激光雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测周围环境(200)的激光雷达系统(1)，其包括用于发射激光的激光源(2)、用于接收由所述周围环境(200)反射的激光(9)的接收装置(3)和用于控制所述激光源(2)的控制装置，其中，所述控制装置(4)设置用于控制所述激光源(2)进行连续的光射束(5)的发射并且连续地调制所述发射的光射束(5)，从而所述光射束(5)包括多个彼此相继的码(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达系统
本专利技术涉及一种用于借助激光测量距离的激光雷达系统。此外，本专利技术涉及一种用于通过激光雷达系统检测周围环境的方法。
技术介绍
在车辆中通常使用激光雷达传感器，以便测量车辆的周围环境。在此，使用具有高的最大功率的脉冲式激光器。这类系统示意性地在图1中示出。图1示出激光雷达系统1，其包括激光源2和接收装置3。在此设置，通过激光源2发射激光到周围环境200上，其中，由周围环境200反射的激光9可以由接收装置3接收。设置，仅仅脉冲激发式地发射激光。例如在图1中示出第一脉冲300、第二脉冲400和第三脉冲500。此外，通过偏转装置14使所发射的激光偏转，以便产生扫描运动100。然而，这样的系统具有以下缺点：·在发射每个激光脉冲300、400、500之后，必须等待一定的时间，以便通过接收装置3接收所发射的光脉冲300、400、500的所有可能的反射。如果不注意这一点，则可能产生多值性，所述多值性可能导致错误的结果。因此，系统1是缓慢的和不灵活的。·激光雷达系统1可能如每个发射单个的短脉冲的系统那样非常容易受干扰。这可能或者无意地通过在相同的波长范围内的其他激光雷达系统进行、通过如例如安装在德国高速公路上的机动车收费桥进行或者通过速度测量站进行。同样地，可以考虑通过恶意的攻击引起的干扰。这样的恶意的攻击在现有技术中已经讨论。·通常，必须针对最坏情形评估使用激光器的系统的眼睛安全性。在常规的系统中，单个的高能量的光脉冲不能够损害眼睛安全性，但是，在考虑最坏情形时，多个脉冲的能量组合的可能性可能存在并且导致在激光源2的发送功率中的非常严格的限制。因此，已知的激光雷达系统1也由此受限制。·非常高的最大功率的产生需要非常高的电流，所述电流仅仅能够通过昂贵的硬件来产生。此外，由于高的电流而出现电磁兼容性方面的广泛的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的激光雷达系统允许周围环境的快速的和灵活的检测。在此，尤其可以使用成本便宜的硬件部件，如SPAD二极管。也使用比在现有技术中更小的最大功率，以便实现至少同样高的探测可能性。因此，根据本专利技术的激光雷达系统在眼睛安全性方面是有利的。根据本专利技术的激光雷达系统包括用于发射激光的激光源、用于接收激光的接收装置和用于控制激光源的控制装置。在此设置，由激光源发射的激光由周围环境反射，以便由接收装置接收。控制装置设置用于控制激光源进行连续的光射束的发射并且连续地调制所发射的光射束。以此方式，光射束包括多个彼此相继的码。因此，通过码能够实现，可以执行光射束在时间上的分配。因此，不必如在现有技术中那样使用各个光脉冲，而是可以发射连续的光射束。然而，存在与在现有技术中相同的可能性，从而尤其可以执行距离测量。距离测量可以通过激光的传播时间执行。因为如之前描述的那样，每个激光是经编码的，所以已知激光的发射时刻。这尤其当所发射的多个光射束叠加时也是可能的。从属权利要求示出本专利技术的优选的扩展方案。优选地，码具有最小的互相关性和/或最大的正交性。这意味着，码尽可能不同，从而排除码的相互混淆。尤其设置，码此外与其自身相关地具有带有小的旁瓣的尖锐的最大值。这称作最佳自相关。以此方式，可以从经反射的激光中准确无误和可靠地提取码。因此，能够实现准确无误和可靠的距离测量。优选地，激光源构造用于沿着二维空间发射激光。这意味着，从激光源可以以不同的角度发射光射束。因此，二维空间构成所说明的角度的限制。通过以不同的角度进行发射尤其可以产生扫描运动。以此方式，周围环境的扫描可以连续地进行，其中，通过扫描运动线状地或者面状地进行扫描。尤其以此方式能够实现：以连续发射的激光执行扫描运动，这在现有技术中是不可能的。为此，激光源尤其可以包括偏转装置，其中，偏转装置尤其可以通过镜实现。通过镜的倾斜可以实现不同的角度，激光以所述不同的角度从激光源发射。优选地，借助激光源的启用和停用的不同的序列产生码。因此，通过开关键控实现调制，因为通过激光源的启用和停用可以实现一比特。因此尤其是，逻辑1可以通过已启用的激光源来代表，并且，逻辑0可以通过已停用的激光源来代表。因此，激光源的重复的启用和停用可以产生具有基本上任意的比特长度的码。优选地，每个码的持续时间在0.5微秒和1.5微秒之间。特别有利地设置，持续时间为1.0微秒。优选地，码具有127比特的长度。具有这样的长度的码可以有利地最佳地在之前描述的持续时间内表示。通过所描述的长度和所描述的持续时间确保，当经反射的激光由接收装置检测到时，可以准确无误和可靠地相区分各个码。此外，以上描述的持续时间对于基于激光的传播时间的距离测量的执行是最佳的，因为在这里，过大的持续时间可能会导致不精确的测量。所述码优选借助N序列和/或金码和/或Kasami码和/或Barker码和/或Ipatov序列来确定。这些方法基本上从现有技术已知。根据这些方法中的每一种，优选可以由八个不同的码创建一个集合，其中，这些码优选具有之前描述的、127比特的长度。为了将这些码转换为连续的光射束，控制装置优选设置用于与码类似地启用和停用激光源。优选如此调制连续的光射束，使得码、尤其之前描述的八个不同的码或者直接依次地和重复地或者在各个码之间具有可变的间歇地发送。优选可以延长可变的间歇，如果这对于通过接收装置接收的经反射的激光的电子信号处理是必要的。此外，可以缩短可变的间歇，以便因此提高测量的准确性。优选地，接收装置包括至少一个、尤其单个的光电二极管和/或光电二极管阵列。通过光电二极管可以接收经反射的光。光电二极管阵列允许大面积地反射的光射束的接收，从而能够实现所发射的光的准确无误的和可靠的探测。优选设置，光电二极管和/或光电二极管阵列包括pin二极管和/或APD二极管和/或SPAD二极管。Pin二极管可理解为以下二极管：所述二极管具有p型掺杂和n型掺杂的层，其中，固有层位于p型掺杂的层和n型掺杂的层之间。固有层可理解为以下层：所述层不掺杂或者仅仅弱地掺杂，从而该层主要是本征导电的。APD二极管可理解为雪崩光电二极管。特别有利地，光电二极管和/或光电二极管阵列包括至少一个SPAD二极管。这样的二极管的使用首先能够通过连续的光射束的调制来实现。由于SPAD二极管可成本非常有利地制造，这是有利的。在本专利技术的一种优选的实施方式中，接收装置对于每个码包括一个滤波器。在此设置，在输入信号具有所分配的码的情况下，每个滤波器输出最大的输出信号并且否则抑制输入信号。因此，可以根据滤波器中的每一个的输出信号确定，通过接收装置检测到的光具有哪个码。因此，可以确定，经反射的光何时已经发射，由此能够实现基于传播时间方法的距离测量。特别有利地能够实现，在存在以下输入信号的情况下滤波器输出最大的输出信号：所述输入信号具有两个确定的彼此相继的码。以此方式分析处理较大的信号能量，从而增大大面积的探测可能性。但是，水平的空间分辨率以及深度信息的准确性减小。因此，特别有利的是，以上提到的精细滤波器连接在最后描述的粗糙滤波器之后，以便因此实施梯级状的探测。滤波器特别有利地涉及最佳滤波器。有利地，最佳滤波器帮助优化信号/噪声比。因此，最佳滤波器最佳地适合于应用在以下激光雷达系统中：所述激光雷达系统大多必须与仅仅小的信号/噪声比作斗争。此外，本专利技术涉及一种用于检测周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测周围环境(200)的激光雷达系统(1)，其包括用于发射激光的激光源(2)，用于接收由所述周围环境(200)反射的激光(9)的接收装置(3)和用于控制所述激光源(2)的控制装置(4)，其中，所述控制装置(4)设置用于控制所述激光源(2)进行连续的光射束(5)的发射并且连续地调制所发射的光射束(5)，从而所述光射束(5)包括多个彼此相继的码(6)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 DE 102016222138.81.一种用于检测周围环境(200)的激光雷达系统(1)，其包括用于发射激光的激光源(2)，用于接收由所述周围环境(200)反射的激光(9)的接收装置(3)和用于控制所述激光源(2)的控制装置(4)，其中，所述控制装置(4)设置用于控制所述激光源(2)进行连续的光射束(5)的发射并且连续地调制所发射的光射束(5)，从而所述光射束(5)包括多个彼此相继的码(6)。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述码(6)具有最小的互相关性和/或最大的正交性。3.根据以上权利要求中任一项所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述激光源(2)构造用于至少沿着二维空间发射所述激光，以便实施所述激光的扫描运动。4.根据以上权利要求中任一项所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述码(6)通过所述激光源(2)的启用和停用的不同的序列产生。5.根据以上权利要求中任一项所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述码(6)具有在0.5微秒和1.5微秒、尤其1.0微秒之间的持续时间和...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·费尔施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE