用于光学测量距离的方法和设备技术

提出了用于光学测量距离的方法(100)，在该方法中，在第一发射时间借助于发射单元的发射元件在第一测量间隔(10)中发射(101)多个第一测量脉冲(13)，并且其中在第二发射时间借助于发射单元的发射元件在第二测量间隔(11)中发射(102)第二多个测量脉冲(13)。方法(100)包括在接收时间借助于分配给发射元件的接收单元的接收元件来接收(103)反射的测量脉冲。该方法进一步包括确定(106)每个接收到的测量脉冲的第一飞行时间量，其中通过使用第一发射时间来确定第一飞行时间量。方法(100)还包括确定(107)每个接收到的测量脉冲的第二飞行时间量，其中使用第二发射时间来确定第二飞行时间量。方法(100)包括为接收元件创建(108)至少一个直方图(15)，以及在直方图中输入第一飞行时间量和/或第二飞行时间量。间量和/或第二飞行时间量。间量和/或第二飞行时间量。

【技术实现步骤摘要】
用于光学测量距离的方法和设备


[0001]本专利技术涉及用于光学测量距离的方法和设备。

技术介绍

[0002]从现有技术中已知光学距离测量，特别是用于车辆的无人驾驶导航。它们基于飞行时间(ToF)原理，因此使用扫描传感器，尤其是LIDAR(“光检测和测距”的缩写)，该扫描传感器定期发射测量脉冲，该脉冲在对象上反射，其中检测到反射的测量脉冲。通过确定从传感器到对象再返回的测量脉冲的飞行时间，可以借助光速得出到这些对象的距离的结论。
[0003]ToF测量的原理受到限制，因为必须彼此间隔一定距离发射测量脉冲，以避免所谓的混叠效应。
[0004]通常，在ToF测量中，必须等待两次飞行时间，直到测量区域结束为止，直到理论上在反射后再次接收到先前发出的测量脉冲为止。如果不等待该时间，则由于发射时间不确定，因此无法明确分配接收到的测量脉冲。这限制了ToF测量的可能性，因为不能加速脉冲的飞行时间，即测量脉冲直到再次到达传感器所需的时间。因此，为了扫描较大的距离区域，在启动测量脉冲之后，必须等待到最远距离的可能对象的飞行时间的两倍，直到可以再次输出测量脉冲为止。
[0005]对于最大检测范围，输出能量是另一个确保仍然可以检测到远处对象的反射的重要参数。
[0006]总体而言，通常仅在现有技术中分别借助于增加的时间预算或增加的能量才可能增加检测可能性。然而，作为眼睛安全的一部分，希望发送的脉冲的最小可能峰值功率。少量的时间预算也是值得的，因为只有那时才能及时显示测量结果，并且可以将其用于时间紧迫的应用，例如驾驶辅助。
[0007]DE 10 2016 011 299 A1例如描述了使用编码脉冲序列来避免上述歧义。然而，在脉冲序列的情况下，检测范围也受到影响，因为未检测到测量脉冲并且尤其在长距离的情况下不可能识别序列。
[0008]专利技术概述
[0009]本专利技术的目的是改进用于测量距离的方法和设备，使得可以在不改变时间预算的情况下增加最大检测范围，而在不改变检测的可能性的情况下可以降低测量脉冲的峰值功率，并避免了内部或外部脉冲的干扰。
[0010]借助于光学测量距离的方法解决了上述目的，在该方法中，在第一发射时间借助于发射单元的发射元件在第一测量间隔期间发射第一多个测量脉冲，在第二发射时间借助于发射单元的发射元件在第二测量间隔期间发射第二多个测量脉冲。反射的测量脉冲在接收时间通过分配给发射元件的接收单元的接收元件来接收。
[0011]该方法包括确定每个接收到的测量脉冲的第一飞行时间量。由此通过使用第一发射时间来确定飞行时间。以这种方式确定的时间形成第一数量的飞行时间。为此，优选从每个接收到的测量脉冲的接收时间中减去每个第一发射时间。
[0012]以相同的方式确定第二飞行时间量。详细地，该方法包括通过使用第二发射时间来确定每个接收到的测量脉冲的第二飞行时间量，即优选地，从相应的接收到的测量脉冲的接收时间中减去每个第二发射时间。
[0013]优选分别相对于相应的测量间隔的开始时间确定发射时间。优选地，关于第一测量间隔的开始时间来确定接收时间。
[0014]因此，优选在发射时间考虑接收时间的所有组合。因此，也从接收时间中减去发射时间，该接收时间在时间上比所述接收时间晚。在这种情况下，例如即使发射时间迟于接收时间，(接收时间相对于第一测量间隔的开始时间)大于发射时间(相对于第二测量间隔的开始时间)。然而，可以容易且有效地确定正确的飞行时间。因此可以放弃脉冲的发射和接收序列的困难和复杂的比较。
[0015]该方法还包括为接收元件创建至少一个直方图，以及在直方图中输入第一飞行时间量和/或第二飞行时间量。换句话说，可以为每个测量间隔创建至少一个直方图，尤其是恰好一个直方图。测量间隔可以进一步输入到普通的直方图中。可以进一步添加单独创建的直方图，以形成公共直方图。
[0016]本专利技术的方法尤其借助于包括多个发射元件的发射单元和包括多个接收元件的接收单元来实施。发射单元的每个发射元件特别地分配给测量区域的限定的子区域，换言之分配给测量区域的房间元件。接收单元也是如此。测量区域的子区域同样被分配给每个接收元件。这导致在发射单元的发射元件和接收单元的接收元件之间的明确分配。从哪个接收元件因此接收到测量脉冲这一事实，可以得出关于反射对象的反射了测量脉冲的位置的结论。
[0017]反射的测量脉冲是先前已发出的测量脉冲，因此其传播方向由于在对象上的反射而发生了变化。反射的测量脉冲因此可以理解为发射的测量脉冲的回波。测量脉冲到其上被反射的对象的飞行时间尤其通过该方法来确定，并且由相应的测量脉冲所覆盖的到对象的距离由所述飞行时间借助光速来确定。
[0018]距离的光学测量的特征在于，距离是通过使用光学信号(这里是光学测量脉冲)确定的。术语“距离”应被理解为范围。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反射了该测量脉冲的对象之间的路径，加上对象与接收到相应反射的测量脉冲的接收元件之间的路径。该方法尤其包括考虑发射元件和接收元件的确切位置，尤其是相对于彼此的确切位置。由于至少一个对象通常是三维对象，因此该对象的某些区域可以布置得更近，而该对象的其他区域可以布置得更远，术语“到对象的距离”是指到对象的至少一个点的范围，即，测量脉冲已经撞击并且所述测量从其上反射的点。飞行时间应理解为上述距离所需的测量脉冲的时间。
[0019]该方法优选地用于测量用于车辆的无人驾驶或驾驶辅助的距离。
[0020]测量脉冲尤其是电磁信号，尤其是光信号。该信号优选具有不源自人眼可见区域的波长。出于安全原因，优选使用不可见的红外线。由于测量脉冲是电磁信号，因此知道了测量脉冲的速度，因此可以借助光速从测量脉冲的飞行时间得出测量脉冲已经覆盖了哪些路径的结论。
[0021]在确定第一飞行时间量时，将以非常特定的方式评估接收到的测量脉冲。因为接收时间与所有可能的发射时间相关，所以进行多次补偿，其中补偿应理解为基于发射时间
的直方图中接收到的测量脉冲的接收时间的偏移。换句话说，每个测量脉冲分别通过每个貌似真实的或可能的发射时间进行补偿，从而将所有结果输入到直方图中。
[0022]这样，由于接收时间被正确的发射时间所补偿，因此每个测量脉冲仅产生一个“正确的输入”。但是，由于用“不正确的发射时间”，即其他测量脉冲的发射时间补偿了测量脉冲的接收时间，因此也导致多个“不正确的输入”。但是，由于在一个测量区域内发射了多个测量脉冲这一事实，这些发射时间中的哪一个是正确的是未知的。这通过本方法解决。它增加了直方图中的条目，从而“正确补偿”的条目仅在一个位置重叠。由于补偿了“不正确的发射时间”而导致的所有其他飞行时间，另外在该正确位置附近对称地显示为直方图中的干扰。因此，一个测量脉冲的第一飞行时间量和第二飞行时间量包括所有可能的飞行时间，其中只有一个是“正确的”，因为正确的发射时间构成了确定的基础。
[0023]因此可以确定到反射了测量脉冲的对象的正确距离。该方法尤其包括基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于光学测量距离的方法(100)，其中在第一发射时间借助于发射单元的发射元件在第一测量间隔(10)期间发射(101)第一多个测量脉冲(13)，其中在第二发射时间借助于所述发射单元的所述发射元件在第二测量间隔(11)期间发射(102)第二多个测量脉冲(13)，其中所述方法(100)包括在接收时间借助于分配给所述发射元件的接收单元的接收元件来接收(103)反射的测量脉冲，其特征在于所述方法(100)包括确定(106)每个接收到的测量脉冲的第一飞行时间量，其中，通过使用所述第一发射时间来确定所述第一飞行时间量，其中，所述方法(100)包括确定(107)每个接收到的测量脉冲的第二飞行时间量，其中使用所述第二发射时间确定所述第二飞行时间量，其中，所述方法(100)包括为所述接收元件创建(108)至少一个直方图(15)，以及在所述直方图中输入所述第一飞行时间量和/或所述第二飞行时间量。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于通过使用所述第一发射时间来确定所述第一飞行时间量，使得从相应的接收测量脉冲的所述接收时间中减去每个第一发射时间，其中所述第二飞行时间量通过所述第二发射时间来确定，使得从相应的接收测量脉冲的所述接收时间中减去每个第二发射时间。3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于所述第一测量间隔(10)和/或所述第二测量间隔(11)具有长度，其中所述长度适合于所述测量区域的单倍或双倍长度。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其特征在于所述第一测量间隔(10)和所述第二测量间隔(11)在时间上直接相互跟随。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其特征在于所述直方图(15)包含所述测量间隔的所述长度。6.根据权利要求3至5中的一项所述的方法(100)。其特征在于所述直方图中仅输入大于零且小于所述测量间隔的所述长度的飞行时间。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其特征在于在所述第一测量间隔(10)和所述第二测量间隔(11)中发射相同数量的测量脉冲(13)。8.根据前述权利要求中的一项所述的方法(100)，其...

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