. Die Temperaturerfassungseinrichtung 36 ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 verbunden. Auf diese Weise können die ermittelten Temperaturgrößen an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 übermittelt werden. Der Laser 28 ist beispielhaft als Diodenlaser realisiert. Eine Lasereffizienz LE des Lasers 28 ist, wie beispielhaft in der Figur 6 gezeigt, abhängig von der Temperatur des Lasers 28. Die Lasereffizienz LE beeinflusst die Laser-Sendeenergie EL, also die Lichtenergie, eines gesendeten Lasersignals 44, wie in der Figur 9 gezeigt. Bei einer bezüglich der Lasereffizienz LE beispielhaft optimalen Temperatur To weist die Lasereffizienz LE ihr Maximum auf. Die Lasereffizienz LE verringert sich mit von der optimalen Temperatur To abweichender Temperatur, beispielsweise bis zu einer untere Grenztemperatur Ti einerseits und bis zu einer oberen Grenztemperatur T2 andererseits. Die untere Grenztemperatur Ti und die obere Grenztemperatur T2 sind beispielhafte Temperaturen, bei denen der Laser 28 üblicherweise betrieben werden kann. In der Figur 6 ist der Temperaturverlauf der Lasereffizienz LE beispielhaft etwa symmetrisch bezüglich der optimalen Temperatur To dargestellt. Der Temperaturverlauf der Lasereffizienz LE und entsprechend der Temperaturverlauf der Laser-Sendeenergie Ei kann auch eine andere Form haben.
Entsprechend des Temperaturverlaufs der Lasereffizienz LE nimmt die Laser- Sendeenergie EL, ausgehend von der optimalen Temperatur To, mit abweichender Temperatur jeweils ab. Der dem Temperaturverlauf der Lasereffizienz LE entsprechende Temperaturverlauf der Laser-Sendeenergie EL ist in der Figur 9 gezeigt. In der Figur 9 ist ein Diagramm, in dem die Laser-Sendeenergie EL eines mit dem Laser 28 gesendeten Sendesignals 44 abhängig von der Temperatur des Lasers 28 dargestellt ist.
Die Laser-Sendeenergie EL eines Lichtsignals 44 ist proportional zu dem Produkt aus der Laserausgangsleistung, der Signaldauer SD und des Tastgrades des Triggersignals 42. Das Triggersignal 42 ist beispielhaft ein Rechtecksignal mit einem Tastgrad von 50 %. Alternativ lässt sich die Laser-Sendeenergie EL für ein Lichtsignal 44 proportional zur Anzahl der Rechteckpulse des Triggersignals 42 innerhalb der Signaldauer SD darstellen. Ausgehend von der optimalen Temperatur To nimmt mit zunehmender oder abnehmender Temperatur des Lasers 28 bei gleichbleibender Signaldauer SD die Laser- Sendeenergie EL für das Lichtsignal 44, wie in der Figur 9 gezeigt, ab.
Um präzise und reproduzierbare Messungen mit dem LiDAR-System 12 durchführen zu können, ist es jedoch erforderlich, Lasersignale 44 mit möglichst konstanter Laser- Sendeenergie EL ZU senden. Dies wird bei dem beispielhaften LiDAR-System 12 dadurch erreicht, dass die Signaldauer SD des Lasersignals 44 abhängig von der Temperatur des Lasers 28, respektive der die Temperatur charakterisierenden Temperaturgröße, angepasst wird. Hierzu wird bei einer von der optimalen Temperatur To abweichenden Temperatur eine Basis-Signaldauer SDo mit einem Korrekturfaktor KF für die herrschende Temperatur korrigiert, beispielsweise multipliziert.
Die Basis-Signaldauer SDo kann beispielsweise so vorgegeben sein, dass bei der optimalen Temperatur To das Lasersignal 44 mit einer gewünschten, beispielsweise vorgegebenen, Laser-Sendeenergie ELO gesendet wird. Der Korrekturfaktor KF für die herrschende Temperatur wird beispielsweise aus einer Umsetzungstabelle entnommen. Der Zusammenhang zwischen den Korrekturfaktoren KF und der Temperatur wird beispielhaft auf Basis des bekannten oder im Vorfeld bestimmten Temperaturverlaufs der Lasereffizienz LE für den Laser 28 ermittelt.
Die Lasereffizienz LE ist für jeden Laser 28 individuell und kann vorab, beispielsweise im Rahmen von Testmessungen oder aus Spezifikationen des Herstellers, ermittelt werden. Der Verlauf der Lasereffizienz LE ist beispielsweise in einer Umsetzungstabelle in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 hinterlegt.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 weist Mittel auf, mit denen aus dem beispielsweise in der Figur 6 gezeigten Temperaturverlauf der Lasereffizienz LE ein entsprechender Temperaturverlauf der Korrekturfaktoren KF, wie er in der Figur 7 gezeigt ist, ermittelt werden können. Alternativ kann der Temperaturverlauf der Korrekturfaktoren KF auch direkt in einer entsprechenden Umsetzungstabelle der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 hinterlegt sein.
Mithilfe des Korrekturfaktors KF, welche der herrschenden Temperatur, respektive der entsprechenden Temperaturgröße, zugeordnet ist, wird die erforderliche Signaldauer SD ermittelt, mit der die Temperaturabhängigkeit der Lasereffizienz LE kompensiert werden kann. Der Signalgenerator 34 wird für die ermittelte Signaldauer SD zum generieren des Triggersignals 42 angesteuert. Der Signalgenerator 34 seinerseits steuert den Transistor 30 mit dem Triggersignal 42, sodass der Laser 28 das entsprechend gepulste Lasersignal 44 über die Signaldauer SD mit der entsprechenden Laser- Sendeenergie EL aussendet. Beispielhaft ist der Korrekturfaktor KF = 1 bei der optimalen Temperatur To. Er steigt zur unteren Grenztemperatur Ti und zur oberen Grenztemperatur T2 jeweils an bis zu dem Korrekturfaktor KF = 2. Dies bedeutet, dass beispielhaft bei Vorliegen der unteren Grenztemperatur Ti oder bei Vorliegen der oberen Grenztemperatur T2 die Basis- Signaldauer SDo des Triggersignals 42 und damit die Signaldauer des Lasersignals 44 jeweils, wie in der Figur 5 gezeigt, zu einer Signaldauer SD1 beziehungsweise SD2 verdoppelt wird. Durch die Anpassung der Signaldauer SD abhängig von der Temperaturgröße wird ein konstanter Temperaturverlauf für die Laser-Sendeenergie ELO erreicht, wie er in der Figur 8 gezeigt ist.
Das LiDAR-System 12 kann als scannendes LiDAR-System oder als Flash-LiDAR- System ausgestaltet sein. Die Sendeeinrichtung 22 kann optional wenigstens ein optisches System, beispielsweise eine optische Linse, aufweisen, mit dem die erzeugten Lasersignale 44 entsprechend beeinflusst, insbesondere aufgeweitet und/oder fokussiert werden können.
Ferner kann die Sendeeinrichtung 22 optional eine Signalumlenkeinrichtung, beispielsweise einen Spiegel, aufweisen, mit der die Lasersignale 44 in den Überwachungsbe- reich 14 gelenkt werden können. Umlenkend wirkende Teile der Signalumlenkeinrichtung können veränderbar, beispielsweise relativ zum Laser 28 schwenkbar oder drehbaren, sein. Auf diese Weise können die Ausbreitungsrichtungen der Lasersignale 44 geschwenkt und der Überwachungsbereich 14 abgetastet oder abgescannt werden. Die Lasersignale 44 werden mit der Sendeeinrichtung 22 in den Überwachungsbereich 14 gesendet.
Die an einem Objekt 18 in Richtung der Empfangseinrichtung 24 reflektierten Lasersignale 44 werden mit der Empfangseinrichtung 24 empfangen. Die Empfangseinrichtung 24 kann auf ihrer Eingangsseite optional eine Signalumlenkeinrichtung und/oder ein optisches System, beispielsweise eine optische Linse oder dergleichen, aufweisen, mit der die reflektierten Lasersignale 44 zu einem Empfänger der Empfangseinrichtung 24 umgelenkt werden können.
Der Empfänger der Empfangseinrichtung 24 kann beispielhaft als Punktsensor, Zeilen- sensor oder Flächensensor, beispielsweise als (Lawinen)fotodiode, Photodiodenzeile, CCD-Sensor, Active-Pixel-Sensor, im Besonderen CMOS-Sensor oder dergleichen, ausgestaltet sein. Mit dem Empfänger werden die reflektierten Lasersignale 44 in elektrische Signale umgewandelt, welche an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 übermittelt werden können.
Die elektrischen Signale werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 verarbeitet. Beispielsweise werden aus den elektrischen Signalen mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 Objektgrößen, beispielsweise Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen, ermittelt, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkeiten von erfassten Objekten 18 relativ zum LiDAR-System 12 und/oder relativ zum Fahrzeug 10 charakterisieren.
Die ermittelten Objektgrößen werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 an das Fahrerassistenzsystem 20 übermittelt. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 werden die Objektgrößen verwendet, um das Fahrzeug 10 autonom oder teilweise autonom zu betreiben.
In der Figur 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung 22 für das LiDAR-System aus den Figuren 1 und 2 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus der Figur 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Temperaturerfassungseinrichtung 36 statt eines Temperatursensors einen elektrischen Widerstand 46 und einen Messumformer 48 umfasst. Der elektrische Widerstand 46 ist in dem Strompfad 32 des Lasers 28 angeordnet. Mit dem Messumformer 48 wird die elektrische Spannung, welche bei geschlossenem Strompfad 32 an dem elektrischen Widerstand 46 anliegt, in ein entsprechendes Signal umgewandelt, welches eine Temperaturgröße realisiert, die die Temperatur des Lasers 28 charakterisiert. Die Temperaturgröße wird von dem Messumformer 48 an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 wird, analog zum ersten Ausführungsbeispiel, der Signalgenerator 34 angesteuert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung (22) für elektromagnetische Signale (44), bei dem wenigstens eine Signalquelle (28) mit elektrischer Versorgungsenergie versorgt wird zur Aussendung von elektromagnetischen Signalen (44), wobei ein Temperatureinfluss auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle (28) kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensierung des Temperatureinflusses eine Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) abhängig von wenigstens einer Temperaturgröße, welche eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle (28) charakterisiert, angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Signalquelle (28) mit elektrischer Versorgungsenergie mit gepulstem Leistungsverlauf versorgt wird und/oder eine Versorgungsdauer der wenigstens einen Signalquelle (28) mit elektrischer Versorgungsenergie abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst wird zur Anpassung der Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle (28) mit wenigstens einem, insbesondere gepulsten, Triggersignal (42) gesteuert wird und/oder eine Trigger-Signaldauer (SD) wenigstens eines Triggersignals (42) zur Steuerung der elektrischen Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle (28) abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße angepasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) über die Anzahl von Pulsen eines gepulsten Leistungsverlaufs der elektrischen Versorgungsenergie angepasst wird und/oder die Signaldauer (SD) wenigstens einen elektromagnetischen Signals (44) über die Anzahl von Pulsen eines gepulsten Triggersignals (42) zur Steuerung der Versorgungsenergie für die wenigstens eine Signalquelle (28) angepasst wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) mittels wenigstens einer für die vorherrschende Temperatur vorgegebenen Korrekturgröße (KF) angepasst wird und/oder die Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) mittels einer für die vorliegende wenigstens eine Temperaturgröße vorgegebenen Korrekturgröße (KF) angepasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Temperaturgröße während des Betriebs der wenigstens einen Sendeeinrichtung (22) ermittelt wird und/oder wenigstens eine Temperaturgröße mit wenigstens einem Sensor (36) ermittelt wird und/oder wenigstens eine Temperaturgröße aus wenigstens einer Versorgungsenergiegröße, insbesondere einem Versorgungsstrom und/oder einer Versorgungsspannung, zur Versorgung der wenigstens einen Signalquelle (28) ermittelt wird.
7. Sendeeinrichtung (22) für elektromagnetische Signale (44), mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Signalquelle (28) zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) und mit wenigstens einem Mittel (26, 34, 36) zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22) wenigstens ein Mittel (26, 34, 36) aufweist zur Anpassung einer Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle (28) charakterisierenden Temperaturgröße.
8. Sendeeinrichtung (22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Energieversorgungspfad (32) der wenigstens einen Signalquelle (28) wenigstens ein insbesondere triggerbares Steuerelement (30), insbesondere wenigstens ein Transistor, angeordnet ist und/oder wenigstens ein Signalgenerator (34) vorgesehen ist zum Erzeugen wenigs- tens eines Triggersignals (42) zum Steuern wenigstens eines Steuerelements (30), welches sich in wenigstens einem Energieversorgungspfad (32) der wenigstens einen Signalquelle (28) befindet.
9. Sendeeinrichtung (22) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22) wenigstens ein Mittel (34) aufweist zur Realisierung einer die Signaldauer (SD) charakterisierenden Größe abhängig von der wenigstens einen Temperaturgröße.
10. Detektionsvorrichtung (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14), mit wenigstens einer elektrisch betriebenen Signalquelle (28) zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44), mit wenigstens einem Mittel (26, 34, 36) zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle (28), mit wenigstens einer Empfangseinrichtung (24) zum Empfangen von reflektierten elektromagnetischen Signalen (44) und zur Umwandlung in elektrische Größen und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (26) zur Steuerung der Detektionsvorrichtung (12) und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (24) ermittelten elektrischen Größen, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens ein Mittel (26, 34, 36) aufweist zur Anpassung einer Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle (28) charakterisierenden T emperaturgröße.
11. Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (12) zu Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14), wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung (12) aufweist wenigstens ein elektrisch betriebene Signalquelle (28) zur Aussendung wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44), wenigstens ein Mittel (26, 34, 36) zur Kompensierung eines Temperatureinflusses auf eine Sendeleistung der wenigstens einen Signalquelle (28), wenigstens eine Empfangseinrichtung (24) zum Empfangen von reflektierten elektro- magnetischen Signalen (44) und zur Umwandlung in elektrische Größen und wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtungen (26) zur Steuerung der Detektionsvorrichtung (12) und zur Auswertung von mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung (24) ermittelten elektrischen Größen, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens ein Mittel (26, 34, 36) aufweist zur Anpassung einer Signaldauer (SD) wenigstens eines elektromagnetischen Signals (44) abhängig von wenigstens einer eine Temperatur der wenigstens einen Signalquelle (28) charakterisierenden T emperaturgröße.
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