用于光学距离测量的方法和装置制造方法及图纸

公开了改进的光学距离测量方法，其中发射矩阵用于发射测量脉冲并且接收矩阵用于接收所述测量脉冲，仅发射矩阵的发射元件的子集被激活。

Method and device for optical distance measurement

An improved optical distance measurement method is disclosed in which the transmitting matrix is used to transmit the measurement pulse and the receiving matrix is used to receive the measurement pulse, and only a subset of the transmitting elements of the transmitting matrix is activated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学距离测量的方法和装置
本专利技术涉及用于光学距离测量的方法以及装置。
技术介绍
光学距离测量，特别是用于车辆无人驾驶导航的光学距离测量是基于飞行时间原理。最常用的是扫描传感器，优选地是LIDAR(“光检测和测距”的简称)传感器，它周期性地发出脉冲。这些脉冲被对象反射，其中反射的脉冲被检测。通过确定从传感器到对象以及返回的脉冲持续时间，可以根据光速推断到这些对象的距离。特别地，使用3DLIDAR传感器，对于这些传感器，现有技术已知两种不同的距离测量方法：一方面，存在扫描LIDAR传感器，其通常基于机械扫描，即，LIDAR传感器或其部件的旋转运动或振动。例如，EP2388615A1描述了用于这种扫描LIDAR传感器的实施例，其中发射器和接收器的视场被机械地转向。现有技术已知的扫描LIDAR传感器的缺点在于扫描总是与机械部件的运动相关联。这些可移动部件主要是传感器的相对较大的旋转镜或甚至传感器的更大的部件，例如扫描头，整体移动的质量非常大。由于这个原因，这种类型的LIDAR传感器中的扫描机构对传感器的尺寸和成本有显著的贡献，因为除了移动的部件之外，也必须有用于致动电子集件的对应的电子器件可用的空间。另一种类型的3DLIDAR传感器涉及闪光LIDAR传感器，其中整个视场同时被照亮。但是，这要求非常高的脉冲功率，通常为几千瓦，因此在大视场中可以实现技术上合理的范围。由于在测量窗期间总是在接收器侧评估整个视场，因此从现有技术已知的闪光LIDAR传感器极易受到外部干扰。这适用于有针对性的攻击以及由迎面而来或正在观看相同场景的其他车辆中的相同类型的传感器引起的无意干扰。正是在自动驾驶领域，即车辆的无人驾驶导航领域，这种针对有针对性的或无意的干扰源的稳健性的缺乏是不可接受的，特别是从安全角度来看。专利技术概述本专利技术的目的是改进距离测量方法，以消除对可移动部件的需要。另外，该方法要尽可能地抵抗干扰脉冲。本专利技术的目的是进一步提供相应的距离测量装置，该距离测量装置不依赖于可移动来进行扫描，并且还被设计为具有抗干扰脉冲的较高的鲁棒性。上述目的通过根据本专利技术的光学距离测量方法来实现，其中多个测量脉冲通过具有多个发射元件的至少一个发射矩阵来发射。至少一个发射的测量脉冲以反射的测量脉冲形式被测量对象反射，该反射的测量脉冲由具有多个接收元件的至少一个接收矩阵接收。测量对象反射的测量脉冲是先前发射的测量脉冲，唯一的区别是其传播方向已经通过其在测量对象上的反射而改变。反射的测量脉冲因此可以被理解为发射的测量脉冲的回波。确定到达测量对象以及返回的至少一个测量脉冲的持续时间，并且将其用于基于光速确定由测量脉冲覆盖的到测量对象的距离。测量脉冲也可能依次击中多个依次放置并仅被部分覆盖的测量对象，从而测量脉冲产生多个回波，即多个反射脉冲。根据本专利技术，发射矩阵包括发射元件的第一子集和发射元件的第二子集，每个子集包括至少一个发射元件，其中发射矩阵的发射元件以这样的方式被激活和/或去激活，使得地发射元件的第一子集排他地在第一时间是活动的，使得分配给发射元件的第一子集的至少一个发射元件排他地发射测量脉冲，并且其中排他地发射元件的第二子集排他地在第二时间是活动的，使得分配给发射元件的第二子集的至少一个发射元件排他地发射测量脉冲。光学距离测量的特征在于使用光学信号，特别是光学测量脉冲确定距离。术语“距离”应理解为空间。测量脉冲所覆盖的距离应理解为发射测量脉冲的发射元件与测量对象之间的延伸加上测量对象与接收相应的反射测量脉冲的接收矩阵的接收元件之间的延伸。特别地，该方法涉及考虑发射元件和接收元件的确切位置，特别是相对于彼此的确切位置。由于测量对象通常是三维对象，因此测量对象的几个区域可以更靠近并且测量对象的其他区域更远离，术语“到测量对象的距离”表示到测量对象的至少一个位置的距离，特别是测量脉冲触发并从其反射的位置。持续时间应被理解为测量脉冲对于所述距离所需的时间。特别地，测量对象位于发射器侧和/或接收器侧的视场中。测量脉冲是光学信号，特别是电磁信号。测量脉冲有利地是光脉冲，即具有在人眼可见的部分电磁谱内的波长的脉冲。测量脉冲优选具有脉冲持续时间。测量脉冲因此可以被理解为在时间上受到限制的电磁辐射的一部分。由于测量脉冲涉及电磁信号并且因此脉冲的速度是已知的，所以可以利用光速在测量脉冲的持续时间内推导出在整个持续时间内覆盖的测量脉冲的延伸。特别地，矩阵是元件的二维布置，这里是发射或接收元件或其部分或表面，换句话说是平面中的布置。尤其涉及一种三维体，其上的元件或部分或表面布置在二维平面上。在垂直于平面的方向上，矩阵优选地也具有扩展。因此，矩阵尤其可以被视为三维的，特别是板状体，在其一个表面上布置有发射元件或接收元件。特别地，元件本身具有三维扩展，换句话说，不仅是在平面中的扩展，而且与平面垂直的扩展。发射元件有利地具有用于发射测量脉冲的有效表面。这首先应该理解为测量脉冲离开元件的发射元件的表面。接收元件首先还具有用于接收测量脉冲的有效表面。这首先是检测到测量脉冲的表面。精确地，发射元件和/或接收元件的这些有源表面有利地经由矩阵布置在平坦平面中。发射元件布置在发射矩阵的第一平面中，并且接收元件布置在接收矩阵的第二平面中。这里第一平面和第二平面有利地彼此平行地设计。特别地，发射矩阵上的发射元件和/或接收矩阵上的接收元件不直接相互邻接。有利的是，发射元件均匀地布置在发射矩阵上和/或接收元件均匀地布置在接收矩阵上，特别是以均匀的网格形式。特别地，矩阵上的元件的布置可以被分成列和/或行，其中列和/或行最优选具有恒定的列间距或行间距。特别是，列间距和行间距是相同的。在特别优选的实施方案中，发射矩阵和/或接收矩阵的行各自偏移列间距的一半。列和/或行的元件有利地彼此间隔开恒定的距离。列最有利地在矩阵的每一行中具有元素，而特别是行在矩阵的每一列中具有一个元素。如果想象通过每行以及通过每列画出的直线，特别是通过矩阵的每行和行列的元素的相应中点，行的线将最优选地全部平行于彼此。列的直线最有利地也彼此平行地布置。这些列的直线和这些行的直线在这里最优选基本上以直角彼此相交。列的相邻直线之间的距离将对应于列间距，并且行的相邻直线之间的距离将对应于行间距。作为均匀配置的替代选择，发射矩阵和/或接收矩阵上的元素之间的距离可以变化。特别地，矩阵的中心区域中的距离可以不同于矩阵的边缘区域中的距离进行配置，从而在这些区域中产生变化的角度分辨率。特别地，发射矩阵的发射元件是激光器，特别是脉冲激光器，使得发射矩阵包括多个激光器。发射元件有利地以这样的方式布置，即各种发射元件的测量脉冲在基本上彼此平行的方向上发射。术语“基本上”主要意在考虑发射元件中的发散，并因此与并行发射略有偏差。发射矩阵的发射元件形成一组发射元件。子集将被理解为发射元素集合的真子集，使得子集小于发射矩阵的发射元素集合。特别地，第一子集不同于第二子集，其中它们有利地不相交。第一子集的发射元件因此不是第二子集的一部分，反之亦然。根据本专利技术，发射矩阵的发射元件以这样的方式被激活和/或去激活，使得第一子集的发射元件排他地在第一时间是活动的。在活动期间，这里第一子集的发射元件每个周期性地发射至少一个测量脉冲，特别是相应的多个测量脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光学距离测量方法，其中多个测量脉冲由具有多个发射元件(120,0至12127,255)的至少一个发射矩阵(10)发射，其中至少一个发射的测量脉冲以反射测量脉冲的形式被测量对象反射，其中在所述测量对象上反射的所述至少一个测量脉冲由具有多个接收元件(520,0至52127,255)的至少一个接收矩阵(50)接收，其中确定所述至少一个测量脉冲对所述测量对象的持续时间，其中使用光速来确定到所述测量脉冲覆盖的所述测量对象的距离，其中所述发射矩阵(10)包括发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)和发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)，每个子集包括至少一个发射元件，其特征在于：所述发射矩阵(10)的所述发射元件(120,0至12127,255)以这样的方式被激活和/或去激活，使得所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)排他地在第一时间是活动的，使得分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)的至少一个发射元件排他地发射测量脉冲，并且所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)排他地在第二时间是活动的，使得分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)的所述至少一个发射元件排他地发射测量脉冲。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.11 EP 15194125.9;2016.04.01 EP 16163529.71.光学距离测量方法，其中多个测量脉冲由具有多个发射元件(120,0至12127,255)的至少一个发射矩阵(10)发射，其中至少一个发射的测量脉冲以反射测量脉冲的形式被测量对象反射，其中在所述测量对象上反射的所述至少一个测量脉冲由具有多个接收元件(520,0至52127,255)的至少一个接收矩阵(50)接收，其中确定所述至少一个测量脉冲对所述测量对象的持续时间，其中使用光速来确定到所述测量脉冲覆盖的所述测量对象的距离，其中所述发射矩阵(10)包括发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)和发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)，每个子集包括至少一个发射元件，其特征在于：所述发射矩阵(10)的所述发射元件(120,0至12127,255)以这样的方式被激活和/或去激活，使得所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)排他地在第一时间是活动的，使得分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)的至少一个发射元件排他地发射测量脉冲，并且所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)排他地在第二时间是活动的，使得分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)的所述至少一个发射元件排他地发射测量脉冲。2.根据权利要求1所述的光学距离测量方法，其特征在于，所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)和/或第二子集(21b)包括多个发射元件(120,0,121,0,122,0至12126,0,12127,0)，其中所述第一子集(21a)和/或第二子集(21b)的发射元件(120,0,121,0,122,0至12126,0,12127,0)在活动期间分别同时发射至少一个测量脉冲。3.根据权利要求1或2所述的光学距离测量方法，其特征在于，包括至少一个接收元件的接收元件(520,0至52127,255)的第一子集(61a)被分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)，其中包括至少一个接收元件的接收元件(520,0至52127,255)的第二子集(61b)被分配给所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)，其中所述接收元件(520,0至52127,255)特别是以这种方式被激活和/或去激活，使得所述接收元件(520,0至52127,255)的第一子集(61a)排他地基本上在所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)被激活的同时是活动的，使得所述接收元件(520,0至52127,255)的第一子集(61a)接收由所述发射元件(120,0至12127,255)的第一子集(21a)发射的反射测量脉冲，并且接收元件(520,0至52127,255)的第二子集(61b)排他地基本上在所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)被激活的同时是活动的，使得所述接收元件(520,0至52127,255)的第二子集(61b)接收由所述发射元件(120,0至12127,255)的第二子集(21b)发射的反射测量脉冲。4.根据前述权利要求之一所述的光学距离测量方法，其中所述接收矩阵(50)的接收元件(520,0至52127,255)被分配给发射矩阵(10)的每个发射元件(120,0至12127,255)。5.根据前述权利要求之一所述的光学距离测量方法，其中所述发射元件(120,0至12127,255)和/或接收元件(520,0至52127,255)的第一子集(21a)和/或第二子集(21b)形成所述发射矩阵(10)或接收矩阵(50)的空间相关区域。6.根据前述权利要求之一所述的光学距离测量方法，其中所述发射元件(120,0至12127,255)和/或接收元件(520,0至52127,255)的第一子集(21a)和/或第二子集(21b)涉及至少一行(Z0至Z127)和/或至少一列(S0到S255)和/或所述发射矩阵(10)或接收矩阵(50)的子矩阵。7.根据前述权利要求之一所述的光学距离测量方法，其中所述发射元件(120,0至121...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·基恩，M·科勒，
申请(专利权)人：IBEO汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE