KR20220084173A - 능동형 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하는 기법 - Google Patents

Abstract

센서 시스템(2)의 측정 데이터를 필터링하는 방법에 따라, 센서 시스템(2)의 환경에서 반사된 광 펄스(5)가 광학 검출기(8, 9, 10)의 어레이(7)에 의해 캡처된다. 캡처된 광 펄스에 기초하여 어레이(7)에 의해 다수의 측정 신호(11, 12)가 생성된다. 컴퓨팅 유닛(3)은 지정된 최소 에너지보다 크거나 같은 펄스 에너지를 갖는 제1 측정 신호(11)를 식별하되, 제1 측정 신호(11)는 제1 검출기(8)에 의해 생성된다. 제2 측정 신호(12)는 컴퓨팅 유닛(3)에 의해 제1 측정 신호(11)와 비교되되, 제2 측정 신호(12)는 제1 검출기(8)로부터 지정된 최대 거리 이하의 거리에 있는 제2 검출기(9)에 의해 생성된다. 컴퓨팅 유닛은 이러한 비교에 의존하여, 제2 측정 신호(12)의 적어도 일부를 폐기한다.

Description

능동형 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하는 기법

본 발명은 능동 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하는 방법에 관한 것으로, 여기서 센서 시스템의 환경에서 반사된 광 펄스는 센서 시스템의 광학 검출기 어레이에 의해 캡처되고 다수의 측정 신호가 캡처된 광 펄스를 기반으로 어레이를 통해 생성된다. 본 발명은 또한 대응하는 센서 장치, 자동차, 컴퓨터 프로그램, 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 관한 것이다.

레이저 스캐너라고도 하는 라이더 시스템(lidar systems)과 같은 능동 광학 센서 시스템에서, 센서 시스템 환경에서 반사된 광으로 인한 것이 아닌 위양성(false-positive) 스캐닝 포인트가 식별되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 위양성 스캐닝 포인트는 예를 들어 노이즈나 누화(crosstalk)로 인해 발생할 수 있다. 회절 효과는 센서 시스템의 인접 검출기들 사이에 광학적 누화를 유발할 수 있다. 또한, 다른 검출기로부터의 전기 신호는 인접한 검출기에서 유도될 수 있으며 이를 전기적 누화라고 한다.

문헌 WO 2018/075583 A1에는 카메라 센서의 출력 신호를 누화에 대해 클리닝하기 위해 제어 유닛에 연결된 카메라 센서가 기재되어 있다. 이를 위해, 출력 신호, 또는 센서의 각 픽셀의 관련 출력 값은 인접 픽셀에서 검출된 광전하의 양에 따라 감소한다.

그러나, 라이다 시스템의 경우와 같이, 거리를 결정하기 위해 신호 비행 시간 측정을 기반으로 하는 능동 광학 센서 시스템의 경우, 이러한 접근 방식은 의미가 없는데, 그 이유는 센서 출력 값의 감소는 측정된 신호 비행 시간의 위조 및 그에 따라 측정된 거리의 위조를 수반하기 때문이다.

이러한 배경에 대항하여, 본 발명의 목적은 위양성 스캐닝 포인트의 발생이 감소될 수 있도록 능동 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하기 위한 개선된 개념을 구체화하는 것이다.

본 발명에 따르면, 목적은 독립항의 각각의 청구대상에 의해 달성된다. 바람직한 전개 및 바람직한 실시예는 종속항의 청구대상이다.

개선된 개념은 측정 신호 중 하나가 지정된 최소 에너지를 갖는 광 펄스를 나타내는 경우, 정의된 환경에 위치한 서로 다른 검출기로부터의 측정 신호들을 서로 비교한다는 아이디어에 기반한다. 이러한 비교에 따라, 다른 측정 신호는 적어도 부분적으로 폐기될 수 있다.

개선된 개념에 따르면, 능동 광학 센서 시스템, 특히 자동차에 설치된 능동 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하는 방법이 특정된다. 이 경우, 센서 시스템의 환경에서 또는 환경 내의 물체에 의해 반사된 광 펄스는 센서 시스템의 광학 검출기 어레이를 통해 캡처된다. 캡처된 광 펄스에 기초하여 어레이에 의해 다수의 측정 신호가 생성되는데, 즉, 적어도 2개의 측정 신호가 생성된다. 특히 센서 시스템의 컴퓨팅 유닛은 지정된 최소 에너지보다 크거나 같은 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는 제1 측정 신호를 다수의 측정 신호로부터 식별하는 데 사용된다. 여기서, 제1 측정 신호는 어레이의 제1 검출기에 의해 생성되었다. 컴퓨팅 유닛은 다수의 측정 신호로부터의 제2 측정 신호를 제1 측정 신호와 비교하는데 사용되며, 여기서 제2 측정 신호는 어레이의 제2 검출기에 의해 생성었다. 제1 및 제2 검출기는 지정된 최대 거리 이하의 거리만큼 어레이에서 이격된다. 제2 측정 신호의 적어도 일부는 비교 결과에 따라 컴퓨팅 유닛에 의해 폐기된다.

정의에 따르면, 능동 광학 센서 시스템은 광 또는 광 펄스를 방출하기 위한 광원을 구비한다. 광원은 특히 레이저 형태일 수 있다. 또한, 정의에 따르면, 능동 광학 센서 시스템은 방출된 광의 반사된 부분을 캡처하기 위해 적어도 하나의 광학 검출기를 구비한다. 개선된 개념에 따르면, 센서 시스템은 어레이의 적어도 제1 및 제2 검출기를 갖는다.

여기 및 아래에서, "광"이라는 용어는 가시광선 범위, 적외선 범위 및/또는 자외선 범위의 전자기파를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서 "광학"이라는 용어는 이러한 의미에서 광과 관련된 것으로 이해될 수도 있다.

검출기의 어레이는 특히, 선형 또는 2차원의 규칙적인 배열의 광학 검출기들, 특히 제1 및 제2 및 하나 이상의 추가 광학 검출기의 정의된 또는 규칙적인 배열을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 측정 신호는 특히 제1 및 제2 검출기의 각각의 출력 신호, 예를 들어 각각의 전압 신호이다.

특히, 어레이의 광학 검출기 각각은 다수의 측정 신호 중 하나를 생성한다.

제1 및 제2 검출기 사이의 거리는 예를 들어 어레이에서 제1 및 제2 검출기의 대응하는 위치에 의해 주어질 수 있다. 특히, 지정된 최대 거리는 가장 가까운 이웃의 지정된 순서에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 검출기는 최근접 이웃, 제2 최근접 이웃, 제3 최근접 이웃 등일 수 있다. 그러면, 최대 거리는 대응하는 순서를 제한한다.

제1 측정 신호는 특히 대응하는 캡처된 광 펄스를 재생하거나 그것에 의존하거나 또는 그것에 대응하는 펄스를 포함한다. 따라서, 광 펄스의 펄스 에너지는 제1 측정 신호의 펄스 모양에서 추론될 수 있다. 특히, 제1 측정 신호의 펄스의 최대 진폭 및/또는 펄스 폭은 펄스 에너지를 계산하는 데 사용될 수 있다.

제2 측정 신호의 일부를 폐기하는 것은 특히, 예컨대 물체 인식 등을 위해 능동 광학 센서 시스템의 측정 신호를 사용하는 후속 알고리즘 또는 기능에 의해 제2 측정 신호의 대응하는 부분의 사용을 취소하거나 표시하거나 중단하는 것에 대응한다. 따라서, 이러한 폐기는 능동 광학 센서 시스템의 측정 데이터를 필터링하는 것으로 볼 수 있으며, 여기서 측정 데이터는 특히 측정 신호 또는 그의 대응하는 부분을 포함한다.

제2 측정 신호의 적어도 일부가 폐기된다는 사실은 제2 측정 신호가 완전히 폐기됨을 의미하거나, 제2 측정 신호의 특정 시간 세그먼트, 특히 위양성 스캐닝 포인트를 나타내는 시간 세그먼트만이 폐기됨을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제2 측정 신호의 추가 부분은 계속 사용될 수 있으며 실제 스캐닝 포인트를 나타낼 수 있다.

제1 및 제2 측정 신호를 비교함으로써, 위양성 스캐닝 포인트가 식별될 수 있거나, 또는 제2 측정 신호의 일부가 위양성 스캐닝 포인트에 대응할 확률이 확인 또는 추정될 수 있다.

누화, 즉 광학적 또는 전기적 누화가 예를 들어 반사율이 높은 물체로부터 반사된 광 펄스에 의해 발생하기 때문에, 예를 들어 실제 스캐닝 포인트에 대응하는 제1 검출기의 측정 신호와 예를 들어, 위양성 스캐닝 포인트에 대응하는 제2 측정 신호의 일부가 서로 상관되고 특히 서로 관련된 특정 특성을 갖는다.

지정된 최소 에너지를 갖는 펄스 에너지를 나타내는 제1 측정 신호로 방법을 제한함으로써, 충분히 높은 펄스 에너지를 갖는 반사된 광 펄스만이 이웃하거나 인접한 광학 장치에 상당한 양의 누화를 일으킬 수 있다는 사실이 고려되는데, 그 결과, 이러한 제한은 위음성 판정의 위험을 줄여준다. 위음성 판정은 실제 스캐닝 포인트에 실제로 대응하는 제2 측정 신호의 일부를 잘못 폐기하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

위음성 판정의 위험은 또한, 누화가 제1 검출기 주변의 특정 공간 영역으로 제한되기 때문에, 기껏해야 제1 검출기로부터 지정된 최대 거리에 있는, 제2 검출기에 대한 제한에 의해 감소될 수 있다.

전반적으로, 측정 데이터의 품질은 개선된 개념에 따라 필터링함으로써 개선될 수 있는데, 이는 더 적은 위양성 스캐닝 포인트가 발생하는 동시에 위음성 판정의 확률이 낮게 유지된다는 점 때문이다.

개선된 개념에 따른 방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 측정 신호의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭은 펄스 에너지를 결정하기 위해 컴퓨팅 유닛에 의해 결정된다.

예를 들어, 펄스 에너지는 펄스 높이에 비례하고 펄스 폭에 비례하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제1 측정 신호의 식별은, 예를 들어 대응하는 큰 펄스 폭 및/또는 대응하는 큰 펄스 높이를 갖는, 다수의 측정 신호로부터의 측정 신호의 식별을 포함할 수 있다.

펄스 높이는 예를 들어 측정 신호의 펄스의 최대 진폭에 대응할 수 있다.

캡처된 광 펄스의 펄스 에너지를 결정하는 것은 제1 측정 신호에 기초하여 펄스 에너지의 측정값을 결정하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 특히, 펄스 에너지는 캡처된 광 펄스에서 직접 결정되는 것이 아니라 광 펄스에 의해 발생하는 측정 신호로부터 결정된다.

일반적으로, 캡처된 광 펄스의 에너지가 높을수록, 결과적인 측정 신호의 최대 진폭이 높아진다. 그러나, 검출기의 구성에 따라, 특정 진폭 초과에서 포화 효과가 발생할 수 있으며 그 결과 펄스가 넓어진다. 따라서, 최대 진폭과 펄스 폭은 모두 에너지의 척도로 볼 수 있다. 특히, 측정 신호의 펄스 아래의 펄스 영역이 펄스 에너지의 척도로 여겨질 수 있다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 추가 펄스 에너지는 제2 측정 신호의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭에 기초하여 컴퓨팅 유닛에 의해 결정되고, 제2 측정 신호의 일부는 펄스 에너지와 추가 펄스 에너지의 비교 결과에 따라 폐기된다.

특히, 펄스 에너지는 컴퓨팅 유닛에 의해 추가 펄스 에너지와 비교되고, 컴퓨팅 유닛은 그 비교 결과에 따라 제2 측정 신호의 일부를 폐기한다.

높은 에너지 광 펄스로 인한 누화는 일반적으로 상이한 검출기들 사이에서 고르게 분포되지 않으므로, 펄스 에너지의 많은 부분이 제1 광학 검출기로 이동하고 따라서 어느 정도는 정확한 검출기로 이동하며, 작은 부분만이 제2 검출기로 이동한다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 측정 신호의 일부는 펄스 에너지 대 추가 펄스 에너지의 비율이 지정된 한계값 이하인 경우에만 컴퓨팅 유닛에 의해 폐기된다.

즉, 제2 측정 신호의 펄스는 그들의 펄스 에너지가 한계 값보다 큰 경우 위양성 스캔 포인트로 해석되지 않는다.

이것은 위양성 스캐닝 포인트가 더 낮은 펄스 에너지를 갖는 포인트로서 발생하고 그에 따라 위음성 판정의 위험이 감소된다는 사실을 고려한다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 캡처 시간은 제1 측정 신호에 기초하여 컴퓨팅 유닛에 의해 결정되고, 제2 캡처 시간은 제2 측정 신호에 기초하여 결정된다. 제2 측정 신호의 일부는 제1 캡처 시간과 제2 캡처 시간 간의 비교 결과에 따라 폐기된다.

여기서 제1 캡처 시간은 특히 제1 측정 신호의 신호 모양 또는 펄스 모양으로 나타나는 반사된 광 펄스가 제1 검출기에 의해 캡처되는 시간에 대응한다. 예를 들어, 제1 캡처 시간은 제1 측정 신호의 펄스의 상승 에지가 지정된 값을 초과하는 시간에 대응할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 제1 측정 신호의 펄스의 펄스 중심이 제1 캡처 시간으로 작용할 수 있다.

제2 캡처 시간은 제2 측정 신호에 따라, 추가 광 펄스가 명확히 제2 광학 검출기에 의해 캡처된 시간에 대응한다. 제2 캡처 시간은, 예를 들어, 제2 측정 신호의 상승 에지가 지정된 값을 초과하는 시간, 또는 제2 측정 신호의 펄스의 중심에 대응할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 제2 측정 신호의 펄스의 펄스 중심이 제2 캡처 시간으로 작용할 수 있다.

광 펄스가 실제로 제1 검출기에 의해 캡처되는 시간은 제2 측정 신호에서 누화가 눈에 띄게 되는 시간과 상관관계가 있는데, 그 이유는 두 효과 모두가 캡처된 동일한 광 펄스에 기인하기 때문이다. 따라서, 제1 광 신호로 인한 광의 비행 시간은 제2 측정 신호로 인한 겉보기의 광의 비행 시간(apparent light time of flight)과 유사하다. 즉, 반사된 광 펄스가 제1 검출기로부터 반사되게 하는 어느 지점의 방사상 거리는 제2 검출기로부터의 겉보기 반사 지점의 겉보기 방사상 거리와 대략 동일하다.

제2 측정 신호의 일부 폐기는 캡처 시간에 따라 제한되었기 때문에, 위음성 판정의 위험은 더 줄어들 수 있다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 측정 신호의 일부는 제1 캡처 시간과 제2 캡처 시간 간의 차이가 지정된 최대 차이 이하인 경우에만 컴퓨팅 유닛에 의해 폐기된다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 측정 신호의 일부는, 차이가 최대 차이 이하이고, 펄스 에너지 대 추가 펄스 에너지의 비율이 한계 값 이하이고, 제1 검출기와 제2 검출기 사이의 거리가 최대 거리 이하이고, 제1 측정 신호는 최소 에너지 이상인 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는 경우에만, 특히 정확히 그러한 경우에만 폐기된다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 광 펄스는 센서 시스템에 의해, 특히 센서 시스템의 광원에 의해 센서 시스템의 환경으로 방출되고, 반사된 광 펄스는 방출된 광 펄스의 반사된 부분에 대응한다.

개선된 개념에 따르면, 컴퓨팅 유닛 및 능동 광학 센서 시스템을 갖는 센서 장치도 특정된다. 센서 시스템은 광학 검출기의 어레이를 가지며, 어레이는 센서 시스템의 환경에서 반사된 광 펄스를 캡처하고 캡처된 광 펄스에 기초하여 다수의 측정 신호를 생성하도록 구성된다. 컴퓨팅 유닛은 지정된 최소 에너지 이상인 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는 제1 측정 신호를 다수의 측정 신호로부터 식별하도록 구성되며, 여기서 제1 측정 신호는 어레이의 제1 검출기에 의해 생성되었다. 컴퓨팅 유닛은 다수의 측정 신호 중 제2 측정 신호를 제1 측정 신호와 비교하도록 구성되며, 여기서 제2 측정 신호는 어레이의 제2 검출기에 의해 생성되었다. 제1 및 제2 검출기는 지정된 최대 거리 이하의 거리만큼 어레이에서 이격된다. 컴퓨팅 유닛은 비교 결과에 따라 제2 측정 신호의 적어도 일부를 폐기하도록 구성된다.

개선된 개념에 따른 센서 장치의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 센서 시스템은, 반사된 광 펄스를 광 펄스의 입사 방향에 따라 어레이의 다른 위치로 지향시키도록 구성된 편향 장치를 포함한다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 편향 장치는, 입사 방향이 제1 각도 범위 내의 수직 스캐닝 각도에 대응하는 반사된 광 펄스를 제1 검출기로 지향시키는 방식으로 설계된다. 편향 장치는 또한 입사 방향이 제2 각도 범위 내의 수직 스캐닝 각도에 대응하는 반사된 광 펄스를 제2 검출기로 지향시키는 방식으로 설계된다.

제1 및 제2 각도 범위는 서로 상이하며, 특히 제1 및 제2 각도 범위는 분리되어 있다.

광학적 누화는 제1 각도 범위에 따라 입사하는 광 펄스의 일부가 제2 검출기에 입사하거나 부분적으로 제2 검출기에 입사하도록 할 수 있다.

편향 장치는, 예를 들어 이동가능하거나 회전가능하게 장착된 미러, 또는 예를 들어 마이크로전자기계 시스템(MIMS)로서 설계될 수 있는 1개 또는 2개의 축을 중심으로 기울어지거나 피벗가능한 미러 요소를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 컴퓨팅 유닛은 제2 측정 신호의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭에 기초하여 추가 펄스 에너지를 결정하고 펄스 에너지와 추가 펄스 에너지의 비교 결과에 따라 제2 측정 신호의 일부를 폐기하도록 구성된다.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 컴퓨팅 유닛은 제1 측정 신호에 기초하여 제1 캡처 시간을 결정하고, 제2 측정 신호에 기초하여 제2 캡처 시간을 결정하고, 제1 캡처 시간과 제2 캡처 시간을 비교한 결과에 따라 제2 측정 신호의 일부를 폐기하도록 구성된다.

개선된 개념에 따른 센서 장치의 다른 실시예는 개선된 개념에 따른 방법의 상이한 구성으로부터 직접적으로 기인하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 특히, 센서 장치는 개선된 개념에 따른 방법을 수행하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있거나, 또는 센서 장치는 개선된 개념에 따른 방법을 수행한다.

개선된 개념에 따르면, 개선된 개념에 따른 센서 장치를 구비한 자동차가 특정되고, 여기서 센서 장치의 센서 시스템은 특히 자동차 상에 또는 자동차 내에 설치된다.

개선된 개념에 따르면, 명령어를 갖는 컴퓨터 프로그램이 지정되는데, 이 컴퓨터 프로그램은 개선된 개념에 따른 센서 장치에 의해 실행될 때 센서 장치가 개선된 개념에 따른 방법을 수행하게 한다.

개선된 개념에 따르면, 개선된 개념에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 특정된다.

본 발명의 추가 특징은 청구범위, 도면 및 도면의 설명으로부터 명백하다. 앞선 설명에서 언급된 특징들 및 특징들의 조합 그리고 이하의 도면의 설명에서 언급된 및/또는 도면에 독자적으로 도시된 특징들 및 특징들의 조합은 각각의 표시된 조합뿐만 아니라 본 발명의 범주 내의 다른 조합에도 사용될 수 있다. 따라서, 도면에 명시적으로 도시 및 설명되지 않았지만, 설명된 실시예로부터 특징의 개별 조합을 통해 등장 및 생성될 수 있는 본 발명의 실시예도 포함되고 개시된 것으로 간주되도록 의도된다. 따라서, 처음으로 작성된 독립 청구항의 모든 특징을 갖지는 않는 특징의 실시예 및 조합도 개시된 것으로 간주되도록 의도된다. 또한, 청구범위의 역참조에 설명된 특징의 조합을 넘어서거나 이와는 다른 특징의 조합 및 실시예는 특히 위에 설명된 실시예에 의해 개시된 것으로 간주되도록 의도된다.

도 1은 개선된 개념에 따른 센서 장치의 예시적인 실시예를 갖는 자동차의 개략도를 도시한다.
도 2는 개선된 개념에 따른 센서 장치의 또 다른 예시적인 실시예의 광학 검출기 어레이 및 편향 장치의 개략도를 도시한다.
도 3은 개선된 개념에 따른 센서 장치의 다른 예시적인 실시예의 측정 신호의 개략도를 도시한다.
도 4는 개선된 개념에 따른 센서 장치의 가능한 환경의 개략도를 도시한다.
도 5는 개선된 개념에 따른 센서 장치의 또 다른 예시적인 실시예의 스캐닝 포인트 및 필터링된 스캐닝 포인트의 개략도를 도시한다.

도 1은 개선된 개념에 따른 센서 장치(13)를 갖는 자동차(1)를 도시한다.

센서 장치(13)는 예를 들어 라이더 시스템으로 설계된 능동 광학 센서 시스템(2)을 갖는다. 센서 시스템(2)은 광원(미도시)에 의해 광 펄스(4), 특히 적외선 레이저 광 펄스를 센서 시스템(2)의 환경으로, 따라서 자동차(1)의 환경으로 방출하도록 구성된다.

방출된 광 펄스(4)는 환경 내의 물체(6)에 의해 적어도 부분적으로 반사될 수 있고, 따라서 반사된 광 펄스(5)는 센서 시스템(2)의 방향으로 다시 보내질 수 있다. 센서 시스템(2)은 반사된 광 펄스(5)를 캡처할 수 있고 캡처된 광 펄스를 기반으로 하여 다수의 측정 신호를 생성할 수 있는 광학 검출기(8,9,10)의 어레이(7)를 갖는다. 특히, 각각의 검출기(8, 9, 10)는 대응하는 측정 신호를 생성한다.

센서 시스템(2)은 예를 들어 반사된 광 펄스(5)를 입사 방향에 따라 어레이(7)의 상이한 검출기(8, 9, 10)로 향하게 할 수 있는 편향 장치(14)(도 2 참조)를 갖는다.

센서 장치(13)는 측정 신호를 수신하기 위해 센서 시스템(2), 특히 어레이(7)에 결합된 컴퓨팅 유닛(3)을 갖는다.

도 2는 센서 시스템(2)의 어레이(7) 및 편향 장치(14)의 개략도를 도시한다.

도 2의 예시적인 실시예에서, 광학 검출기(8, 9, 10)는 어레이(7)를 형성하기 위해 예를 들어 선형으로 서로 옆에 배열된다.

편향 장치(14)는 예를 들어 미러(14)를 구비하는데, 이 미러(14)는 회전축(15)을 중심으로 회전 가능하게 장착되고 회전 위치에 따라 상이한 수평 스캐닝 각도 또는 스캐닝 방향으로부터 어레이(7) 상으로 광 펄스(5)를 지향시킨다. 이 경우, 수평 스캐닝 각도는 회전축(15)에 수직인 평면으로의 광 펄스(5)의 투영이 예를 들어 회전축(15)을 둘러싸는 각도를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

회전축(15)은 특히 어레이(7)에서 검출기(8, 9, 10)의 배열 방향에 평행하다.

광 펄스(5)는, 각각의 도달하는 광 펄스(5)의 수직 스캐닝 각도에 따라 어레이(7)의 서로 다른 검출기(8, 9, 10)로 향하게 된다. 따라서, 센서 시스템(2)의 2차원 분해능은 수평 및 수직 스캐닝 각도를 결합함으로써 가능해질 수 있다. 다수의 측정 신호에 기초한 대응하는 광의 비행 시간 측정은 물체(6) 상의 대응하는 반사 포인트와 어레이(7) 또는 각각의 검출기(8, 9, 10) 사이의 방사상 거리를 결정하기 위해 추가로 사용될 수 있고, 그에 따라 스캐닝 포인트의 전체적인 3차원 좌표가 제공된다.

수직 스캐닝 각도는 여기에서 광 펄스(5)가 회전 축(15)을 둘러싸는 각도에 대응한다.

선택적으로, 센서 시스템(2)은 편향 장치(14)와 어레이(7) 사이에 하나 이상의 렌즈 또는 다른 광학 요소(16)를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 반사된 광 펄스(5) 및/또는 방출된 광 펄스(4)의 빔 경로의 다른 부분에 추가 광학 요소를 구비할 수 있다.

도 2의 예에서, 반사된 광 펄스(5)는 광선 광학 이미징 사양에 따라 어레이(7)의 제1 광학 검출기(8)로 지향된다. 물체(6)가 높은 반사율을 갖는 물체인 경우, 반사된 광 펄스(5)의 에너지 또는 강도는 비교적 높을 수 있다. 회절 효과로 인해, 이는 예를 들어 어레이(7) 상의 제1 검출기(8)의 환경에서 제1 검출기(8)와 제2 검출기(9) 사이의 광학적 누화를 야기할 수 있고, 또한 제1 검출기(8)와 제2 검출기(9) 사이의 전기적 누화를 유발할 수 있다.

제2 검출기(9)는 이 경우 제1 검출기(8) 주변의 지정된 최대 범위 내에 위치한다. 도 2의 개략적인 예에서, 제2 검출기(9)는 제1 검출기(8)의 옆에 있는 것이거나 또는 제1 검출기(8)의 옆에 있으나 하나의 이웃이다. 제1 검출기(8)의 보다 높은 순서의 이웃은 도 2에서 추가 광학 검출기(10)로서 도시된다.

다음 텍스트는 전기적 및/또는 광학적 누화 및 연과된 위양성 스캐닝 포인트의 영향을 줄이기 위해 개선된 개념을 사용하여, 검출기(8, 9, 10), 특히 제2 검출기(9)의 측정 신호를 필터링할 수 있는 방법을 설명한다.

이와 관련하여 2개의 측정 신호(11, 12)가 도 3에서 시간 t의 함수로 도시되어 있다. 제1 측정 신호(11)는 예를 들어 반사된 광 펄스(5)에 기초하여 제1 검출기(8)에 의해 생성된 측정 신호에 대응한다. 제2 측정 신호(12)는 예를 들어, 제2 광학 검출기(9) 중 하나에 의해 생성된 측정 신호에 대응한다.

컴퓨팅 유닛(3)은 특히 제2 측정 신호(12) 또는 제2 측정 신호(12)의 일부가 위양성 스캐닝 포인트에 대응하는지 여부를 결정하도록 구성된다.

이를 위해, 컴퓨팅 유닛(3)은 제1 측정 신호(11)가 지정된 최소 에너지보다 큰 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는지 여부를 초기에 확인할 수 있다. 그러한 광 펄스만이 광학적 또는 전기적 누화를 일으킬 가능성이 있다. 예를 들어, 펄스 에너지는 제1 측정 신호(11)의 펄스 폭에 기초하여 결정될 수 있다. 최소 에너지는 예를 들어, 비행 시간 차이에 대응하는 펄스 폭에 대응할 수 있다. 비행 시간 차이는 여기에서 방사상 거리의 차이와 동일하다. 비행 시간 차이에 대응하는 방사상 거리의 차이는 대략 50 내지 150 센티미터 정도, 예를 들어 대략 120센티미터일 수 있다.

제1 측정 신호(11)에 따른 펄스 에너지가 최소 에너지보다 큰 경우, 컴퓨팅 유닛(3)은 예를 들어 제1 측정 신호(11)의 캡처 시간 및 제2 측정 신호(12)의 캡처 시간을 결정할 수 있다. 각각의 캡처 시간은 예를 들어 각 측정 신호(11, 12)의 상승 에지가 도 3에서 예를 들어 수평 파선으로 표시된 지정된 최소값을 초과하는 시간으로서 결정될 수 있다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 측정 신호(12)는 다수의 상이한 펄스(12', 12")를 포함할 수 있다. 여기서 제1 펄스(12')는 제2 펄스(12")보다 빠른 캡처 시간을 제공한다.

컴퓨팅 유닛(3)은 제1 측정 신호(11)의 캡처 시간을 제2 측정 신호(12)의 캡처 시간, 예를 들어 제1 펄스(12') 및 제2 펄스(12")의 각각의 캡처 시간과 비교한다. 측정 신호(12)로 인한 위양성 검출은 제1 측정 신호(11)의 제1 캡처 시간과 제2 측정 신호(12)의 대응하는 제2 캡처 시간이 서로 충분히 근접한 경우에만 충분한 확률을 갖는 것으로 가정될 수 있다.

본 예에서, 제1 측정 신호(11)의 캡처 시간과 제2 측정 신호(12)의 제1 펄스(12')의 캡처 시간은 거의 동일하고, 따라서 제1 펄스(12')는 잠재적인 위양성 스캐닝 포인트이다. 그러나, 제2 펄스(12")는 제1 측정 신호(11)의 캡처 시간으로부터 너무 멀리 떨어져서 자신이 임의의 충분한 확률로 위양성 스캐닝 포인트가 되도록 하는 캡처 시간을 갖는다. 따라서, 제2 펄스(12")는 높은 확률로, 제1 측정 신호(11)에 의해 주어진 제1 스캐닝 포인트보다 특히 센서 시스템(2)으로부터 더 멀리 떨어져 있는 실제 스캐닝 포인트이다.

이제 컴퓨팅 유닛(3)은 또한 제2 측정 신호(12), 특히 제1 펄스(12')의 펄스 에너지를 결정할 수 있다. 컴퓨팅 유닛(3)은 제1 측정 신호(11)의 펄스 에너지를 제2 측정 신호(12)의 제1 펄스(12')의 펄스 에너지와 관련시키고 펄스 에너지의 비율을 계산할 수 있다. 위양성 스캐닝 포인트는 제1 측정 신호(11)의 펄스 에너지가 제2 측정 신호(12)의 제1 펄스(12')의 펄스 에너지보다 상당히 큰 경우, 즉 적어도 지정된 인자만큼 큰 경우에만 가정될 수 있다. 이는 본 예에서, 예를 들어, 제1 측정 신호(11)의 펄스와 비교하여 제1 펄스(12')의 훨씬 더 작은 펄스 폭으로부터 알 수 있는 사례이다.

요약하면, 컴퓨팅 유닛(3)은, 제1 펄스(12')가 제1 측정 신호(11)의 펄스 에너지와 비교하여 충분히 작은 펄스 에너지를 가지고 있고, 어레이(7)로부터 거의 동일한 방사상 거리를 나타내며, 제1 검출기(8)의 중간 환경에 위치한 제2 검출기(9)에 의해 생성되었음을 확인한다. 또한, 제1 측정 신호(11)의 펄스 에너지는 비교적 높다.

따라서, 컴퓨팅 유닛(3)은 제2 측정 신호(12)의 제1 펄스(12')를 폐기할 수 있으며, 즉 특히 이를 표시하거나 제1 펄스(12')가 추가 기능 또는 알고리즘에 의해 사용되지 않아야 한다는 정보를 저장할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 바와 같이 자동차(1)의 환경을 개략적으로 도시한다. 물체(6)는 예를 들어 교통 표지 등으로 도시된다.

이러한 교통 표지는 규칙적으로 반사율이 높은 대상 물체이므로, 여기에서는 위양성 스캐닝 포인트의 위험이 특히 높다.

도 5는 도 1 내지 3을 참조하여 설명된 바와 같이 센서 시스템(2)에 의해 대응하는 것을 개략적으로 도시한다. 특히, 제1 층의 제1 스캐닝 포인트(17), 제2 층의 제2 스캐닝 포인트(18), 및 제3 층의 제3 스캐닝 포인트(19)가 도시되어 있다. 이 경우, 상이한 위치는 예를 들어 상이한 검출기(8, 9, 10)에 의해 생성된 스캐닝 포인트에 대응한다. 각 층(17, 18, 19)은 상이한 수평 스캐닝 각도에 대응하는 다수의 스캐닝 포인트를 포함한다.

포인트에 연결된 투시선은 연관된 펄스 에너지를 개략적으로 나타낸다.

"x"로 표시된 위양성 스캐닝 포인트(20) 또한 도 5에 도시되어 있다. 이들은 예를 들어 광학적 또는 전기적 누화에 의해 설명된 방식으로 생성되었다.

개선된 개념에 기초하여, 이들 위양성 스캐닝 포인트(20)는 전술한 바와 같이 센서 시스템(2)의 측정 데이터에서 필터링되고 더 이상 고려되지 않을 수 있다. 이 필터링이 수행되지 않으면, 객체(6)의 겉보기 범위는 실제 범위보다 클 수 있다.

설명된 바와 같이 개선된 개념에 따르면, 위음성 판정의 위험을 크게 증가시키지 않으면서 위양성 스캐닝 포인트를 식별하기 위해 능동 광학 센서 시스템의 측정 데이터가 필터링될 수 있다.

Claims (15)

1. 능동 광학 센서 시스템(2)의 측정 데이터를 필터링하는 방법으로서,
   - 상기 센서 시스템(2)의 환경에서 반사된 광 펄스(5)는 상기 센서 시스템(2)의 광학 검출기(8, 9, 10)의 어레이(7)에 의해 캡처되고,
   - 상기 캡처된 광 펄스에 기초하여 상기 어레이(7)에 의해 다수의 측정 신호(11, 12)가 생성되고,
   컴퓨팅 유닛(3)에 의해,
   - 상기 다수의 측정 신호로부터, 지정된 최소 에너지보다 크거나 같은 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는 제1 측정 신호(11)가 식별되고- 상기 제1 측정 신호(11)는 상기 어레이(7)의 제1 검출기(8)에 의해 생성됨 -,
   - 상기 다수의 측정 신호 중 제2 측정 신호(12)가 상기 제1 측정 신호(11)와 비교되며- 상기 제2 측정 신호(12)는 상기 어레이(7)의 제2 검출기(9)에 의해 생성되고, 상기 제1 및 제2 검출기(8, 9)는 상기 어레이(7)에서 지정된 최대 거리 이하의 거리만큼 이격됨 -,
   - 상기 제2 측정 신호(12)의 적어도 일부가 상기 비교의 결과에 따라 폐기되는
   방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 측정 신호(11)의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭은 상기 펄스 에너지를 결정하기 위해 상기 컴퓨팅 유닛(3)에 의해 결정되는
   방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 컴퓨팅 유닛(3)에 의해,
   - 상기 제2 측정 신호(12)의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭에 기초하여 추가 펄스 에너지가 결정되고,
   - 상기 제2 측정 신호(12)의 일부가 상기 펄스 에너지와 상기 추가 펄스 에너지의 비교 결과에 따라 폐기되는
   방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 측정 신호(12)의 일부는 상기 펄스 에너지 대 상기 추가 펄스 에너지의 비율이 지정된 한계값 이하인 경우에만 폐기되는
   방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 컴퓨팅 유닛(3)에 의해,
   - 상기 제1 측정 신호(11)에 기초하여 제1 캡처 시간이 결정되고,
   - 상기 제2 측정 신호(12)에 기초하여 제2 캡처 시간이 결정되고,
   - 상기 제1 캡처 시간과 상기 제2 캡처 시간을 비교한 결과에 따라 상기 제2 측정 신호(12)의 일부가 폐기되는
   방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 측정 신호(12)의 일부는 상기 제1 캡처 시간과 상기 제2 캡처 시간 간의 차이가 지정된 최대 차이보다 작거나 같은 경우에만 폐기되는
   방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 광 펄스(4)가 상기 센서 시스템(2)에 의해 상기 환경 내로 방출되고,
   - 상기 반사된 광 펄스(5)는 상기 방출된 광 펄스(4)의 반사된 부분에 대응하는
   방법.
8. 광학 검출기(8, 9, 10)의 어레이(7)를 갖는 능동 광학 센서 시스템(2) 및 컴퓨팅 유닛(3)을 갖는 센서 장치로서,
   상기 어레이(7)는
   - 상기 센서 시스템(2)의 환경에서 반사된 광 펄스(5)를 캡처하고,
   - 상기 캡처된 광 펄스에 기초하여 다수의 측정 신호(11, 12)를 생성하도록 구성되고,
   상기 컴퓨팅 유닛(3)은,
   - 상기 다수의 측정 신호로부터, 지정된 최소 에너지보다 크거나 같은 펄스 에너지를 갖는 캡처된 광 펄스에 대응하는 제1 측정 신호(11)를 식별하고- 상기 제1 측정 신호(11)는 상기 어레이(7)의 제1 검출기(8)에 의해 생성됨 -,
   - 상기 다수의 측정 신호 중 제2 측정 신호(12)를 상기 제1 측정 신호(11)와 비교하며- 상기 제2 측정 신호(12)는 상기 어레이(7)의 제2 검출기(9)에 의해 생성되었으며, 상기 제1 및 제2 검출기(8, 9)는 지정된 최대 간격 이하의 거리만큼 상기 어레이(7)에서 이격됨 -,
   - 상기 비교의 결과에 따라 상기 제2 측정 신호(12)의 적어도 일부를 폐기하도록 구성된
   센서 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 센서 시스템(2)은 상기 반사된 광 펄스(5)를 상기 광 펄스(5)의 입사 방향에 따라 상기 어레이(7)의 다른 위치로 지향시키도록 구성된 편향 장치(14)를 포함하는
   센서 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 편향 장치(14)는
    - 입사 방향이 제1 각도 범위 내의 수직 스캐닝 각도에 대응하는 반사된 광 펄스(5)를 상기 제1 검출기(8)로 향하게 하고,
    - 입사 방향이 제2 각도 범위 내의 수직 스캐닝 각도에 해당하는 반사된 광 펄스(5)를 상기 제2 검출기(9)로 향하게 하도록 구성된
    센서 장치.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛(3)은
    - 상기 제2 측정 신호(12)의 펄스 높이 및/또는 펄스 폭에 기초하여 추가 펄스 에너지를 결정하고,
    - 상기 펄스 에너지와 상기 추가 펄스 에너지의 비교 결과에 따라 상기 제2 측정 신호의 일부를 폐기하도록 구성된
    센서 장치.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 유닛(3)은
    - 상기 제1 측정 신호(11)에 기초하여 제1 캡처 시간을 결정하고,
    - 상기 제2 측정 신호(12)에 기초하여 제2 캡처 시간을 결정하며,
    - 상기 제1 캡처 시간과 상기 제2 캡처 시간을 비교한 결과에 따라 상기 제2 측정 신호(12)의 일부를 폐기하도록 구성된
    센서 장치.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 센서 장치(13)를 구비한 자동차.
14. 명령어를 갖는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 센서 장치(13)에 의해 실행될 때, 상기 센서 장치(13)로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는
    컴퓨터 프로그램.
15. 제14항에 따른 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 저장 매체.

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