用于光学测量距离的方法和装置制造方法及图纸

为了使得用于光学测量距离的方法或装置更不易于出错，非周期性地发射用于测量距离的测量脉冲。

A Method and Device for Optical Distance Measurement

In order to make the method or device for optical distance measurement more error-prone, the measurement pulse for measuring distance is transmitted aperiodically.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学测量距离的方法和装置
本专利技术涉及光学测量距离的方法和用于光学测量距离的装置。
技术介绍
对所谓的目标进行光学主动距离测量，特别是对于车辆无人驾驶导航的应用，基于飞行时间原理。在大多数情况下，使用扫描传感器，优选LIDAR(“光检测和测距”的缩写)传感器，其周期性地发出脉冲。脉冲与固体、灰尘和气体的表面被不同地反射，其中反射的脉冲在传感器的方向上被检测到。通过确定从传感器到对象以及返回的脉冲渡越时间，可以借助光速确定距这些对象的距离。现有技术已知的系统的缺点是发出脉冲的严格周期性。由于脉冲周期性地发出的事实，例如可以通过测量技术通过干涉信号来识别其周期性，并且有意地在LIDAR传感器在其方向上的检测范围中发送具有大致相同的适合于干涉的周期性的光脉冲。因此，错误的检测会确定性地发生，这明显干涉了到目标的距离的测量。此外，主要产生周期性干涉信号并且使得难以检测发送用于测量的脉冲的非有意放置的干涉源也会出现。由于环境条件，非故意放置的干涉源是随机源。用于测量距离的已知系统的故障倾向性的原因在于，系统不能从它们自己的用于测量距离的发出测量脉冲中区分干涉脉冲，特别是周期性干涉脉冲，因此在距离测量中不正确地包括来自干涉源的信号。结果是测量不存在的目标，即所谓的测量误差。具有旋转脉冲偏转单元(例如旋转镜或旋转传感头)的扫描LIDAR传感器也不能解决上面指出的问题，旋转脉冲偏转单元在脉冲发送出用于在各种方向(即与传感器平面成各种角度)上测量距离之前偏转脉冲。已知的脉冲偏转单元以恒定的旋转频率运行，并且发送出发射脉冲以及测量脉冲的反射回波的渡越时间以特定角度进行。在该实施方案中，测量方法的原理也可以由干涉源简单地理解，并且因此也易于受到有意或无意的干涉。特别是在自动驾驶领域，即车辆的无人驾驶导航领域，特别是从安全方面来看，对特别引入或无意识地存在的干涉源缺乏稳健性是不可接受的。专利技术的描述：目标，方案，优点基本上，本专利技术的目的是改进用于以相对于干涉脉冲的故障倾向性显著减小的方式测量距离的方法。进一步的目的是进一步开发用于以相对于干涉脉冲被稳健地配置的方式测量距离的装置。上述目的通过用于光学测量距离的方法来解决，其中多个测量脉冲通过脉冲发生单元被非周期性地发射和发出。至少一个发出的测量脉冲由一个或优选多个目标以反射测量脉冲的形式反射，其中检测器检测由目标反射到检测器的测量脉冲。确定测量脉冲到目标的渡越时间，其中借助于光速确定由测量脉冲覆盖的到目标的距离。更准确地说，测量测量脉冲到达目标和返回的渡越时间，其中测量脉冲到达目标的渡越时间由此通过除数2的除法来确定。目标包括测量对象。光学距离测量的特征在于，通过使用光学信号，特别是光学测量脉冲来确定距离。术语“距离”应理解为距离。测量脉冲所覆盖的距离应理解为脉冲发生单元与目标之间的距离加上目标与检测器之间的距离，或脉冲发生单元与目标之间以及目标与检测器之间距离的总和。由于目标通常是三维的物体，所以目标的一些区域可以更近地布置并且目标的其他区域可以更远地布置。术语“到目标的距离”是指到目标的至少一个点的距离，特别是到测量脉冲已经入射并在测量脉冲被反射的点的距离。渡越时间应理解测量脉冲对于所述距离花费的时间。脉冲是光学的，特别是电磁信号。优选地，脉冲具有脉冲持续时间。因此，脉冲可以被理解为电磁辐射的时间受限部分。在这种情况下，脉冲持续时间是脉冲的时间宽度，即脉冲的开始和结束之间的时间间隔。为了测量距离而发射并且优选被目标反射的脉冲被指定为测量脉冲。由于脉冲是电磁信号，因此脉冲的速度是已知的，因此可以通过测量脉冲的渡越时间，借助于光速来推断测量脉冲在渡越时间内已经覆盖何种距离。特别地，测量脉冲是激光脉冲，使得脉冲发生单元主要包括激光器，特别是脉冲激光器。有利地，脉冲发生单元包括激光二极管。优选地，脉冲发生单元由激光器组成。此外，脉冲发生单元可以优选地包括多个激光器。测量脉冲有利地是光脉冲，即具有来自人眼不可见的部分电磁波谱的波长的脉冲。特别地，该方法包括允许脉冲发生单元和检测器的精确位置，特别是相对于彼此的精确位置。因此，借助于该信息，脉冲发生单元到目标的距离和/或检测器到目标的距离可以从来自脉冲发生单元的测量脉冲通过目标到检测器的渡越时间来得出。该方法尤其还包括脉冲发生单元和检测器在用于光学测量距离的装置中的布置及其用于测量距离的用途。由于用于光学测量距离的装置内部的脉冲发生单元和检测器的相对于彼此的已知的布置，可以确定从装置到目标的距离。该方法优选地包括用于车辆，特别是汽车的导航的方法，其中车辆尤其自主地被控制，即可以通过导航实现车辆的无人驾驶的前进。术语“目标”可以理解为布置成专门用于车辆导航的标记，并且优选用于该目的。另外，目标可以是位于车辆周围并且其位置被用于车辆导航的环境特征。这包括例如树木、路缘、车道标线或其他固定或移动的道路使用者。在这种情况下，通常没有额外、特别地专门布置用于导航的标记用于导航。脉冲发生单元生成并发射多个测量脉冲。为了能够确定到目标的距离，发出用于测量距离的发射测量脉冲，其中至少一个测量脉冲必须在目标处反射。由于目标处的反射，先前在某个方向上发出的测量脉冲以相反的方向返回。未在目标上反射的其他测量脉冲例如可以在其他目标处被反射或者在它们撞击目标之前覆盖如此宽的距离，使得它们的反射不再被检测器感知到。特别地，该方法适用于确定到多个目标的距离，特别是用于测量距离的装置的近邻环境中的所有目标。目标反射的测量脉冲是先前发出但现在已改变其传播方向的测量脉冲。反射的测量脉冲因此可以理解为发出的测量脉冲的回波。本专利技术指定测量脉冲，该测量脉冲作为发出测量脉冲被发出用于测量，尤其是在其已经由脉冲发生单元发射并且优选地通过脉冲偏转单元偏转之后，而由目标反射的测量脉冲被称为反射测量脉冲，尽管它自然包含处于不同时间的相同的测量脉冲。根据本专利技术，测量脉冲被非周期性地发出以测量距离。这意味着发出不是周期性地发生，即不是以时间上固定的方案发生。因此发出的连续的测量脉冲，更准确地说它们的发出时间相对于彼此具有不同的时间间隔。术语“发出”优选表示最终发送用于测量距离，使得该方法不包括测量脉冲的任何进一步偏转。如果该方法使用用于测量距离的装置，则发出的测量脉冲在它们被发出之后不再与用于波束引导的任何其他光学器件接触。特别是，用于测量距离的发出可以理解为离开装置。只要最终的发出是非周期性的，该定义允许以不同的方式在方法的不同步骤中产生非周期性。优选地，测量脉冲沿着目标的方向发出，特别是在测量脉冲已经由脉冲发生单元发射之后并且在它们已经优选地通过脉冲偏转单元偏转之后发出。发射的测量脉冲因此不包括发出的测量脉冲。发射的测量脉冲肯定已经离开了脉冲发生单元，但是在本专利技术的意义上还没有最终发出用于测量距离。例如，测量脉冲可以在测量脉冲最终在脉冲偏转单元偏转并由此发出之前由脉冲发生单元发射。然而，由脉冲发生单元直接产生的脉冲也可以在没有进一步偏转的情况下送出以用于测量距离。在这种情况下，所产生的脉冲被脉冲发生单元发射并发出。发送出测量脉冲的非周期性用于相对于干涉脉冲的更大的稳健性。干涉脉冲的特征在于它们的部分电磁辐射最初不是来自脉冲发生单元。干涉脉冲不用于测量距离，因此不是测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于光学测量距离的方法，其中借助脉冲产生单元(10)发射多个测量脉冲(12,13,14,15,16)，其中，其中所发射的测量脉冲(12,13,14,15,16)被发出以测量距离，其中至少一个发出的测量脉冲(12,13,14,15,16)被目标以反射测量脉冲(12a，13a，14a，15a，16a)的形式反射，其中借助于检测器(22)检测由所述目标反射的所述测量脉冲(12a，13a，14a，15a，16a)，其中确定所述测量脉冲(12,13,14,15,16)到所述目标的渡越时间(72)，其中借助于光速确定由所述测量脉冲覆盖的到所述目标的距离，其特征在于：用于测量距离的所述测量脉冲(12,13,14,15,16)被非周期性地发出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 EP 15185488.21.用于光学测量距离的方法，其中借助脉冲产生单元(10)发射多个测量脉冲(12,13,14,15,16)，其中，其中所发射的测量脉冲(12,13,14,15,16)被发出以测量距离，其中至少一个发出的测量脉冲(12,13,14,15,16)被目标以反射测量脉冲(12a，13a，14a，15a，16a)的形式反射，其中借助于检测器(22)检测由所述目标反射的所述测量脉冲(12a，13a，14a，15a，16a)，其中确定所述测量脉冲(12,13,14,15,16)到所述目标的渡越时间(72)，其中借助于光速确定由所述测量脉冲覆盖的到所述目标的距离，其特征在于：用于测量距离的所述测量脉冲(12,13,14,15,16)被非周期性地发出。2.根据权利要求1所述的用于光学测量距离的方法，其特征在于：发出的测量脉冲(12,13,14,15,16)以不同的角度(18,19)，并且反射的测量脉冲以不同的角度(18,19)被接收，其中特别是第一脉冲偏转单元(17)用于以不同角度(18,19)发送出测量脉冲(12,13,14,15,16)，其中特别是第二脉冲偏转单元(17)用于接收来自不同角度(18,19)的反射的测量脉冲(12a，13a，14a，15a，16a)。3.根据权利要求1或2所述的用于光学测量距离的方法，其特征在于：周期性地产生用于所述脉冲产生单元(10)的触发信号(24,43a,44a,45a,46a,47a,48a,43b,44b,45b,46b,47b,48b)，其中所述触发信号(24,43a,44a,45a,46a,47a,48a,43b,44b,45b,46b,47b,48b)触发测量脉冲的发射，在所述脉冲产生单元(10)处的所述触发信号(24,43a,44a,45a,46a,47a,48a,43b,44b,45b,46b,47b,48b)或所发射的测量脉冲(12,13,14,15,16)的接收借助于延迟单元(25)进行延迟，以使得用于测量距离的测量脉冲(12,13,14,15,16)被非周期性地发出。4.根据权利要求3所述的用于光学测量距离的方法，其特征在于：借助第一定时器(36a)和第二定时器(36b)确定所述测量脉冲(12,13,14,15,16)的渡越时间，其中通过触发所述测量脉冲(12,13,14,15,16)的触发信号(24,43a,44a,45a,46a,47a,48a,43b,44b,45b,46b,47b,48b)开始所述第一定时器(36a)的时间测量和所述第二定时器(36b)的时间测量。5.根据权利要求3或4所述的用于光学测量距离的方法，其特征在于：用于所述脉冲发生单元(10)的所述触发信号(24,43a,44a,45a,46a,47a,48a,43b,44b,45b,46b,47b,48b)或发射的测量脉冲(12,13,14,15,16)通过刻印抖动(27a)，特别是统计抖动而被延迟。6.根据权利要求5所述的用于光学测量距离的方法，其特征在于：在测量窗口的持续时间过去之后，不再检测到脉冲，其中所述抖动(27a)具有粒度，并且其中所述抖动(27a)的粒度大于或等于测量窗口的持续时间。7.根据前述权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·科勒，M·基恩，O·舒伯特，HM·克罗尔，
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