WO2022248479A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer blockierung eines lidarsystems, sowie entsprechendes fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer blockierung eines lidarsystems, sowie entsprechendes fahrzeug Download PDF

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WO2022248479A1
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Sebastian Kleinschmidt
Chrysa Bozatzidou
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Daimler Truck AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a blockage in a lidar system.
  • the invention also relates to a device for detecting a blockage of a lidar system.
  • the invention also relates to a vehicle.
  • DE 102020007772 A1 discloses a method for in-service calibration of a Udar of a vehicle with the following method steps:
  • a vehicle with a lidar and a computing unit is described, the computing unit being set up to carry out the method.
  • the invention is based on the object of specifying a new type of method and a new type of device for detecting a blockage of a lidar system and a new type of vehicle.
  • the object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1, by a device which has the features specified in claim 7, and by a vehicle which has the features specified in claim 9.
  • the lidar system scans an environment, in particular an environment of the vehicle, with a plurality of laser-receiver systems in a common field of vision.
  • An object point cloud is identified, which is created by a reflection of laser beams from the laser-receiver systems on a surface of an object that is in the common field of view. It is determined whether the points of the identified object point cloud come from the laser beams of all laser receiver systems of the lidar system and have essentially the same intensities. i.e.
  • a device for detecting an, in particular optical, blockage of a lidar system, in particular a lidar system of a vehicle, in particular designed and set up to carry out the above-mentioned method for detecting the blockage of the lidar system, in particular the lidar system of a vehicle, the lidar system having a plurality of laser receivers -Systems, which are designed and set up for Scanning of an environment, in particular an environment of the vehicle, in a common field of view is designed and set up to identify an object point cloud that is created by a reflection of laser beams from the laser-receiver systems on a surface of an object that is in the common field of view, to determine whether points of the identified object point cloud come from the laser beams of all laser receiver systems of the lidar system and have essentially the same intensities, and to conclude that the lidar system is blocked, ie to detect the blockage of the lidar system, in the event of a determination, that the points of the identified object point cloud do not originate from the laser beams
  • the lidar system to be checked using the method or the device with regard to a possible blockage is thus designed as such a lidar system with a plurality of laser-receiver systems which have a common field of vision.
  • the lidar system scans the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle, with a plurality of laser receiver systems in a common field of view. It thus scans the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle, with a plurality of laser beams in the common field of vision, with the respective laser beam being generated and emitted by the respective laser-receiver system and reflected radiation of the respective laser beam, in particular caused by objects reflecting the laser beam , is received by the receiver of the laser receiver system.
  • the respective laser-receiver system is thus a laser transmitter-receiver system.
  • the common field of view is also referred to as the overlapping area.
  • the fields of view of the individual laser-receiver systems overlap at least in some areas, with an overlapping area in which the fields of view of the individual laser-receiver systems overlap forming the common field of view.
  • the lidar system includes at least two or more than two such laser receiver systems. Such a lidar system is also referred to as a multi-eye lidar system.
  • the lidar system scans the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle, with two laser receiver systems in the common field of view.
  • An object point cloud is identified, which is created by the reflection of the laser beams of the two laser-receiver systems on the surface of the object that is in the common field of view.
  • the points of the identified object point cloud come from the laser beams of both laser receiver systems of the lidar system and have essentially the same intensities. i.e. It is determined whether the object point cloud includes points generated by the laser beam of one laser-receiver system of the lidar system through its reflection as well as points generated by the laser beam of the other laser-receiver system of the lidar system through its reflection, and whether all of these Points have essentially the same intensities. If it is determined that the points of the identified object point cloud do not originate from the laser beams of both laser-receiver systems of the lidar system, i.e.
  • the lidar system only stem from the laser beam of one of the two laser-receiver systems of the lidar system, or if it is determined that the points of the identified object point cloud originate from the laser beams of both laser receiver systems of the lidar system, but do not have essentially the same intensities, it is concluded that the lidar system is blocked, ie the blocking of the lidar system is then detected.
  • the lidar system has two laser-receiver systems, which are designed and set up to scan the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle, in the common field of view.
  • the device is designed and set up to identify the object point cloud, which is created by the reflection of the laser beams of the two laser-receiver systems on the surface of the object located in the common field of view, to determine whether the points of the identified object point cloud of the laser beams of both laser-receiver systems of the lidar system originate and have essentially the same intensities, and to conclude that the lidar system is blocked, ie to detect the blockage of the lidar system, when determining that the points of the identified object point cloud are not from the Laser beams of both laser-receiver systems of the lidar system originate, ie only originate from the laser beam of one of the two laser-receiver systems of the lidar system, or that the points of the identified object point cloud originate from the laser beams of both laser-receiver systems of the lidar system,
  • Scanning trajectories of the two laser-receiver systems run, for example, in the form of a zigzag pattern or meandering or wavy. In the common field of view, these two scanning trajectories interlock without intersecting. In particular, in the common field of view, a wave crest of one scanning trajectory protrudes at least in sections into a wave trough of the other scanning trajectory. In particular, the scanning trajectories run in opposite directions and are offset from one another by half a wavelength.
  • the object point cloud in the method and/or by means of the device is identified in particular in such a way that it includes only two turning points in the common field of view of a scanning trajectory of one of the two laser-receiver systems.
  • the object point cloud only includes at most the points of this scanning trajectory between these two turning points, including these two turning points, and the points of this scanning trajectory in the common field of view between these two turning points and a preceding and a subsequent turning point that are outside the common field of view and, if any, the points of the other scanning trajectory which are located between these two inflection points in the common field of view.
  • the object point cloud is identified in the method and/or by means of the device in such a way that from the scanning trajectory of one of the two laser-receiver systems it only detects the two turning points and a section between these two turning points in the common field of view includes.
  • the cloud of points only includes at most the points of this scanning trajectory between these two turning points, including the two turning points, in the common field of view and, if available, the points of the other scanning trajectory that are located between these two turning points in the common field of view. Only a narrowly limited area of the common field of view is used to determine whether the points of the object point cloud come from the laser beams of both laser-receiver systems of the lidar system and have essentially the same intensities.
  • this narrow region it is assumed that this entire region is on the same geometry with the same reflectivity, so that the points of the object point cloud of this narrow region must all have essentially the same intensity. If this is not the case or if the points of the laser beam from one of the two laser-receiver systems, a blockage can therefore be concluded with a high degree of certainty.
  • lidar systems for example so-called multi-eye lidar systems and also other lidar systems that use sensors with an overlapping detection area, i. H. Field of view
  • Only unblocked lidar systems, for example multi-eye lidar systems can ensure safe operation of automated, in particular highly automated or autonomous vehicles, for example.
  • a blockage of a lidar sensor, i. H. one of the laser receiver systems, insofar as it cannot be compensated for by other sensors, must lead to the deactivation of all autonomous driving functions and is therefore relevant to safety.
  • the vehicle user can be informed about the detected blocking of the lidar system, for example by a corresponding optical, acoustic and/or haptic warning message. As a result, the vehicle user can, for example, try to remove the blockage himself.
  • maintenance of the lidar system can be initiated, for example an automatic booking of a maintenance appointment in a workshop, or such a booking of a maintenance appointment by the vehicle can be suggested to the vehicle user, whereby he can be supported in this booking, for example, by the vehicle or can cause it to be carried out automatically.
  • the device is a component of the lidar system, for example, or the lidar system is a component of the device.
  • a vehicle according to the invention comprises such a device.
  • the vehicle advantageously includes the lidar system described above, which has a plurality of, in particular two, laser-receiver systems which are formed and are set up to scan the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle, in the common field of view.
  • substantially the same intensities means in particular that the intensities agree with one another within a specified tolerance range, i. H. that any deviations in intensities are within specified tolerances. i.e. the points have essentially the same intensities if determined deviations in intensity lie within these specified tolerances. If this is the case, then the intensities of the points are evaluated as equal or at least essentially equal. If intensity deviations are determined that are not within these specified tolerances, i. H. exceed these specified tolerances, then the intensities of the points are not evaluated as equal, not even as substantially equal.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a traffic situation with two vehicles
  • FIG. 2 shows a schematic of a scanning trajectory of a laser receiver system of a lidar system
  • Fig. 5 shows schematically sections of the scanning trajectories of both
  • FIG. 7 schematically shows a device for detecting a blockage of a lidar system, in particular a lidar system of a vehicle, in particular for carrying out a method for detecting a blockage of the lidar system, in particular the lidar system of a vehicle.
  • a method and a device 1 for detecting a decalibration of a lidar system 2, in particular a lidar system 2 of a vehicle 3, and a vehicle 3 are described below with reference to FIGS and wherein the vehicle 3 advantageously comprises the device 1 and the lidar system 2 .
  • the method and the device 1 enable in particular the detection of a blockage, in particular an optical blockage, of the lidar system 2, in particular a multi-eye lidar system.
  • Lidar or LiDAR is an abbreviation for "Light Detection And Ranging” and means “optical distance measurement”.
  • Lidar is a measurement method similar to radar that measures the distance, location and intensity of an object O in the vicinity, i. H. in an environment of the lidar system 2. For example, it uses ultraviolet, infrared, and visible light rays. For this purpose, for example, light pulses can be used and a distance to an object O can be calculated by measuring the transit time of the light. This measurement technique is called Amplitude Modulated (AM) LiDAR or Time-of-Flight (ToF) LiDAR.
  • AM Amplitude Modulated
  • ToF Time-of-Flight
  • a LiDAR point cloud hereinafter referred to as object point cloud, as in Figure 1 based on a side view of a traffic situation with the vehicle 3 and comprising the lidar system 2 another vehicle F shown schematically as an example.
  • An object point cloud ie a LiDAR point cloud, is a finite set of LiDAR points, referred to below as points p for short, which are described by a distance d, a location x, y, z and an intensity I.
  • the lidar system 2 i. H. the lidar sensor, emits light pulses which are reflected on objects O on which they impinge, in the example shown here on another vehicle F and on a road surface FO. From the respective object O reflected laser beams RLS are from the lidar system 2, d. H. from the lidar sensor.
  • lidar sensors i. H. Lidar systems 2
  • Lidar has clear advantages over other 3D sensors.
  • An advantage over a stereo camera is, for example, that data quality from the generated lidar is essentially unaffected by daylight and darkness.
  • the Multi-Eye LiDAR system hereinafter referred to as the Multi-Eye Lidar system.
  • the solution described below for detecting the blockage of the lidar system 2 relates to a lidar system 2 designed as such a multi-eye lidar system.
  • H. at least two laser receiver systems 2.1, 2.2, so-called “Eyes”, combined to form a lidar system 2.
  • Scanning trajectories T1, T2 of the eyes, i. H. of the laser-receiver systems 2.1, 2.2 are variable, since the measuring method is based on swiveling mirrors, unlike the classic rotating LiDAR sensors.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the scanning trajectory T 1 of such a laser receiver system 2.1 of the lidar system 2, here when scanning an area OF of an object O.
  • the scanning trajectories T1, T2 of two or more eyes i. H.
  • Laser-receiver systems 2.1, 2.2, in a combined system, d. H. Lidar system 2 are also referred to as scan patterns.
  • Laser-receiver systems 2.1, 2.2 is shown schematically in Figure 3, here also when scanning an area OF of an object O.
  • a lidar system 2 In order to use such a lidar system 2 as a reliable core modality in an automated, in particular highly automated or autonomous, driving vehicle 3, it must be ensured that it works properly. If, for example, a housing of the lidar system 2 is soiled or damaged, the respective emitted light beam, in particular a laser beam, can be blocked, as a result of which distance measurement is no longer possible.
  • the solution described below describes a technical method which enables the lidar system 2, in particular the emitter, in particular laser transmitter, and receiver of the respective laser-receiver system 2.1, 2.2 to be blocked without additional external sensors, as well as a device 1 for carrying out the method and a vehicle 3 with such a device 1.
  • a technical method for detecting a blockage of a lidar system 2 designed as a multi-eye lidar system 2 is described below.
  • the solution described can also be used for other lidar systems 2 that have a partially overlapping detection area, i. H. have a common field of view GSB, as shown in FIG. i.e. in particular lidar systems 2 which have such an overlapping sensor area, i. H. have such a common field of view GSB, which is particularly similar to the characteristic according to FIG. 4, can also be checked for blocking using the method described here.
  • the lidar system 2 to be checked using the method or the device 1 with regard to a possible decalibration is designed as a lidar system 2 with several laser-receiver systems 2.1, 2.2, in the example shown with two, which have a common Have field of view GSB, also referred to as a multi-eye lidar system.
  • the lidar system 2 scans the environment, in particular the environment of the vehicle 3, with several, in the example shown with two, laser receiver systems 2.1, 2.2 in the common field of view GSB.
  • the respective laser-receiver system 2.1, 2.2 is therefore a laser transmitter-receiver system.
  • the fields of view of the individual laser-receiver systems 2.1, 2.2 overlap at least in certain areas, as shown in FIG.
  • scanning trajectories T1, T2 of two laser-receiver systems 2.1, 2.2 of the lidar system 2 designed as a multi-eye lidar system with respective points pu and p2 and with the common field of view GSB, i. H. the area in which the viewing areas and thus the scanning trajectories T1, T2 of the laser-receiver systems 2.1, 2.2 overlap.
  • the lidar system 2 comprises at least two or more than two such laser receiver systems 2.1, 2.2. In the example shown here, it includes two such laser receiver systems 2.1, 2.2.
  • the lidar system 2 scans the surroundings, in particular the surroundings of the vehicle 3, with several, in the example shown with two, laser receiver systems 2.1, 2.2 and thus with several, here with two, laser beams, namely with the Laser beam of the respective laser-receiver system 2.1, 2.2, from the common field of view GSB.
  • an object point cloud is identified, which arises as a result of a reflection of laser beams from the laser-receiver systems 2.1, 2.2 on a surface OF of an object O located in the common field of view GSB.
  • the scanning trajectories T1, T2 of the two laser-receiver systems 2.1, 2.2 each run, for example, in the form of a zigzag pattern or meandering or wavy, as shown in FIGS.
  • these two scanning trajectories T1, T2 interlock without intersecting.
  • a wave crest of one scanning trajectory T1, T2 protrudes at least in sections into a wave trough of the other scanning trajectory T2, T1.
  • the scanning trajectories T1, T2 run in opposite directions and are offset from one another by half a wavelength.
  • the object point cloud is identified in particular in such a way that it is only comprises two turning points WP in the common field of view GSB, as shown in FIG. 5 and FIG.
  • the object point cloud only includes a maximum of the points p 2 i , pu of this scanning trajectory T2, T1, here the points p 2 i of the second scanning trajectory T2, between these two turning points WP, including these two turning points WP, and the points p 2 i , pu of this scanning trajectory T2, T1, here the points p 2 i of the second scanning trajectory T2, in the common field of view GSB between these two turning points WP and a preceding and a following turning point WP located outside the common field of view GSB (in Figures 5 and 6 not shown), and, if present, the points pu, p 2 i of the other scanning trajectory T1, T2, here the points pu of the first scanning trajectory T1, which is between these two Turning points WP are in the common field of view GSB, as shown in Figure 5.
  • FIG. 6 shows the
  • the object point cloud only includes a maximum of points p 2 , Pu of this scanning trajectory T2, T1, here points p 2 , i of the second scanning trajectory T2, between these two turning points WP, including these two turning points WP, in the common field of view GSB and, if present, the points pu, p 2 ,i of the other scanning trajectory T1, T2, here the points pu of the first scanning trajectory T1, which are located between these two turning points WP in the common field of view GSB.
  • the wording “substantially the same intensities” used above is to be understood in particular to mean that the intensities match one another within a specified tolerance range, ie that any deviations in the intensities lie within specified tolerances. i.e. the points pu, p 2,i have essentially the same intensities if the determined deviations in intensity lie within these specified tolerances. If this is the case, then the intensities of the points pu, p 2,i are evaluated as equal or at least essentially equal. If intensity deviations are determined which are not within these specified tolerances, ie exceed these specified tolerances, then the intensities of the points pu, p 2 i are not evaluated as being equal, not even as essentially equal.
  • Figure 7 shows the vehicle 3 with an exemplary schematic representation of the device 1 for detecting the blockage of the lidar system 2, in particular the lidar system 2 of the vehicle 3, in particular for carrying out the method described for detecting the blockage of the lidar system 2, in particular the lidar system 2 of the vehicle 3.
  • the device 1 comprises the lidar system 2 with a plurality of laser receiver systems 2.1, 2.2, two in the example shown.
  • the lidar system 2 may be part of the vehicle 3 but not the device 1 , for example, in which case the device 1 is also a part of the vehicle 3 .
  • the device 1 may be part of the lidar system 2 , which is advantageously part of the vehicle 3 .
  • the device 1 advantageously comprises a processing unit 4, in particular for carrying out and evaluating at least one or more of the method steps described above, in particular all of the method steps described above.
  • the processing unit 4 can be a component of the lidar system 2, for example, ie it can also be a processing unit 4 that is present anyway be used to carry out the method described here for detecting the blocking of the lidar system 2, in particular the lidar system 2 of the vehicle 3.
  • the method described here for detecting the blocking of the lidar system 2 can thus be implemented in the lidar system 2, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems (2), insbesondere eines Lidarsystems (2) eines Fahrzeugs (3). Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass - das Lidarsystem (2) eine Umgebung mit mehreren Laser-Empfänger-Systemen (2.1, 2.2) in einem gemeinsamen Sichtbereich (GSB) abtastet, - eine Objekt-Punktewolke identifiziert wird, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) befindenden Fläche (OF) eines Objekts (O) entsteht, - ermittelt wird, ob Punkte (p1,i, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, - auf eine Blockierung des Lidarsystems (2) geschlossen wird, wenn die Punkte (p1,i, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, oder wenn die Punkte (p1,i, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERKENNUNG EINER BLOCKIERUNG EINES LIDARSYSTEMS, SOWIE ENTSPRECHENDES FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems.
Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug.
Aus der DE 102020007772 A1 ist ein Verfahren zur In-Betrieb-Kalibrierung eines Udars eines Fahrzeugs mit den folgenden Verfahrensschritten bekannt:
- mehrmaliges Abtasten einer Fahrzeugumgebung mittels des Udars zum Erzeugen von Punktewolken;
- Nachverfolgen einer Relativposition von den Punktewolken umfasster Abtastpunkte zum Lidar;
- Bestimmen einer Bewegungsrichtung der Abtastpunkte durch Auswerten einer Relativpositionsverschiebung der Abtastpunkte zwischen den Punktewolken;
- Bestimmen eines Schnittpunkts der Bewegungsrichtungen einer festgelegten Auswahl an Abtastpunkten zur Bestimmung eines Momentanfluchtpunkts;
- Vergleich einer Position des Momentanfluchtpunkts mit einer bekannten Position eines Referenzfluchtpunkts; und
- bei Feststellen einer Lageabweichung zwischen Momentanfluchtpunkt und Referenzfluchtpunkt: Verschieben eines Referenzkoordinatensystems oder eines Momentankoordinatensystems, um den Momentanfluchtpunkt mit dem Referenzfluchtpunkt zur Deckung zu bringen.
Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einem Lidar und einer Recheneinheit beschrieben, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems sowie ein neuartiges Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, durch eine Vorrichtung, welche die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist, und durch ein Fahrzeug, welches die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung einer, insbesondere optischen, Blockierung eines Lidarsystems, insbesondere eines Lidarsystems eines Fahrzeugs, tastet das Lidarsystem eine Umgebung, insbesondere eine Umgebung des Fahrzeugs, mit mehreren Laser- Empfänger-Systemen in einem gemeinsamen Sichtbereich ab. Es wird eine Objekt-Punktewolke identifiziert, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich befindenden Fläche eines Objekts entsteht. Es wird ermittelt, ob die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. D. h. es wird ermittelt, ob von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems jeweils durch die Reflexion des jeweiligen Laserstrahls erzeugte Punkte Bestandteil der Objekt-Punktewolke sind und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. Wenn ermittelt wird, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, oder wenn ermittelt wird, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, wird auf eine Blockierung des Lidarsystems geschlossen, d. h. es wird dann die Blockierung des Lidarsystems erkannt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung einer, insbesondere optischen, Blockierung eines Lidarsystems, insbesondere eines Lidarsystems eines Fahrzeugs, insbesondere ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung des oben erwähnten Verfahrens zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems, insbesondere des Lidarsystems eines Fahrzeugs, wobei das Lidarsystem mehrere Laser-Empfänger-Systeme aufweist, welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung einer Umgebung, insbesondere einer Umgebung des Fahrzeugs, in einem gemeinsamen Sichtbereich, ist ausgebildet und eingerichtet zum Identifizieren einer Objekt-Punktewolke, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich befindenden Fläche eines Objekts entsteht, zum Ermitteln, ob Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, und zum Schließen auf eine Blockierung des Lidarsystems, d. h. zum Erkennen der Blockierung des Lidarsystems, bei einer Ermittlung, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, oder dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.
Das mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung hinsichtlich einer möglicherweise vorliegenden Blockierung zu prüfende Lidarsystem ist somit als ein solches Lidarsystem mit mehreren Laser- Empfänger-Systemen ausgebildet, die einen gemeinsamen Sichtbereich aufweisen. Das Lidarsystem tastet, wie oben bereits erwähnt, die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs, mit mehreren Laser-Empfänger-Systemen in einem gemeinsamen Sichtbereich ab. Es tastet somit die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs, mit mehreren Laserstrahlen in dem gemeinsamen Sichtbereich ab, wobei der jeweilige Laserstrahl vom jeweiligen Laser-Empfänger-System erzeugt und abgestrahlt wird und reflektierte Strahlung des jeweiligen Laserstrahls, insbesondere verursacht durch den Laserstrahl reflektierende Objekte, vom Empfänger des Laser-Empfänger-Systems empfangen wird. Das jeweilige Laser-Empfänger-System ist somit ein Lasersender- Empfänger-System. Der gemeinsame Sichtbereich wird auch als Überlappungsbereich bezeichnet.
Um die beschriebene Abtastung im gemeinsamen Sichtbereich zu ermöglichen, überlappen Sichtbereiche der einzelnen Laser-Empfänger-Systeme zumindest bereichsweise, wobei ein Überlappungsbereich, in dem sich die Sichtbereiche der einzelnen Laser-Empfänger-Systeme überlappen, den gemeinsamen Sichtbereich bildet. Das Lidarsystem umfasst mindestens zwei oder mehr als zwei solche Laser-Empfänger-Systeme. Ein solches Lidarsystem wird auch als Multi-Eye-Lidar-System bezeichnet. In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens tastet das Lidarsystem die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs, mit zwei Laser-Empfänger-Systemen im gemeinsamen Sichtbereich ab. Es wird eine Objekt-Punktewolke identifiziert, die durch die Reflexion der Laserstrahlen der beiden Laser-Empfänger-Systeme an der sich im gemeinsamen Sichtbereich befindenden Fläche des Objekts entsteht. Es wird ermittelt, ob die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. D. h. es wird ermittelt, ob die Objekt-Punktewolke sowohl vom Laserstrahl des einen Laser-Empfänger-Systems des Lidarsystems durch dessen Reflexion erzeugte Punkte als auch vom Laserstrahl des anderen Laser-Empfänger-Systems des Lidarsystems durch dessen Reflexion erzeugte Punkte umfasst, und ob alle diese Punkte im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. Wenn ermittelt wird, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, d. h. nur vom Laserstrahl einer der beiden Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, oder wenn ermittelt wird, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, wird auf eine Blockierung des Lidarsystems geschlossen, d. h. es wird dann die Blockierung des Lidarsystems erkannt.
In einer möglichen Ausführungsform der Vorrichtung weist das Lidarsystem zwei Laser-Empfänger-Systeme auf, welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung der Umgebung, insbesondere der Umgebung des Fahrzeugs, im gemeinsamen Sichtbereich. Die Vorrichtung ist ausgebildet und eingerichtet zum Identifizieren der Objekt-Punktewolke, die durch die Reflexion der Laserstrahlen der beiden Laser-Empfänger-Systeme an der sich im gemeinsamen Sichtbereich befindenden Fläche des Objekts entsteht, zum Ermitteln, ob die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, und zum Schließen auf eine Blockierung des Lidarsystems, d. h. zum Erkennen der Blockierung des Lidarsystems, bei der Ermittlung, dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, d. h. nur vom Laserstrahl einer der beiden Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, oder dass die Punkte der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. Abtasttrajektorien der beiden Laser-Empfänger-Systeme verlaufen beispielsweise jeweils in Form eines Zickzackmusters oder mäanderförmig oder wellig. Im gemeinsamen Sichtbereich greifen diese beiden Abtasttrajektorien ineinander, ohne sich zu schneiden. Insbesondere ragt im gemeinsamen Sichtbereich ein Wellenberg der einen Abtasttrajektorie zumindest abschnittsweise in ein Wellental der anderen Abtasttrajektorie hinein. Die Abtasttrajektorien verlaufen insbesondere gegenläufig und um eine halbe Wellenlänge zueinander versetzt.
Die Objekt-Punktewolke im Verfahren und/oder mittels der Vorrichtung wird insbesondere derart identifiziert, dass sie von einer Abtasttrajektorie eines der beiden Laser-Empfänger-Systeme nur zwei Wendepunkte im gemeinsamen Sichtbereich umfasst. Auf diese Weise umfasst die Objekt-Punktewolke nur maximal die Punkte dieser Abtasttrajektorie zwischen diesen beiden Wendepunkten, inklusive dieser beiden Wendepunkte, und die Punkte dieser Abtasttrajektorie im gemeinsamen Sichtbereich zwischen diesen beiden Wendepunkten und einem vorausgehenden und einem nachfolgenden Wendepunkt, die sich außerhalb des gemeinsamen Sichtbereichs befinden, und, falls vorhanden, die Punkte der anderen Abtasttrajektorie, welche sich zwischen diesen beiden Wendepunkten im gemeinsamen Sichtbereich befinden.
Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Objekt-Punktewolke im Verfahren und/oder mittels der Vorrichtung derart identifiziert wird, dass sie von der Abtasttrajektorie eines der beiden Laser-Empfänger-Systeme nur die zwei Wendepunkte und einen Abschnitt zwischen diesen beiden Wendepunkten im gemeinsamen Sichtbereich umfasst. Auf diese Weise umfasst die Punktewolke nur maximal die Punkte dieser Abtasttrajektorie zwischen diesen beiden Wendepunkten, inklusive der beiden Wendepunkte, im gemeinsamen Sichtbereich und, falls vorhanden, die Punkte der anderen Abtasttrajektorie, welche sich zwischen diesen beiden Wendepunkten im gemeinsamen Sichtbereich befinden. Es wird somit zur Ermittlung, ob die Punkte der Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme des Lidarsystems stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, nur ein eng begrenzter Bereich des gemeinsamen Sichtbereichs verwendet. Bei diesem eng begrenzten Bereich ist davon auszugehen, dass sich dieser gesamte Bereich auf derselben Geometrie mit derselben Reflektivität befindet, so dass die Punkte der Objekt-Punktewolke dieses eng begrenzten Bereichs alle im Wesentlichen dieselbe Intensität aufweisen müssen. Ist dies nicht der Fall oder fehlen die Punkte des Laserstrahls eines der beiden Laser-Empfänger-Systeme, kann daher mit hoher Sicherheit auf eine Blockierung geschlossen werden.
Durch die beschriebene Lösung, insbesondere durch die beschriebene Überprüfung der Abtasttrajektorien, kann zumindest in vielen Fällen eine Blockierung von Lidarsystemen, beispielsweise von so genannten Multi-Eye-Lidar-Systemen sowie auch von anderen Lidarsystemen, die Sensoren mit überlappendem Erfassungsbereich, d. h. Sichtbereich, aufweisen, ausgeschlossen werden. Nur nicht blockierte Lidarsysteme, beispielsweise Multi-Eye-Lidar-Systeme, können einen sicheren Betrieb beispielsweise von automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fahrzeugen sicherstellen. Eine Blockierung eines Lidar-Sensors, d. h. einer der Laser-Empfänger-Systeme, soweit sie nicht durch andere Sensoren kompensiert werden kann, muss zu einer Deaktivierung aller autonomer Fahrfunktionen führen und ist deshalb sicherheitsrelevant.
Wird mittels der beschriebenen Lösung eine vorliegende Blockierung des Lidarsystems erkannt, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auf dem Lidarsystem basierende Systeme und Funktionen deaktiviert oder nur noch eingeschränkt betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise der Fahrzeugnutzer über die erkannte Blockierung des Lidarsystems informiert werden, beispielsweise durch eine entsprechende optische, akustische und/oder haptische Warnmeldung. Dadurch kann der Fahrzeugnutzer beispielsweise selbst versuchen, die Blockierung zu entfernen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine Wartung des Lidarsystem veranlasst werden, beispielsweise eine automatische Buchung eines Wartungstermins in einer Werkstatt, oder dem Fahrzeugnutzer kann eine solche Buchung eines Wartungstermins durch das Fahrzeug vorgeschlagen werden, wobei er bei dieser Buchung beispielsweise durch das Fahrzeug unterstützt werden kann oder veranlassen kann, dass sie automatisch durchgeführt wird.
Die Vorrichtung ist beispielsweise ein Bestandteil des Lidarsystems oder das Lidarsystem ist ein Bestandteil der Vorrichtung.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine solche Vorrichtung.
Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug das oben beschriebene Lidarsystem, welches mehrere, insbesondere zwei, Laser-Empfänger-Systeme aufweist, welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung der Umgebung, insbesondere der Umgebung des Fahrzeugs, im gemeinsamen Sichtbereich.
Unter der oben verwendeten Formulierung „im Wesentlichen gleiche Intensitäten“ ist insbesondere zu verstehen, dass die Intensitäten innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs miteinander übereinstimmen, d. h. dass eventuelle Abweichungen der Intensitäten innerhalb von vorgegebenen Toleranzen liegen. D. h. die Punkte weisen im Wesentlichen gleiche Intensitäten auf, wenn ermittelte Intensitätsabweichungen innerhalb dieser vorgegebenen Toleranzen liegen. Ist dies der Fall, dann werden die Intensitäten der Punkte als gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich bewertet. Werden Intensitätsabweichungen ermittelt, die nicht innerhalb dieser vorgegebenen Toleranzen liegen, d. h. diese vorgegebenen Toleranzen überschreiten, dann werden die Intensitäten der Punkte nicht als gleich, auch nicht als im Wesentlichen gleich, bewertet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Verkehrssituation mit zwei Fahrzeugen,
Fig. 2 schematisch eine Abtasttrajektorie eines Laser-Empfänger-Systems eines Lidarsystems,
Fig. 3 schematisch Abtasttrajektorien von zwei Laser-Empfänger-Systemen eines Multi-Eye-Lidarsystems,
Fig. 4 schematisch Abtasttrajektorien von zwei Laser-Empfänger-Systemen eines Multi-Eye-Lidarsystems mit einem gemeinsamen Sichtbereich,
Fig. 5 schematisch Abschnitte der Abtasttrajektorien beider
Laser-Empfänger-Systeme des Multi-Eye-Lidarsystems im gemeinsamen Sichtbereich,
Fig. 6 schematisch ein Abschnitt einer Abtasttrajektorie eines der beiden
Laser-Empfänger-Systeme des Multi-Eye-Lidarsystems im gemeinsamen Sichtbereich, und
Fig. 7 schematisch eine Vorrichtung zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems, insbesondere eines Lidarsystems eines Fahrzeugs, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems, insbesondere des Lidarsystems eines Fahrzeugs.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der Figuren 1 bis 7 werden im Folgenden ein Verfahren und eine Vorrichtung 1 zur Erkennung einer Dekalibrierung eines Lidarsystems 2, insbesondere eines Lidarsystems 2 eines Fahrzeugs 3, sowie ein Fahrzeug 3 beschrieben, wobei die Vorrichtung 1 vorteilhafterweise zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet und eingerichtet ist und wobei das Fahrzeug 3 vorteilhafterweise die Vorrichtung 1 und das Lidarsystem 2 umfasst. Das Verfahren und die Vorrichtung 1 ermöglichen insbesondere die Erkennung einer, insbesondere optischen, Blockierung des Lidarsystems 2, insbesondere eines Multi-Eye-Lidar-Systems.
Lidar oder LiDAR steht als Abkürzung für „Light Detection And Ranging“ und bedeutet sinngemäß „optische Abstandsmessung“. Lidar ist ein ähnliches Messverfahren wie Radar, das Entfernung, Ortung und Intensität eines Objekts O im Umfeld, d. h. in einer Umgebung des Lidarsystems 2, misst. Es verwendet beispielsweise Ultraviolett-, Infrarotstrahlen und Strahlen aus dem Bereich des sichtbaren Lichts. Hierzu können zum Beispiel Lichtimpulse eingesetzt und durch eine Laufzeitmessung des Lichtes eine Distanz zu einem Objekt O berechnet werden. Diese Messtechnik wird Amplitude Modulated (AM)-LiDAR oder auch Time-of-Flight (ToF)-LiDAR genannt.
Um eine Messung mit einem ToF-LiDAR-Sensor, d. h. einem entsprechenden Lidarsystem 2, durchzuführen, werden, je nach LiDAR-Modell, ein oder mehrere Lichtimpulse ausgesendet. Diese empfängt der Sensor nach der Reflexion an einem vorhandenen Objekt O wieder und fasst diese in einer LiDAR-Punktewolke, im Folgenden als Objekt-Punktewolke bezeichnet, zusammen, wie in Figur 1 anhand einer Seitenansicht einer Verkehrssituation mit dem das Lidarsystem 2 umfassenden Fahrzeug 3 und einem weiteren Fahrzeug F beispielhaft schematisch dargestellt. Dabei ist eine Objekt-Punktewolke, d. h. eine LiDAR-Punktewolke, eine endliche Menge von LiDAR-Punkten, im Folgenden kurz als Punkte p bezeichnet, die durch eine Entfernung d, eine Ortung x,y, z und eine Intensität I beschrieben werden.
Wie in Figur 1 gezeigt, sendet das Lidarsystem 2, d. h. der Lidarsensor, Lichtimpulse aus, welche an Objekten O, auf die sie auftreffen, im hier dargestellten Beispiel am weiteren Fahrzeug F sowie an einer Fahrbahnoberfläche FO, reflektiert werden. Vom jeweiligen Objekt O reflektierte Laserstrahlen RLS werden vom Lidarsystem 2, d. h. vom Lidarsensor, empfangen.
In den letzten Jahren ist die Bedeutung von Lidar-Sensoren, d. h. Lidarsystemen 2, als Kernmodalität für eine Realisierung von automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom, fahrenden Systemen, d. h. Fahrzeugen 3, gestiegen. Lidar weist nämlich deutliche Vorteile zu anderen 3D-Sensoren auf. Ein Vorteil gegenüber einer Stereokamera ist beispielsweise, dass eine Datenqualität aus dem erzeugten Lidar von Tageslicht und Dunkelheit im Wesentlichen nicht beeinflusst wird.
Eine Erweiterung des Udars ist das Multi-Eye-LiDAR-System, im Folgenden als Multi-Eye-Lidar-System bezeichnet. Die im Folgenden beschriebene Lösung zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems 2 betrifft ein als ein solches Multi-Eye-Lidar-System ausgebildetes Lidarsystem 2. Bei dem Multi-Eye-Lidar-System werden mehrere, d. h. mindestens zwei, Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2, sogenannte „Eyes“, zu einem Lidarsystem 2 kombiniert. Abtasttrajektorien T1 , T2 der Eyes, d. h. der Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2, sind variabel, da das Messverfahren auf schwenkenden Spiegeln basiert, anders als bei den klassischen rotierenden LiDAR- Sensoren.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Abtasttrajektorie T 1 eines solchen Laser-Empfänger-Systems 2.1 des Lidarsystems 2, hier beim Abtasten einer Fläche OF eines Objekts O.
Die Abtasttrajektorien T1, T2 von zwei oder mehr Eyes, d. h.
Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2, in einem kombinierten System, d. h. Lidarsystem 2, werden auch als Scan-Pattern bezeichnet. Ein Beispiel für ein Scan-Pattern eines als Multi-Eye-Lidar-System ausgebildeten Lidarsystems 2 mit zwei
Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2 ist in Figur 3 schematisch dargestellt, hier ebenfalls beim Abtasten einer Fläche OF eines Objekts O. Um solch ein Lidarsystem 2 als eine verlässliche Kernmodalität in einem automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom, fahrenden Fahrzeug 3 zu verwenden, muss sichergestellt werden, dass es ordnungsgemäß funktioniert. Kommt es beispielsweise zu einer Verschmutzung oder Beschädigung eines Gehäuses des Lidarsystems 2, kann der jeweilige emittierte Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, blockiert werden, wodurch keine Entfernungsmessung mehr möglich ist. Dies kann zu Fehlinterpretationen mit weitreichenden Folgen führen: Wird das reflektierte Licht, d. h. der reflektierte Laserstrahl, vom Lidarsystem 2, d. h. vom jeweiligen Laser-Empfänger-System 2.1, 2.2, nicht wieder empfangen, wird im ordnungsgemäßen Zustand davon ausgegangen, dass kein Körper, d. h. kein Objekt O, das Licht, also den jeweiligen Laserstrahl, reflektiert hat und die vom Licht, d. h. vom jeweiligen Laserstrahl, zurückgelegte Strecke kein Objekt O aufweist. Eine andere Ursache könnte jedoch beispielsweise eine Blockierung der einer Lichtquelle und/oder eines Empfängers des jeweiligen Laser-Empfänger-System 2.1, 2.2 sein, wodurch potentiell gefährliche Objekte O übersehen, d. h. nicht vom Lidarsystem 2 detektiert, werden würden.
Die im Folgenden beschriebene Lösung beschreibt ein technisches Verfahren, welches eine Blockierung des Lidarsystems 2, insbesondere vom Emitter, insbesondere Lasersender, und Empfänger des jeweiligen Laser-Empfänger-System 2.1, 2.2 ohne zusätzliche externe Sensoren ermöglicht, sowie eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug 3 mit einer solchen Vorrichtung 1. Dabei wird im Folgenden ein technisches Verfahren zur Erkennung einer Blockierung eines als Multi-Eye- Lidarsystem 2 ausgebildeten Lidarsystems 2 beschrieben. Die beschriebene Lösung kann darüber hinaus auch für andere Lidarsysteme 2 verwendet werden, welche einen teilüberlappenden Wahrnehmungsbereich, d. h. einen gemeinsamen Sichtbereich GSB, haben, wie in Figur 4 gezeigt. D. h. insbesondere Lidarsysteme 2, welche einen solchen überlappenden Sensorbereich, d. h. einen solchen gemeinsamen Sichtbereich GSB, haben, der insbesondere der Charakteristik gemäß Figur 4 ähnelt, können ebenfalls durch das hier beschriebene Verfahren hinsichtlich einer Blockierung überprüft werden.
Das mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung 1 hinsichtlich einer möglicherweise vorliegenden Dekalibrierung zu prüfende Lidarsystem 2 ist, wie bereits erwähnt, als ein Lidarsystem 2 mit mehreren, im dargestellten Beispiel mit zwei, Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2 ausgebildet, die einen gemeinsamen Sichtbereich GSB aufweisen, auch als Multi-Eye-Lidar-System bezeichnet. Das Lidarsystem 2 tastet die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs 3, mit mehreren, im dargestellten Beispiel mit zwei, Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2 im gemeinsamen Sichtbereich GSB ab. Es tastet somit die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs 3, mit mehreren, im dargestellten Beispiel mit zwei, Laserstrahlen in dem gemeinsamen Sichtbereich GSB ab, wobei der jeweilige Laserstrahl vom jeweiligen Laser-Empfänger-System 2.1, 2.2 erzeugt und abgestrahlt wird und reflektierte Strahlung des jeweiligen Laserstrahls, insbesondere verursacht durch den Laserstrahl reflektierende Objekte O, vom Empfänger des Laser-Empfänger-Systems 2.1, 2.2 empfangen wird. Das jeweilige Laser-Empfänger-System 2.1, 2.2 ist somit ein Lasersender- Empfänger-System.
Um die beschriebene Abtastung im gemeinsamen Sichtbereich GSB zu ermöglichen, überlappen Sichtbereiche der einzelnen Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 zumindest bereichsweise, wie in Figur 4 gezeigt. Hier sind Abtasttrajektorien T1, T2 von zwei Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2 des als Multi-Eye-Lidarsystem ausgebildeten Lidarsystems 2 mit jeweiligen Punkten pu und p2 und mit dem gemeinsamen Sichtbereich GSB, d. h. dem Bereich, in dem sich die Sichtbereiche und somit die Abtasttrajektorien T1, T2 der Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 überlappen, schematisch dargestellt. Dabei bezeichnet der Index „1“ die Zugehörigkeit zur ersten Abtasttrajektorie T 1 und der Index „2“ die Zugehörigkeit zur zweiten Abtasttrajektorie T2, und der Index „i“ ist der Laufindex (i = 1 bis n). Der Überlappungsbereich, in dem sich die Sichtbereiche der einzelnen Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 überlappen, bildet den gemeinsamen Sichtbereich GSB. Das Lidarsystem 2 umfasst, wie bereits erwähnt, mindestens zwei oder mehr als zwei solcher Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2. Im hier dargestellten Beispiel umfasst es zwei solcher Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2.
Das Lidarsystem 2 tastet somit, wie beschrieben, die Umgebung, insbesondere die Umgebung des Fahrzeugs 3, mit mehreren, im dargestellten Beispiel mit zwei, Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2 und somit mit mehreren, hier mit zwei, Laserstrahlen, nämlich mit dem Laserstrahl des jeweiligen Laser-Empfänger-Systems 2.1, 2.2, im gemeinsamen Sichtbereich GSB ab. Um eine mögliche Blockierung zu erkennen, wird eine Objekt-Punktewolke identifiziert, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich GSB befindenden Fläche OF eines Objekts O entsteht. Es wird ermittelt, ob die Punkte pu, p2,i der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2, somit im hier beschriebenen Fall von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2, stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. D. h. es wird ermittelt, ob von den Laserstrahlen aller, in diesem Beispiel beider, Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2 jeweils durch die Reflexion des jeweiligen Laserstrahls erzeugte Punkte pu, p2,i Bestandteil der Objekt-Punktewolke sind und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen. Wenn ermittelt wird, dass die Punkte pu, p2,i der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller, im hier dargestellten Beispiel beider, Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2 stammen, oder wenn ermittelt wird, dass die Punkte pu, p2 i der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller, im hier beschriebenen Beispiel beider,
Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2 stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, wird auf eine Blockierung des Lidarsystems 2 geschlossen, d. h. es wird dann die Blockierung des Lidarsystems 2 erkannt.
Die Abtasttrajektorien T1, T2 der beiden Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 verlaufen beispielsweise jeweils in Form eines Zickzackmusters oder mäanderförmig oder wellig, wie in den Figuren 2 bis 6 gezeigt. Im gemeinsamen Sichtbereich GSB greifen diese beiden Abtasttrajektorien T1 , T2 ineinander, ohne sich zu schneiden. Insbesondere ragt im gemeinsamen Sichtbereich GSB ein Wellenberg der einen Abtasttrajektorie T1, T2 zumindest abschnittsweise in ein Wellental der anderen Abtasttrajektorie T2, T 1 hinein.
Die Abtasttrajektorien T1, T2 verlaufen insbesondere gegenläufig und um eine halbe Wellenlänge zueinander versetzt.
Die Objekt-Punktewolke wird insbesondere derart identifiziert, dass sie von einer Abtasttrajektorie T2, T1 eines der beiden Laser-Empfänger-Systeme 2.2, 2.1, in den Figuren 5 und 6 von der zweiten Abtasttrajektorie T2 des zweiten Laser-Empfänger-Systems 2.2, nur zwei Wendepunkte WP im gemeinsamen Sichtbereich GSB umfasst, wie in Figur 5 und Figur 6 gezeigt. Auf diese Weise umfasst die Objekt-Punktewolke nur maximal die Punkte p2 i, pu dieser Abtasttrajektorie T2, T1, hier die Punkte p2 i der zweiten Abtasttrajektorie T2, zwischen diesen beiden Wendepunkten WP, inklusive dieser beiden Wendepunkte WP, und die Punkte p2 i, pu dieser Abtasttrajektorie T2, T1 , hier die Punkte p2 i der zweiten Abtasttrajektorie T2, im gemeinsame Sichtbereich GSB zwischen diesen beiden Wendepunkten WP und einem vorausgehenden und einem nachfolgenden sich außerhalb des gemeinsamen Sichtbereichs GSB befindenden Wendepunkt WP (in den Figuren 5 und 6 nicht dargestellt), und, falls vorhanden, die Punkte pu, p2 i der anderen Abtasttrajektorie T1, T2, hier die Punkte pu der ersten Abtasttrajektorie T1, welche sich zwischen diesen beiden Wendepunkten WP im gemeinsamen Sichtbereich GSB befinden, wie in Figur 5 gezeigt. Figur 6 zeigt die Blockierung des Lidarsystems 2, hier des ersten Laser-Empfänger-System 2.1 , so dass die erste Abtasttrajektorie T 1 und deren Punktei, , in der Objekt-Punktewolke nicht vorliegen.
Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Objekt-Punktewolke derart identifiziert wird, dass sie von der Abtasttrajektorie T2, T 1 eines der beiden Laser-Empfänger-Systeme 2.2, 2.1, in den Figuren 5 und 6 von der zweiten Abtasttrajektorie T2 des zweiten Laser-Empfänger-Systems 2.2 nur die zwei Wendepunkte WP und einen Abschnitt zwischen diesen beiden Wendepunkten WP im gemeinsamen Sichtbereich GSB umfasst. Auf diese Weise umfasst die Objekt-Punktewolke nur maximal die Punkte p2 , Pu dieser Abtasttrajektorie T2, T1, hier die Punkte p2,i der zweiten Abtasttrajektorie T2, zwischen diesen beiden Wendepunkten WP, inklusive dieser beiden Wendepunkte WP, im gemeinsamen Sichtbereich GSB und, falls vorhanden, die Punkte pu, p2,i der anderen Abtasttrajektorie T1, T2, hier die Punkte pu der ersten Abtasttrajektorie T1, welche sich zwischen diesen beiden Wendepunkten WP im gemeinsamen Sichtbereich GSB befinden. Es wird somit zur Ermittlung, ob die Punkte pu, p2 i der Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme 2.1, 2.2 des Lidarsystems 2 stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen, nur ein eng begrenzter Bereich des gemeinsamen Sichtbereichs GSB verwendet.
Für den gemeinsamen Sichtbereich GSB, d. h. den überlappenden Bereich der beiden Abtasttrajektorien T1, T2, in dem die beiden Abtasttrajektorien T1, T2 vorteilhafterweise auf die oben beschriebene Weise ineinandergreifen, kann die Annahme getroffen werden, dass sich der Bereich zwischen diesen zwei Wendepunkten WP der einen Abtasttrajektorie T2, T1 , hier der zweiten Abtasttrajektorie T2, und die dazwischen liegenden Punkte pu, p2 i der anderen Abtasttrajektorie T1, T2, hier die Punkte pu der ersten Abtasttrajektorie T1, die dazwischen liegen, insbesondere der Wendepunkt WP der anderen Abtasttrajektorie T1 , T2, hier der ersten Abtasttrajektorie T 1 , der dazwischen liegt, auf der selben Geometrie mit derselben Reflektivität befinden. Können wiederholt keine Tiefenmessungen für die zwischenliegenden Punkte pu, p2 i der anderen Abtasttrajektorie T1 , T2, hier für die dazwischen liegenden Punkte pi ,, der ersten Abtasttrajektorie T1, erfolgen, d. h. fehlen diese Punkte pu, p2 i der anderen Abtasttrajektorie T1, T2, hier die Punkte pu der ersten Abtasttrajektorie T1, oder haben sie eine abweichende Intensität, ist von einer Blockierung dieses Laser-Empfänger-Systems 2.1, 2.2, hier somit des ersten Laser-Empfänger-Systems 2.1, d. h. von dessen Lasersender und/oder Empfänger, auszugehen. Die gleiche Vorgehensweise kann entsprechend invertiert auch zur Erkennung der Blockierung des anderen Laser-Empfänger-Systems 2.2, 2.1, hier des zweiten Laser-Empfänger-Systems 2.2, erfolgen.
Unter der oben verwendeten Formulierung „im Wesentlichen gleiche Intensitäten“ ist insbesondere zu verstehen, dass die Intensitäten innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs miteinander übereinstimmen, d. h. dass eventuelle Abweichungen der Intensitäten innerhalb von vorgegebenen Toleranzen liegen. D. h. die Punkte pu, p2,i weisen im Wesentlichen gleiche Intensitäten auf, wenn ermittelte Intensitätsabweichungen innerhalb dieser vorgegebenen Toleranzen liegen. Ist dies der Fall, dann werden die Intensitäten der Punkte pu, p2,i als gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich bewertet. Werden Intensitätsabweichungen ermittelt, die nicht innerhalb dieser vorgegebenen Toleranzen liegen, d. h. diese vorgegebenen Toleranzen überschreiten, dann werden die Intensitäten der Punkte pu, p2 i nicht als gleich, auch nicht als im Wesentlichen gleich, bewertet.
Figur 7 zeigt das Fahrzeug 3 mit einer beispielhaften schematischen Darstellung der Vorrichtung 1 zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems 2, insbesondere des Lidarsystems 2 des Fahrzeugs 3, insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems 2, insbesondere des Lidarsystems 2 des Fahrzeugs 3.
Im dargestellten Beispiel umfasst die Vorrichtung 1 das Lidarsystem 2 mit den mehreren, im dargestellten Beispiel zwei, Laser-Empfänger-Systemen 2.1, 2.2. In anderen Beispielen kann das Lidarsystem 2 beispielsweise ein Bestandteil des Fahrzeugs 3, aber nicht der Vorrichtung 1 sein, wobei die Vorrichtung 1 dann ebenfalls ein Bestandteil des Fahrzeugs 3 ist. In anderen Beispielen kann die Vorrichtung 1 ein Bestandteil des Lidarsystems 2 sein, welche vorteilhafterweise ein Bestandteil des Fahrzeugs 3 ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst vorteilhafterweise eine Verarbeitungseinheit 4, insbesondere zur Durchführung und Auswertung mindestens eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahrensschritte, insbesondere aller der oben beschriebenen Verfahrensschritte.
Die Verarbeitungseinheit 4 kann dabei beispielsweise ein Bestandteil des Lidarsystems 2 sein, d. h. es kann beispielsweise eine ohnehin vorhandene Verarbeitungseinheit 4 auch zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems 2, insbesondere des Lidarsystems 2 des Fahrzeugs 3 verwendet werden. Das hier beschriebene Verfahren zur Erkennung der Blockierung des Lidarsystems 2 kann somit beispielsweise im Lidarsystem 2 implementiert sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems (2), insbesondere eines Lidarsystems (2) eines Fahrzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass
- das Lidarsystem (2) eine Umgebung mit mehreren
Laser-Empfänger-Systemen (2.1, 2.2) in einem gemeinsamen Sichtbereich (GSB) abtastet,
- eine Objekt-Punktewolke identifiziert wird, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) befindenden Fläche (OF) eines Objekts (O) entsteht,
- ermittelt wird, ob Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen,
- auf eine Blockierung des Lidarsystems (2) geschlossen wird, wenn die
Punkte (pu, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, oder wenn die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebung eine Umgebung des Fahrzeugs (3) abgetastet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Lidarsystem (2) die Umgebung mit zwei Laser- Empfänger-Systemen (2.1, 2.2) im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) abtastet,
- eine Objekt-Punktewolke identifiziert wird, die durch die Reflexion der Laserstrahlen der beiden Laser- Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) an der sich im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) befindenden Fläche (OF) des Objekts (O) entsteht,
- ermittelt wird, ob die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser- Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen,
- auf die Blockierung des Lidarsystems (2) geschlossen wird, wenn die
Punkte (pu, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, oder wenn die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Abtasttrajektorien (T1, T2) der beiden Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) jeweils in Form eines Zickzackmusters oder mäanderförmig oder wellig verlaufen, wobei sie im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) ineinandergreifen, ohne sich zu schneiden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekt-Punktewolke derart identifiziert wird, dass sie von der Abtasttrajektorie (T1, T2) eines der beiden
Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) nur zwei Wendepunkte (WP) im gemeinsamen Sichtbereich (GSB umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekt-Punktewolke derart identifiziert wird, dass sie von der Abtasttrajektorie (T1, T2) eines der beiden
Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) nur die zwei Wendepunkte (WP) und einen Abschnitt zwischen diesen beiden Wendepunkten (WP) im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) umfasst.
7. Vorrichtung (1) zur Erkennung einer Blockierung eines Lidarsystems (2), insbesondere eines Lidarsystems (2) eines Fahrzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Lidarsystem (2) mehrere Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) aufweist, welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung einer Umgebung in einem gemeinsamen Sichtbereich (GSB), wobei die Vorrichtung (1) ausgebildet und eingerichtet ist zum
- Identifizieren einer Objekt-Punktewolke, die durch eine Reflexion von Laserstrahlen der Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) an einer sich im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) befindenden Fläche (OF) eines Objekts (O) entsteht,
- Ermitteln, ob Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen,
- Schließen auf eine Blockierung des Lidarsystems (2) bei einer Ermittlung, dass die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, oder dass die Punkte (pu, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen aller Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lidarsystem (2) zwei
Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) aufweist, welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung der Umgebung im gemeinsamen Sichtbereich (GSB), wobei die Vorrichtung (1) ausgebildet und eingerichtet ist zum
- Identifizieren der Objekt-Punktewolke, die durch die Reflexion der Laserstrahlen der beiden Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) an der sich im gemeinsamen Sichtbereich (GSB) befindenden Fläche (OF) des Objekts (O) entsteht,
- Ermitteln, ob die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen und im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen,
- Schließen auf die Blockierung des Lidarsystems (2) bei der Ermittlung, dass die Punkte (pu, p2 ) der identifizierten Objekt-Punktewolke nicht von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, oder dass die Punkte (pu, p2,i) der identifizierten Objekt-Punktewolke von den Laserstrahlen beider Laser-Empfänger-Systeme (2.1, 2.2) des Lidarsystems (2) stammen, aber nicht im Wesentlichen gleiche Intensitäten aufweisen.
9. Fahrzeug (3) mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8,
10. Fahrzeug (3) nach Anspruch 9, umfassend das Lidarsystem (2) mit mehreren
Laser-Empfänger-Systemen (2.1, 2.2), welche ausgebildet und eingerichtet sind zur Abtastung einer Umgebung in einem gemeinsamen Sichtbereich (GSB).
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