JP2021193368A - 垂直関心領域の適合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、垂直関心領域を適合させる適合装置に関する。【解決手段】車両（１０）におけるライダ測定装置（１６）の視野（２２）内部の垂直関心領域（２４）を適合させる適合装置（２０）は、車両の位置に関する情報を含む慣性センサ（１８）の動きデータを受信する入力インターフェイス（２８）と、動きデータに基づいてライダ測定装置のピッチ角を決定する評価ユニット（３０）と、決定されたピッチ角に基づいて垂直関心領域を適合させるために、ライダ測定装置を制御する制御ユニット（３２）と、を備える。本発明は、さらに、車両（１０）の環境における物体（１４）を検出するシステム（１２）に、およびライダ測定装置（１６）の視野（２２）内部の垂直関心領域（２４）を適合させる方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両におけるライダ測定装置の視野内部の垂直関心領域を適合させる適合装置に関する。本発明は、さらに、車両の環境における物体を検出する対応する方法およびシステムに関する。

現代の車両（自動車、バン、トラック、オートバイ等）は多くのセンサを備える。これらのセンサによって、運転者に情報を提供し、車両の個別の機能を部分的にまたは完全に自動制御する。車両および他の道路ユーザの環境は、センサを介してキャプチャされる。キャプチャされたデータに基づいて、車両環境のモデルが生成され、この車両環境における変化に反応することができる。

この場合、環境をキャプチャする重要なセンサ原理は、ライダ（Ｌｉｄａｒ：Light Detection and Ranging‐光検出および測距）技術である。ライダセンサは、光信号の放射および反射された光の検出に基づく。反射場所までの距離は、伝搬時間の測定を用いて計算することができる。さらに、相対速度を決定することも可能である。ここでは、変調されていないパルスおよび周波数変調された信号（チャープ）の両方を使用することができる（Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Lidar：周波数変調連続波ライダ、ＦＭＣＷ‐Lidar）。受信された反射を評価することによって、ターゲットを検出することができる。ライダセンサの技術的な実装に関しては、走査型システムと非走査型システムと、が区別される。走査型システムは、主にマイクロミラーと光スポットによる環境の走査と、に基づく。送信された光パルスと受信された光パルスとが同一のマイクロミラーを介して偏向されれば、同軸システムとされる。非走査型システムでは、複数の送信要素および受信要素が静的に相互に隣接して配置されている（特に、いわゆる焦点面アレイ配置）。

これに関連して、物体を検出および分類するライダシステムおよび方法は、国際特許出願公開第２０１８／１２７７８９Ａ１号に開示されている。

車両環境におけるライダセンサの関連する機能は、道路上の障害物、例えば、紛失した貨物、タイヤまたは負傷者等の検出である。この場合、特に負傷者およびタイヤは、ライダセンサから見ることのできる比較的小さなスペースのみをとる可能性がある。アウトバーンまたは高速道路での適用の場合には、１００乃至３００ｍの範囲で、この種の障害物が検出されなければならない。これを確実に達成するためには、高い空間解像度が必要である。例えば、物体に複数の走査点が当たることを保証するためには、水平方向に０．０５°、垂直方向に０．０２５°の解像度が必要となる場合がある。

例えば、水平方向に４０°から１２０°まで、垂直方向に１５°から３０°まで延在する可能性のある視野全体を、このような高い解像度で走査することは、意味がない、またはデータ処理上の理由から不可能でさえある。一方で、発生するデータの量は、データ伝送およびデータ処理に非常に高い要求を課し、したがって、多大な労力でのみ実現可能であろう。他方で、このような高い解像度は、視野の主要部分、特に４８ｍ乃至１００ｍ未満の距離を有する領域、または水平線より上の空の領域において、必要ないだろう。したがって、物体の確実な検出を達成するために、特に関連する領域（関心領域）における視野内部において、残りの視野におけるよりも高い解像度を選択するアプローチがある。しかしながら、この関連する領域は、関連する物体が高い信頼性でキャプチャされることを保証するのに十分な大きさで選択されなければならない。したがって、達成可能な解像度は、このようなアプローチの際にも制限される。

国際特許出願公開第２０１８／１２７７８９Ａ１号

これに基づいて、本発明の課題は、車両の環境における物体を確実に検出する費用効果に優れて実施可能なアプローチを提供することである。特に、車両の前方の領域において道路上に横たわる物体を高い信頼性でキャプチャすることが可能とされるべきである。

この課題を解決するために、本発明は、第１態様において、車両におけるライダ測定装置の視野内部の垂直関心領域を適合させる適合装置に関する。適合装置は、
車両の位置に関する情報を含む慣性センサの動きデータを受信する入力インターフェイスと、
動きデータに基づいてライダ測定装置のピッチ角を決定する評価ユニットと、
決定されたピッチ角に基づいて垂直関心領域を適合させるために、ライダ測定装置を制御する制御ユニットと、を備える。

本発明は、更なる態様において、車両の環境における物体を検出するシステムに関する。システムは、
車両におけるライダ測定装置であって、光信号を放射する送信器と、物体で反射された後の光信号を受信する受信器と、ライダ測定装置の視野を走査する２Ｄスキャナユニットと、を備えるライダ測定装置と、
車両の動きに関する情報を含む動きデータをキャプチャする慣性センサと、
ライダ測定装置の視野内部の垂直関心領域を適合させる前述の適合装置と、を備える。

本発明の更なる態様は、適合装置に対応して構成された方法、コンピュータ上で実行されると方法のステップを実行するプログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品、およびコンピュータプログラムが保存された記憶媒体に関する。コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されると、コンピュータプログラムが本明細書に記載された方法を実行させる。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載されている。上述した特徴および以下に説明する特徴は、本願発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ特定された組合せだけでなく、他の組合せ、または単独で使用することができる。特に、システム、方法およびコンピュータプログラム製品は、従属請求項において適合装置について記載した実施形態に従って構成することができる。

本発明によれば、慣性センサの動きデータに基づいて、垂直関心領域が垂直方向に適合される。慣性センサの動きデータは、入力インターフェイスを介して受信される。これらの動きデータは、車両の位置、すなわち車道に対する車両の向き、または重力による加速に対する車両の向きを描写する。これに基づいて、ライダ測定装置のピッチ角が決定される。ライダ測定装置は車両と堅固に接続されている。これに関連して、ピッチ角は、通常の位置からのライダ測定装置の向きの逸脱に対応する。特に、ライダ測定装置が水平線の方向に正常な向きにあると仮定して、水平線からの逸脱が描写される。決定されたピッチ角に基づいて、ライダ測定装置が制御され、垂直関心領域が適合される。この場合、適合とは、特に、シフト、または拡大もしくは縮小を意味すると理解される。

従来のアプローチでは、静的な関心領域、または解像度を動的に適合可能な関心領域も使用された。対照的に、本発明によるアプローチは、さらに改良されたデータ評価を、関連する領域内部で達成することができるという利点を提供する。現在関連する領域のみが評価されるため、高い信頼性でこの領域を評価することができる。車両の位置に基づく垂直関心領域の適合では、全ての関連する情報を得るために、比較的小さい領域のみを高い解像度でキャプチャする必要がある。その場合、このより小さい領域を、必要とされるデータ処理能力と通信帯域幅に対する要求を高めることなく、高い解像度で、または長距離でキャプチャすることができる。車両の環境における物体を検出する際の、信頼性が高まる。加速度センサを使用することの利点は、リフレッシュレートが、ライダ測定装置の走査レートよりも１０倍以上高いことが多いことである。例えば、慣性センサまたは加速度センサは、リフレッシュ周波数が２００Ｈｚ乃至２ｋＨｚであることが多い。それに対して、ライダ測定装置は、１０Ｈｚ乃至２５Ｈｚの画像周波数を有する。このはるかに高い走査周波数によって、ブレーキプロセスまたは加速プロセスを、はるかに速く検出することができる。さらに、車両またはライダ測定装置のピッチ角を、より信頼性を有し、かつ正確に予測することができる。

好適な実施形態において、制御ユニットは、垂直関心領域を決定されたピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるために、ライダ測定装置を制御するように構成されている。特に、現在のピッチ角に対応して、関心領域を垂直方向にシフトさせることが可能である。この場合、シフトとは、特に、ライダ測定装置が取り付けられている車両の垂直軸に対する、向きの変更を意味すると理解される。この場合、ピッチ角に基づいて変更される。このようにシフトさせることによって、関連する領域を高い解像度で走査することが可能になる。

好適な実施形態において、制御ユニットは、ライダ測定装置の視野を２次元で行ごと走査する２Ｄスキャナユニットを制御するように構成されている。好適には、制御ユニットは、垂直関心領域に対応する視野内部の行間隔が低減された垂直領域を、ピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるように構成されている。特に、対応して２Ｄスキャナユニットを制御するために、適合装置を使用することが可能である。これによって、解像度を垂直方向に適合させることができるように作動中に行間隔を変更することができる、という利点を提供する。この場合、垂直関心領域は、より高い解像度を達成するために、残りの視野と比較して行間隔が低減されている領域である。より高い信頼性で物体を検出することができる。

好適な実施形態において、制御ユニットは、視野内部の異なる行間隔を有する複数の相互に隣接する垂直領域を、ピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるように構成されている。特に、関心領域が、異なる解像度を有する複数の部分領域に分割されていることが有利である。これらの部分領域を、共に、ピッチ角だけシフトさせることができる。その結果、特に関連する領域内部で高い解像度が得られる。解像度は、垂直方向に、および上下両方向に減少する。プロセッサ性能およびデータ通信に関して利用可能な容量は、最適に利用される。

好適な実施形態において、評価ユニットは、走行中に変化しない部分に対応する静的部分と、走行中に変化する部分に対応する動的部分と、に基づいてピッチ角を決定するように構成されている。この場合、静的部分は、特に、車両に負荷をかけること、またはライダ測定装置を取り付けることから生じる部分とすることができる。このような部分は、走行中に高い頻度で変化するものではない。対照的に、動的部分は、現在の走行状態または運転操作に、特に正または負の加速度に起因する可能性がある。例えば、ブレーキプロセスによって、車両のピッチ角が変化される。これによって、ライダ測定装置の向きも変化される。静的部分と動的部分とを別々に考慮することによって、評価ユニットは、関連する領域または関心領域を決定する際に、高い精度を保証することができる。物体を高い信頼性で検出することができる。

好適な実施形態において、入力インターフェイスは、車両の長手方向軸の方向の車両の加速度を測定する長手方向加速度センサの加速データを含む動きデータを受信するように構成されている。追加的または代替的に、入力インターフェイスは、車両の３次元の加速度ベクトルを測定する３軸加速度センサの加速データを含む動きデータを受信するように構成されている。例えば加速またはブレーキをかけた際に発生する可能性のある長手方向の加速が、特に関連する。これは、１次元または３次元でキャプチャすることができる。３次元ベクトルが存在する場合、評価ユニットは、特に三角法の考察に基づいて、ライダ測定装置のピッチ角を決定することができる。この場合、車両へのライダ測定装置の取り付けまたは組み立てに関する既知のパラメータを考慮可能であると理解される。

好適な実施形態において、評価ユニットは、車両に対するライダ測定装置の向きを描写する予め定義されたアライメントパラメータに基づいて、ピッチ角を決定するように構成されている。特に、動きデータに加えて、アライメントパラメータも考慮することが可能である。このようなパラメータは、例えば、ライダ測定装置の取り付け位置によって定義することができる。車両におけるライダ測定装置の向きに応じて、ピッチ角が、対応する方法で評価ユニットにおいて決定され、垂直関心領域を正確に適合させることが可能になる。

好適な実施形態において、入力インターフェイスは、車両の運転者支援システムの、特にアンチロックブレーキシステムの慣性センサから動きデータを受信するように構成されている。車両に既に搭載されているセンサからのデータを使用することにより、コストを節約することができる。いずれにしても、様々な運転者支援システムに、加速度センサが搭載されている。それらの信号は、垂直関心領域を適合させる適合装置のために使用される。個別のセンサを使用する必要がない。その結果、コスト節約の可能性が生じる。

好適な実施形態において、入力インターフェイスは、ライダ測定装置の視野内の車道上の目標点とライダ測定装置との間の距離に関する情報を含む距離表示を受信するように構成されている。評価ユニットは、距離表示に基づいてピッチ角を決定するように構成されている。入力インターフェイスは、好適には、ライダ測定装置から距離表示を受信するように構成されている。特に、ライダ測定装置の信号は、ピッチ角を決定する際に考慮される。その内部で物体が検出されるべき関連する領域は、特に、車道表面を含む。慣性センサのデータに加えて、距離表示を含むデータも考慮に入れると、この関連する領域をより良好にキャプチャすることができる。これによって、車両の前方の車道の上り下りを考慮することができる。車道の傾斜は、重力に起因して、慣性センサの測定値および動きデータに影響を及ぼす。ピッチ角を決定する際に追加的に距離表示も含まれることによって、特にこの影響を補償することができる。特に、車道の傾斜に基づいて、対応してピッチ角を適合させることができる。さらに、慣性センサの測定値を校正することもできる。その結果、ライダ測定装置のピッチ角を決定する際の精度がより高まり、物体検出の際の信頼性がより高まる。

好適な実施形態において、評価ユニットは、車道上の車両におけるライダ測定装置の既知の高さに基づいて、ピッチ角を決定するように構成されている。特に、距離表示に基づく三角法の考察には、車道上の車両におけるライダ測定装置の高さが役立つ。この情報をさらに考慮に入れることによって、ピッチ角を決定する際の精度をさらに改良することができる。

好適な実施形態において、評価ユニットは、ストキャスティックフィルタ、特にウィーナーフィルタまたはカルマンフィルタの適用に基づいて、複数の時間ステップにわたる既定のシステムモデルで、ピッチ角を決定するように構成されている。ストキャスティックフィルタを適用することによって、エラーを防止し、個々の不正確な測定値、またはノイズの多い測定値に対処することができる。精度が改良され、信頼性が向上する。

好適な実施形態において、入力インターフェイスは、車両のカーブ走行に関する情報を含むカーブデータを受信するように構成されている。評価ユニットは、カーブデータに基づいて、関連する方位角範囲を決定するように構成されている。制御ユニットは、決定された方位角範囲に基づいて水平関心領域を適合させるために、ライダ測定装置を制御するように構成されている。これに関連して、垂直方向の適合に加えて、水平方向の適合も行われる。このために、カーブデータが使用される。カーブデータは、特に、慣性センサのデータ、または車両の現在の操舵角に関する情報を有する操舵角データを含むことができる。これらのデータに基づいて、垂直方向の適合と同様に、関心領域の水平方向の適合も行うことができる。例えば、車両がカーブを走行するとき、関心領域は、計画された軌道の方向にシフトされる。その結果、関連する領域の選択および適合性がさらに改良される。データが関連性の低い領域で収集され、容量を圧迫することが回避される。これによって、利用可能なプロセッサ性能および通信帯域幅の大部分を、関連する領域のために使用することができる。より高い信頼性で物体を検出することができる。

ライダ測定装置の視野または表示領域は、ライダ測定装置によって見ることができる領域に対応する。特に、視野は、垂直方向の角度（仰角）および水平方向の角度（方位角）を指定することによって規定されている。垂直解像度は、この視野内部の垂直方向の解像度に相当する。垂直解像度は、特に、走査角度の増分の形態で指定することができる。走査角度の増分は、特に、視野の行ごとの走査の場合の行間隔に相当する。原則として、解像度とは、好適には、視野が２Ｄスキャナユニットによって水平方向（水平解像度）または垂直方向（垂直解像度）に走査される際の、２つの隣接する行または列の間の角度表示と理解される。水平領域もしくは垂直領域、または水平関心領域／垂直関心領域は、対応する方向の視野のカットアウトまたは部分に対応する。垂直関心領域は、例えば、特定の仰角範囲内部の視野のカットアウトに対応する。関心領域は、特に、視野の特に関連すると考えられる領域に対応する。車両の環境は、特に、車両から見える車両の周囲の領域を含む。

本発明は、複数の選択された実施形態を参照し、添付の図面に関連して、以下により詳細に記載され、説明される。

物体を検出するシステムを備える車両の概略図である。 垂直関心領域を適合させる適合装置の概略図である。 行ごとの走査の際の視野の概略図である。 視野内部の垂直関心領域の適合の概略図である。 ライダ測定装置の概略図である。 垂直関心領域を適合させるアプローチの概略図である。 本発明による方法の概略図である。

図１において、車両１０の環境にある物体１４を検出するシステム１２を備える車両１０が概略的に示されている。この図は、状況の側断面図に対応する。物体１４は、例えば、車のタイヤ、道路に横たわる車両部品または人である可能性がある。システム１２は、ライダ測定装置１６と、慣性センサ１８と、適合装置２０と、を備える。図示の実施形態において、システム１２は、車両内部に配置されている、または車両に一体化されている。ライダ測定装置１６は、例えば、車両１０のバンパの領域に据え付けられている。適合装置２０および慣性センサ１８は、例えば、制御装置またはライダ測定装置１６に一体化されている。ライダ測定装置１６、適合装置２０および／または慣性センサ１８は、別々に構成され、例えば、モバイル装置に一体化されることも可能であると理解される。

図１には、ライダ測定装置１６の視野２２が破線で示されている。視野２２は、例えば、水平方向に４６°、垂直方向に３８°の開口角を含むことができる。視野内部には、関心領域２４がある。関心領域２４は、障害物の検出に、および部分自律走行車または自律走行車の決定に特に関連する領域に対応する。この関心領域２４は視野２２の一部を表す。例えば、車道２６の領域が特に関連する。車道２６上の物体１４は、可及的に高い信頼性で検出されるべきである。図示の例では、関心領域２４は、水平方向の視野２２全体を含む。

物体を確実に検出するためには、関心領域２４内部で高い解像度が保証されなければならない。関心領域の外側では、ライダ測定装置１６は、低減された解像度で作動してもよい、または、データ評価を全く実行しなくてもよい。本発明によれば、視野２２内部の関心領域２４の垂直方向の位置または延在は、慣性センサ１８のデータに基づいて、適合装置２０を用いて適合される（垂直関心領域の適合）。車両の垂直軸に直交し、かつ車道２６に平行に走る車両のピッチ角面を中心に、関心領域２４が正確に対称に配置されていることが、特に有利である。

慣性センサのデータの考慮に基づいて、関心領域２４を適合させることによって、車両１０の、または車両１０と接続されたライダ測定装置１６のピッチ運動を補償することが提案される。関連する領域は、関心領域２４内部に保持されるべきである。

慣性センサ（特に、多軸加速度センサおよび多軸回転速度センサを有する慣性センサユニット）が、ライダ測定装置のピッチ運動を直接測定すると、特に有利である。例えば、フレキシブルな運転室を備えるトラックの場合、ライダ測定装置１６が運転室に取り付けられている場合に、慣性センサが同様に運転室に取り付けられていることが有利である。ライダ測定装置１６が車両に堅固に接続されている場合、慣性センサを、車両内または車両における他の位置に配置することもできる。

適合装置２０は、図２に概略的に示される。適合装置２０は、入力インターフェイス２８と、評価ユニット３０と、制御ユニット３２と、を備える。適合装置２０は、例えば、ライダ測定装置、または車両制御装置もしくは運転者支援システムに一体化することができる。適合装置２０のユニットおよびインターフェイスは、部分的にまたは完全に、ハードウエアおよび／またはソフトウエアに実装することができる。

車両の位置に関する情報を含む慣性センサの動きデータは、入力インターフェイス２８を介して受信される。車両の位置とは、特に、重力による加速に対する車両の向きを意味すると理解される。位置は、３次元空間における向きに対応する。この場合、動きデータは、特に、３軸加速度センサのデータ、または車両の長手方向軸の方向の車両の加速度を測定する長手方向加速度センサのデータも含むことができる。入力インターフェイス２８は、対応するセンサに直接に接続されている。しかしながら、動きデータは、例えば、車両に既に一体化されている慣性センサからも受信することができる。特に、車両の運転者支援システム、例えばアンチロックブレーキシステムのデータを使用することができる。入力インターフェイス２８は、データを受信するために、例えば、車両のバスシステムに接続することができる。

評価ユニット３０において、受信された動きデータに基づいて、ライダ測定装置のピッチ角が決定される。このために、評価ユニット３０において、例えば、車道上の車両におけるライダ測定装置の既知の高さに基づいて、また、三角法の考察に基づく車両に対するライダ測定装置の既定の向きに基づいて、ピッチ角が計算される。

評価ユニット３０において、ピッチ角は、静的部分および動的部分に基づいて決定することができる。静的部分は、走行中に変化しない部分に対応する。例えば、積載された車は、積載に起因して変化されたライダ測定装置の向きを補償するために、最初に、垂直関心領域の適合を必要とする可能性がある。これとは対照的に、動的部分は、走行中に変化する部分に対応する。特に、動的部分は、ブレーキ操作および加速操作から発生する可能性がある。ブレーキをかけると、車両が、フロントのショックアブソーバに押し付けられて、ピッチ運動をする。車両におけるライダ測定装置は、同様に、このピッチ運動を行う。これによって、ライダ測定装置の車道に対する向きが変化する。ピッチ角を決定または推定するために、有利には、評価ユニット３０がストキャスティックフィルタを適用するように構成されている。特に、これによって、外れ値の平滑化および補償を達成することができる。有利には、ウィーナーフィルタまたはカルマンフィルタが使用される。そのようなフィルタは、複数の時間ステップにわたって適用される。その際、ある時点から次の時点へと状態を写す既知または既定のシステムモデルが適用される。特に、ピッチ角を、このようなフィルタを用いて推定することができる。

制御ユニット３２は、ライダ測定装置を制御するように機能する。このために、制御ユニット３２を、車両バスシステムと接続することができる。制御ユニット３２は、これを介してライダ測定装置と通信することができる。同様に、制御ユニット３２をライダ測定装置と直接に接続することが可能である。制御ユニット３２は、関心領域の対応する適合を行う、または行わせるように機能する。

図３において、ライダ測定装置の視野２２が、ライダ測定装置の視点から概略的に示される。この場合、視野２２とは、ライダ測定装置によって、例えば複数の走査線３４を用いて走査することができる領域をいう。物体１４は視野２２内部に位置する。さらに、車道２６は、視野２２内部を水平線３６まで延びる。図３において、多様な走査線２４は、水平線３６に対して実質的に平行に、または車両の横軸に対して平行に位置合わせされており、相互に一定の間隔を有する。列ごとの走査も考慮可能であると理解される。

図４は、図３に対応する。図４において、車道、水平線および物体は、明確さを考慮して示されていない。視野２２内部で、関心領域２４が垂直方向に適合されるようになっている。特に、図において、シフトによる適合が示されている。同様に、適合とは、解像度の変更も意味すると理解される。図４に示す実施形態において、走査線３４は、関心領域２４内部で、相互により小さい間隔を有して配置されている。したがって、関心領域内部の解像度は、残りの視野におけるよりも高い。対応する制御によって、走査線３４の間隔を相互に変化させることが可能である。走査線３４の間隔を所定の範囲内部に低減するために、適合装置を用いて制御を行うことができる。間隔線３４の間隔を対応して変えることによって、視野２２内部の関心領域２４を垂直方向（上下）にシフトさせることができる。

異なる解像度の複数の異なるゾーンを、対応する方法で備えることもできると理解される。例えば、最大解像度を、中心領域において、０．０２５°の垂直解像度で第１関心領域内部に設けることができる。それに直接に隣接する第２関心領域において、０．０５°の低減された垂直解像度を有する領域を設けることができる。第２関心領域に直接に続く第３関心領域において、０．１°のさらに低減された解像度を設けることができる。その際、関心領域の適合は、好適には、３つの部分領域の全ての適合を含む。

図５において、ライダ測定装置１６の例示的な構造が概略的に示される。ライダ測定装置１６は、光信号を放射する送信器３８と、物体で反射された後の光信号を受信する受信器４０と、を含む。送信器３８は、特に、パルス化された信号または周波数変調された信号（チャープ信号）を放射するレーザ源として構成されている。受信器４０は、特に光検出器として構成されている。

さらに、ライダ測定装置１６は、ライダ測定装置１６の視野を走査するために、２Ｄスキャナユニット４２を含む。２Ｄスキャナユニット４２は、特に、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electronic Mechanical System）として構成することができる。同様に、検流計を使用することも可能である。光信号を異なる位置に放射し、異なる位置の対応する検出を受信するために、マイクロミラーが制御される。特に、ライダ測定装置１６の視野は、行ごとに走査される。好適には、速い水平軸および遅い垂直軸があり、それらは、各々、関連するアクチュエータによって制御可能である。２Ｄスキャナユニット４２は、特に、ミラーの垂直移動および水平移動を制御することができるように、対応する制御インターフェイスを提供する。特に、２つの行または列の間で、どの角度を使用すべきかを、軸に対して指定することができる。例えば、関心領域内部でより高い解像度、またはより小さい行間隔を使用すべきである場合、これは、垂直軸の制御を変更することによって達成することができる。特に、角度は、２つの時間ステップの間、または２つの行の間の偏向の際に、低減させることができる。

さらに、ライダ測定装置１６は、組み合わせユニット４４を含む。図５に示す実施形態において、組み合わせユニット４４は、サーキュレータとして構成されている。２Ｄスキャナユニット４２と組み合わせユニット４４との間で、放射された光信号および受信された光信号に対して同一の経路が使用されることによって、図示のライダ測定装置１６は、同軸ライダ測定装置または同軸構造のライダ測定装置とも称される。

図６において、垂直関心領域を適合させるアプローチの実施形態が概略的に示される。特に、垂直関心領域を適合させるアプローチの好適な実施形態において、関与する多様なユニットの相互作用が示される。図６の多様なユニットは、任意選択的なものである。そして、複数の選択されたユニットの情報のみにアクセスすることも可能である。

ライダ測定装置１６は、特に、図５に示すライダ測定装置のコンポーネントを備える。測定された距離情報は、処理ユニット４６においてさらに処理される。特に、収集された距離情報は、制御ユニット３２の対応する方向情報とリンクされる。次に、処理ユニット４６で生成された点群は、対応する物体認識機能のための入力として機能することができる。

制御ユニット３２において、図示の例では、すなわちライダ測定装置１６のための制御信号が生成される。特に、信号が生成される。この信号によって、光信号が、対応する仰角の方向および方位方向に偏向される。制御ユニット３２は、例えば、信号を生成することができる。そして、この信号に基づいて、ライダ測定装置において、新たなフレームの走査プロセスが、それぞれ開始される。

さらに、処理ユニット４６の点群から、対応するピッチ角推定ユニット４８において、例えば５乃至２０ｍの距離での車道の検出から、車道に対するライダ測定装置１６のピッチ角を決定することができる。このために、ピッチ角推定ユニット４８は、複数の異なる距離での複数の検出を推定車道表面に組み合わせるために、車道のモデルを使用または決定することができる。ピッチ角は、個別の距離測定値と、ライダ測定装置の車道からの取り付け高さと、に基づいて推定することができる。同様に、車両前方の車道表面を複数回、例えば５ｍ、７ｍおよび１０ｍの距離で測定し、測定値の間の角度差および距離差に基づいて、ピッチ角を推定することも可能である。

慣性センサ１８は、特に、走行方向の加速度を測定するように、またピッチ運動に対応する回転運動を測定するように構成されている。特に、３次元の加速度および３次元の回転運動を決定できる６軸ＭＥＭＳ慣性センサ（慣性測定ユニット、ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を使用することができる。

ライダ測定装置１６のピッチ角は、評価ユニット３０において決定される。特に、ライダ測定装置１６の次のフレームにおけるライダ測定装置１６の予想される傾きを予測することができる。根拠として、一方では慣性センサ１８の動きデータが、他方ではピッチ角推定ユニット４８の出力データが機能する。特に、評価ユニット３０において、構成可能な予測フィルタ、例えばウィーナーフィルタ、またはカルマンフィルタのような適応フィルタを、このために使用することができる。そのような予測フィルタを介して、複数の時間ステップにわたる加速度の測定と、車両ダイナミクスのモデルも含むシステムモデルと、に基づいて、可能性のある将来のピッチ角を、決定または予測することができる。追加的または代替的に、ピッチ角推定ユニット４８の出力に基づいて予測を行う第２予測フィルタを使用することができる。ピッチ角推定ユニット４８を追加的に使用することの利点は、特に、車道が登坂および降坂である場合にも、信頼性のある推定を行うことができることである。

要約すると、関心領域の垂直方向の適合は、一方では静的部分で、他方では動的部分で行うことができる。この場合、慣性センサのデータは、静的適合および動的適合の両方に使用することができる。ライダ測定装置の点群データは、特に、静的変化の補償のために、および慣性センサのキャリブレーションのために使用することができる。

図７において、車両におけるライダ測定装置の視野内部の垂直関心領域を適合させる本発明による方法が、概略的に示されている。この方法は、動きデータを受信するステップＳ１０と、ピッチ角を決定するステップＳ１２と、ライダ測定装置を制御するステップＳ１４と、を含む。この方法は、特に、ライダ測定装置上または車両制御ユニットにおいて実行されるソフトウエアに実装することができる。

図面および説明に基づいて、本発明を包括的に記載し、かつ説明した。記載および説明は、単なる例示であって限定的ではないものと理解すべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。本発明を使用する場合、ならびに図面、開示および以下の特許請求の範囲の厳密な分析に基づけば、他の実施形態または変形形態も可能であることは、当業者において明白である。

なお、特許請求の範囲において、「含む（umfassen）」および「備える（mit）」等の用語は、更なる要素またはステップの存在を排除するものではない。原文明細書における「ein」または「eine」等の不定冠詞は、複数の存在を排除するものではない。個々の要素または個々のユニットは、特許請求の範囲に記載されている複数のユニットの機能を実行することができる。要素、ユニット、インターフェイス、装置およびシステムは、部分的または完全にハードウエアおよび／またはソフトウエアに実装することができる。複数の異なる従属請求項における、いくつかの作動への単なる言及は、これら作動の組み合わせが同様に有利には使用できないことを意味するものと理解すべきではない。特許請求の範囲における参照記号は、限定的なものと解釈すべきではない。

１０ 車両
１２ システム
１４ 物体
１６ ライダ測定装置
１８ 慣性センサ
２０ 適合装置
２２ 視野
２４ 関心領域
２６ 車道
２８ 入力インターフェイス
３０ 評価ユニット
３２ 制御ユニット
３４ 走査線
３６ 水平線
３８ 送信器
４０ 受信器
４２ ２Ｄスキャナユニット
４４ 組み合わせユニット
４６ 処理ユニット
４８ ピッチ角推定ユニット

Claims (15)

1. 車両（１０）におけるライダ測定装置（１６）の視野（２２）内部の垂直関心領域（２４）を適合させる適合装置（２０）であって、
   前記車両の位置に関する情報を含む慣性センサ（１８）の動きデータを受信する入力インターフェイス（２８）と、
   前記動きデータに基づいて前記ライダ測定装置のピッチ角を決定する評価ユニット（３０）と、
   決定された前記ピッチ角に基づいて前記垂直関心領域を適合させるために、前記ライダ測定装置を制御する制御ユニット（３２）と、を備える、適合装置（２０）。
2. 請求項１に記載の適合装置（２０）であって、前記制御ユニット（３２）は、前記垂直関心領域を決定された前記ピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるために、前記ライダ測定装置（１６）を制御するように構成されている、適合装置（２０）。
3. 請求項１または２に記載の適合装置（２０）であって、前記制御ユニット（３２）は、
   前記ライダ測定装置（１６）の前記視野（２２）を２次元で行ごとに走査する２Ｄスキャナユニットを制御するように構成され、
   好適には、前記垂直関心領域（２４）に対応する前記視野内部の行間隔が低減された垂直領域を、前記ピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるように構成されている、適合装置（２０）。
4. 請求項３に記載の適合装置（２０）であって、前記制御ユニット（３２）は、前記視野（２２）内部の異なる行間隔を有する複数の相互に隣接する垂直領域を、前記ピッチ角だけ垂直方向にシフトさせるように構成されている、適合装置（２０）。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記評価ユニット（３０）は、走行中に変化しない部分に対応する静的部分と、走行中に変化する部分に対応する動的部分と、に基づいて前記ピッチ角を決定するように構成されている、適合装置（２０）。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記入力インターフェース（２８）は、
   前記車両（１０）の長手方向軸の方向の前記車両（１０）の加速度を測定する長手方向加速度センサの加速データを含む動きデータを、および／または、
   前記車両の３次元の加速度ベクトルを測定する３軸加速度センサの加速データを含む動きデータを受信するように構成されている、適合装置（２０）。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記評価ユニット（３０）は、前記車両（１０）に対する前記ライダ測定装置（１６）の向きを描写する予め定義されたアライメントパラメータに基づいて、前記ピッチ角を決定するように構成されている、適合装置（２０）。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記入力インターフェイス（２８）は、前記車両（１０）の運転者支援システムの、特にアンチロックブレーキシステムの慣性センサ（１８）から動きデータを受信するように構成されている、適合装置（２０）。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、
   前記入力インターフェイス（２８）は、前記ライダ測定装置（１６）の前記視野（２２）内の車道（２６）上の目標点と前記ライダ測定装置との間の距離に関する情報を含む距離表示を受信するように構成され、
   前記評価ユニット（３０）は、前記距離表示に基づいてピッチ角を決定するように構成され、
   前記入力インターフェイスは、好適には、前記ライダ測定装置から前記距離表示を受信するように構成されている、適合装置（２０）。
10. 請求項９に記載の適合装置（２０）であって、前記評価ユニット（３０）は、前記車道（２６）上の前記車両（１０）における前記ライダ測定装置（１６）の既知の高さに基づいて、前記ピッチ角を決定するように構成されている、適合装置（２０）。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記評価ユニット（３０）は、ストキャスティックフィルタ、特にウィーナーフィルタまたはカルマンフィルタの適用に基づいて、複数の時間ステップにわたる既定のシステムモデルで、ピッチ角を決定するように構成されている、適合装置（２０）。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、
    前記入力インターフェイス（２８）は、前記車両のカーブ走行に関する情報を含むカーブデータを受信するように構成され、
    前記評価ユニット（３０）は、前記カーブデータに基づいて、関連する方位角範囲を決定するように構成され、
    前記制御ユニット（３２）は、決定された前記方位角範囲に基づいて水平関心領域（２４）を適合させるために、前記ライダ測定装置（１６）を制御するように構成されている、適合装置（２０）。
13. 車両（１０）の環境における物体（１４）を検出するシステム（１２）であって、
    前記車両におけるライダ測定装置（１６）であって、光信号を放射する送信器（３８）と、前記物体で反射された後の前記光信号を受信する受信器（４０）と、前記ライダ測定装置の視野（２２）を走査する２Ｄスキャナユニット（４２）と、を備えるライダ測定装置（１６）と、
    前記車両の動きに関する情報を含む動きデータをキャプチャする慣性センサ（１８）と、
    請求項１〜１２の何れか一項に記載の適合装置（２０）であって、前記ライダ測定装置の前記視野内部の垂直関心領域（２４）を適合させる適合装置（２０）と、を備える、システム（１２）。
14. 車両（１０）におけるライダ測定装置（１６）の視野（２２）内部の垂直関心領域（２４）を適合させる方法であって、
    前記車両の位置に関する情報を含む慣性センサ（１８）の動きデータを受信するステップ（Ｓ１０）と、
    前記動きデータに基づいて前記ライダ測定装置のピッチ角を決定するステップ（Ｓ１２）と、
    決定した前記ピッチ角に基づいて前記垂直関心領域（２４）を適合させるために、前記ライダ測定装置を制御するステップ（Ｓ１４）と、を含む、方法。
15. プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコードがコンピュータ上で実行されると、前記プログラムコードが請求項１４に記載の方法のステップを実行する、コンピュータプログラム製品。

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