WO2016156065A1

WO2016156065A1 - Kraftfahrzeug-sensorvorrichtung mit einstellbarer empfindlichkeit

Info

Publication number: WO2016156065A1
Application number: PCT/EP2016/055932
Authority: WO
Inventors: Sameel ISMAIL
Original assignee: Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2016-10-06
Also published as: DE102015104951A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Sensorvorrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei eine Sendeeinrichtung (10, 14) der Sensorvorrichtung (5) ein Sendesignal (12) nacheinander in unterschiedliche Abstrahlrichtungen (13) in einen Erfassungsbereich (6) hinein aussendet und eine Empfangseinrichtung (11) das aus dem Erfassungsbereich (6) zurück reflektierte Sendesignal (15) empfängt. Eine Recheneinrichtung (17) der Sensorvorrichtung (5) legt hierbei unterschiedliche Werte für eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung (11) fest. Es soll ein Abgleich zwischen der Reichweite und der Fehlalarmrate der Sensorvorrichtung (5) ermöglicht werden. Jeder der Werte wird hierzu einer anderen Abstrahlrichtung (13) zugeordnet. Die Recheneinrichtung (17) ermittelt die aktuelle Abstrahlrichtung (13) der Sendeeinrichtung (10, 14) und stellt eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung (11) in Abhängigkeit von der aktuellen Abstrahlrichtung (13) auf den zugeordneten Wert ein.

Description

Kraftfahrzeug-Sensorvorrichtung mit einstellbarer Empfindlichkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Sensorvorrichtung eines

Kraftfahrzeugs. Eine Sendeeinrichtung der Sensorvorrichtung strahlt ein Sendesignal in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ab und eine Empfangseinrichtung empfängt das aus der Umgebung zurückreflektierte Sendesignal. Eine Recheneinrichtung steuert dabei eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung. Zu der Erfindung gehören auch die Sensorvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit der Sensorvorrichtung.

Eine Sensorvorrichtung der genannten Art ist beispielsweise aus der

US 4 477 184 bekannt. Diese Sensorvorrichtung ist als Laser-Radar, LADAR, ausgestaltet und weist eine Sensitivitäts-Zeit-Steuerung (STC - sensitivity time control) auf, durch welche eine variable Verstärkung des reflektierten Sendesignals durch die Empfangseinrichtung durchgeführt wird. Die Verstärkung wird dabei in Abhängigkeit von einer Zeitdauer eingestellt, die seit dem Aussenden des Sendesignals vergangen ist. Hierdurch wird für eine vorgegebene Abstrahlrichtung die Empfangsempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Weglänge eingestellt, die das Sendesignal im Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung zurückgelegt hat. Dies verhindert eine Übersteuerung des

Empfangssensors bei nahe am Kraftfahrzeug befindlichen Objekten.

Aus der EP 0 773 453 A1 ist bekannt, die Empfangsempfindlichkeit einer Photodiode eines Abstands-Messsystems eines Kraftfahrzeugs zu verringern, falls das Kraftfahrzeug durch Nebel fährt. Hierdurch wird ein Anstieg der Fehlalarmrate verhindert, der durch den Nebel verursacht werden kann.

Bei einem Laserscanner oder allgemein bei einer Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Kraftfahrzeugumfelds ist man daran interessiert, eine möglichst große Detektionsleistung zu erzielen. Dies bedeutet, dass der Erfassungsbereich sich möglichst weit in das Fahrzeugumfeld hinein erstrecken sollte, also eine maximale Reichweite der

Sensorvorrichtung einen möglichst großen Wert aufweisen sollte. Zum anderen umfasst die Detektionsleistung, dass eine Fehlalarmrate möglichst gering sein sollte. Grund dafür ist, dass bei Detektieren eines Objekts die Sensorvorrichtung zusätzliche Messungen benötigt, um die Detektion des Objekts zu validieren oder plausibilisieren. Nur so kann ein falscher Alarm ausgeschlossen werden. In der Regel ist die Fehlalarmrate von der maximalen Reichweite abhängig. So ist man bei einem Laserscanner oder LADAR zum Maximieren der Reichweite gezwungen, die Empfangssensitivität der Empfangseinrichtung auf einen möglichst großen Wert einzustellen, wodurch aber zugleich das Signal-zu-Rauschverhältnis verringert wird. Daher ergibt sich als Grenze für den Erfassungsbereich, also die maximale Reichweite, ein Wert für die

Empfangsempfindlichkeit, bei welchem ein vorbestimmtes Signal-zu-Rauschverhältnis vorliegt, das wiederum einer vorbestimmten Fehlalarmrate entspricht. Durch Verringern der Empfangsempfindlichkeit wird die maximale Reichweite verringert, dafür aber die Fehlalarmrate ebenfalls kleiner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug einen Abgleich zwischen der Reichweite und der Fehlalarmrate der Sensorvorrichtung zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Sensorvorrichtung des

Kraftfahrzeugs. Das Verfahren geht davon aus, dass eine Sendeeinrichtung der

Sensorvorrichtung ein Sendesignal, beispielsweise einen Laserstrahl, nacheinander in unterschiedliche Abstrahlrichtungen in einen Erfassungsbereich hinein aussendet. Der Erfassungsbereich befindet sich insbesondere in einem Außenbereich des

Kraftfahrzeugs, beispielsweise in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug oder hinter dem Kraftfahrzeug. Des Weiteren geht das Verfahren davon aus, dass eine

Empfangseinrichtung das aus dem Erfassungsbereich zurückreflektierte Sendesignal empfängt. Mit anderen Worten wird der Erfassungsbereich durch die Sensorvorrichtung gescannt. Insbesondere wird das Sendesignal periodisch oder zyklisch durch den Erfassungsbereich geschwenkt. Die Abstrahlrichtung ist insbesondere ein Abstrahlwinkel.

Durch eine Recheneinrichtung der Sensorvorrichtung werden die folgenden Schritte durchgeführt. Durch die Rechenvorrichtung werden unterschiedliche Werte für eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung festgelegt. Hierbei wird jeder der Werte einer unterschiedlichen Abstrahlrichtung zugeordnet. Mit anderen Worten legt die Recheneinrichtung für unterschiedliche Abstrahlrichtungen unterschiedliche Werte für die Empfangsempfindlichkeit fest. Die Recheneinrichtung ermittelt die aktuelle

Abstrahlrichtung der Sendeeinrichtung und stellt entsprechend die

Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung in Abhängigkeit von der aktuellen Abstrahlrichtung auf den zugeordneten Wert ein. Mit anderen Worten ergibt sich eine richtungsabhängige, insbesondere winkelabhängige, Empfangsempfindlichkeit. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass bei der Sensorvorrichtung in

Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung zwischen der Reichweite der Sensorvorrichtung einerseits und der Fehlalarmrate andererseits ein Abgleich gefunden werden kann, indem ein entsprechender Wert für die Empfangsempfindlichkeit für die jeweilige

Abstrahlrichtung vorgegeben wird. So kann beispielsweise für die Geradausrichtung oder Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs die Reichweite der Sensorvorrichtung maximiert werden, während für einen Seitenbereich, in welchem der Erfassungsbereich bei maximaler Reichweite den Straßenrand erfasst, die Fehlerrate verringert wird. Hierdurch können besonders zuverlässig und/oder besonders schnell Fußgänger oder andere Objekte am Straßenrand detektiert werden.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Gemäß einer Weiterbildung wird für eine erste Abstrahlrichtung eine geringere

Fehlalarmrate als für eine zweite Abstrahlrichtung vorgegeben und für die erste

Abstrahlrichtung ein Wert für eine geringere Empfangsempfindlichkeit als für die zweite Abstrahlrichtung eingestellt. Mit anderen Worten können im Außenbereich des

Kraftfahrzeugs Teilbereiche definiert werden, für welche eine geringe Fehlalarmrate vorgegeben wird. Durch die Weiterbildung werden dann die entsprechenden Werte der Empfangsempfindlichkeit für die passenden Abstrahlrichtungen, die in die Teilbereiche hineinweisen, eingestellt. Hierdurch ergibt sich eine robustere Detektion von Objekten in den Teilbereichen. Da die Empfangsempfindlichkeit mit der maximalen Reichweite des Erfassungsbereichs korreliert oder zusammenhängt, wird also eine Grenze des

Erfassungsbereichs in Abhängigkeit von der vorgegebenen Fehlalarmrate eingestellt.

Gemäß einer Weiterbildung wird für eine Abstrahlrichtung, die sich innerhalb einer vorbestimmten Höchstreichweite bis zu einem Fahrbahnbereich hin erstreckt, eine geringere Empfangsempfindlichkeit eingestellt als für eine Abstrahlrichtung, die sich bis zu der Höchstreichweite ausschließlich innerhalb des Fahrbahnbereichs erstreckt. Die Höchstreichweite stellt hierbei insbesondere die maximale Reichweite dar, bei welcher sich das beschriebene vorbestimmte Signal-zu-Rauschverhältnis ergibt. Wenn also bei maximal eingestellter Reichweite, also bei Höchstreichweite, sich der Erfassungsbereich bis über den Fahrbahnrand hinaus erstreckt, so wird für diese Abstrahlrichtung eine geringere Empfangsempfindlichkeit eingestellt, sodass sich der Erfassungsbereich nur bis zu einem vorbestimmten Abstand über den Fahrbahnbereich hinaus erstreckt. Dagegen kann eine Abstrahlrichtung, die entlang des Fahrbahnbereichs ausgerichtet ist, eine höhere Empfangsempfindlichkeit aufweisen, das heißt der Empfangsbereich sich weiter vom Fahrzeug weg erstrecken. Durch diese Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass Objekte, die jenseits des Fahrbahnbereichs angeordnet sind, nicht unnötigerweise von der Sensorvorrichtung mit erfasst oder detektiert werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Werte der Empfangsempfindlichkeit für die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen dynamisch eingestellt werden, das heißt im Betrieb des Kraftfahrzeugs, also während einer Fahrt, verändert werden oder angepasst werden. Mit anderen Worten sind die Werte variabel ausgestaltet. Insbesondere werden die Werte der Empfangsempfindlichkeit für die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen in Abhängigkeit von einer gerade durchgeführten oder bevorstehenden Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs verändert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Form des Erfassungsbereichs an den gekrümmten Fahrbahnverlauf einer Kurve angepasst wird.

Gemäß einer Weiterbildung ermittelt die Recheneinrichtung einen Fahrbahnrand des Fahrbahnbereichs und stellt die Empfangsempfindlichkeit in Abhängigkeit davon ein, wie weit der Fahrbahnrand von der Sensorvorrichtung entlang der aktuellen Abstrahlrichtung entfernt ist. Mit anderen Worten reagiert die Sensorvorrichtung adaptiv oder dynamisch auf einen Verlauf des Fahrbahnrands.

Der Verlauf des Fahrbahnrands kann beispielsweise auf der Grundlage von

Navigationsdaten ermittelt werden. Eine Weiterbildung hierzu sieht aber vor, dass die Sensorvorrichtung den Verlauf des Fahrbahnrands selbst ermittelt. Die

Recheneinrichtung empfängt hierzu von der Empfangseinrichtung ein mit dem

reflektierten Sendesignal korreliertes Empfangssignal, also beispielsweise ein

elektronisches Empfangssignal, und erkennt auf der Grundlage des Empfangssignals mittels einer Merkmalsextraktion Infrastrukturelemente, die den Fahrbahnrand markieren. In dem Empfangssignal, insbesondere, wenn es sich um ein Empfangssignal eines LIDAR (Light detection and ranging) oder LADAR handelt, verursachen

Infrastrukturelemente am Straßenrand ein charakteristisches Empfangssignal, welches durch ein entsprechendes Muster oder eine Signalschablone durch eine

Merkmalsextraktion detektiert oder erkannt werden kann. Die Infrastrukturelemente können z.B. Leitplanken oder Leitpfosten sein. Insbesondere Leitpfosten bilden eine zuverlässige Markierung für den Fahrbahnrand, da sie Reflektoren aufweisen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Empfangsempfindlichkeit für eine Abstrahlrichtung, die auf einen Leitpfosten weist oder zu einem Leitpfosten verläuft, gering einzustellen, da die Reflektoren der Leitpfosten das Sendesignal mit einer unerwünscht großen Intensität oder Signalintensität zurückreflektieren.

Eine Weiterbildung ermöglicht es, auf der Grundlage einzeln stehender

Infrastrukturelemente einen geschlossenen Verlauf des Fahrbahnrands zu ermitteln. Hierzu interpoliert die Recheneinrichtung eine geometrische Form des Fahrbahnrands, also den Verlauf des Fahrbahnrands zwischen den erkannten Infrastrukturelementen mittels eines Straßenmodells. Mit anderen Worten ist durch das Straßenmodell eine typische oder vorbestimmte Form des Fahrbahnrands beschrieben. Das Straßenmodell ist dahingehend parametrisch ausgestaltet, dass die Positionen der Infrastrukturelemente vorgegeben werden können und das Straßenmodell den hieraus resultierenden Verlauf des Fahrbahnrands, das heißt dessen Form, beschreibt.

Das Straßenmodell kann als mathematische Gleichung oder als Regressionskurve ausgestaltet sein. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung hierzu sieht vor, dass das Straßenmodell eine Klothoide als Form des Fahrbahnrands vorgibt. Die Form der

Klothoide ist in vorteilhafter Weise durch wenige Randbedingungen oder Parameter festgelegt. Des Weiteren beschreibt eine Klothoide den typischen Verlauf eines

Fahrbahnrands in einem Kurvenbereich. Hierdurch ergibt sich als weiterer Vorteil, dass mittels der Klothoide eine Form des Fahrbahnrands auch außerhalb des

Erfassungsbereichs extrapoliert werden kann, also dort, wo die Sensorvorrichtung noch keine Infrastrukturelemente erkennen konnte.

Um die Erkennung der Infrastrukturelemente in dem Empfangssignal robuster oder zuverlässiger auszugestalten, sieht eine Weiterbildung vor, dass die Recheneinrichtung die Infrastrukturelemente vor der Merkmalsextraktion in dem Empfangssignal mittels einer Schwellwertdetektion segmentiert. Durch Verschwenken des Sendesignals entlang einer Reihe von Infrastrukturelementen ergeben sich charakteristische Signalpeaks, zwischen denen das Empfangssignal einen geringen Signalwert aufweist. Durch eine

Schwellwertdetektion können hierdurch die Positionen der Infrastrukturelemente isoliert oder segmentiert oder abgegrenzt werden.

Eine Weiterbildung ermittelt die Entfernung von der Sensorvorrichtung hin zu dem

Fahrbahnrand besonders genau, indem die Recheneinrichtung die Entfernung auf der Grundlage von Odometriedaten des Kraftfahrzeugs ermittelt. Mit anderen Worten wird eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs bei der Ermittlung der Entfernung berücksichtigt. Hierdurch kann zu einem einmal detektierten Fahrbahnrand auch dann eine Entfernung ermittelt werden, wenn sich das Kraftfahrzeug bewegt, das heißt das Kraftfahrzeug rollt. Eine Relativbewegung des Kraftfahrzeugs bezüglich des Fahrbahnrands kann beispielsweise auf der Grundlage einer digitalen Karte überwacht oder verwaltet werden, in welcher der Verlauf oder die Form des Fahrbahnrands kartographiert oder gespeichert ist und eine Relativlage des Fahrbahnrands zum Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den Odometriedaten verändert oder angepasst wird. Die Odometriedaten können

beispielsweise die Umdrehungen der Räder und/oder eine Lenkradstellung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angeben.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass einer der Werte der

Empfangsempfindlichkeit eine maximale Empfangsempfindlichkeit vorgibt, bei welcher in der beschriebenen Weise die maximale Reichweite mit einem vorbestimmten Signal-zu- Rauschverhältnis gegeben ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der

Erfassungsbereich in zumindest eine Abstrahlrichtung die maximale Reichweite aufweist. Hierdurch bleibt die Sensorvorrichtung trotz aller Anpassungen der Fehlalarmrate stets weit vorausschauend.

Die Erfindung umfasst auch die beschriebene Sensorvorrichtung. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung weist die Sendeeinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein

Sendesignal nacheinander in unterschiedliche Abstrahlrichtungen in einen

Erfassungsbereich hinein auszusenden. Des Weiteren sieht die Sensorvorrichtung eine Empfangseinrichtung vor, die dazu ausgelegt ist, das aus dem Erfassungsbereich zurück reflektierte Sendesignal zu empfangen. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung weist des Weiteren die Recheneinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.

Bei der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist die Sendeeinrichtung gemäß einer Weiterbildung dazu ausgelegt, einen Laserstrahl als Sendesignal abzustrahlen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Abtastwinkel der Sensorvorrichtung pro eingestellter Abstrahlrichtung besonders schmal ist, beispielsweise kleiner als 10 Grad, insbesondere kleiner als 5 Grad.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Empfangseinrichtung als Empfangssensor eine Avalanche-Photodiode (APD) aufweist und dazu ausgebildet ist, eine

Empfangsempfindlichkeit durch Einstellen einer BIAS-Spannung der Avalanche- Photodiode festzulegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anpassung der Empfangsempfindlichkeit besonders schnell ist, sodass durch den Anpassvorgang keine Verzögerung beim Erfassen von Objekten im Erfassungsbereich hingenommen werden muss.

Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist insbesondere als Kraftwagen, beispielsweise als Lastkraftwagen oder

Personenkraftwagen, ausgestaltet.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 ein Flussschaubild zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 während einer Kurvenfahrt.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 , bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 fährt oder rollt in dem gezeigten Beispiel entlang einer Straße 2, bei der es sich beispielsweise um eine Straße handeln kann. Ein Fahrbahnrand 3 ist durch Pfähle oder Leitpfosten 4 markiert. Die Leitpfosten 4 stellen Infrastrukturelemente dar. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Sensorvorrichtung 5 auf, bei der es sich insbesondere um einen Laserscanner, d.h. einen LIDAR oder einen LADAR, handelt. Ein

Erfassungsbereich 6 der Sensorvorrichtung 5 ist in einen Außenbereich 7 außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 gerichtet. Der Erfassungsbereich 6 kann beispielsweise von einer Seite 8 des Kraftfahrzeugs aus in den Außenbereich 7 gerichtet sein. Die Seite 8 kann beispielsweise die Front oder das Heck oder eine rechte Seite oder eine linke Seite des Kraftfahrzeugs 1 sein. In dem gezeigten Beispiel ist die Seite 8 die Front des Fahrzeugs.

Bei der Sensorvorrichtung 5 wird ein Verlauf einer Reichweite 9 des Erfassungsbereichs 6, das heißt der äußere Rand des Erfassungsbereichs 6, der sich am weitesten von der Sensorvorrichtung 5 entfernt befindet, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 an einen Verlauf des Fahrbahnrands 3 angepasst.

Zum Erfassen von Objekten innerhalb des Erfassungsbereichs 6 weist die

Sensorvorrichtung 5 eine Sendeeinrichtung 10 und eine Empfangseinrichtung 1 1 auf. Die Sendeeinrichtung 10 kann beispielsweise ein Laser sein. Die Erfassungseinrichtung 1 1 kann beispielsweise eine Avalanche-Photodiode umfassen. Die Sendeeinrichtung 10 erzeugt ein Sendesignal 12, beispielsweise einen Laserstrahl. Ein Abstrahlwinkel 13 des Sendesignals 12 kann mit der Zeit durch eine Umlenkeinrichtung 14 verändert werden, sodass das Sendesignal 12 den Erfassungsbereich 6 überstreicht, d.h. nacheinander unterschiedliche Abstrahlrichtungen eingestellt werden. Falls das Sendesignal 12 innerhalb des Erfassungsbereichs 6 auf ein Objekt trifft, wird das Sendesignal 12 durch das Objekt als reflektiertes Sendesignal 15 zu der Sensorvorrichtung 5 zurückgeworfen oder reflektiert und trifft dann auf die Empfangseinrichtung 1 1 . Die Empfangseinrichtung 1 1 erzeugt in Abhängigkeit von dem reflektierten Sendesignal 15 ein Empfangssignal 16, das von einer Recheneinrichtung 17 der Sensorvorrichtung 5 empfangen wird. Durch die Recheneinrichtung 17 wird anhand des Empfangssignals 16 ein Verlauf des

Fahrbahnrandes 3 ermittelt und in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrbahnverlauf ein Stellsignal 18 erzeugt, durch welches eine Empfangsempfindlichkeit der

Empfangseinrichtung 1 1 in Abhängigkeit von dem aktuellen Abstrahlwinkel 13 eingestellt wird. Aus der Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung 1 1 resultiert der Verlauf der Reichweite 9, das heißt der Rand, an welchem ein vorgegebenes Objekt mit vorgegebenen Reflexionseigenschaften mit einem bestimmten Signal-zu- Rauschverhältnis detektiert wird. Die Recheneinrichtung 17 kann z.B. auf der Grundlage eines Mikroprozessors oder eines MikroControllers oder eines ASICs (application specific integrated circuit) bereitgestellt sein. Die Recheneinrichtung 17 kann insbesondere als Steuergerät ausgestaltet sein.

Der Verlauf des Fahrbahnrandes 3 kann durch die Recheneinrichtung 17 mit dem in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren ermittelt werden. Durch das Verfahren und das Stellsignal 18 ergibt sich der in Fig. 3 veranschaulichte Verlauf der Reichweite 9 des

Empfangsbereichs 6. In Fig. 3 ist der Anschaulichkeit halber ein Reichweitenverlauf 19 für einen konstanten Wert der Empfangsempfindlichkeit zum Vergleich dargestellt. Die Form des Empfangsbereichs 6 wird durch die variable Reichweite 9 an den Kurvenverlauf angepasst.

Gemäß dem in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren wird ausgehend von einem Start des Verfahrens in einem Schritt S1 eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung 1 1 auf einen Maximalwert MAX eingestellt. Durch das Empfangssignal 16 ergibt sich hierdurch ein Scanbild 20, in welchem die Abbildungen 4' der Leitpfosten 4 enthalten sind. In einem Schritt S2 können die Abbildungen 4' der Leitpfosten 4 durch eine

Schwellwertsegmentierung oder Schwellwertdetektion auf der Grundlage eines

Schwellwertes 21 separiert oder segmentiert werden. Eine Linie 3' veranschaulicht den zu detektierenden Fahrbahnrand 3. In einem Schritt S3 kann das charakteristische

Signalmuster der Leitpfosten 4 mittels einer Merkmalsdetektion 22 erkannt und geortet werden. Hierdurch sind die Positionen der Leitpfosten 4 im Raum ermittelt. In einem Schritt S4 kann eine Krümmung der Konturlinie des Fahrbahnrandes 3, entlang welchem die Leitpfosten 4 angeordnet sind, ermittelt werden. Der ermittelte Krümmungswert kann zum Parametrieren einer Klothoidengleichung verwendet werden, auf deren Grundlage in einem Schritt S5 ein Straßenmodell 23 angepasst werden kann, durch welches ein Verlauf der Fahrbahn 2 nachgebildet ist. In einem Schritt S6 kann die Recheneinrichtung 17 Odometriedaten 24 auswerten, die die Recheneinrichtung 17 von einer

Fahrzeugkomponente 25 empfangen kann, bei der es sich beispielsweise um ein

Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs 1 handeln kann. Auf Grundlage der

Odometriedaten 24 kann eine Position des Kraftfahrzeugs 1 auf der Straße 2 im

Straßenmodell 23 nachgebildet werden. Auf Grundlage der Odometriedaten 24 können hierdurch Entfernungswerte E einer Entfernung der Sensorvorrichtung 5 vom

Fahrbahnrand 3 ermittelt werden. In einem Schritt S7 kann überprüft werden, ob einer oder mehrere der Entfernungswerte E kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert E0 ist. Falls kein Entfernungswert E kleiner als der Grenzwert E0 ist (in Fig. 2 durch ein Minus- Zeichen„-" symbolisiert), kann wieder zum Schritt S1 zurückgekehrt werden und erneut ein Scanbild 20 erzeugt werden. In einem Schritt S8 kann, falls ein Entfernungswert E oder mehrere Entfernungswerte kleiner als der Grenzwert EO (in Fig. 2 durch ein Plus- Zeichen„+" symbolisiert) ist, für die entsprechende Abstrahlrichtung 13, entlang welcher der Entfernungswert E kleiner als der Grenzwert EO ist, die Empfangsempfindlichkeit für die Empfangseinrichtung 1 1 auf einen Wert kleiner als der Maximalwert MAX vorgegeben werden. In einer Wiederholung 26 kann dies für alle weiteren Entfernungswerte E durchgeführt werden, die kleiner als der Grenzwert EO sind. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein Stellsignal 18, dass vom Abstrahlwinkel 13 abhängig ist.

Zusammenfassend ergibt sich aus dem Beispiel, dass unter der Voraussetzung, dass die Krümmung oder der Verlauf der vorausliegenden Fahrbahn ermittelt ist, keine

Notwendigkeit besteht, die maximale Reichweite oder Empfangsempfindlichkeit in Richtung zum Straßenrand 3 hin zu richten. Genauso ist bei einer Geradeausfahrt auf einer geraden Strecke nicht notwendig, bei einem Kraftfahrzeug, das auf der linken Seite oder der rechten Seite der Fahrbahn fährt, das Sendesignal auf den Fahrbahnrand hin mit maximaler Reichweite/höchster Empfangsempfindlichkeit zu richten. Der Vorteil der Reduktion der Empfangsempfindlichkeit/Reichweite in Richtung zum Fahrbahnrand hin besteht darin, dass die Fehlalarmrate beim Detektieren und/oder Erkennen und/oder Klassifizieren von Objekten verringert ist. So kann beispielsweise auf einer kurvenreichen Straße ein Fußgänger oder ein Fremdfahrzeug, welches sich der Fahrbahn nähert, zuverlässiger erkannt werden und in geringerer Zeit als Fußgänger oder Fremdfahrzeug zuverlässig klassifiziert werden.

Allgemein ist mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ermöglicht, die

Empfindlichkeit des Laserscanners in Abhängigkeit von einem momentan zu erfassenden Bereich zu steuern. Beispielsweise kann in der beschriebenen Weise die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von einem Winkel des Laserstrahls gesteuert werden. So kann für einen Bereich an einem Straßenrand eine relativ geringe Empfindlichkeit vorgesehen werden. Diese Empfindlichkeitssteuerung hat den Effekt, dass der Fehler bei der

Hinderniserkennung möglichst weitgehend vermieden werden kann.

Im Zusammenhang mit einem LIDAR kann die Steuerung der Empfangsempfindlichkeit an der Avalanche-Photodiode erfolgen. Bei der Avalanche-Photodiode kann die

Empfangsempfindlichkeit direkt über die BIAS-Spannung eingestellt werden. Durch die Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit ergibt sich aber auch eine Verstärkung des Messrauschens und des Umgebungsrauschens. Daher ist bei hoher

Empfangsempfindlichkeit die Plausibilisierung eines detektierten Objekts oder einer Messung aufwendiger. Indem berücksichtigt wird, dass der Laserstrahl über einen Fahrbahnrand hinaus ausgerichtet wird, lässt sich die Fehlalarmrate für Objekte jenseits des Fahrbahnrandes, also außerhalb des Fahrbahnbereichs, in vorteilhafter Weise verringern. Die Reichweite des Laserscanners wird für Abstrahlrichtungen, die über den Fahrbahnrand hinaus weisen, verringert. Um diese Abstrahlrichtungen zu detektieren, wird zunächst mit maximaler Reichweite der vorausliegende Kurvenbereich erfasst.

Hierdurch wird besonders viel Licht durch die verhältnismäßig nah angeordneten

Reflektoren 27 von Leitpfosten 4 empfangen. Dieses wird als verhältnismäßig nahes Objekt interpretiert, unter Umständen als Hindernis auf dem Fahrbahnbereich

fehlinterpretiert. Dann kommt es zu einem Fehlalarm.

Der Sinn und Zweck der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist unter anderem, dass die Empfangsempfindlichkeit des LIDAR-Scanners angepasst wird und hierbei der detektierte und/oder geschätzte Verlauf des Fahrbahnrandes 3 berücksichtigt wird, sodass der Scanner, das heißt die Sensorvorrichtung, den Randbereich der Straße, das heißt den Fahrbahnrand 3, mit geringerer Empfangssensitivität der Empfangseinrichtung 1 1 erfasst, sodass die Detektion von Reflexionen insbesondere der Reflektoren 27 mit geringerer Intensität und mit weniger Messrauschen erfolgt. Hierdurch kann zuverlässiger von tatsächlichen Hindernissen im Fahrbahnbereich oder von einer Abdeckung der Sensorvorrichtung 5 beispielsweise durch Schmutz unterschieden werden. Hierdurch werden also Fehlinterpretationen oder Fehlalarme vermieden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass auch Fußgänger am Straßenrand erkannt werden können, die helle und/oder reflektierende Kleidung tragen.

Der Kurvenverlauf eines Straßenrandes kann in der beschriebenen Weise durch die Merkmalsdetektion auf der Grundlage des LIDAR-Scanbildes und eines Straßenmodells auf der Grundlage von einer Klothoide zuverlässig erkannt werden.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung bei einem Laserscanner die Reichweite/Empfindlichkeit entsprechend eines Krümmungsverlaufs von erkannten Leitpfosten und eines Fahrbahnrandes angepasst werden kann, um eine

Wahrscheinlichkeit für eine Fehlalarm-Messung zu verringern, während das Kraftfahrzeug entlang einer kurvigen/geraden Straße nahe dem linken/rechten Fahrbahnrand fährt.

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Steuern einer Sensorvorrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs (1 ), wobei eine Sendeeinrichtung (10, 14) der Sensorvorrichtung (5) ein Sendesignal (12) nacheinander in unterschiedliche Abstrahlrichtungen (13) in einen

Erfassungsbereich (6) hinein aussendet und eine Empfangseinrichtung (1 1 ) das aus dem Erfassungsbereich (6) zurück reflektierte Sendesignal (15) empfängt und wobei durch eine Recheneinrichtung (17) der Sensorvorrichtung (5)

unterschiedliche Werte für eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung (1 1 ) festgelegt werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

jeder der Werte einer unterschiedlichen Abstrahlrichtung (13) zugeordnet wird und die Recheneinrichtung (17) die aktuelle Abstrahlrichtung (13) der Sendeeinrichtung (10, 14) ermittelt und eine Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinrichtung (1 1 ) in Abhängigkeit von der aktuellen Abstrahlrichtung (13) auf den zugeordneten Wert einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

für eine erste Abstrahlrichtung eine geringere Fehlalarmrate als für eine zweite Abstrahlrichtung vorgegeben wird und für die erste Abstrahlrichtung ein Wert für eine geringere Empfangsempfindlichkeit als für die zweite Abstrahlrichtung eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

für eine Abstrahlrichtung, die sich innerhalb einer vorbestimmten Höchstreichweite (MAX) über einen Fahrbahnbereich (2) hinaus erstreckt, eine geringere

Empfangsempfindlichkeit eingestellt wird als für eine Abstrahlrichtung, die sich bis zu der Höchstreichweite (MAX) ausschließlich innerhalb des Fahrbahnbereichs erstreckt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Empfangsempfindlichkeit für die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen (13) in Abhängigkeit von einer gerade durchgeführten oder bevorstehenden Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1 ) verändert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recheneinrichtung (17) einen Fahrbahnrand (3) ermittelt (S7) und die

Empfangsempfindlichkeit in Abhängigkeit von einer Entfernung (E) des

Fahrbahnrands (3) von der Sensorvorrichtung (5) entlang der aktuellen

Abstrahlrichtung (13) einstellt (S8).

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recheneinrichtung (17) von der Empfangseinrichtung ein mit dem reflektierten Sendesignal (15) korreliertes Empfangssignal (16) empfängt und auf der Grundlage des Empfangssignals (16) mittels einer Merkmalsextraktion (22) den Fahrbahnrand (3) markierende Infrastrukturelemente (4) erkennt (S3).

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recheneinrichtung (17) eine geometrische Form des Fahrbahnrands (3) zwischen den erkannten Infrastrukturelementen (4) mittels eines Straßenmodells (23) interpoliert (S5).

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Straßenmodell (23) eine Klothoide als Form des Fahrbahnrands (3) vorgibt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recheneinrichtung (17) die Infrastrukturelemente (4) vor der Merkmalsextraktion (22) in dem Empfangssignals (16) mittels einer Schwellwertdetektion (21 ) segmentiert (S2).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recheneinrichtung die Entfernung (E) auf der Grundlage von Odometriedaten (24) des Kraftfahrzeugs (1 ) ermittelt.

1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

durch einen der Werte eine maximale Empfangsempfindlichkeit vorgegeben wird, bei welcher sich eine maximale Reichweite (MAX) mit vorbestimmtes Signal-zu- Rauschverhältnis ergibt.

12. Sensorvorrichtung (5), aufweisend:

- eine Sendeeinrichtung (10), die dazu ausgelegt ist, ein Sendesignal (12) nacheinander in unterschiedliche Abstrahlrichtungen (13) in einen

Erfassungsbereich (6) hinein auszusenden,

- eine Empfangseinrichtung (1 1 ), die dazu ausgelegt ist, das aus dem

Erfassungsbereich (6) zurück reflektierte Sendesignal (15) zu empfangen,

- eine Recheneinrichtung (17), die dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

13. Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sendeeinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, einen Laserstrahl als Sendesignal (12) abzustrahlen.

14. Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Empfangseinrichtung (1 1 ) als Empfangsensor eine Avalanche-Photodiode, APD, aufweist und dazu ausgelegt ist, eine Empfangsempfindlichkeit durch

Einstellen einer Bias-Spannung der Avalanche-Photodiode festzulegen.

15. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Sensorvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 12 bis 14.