用于LIDAR接收单元的改进的近程和远程检测的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于机动车辆的LIDAR接收单元(16)的改进的近程和远程检测的方法，其中接收单元(16)具有多个传感器元件(22)，其中所述传感器元件(22)可以被激活和去激活，其中传感器元件(22)的至少一个子集在测量周期内的第一时间点被激活，其中在测量周期内的第二时间点，一个或多个传感器元件被激活和/或一个或多个传感器元件被去激活，所述第二时间点发生在第一时间点之后。此外，描述了一种用于LIDAR接收单元(14)的改进的近程和远程检测的额外方法。此外，还公开了一种LIDAR测量系统(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于LIDAR接收单元的改进的近程和远程检测的方法
本专利技术涉及一种用于机动车辆的LIDAR接收单元的改进的近程和远程检测的方法。
技术介绍
例如，对于根据文献WO2017081294的LIDAR测量系统，这种LIDAR接收单元是已知的。该LIDAR测量系统具有LIDAR发射单元和LIDAR接收单元。LIDAR发射单元的发射器元件发射光脉冲，光脉冲穿过发射透镜并在物体上反射。反射光脉冲通过接收透镜聚焦到接收单元的传感器元件上，从而可以检测到脉冲。从物体到LIDAR测量系统的距离可以根据光脉冲的飞行时间来确定。由于不同的效应，从同一发射器元件连续发送的多个激光脉冲可以在不同的位置照射到接收单元上。例如，这是由于从近场测量(其中物体离LIDAR测量系统的距离较短)到远场测量(其中物体离LIDAR测量系统的距离较大)的切换。最终，这是由于具有焦平面阵列配置的接收单元和发射单元的这种LIDAR测量系统的空间结构，焦平面阵列配置即发射器元件和传感器元件在平面中的布置以及在相应透镜的焦点处的布置。焦平面阵列配置并没有避免使用将移动性引入LIDAR测量系统或其组件中的组件。接收单元上的入射激光脉冲的局部位移会损害激光的检测。
技术实现思路
因此，本专利技术目的是提供一种方法，其中LIDAR接收单元和LIDAR测量系统中的物体的近程和远程检测得到改进。该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。该方法特别适用于根据以下实施例的LIDAR接收单元。LIDAR接收单元通常是LIDAR测量系统的一部分。LIDAR测量系统特别适用于机动车辆。在机动车辆上安装多个相同的LIDAR测量系统来监控车辆的整个环境是有利的。LIDAR测量系统具有LIDAR发射单元、发射透镜以及LIDAR接收单元和接收透镜。此外，LIDAR测量系统方便地配备有电子单元，该电子单元使得评估单元能够评估测量数据，并且能够与机动车辆的其他系统通信以传输数据。尤其是，LIDAR测量系统正好有两个单元，一个用于传感器元件，一个用于发射器元件。发射单元具有用于发射激光脉冲的多个发射器元件，而接收单元具有用于检测激光脉冲的多个传感器元件。发射器元件方便地形成为垂直腔面发射激光器VCSEL，而传感器元件优选地由单光子雪崩二极管SPAD形成。传感器元件的表面通常比发射器元件小，并且其激光脉冲投射到接收单元上。结果，激光脉冲可以照射多于一个的传感器元件。此外，由于各种效应，入射激光可以入射到接收单元的不同点。该实际位置被描述为从最佳参考位置的位移，在最佳参考位置，激光在远距离的物体上反射之后在最佳条件下入射到接收单元。位移的大小可以具有一个或多个传感器元件的尺寸。结果，接收单元上的传感器元件的数量有利地大于发射单元的发射器元件的数量。尤其是，多个传感器元件在概念上被分配给一个发射器元件，其中每个传感器元件可以潜在地从发射器元件接收激光脉冲。宏单元的传感器元件有利地都是相同类型的，即，例如，仅安装相同的SPAD。类似的情况对于发射单元的发射器元件也是有利的。发射器元件和传感器元件有利地分别布置在发射单元或接收单元上的芯片上，该芯片也称为发射器芯片和传感器芯片。这种芯片基本上提供了平面表面。然后，该平面表面或其上布置的发射器元件和传感器元件被布置在LIDAR测量系统上相应透镜的焦点处。这种在平面和焦点上的布置也称为焦平面阵列配置FPA。如果所有发射器元件都在发射单元上实现，并且所有传感器元件都在接收单元上实现，这是特别有利的。具有FPA配置的发射单元和接收单元的LIDAR测量系统优选地被设计成静态的。换句话说，组件安装在固定的位置，使得LIDAR测量系统及其组件不能执行相对运动。这使得LIDAR测量系统具有成本效益，坚固和紧凑。尤其是，LIDAR测量系统也静态地布置在机动车辆上。传感器元件被组织在宏单元中的接收单元上。每个宏单元具有多个传感器元件，尤其是至少两个传感器元件。有利的是，还可以有更多的传感器元件。传感器元件的数量有利地在五到四十个单位之间。宏单元被分配给发射单元的发射器元件。这个分配基本上是通过透镜来实现的。发射器元件和传感器元件通过相应的透镜映射到特定的立体角，使得发射器元件和传感器元件监控该立体角。因此，监控与发射器元件相同的立体角的传感器元件被分配给它。因此，宏单元通过它的传感器元件被分配给发射器元件。发射单元上的发射器元件优选具有平面配置。发射器元件优选以矩阵结构布置在发射单元的发射芯片上，例如以行和列或者以六边形图案布置。宏单元相应地以相同的空间配置布置在接收单元上，使得由发射器元件发射的激光脉冲被成像到相关的宏单元上。LIDAR测量系统优选地根据扫描程序工作。据此，首先对一系列多对发射器元件和传感器元件的选择执行测量操作。然后对另一系列多对发射器元件和传感器元件执行测量操作。例如，对一行或一排发射器元件及其相关传感器元件执行第一测量操作。然后对另一排或另一行执行相同的测量操作。这意味着与实际相关传感器元件相邻布置的传感器元件不受另一测量操作的影响。接收单元上的宏单元的传感器元件连接到至少一个读出单元。例如，读出单元可以由时间-数字转换器(也称为TDC)来实现。读出单元读出传感器元件的测量值并将它们存储在存储元件中，该存储元件优选地表示直方图。测量操作优选地根据时间相关单光子计数TCSPC方法来执行。测量周期基本上从发射单元的发射器元件发射光脉冲开始，并基本上在测量周期到期时结束。该测量周期对应于发射光脉冲到达最大测量范围并返回所需的时间。该光脉冲穿过发射透镜，该透镜将光脉冲导向相应的立体角。在适当的情况下，光脉冲在物体上反射，然后通过接收透镜入射到传感器元件上。例如，光脉冲的到达时间作为数字值被写入存储元件的直方图。每个检测到的光子都记录在这个直方图中。根据测量系统以及发射和接收单元的配置，该测量周期可以在每次测量中执行一次或多次。在多次通过的情况下，相应地频繁执行所描述的方法。尤其是，在根据TCSPC方法的测量操作中，测量周期被执行多次，例如200次。使用飞行时间方法，即光脉冲的通过时间，评估单元可以根据测量值确定到物体的距离。测量路径的长度有利地为大约300米，这对应于大约2微秒的激光脉冲的近似传输时间。一个或多个读出元件可以形成在一个宏单元上。传感器元件相应地连接到该一个(或多个)读出元件。每个传感器元件连接到至少一个读出元件。特别有利的是，一个传感器元件仅连接到单个读出元件。连接意味着读出元件可以读出传感器元件的检测并将来自检测的信息存储在存储元件中。传感器元件只能在它活动时由读出元件读出。特别有利的是，读出元件连接到宏单元的所有传感器元件。然而，这并不排除读出元件还连接到其他宏单元的其他传感器元件的可能性，例如，在测量周期期间不活动的宏单元的传感器元件。宏单元是一种构造，通常不是基于硬件配置，而是基于控制和评估逻辑来定义的。然而，宏单元可以由特定的硬件配置即传感器元件和读出元件的有意布置和连接来定义。宏单元或其传感器元件有利地覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于LIDAR接收单元(16)的改进的近程和远程检测的方法，/n-其中所述接收单元(16)具有多个传感器元件(22)，/n-其中所述传感器元件(22)能够直接或间接地被激活和去激活，/n-其中在测量周期内的第一时间点，所述传感器元件(22)的至少一个子集被激活，/n-其中在所述测量周期内的发生在所述第一时间点之后的第二时间点，一个或多个传感器元件被激活和/或一个或多个传感器元件被去激活。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 DE 102017222969.11.一种用于LIDAR接收单元(16)的改进的近程和远程检测的方法，
-其中所述接收单元(16)具有多个传感器元件(22)，
-其中所述传感器元件(22)能够直接或间接地被激活和去激活，
-其中在测量周期内的第一时间点，所述传感器元件(22)的至少一个子集被激活，
-其中在所述测量周期内的发生在所述第一时间点之后的第二时间点，一个或多个传感器元件被激活和/或一个或多个传感器元件被去激活。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间点和所述第二时间点之间的时间间隔的长度在50至500纳秒之间，尤其是200纳秒。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，潜在的入射激光在所述测量周期的持续时间内在所述接收单元(16)处经历位移，其中所述传感器元件(22)形成活动区，并且以所述活动区跟随该位移的方式被激活和/或去激活。


4.一种用于在LIDAR接收单元(10)处的改进的近程和远程检测的方法，
-其中所述接收单元(16)具有多个传感器元件(22)，
-其中所述宏单元(32)具有至少一个第一读出单元(50a)和一个第二读出单元(50b)，
-其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·伯斯舍尔，M·基恩，
申请(专利权)人：爱贝欧汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE