WO2023280647A1 - Method for correcting optical crosstalk between pixels of an optical detection device, and corresponding detection device - Google Patents

Method for correcting optical crosstalk between pixels of an optical detection device, and corresponding detection device Download PDF

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WO2023280647A1
WO2023280647A1 PCT/EP2022/067823 EP2022067823W WO2023280647A1 WO 2023280647 A1 WO2023280647 A1 WO 2023280647A1 EP 2022067823 W EP2022067823 W EP 2022067823W WO 2023280647 A1 WO2023280647 A1 WO 2023280647A1
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pixels
distance
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PCT/EP2022/067823
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Thorsten BEUTH
Christoph Parl
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an optical detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the optical detection device, in which at least one electromagnetic scanning signal is generated and sent to a monitoring area of the detection device, with at least one part of pixels of an optical receiver matrix, at least one electromagnetic echo signal, which originates from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, is detected and converted into corresponding electrical reception signals, and by means of at least a part of the reception signals at least one distance variable, which is a distance at least of a detected object to which characterizes at least one detection device is determined.
  • the invention relates to a detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the detection device, which has at least one transmission device with which at least one electromagnetic scanning signal can be generated and sent into at least one monitoring area of the detection device, and at least a receiving device with at least one optical receiver matrix with a plurality of pixels, with which electromagnetic echo signals, which stem from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, can be detected and converted into corresponding electrical reception signals.
  • the invention also relates to a vehicle with at least one detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the detection device, wherein the at least one detection device has at least one transmission device, with which at least one electromagnetic scanning signal is generated and transmitted to at least one monitoring area of the Detection device can be sent, and at least one receiving device with at least one optical receiver matrix a plurality of pixels with which electromagnetic echo signals, which stem from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, can be detected and converted into corresponding received electrical signals.
  • a TOF (time-of-flight) distance sensor and a method for operating a TOF distance sensor are known from EP 2743724 B1.
  • the TOF distance sensor comprises an electronic device for generating a modulation signal and for generating four correlation signals which are phase-shifted with respect to one another and have the same period length as the modulation signal; a radiation source for emitting radiation modulated with the modulation signal; a receiving device which is in a predetermined spatial relationship to the radiation source for receiving radiation reflected from the object; a correlation device for correlating the received radiation or a corresponding quantity with one of the four correlation signals to form four corresponding correlation values; a difference-forming device for forming two differential correlation values from the difference between two of the correlation values in each case; a calculation device which is designed to calculate the distance in a predetermined linear dependence on the two differential correlation values.
  • the invention is based on the object of designing a method, a detection device and a vehicle of the type mentioned at the outset, in which a determination of distance variables in scenes with objects that are reflective to different degrees with respect to the scanning signals can be improved.
  • optical crosstalk between pixels of the receiver matrix is corrected, with echo signals with at least a short integration period being received and converted into electrical reception signals in at least one short measurement phase with at least some of the pixels, for at least one pixel in which at least one amplitude of at least one received signal is greater than in at least one other pixel
  • at least one correction variable is determined by means of the at least one received signal is, in at least one long measurement phase with at least some of the pixels
  • echo signals with at least one long integration period, which is longer than the at least one short integration period are received and converted into electrical reception signals, for at least some of the pixels at least one distance variable, which characterizes a distance of at least one detected object, is determined by means of at least one received signal from at least one long measurement phase and at least one correction variable from at least one short measurement phase.
  • echo signals are received with a short integration period in at least one short measurement phase.
  • At least one correction value is determined for at least one pixel.
  • the at least one correction variable is used to correct the effects of optical crosstalk between the pixels in at least one long measurement phase with at least one long integration period.
  • the at least one correction variable can advantageously be determined for at least one pixel in which at least one amplitude of at least one received signal is greater than in at least one other pixel. In this way, the correction variable can be determined for pixels that encounter strong echo signals that can lead to optical crosstalk.
  • At least one correction variable is determined using the received signals from the identified pixels.
  • the optical crosstalk is reduced in the case of longer integration times, so that weaker reflecting objects can also be detected.
  • the respective distance variables can also be determined in scenes with both strongly reflecting objects and weakly reflecting objects.
  • strongly reflective objects such as traffic signs with retroreflective properties, and less reflective objects, such as pedestrians, obstacles such as walls or the like
  • the signals of the distance measurement can be smeared across the receiver matrix due to internal reflections, in particular in the optical receiving path and/or due to optical crosstalk in the detection device.
  • the echo signals from the highly reflective objects effectively overwhelm the echo signals from the weaker reflective objects, thus becoming the dominant information in the rest of the image - even when the weaker reflective objects are at a different distance from the more reflective objects.
  • distances from strongly reflecting objects whose echo signals dominate are incorrectly determined for all other objects as well. In a corresponding distance image, weaker reflecting objects are displayed as if they were all at the same distance.
  • At least distance variables which characterize distances from objects, can be determined with the method and the detection device.
  • further information about a monitoring area in particular about objects, in particular directions and/or speeds of objects relative to the detection device and/or a vehicle with at least one detection device, can be determined with the method and the detection device.
  • the at least one detection device can work according to an indirect signal propagation time method.
  • Optical detection devices working according to a signal transit time method can be used as time-of-flight (TOF), light-detection and ranging systems (LiDAR), laser detection and ranging systems (LaDAR), radar systems or the like designed and designated.
  • TOF time-of-flight
  • LiDAR light-detection and ranging systems
  • LaDAR laser detection and ranging systems
  • radar systems or the like designed and designated.
  • a phase shift of the received signal relative to the transmitted signal caused by the propagation time of the scanning signal and the corresponding echo signal can be determined. From the phase shift, the distance of an object can be determined from which the corresponding scanning signal is reflected.
  • optical scanning signals in particular light signals, in particular laser signals
  • electromagnetic scanning signals can be used as electromagnetic scanning signals.
  • Objects can be detected without contact using electromagnetic scanning signals, in particular light signals.
  • the detection device can be an optical detection device.
  • the detection device can advantageously be designed as a laser-based distance measuring system.
  • a laser-based distance measuring system can have at least one laser, in particular a diode laser, as the light source of a transmission device.
  • pulsed light scanning signals can be sent with the at least one laser.
  • the laser can be used to emit scanning signals in wavelength ranges that are visible or invisible to the human eye.
  • at least one receiver matrix can be implemented with at least one detector designed for the wavelength of the emitted light, in particular a CCD sensor, an active pixel sensor, in particular a CMOS sensor or the like.
  • the laser-based distance measuring system can advantageously be a laser scanner.
  • a monitoring area can be scanned with a laser scanner, in particular with a pulsed scanning signal.
  • the invention can advantageously be used in vehicles, in particular motor vehicles.
  • the invention can advantageously be used in land vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses, motorcycles or the like, aircraft, in particular drones, and/or water vehicles.
  • the invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • the invention is not limited to vehicles. It can also be used in stationary operation, in robotics and/or be used in machines, in particular construction or transport machines such as cranes, excavators or the like.
  • the detection device can advantageously be connected to at least one electronic control device of a vehicle or a machine, in particular a driver assistance system and/or chassis control and/or a driver information device and/or a parking assistance system and/or gesture recognition or the like, or be part of such being. In this way, at least some of the functions of the vehicle or machine can be operated autonomously or partially autonomously.
  • the detection device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, debris, bumps in the road, in particular potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like, and/or movements and /or gestures are used.
  • At least one correction variable for at least one pixel can be determined from at least one distance variable, which characterizes a distance of at least one detected object, and at least one correction parameter, with at least one correction parameter being determined in advance before the operation of the detection device and/or or at least one correction parameter is calculated from variables that are determined during operation of the detection device. In this way, optical crosstalk can be corrected even more precisely.
  • the method can be accelerated overall by using correction parameters determined in advance.
  • the correction parameters can be determined in advance, in particular as part of a calibration of the detection device, in particular at the end of a production line, and stored in corresponding storage means of the detection device.
  • the calculation of correction parameters from variables that are determined during operation of the detection device enables a more individual adjustment of the correction correction parameters and thus an increase in the accuracy of the distance determination.
  • At least one short measurement phase can be carried out before at least one long measurement phase and/or at least one short measurement phase can be carried out after at least one long measurement phase. Overall, the flexibility of the measurements can be improved in this way.
  • At least one short measurement phase can be carried out before at least one long measurement phase.
  • the variables determined as part of the at least one short measurement phase are available more quickly for the at least one long measurement phase.
  • At least one short measurement phase can advantageously be carried out after at least one long measurement phase. In this way, it can already be determined from the results of the at least one long measurement phase whether a scene is present in which there is optical crosstalk between pixels. If this is not the case, the short measurement phase can be omitted. In this way, the measurement can be adjusted as required.
  • At least one short integration period can be set in such a way that optical crosstalk in the optical receiver matrix is minimized. In this way, pixels that receive echo signals from highly reflective objects can be localized more precisely. Furthermore, the correspondingly strong echo signals can be detected more precisely.
  • At least one long integration period can be set longer than at least one short integration period by a factor of approximately between 10 and 10,000.
  • at least one short integration period can have a length on the order of microseconds, in particular approximately between 0.5 ps and 2 ps. In this way it can be avoided that echo signals from strongly reflecting objects lead to oversteering and/or to optical crosstalk in neighboring pixels.
  • At least one long integration period can have a length of the order of 1000 ps, in particular between approximately 500 ps and 10000 ps. In this way, echo signals from weakly reflecting objects can also be detected.
  • At least one electromagnetic scanning signal can be generated on the basis of at least one electrical transmission signal.
  • the at least one electrical transmission signal can be generated with corresponding electrical signal generation means.
  • At least one electrical transmission signal can be used to control at least one corresponding electro-optical signal source, in particular a light source, in particular a laser or the like, for emitting electro-optical scanning signals, in particular light signals, in particular laser pulses or the like.
  • At least one modulated electromagnetic scanning signal can be generated from at least one modulated electrical transmission signal.
  • An indirect propagation time determination can be carried out with modulated transmission signals and scanning signals and corresponding modulated echo signals and reception signals.
  • phase shifts between the modulated transmission signals and corresponding reception envelope curves of the reception signals can be determined as distance variables.
  • the phase shifts characterize the respective signal propagation time between the transmission of at least a sample signal and the reception of the corresponding echo signal.
  • the distance of a reflecting object can be determined from the signal propagation time.
  • At least one transmission signal and thus at least one sampled signal can be amplitude-modulated over at least one modulation period.
  • transmission signals can be efficiently defined on the transmitter side.
  • reception envelope curves can be efficiently characterized on the receiver side using the reception variables determined with the pixels.
  • the transmission signals and the reception envelope can be compared directly with one another.
  • At least one scanning signal is generated from at least one transmission signal.
  • the transmission signals are modulated, in particular amplitude modulated.
  • the transmission signals have a modulation period within which the at least one electrical transmission signal is modulated.
  • a modulation period can be specified as a time interval or based on a circle function, in particular as 360° or 2p.
  • the reception envelope is the envelope of the received signals that can be formed from the received echo signal.
  • At least one modulation period of at least one transmission signal can have a period of the order of magnitude of approximately 10 ms to 100 ms, in particular between 40 ms and 50 ms. With such periods, distances from objects in a few tens of meters to a few hundred meters can be detected.
  • At least one signal section of at least one electromagnetic echo signal of at least one scanning signal reflected on at least one object can be detected in at least one defined recording time range with at least one pixel and converted into a corresponding electrical received signal.
  • at least one interpolation point can be defined for a course of a reception envelope.
  • a recording time range can advantageously be defined by a defined starting point, an end point and/or a duration.
  • At least one duration of at least one recording time range can be defined by the integration period during which a corresponding pixel is activated in order to record the incident optical energy of an echo signal and convert it into an electrical reception signal.
  • at least one recording time range can be related to at least one characteristic point of at least one electrical transmission signal and/or at least one scanning signal. In this way, the at least one acquisition time range can be assigned more simply and/or unambiguously.
  • At least one characteristic point of at least one transmission signal and/or at least one sampled signal, to which at least one recording time range can be related can be a maximum, a minimum, a turning point, a zero crossing or the like, an edge of the at least one transmission signal and/or of the at least one sample signal. In this way, the characteristic point can be determined more precisely.
  • respective signal sections of the at least one echo signal can be recorded as electrical reception variables .
  • the reception variables detected with the respective pixels can define respective support points with which a profile of a reception envelope can be approximated.
  • the corresponding signal section of the received echo signal can be recorded in the at least two recording time ranges.
  • a modulation period sequence comprises at least one modulation period of the at least one electrical transmission signal.
  • At least one modulation period sequence can advantageously include a plurality, in particular approximately 1000 or more, modulation periods.
  • the electrical reception variables can be determined in the same modulation period sequence in the same way, in particular with the same activation of the reception areas.
  • At least one defined recording time range can advantageously be specified, which is shorter than a modulation period of the at least one electrical transmission signal.
  • a phase shift of the reception envelope compared to the transmission signal can be determined from the recorded signal excerpts.
  • the phase shift characterizes the signal propagation time between the transmission of the scanning signal and the reception of the echo signal.
  • the distance of a reflecting object can be determined from the signal propagation time. The phase shift can thus be used as at least one distance quantity.
  • the time interval between at least two recording time ranges can be smaller than the duration of a modulation period of the at least one electrical transmission signal.
  • two support points for at least one reception envelope can be realized within a modulation period.
  • the object is achieved according to the invention with the detection device in that the detection device has means for carrying out the method according to the invention.
  • the detection device has means for carrying out the method according to the invention.
  • the means for carrying out the method according to the invention can be implemented partially or entirely by means of at least one control and evaluation device, at least one transmitting device and/or at least one receiving device.
  • the detection device can have at least one control and evaluation device.
  • the functions of the detection device can be controlled with the control and evaluation device.
  • the control and evaluation device can be used to evaluate received signals which are detected with the detection device.
  • information from the received signals determined with the control and evaluation device can be transmitted to other devices, in particular a driver assistance system.
  • the detection device can have means for correcting optical crosstalk between pixels of the receiver matrix. Scenes with objects that reflect strongly differently can also be detected more precisely with the detection device.
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the vehicle has at least one detection device with means for carrying out the method according to the invention. In this way, distances of objects relative to the vehicle can be determined that have greatly differing reflectivities with respect to the scanning signals.
  • the vehicle can advantageously have at least one driver assistance system.
  • the vehicle can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • At least one detection device can be connected in terms of signals to at least one driver assistance system of the vehicle.
  • information about the monitoring area in particular distance variables and/or directional variables, which can be determined with the at least one detection device, can be transmitted to the at least one driver assistance system.
  • the vehicle With the at least one driver assistance system, the vehicle can be operated autonomously or at least partially autonomously, taking into account the information about the monitoring area.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle with a driver assistance system and a LiDAR system for determining distances of objects from the vehicle;
  • FIG. 2 shows a functional representation of the vehicle with the driver assistance system and the LiDAR system from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a front view of a reception matrix of a reception device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2, the reception matrix having a multiplicity of linear reception areas, each of which consists of a multiplicity of pixels;
  • FIG. 4 shows a signal strength-time diagram with received quantities, which is determined from an electromagnetic echo signal of a reflected electromagnetic scanning signal of the LiDAR system from FIGS Received signals are determined from the echo signal;
  • FIG. 5 shows a signal strength-time diagram of an electromagnetic scanning signal of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 6 Signal strength-time diagrams of an electromagnetic echo signal, above, which can be received with the receiving device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2, of a first and a second shutter signal, in the middle and below, for determining a reception variable the electromagnetic echo signals;
  • FIG. 7 shows an amplitude-time diagram in which the composition of the respective and the four phase images DCS0 to DCS3 are shown, in which echo signals from retroreflective objects lead to optical crosstalk between pixels of the receiving matrix from FIG. 3;
  • FIG. 8 shows a diagram which shows a relationship between a correction factor Ci and a distance DR of a retroreflective object target, the correction factor Ci being used to correct an optical over- Speech between the pixels is used with a correction method according to a first embodiment
  • FIG. 9 is a diagram showing a relationship between phase shifts and test factors used for a correction method for correcting optical crosstalk between pixels according to a second embodiment
  • FIG. 10 shows a temporal control scheme for some reception areas of the reception matrix from FIG. 3, according to which the reception areas are controlled alternately with a short integration period and a long integration period.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle 10 by way of example in the form of a passenger car.
  • Figure 2 shows a functional representation of part of the vehicle 10.
  • the vehicle 10 has a detection device, for example in the form of a LiDAR system 12.
  • the LiDAR system 12 is arranged in the front bumper of the vehicle 10, for example. With the LiDAR system 12, a monitoring area 14 in the direction of travel 16 in front of the vehicle 10 can be monitored for objects 18, or 18T and 18R.
  • the LiDAR system 12 can also be arranged elsewhere on the vehicle 10 and oriented differently.
  • the LiDAR system 12 can be used to determine object information, for example distances D, or DT and DR, directions and speeds of objects 18 relative to the vehicle 10 or to the LiDAR system 12 .
  • the objects 18 can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, for example potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, for example parking spaces, precipitation or the like.
  • a retroreflective object 1 8R for example in the form of a traffic sign, road markings or the like, is shown in Figure 2 at a distance DR and a less reflective object 1 8T, such as a pedestrian, a wall or the like, at a distance DT is indicated.
  • each object 18 is equated with a single object target.
  • An object target is a location on an object 18 at which electromagnetic scanning signals 20 transmitted from the LiDAR system 12 into the surveillance area 14 may be reflected.
  • Each object 18 usually has a number of such object targets.
  • the LiDAR system 12 is connected to a driver assistance system 22 .
  • the vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with the driver assistance system 22 .
  • the LiDAR system 12 includes, for example, a transmitting device 24, a receiving device 26 and a control and evaluation device 28.
  • control and evaluation device 28 can be implemented centrally or decentrally. Parts of the functions of the control and evaluation device 28 can also be integrated into the transmitting device 24 and/or the receiving device 26 .
  • the control and evaluation device 28 can be used to generate electrical transmission signals 30, such as a square-wave signal indicated by dashed lines in FIG.
  • the transmission device 24 can be controlled with the electrical transmission signals 30, so that it transmits corresponding electromagnetic, for example optical, scanning signals 20 in the form of light signals, for example light pulses, as shown by way of example in Figure 5 in the form of square-wave signals, into the monitoring area 14 .
  • FIG. 5 shows only one modulation period MP of the corresponding sampled signal 20 in a signal strength versus time diagram.
  • FIG. 5 only shows the time profile of the corresponding electrical transmission signal 30 for comparison purposes, with the unit of the strength of the electrical transmission signal 30 differing from the signal strength P s of the electromagnetic scanning signal 20 .
  • the transmitting device 24 can have, for example, one or more lasers as a light source.
  • the transmission device 24 can optionally have a scanning signal deflection device with which the electromagnetic scanning signals 20 can be correspondingly directed into the monitoring area 14 .
  • the electromagnetic scanning signals 20 reflected on an object 18 in the direction of the receiving device 26 as electromagnetic echo signals 34 can be received with the receiving device 26 .
  • an echo signal 34 is shown as an example, which belongs to the scanning signal 20 from FIG. Like the corresponding scanning signal 20, the echo signal 34 is a square-wave signal.
  • the receiving device 26 can optionally have an echo signal deflection device, with which the electromagnetic echo signals 34 are directed to a receiving matrix 36 of the receiving device 26 shown in the front view in FIG.
  • the reception matrix 36 is implemented, for example, with an area sensor in the form of a CCD sensor with a large number of pixels 38 .
  • the components of the electromagnetic echo signal 34 which are incident in each case can be converted into corresponding electrical reception signals.
  • Each pixel 38 can be activated via suitable locking means for the detection of electromagnetic echo signals 34 for defined recording time ranges TB.
  • different recording time ranges TB can be provided with different indices, for example i, in the following, ie they can be referred to as recording time range TBi.
  • the pixels 38 can each be activated in four recording time ranges TB1, namely TB0, TB1, TB2 and TB3, for detecting received signals 34, which are labeled in FIG. 4, for example.
  • Each recording time range TBi is defined by a start time and an integration period ⁇ INT.
  • the integration periods ⁇ INT of the recording time ranges TBi are significantly shorter than a period tMOD of the modulation period MP of the transmission signal 30 and the electromagnetic scanning signal 20.
  • the time intervals between two defined recording time ranges TBi are shorter than the period tMOD of the modulation period period MP.
  • Several consecutive modulation periods MP can be seen below for better distinction with a respective index, for example k, ver, ie referred to as modulation period MPk.
  • portions of echo signals 34 striking the respective pixel 38 can be converted into corresponding received electrical signals.
  • respective phase images DCSi Different Correlation Sample
  • Ai respective phase images
  • the phase images DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3 and their amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 characterize the respective amount of light that is collected during the recording time ranges TBo, TBi, TB2 and TB3 with the correspondingly activated pixels 38 of the receiver 36.
  • each pixel 38 can be activated and read out individually.
  • the closure means can be implemented in software and/or hardware. Such closure means can be realized as a so-called “shutter”.
  • the pixels 38 can be driven with corresponding periodic recording control signals in the form of shutter signals 56-1 and 56-2.
  • the shutter signals 56-1 and 56-2 are shown in FIG. 6 in the middle and at the bottom, with which the respective receiver pixels 38 are controlled in order to determine the reception variable DCSo.
  • the shutter signals 56-1 and 56-2 are square-wave signals with the same period as the transmission signals 30, the scanning signals 20 and the echo signals 34.
  • the shutter signals 56-1 and 56-2 are transmitted via the electrical signals 30 or triggered together with these.
  • the received electrical signals will be related to the transmitted electrical signals 30 .
  • the electrical transmission signals 30 can be triggered at a starting time ST, which is indicated in FIG.
  • the receiver pixels 38 are triggered with the shutter signals 56-1 and 56-2, which are offset in time accordingly.
  • the pixels 38 are arranged areally in, for example, more than 100 receiver areas EBi in the form of lines, each with, for example, more than 100 pixels 38 .
  • the pixels 38 of a receiver area EBi are equal in a modulation period MPk activated early in the same recording time range TBi.
  • the pixels 38 of adjacent receiver areas EBi can be activated in a modulation period MPk, for example, in different or identical recording time ranges TBi.
  • the receiving device 26 can optionally have optical elements, for example refractive elements, diffractive elements and/or reflective elements or the like, with which electromagnetic echo signals 34 coming from the monitoring area 14 are viewed in the direction of the receiving areas EBi depending on the direction from which they come are mapped onto respective pixels 38.
  • the direction of an object 18 on which the scanning signal 38 is reflected can thus be determined from the position of the illuminated pixels 38 within a receiver area EBi. Viewed in the direction perpendicular to the receiver areas EBi, the echo signals 34 are imaged as uniformly as possible on the pixels 38 in the same column of all receiver areas EBi.
  • FIG. 4 shows a modulation period MP of a reception envelope curve 42 of the reception variables DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3 in a common signal strength/time diagram.
  • the reception envelope curve 42 is offset in time with respect to the start time ST.
  • the time offset in the form of a phase difference F characterizes the flight time between the transmission of the electromagnetic scanning signal 20 and the reception of the corresponding electromagnetic echo signal 34.
  • the distance D of the reflecting object 18 can be determined from the phase difference F.
  • the phase shift F can therefore be used as a distance variable for distance D.
  • the time of flight is known to be proportional to the distance D of the object 18 relative to the LiDAR system 12.
  • the period duration tMOD of the transmission signals 30 and the scanning signals 20 specifies the maximum distance that can still be clearly detected with the LiDAR system 12 .
  • the period tMOD is greater than the flight time of the scanning signal 20 and the echo signal 34 in the case of reflections from objects 18 at the maximum distance of interest.
  • the measurement duration of a measurement corresponds to the period duration tMOD.
  • Exemplary the period duration tMOD can be of the order of about 40 ms to 50 ms.
  • Distance measurements can be carried out continuously within the unambiguity range. Distances outside the maximum distance, which are not within the unambiguous range, can also be recorded by appropriate data processing, which is of no further interest here.
  • the reception envelope curve 42 can be approximated by four interpolation points in the form of the four phase images DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3. Alternatively, the reception envelope curve 42 can also be approximated by more or fewer support points in the form of phase images.
  • the recording time ranges TBo, TB1, TB2 and TB3 are each started in relation to a start event, for example in the form of a trigger signal for the electrical transmission signal 30 .
  • a start event for example in the form of a trigger signal for the electrical transmission signal 30 .
  • the modulation period MPk of the transmission signal 30 and thus of the sampled signal 20 extends over 360°.
  • the recording areas TBo, TB1, TB2 and TB3 each start at a distance of 90° relative to the modulation period MP.
  • a distance D of a detected object 18 can be calculated, for example, from the amplitudes Ao, Ai, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 for a respective pixel 38 as follows:
  • c is the speed of light and fs is the modulation frequency of the transmission signal 30.
  • fs is the modulation frequency of the transmission signal 30.
  • the term from the amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 represents the phase shift F.
  • the echo signal 34 from the retroreflective object 18R can cause optical crosstalk between the pixels 38 that are directly hit by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R and the neighboring pixels 38 that are hit by the echo signals 34 of the object 18T, for example , to lead.
  • the measurement for the retroreflective object 18R itself can be overdriven. Consequently, the distances D of the object 18 cannot be determined or cannot be determined correctly.
  • the signal from the distance measurement can smear over large parts of the reception matrix 36.
  • the echo signal 34 reflected from the retroreflective object 18R can effectively overlay the echo signals 34 from the other object 18T in the reception matrix 36 and form the dominant information in the rest of the image.
  • the distance DR of the retroreflective object 18R is thus incorrectly assumed for the object 18T.
  • FIG. 7 shows an amplitude-time diagram for the respective amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of four phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 in an exemplary distance measurement with an exemplary pixel 38, which is shown below for better differentiation referred to as the target pixel 38 for the object of interest 18T.
  • the distance measurement took place in a measurement phase MP in the scene with the object 18T and the retroreflective object 18R shown as an example in FIG.
  • the target pixel 38 is directly illuminated by the echo signal 34 coming from the object 18T.
  • optical crosstalk from pixels 38 which are illuminated with the strong echo signal 34 coming from the retroreflective object 18R, affects the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 acquired with the target pixel 38 and their amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 off.
  • Each amplitude Ak where k is the index for the corresponding phase image DCSk, which is detected with the target pixel 38, is made up of a background noise N, in each case at the bottom in FIG. 7, and an amplitude component AAT,k, FIG. 7 in the middle , which originates from the echo signal 34 of the object 18T, and an amplitude component AAR,k, FIG. 7 above, which originates from the optical crosstalk of the echo signal 34 of the retroreflective object 18R.
  • the background noise N is almost the same across all phase images DCSk.
  • the amplitude component AAT,k of the object 18T depends on the distance DT at which the object 1 8T is located and, accordingly, on the phase shift Ft . The following applies:
  • AT,k is an amplitude parameter of the phase image DCSk for the object 18T
  • fMOD is the modulation frequency of the transmission signal 30
  • ⁇ INT is the integration period for the measurement.
  • the amplitude component AAR,k from the crosstalk effect of the retroreflective object 18R on the target pixel 38 is dependent on the distance DR at which the retroreflective object 18R is located and correspondingly on the phase shift OR. IT applies:
  • Ai,R,k are individual amplitude parameters of the phase image DCSk for the pixels 38 which are illuminated by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R and from which optical crosstalk to neighboring pixels 38 emanates.
  • the run parameter i designates the pixels 38, other than the target pixel 38, from which optical crosstalk originates.
  • the corresponding distance DT of the object 18t can be determined from:
  • the background noise N can easily be determined, for example by means of calibration measurements.
  • the amplitude component AAR.L from the optical crosstalk effect can be approximated as follows using a correction term KT.
  • At least one distance measurement (short distance measurement) in a short measurement phase in the form of a measurement period MPK with a short integration period tiNT.K and at least one distance measurement (long distance measurement) in a long measurement phase in the form of a measurement period MPL with a long -Integration time tiNT.L performed.
  • the distance measurements can be carried out, for example, according to a control scheme that is explained further below in connection with FIG.
  • the length of the short integration period ⁇ INT,K is chosen such that the strong echo signals 34 from the retroreflective object 18R do not lead to an overload in the reception matrix 36 either.
  • the short integration time ⁇ INT,K can be about 1 ps.
  • the phase shift OR for the retroreflective object 18R, which correlates with the distance DR, is determined from the amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCSa recorded during the short distance measurement.
  • the length of the long integration period tiNT.L is chosen such that weaker echo signals 34 from the object 18T can also be detected.
  • the long integration period tiNT.L can be about 1000 ps.
  • the correction term KT is based on the phase shift OR from the short Distance measurement as follows:
  • Ci is a respective correction factor for the pixels 38 as well as target pixels 38.
  • the correction factor Ci can be specified or determined from measured values of distance measurements. The longer the integration period ⁇ INT,L, the greater the correction term KT. Furthermore, the correction term KT becomes all the larger, the greater the number of pixels 38 that are detected as having been hit by echo signals 34 of the retroreflective object 18R in the short distance measurement.
  • the background noise N and the correction term KT are determined as follows from the recorded amplitudes Ak, namely Ao , Ai, A2 and A3, and the corresponding corrected amplitudes Ak,corr , namely Ao,corr, Ai,corr, A2,corr and A3,corr , are determined! so
  • the distance DT of object 1 8T is determined from the corrected amplitudes Ao,corr, Ai, Corr , A2,corr and A3,corr analogously to equation G5:
  • Two exemplary embodiments for methods for determining the correction term KT are explained below:
  • the correction factor Ci is specified, for example, from model considerations. It is assumed that the individual amplitude parameters Ai,R,k of the phase image DCSk for the pixels 38 that are illuminated by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R depend on the distance DR of the retroreflective object 18R from Equation G3. Correspondingly, the correction factor Ci is specified as a function of the distance DR. For example, there can be an exponential relationship between the correction factor Ci and the distance DR, as shown in FIG.
  • the correction factor Ci is determined from measured values of distance measurements.
  • Equation G8 for the pixels 38 that have a phase shift Fr close to the phase shift OR for the retroreflective object 18R, for different test factors TFi that are used instead of the correction factor Ci, the respective test phase shifts ⁇ t> test calculated. With good nutrition, the test phase shifts 0Test approach the phase shift Ft, which corresponds to the detected object 18T, with the corresponding test factor TFi.
  • test phase shift Ft q e ⁇ The relationship between the test phase shift Ft q e ⁇ and the test factor TFi is shown in a diagram in FIG. There the test phase shifts Ftqe ⁇ for, for example, nine different test factors TFi.i to TFi,g shown.
  • pairs of values for the test phase shifts Ftqe ⁇ for the last three test factors TFi,7 to TFi,9, on the right in FIG. 9, are all approximately on a second plateau 48 in the area of the phase shift Fh for the retroreflective object 18R plus 180°.
  • the pairs of values for the test phase shifts ⁇ t>Test for the mean test factors TFi,4 to TFi,6 lie approximately on a straight line 50, which extends between the pair of values for the test phase shifts ⁇ t>Test for the test factors TFi,3 and the pair of values for the test phase shift ⁇ t>Test for the test factor TFi,z , ie between the first plateau 46 and the second plateau 48 .
  • the correction factor Ci can be determined, for example, by a numerical method, an iteration method or the like.
  • phase shift Ft is in the range of the phase shift Fh anyway, no major change in the phase shift is to be expected.
  • the correct range of the signal of the object 1 8T lying below the interference signal of the retroreflective object 1 8R can be calculated out. This method works very well when the spillover from the interference signal is very strong, since the two plateaus 46 and 48 differ greatly.
  • FIG. 10 shows a timing control scheme for an example of four reception areas EBn to EBn +3 for measurement cycles each with four modulation periods MPi to MP, which can be used for the above-described method for correcting crosstalk.
  • FIG. 10 shows an example of a complete measurement cycle with the modulation periods MPi to MP4 and a section of another measurement cycle with the modulation periods MPi to MP3.
  • the reception areas EB n to EB n+3 are activated with different recording time areas TBo to TB3.
  • the reception areas EBn to EBn +3 cover all four phase images DCS0 to DCS3 in the modulation period MPi.
  • the reception area EB n is activated with the recording time range TBo
  • the reception area EB n+i is activated with the recording time range TB1
  • the reception area EB n +2 is activated with the recording time range TB2
  • the reception area is activated EB n+3 with the recording time range TB3.
  • each of the reception areas EBn to EBn +3 is controlled with a total of all four recording time areas TBo to TB3.
  • the reception area EB n is activated in the four successive modulation periods MPi to MP 4 in succession with the recording time areas TBo to TB3.
  • the reception areas EBn to EBn +3 are driven with the short integration period ⁇ INT,K, for example with 1 ps.
  • a short distance measurement as described above is carried out in each case in the second modulation periods MP2.
  • the second modulation periods MP2 form short measurement phases and are additionally provided with the index “K” in FIG. 10 for better differentiation.
  • the reception areas EB n to EB n+3 are driven with the long integration period tiNT.L, for example with 1000 ps.
  • the long-distance measurements described above are carried out in the modulation periods MPi, MP3 and MP4.
  • the modulation periods MPi, MP3 and MP4 form the long measurement phases and are additionally provided with the index “L” in FIG. 10 for better differentiation.
  • the distance DR and/or the phase shift OR for the retroreflective object 18R can also be estimated instead of being determined using the short distance measurement. In this way, the repetition rate of distance measurements with the LiDAR system 12 can be increased.
  • different modulation frequencies fMOD can also be used for the transmission signal 30 in the short-distance measurement and the long-distance measurement.
  • the modulation frequencies fMOD used can be offset against each other. In this way, the short distance measurement can be extended to determine an unambiguity in phase measurements.

Abstract

A method for operating an optical detection device for determining at least distance variables that characterize distances of objects captured by the optical detection device is described. In the method, at least one electromagnetic scanning signal is generated and transmitted into a monitoring region. With at least some of pixels of an optical reception matrix, at least one electromagnetic echo signal is captured and converted into electrical reception signals. In at least one short measurement phase (MPK), with at least some of the pixels, echo signals with at least one short integration duration (tINT,K) are received and converted into electrical reception signals. For at least one pixel, at least one correction variable is determined by means of the at least one reception signal. In a long measurement phase (MPL), with at least some of the pixels, echo signals with a long integration duration (tINT,L) are received and converted into reception signals. For at least some of the pixels, at least one distance variable is determined by means of at least one reception signal from a long measurement phase (MPL) and at least one correction variable from a short measurement phase (MPK).

Description

VERFAHREN ZUR KORREKTUR VON OPTISCHEM ÜBERSPRECHEN ZWISCHEN PIXELN EINER OPTISCHEN DETEKTIONSVORRICHTUNG UND ENTSPRECHENDE DETEKTIONSVORRICHTUNG METHOD OF CORRECTING OPTICAL CROSSTALK BETWEEN PIXELS OF AN OPTICAL DETECTION DEVICE AND CORRESPONDING DETECTION DEVICE
Technisches Gebiet technical field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrich tung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der optischen Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, bei dem we nigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in einen Überwachungsbe reich der Detektionsvorrichtung gesendet wird, mit wenigstens einem Teil von Pixeln einer optischen Empfängermatrix wenigstens ein elektromagnetisches Echosignal, wel ches von wenigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtast signal herrührt, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewan delt wird, und mittels wenigstens einem Teil der Empfangssignale wenigstens eine Ent fernungsgröße, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts zu der we nigstens einen Detektionsvorrichtung charakterisiert, ermittelt wird. The invention relates to a method for operating an optical detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the optical detection device, in which at least one electromagnetic scanning signal is generated and sent to a monitoring area of the detection device, with at least one part of pixels of an optical receiver matrix, at least one electromagnetic echo signal, which originates from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, is detected and converted into corresponding electrical reception signals, and by means of at least a part of the reception signals at least one distance variable, which is a distance at least of a detected object to which characterizes at least one detection device is determined.
Ferner betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, welche aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung, mit wel cher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet werden kann, und wenigs tens eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer optischen Empfängermatrix mit einer Mehrzahl von Pixeln, mit denen elektromagnetische Echosignale, welche von we nigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen her rühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt wer den können. Furthermore, the invention relates to a detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the detection device, which has at least one transmission device with which at least one electromagnetic scanning signal can be generated and sent into at least one monitoring area of the detection device, and at least a receiving device with at least one optical receiver matrix with a plurality of pixels, with which electromagnetic echo signals, which stem from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, can be detected and converted into corresponding electrical reception signals.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrich tung zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von mit der Detektionsvorrichtung erfassten Objekten charakterisieren, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung, mit welcher wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet werden kann, und wenigs tens eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer optischen Empfängermatrix mit einer Mehrzahl von Pixeln, mit denen elektromagnetische Echosignale, welche von we nigstens einem an einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen her rühren, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt wer den können. The invention also relates to a vehicle with at least one detection device for determining at least distance variables which characterize distances from objects detected with the detection device, wherein the at least one detection device has at least one transmission device, with which at least one electromagnetic scanning signal is generated and transmitted to at least one monitoring area of the Detection device can be sent, and at least one receiving device with at least one optical receiver matrix a plurality of pixels with which electromagnetic echo signals, which stem from at least one electromagnetic scanning signal reflected on an object, can be detected and converted into corresponding received electrical signals.
Stand der Technik State of the art
Aus der EP 2743724 B1 ist ein TOF (Time-of-Flight) Entfernungssensor sowie ein Ver fahren zum Betrieb eines TOF Entfernungssensors bekannt. Der TOF Entfernungs sensor umfasst eine Elektronikeinrichtung zur Erzeugung eines Modulationssignals und zur Erzeugung von vier Korrelationssignalen, welche gegeneinander phasenverschoben sind und die gleiche Periodenlänge wie das Modulationssignal aufweisen; eine Strah lungsquelle zum Aussenden von Strahlung, die mit dem Modulationssignal moduliert ist; eine Empfangseinrichtung, die in vorbestimmtem räumlichen Bezug zur Strahlungsquel le steht zum Empfang von vom Objekt reflektierte Strahlung; eine Korrelationseinrich tung zur Korrelation der empfangenen Strahlung oder einer entsprechenden Größe mit jeweils einem der vier Korrelationssignale zur Bildung von vier entsprechenden Korrela tionswerten; eine Differenzbildungseinrichtung zur Bildung von zwei Differenzkorrelati onswerten aus der Differenz zwischen jeweils zwei der Korrelationswerten; eine Be rechnungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Entfernung in vorbestimmten Line arabhängigkeit von den zwei Differenzkorrelationswerten zu berechnen. A TOF (time-of-flight) distance sensor and a method for operating a TOF distance sensor are known from EP 2743724 B1. The TOF distance sensor comprises an electronic device for generating a modulation signal and for generating four correlation signals which are phase-shifted with respect to one another and have the same period length as the modulation signal; a radiation source for emitting radiation modulated with the modulation signal; a receiving device which is in a predetermined spatial relationship to the radiation source for receiving radiation reflected from the object; a correlation device for correlating the received radiation or a corresponding quantity with one of the four correlation signals to form four corresponding correlation values; a difference-forming device for forming two differential correlation values from the difference between two of the correlation values in each case; a calculation device which is designed to calculate the distance in a predetermined linear dependence on the two differential correlation values.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Ermittlung von Entfernungsgrößen in Szenen mit bezüglich der Abtastsignale unterschiedlich stark reflektiven Objekten verbessert werden kann. The invention is based on the object of designing a method, a detection device and a vehicle of the type mentioned at the outset, in which a determination of distance variables in scenes with objects that are reflective to different degrees with respect to the scanning signals can be improved.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass optisches Übersprechen zwischen Pixeln der Empfängermatrix korrigiert wird, wobei in wenigs tens einer Kurz-Messphase mit wenigstens einem Teil der Pixel Echosignale mit we nigstens einer Kurz-Integrationsdauer empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Pixel, bei dem wenigstens eine Amplitude we nigstens eines Empfangssignals größer ist, als bei wenigstens einem anderen Pixel, mittels dem wenigstens einen Empfangssignal wenigstens eine Korrekturgröße ermittelt wird, in wenigstens einer Lang-Messphase mit wenigstens einem Teil der Pixel Echo signale mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer, welche länger ist als die wenigs tens eine Kurz-Integrationsdauer, empfangen und in elektrische Empfangssignale um gewandelt werden, für wenigstens ein Teil der Pixel mittels wenigstens einem Emp fangssignal aus wenigstens einer Lang-Messphase und wenigstens einer Korrekturgrö ße aus wenigstens einer Kurz-Messphase wenigstens eine Entfernungsgröße ermittelt wird, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts charakterisiert. The object is achieved according to the invention in the method in that optical crosstalk between pixels of the receiver matrix is corrected, with echo signals with at least a short integration period being received and converted into electrical reception signals in at least one short measurement phase with at least some of the pixels, for at least one pixel in which at least one amplitude of at least one received signal is greater than in at least one other pixel, at least one correction variable is determined by means of the at least one received signal is, in at least one long measurement phase with at least some of the pixels, echo signals with at least one long integration period, which is longer than the at least one short integration period, are received and converted into electrical reception signals, for at least some of the pixels at least one distance variable, which characterizes a distance of at least one detected object, is determined by means of at least one received signal from at least one long measurement phase and at least one correction variable from at least one short measurement phase.
Erfindungsgemäß werden Echosignale bei wenigstens einer Kurz-Messphase mit einer Kurz-Integrationsdauer empfangen. Für wenigstens ein Pixel wird wenigstens eine Kor rekturgröße ermittelt. Die wenigstens eine Korrekturgröße wird zur Korrektur von Aus wirkungen von optischem Übersprechen zwischen den Pixeln bei wenigstens einer Lang-Messphase mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer verwendet. According to the invention, echo signals are received with a short integration period in at least one short measurement phase. At least one correction value is determined for at least one pixel. The at least one correction variable is used to correct the effects of optical crosstalk between the pixels in at least one long measurement phase with at least one long integration period.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Korrekturgröße für wenigstens ein Pixel ermittelt werden, bei dem wenigstens eine Amplitude wenigstens eines Empfangssig nals größer ist, als bei wenigstens einem anderen Pixel. Auf diese Weise kann die Kor rekturgröße für Pixel ermittelt werden, auf welche starke Echosignale treffen, welche zu optischen Übersprechen führen können. The at least one correction variable can advantageously be determined for at least one pixel in which at least one amplitude of at least one received signal is greater than in at least one other pixel. In this way, the correction variable can be determined for pixels that encounter strong echo signals that can lead to optical crosstalk.
Bei kurzen Integrationsdauern wird optisches Übersprechen zwischen den Pixeln ver ringert. So können die Pixel identifiziert werden, die von Echosignalen von stark reflek tierenden Objekten getroffen werden. Bei entsprechend kurzen Integrationsdauern lie fern nur stark reflektierende Objekt ausreichend starke Echosignale, um mit den Pixeln erkannt zu werden. Bei längeren Integrationsdauern können jedoch Echosignale von stark reflektierenden Objekten zu optischem Übersprechen zwischen den Pixeln führen, sodass Empfangssignale von schwächeren Echosignalen, die von schwächer reflektie renden Objekten herrühren, überlagert werden. With short integration times, optical crosstalk between the pixels is reduced. In this way, the pixels can be identified that are hit by echo signals from strongly reflecting objects. With correspondingly short integration times, only strongly reflecting objects provide sufficiently strong echo signals to be recognized by the pixels. With longer integration times, however, echo signals from strongly reflecting objects can lead to optical crosstalk between the pixels, so that received signals are overlaid by weaker echo signals originating from weaker reflecting objects.
Mittels den Empfangssignalen der identifizierten Pixel wird wenigstens eine Korrektur größe ermittelt. Mithilfe der wenigstens einen Korrekturgröße wird das optische Über sprechen bei längeren Integrationsdauern vermindert, sodass auch schwächer reflektie rende Objekt erfasst werden können. So können durch eine Kombination von Kurz- Messphasen mit kürzeren Integrationsdauern, bei denen Korrekturgröße ermittelt wer- den, und Lang-Messphasen mit längeren Integrationsdauern, die mit den Korrekturgrö ße korrigiert werden, auch bei Szenen mit sowohl stark reflektierenden Objekten als auch schwächer reflektierenden Objekten die jeweiligen Entfernungsgrößen ermittelt werden. Hierzu ist keine weitere, insbesondere aktive Intensitätsänderung der Beleuch tung, insbesondere der Abtastsignale, insbesondere mit dynamischen Reglern, auf grund einer Szene mit unterschiedlich stark reflektierenden Objekten erforderlich. At least one correction variable is determined using the received signals from the identified pixels. With the aid of the at least one correction variable, the optical crosstalk is reduced in the case of longer integration times, so that weaker reflecting objects can also be detected. Thus, through a combination of short measurement phases with shorter integration times, in which correction variables can be determined den, and long measurement phases with longer integration periods, which are corrected with the correction variable, the respective distance variables can also be determined in scenes with both strongly reflecting objects and weakly reflecting objects. For this purpose, no further, in particular active, change in intensity of the lighting device, in particular of the scanning signals, in particular with dynamic controllers, is required on the basis of a scene with objects reflecting to different degrees.
Mit der Erfindung können in Szenen insbesondere im Straßenverkehr stark reflektieren de Objekte, wie beispielsweise Verkehrsschilder mit retroreflektiven Eigenschaften, und schwächer reflektierende Objekte, wie beispielsweise Fußgänger, Hindernisse, wie Wände, oder dergleichen, unterschieden werden und ihre jeweiligen Entfernungen ge nauer ermittelt werden. Ohne die Erfindung können aufgrund von internen Reflexionen insbesondere im optischen Empfangspfad und/oder durch optisches Übersprechen in der Detektionsvorrichtung die Signale der Entfernungsmessung über die Empfängerma trix verschmiert werden. Ohne die Erfindung überlagern die Echosignale von den stark reflektierenden Objekten die Echosignale von den schwächer reflektierenden Objekten effektiv und werden so zur dominanten Information im restlichen Bild - selbst wenn die schwächer reflektierenden Objekte eine andere Entfernung aufweisen als die stärker reflektierenden Objekte. Ohne die erfindungsgemäße Korrektur werden Entfernungen von stark reflektierenden Objekten, deren Echosignale dominieren, fälschlicherweise auch für alle anderen Objekte ermittelt. In einem entsprechenden Entfernungsbild wer den schwächer reflektierende Objekte so angezeigt als wären sie alle in der gleichen Entfernung. With the invention, strongly reflective objects, such as traffic signs with retroreflective properties, and less reflective objects, such as pedestrians, obstacles such as walls or the like, can be differentiated in scenes, especially in road traffic, and their respective distances can be determined more accurately. Without the invention, the signals of the distance measurement can be smeared across the receiver matrix due to internal reflections, in particular in the optical receiving path and/or due to optical crosstalk in the detection device. Without the invention, the echo signals from the highly reflective objects effectively overwhelm the echo signals from the weaker reflective objects, thus becoming the dominant information in the rest of the image - even when the weaker reflective objects are at a different distance from the more reflective objects. Without the correction according to the invention, distances from strongly reflecting objects whose echo signals dominate are incorrectly determined for all other objects as well. In a corresponding distance image, weaker reflecting objects are displayed as if they were all at the same distance.
Mit dem Verfahren und der Detektionsvorrichtung können wenigstens Entfernungsgrö ßen, welche Entfernungen von Objekten charakterisieren, ermittelt werden. Zusätzlich können mit dem Verfahren und der Detektionsvorrichtung weitere Informationen über einen Überwachungsbereich, insbesondere über Objekte, insbesondere Richtungen und/oder Geschwindigkeiten von Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung und/oder einem Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung, ermittelt werden. At least distance variables, which characterize distances from objects, can be determined with the method and the detection device. In addition, further information about a monitoring area, in particular about objects, in particular directions and/or speeds of objects relative to the detection device and/or a vehicle with at least one detection device, can be determined with the method and the detection device.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem indirek ten Signal-Laufzeitverfahren arbeiten. Nach einem Signal-Laufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection- and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR), Ra darsysteme oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Bei einem indirekten Signal-Laufzeitverfahren kann eine durch die Laufzeit des Abtastsignals und des ent sprechenden Echosignals bedingte Phasenverschiebung des Empfangssignals gegen über dem Sendesignal ermittelt werden. Aus der Phasenverschiebung kann die Entfer nung eines Objekts ermittelt werden, an dem das entsprechende Abtastsignal reflektiert wird. Advantageously, the at least one detection device can work according to an indirect signal propagation time method. Optical detection devices working according to a signal transit time method can be used as time-of-flight (TOF), light-detection and ranging systems (LiDAR), laser detection and ranging systems (LaDAR), radar systems or the like designed and designated. In an indirect signal propagation time method, a phase shift of the received signal relative to the transmitted signal caused by the propagation time of the scanning signal and the corresponding echo signal can be determined. From the phase shift, the distance of an object can be determined from which the corresponding scanning signal is reflected.
Vorteilhafterweise können optische Abtastsignale, insbesondere Lichtsignale, im Be sonderen Lasersignale, als elektromagnetische Abtastsignale eingesetzt werden. Mit elektromagnetischen Abtastsignalen, insbesondere Lichtsignalen, können Objekte be rührungslos erfasst werden. Entsprechend kann die Detektionsvorrichtung eine optische Detektionsvorrichtung sein. Advantageously, optical scanning signals, in particular light signals, in particular laser signals, can be used as electromagnetic scanning signals. Objects can be detected without contact using electromagnetic scanning signals, in particular light signals. Correspondingly, the detection device can be an optical detection device.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmess system ausgestaltet sein. Ein laserbasiertes Entfernungsmesssystem kann als Licht quelle einer Sendeeinrichtung wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenla ser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Licht- Abtastsignale gesendet werden. Mit dem Laser können Abtastsignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen emittiert werden. Entsprechend kann wenigstens eine Empfängermatrix mit wenigstens einem für die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbesondere einem CCD-Sensor, einem Active-Pixel-Sensor, insbesondere einen CMOS-Sensor oder dergleichen, realisiert werden. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwa chungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Abtastsignal abgetastet werden. The detection device can advantageously be designed as a laser-based distance measuring system. A laser-based distance measuring system can have at least one laser, in particular a diode laser, as the light source of a transmission device. In particular, pulsed light scanning signals can be sent with the at least one laser. The laser can be used to emit scanning signals in wavelength ranges that are visible or invisible to the human eye. Correspondingly, at least one receiver matrix can be implemented with at least one detector designed for the wavelength of the emitted light, in particular a CCD sensor, an active pixel sensor, in particular a CMOS sensor or the like. The laser-based distance measuring system can advantageously be a laser scanner. A monitoring area can be scanned with a laser scanner, in particular with a pulsed scanning signal.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Landfahrzeugen, insbe sondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet wer den. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht be schränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden. The invention can advantageously be used in vehicles, in particular motor vehicles. The invention can advantageously be used in land vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses, motorcycles or the like, aircraft, in particular drones, and/or water vehicles. The invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously. However, the invention is not limited to vehicles. It can also be used in stationary operation, in robotics and/or be used in machines, in particular construction or transport machines such as cranes, excavators or the like.
Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrer assistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer- Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestener kennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom betrieben werden. The detection device can advantageously be connected to at least one electronic control device of a vehicle or a machine, in particular a driver assistance system and/or chassis control and/or a driver information device and/or a parking assistance system and/or gesture recognition or the like, or be part of such being. In this way, at least some of the functions of the vehicle or machine can be operated autonomously or partially autonomously.
Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Flindernissen, Fahr bahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder derglei chen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden. The detection device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, debris, bumps in the road, in particular potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like, and/or movements and /or gestures are used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Korrektur größe für wenigstens einen Pixel aus wenigstens einer Entfernungsgröße, welche eine Entfernung wenigstens eines erfassten Objekts charakterisiert, und wenigstens einem Korrekturparameter ermittelt werden, wobei wenigstens ein Korrekturparameter vorab vor dem Betrieb der Detektionsvorrichtung ermittelt wird und/oder wenigstens ein Kor rekturparameter aus Größen berechnet wird, die bei einem Betrieb der Detektionsvor richtung ermittelt werden. Auf diese Weise kann optisches Übersprechen noch genauer korrigiert werden. In an advantageous embodiment of the method, at least one correction variable for at least one pixel can be determined from at least one distance variable, which characterizes a distance of at least one detected object, and at least one correction parameter, with at least one correction parameter being determined in advance before the operation of the detection device and/or or at least one correction parameter is calculated from variables that are determined during operation of the detection device. In this way, optical crosstalk can be corrected even more precisely.
Durch die Verwendung von vorab ermittelten Korrekturparametern kann das Verfahren insgesamt beschleunigt werden. Die Korrekturparameter können vorab insbesondere im Rahmen einer Kalibration der Detektionsvorrichtung, insbesondere am Ende einer Pro duktionslinie, ermittelt und in entsprechenden Speichermitteln der Detektionsvorrichtung hinterlegt werden. The method can be accelerated overall by using correction parameters determined in advance. The correction parameters can be determined in advance, in particular as part of a calibration of the detection device, in particular at the end of a production line, and stored in corresponding storage means of the detection device.
Die Berechnung von Korrekturparametern aus Größen, die bei einem Betrieb der De tektionsvorrichtung ermittelt werden, ermöglicht eine individuellere Anpassung der Kor- rekturparameter und damit eine Erhöhung der Genauigkeit der Entfernungsbestim mung. The calculation of correction parameters from variables that are determined during operation of the detection device enables a more individual adjustment of the correction correction parameters and thus an increase in the accuracy of the distance determination.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden und/oder wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich nach wenigstens einer Lang- Messphase durchgeführt werden. Insgesamt kann so die Flexibilität der Messungen verbessert werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one short measurement phase can be carried out before at least one long measurement phase and/or at least one short measurement phase can be carried out after at least one long measurement phase. Overall, the flexibility of the measurements can be improved in this way.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden. Auf diese Weise stehen die im Rahmen der wenigstens einen Kurz-Messphase ermittelten Größen schneller für die wenigstens eine Lang-Messphase zur Verfügung. Advantageously, at least one short measurement phase can be carried out before at least one long measurement phase. In this way, the variables determined as part of the at least one short measurement phase are available more quickly for the at least one long measurement phase.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Kurz-Messphase zeitlich nach wenigstens einer Lang-Messphase durchgeführt werden. Auf diese Weise kann aus den Ergebnissen der wenigstens einen Lang-Messphase bereits ermittelt werden, ob eine Szene vorliegt, in der es zu optischem Übersprechen zwischen Pixeln kommt. Falls dies nicht der Fall ist, kann auf die Kurz-Messphase verzichtet werden. So kann die Messung bedarfsgerecht angepasst werden. Alternatively or additionally, at least one short measurement phase can advantageously be carried out after at least one long measurement phase. In this way, it can already be determined from the results of the at least one long measurement phase whether a scene is present in which there is optical crosstalk between pixels. If this is not the case, the short measurement phase can be omitted. In this way, the measurement can be adjusted as required.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer so eingestellt werden, dass ein optisches Übersprechen in der optischen Empfängermatrix minimiert wird. Auf diese Weise können Pixel, welche Echosignale von stark reflektierenden Objekten empfangen, genauer lokalisiert werden. Ferner können die entsprechend starken Echosignale genauer erfasst werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one short integration period can be set in such a way that optical crosstalk in the optical receiver matrix is minimized. In this way, pixels that receive echo signals from highly reflective objects can be localized more precisely. Furthermore, the correspondingly strong echo signals can be detected more precisely.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Lang-Integrationsdauer um einen Faktor etwa zwischen 10 und 10000 länger eingestellt werden als wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer. Auf diese Weise können Objekte mit entsprechend großen Unterschieden bezüglich ihrer optischen Reflektivität jeweils genauer erfasst werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer eine Länge in der Grö ßenordnung von Mikrosekunden, insbesondere etwa zwischen 0,5 ps und 2 ps, aufwei sen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Echosignale von stark reflektieren den Objekten über Steuern und/oder zu optischem Übersprechen bei benachbarten Pixeln führen. In a further advantageous embodiment of the method, at least one long integration period can be set longer than at least one short integration period by a factor of approximately between 10 and 10,000. In this way, objects with correspondingly large differences in terms of their optical reflectivity can each be detected more precisely. Advantageously, at least one short integration period can have a length on the order of microseconds, in particular approximately between 0.5 ps and 2 ps. In this way it can be avoided that echo signals from strongly reflecting objects lead to oversteering and/or to optical crosstalk in neighboring pixels.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Lang-Integrationsdauer eine Länge in der Größenordnung von 1000 ps, insbesondere etwa zwischen 500 ps und 10000 ps, auf weisen. Auf diese Weise können auch Echosignale von schwach reflektierenden Objek ten erfasst werden. Advantageously, at least one long integration period can have a length of the order of 1000 ps, in particular between approximately 500 ps and 10000 ps. In this way, echo signals from weakly reflecting objects can also be detected.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal auf Basis wenigstens eines elektrischen Sendesig nals erzeugt werden. Auf diese Weise kann das wenigstens eine elektrische Sendesig nal mit entsprechenden elektrischen Signalerzeugungsmittel erzeugt werden. Mit dem wenigstens einen elektrischen Sendesignal kann wenigstens eine entsprechende elekt rooptische Signalquelle, insbesondere eine Lichtquelle, im Besonderen ein Laser oder dergleichen, zur Aussendung von elektrooptischen Abtastsignalen, insbesondere Licht signalen, im Besonderen Laserpulsen, oder dergleichen, angesteuert werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one electromagnetic scanning signal can be generated on the basis of at least one electrical transmission signal. In this way, the at least one electrical transmission signal can be generated with corresponding electrical signal generation means. At least one electrical transmission signal can be used to control at least one corresponding electro-optical signal source, in particular a light source, in particular a laser or the like, for emitting electro-optical scanning signals, in particular light signals, in particular laser pulses or the like.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein mo duliertes elektromagnetisches Abtastsignal aus wenigstens einem modulierten elektri schen Sendesignal erzeugt werden. Mit modulierten Sendesignalen und Abtastsignalen und entsprechenden modulierten Echosignalen und Empfangssignalen kann eine indi rekte Laufzeitbestimmung durchgeführt werden. Dabei können Phasenverschiebungen zwischen den modulierten Sendesignalen und entsprechenden Empfangs-Hüllkurven der Empfangssignale als Entfernungsgrößen ermittelt werden. Die Phasenverschiebun gen charakterisieren dabei die jeweilige Signallaufzeit zwischen dem Aussenden we nigstens Abtastsignals und dem Empfang des entsprechenden Echosignals. Aus der Signallaufzeit kann die Entfernung eines reflektierenden Objekts ermittelt werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one modulated electromagnetic scanning signal can be generated from at least one modulated electrical transmission signal. An indirect propagation time determination can be carried out with modulated transmission signals and scanning signals and corresponding modulated echo signals and reception signals. In this way, phase shifts between the modulated transmission signals and corresponding reception envelope curves of the reception signals can be determined as distance variables. The phase shifts characterize the respective signal propagation time between the transmission of at least a sample signal and the reception of the corresponding echo signal. The distance of a reflecting object can be determined from the signal propagation time.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sendesignal und damit wenigstens ein Abtast signal über wenigstens eine Modulationsperiode amplitudenmoduliert werden. Auf diese Weise können Sendesignale auf der Senderseite effizient definiert werden. Entspre- chend können Empfangs-Hüllkurven auf der Empfängerseite mithilfe der mit den Pixeln ermittelten Empfangsgrößen effizient charakterisiert werden. Die Sendesignale und die Empfangs-Hüllkurve können direkt miteinander verglichen werden. Advantageously, at least one transmission signal and thus at least one sampled signal can be amplitude-modulated over at least one modulation period. In this way, transmission signals can be efficiently defined on the transmitter side. corresponding Accordingly, reception envelope curves can be efficiently characterized on the receiver side using the reception variables determined with the pixels. The transmission signals and the reception envelope can be compared directly with one another.
Aus wenigstens einem Sendesignal wird wenigstens ein Abtastsignal generiert. Die Sendesignale sind moduliert, insbesondere amplitudenmoduliert. Die Sendesignale weisen eine Modulationsperiode auf, innerhalb der das wenigstens eine elektrische Sendesignal moduliert wird. Eine Modulationsperiode kann als zeitliches Intervall oder auf Basis einer Kreisfunktion insbesondere als 360° oder 2p angegeben werden. Ent sprechend ist die Empfangs-Hüllkurve die Hüllkurve der Empfangssignale, die aus dem empfangenen Echosignal gebildet werden kann. At least one scanning signal is generated from at least one transmission signal. The transmission signals are modulated, in particular amplitude modulated. The transmission signals have a modulation period within which the at least one electrical transmission signal is modulated. A modulation period can be specified as a time interval or based on a circle function, in particular as 360° or 2p. Accordingly, the reception envelope is the envelope of the received signals that can be formed from the received echo signal.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Modulationsperiode wenigstens eines Sende signals eine Periodendauer in der Größenordnung von etwa 10 ms bis 100 ms, insbe sondere zwischen 40 ms und 50 ms, aufweisen. Mit derartigen Periodendauern können Entfernungen von Objekten in einigen zig Metern bis einige hundert Metern, erfasst werden. Advantageously, at least one modulation period of at least one transmission signal can have a period of the order of magnitude of approximately 10 ms to 100 ms, in particular between 40 ms and 50 ms. With such periods, distances from objects in a few tens of meters to a few hundred meters can be detected.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann mit wenigstens ei nem Pixel wenigstens ein Signalausschnitt wenigstens eines elektromagnetischen Echosignals wenigstens eines an wenigstens einem Objekt reflektierten Abtastsignals in wenigstens einem definierten Aufnahmezeitbereich erfasst und in ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal umgewandelt werden. Auf diese Weise kann wenigstens eine Stützstelle für einen Verlauf einer Empfangs-Hüllkurve definiert werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one signal section of at least one electromagnetic echo signal of at least one scanning signal reflected on at least one object can be detected in at least one defined recording time range with at least one pixel and converted into a corresponding electrical received signal. In this way, at least one interpolation point can be defined for a course of a reception envelope.
Vorteilhafterweise kann ein Aufnahmezeitbereich durch einen definierten Startpunkt, einen Endpunkt und/oder eine Dauer definiert werden. A recording time range can advantageously be defined by a defined starting point, an end point and/or a duration.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Dauer wenigstens eines Aufnahmezeitbereichs durch die Integrationsdauer definiert werden, während der ein entsprechender Pixel aktiviert ist, um die auftreffende optische Energie eines Echosignals aufzunehmen und in elektrische Empfangssignal umzuwandeln. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Aufnahmezeitbereich auf wenigstens eine cha rakteristische Stelle wenigstens eines elektrischen Sendesignals und/oder wenigstens eines Abtastsignals bezogen werden. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Auf nahmezeitbereich einfacher und/oder eindeutig zugeordnet werden. Advantageously, at least one duration of at least one recording time range can be defined by the integration period during which a corresponding pixel is activated in order to record the incident optical energy of an echo signal and convert it into an electrical reception signal. Advantageously, at least one recording time range can be related to at least one characteristic point of at least one electrical transmission signal and/or at least one scanning signal. In this way, the at least one acquisition time range can be assigned more simply and/or unambiguously.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine charakteristische Stelle wenigstens eines Sen designals und/oder wenigstens eines Abtastsignals, auf welche wenigstens ein Auf nahmezeitbereich bezogen werden kann, ein Maximum, ein Minimum, ein Wendepunkt, ein Nulldurchgang oder dergleichen , eine Flanke des wenigstens einen Sendesignals und/oder des wenigstens einen Abtastsignals sein. Auf diese Weise kann die charakte ristische Stelle genauer ermittelt werden. Advantageously, at least one characteristic point of at least one transmission signal and/or at least one sampled signal, to which at least one recording time range can be related, can be a maximum, a minimum, a turning point, a zero crossing or the like, an edge of the at least one transmission signal and/or of the at least one sample signal. In this way, the characteristic point can be determined more precisely.
Vorteilhafterweise können für wenigstens eine Modulationsperioden-Sequenz, welche wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals umfasst, für wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals mit wenigstens zwei Pixeln in unterschiedlichen definierten Aufnahme zeitbereichen jeweilige Signalausschnitte des wenigstens einen Echosignals als elektri sche Empfangsgrößen erfasst werden. Die mit den jeweiligen Pixeln erfassten Emp fangsgrößen können jeweilige Stützstellen definieren, mit denen ein Verlauf einer Emp fangs-Hüllkurve angenähert werden kann. In den wenigstens zwei Aufnahmezeitberei chen kann jeweils der entsprechende Signalausschnitt des empfangenen Echosignals erfasst werden. Advantageously, for at least one modulation period sequence, which comprises at least one modulation period of the at least one electrical transmission signal, for at least one modulation period of the at least one electrical transmission signal with at least two pixels in different defined recording time ranges, respective signal sections of the at least one echo signal can be recorded as electrical reception variables . The reception variables detected with the respective pixels can define respective support points with which a profile of a reception envelope can be approximated. The corresponding signal section of the received echo signal can be recorded in the at least two recording time ranges.
Eine Modulationsperioden-Sequenz umfasst wenigstens eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Modulationsperioden-Sequenz eine Mehrzahl, insbesondere etwa 1000 oder mehr Mo dulationsperioden umfassen. Vorteilhafterweise können die elektrischen Empfangsgrö ßen in derselben Modulationsperioden-Sequenz in gleicher Weise, insbesondere mit gleicher Ansteuerung der Empfangsbereiche, ermittelt werden. A modulation period sequence comprises at least one modulation period of the at least one electrical transmission signal. At least one modulation period sequence can advantageously include a plurality, in particular approximately 1000 or more, modulation periods. Advantageously, the electrical reception variables can be determined in the same modulation period sequence in the same way, in particular with the same activation of the reception areas.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein definierter Aufnahmezeitbereich vorgegeben werden, der kürzer ist als eine Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. So kann mit den in den jeweiligen Aufnahmezeitbereichen jeweils erfass- ten Signalausschnitten der zeitliche Verlauf der Empfangs-Hüllkurve innerhalb der Peri odendauer einer Modulationsperiode charakterisiert werden. Aus den erfassten Signal ausschnitten kann eine Phasenverschiebung der Empfangs-Hüllkurve gegenüber dem Sendesignal ermittelt werden. Die Phasenverschiebung charakterisiert die Signallaufzeit zwischen dem Aussenden des Abtastsignals und dem Empfang des Echosignals. Aus der Signallaufzeit kann die Entfernung eines reflektierenden Objekts ermittelt werden. Die Phasenverschiebung kann so als wenigstens eine Entfernungsgröße verwendet werden. At least one defined recording time range can advantageously be specified, which is shorter than a modulation period of the at least one electrical transmission signal. In this way, with the data recorded in the respective recording time th signal excerpts of the time course of the reception envelope within the period ode duration of a modulation period can be characterized. A phase shift of the reception envelope compared to the transmission signal can be determined from the recorded signal excerpts. The phase shift characterizes the signal propagation time between the transmission of the scanning signal and the reception of the echo signal. The distance of a reflecting object can be determined from the signal propagation time. The phase shift can thus be used as at least one distance quantity.
Vorteilhafterweise kann der zeitliche Abstand zwischen wenigstens zwei Aufnahmezeit bereichen kleiner sein, als die Periodendauer einer Modulationsperiode des wenigstens einen elektrischen Sendesignals. Auf diese Weise können innerhalb einer Modulations periode zwei Stützstellen für wenigstens eine Empfangs-Hüllkurve realisiert werden. Advantageously, the time interval between at least two recording time ranges can be smaller than the duration of a modulation period of the at least one electrical transmission signal. In this way, two support points for at least one reception envelope can be realized within a modulation period.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch ge löst, dass die Detektionsvorrichtung Mittel aufweist zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens. Auf diese Weise können Entfernungen von Objekten mit bezüg lich der Abtastsignale stark unterschiedlicher Reflektivität relativ zur Detektionsvorrich tung ermittelt werden. Furthermore, the object is achieved according to the invention with the detection device in that the detection device has means for carrying out the method according to the invention. In this way, distances from objects with, with regard to the scanning signals, greatly differing reflectivities relative to the detection device can be determined.
Vorteilhafterweise können die Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens teilweise oder gänzlich mittels wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, wenigstens einer Sendeeinrichtung und/oder wenigstens einer Empfangseinrichtung realisiert sein. Advantageously, the means for carrying out the method according to the invention can be implemented partially or entirely by means of at least one control and evaluation device, at least one transmitting device and/or at least one receiving device.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Steuer- und Auswer teeinrichtung aufweisen. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung können die Funktio nen der Detektionsvorrichtung gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung Empfangssignale, welche mit der Detektionsvor richtung erfasst werden, ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung ermittelte Informationen aus den Empfangssignalen an andere Vorrichtungen, insbesondere ein Fahrassistenzsystem, übermittelt werden. Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung Mittel aufweisen zur Korrektur von optischem Übersprechen zwischen Pixeln der Empfängermatrix. So können mit der De tektionsvorrichtung auch Szenen mit stark unterschiedlich reflektierenden Objekten ge nauer erfasst werden. Advantageously, the detection device can have at least one control and evaluation device. The functions of the detection device can be controlled with the control and evaluation device. As an alternative or in addition, the control and evaluation device can be used to evaluate received signals which are detected with the detection device. Alternatively or additionally, information from the received signals determined with the control and evaluation device can be transmitted to other devices, in particular a driver assistance system. Advantageously, the detection device can have means for correcting optical crosstalk between pixels of the receiver matrix. Scenes with objects that reflect strongly differently can also be detected more precisely with the detection device.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit Mitteln aufweist zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf diese Weise können Entfernungen von Objekten mit bezüglich der Abtastsignale stark unterschiedlicher Reflektivität relativ zum Fahrzeug ermittelt werden. In addition, the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the vehicle has at least one detection device with means for carrying out the method according to the invention. In this way, distances of objects relative to the vehicle can be determined that have greatly differing reflectivities with respect to the scanning signals.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder wenigstens teilweise autonom betrieben werden. The vehicle can advantageously have at least one driver assistance system. With the driver assistance system, the vehicle can be operated autonomously or at least partially autonomously.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs signaltechnisch verbunden sein. Auf diese Wei se können Informationen über den Überwachungsbereich, insbesondere Entfernungs größen und/oder Richtungsgrößen, welche mit der wenigstens einen Detektionsvorrich tung ermittelt werden können, an das wenigstens eine Fahrerassistenzsystem übermit telt werden. Mit dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug unter Berücksichtigung der Information über den Überwachungsbereich autonom oder we nigstens teilweise autonom betrieben werden. Advantageously, at least one detection device can be connected in terms of signals to at least one driver assistance system of the vehicle. In this way, information about the monitoring area, in particular distance variables and/or directional variables, which can be determined with the at least one detection device, can be transmitted to the at least one driver assistance system. With the at least one driver assistance system, the vehicle can be operated autonomously or at least partially autonomously, taking into account the information about the monitoring area.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile kön nen selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Otherwise, the features and advantages shown in connection with the method according to the invention, the detection device according to the invention and the vehicle according to the invention and their respective advantageous configurations apply to one another and vice versa. The individual features and advantages can, of course, be combined with one another, which can result in further advantageous effects that go beyond the sum of the individual effects.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich- nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are based on the drawings be explained in more detail. The person skilled in the art will expediently also consider the features disclosed in combination in the drawing, the description and the claims individually and combine them into useful further combinations.
Es zeigen schematisch It show schematic
Figur 1 ein Fahrzeug in der Vorderansicht mit einem Fahrerassistenzsystem und einem LiDAR-System zur Bestimmung von Entfernungen von Objekten zu dem Fahrzeug; FIG. 1 shows a front view of a vehicle with a driver assistance system and a LiDAR system for determining distances of objects from the vehicle;
Figur 2 eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der Figur 1 ; FIG. 2 shows a functional representation of the vehicle with the driver assistance system and the LiDAR system from FIG. 1;
Figur 3 eine Vorderansicht einer Empfangsmatrix einer Empfangseinrichtung des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2, wobei die Empfangsmatrix eine Vielzahl von linienartigen Empfangsbereichen aufweist, welche jeweils aus einer Vielzahl von Pixeln besteht; FIG. 3 shows a front view of a reception matrix of a reception device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2, the reception matrix having a multiplicity of linear reception areas, each of which consists of a multiplicity of pixels;
Figur 4 ein Signalstärke-Zeit-Diagramm mit Empfangsgrößen, welche aus einem elektromagnetischen Echosignal eines reflektierten elektromagnetischen Abtastsignals des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2 ermittelt wird, und vier beispielhaften Phasenbildern DCSo bis DCS3, welche mit jeweili gen Phasenverschiebungen von 90° als Empfangssignale aus dem Echo signal ermittelt werden; FIG. 4 shows a signal strength-time diagram with received quantities, which is determined from an electromagnetic echo signal of a reflected electromagnetic scanning signal of the LiDAR system from FIGS Received signals are determined from the echo signal;
Figur 5 ein Signalstärke-Zeit-Diagramm eines elektromagnetischen Abtastsignals des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2 ; FIG. 5 shows a signal strength-time diagram of an electromagnetic scanning signal of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2;
Figur 6 Signalstärke-Zeit-Diagramme eines elektromagnetischen Echosignals, oben, welches mit der Empfangseinrichtung des LiDAR-Systems aus den Figuren 1 und 2 empfangen werden kann, eines ersten und eines zweiten Shuttersignals, in der Mitte und unten, zur Ermittlung einer Empfangsgrö ße aus dem elektromagnetischen Echosignalen; FIG. 6 Signal strength-time diagrams of an electromagnetic echo signal, above, which can be received with the receiving device of the LiDAR system from FIGS. 1 and 2, of a first and a second shutter signal, in the middle and below, for determining a reception variable the electromagnetic echo signals;
Figur 7 ein Amplituden-Zeit-Diagramm, in dem die Zusammensetzung der jeweili gen und der vier Phasenbilder DCSo bis DCS3 gezeigt sind, bei denen Echosignale von retroreflektierenden Objekten zu optischem Überspre chen zwischen Pixeln des Empfangsmatrix aus der Figur 3 führen; FIG. 7 shows an amplitude-time diagram in which the composition of the respective and the four phase images DCS0 to DCS3 are shown, in which echo signals from retroreflective objects lead to optical crosstalk between pixels of the receiving matrix from FIG. 3;
Figur 8 ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen einem Korrek turfaktor Ci und einer Entfernung DR eines retroreflektierenden Objektziels darstellt, wobei der Korrekturfaktor Ci zur Korrektur eines optischen Über- Sprechens zwischen den Pixeln mit einem Korrekturverfahren gemäß ei nem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird; FIG. 8 shows a diagram which shows a relationship between a correction factor Ci and a distance DR of a retroreflective object target, the correction factor Ci being used to correct an optical over- Speech between the pixels is used with a correction method according to a first embodiment;
Figur 9 ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen Phasenverschie bungen und Testfaktoren darstellt, die für ein Korrekturverfahren zur Kor rektur eines optischen Übersprechens zwischen den Pixeln gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden; FIG. 9 is a diagram showing a relationship between phase shifts and test factors used for a correction method for correcting optical crosstalk between pixels according to a second embodiment;
Figur 10 ein zeitliches Ansteuerungsschema für beispielhaft einige Empfangsberei che der Empfangsmatrix aus der Figur 3, wonach die Empfangsbereiche abwechselnd mit einer Kurz-Integrationsdauer und einer Lang integrationsdauer angesteuert werden. FIG. 10 shows a temporal control scheme for some reception areas of the reception matrix from FIG. 3, according to which the reception areas are controlled alternately with a short integration period and a long integration period.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. The same components are provided with the same reference symbols in the figures.
Ausführungsform(en) der Erfindung embodiment(s) of the invention
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Figur 2 zeigt eine Funktionsdarstellung eines Teils des Fahr zeugs 10. FIG. 1 shows a front view of a vehicle 10 by way of example in the form of a passenger car. Figure 2 shows a functional representation of part of the vehicle 10.
Das Fahrzeug 10 verfügt über eine Detektionsvorrichtung beispielhaft in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbe reich 14 in Fahrtrichtung 16 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 18, respektive 18T und 18R, hin überwacht werden. Das LiDAR-System 12 kann auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Mit dem LiDAR-System 12 kön nen Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen D, respektive DT und DR, Rich tungen und Geschwindigkeiten von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10, respektive zum LiDAR-System 12, ermittelt werden. The vehicle 10 has a detection device, for example in the form of a LiDAR system 12. The LiDAR system 12 is arranged in the front bumper of the vehicle 10, for example. With the LiDAR system 12, a monitoring area 14 in the direction of travel 16 in front of the vehicle 10 can be monitored for objects 18, or 18T and 18R. The LiDAR system 12 can also be arranged elsewhere on the vehicle 10 and oriented differently. The LiDAR system 12 can be used to determine object information, for example distances D, or DT and DR, directions and speeds of objects 18 relative to the vehicle 10 or to the LiDAR system 12 .
Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln. Beispiel haft sind in der Figur 2 ein retroreflektives Objekt 1 8R, beispielsweise in Form eines Verkehrszeichens, einer Straßenmarkierungen oder dergleichen, in einer Entfernung DR und ein weniger stark reflektierendes Objekt 1 8T, beispielsweise ein Fußgänger, eine Wand oder dergleichen, in einer Entfernung DT, angedeutet. The objects 18 can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, for example potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, for example parking spaces, precipitation or the like. By way of example, a retroreflective object 1 8R, for example in the form of a traffic sign, road markings or the like, is shown in Figure 2 at a distance DR and a less reflective object 1 8T, such as a pedestrian, a wall or the like, at a distance DT is indicated.
Im Folgenden wird der einfacheren Erläuterung wegen jedes Objekt 18 mit einem einzi gen Objektziel gleichgesetzt. Ein Objektziel ist eine Stelle eines Objekts 18, an dem elektromagnetische Abtastsignale 20, welche von dem LiDAR-System 12 in den Über wachungsbereich 14 gesendet werden, reflektiert werden können. Jedes Objekt 18 weist in der Regel mehrere solcher Objektziele auf. In the following, for the sake of simplicity of explanation, each object 18 is equated with a single object target. An object target is a location on an object 18 at which electromagnetic scanning signals 20 transmitted from the LiDAR system 12 into the surveillance area 14 may be reflected. Each object 18 usually has a number of such object targets.
Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 22 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 22 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden. The LiDAR system 12 is connected to a driver assistance system 22 . The vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with the driver assistance system 22 .
Das LiDAR-System 12 umfasst beispielhaft eine Sendeeinrichtung 24, eine Empfangs einrichtung 26 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 28. The LiDAR system 12 includes, for example, a transmitting device 24, a receiving device 26 and a control and evaluation device 28.
Die Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können zentral oder dezentral realisiert sein. Teile der Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können auch in die Sendeeinrichtung 24 und/oder die Empfangseinrichtung 26 integriert sein. The functions of the control and evaluation device 28 can be implemented centrally or decentrally. Parts of the functions of the control and evaluation device 28 can also be integrated into the transmitting device 24 and/or the receiving device 26 .
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können elektrische Sendesignale 30, wie beispielsweise ein in der Figur 5 gestrichelt angedeutetes Rechtecksignal, erzeugt wer den. The control and evaluation device 28 can be used to generate electrical transmission signals 30, such as a square-wave signal indicated by dashed lines in FIG.
Die Sendeeinrichtung 24 kann mit den elektrischen Sendesignalen 30 angesteuert werden, sodass diese entsprechende elektromagnetische, beispielsweise optische, Ab tastsignale 20 in Form von Lichtsignalen, beispielsweise Lichtpulsen, wie beispielhaft auch in der Figur 5 gezeigt in Form von Rechtecksignalen, in den Überwachungsbe reich 14 sendet. In der Figur 5 ist der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich eine Modulationsperiode MP des entsprechenden Abtastsignals 20 in einem Signalstärke- Zeit-Diagramm gezeigt. In der Figur 5 ist lediglich zum Vergleich der zeitliche Verlauf des entsprechenden elektrischen Sendesignals 30 gezeigt, wobei sich die Einheit der Stärke des elektrischen Sendesignals 30 von der Signalstärke Ps des elektromagneti schen Abtastsignals 20 unterscheidet. Die Sendeeinrichtung 24 kann als Lichtquelle beispielsweise einen oder mehrere Laser aufweisen. Darüber hinaus kann die Sendeeinrichtung 24 optional eine Abtastsignal- Umlenkeinrichtung aufweisen, mit welcher die elektromagnetischen Abtastsignale 20 entsprechend in den Überwachungsbereich 14 gelenkt werden können. The transmission device 24 can be controlled with the electrical transmission signals 30, so that it transmits corresponding electromagnetic, for example optical, scanning signals 20 in the form of light signals, for example light pulses, as shown by way of example in Figure 5 in the form of square-wave signals, into the monitoring area 14 . For the sake of clarity, FIG. 5 shows only one modulation period MP of the corresponding sampled signal 20 in a signal strength versus time diagram. FIG. 5 only shows the time profile of the corresponding electrical transmission signal 30 for comparison purposes, with the unit of the strength of the electrical transmission signal 30 differing from the signal strength P s of the electromagnetic scanning signal 20 . The transmitting device 24 can have, for example, one or more lasers as a light source. In addition, the transmission device 24 can optionally have a scanning signal deflection device with which the electromagnetic scanning signals 20 can be correspondingly directed into the monitoring area 14 .
Die an einem Objekt 18 in Richtung der Empfangseinrichtung 26 als elektromagneti sche Echosignale 34 reflektierten elektromagnetischen Abtastsignale 20 können mit der Empfangseinrichtung 26 empfangen werden. In der Figur 6 oben ist beispielhaft ein Echosignal 34 gezeigt, welches zu dem Abtastsignal 20 aus der Figur 5 gehört. Das Echosignale 34 ist ebenso wie das entsprechende Abtastsignal 20 ein Rechtecksignal. The electromagnetic scanning signals 20 reflected on an object 18 in the direction of the receiving device 26 as electromagnetic echo signals 34 can be received with the receiving device 26 . At the top of FIG. 6, an echo signal 34 is shown as an example, which belongs to the scanning signal 20 from FIG. Like the corresponding scanning signal 20, the echo signal 34 is a square-wave signal.
Die Empfangseinrichtung 26 kann optional eine Echosignal-Umlenkeinrichtung aufwei sen, mit der die elektromagnetischen Echosignale 34 zu einer in der Figur 3 in der Vor deransicht gezeigten Empfangsmatrix 36 der Empfangseinrichtung 26 gelenkt werden. Die Empfangsmatrix 36 ist beispielsweise mit einem Flächensensor in Form eines CCD Sensors mit einer Vielzahl von Pixeln 38 realisiert. The receiving device 26 can optionally have an echo signal deflection device, with which the electromagnetic echo signals 34 are directed to a receiving matrix 36 of the receiving device 26 shown in the front view in FIG. The reception matrix 36 is implemented, for example, with an area sensor in the form of a CCD sensor with a large number of pixels 38 .
Mit den Pixeln 38 der Empfangsmatrix 36 können die jeweils auftreffenden Anteile des elektromagnetischen Echosignals 34 in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. With the pixels 38 of the reception matrix 36, the components of the electromagnetic echo signal 34 which are incident in each case can be converted into corresponding electrical reception signals.
Jedes Pixel 38 ist über geeignete Verschlussmittel für die Erfassung von elektromagne tischen Echosignalen 34 für definierte Aufnahmezeitbereiche TB aktivierbar. Zur besse ren Unterscheidung können im Folgenden unterschiedliche Aufnahmezeitbereiche TB mit unterschiedlichen Indices, beispielsweise i, versehen sein, also als Aufnahmezeitbe reich TBi bezeichnet werden. Beispielhaft sind die Pixel 38 jeweils in vier Aufnahmezeit bereichen TBi, nämlich TBo, TBi, TB2 und TB3, zur Erfassung von Empfangssignalen 34 aktivierbar, welche beispielsweise in der Figur 4 bezeichnet sind. Jeder Aufnahmezeit bereich TBi ist durch einen Startzeitpunkt und eine Integrationsdauer ΪINT definiert. Die Integrationsdauern ΪINT der Aufnahmezeitbereiche TBi sind deutlich kürzer als eine Peri odendauer tMOD der Modulationsperiode MP des Sendesignals 30 und des elektromag netischen Abtastsignals 20. Die zeitlichen Abstände zwischen jeweils zwei definierten Aufnahmezeitbereichen TBi sind kleiner als die Periodendauer tMOD der Modulationspe- riode MP. Mehrere hintereinander folgende Modulationsperioden MP können im Fol genden zur besseren Unterscheidung mit einem jeweiligen Index, beispielsweise k, ver sehen sein, also als Modulationsperiode MPk bezeichnet werden. Each pixel 38 can be activated via suitable locking means for the detection of electromagnetic echo signals 34 for defined recording time ranges TB. For better differentiation, different recording time ranges TB can be provided with different indices, for example i, in the following, ie they can be referred to as recording time range TBi. By way of example, the pixels 38 can each be activated in four recording time ranges TB1, namely TB0, TB1, TB2 and TB3, for detecting received signals 34, which are labeled in FIG. 4, for example. Each recording time range TBi is defined by a start time and an integration period ΪINT. The integration periods ΪINT of the recording time ranges TBi are significantly shorter than a period tMOD of the modulation period MP of the transmission signal 30 and the electromagnetic scanning signal 20. The time intervals between two defined recording time ranges TBi are shorter than the period tMOD of the modulation period period MP. Several consecutive modulation periods MP can be seen below for better distinction with a respective index, for example k, ver, ie referred to as modulation period MPk.
Während eines Aufnahmezeitbereichs TBi können auf das jeweilige Pixel 38 treffende Anteile von Echosignalen 34 in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewan delt werden. Aus den Empfangssignalen können jeweilige Phasenbilder DCSi (Differtial Correlation Sample) und deren Amplituden Ai ermittelt werden, welche jeweilige Signal ausschnitte des Echosignals 34 in den jeweiligen Aufnahmezeitbereichen TBi charakte risieren. Die Phasenbilder DCSo, DCSi, DCS2 und DCS3 und deren Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 charakterisieren die jeweilige Lichtmenge, die während den Aufnahmezeitbe reichen TBo, TBi, TB2 und TB3 imit den entsprechend aktivierten Pixeln 38 des Empfän gers 36 gesammelt wird. During a recording time range TBi, portions of echo signals 34 striking the respective pixel 38 can be converted into corresponding received electrical signals. From the received signals, respective phase images DCSi (Differential Correlation Sample) and their amplitudes Ai can be determined, which characterize respective signal excerpts of the echo signal 34 in the respective recording time ranges TBi. The phase images DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3 and their amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 characterize the respective amount of light that is collected during the recording time ranges TBo, TBi, TB2 and TB3 with the correspondingly activated pixels 38 of the receiver 36.
Beispielhaft kann jedes Pixel 38 individuell aktiviert und ausgelesen werden. Die Ver schlussmittel können auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Derartige Verschlussmittel können als sogenannte „Shutter“ realisiert werden. Bei spielhaft können die Pixel 38 mit entsprechenden periodischen Aufnahme- Steuersignalen in Form von Shuttersignalen 56-1 und 56-2 angesteuert werden. Bei spielhaft sind in der Figur 6 Mitte und unten die Shuttersignalen 56-1 und 56-2 gezeigt, mit denen die jeweiligen Empfängerpixel 38 angesteuert wird zur Ermittlung der Emp fangsgröße DCSo. Bei den Shuttersignalen 56-1 und 56-2 handelt es sich jeweils um Rechtecksignale mit der gleichen Periodendauer wie die Sendesignale 30, die Abtast signale 20 und die Echosignale 34. Die Shuttersignalen 56-1 und 56-2 werden über die elektrischen Sendesignale 30 oder gemeinsam mit diesen getriggert. So werden die elektrischen Empfangssignale zu den elektrischen Sendesignalen 30 in Bezug gebracht werden. Beispielhaft können die elektrischen Sendesignale 30 zu einem Startzeitpunkt ST, welcher in der Figur 4 angedeutet ist, getriggert werden. Die Empfängerpixel 38 werden mit den entsprechend zeitlich versetzten Shuttersignalen 56-1 und 56-2 getrig gert. For example, each pixel 38 can be activated and read out individually. The closure means can be implemented in software and/or hardware. Such closure means can be realized as a so-called “shutter”. By way of example, the pixels 38 can be driven with corresponding periodic recording control signals in the form of shutter signals 56-1 and 56-2. By way of example, the shutter signals 56-1 and 56-2 are shown in FIG. 6 in the middle and at the bottom, with which the respective receiver pixels 38 are controlled in order to determine the reception variable DCSo. The shutter signals 56-1 and 56-2 are square-wave signals with the same period as the transmission signals 30, the scanning signals 20 and the echo signals 34. The shutter signals 56-1 and 56-2 are transmitted via the electrical signals 30 or triggered together with these. Thus, the received electrical signals will be related to the transmitted electrical signals 30 . For example, the electrical transmission signals 30 can be triggered at a starting time ST, which is indicated in FIG. The receiver pixels 38 are triggered with the shutter signals 56-1 and 56-2, which are offset in time accordingly.
Die Pixel 38 sind flächig in beispielhaft mehr als 100 Empfängerbereichen EBi in Form von Linien mit jeweils beispielhaft mehr als 100 Pixeln 38 angeordnet. Beispielhaft wer den die Pixel 38 eines Empfängerbereichs EBi in einer Modulationsperiode MPk gleich- zeitig im selben Aufnahmezeitbereich TBi aktiviert. Die Pixel 38 benachbarter Empfän gerbereiche EBi können in einer Modulationsperiode MPk beispielhaft in unterschiedli chen oder gleichen Aufnahmezeitbereichen TBi aktiviert werden. The pixels 38 are arranged areally in, for example, more than 100 receiver areas EBi in the form of lines, each with, for example, more than 100 pixels 38 . For example, the pixels 38 of a receiver area EBi are equal in a modulation period MPk activated early in the same recording time range TBi. The pixels 38 of adjacent receiver areas EBi can be activated in a modulation period MPk, for example, in different or identical recording time ranges TBi.
Die Empfangseinrichtung 26 kann optional optische Elemente, beispielsweise refraktive Elemente, diffraktive Elemente und/oder reflektierende Elemente oder dergleichen, aufweisen, mit denen aus dem Überwachungsbereich 14 kommende elektromagneti sche Echosignale 34 in Richtung der Empfängerbereiche EBi betrachtet abhängig von der Richtung, aus der sie kommen auf jeweilige Pixel 38 abgebildet werden. So kann aus der Position der angeleuchteten Pixel 38 innerhalb eines Empfängerbereichs EBi die Richtung eines Objekts 18, an dem das Abtastsignal 38 reflektiert wird, ermittelt werden. In Richtung senkrecht zu den Empfängerbereichen EBi betrachtet werden die Echosignale 34 möglichst gleichmäßig auf die Pixel 38 in der gleichen Spalte aller Emp fängerbereiche EBi abgebildet. The receiving device 26 can optionally have optical elements, for example refractive elements, diffractive elements and/or reflective elements or the like, with which electromagnetic echo signals 34 coming from the monitoring area 14 are viewed in the direction of the receiving areas EBi depending on the direction from which they come are mapped onto respective pixels 38. The direction of an object 18 on which the scanning signal 38 is reflected can thus be determined from the position of the illuminated pixels 38 within a receiver area EBi. Viewed in the direction perpendicular to the receiver areas EBi, the echo signals 34 are imaged as uniformly as possible on the pixels 38 in the same column of all receiver areas EBi.
In der Figur 4 sind eine Modulationsperiode MP einer Empfangs-Hüllkurve 42 der Emp fangsgrößen DCSo, DCSi, DCS2 und DCS3 in einem gemeinsamen Signalstärke-Zeit- Diagramm gezeigt. FIG. 4 shows a modulation period MP of a reception envelope curve 42 of the reception variables DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3 in a common signal strength/time diagram.
Die Empfangs-Hüllkurve 42 ist gegenüber dem Startzeitpunkt ST zeitlich versetzt. Der Zeitversatz in Form einer Phasendifferenz F charakterisiert die Flugzeit zwischen dem Aussenden des elektromagnetischen Abtastsignals 20 und dem Empfang des entspre chenden elektromagnetischen Echosignals 34. The reception envelope curve 42 is offset in time with respect to the start time ST. The time offset in the form of a phase difference F characterizes the flight time between the transmission of the electromagnetic scanning signal 20 and the reception of the corresponding electromagnetic echo signal 34.
Aus der Phasendifferenz F kann die Entfernung D des reflektierenden Objekts 18 ermit telt werden. Die Phasenverschiebung F kann daher als Entfernungsgröße für die Ent fernung D verwendet werden. Die Flugzeit ist bekanntermaßen proportional zur Entfer nung D des Objekts 18 relativ zu dem LiDAR-System 12. The distance D of the reflecting object 18 can be determined from the phase difference F. The phase shift F can therefore be used as a distance variable for distance D. The time of flight is known to be proportional to the distance D of the object 18 relative to the LiDAR system 12.
Die Periodendauer tMOD der Sendesignale 30 und der Abtastsignale 20 gibt die maxi male Entfernung vor, die mit dem LiDAR-System 12 noch eindeutig erfasst werden kann. Die Periodendauer tMOD ist größer als die Flugzeit des Abtastsignals 20 und des Echosignals 34 bei Reflexionen an Objekten 18 in der maximalen interessierenden Ent fernung. Die Messdauer einer Messung entspricht der Periodendauer tMOD. Beispielhaft kann die Periodendauer tMOD in der Größenordnung von etwa 40 ms bis 50 ms liegen. Es können kontinuierlich Entfernungsmessungen innerhalb des Eindeutigkeitsbereichs durchgeführt werden. Entfernungen außerhalb der maximalen Entfernung, welche sich nicht innerhalb des Eindeutigkeitsbereichs befinden, können durch entsprechende, hier nicht weiter interessierende Datenbearbeitung ebenfalls erfasst werden. The period duration tMOD of the transmission signals 30 and the scanning signals 20 specifies the maximum distance that can still be clearly detected with the LiDAR system 12 . The period tMOD is greater than the flight time of the scanning signal 20 and the echo signal 34 in the case of reflections from objects 18 at the maximum distance of interest. The measurement duration of a measurement corresponds to the period duration tMOD. Exemplary the period duration tMOD can be of the order of about 40 ms to 50 ms. Distance measurements can be carried out continuously within the unambiguity range. Distances outside the maximum distance, which are not within the unambiguous range, can also be recorded by appropriate data processing, which is of no further interest here.
Die Empfangs-Hüllkurve 42 kann durch beispielhaft vier Stützstellen in Form der vier Phasenbilder DCSo, DCSi, DCS2 und DCS3 angenähert werden. Alternativ kann die Empfangs-Hüllkurve 42 auch durch mehr oder weniger Stützstellen in Form von Pha senbildern angenähert werden. The reception envelope curve 42 can be approximated by four interpolation points in the form of the four phase images DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3. Alternatively, the reception envelope curve 42 can also be approximated by more or fewer support points in the form of phase images.
Die Aufnahmezeitbereiche TBo, TB1, TB2 und TB3 werden jeweils bezogen auf ein Startereignis beispielhaft in Form eines Triggersignals für das elektrische Sendesignal 30 gestartet. Beispielhaft erstreckt sich die Modulationsperiode MPk des Sendesignals 30 und damit des Abtastsignals 20 über 360°. Die Aufnahmebereiche TBo, TB1, TB2 und TB3 starten beispielhaft jeweils mit einem Abstand von 90° bezogen auf die Modulati onsperiode MP zueinander. The recording time ranges TBo, TB1, TB2 and TB3 are each started in relation to a start event, for example in the form of a trigger signal for the electrical transmission signal 30 . For example, the modulation period MPk of the transmission signal 30 and thus of the sampled signal 20 extends over 360°. The recording areas TBo, TB1, TB2 and TB3 each start at a distance of 90° relative to the modulation period MP.
Eine Entfernung D eines erfassten Objekts 18 kann beispielhaft aus den Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 der Phasenbilder DCSo, DCS1, DCS2 und DCS3 für ein jeweiliges Pixel 38 wie folgt rechnerisch angenähert werden:
Figure imgf000021_0001
A distance D of a detected object 18 can be calculated, for example, from the amplitudes Ao, Ai, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 for a respective pixel 38 as follows:
Figure imgf000021_0001
Dabei sind c die Lichtgeschwindigkeit und fsdie Modulationsfrequenz des Sendesignals 30. Der Term aus den Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 der Phasenbilder DCSo, DCS1, DCS2 und DCS3 repräsentiert die Phasenverschiebung F. Here, c is the speed of light and fs is the modulation frequency of the transmission signal 30. The term from the amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 represents the phase shift F.
Wenn eine Szene mit unterschiedlich stark reflektierenden Objekten 18, wie beispielhaft in der Figur 3 gezeigt dem Objekt 18T und dem retroreflektiven Objekt 18R, vorliegt, kann die Stärke des Echosignals 34, welches an dem retroreflektiven Objekt 18R reflek tiert wird, deutlich größer sein als die Stärke des Echosignals 34, welches an dem we niger stark reflektierenden Objekt 18T reflektiert wird. Abhängig von der Integrations- dauer ΪINT kann das Echosignal 34 von dem retroreflektiven Objekt 18R ZU optischem Übersprechen zwischen den Pixeln 38, welche direkt von dem Echosignal 34 des ret roreflektiven Objekt 18R getroffen werden, und den benachbarten Pixeln 38, welche beispielsweise von den Echosignalen 34 des Objekts 18T getroffen werden, führen. Ab hängig von der Integrationsdauer ΪINT kann die Messung für das retroreflektiven Objekt 18R selbst übersteuert sein. Folglich können die Entfernungen D der Objekt 18 nicht oder nicht korrekt ermittelt werden. If there is a scene with objects 18 reflecting differently, as shown by way of example in FIG Strength of the echo signal 34 reflected from the less reflective object 18T. Depending on the integration Duration ΪINT, the echo signal 34 from the retroreflective object 18R can cause optical crosstalk between the pixels 38 that are directly hit by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R and the neighboring pixels 38 that are hit by the echo signals 34 of the object 18T, for example , to lead. Depending on the integration period ΪINT, the measurement for the retroreflective object 18R itself can be overdriven. Consequently, the distances D of the object 18 cannot be determined or cannot be determined correctly.
Aufgrund von internen Reflexionen beispielsweise in einem optischen Empfangspfad und/oder durch optisches Übersprechen in der Empfangsmatrix 36 kann das Signal der Entfernungsmessung über große Teile der Empfangsmatrix 36 verschmieren. Das von dem retroreflektiven Objekt 18R reflektierte Echosignal 34 können die Echosignale 34 von dem anderen Objekt 18T in der Empfangsmatrix 36 effektiv überlagern und die do minante Information im restlichen Bild bilden. Für das Objekt 18T wird so fälschlicher weise die Entfernung DR des retroreflektiven Objekt 18R angenommen. Due to internal reflections, for example in an optical reception path and/or due to optical crosstalk in the reception matrix 36, the signal from the distance measurement can smear over large parts of the reception matrix 36. The echo signal 34 reflected from the retroreflective object 18R can effectively overlay the echo signals 34 from the other object 18T in the reception matrix 36 and form the dominant information in the rest of the image. The distance DR of the retroreflective object 18R is thus incorrectly assumed for the object 18T.
In der Figur 7 ist ein Amplituden-Zeit-Diagramm für die jeweiligen Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 von vier Phasenbildern DCSo, DCS1, DCS2 und DCS3 bei einer beispielhaften Entfernungsmessung mit einem beispielhaften Pixel 38, welcher der besseren Unter scheidbarkeit wegen im Folgenden als Zielpixel 38 für das interessierende Objekt 18T bezeichnet wird, gezeigt. Die Entfernungsmessung ist einer Messphase MP bei der in der Figur 3 beispielhaft gezeigten Szene mit dem Objekt 18T und dem retroreflektiven Objekt 18R erfolgt. Das Zielpixel 38 wird direkt von dem Echosignal 34 angestrahlt, das von dem Objekt 18T kommt. Ferner wirkt sich optisches Übersprechen von Pixeln 38, welche mit dem starken Echosignal 34 angestrahlt werden, welches von dem retrore flektiven Objekt 18R kommt, auf die mit dem Zielpixel 38 erfassten Phasenbildern DCSo, DCS1, DCS2 und DCS3 und deren Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 aus. FIG. 7 shows an amplitude-time diagram for the respective amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of four phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 in an exemplary distance measurement with an exemplary pixel 38, which is shown below for better differentiation referred to as the target pixel 38 for the object of interest 18T. The distance measurement took place in a measurement phase MP in the scene with the object 18T and the retroreflective object 18R shown as an example in FIG. The target pixel 38 is directly illuminated by the echo signal 34 coming from the object 18T. Furthermore, optical crosstalk from pixels 38, which are illuminated with the strong echo signal 34 coming from the retroreflective object 18R, affects the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3 acquired with the target pixel 38 and their amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 off.
Jede Amplitude Ak, wobei k der Index für das entsprechende Phasenbild DCSk ist, wel che mit dem Zielpixel 38 erfasst wird, setzt sich zusammen aus einem Grundrauschen N, in der Figur 7 jeweils unten, einem Amplitudenanteil AAT,k , Figur 7 in der Mitte, wel cher von dem Echosignal 34 des Objekts 18T herrührt, und einem Amplitudenanteil AAR,k, Figur 7 oben, welcher vom optischen Übersprechen des Echosignals 34 des ret roreflektiven Objekts 18R herrührt. Das Grundrauschen N ist über alle Phasenbilder DCSk nahezu gleich. Each amplitude Ak, where k is the index for the corresponding phase image DCSk, which is detected with the target pixel 38, is made up of a background noise N, in each case at the bottom in FIG. 7, and an amplitude component AAT,k, FIG. 7 in the middle , which originates from the echo signal 34 of the object 18T, and an amplitude component AAR,k, FIG. 7 above, which originates from the optical crosstalk of the echo signal 34 of the retroreflective object 18R. The background noise N is almost the same across all phase images DCSk.
Der Amplitudenanteil AAT,k des Objekts 18T ist abhängig von der Entfernung DT, in der sich das Objekt 1 8T befindet, und entsprechend von der Phasenverschiebung Ft . Es gilt: The amplitude component AAT,k of the object 18T depends on the distance DT at which the object 1 8T is located and, accordingly, on the phase shift Ft . The following applies:
(G 2) AAT k — AT k sin(fM0DtINT + Ft) (G 2) AA T k — A T k sin(f M0D t INT + F t )
Dabei sind AT,k ein Amplituden-Parameter des Phasenbildes DCSk für das Objekt 18T, fMOD die Modulationsfrequenz des Sendesignals 30 und ΪINT die Integrationsdauer für die Messung. In this case AT,k is an amplitude parameter of the phase image DCSk for the object 18T, fMOD is the modulation frequency of the transmission signal 30 and ΪINT is the integration period for the measurement.
Der Amplitudenanteil AAR,k aus dem Übersprecheffekt des retroreflektiven Objekts 18R auf das Zielpixel 38 ist abhängig von der Entfernung DR, in der sich das retroreflektive Objekt 18R befindet, und entsprechend von der Phasenverschiebung OR. ES gilt:
Figure imgf000023_0001
The amplitude component AAR,k from the crosstalk effect of the retroreflective object 18R on the target pixel 38 is dependent on the distance DR at which the retroreflective object 18R is located and correspondingly on the phase shift OR. IT applies:
Figure imgf000023_0001
Dabei sind Ai,R,k individuelle Amplituden-Parameter des Phasenbildes DCSkfür die Pixel 38, die von dem Echosignal 34 des retroreflektiven Objekts 18R angeleuchtet werden und von denen ein optisches Übersprechen zu benachbarten Pixeln 38 ausgeht. Der Laufparameter i bezeichnet die Pixel 38, außer dem Zielpixel 38, von denen optisches Übersprechen ausgeht. In this case, Ai,R,k are individual amplitude parameters of the phase image DCSk for the pixels 38 which are illuminated by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R and from which optical crosstalk to neighboring pixels 38 emanates. The run parameter i designates the pixels 38, other than the target pixel 38, from which optical crosstalk originates.
Für die Amplituden Ak , welche mit dem Zielpixel 38 erfasst werden, gilt:
Figure imgf000023_0002
For the amplitudes Ak, which are detected with the target pixel 38, the following applies:
Figure imgf000023_0002
Ohne das Grundrauschen N und den Amplitudenanteil AAR,k aus dem optischen Uber sprecheffekt könnte mithilfe der mit dem beispielhaften Zielpixel 38 erfassten Phasen bildern DCSo, DCSi, DCS2 und DCS3 entsprechend der obigen Gleichung G1 die Ent- fernung DT des Objekts 18t ermittelt werden aus: Without the background noise N and the amplitude component AAR,k from the optical crosstalk effect, using the phase images DCSo, DCSi, DCS2 and DCS3 captured with the exemplary target pixel 38 according to the above equation G1, the corresponding distance DT of the object 18t can be determined from:
(G5)
Figure imgf000024_0001
(G5)
Figure imgf000024_0001
Das Grundrauschen N kann einfach beispielsweise mittels Kalibrationsmessungen er mittelt werden. The background noise N can easily be determined, for example by means of calibration measurements.
Der Amplitudenanteil AAR.L aus dem optischen Übersprecheffekt kann wie folgt mittels einem Korrekturterm KT angenähert werden. The amplitude component AAR.L from the optical crosstalk effect can be approximated as follows using a correction term KT.
Hierzu werden wenigstens eine Entfernungsmessung (Kurz-Entfernungsmessung) in einer Kurz-Messphase in Form einer Messperiode MPK mit einer Kurz-Integrationsdauer tiNT.K und wenigstens eine Entfernungsmessung (Lang-Entfernungsmessung) in einer Lang-Messphase in Form einer Messperiode MPL mit einer Lang-Integrationsdauer tiNT.L durchgeführt. Die Entfernungsmessungen können beispielhaft nach einem Ansteue rungsschema durchgeführt werden, dass weiter unten in Verbindung mit der Figur 10 erläutert wird. For this purpose, at least one distance measurement (short distance measurement) in a short measurement phase in the form of a measurement period MPK with a short integration period tiNT.K and at least one distance measurement (long distance measurement) in a long measurement phase in the form of a measurement period MPL with a long -Integration time tiNT.L performed. The distance measurements can be carried out, for example, according to a control scheme that is explained further below in connection with FIG.
Die Länge der Kurz-Integrationsdauer ΪINT,K ist so gewählt, dass auch die starken Echo signale 34 von dem retroreflektiven Objekt 18R nicht zu einer Übersteuerung in der Empfangsmatrix 36 führt. Beispielsweise kann die Kurz-Integrationsdauer ΪINT,K etwa 1 ps betragen. Aus den bei der Kurz-Entfernungsmessung erfassten Amplituden Ao, A-i, A2 und A3 der Phasenbilder DCSo, DCS1, DCS2 und DCSawird die Phasenverschiebung OR für das retroreflektiven Objekt 18R ermittelt, welche mit der Entfernung DR korreliert. The length of the short integration period ΪINT,K is chosen such that the strong echo signals 34 from the retroreflective object 18R do not lead to an overload in the reception matrix 36 either. For example, the short integration time ΪINT,K can be about 1 ps. The phase shift OR for the retroreflective object 18R, which correlates with the distance DR, is determined from the amplitudes Ao, A-i, A2 and A3 of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCSa recorded during the short distance measurement.
Die Länge der Lang-Integrationsdauer tiNT.L ist so gewählt, dass auch schwächere Echosignale 34 von dem Objekt 18T erfasst werden können. Beispielsweise kann die Lang-Integrationsdauer tiNT.L etwa 1000 ps betragen. Es wird im Folgenden der einfa chen Verständlichkeit wegen davon ausgegangen, dass die Echosignale 34 von dem Objekt 18T lediglich von einem Pixel 38 (Zielpixel 38) während der Lang- Entfernungsmessung erfasst werden. The length of the long integration period tiNT.L is chosen such that weaker echo signals 34 from the object 18T can also be detected. For example, the long integration period tiNT.L can be about 1000 ps. For the sake of simplicity, it is assumed below that the echo signals 34 from the object 18T are only detected by one pixel 38 (target pixel 38) during the long-distance measurement.
Der Korrekturterm KT ergibt sich auf Basis der Phasenverschiebung OR aus der Kurz- Entfernungsmessung wie folgt: The correction term KT is based on the phase shift OR from the short Distance measurement as follows:
(G6) KT — ' ' Cj sin(fM0DtINT i + Fb) i (G6) KT — '' C j sin(f MOD t INT i + F b ) i
Dabei ist Ci ein jeweiliger Korrekturfaktor für die Pixel 38 außerdem Zielpixel 38. Der Korrekturfaktor Ci kann, wie weiter unten näher erläutert wird, vorgegeben werden oder aus Messwerten von Entfernungsmessungen ermittelt werden. Der Korrekturterm KT wird umso größer, je länger die Integrationsdauer ΪINT, L ist. Ferner wird der Korrektur term KT umso größer, Je größer die Anzahl der Pixel 38 ist, die bei der Kurz- Entfernungsmessung als von Echosignalen 34 des retroreflektiven Objekts 18R getrof fen erfasst werden. In this case, Ci is a respective correction factor for the pixels 38 as well as target pixels 38. As will be explained in more detail below, the correction factor Ci can be specified or determined from measured values of distance measurements. The longer the integration period ΪINT,L, the greater the correction term KT. Furthermore, the correction term KT becomes all the larger, the greater the number of pixels 38 that are detected as having been hit by echo signals 34 of the retroreflective object 18R in the short distance measurement.
Von den bei der Lang-Entfernungsmessung erfassten Amplituden Ak , nämlich Ao, Ai, A2 und A3, der Phasenbilder DCSo, DCS1, DCS2 und DCS3 werden jeweils das Grund rauschen N und der Korrekturterm KT wie folgt von den erfassten Amplituden Ak, näm lich Ao, A-i, A2 und A3, abgezogen und entsprechende korrigierte Amplituden Ak,corr , nämlich Ao,corr, Ai,corr, A2,corr und A3,corr , ermittelt!
Figure imgf000025_0001
also
Figure imgf000025_0002
From the amplitudes Ak recorded during the long distance measurement, namely Ao, Ai, A2 and A3, of the phase images DCSo, DCS1, DCS2 and DCS3, the background noise N and the correction term KT are determined as follows from the recorded amplitudes Ak, namely Ao , Ai, A2 and A3, and the corresponding corrected amplitudes Ak,corr , namely Ao,corr, Ai,corr, A2,corr and A3,corr , are determined!
Figure imgf000025_0001
so
Figure imgf000025_0002
Auf diese Weise wird der Einfluss des optischen Übersprechens durch das retroreflekti- ve Objekt 18R vermindert. In this way, the influence of the optical crosstalk through the retroreflective object 18R is reduced.
Aus den korrigierten Amplituden Ao,corr, Ai,Corr, A2,corr und A3,corr wird analog zu der Glei chung G5 die Entfernung DT des Objekts 1 8T ermittelt:
Figure imgf000025_0003
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele für Verfahren zur Ermittlung des Kor rekturterms KT erläutert:
The distance DT of object 1 8T is determined from the corrected amplitudes Ao,corr, Ai, Corr , A2,corr and A3,corr analogously to equation G5:
Figure imgf000025_0003
Two exemplary embodiments for methods for determining the correction term KT are explained below:
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Korrekturterms KT wird der Korrekturfaktor Ci beispielsweise aus Modellbetrachtungen vorgegeben. Dabei wird da von ausgegangen, dass die individuellen Amplituden-Parameter Ai,R,k des Phasenbildes DCSkfür die Pixel 38, die von dem Echosignal 34 des retroreflektiven Objekts 18R ange leuchtet werden, aus Gleichung G3 von der Entfernung DR des retroreflektiven Objekts 18R abhängen. Entsprechend wird der Korrekturfaktor Ci abhängig von der Entfernung DR vorgegeben. Beispielsweise kann zwischen dem Korrekturfaktor Ci und der Entfer nung DR einen exponentiellen Zusammenhang bestehen, wie er in der Figur 8 gezeigt ist. In a first exemplary embodiment for determining the correction term KT, the correction factor Ci is specified, for example, from model considerations. It is assumed that the individual amplitude parameters Ai,R,k of the phase image DCSk for the pixels 38 that are illuminated by the echo signal 34 of the retroreflective object 18R depend on the distance DR of the retroreflective object 18R from Equation G3. Correspondingly, the correction factor Ci is specified as a function of the distance DR. For example, there can be an exponential relationship between the correction factor Ci and the distance DR, as shown in FIG.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Korrekturterms KT wird der Korrekturfaktor Ci aus Messwerten von Entfernungsmessungen ermittelt. Dabei werden mithilfe der Gleichung G8 für die Pixel 38, welche eine Phasenverschiebung Fr in der Nähe der Phasenverschiebung OR für das retroreflektive Objekt 18R haben, für ver schiedene Testfaktoren TFi , die anstelle des Korrekturfaktors Ci eingesetzt werden, die jeweiligen Test-Phasenverschiebungen <t>Test berechnet. Die Test- Phasenverschiebungen 0Test nähern sich bei guter Ernährung mit dem entsprechenden Testfaktor TFi der Phasenverschiebung Ft, welche dem erfassten Objekt 18T ent spricht. In a second exemplary embodiment for determining the correction term KT, the correction factor Ci is determined from measured values of distance measurements. Here, using Equation G8, for the pixels 38 that have a phase shift Fr close to the phase shift OR for the retroreflective object 18R, for different test factors TFi that are used instead of the correction factor Ci, the respective test phase shifts <t> test calculated. With good nutrition, the test phase shifts 0Test approach the phase shift Ft, which corresponds to the detected object 18T, with the corresponding test factor TFi.
Die auf Basis der Gleichung G8 angepasste Gleichung lautet:
Figure imgf000026_0001
The adjusted equation based on equation G8 is:
Figure imgf000026_0001
In der Figur 9 ist der Zusammenhang zwischen der Test-Phasenverschiebung Ftqeί und dem Testfaktoren TFi in einem Diagramm gezeigt. Dort sind die Test- Phasenverschiebungen Ftqeί für beispielhaft neun unterschiedliche Testfaktoren TFi.i bis TFi,g dargestellt. The relationship between the test phase shift Ft q eί and the test factor TFi is shown in a diagram in FIG. There the test phase shifts Ftqeί for, for example, nine different test factors TFi.i to TFi,g shown.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen Ftqeί für die ersten drei Testfakto ren TFi,i bis TFi,3, in der Figur 9 links, liegen alle etwa auf einem ersten Plateau 46 im Bereich der Phasenverschiebung Fh für das retroreflektive Objekt 18R. The pairs of values for the test phase shifts Ftqeί for the first three test factors TFi,i to TFi,3, on the left in FIG. 9, all lie approximately on a first plateau 46 in the area of the phase shift Fh for the retroreflective object 18R.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen Ftqeί für die letzten drei Testfakto ren TFi,7 bis TFi,9, in der Figur 9 rechts, liegen alle etwa auf einem zweiten Plateau 48 im Bereich der Phasenverschiebung Fh für das retroreflektive Objekt 18R zuzüglich 180°. The pairs of values for the test phase shifts Ftqeί for the last three test factors TFi,7 to TFi,9, on the right in FIG. 9, are all approximately on a second plateau 48 in the area of the phase shift Fh for the retroreflective object 18R plus 180°.
Die Wertepaare für die Test-Phasenverschiebungen <t>Test für die mittleren Testfaktoren TFi,4 bis TFi,6 liegen etwa auf einer Geraden 50, welche sich zwischen dem Wertepaar für die Test-Phasenverschiebung <t>Test für den Testfaktor TFi,3 und dem Wertepaar für die Test-Phasenverschiebung <t>Test für den Testfaktor TFi,z , also zwischen dem ersten Plateau 46 und dem zweiten Plateau 48, erstreckt. The pairs of values for the test phase shifts <t>Test for the mean test factors TFi,4 to TFi,6 lie approximately on a straight line 50, which extends between the pair of values for the test phase shifts <t>Test for the test factors TFi,3 and the pair of values for the test phase shift <t>Test for the test factor TFi,z , ie between the first plateau 46 and the second plateau 48 .
Zur Ermittlung des gesuchten Korrekturfaktors Ci wird angenommen, dass die tatsächli che Phasenverschiebung Ft für das Objekt 1 8T in der Mitte zwischen der Phasenver schiebung <t>R und der Phasenverschiebung OR +180° liegt. Aus der Figur 9 ist ersicht lich, dass das Wertepaar mit der Phasenverschiebung Ft und dem Korrekturfaktor Ci auf der Geraden 50 liegt. Der gesuchte Korrekturfaktor Ci kann beispielsweise durch ein numerisches Verfahren, ein Iterationsverfahren oder dergleichen ermittelt werden. To determine the desired correction factor Ci, it is assumed that the actual phase shift Ft for the object 1 8T lies in the middle between the phase shift <t>R and the phase shift OR +180°. It can be seen from FIG. 9 that the pair of values with the phase shift Ft and the correction factor Ci lies on the straight line 50. The correction factor Ci sought can be determined, for example, by a numerical method, an iteration method or the like.
Sollte die Phasenverschiebung Ft ohnehin im Bereich der Phasenverschiebung Fh liegen, so ist keine große Änderung der Phasenverschiebung zu erwarten. If the phase shift Ft is in the range of the phase shift Fh anyway, no major change in the phase shift is to be expected.
Mit dem Verfahren gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel kann die korrekte Reich weite des unter dem Störsignal des retroreflektiven Objekts 1 8R liegenden Signals des Objekts 1 8T herausgerechnet werden. Dieses Verfahren funktioniert sehr gut, wenn die Überstrahlung durch das Störsignale sehr stark ist, da sich die beiden Plateaus 46 und 48 stark unterscheiden. With the method according to the second exemplary embodiment, the correct range of the signal of the object 1 8T lying below the interference signal of the retroreflective object 1 8R can be calculated out. This method works very well when the spillover from the interference signal is very strong, since the two plateaus 46 and 48 differ greatly.
Die beiden Verfahren zur Ermittlung des Korrekturterms KT gemäß der oben erläuterten Ausführungsbeispiele können, auch in unterschiedlichen Reihenfolgen, kombiniert wer den. The two methods for determining the correction term KT according to the one explained above Exemplary embodiments can also be combined in different orders.
In der Figur 10 ist ein zeitliches Ansteuerungsschema für beispielhaft vier Empfangsbe reiche EBn bis EBn+3 für Messzyklen mit jeweils mit vier Modulationsperioden MPi bis MP gezeigt, welches für das oben beschriebene Verfahren zur Korrektur des Über sprechens verwendet werden kann. In der Figur 10 ist beispielhaft ein vollständiger Messzyklus mit den Modulationsperioden MPi bis MP4 und ein Ausschnitt eines weite ren Messzyklus mit den Modulationsperioden MPi bis MP3 dargestellt. FIG. 10 shows a timing control scheme for an example of four reception areas EBn to EBn +3 for measurement cycles each with four modulation periods MPi to MP, which can be used for the above-described method for correcting crosstalk. FIG. 10 shows an example of a complete measurement cycle with the modulation periods MPi to MP4 and a section of another measurement cycle with the modulation periods MPi to MP3.
In jeder Modulationsperiode MPi werden die Empfangsbereiche EBn bis EBn+3 mit un terschiedlichen Aufnahmezeitbereichen TBo bis TB3 angesteuert. Die Empfangsberei che EBn bis EBn+3 erfassen in der Modulationsperiode MPi insgesamt alle vier Phasen bilder DCSo bis DCS3. Beispielsweise erfolgen in der ersten Modulationsperiode MPi die Ansteuerung des Empfangsbereichs EBn mit dem Aufnahmezeitbereich TBo, die Ansteuerung des Empfangsbereichs EBn+i mit dem Aufnahmezeitbereich TB1, die An steuerung des Empfangsbereichs EBn+2 mit dem Aufnahmezeitbereich TB2 und die An steuerung des Empfangsbereichs EBn+3 mit dem Aufnahmezeitbereich TB3. In each modulation period MPi, the reception areas EB n to EB n+3 are activated with different recording time areas TBo to TB3. The reception areas EBn to EBn +3 cover all four phase images DCS0 to DCS3 in the modulation period MPi. For example, in the first modulation period MPi, the reception area EB n is activated with the recording time range TBo, the reception area EB n+i is activated with the recording time range TB1, the reception area EB n +2 is activated with the recording time range TB2 and the reception area is activated EB n+3 with the recording time range TB3.
Mit Fortschreiten der Modulationsperioden MP wird bei den Empfangsbereichen EBn bis EBn+3 jeweils der Zähler i für den jeweiligen Aufnahmezeitbereich TBi um eins erhöht. So wird in vier hintereinander folgenden Modulationsperioden MP jeder der Empfangs bereiche EBn bis EBn+3 insgesamt mit allen vier Aufnahmezeitbereichen TBo bis TB3 angesteuert. Beispielsweise wird der Empfangsbereich EBn in den vier nacheinander folgenden Modulationsperioden MPi bis MP4 nacheinander mit den Aufnahmezeitberei chen TBo bis TB3 angesteuert. As the modulation periods MP progress, the counter i for the respective recording time range TBi is incremented by one in the reception ranges EB n to EBn +3 . Thus, in four successive modulation periods MP, each of the reception areas EBn to EBn +3 is controlled with a total of all four recording time areas TBo to TB3. For example, the reception area EB n is activated in the four successive modulation periods MPi to MP 4 in succession with the recording time areas TBo to TB3.
Jeweils in der zweiten Modulationsperiode MP2 eines Messzyklus werden die Emp fangsbereiche EBn bis EBn+3 mit der Kurz-Integrationsdauer ΪINT,K, beispielhaft mit 1 ps, angesteuert. In den jeweils zweiten Modulationsperioden MP2 wird jeweils eine oben beschriebene Kurz-Entfernungsmessung durchgeführt. Die zweiten Modulationsperio den MP2 bilden Kurz-Messphasen und sind in der Figur 10 der besseren Unterscheid barkeit wegen zusätzlich mit dem Index „K“ versehen. Jeweils in der ersten Modulationsperiode MPi, der dritten Modulationsperiode MP3 und der vierten Modulationsperioden MP4 werden die Empfangsbereiche EBn bis EBn+3 mit der Lang-Integrationsdauer tiNT.L, beispielhaft mit 1000 ps, angesteuert. In den Modula tionsperioden MPi, MP3 und MP4 werden die oben beschriebene Lang- Entfernungsmessungen durchgeführt. Die Modulationsperioden MPi, MP3 und MP4 bil den Lang-Messphasen und sind in der Figur 10 der besseren Unterscheidbarkeit wegen zusätzlich mit dem Index „L“ versehen. In each case in the second modulation period MP2 of a measurement cycle, the reception areas EBn to EBn +3 are driven with the short integration period ΪINT,K, for example with 1 ps. A short distance measurement as described above is carried out in each case in the second modulation periods MP2. The second modulation periods MP2 form short measurement phases and are additionally provided with the index “K” in FIG. 10 for better differentiation. In the first modulation period MPi, the third modulation period MP3 and the fourth modulation period MP4, the reception areas EB n to EB n+3 are driven with the long integration period tiNT.L, for example with 1000 ps. The long-distance measurements described above are carried out in the modulation periods MPi, MP3 and MP4. The modulation periods MPi, MP3 and MP4 form the long measurement phases and are additionally provided with the index “L” in FIG. 10 for better differentiation.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die Entfernung DR und/oder die Phasenverschiebung OR für das retroreflektive Objekt 18R statt mithilfe der Kurz- Entfernungsmessung ermittelt auch geschätzt werden. Auf diese Weise kann die Wie derholrate von Entfernungsmessungen mit dem LiDAR-System 12 erhöht werden. In an embodiment that is not shown, the distance DR and/or the phase shift OR for the retroreflective object 18R can also be estimated instead of being determined using the short distance measurement. In this way, the repetition rate of distance measurements with the LiDAR system 12 can be increased.
Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können bei der Kurz- Entfernungsmessung und der Lang-Entfernungsmessung auch unterschiedliche Modu lationsfrequenzen fMOD für das Sendesignal 30 verwendet werden. Dabei können die verwendeten Modulationsfrequenzen fMOD gegenseitig verrechnet werden. Auf diese Weise kann die Kurz-Entfernungsmessung zur Bestimmung einer Eineindeutigkeit bei Phasenmessungen erweitert werden. In further exemplary embodiments that are not shown, different modulation frequencies fMOD can also be used for the transmission signal 30 in the short-distance measurement and the long-distance measurement. The modulation frequencies fMOD used can be offset against each other. In this way, the short distance measurement can be extended to determine an unambiguity in phase measurements.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Betreiben einer optischen Detektionsvorrichtung (12) zur Ermitt lung wenigstens von Entfernungsgrößen (F), welche Entfernungen (D) von mit der opti schen Detektionsvorrichtung (12) erfassten Objekten (18) charakterisieren, bei dem wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) erzeugt und in einen Überwa chungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet wird, mit wenigstens einem Teil von Pixeln (38) einer optischen Empfangsmatrix (36) wenigs tens ein elektromagnetisches Echosignal (34), welches von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignal (20) herrührt, erfasst und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt wird, und mittels wenigstens einem Teil der Empfangssignale wenigstens eine Entfernungs größe (F), welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) zu der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (12) charakterisiert, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass optisches Übersprechen zwischen Pixeln (38) der Empfangsmatrix (36) korrigiert wird, wobei in wenigstens einer Kurz-Messphase (MPK) mit wenigstens einem Teil der Pixel (38) Echosignale (34) mit wenigstens einer Kurz-Integrationsdauer (ΪINT,K) empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Pixel (38) mittels dem wenigstens einen Empfangssignal wenigstens eine Korrekturgröße (KT) ermittelt wird, in wenigstens einer Lang-Messphase (MPL) mit wenigstens einem Teil der Pixel (38) Echosignale (34) mit wenigstens einer Lang-Integrationsdauer (ΪINT,O, welche länger ist als die wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (ΪINT,K), empfangen und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, für wenigstens ein Teil der Pixel (38) mittels wenigstens einem Empfangssignal aus wenigstens einer Lang-Messphase (MPL) und wenigstens einer Korrekturgröße (KT) aus wenigstens einer Kurz-Messphase (MPK) wenigstens eine Entfernungsgröße (F) ermittelt wird, welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) cha rakterisiert. 1. Method for operating an optical detection device (12) to determine at least distance variables (F) which characterize distances (D) from objects (18) detected with the optical detection device (12), in which at least one electromagnetic scanning signal (20 ) is generated and sent into a monitoring area (14) of the detection device (12), with at least some of the pixels (38) of an optical reception matrix (36) at least one electromagnetic echo signal (34) which is emitted by at least one on an object ( 18) reflected electromagnetic scanning signal (20), is detected and converted into corresponding received electrical signals, and by means of at least some of the received signals, at least one distance variable (F), which indicates a distance (D) of at least one detected object (18) from the at least Characterized a detection device (12), is determined, characterized in that optical Übers speech between pixels (38) of the reception matrix (36) is corrected, with echo signals (34) with at least one short integration period (ΪINT,K) being received with at least some of the pixels (38) in at least one short measurement phase (MPK) and are converted into electrical reception signals, at least one correction variable (KT) is determined for at least one pixel (38) by means of the at least one reception signal, in at least one long measurement phase (MPL) with at least some of the pixels (38) having echo signals (34). at least one long integration period (ΪINT,O, which is longer than the at least one short integration period (ΪINT,K), and converted into received electrical signals, for at least some of the pixels (38) by means of at least one received signal from at least one Long measurement phase (MPL) and at least one correction variable (KT) from at least one short measurement phase (MPK) at least one distance variable (F) is determined, which is a distance (D) little least one detected object (18) characterizes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturgrö ße (KT) für wenigstens einen Pixel (38) aus wenigstens einer Entfernungsgröße (F), welche eine Entfernung (D) wenigstens eines erfassten Objekts (18) charakterisiert, und wenigstens einem Korrekturparameter (C) ermittelt wird, wobei wenigstens ein Korrekturparameter (C) vorab vor dem Betrieb der Detektionsvor richtung (12) ermittelt wird und/oder wenigstens ein Korrekturparameter (C) aus Größen berechnet wird, die bei einem Be trieb der Detektionsvorrichtung (12) ermittelt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that a correction variable (KT) for at least one pixel (38) from at least one distance variable (F), which characterizes a distance (D) of at least one detected object (18), and at least one correction parameter (C) is determined, with at least one correction parameter (C) being determined in advance before the operation of the detection device (12) and/or at least one correction parameter (C) is calculated from variables that are determined during operation of the detection device (12).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kurz-Messphase (MPK) zeitlich vor wenigstens einer Lang-Messphase (MPL) durchgeführt wird und/oder wenigstens eine Kurz-Messphase (MPK) zeitlich nach we nigstens einer Lang-Messphase (MPL) durchgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one short measurement phase (MPK) is carried out before at least one long measurement phase (MPL) and/or at least one short measurement phase (MPK) after at least one long -Measurement phase (MPL) is carried out.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (ΪINT,K) SO eingestellt wird, dass ein optisches Übersprechen in der optischen Empfangsmatrix (36) minimiert wird. 4. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one short integration period (ΪINT,K) is set so that optical crosstalk in the optical receiving matrix (36) is minimized.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lang-Integrationsdauer (tiNT.L) um einen Faktor etwa zwischen 10 und 10000 länger eingestellt wird als wenigstens eine Kurz-Integrationsdauer (ΪINT,K). 5. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one long integration period (tiNT.L) is set longer by a factor of approximately between 10 and 10,000 than at least one short integration period (ΪINT,K).
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektromagnetisches Abtastsignal (20) auf Basis wenigstens eines elektrischen Sendesignals (30) erzeugt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one electromagnetic scanning signal (20) is generated on the basis of at least one electrical transmission signal (30).
7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein moduliertes elektromagnetisches Abtastsignal (20) aus wenigstens ei nem modulierten elektrischen Sendesignal (30) erzeugt wird. 7. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one modulated electromagnetic scanning signal (20) is generated from at least one modulated electrical transmission signal (30).
8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Pixel (38) wenigstens ein Signalausschnitt wenigstens eines elektromagnetischen Echosignals (34) wenigstens eines an wenigstens einem Objekt (18) reflektierten Abtastsignals (20) in wenigstens einem definierten Aufnahmezeitbe- reich (TB) erfasst und in ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal umgewandelt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with at least one pixel (38) at least one signal section of at least one electromagnetic echo signal (34) at least one of at least one object (18) reflected scanning signal (20) in at least one defined recording time rich (TB) is detected and converted into a corresponding electrical reception signal.
9. Detektionsvorrichtung (12) zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen (F), welche Entfernungen (D) von mit der Detektionsvorrichtung (12) erfassten Objek ten (18) charakterisieren, welche aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (24), mit welcher wenigstens ein elektromagneti sches Abtastsignal (20) erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung (26) mit wenigstens einer optischen Emp fangsmatrix (36) mit einer Mehrzahl von Pixeln (38), mit denen elektromagnetische Echosignale (34), welche von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen (20) herrühren, erfasst und in entsprechende elekt rische Empfangssignale umgewandelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (12) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche. 9. Detection device (12) for determining at least distance variables (F) which characterize distances (D) from objects (18) detected with the detection device (12), which has at least one transmission device (24) with which at least one electromagnetic cal Scanning signal (20) can be generated and sent into at least one monitoring area (14) of the detection device (12), and at least one receiving device (26) with at least one optical receiving matrix (36) with a plurality of pixels (38) with which electromagnetic Echo signals (34), which originate from at least one electromagnetic scanning signal (20) reflected on an object (18), can be detected and converted into corresponding electrical reception signals, characterized in that the detection device (12) has means for carrying out the method according to any of the preceding claims.
10. Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (12) zur Ermittlung wenigstens von Entfernungsgrößen (F), welche Entfernungen (D) von mit der Detekti onsvorrichtung (12) erfassten Objekten (18) charakterisieren, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung (12) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (24), mit welcher wenigstens ein elektromagneti sches Abtastsignal (20) erzeugt und in wenigstens einen Überwachungsbereich (14) der Detektionsvorrichtung (12) gesendet werden kann, und wenigstens eine Empfangseinrichtung (26) mit wenigstens einer optischen Emp fangsmatrix (36) mit einer Mehrzahl von Pixeln (38), mit denen elektromagnetische Echosignale (34), welche von wenigstens einem an einem Objekt (18) reflektierten elektromagnetischen Abtastsignalen (20) herrühren, erfasst und in entsprechende elekt rische Empfangssignale umgewandelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens eine Detektionsvorrichtung (12) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. Vehicle (10) with at least one detection device (12) for determining at least distance variables (F) which characterize distances (D) from objects (18) detected with the detection device (12), the at least one detection device (12) has at least one transmitting device (24) with which at least one electromagnetic scanning signal (20) can be generated and sent into at least one monitoring area (14) of the detection device (12), and at least one receiving device (26) with at least one optical receiving matrix ( 36) with a plurality of pixels (38) with which electromagnetic echo signals (34) originating from at least one electromagnetic scanning signal (20) reflected on an object (18) can be detected and converted into corresponding electrical reception signals, characterized in that that the vehicle (10) has at least one detection device (12) means for carrying out ung of the method according to any one of claims 1 to 8.
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