用于激光雷达系统的运行方法和控制单元，激光雷达系统和设备技术方案

本发明专利技术涉及一种用于激光雷达系统(1)的运行方法，在所述运行方法中，在发送器侧产生光学多重脉冲信号(S1；S2)并将其作为光学发送信号(S)发送到视场(50)中，所述光学多重脉冲信号具有在时间上分开的多个峰(P1，P2)以及在时间上直接彼此相继的峰(P1，P2)的时间上重叠的峰沿(F11，F12；F21，F22)。本发明专利技术还涉及一种相应的控制单元、一种这样的激光雷达系统(1)以及一种尤其车辆类型的工作设备。

【技术实现步骤摘要】
用于激光雷达系统的运行方法和控制单元，激光雷达系统和设备
本专利技术涉及用于激光雷达系统的一种运行方法和一种控制单元、一种这样的激光雷达系统以及一种具有激光雷达系统并且尤其构造为车辆的工作设备。
技术介绍
所谓的激光雷达系统(英语LiDAR：LightDetectionandRanging，光探测和测距)正越来越多地用于识别工作设备、尤其车辆的环境，所述激光雷达设备设置为向视场施加光或红外辐射，并检测和分析处理从视场反射回来的辐射，以便分析视场并探测其中包含的对象。为了尤其在更好的信号辨识方面改善激光雷达系统和激光雷达方法，尤其引入了多重脉冲信号(Mehrfachpulssignal)以照亮待监测的视场。
技术实现思路
根据本专利技术的用于激光雷达系统的运行方法具有以下优点：可以相对于噪声更清楚地辨识所使用的多重脉冲信号，也可以在监测周围环境时实现更好的空间分辨率。这根据本专利技术通过以下方式实现：提出一种用于激光雷达系统的运行方法，在该运行方法中，在发送器侧产生光学多重脉冲信号并将其作为光学发送信号发送到视场中，所述光学多重脉冲信号具有尤其在时间上分开的多个峰以及在时间上直接彼此相继的峰的时间上重叠的峰沿。根据本专利技术地使用具有时间上重叠的峰沿的多重脉冲信号(尤其具有时间上分开的峰)，一方面可以在接收器侧使所接收的信号与背景噪声的可区分性特别高，另一方面可以提高空间分辨率。从属权利要求示出本专利技术的优选的扩展方案。尽管根据本专利技术，原则上结合根据本专利技术的多重脉冲信号可以产生和使用任意数量的脉冲，但是当根据按照本专利技术的运行方法的一种优选的实施例产生并发送具有尤其在时间上分开的两个峰和时间上重叠的峰沿的双脉冲信号作为发送信号时，出现特别简单的关系()。可以设想不同的附加或替代的措施，以便提高接收的信号相对于噪声的可辨识性和/或在监测视场时进一步改善空间分辨率。根据按照本专利技术的运行方法的一种优选的扩展方案可以设想，时间上尤其直接在前的脉冲信号并且尤其第一脉冲信号构造得相对较窄，并且尤其具有与时间上尤其直接在后的脉冲信号的峰宽相比更小的峰宽，所述时间上在后的脉冲信号相对较宽并且尤其具有与时间上尤其直接在前的脉冲信号的峰宽相比更大的峰宽。附加地或替代地，时间上尤其直接在前的脉冲信号的峰宽可以处在时间上尤其直接在后的脉冲信号的峰宽的大约1/20至大约1/5的范围内、优选地在大约1/10的范围内。时间上在前的脉冲或峰的峰宽或脉冲宽度可以在0.5ns或更小的范围内。时间上在后的脉冲或峰的峰宽或脉冲宽度可以在2ns或更大的范围内。在此，相应的峰宽可以理解为所基于的(zuGrundeliegenden)相应峰的半值宽度。根据按照本专利技术的运行方法的另一替代的或附加的发展方案，与时间上在后的脉冲信号并且尤其第二脉冲信号相比，时间上在前的脉冲信号并且尤其第一脉冲信号可以具有更小的峰高。峰高尤其可以以大约0.9或更小的值的比率、优选大约0.8或更小的值的比率、进一步优选大约0.6或更小的值的比率在时间上直接彼此相继。根据另一有利的构型方式，在根据本专利技术的多重脉冲信号中的直接彼此相继的脉冲信号关于峰的位置可以具有以下时间间隔：该时间间隔处在第一脉冲信号的或时间上尤其直接在前的脉冲信号的峰宽的大约十倍至大约二十倍的范围内，和/或该时间间隔处在第二脉冲信号的或时间上尤其直接在后的脉冲信号的峰宽的大约一倍至大约三倍的范围内。关于峰的时间位置，直接彼此相继的脉冲信号的时间间隔尤其可以在时间上在后的脉冲的一半或整个脉冲宽度或峰宽的范围内。替代于此，关于峰的时间位置，直接彼此相继的脉冲信号的时间间隔可以处在2ns或更大的范围内。原则上，任何光源都可以用于产生根据本专利技术构型的多重脉冲信号。然而，如果根据按照本专利技术的运行方法的另一实施例将至少一个半导体激光器用作光源单元的光源以产生光学发送信号，则出现关于测量准确度和可重复性的特别合适的关系。在此，在根据本专利技术的方法和所基于的系统的特定构型方式中，使用多个光源、尤其半导体激光器尤其是有利的。如果根据按照本专利技术的运行方法的一种实施方式将单个或唯一的激光器装置用作光源以产生多重脉冲、尤其双脉冲，则出现特别简单的运行关系。在这种单个激光器装置的情况下，例如在半导体激光器的意义上，在此首先可以在其运行的预备阶段或第一阶段中以相对较高的能量和/或通过在所基于的半导体元件中的相对较高的第一电流脉冲来抑制起振(Anschwingen)、振荡(Einschwingen)和/或激光器谐振。优选地，这例如可以通过使用光学吸收器和/或在所基于的激光器装置中形成相对较高的反转度(Inversionsgrad)来实现。在激光器装置的运行的第二阶段或主阶段中，通过施加以尤其第二电流脉冲来消除尤其由吸收器引起的激光器谐振的抑制，并且不再抑制激光器谐振。然后，尤其通过品质开关(Güteschalten)和/或增益开关(Gewinnschalten)来在激光器装置中激发突出的且在时间上限定的弛豫振荡(Relaxationsoszillation)，并且产生和发送在时间上尤其直接在前的且相对较窄的第一脉冲信号。然后，在弛豫振荡之后在馈入附加的能量的情况下和/或通过进一步供能(Bestromen)实现激光器装置的起振或振荡，并且接下来相应于供能的时间特性——即尤其相对于激励电流的时间过程和/或在与第一脉冲信号的下降沿的时间上的重叠中——产生并发送时间上尤其直接在后的更宽的或相对较宽的另一脉冲信号。为了产生第一脉冲信号或时间上尤其直接在前的脉冲信号和第二脉冲信号或时间上尤其直接在后的脉冲信号，例如可以使用和运行单个光源、尤其单个激光器装置、优选单个半导体激光器。替代于此，可以尤其以时间上尤其直接彼此相继的方式使用和运行第一光源和第二光源，其中，分别使用的光源尤其可以构造为激光器装置并且优选地构造为半导体激光器。为了控制和运行一个或多个光源，可以使用不同的机制。例如，根据按照本专利技术的运行方法的另一实施方式，可以使用和运行如下的驱动器单元：该驱动器单元设置用于根据脉冲信号及其顺序来实现一个或两个光源、尤其一个或两个激光器装置或半导体激光器的激励的时间顺序。为此，驱动器单元可以具有第一驱动器和第二驱动器，它们被——尤其一对一地——分配给单个光源或两个光源，其中，驱动器分别构造为无源振荡回路或具有无源振荡回路和/或构造为电流源或具有电流源。本专利技术还涉及一种用于激光雷达系统的控制单元，该控制单元设置用于在所基于的激光雷达系统中发起、实施、终止、调节和/或控制根据本专利技术的运行方法的实施方式。此外，本专利技术还涉及一种这样的激光雷达系统：其构造有发送器单元和接收器单元，该发送器单元用于产生初级光并将其发送到视场中以对视场进行照明，该接收器单元用于接收、探测和分析处理来自该视场的次级光。所提出的激光雷达系统设置为与根据本专利技术的方法一起使用和/或由这种方法来控制或调节。...

【技术保护点】
1.一种用于激光雷达系统(1)的运行方法，在所述运行方法中，在发送器侧产生光学多重脉冲信号(S1；S2)并将所述光学多重脉冲信号作为光学发送信号(S)发送到视场(50)中，所述光学多重脉冲信号具有在时间上分开的多个峰(P1，P2)以及在时间上直接彼此相继的峰(P1，P2)的时间上重叠的峰沿(F11，F12；F21，F22)。/n

【技术特征摘要】
20191107 DE 102019217205.91.一种用于激光雷达系统(1)的运行方法，在所述运行方法中，在发送器侧产生光学多重脉冲信号(S1；S2)并将所述光学多重脉冲信号作为光学发送信号(S)发送到视场(50)中，所述光学多重脉冲信号具有在时间上分开的多个峰(P1，P2)以及在时间上直接彼此相继的峰(P1，P2)的时间上重叠的峰沿(F11，F12；F21，F22)。


2.根据权利要求1所述的运行方法，在所述运行方法中，产生和发送如下的双脉冲信号作为发送信号(S)：所述双脉冲信号具有时间上分开的两个峰(P1，P2)和时间上重叠的峰沿(F11，F12；F21，F22)。


3.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，
-时间上在前的脉冲信号且尤其第一脉冲信号(S1)相对较窄，并且与时间上在后的脉冲信号(S2)的峰宽(D2)相比尤其具有更小的峰宽(D1)，所述时间上在后的脉冲信号相对较宽并且与所述时间上在前的脉冲信号(S1)的峰宽(D1)相比尤其具有更大的峰宽(D2)；
-所述时间上在前的脉冲信号(S1)的峰宽(D1)处在所述时间上在后的脉冲信号(S2)的峰宽(D2)的大约1/20至大约1/5的范围内、优选地处在大约1/10的范围内；和/或
-相应的峰宽(D1，D2)是所基于的相应峰(P1，P2)的半值宽度。


4.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，与时间上在后的脉冲信号并且尤其第二脉冲信号(S2)相比，时间上在前的脉冲信号并且尤其第一脉冲信号(S1)
-具有尤其以大约0.9或更小的值的比率、优选以大约0.8或更小的值的比率、进一步优选以大约0.6或更小的值的比率的更小的峰高(P1)，和/或
-关于所述峰(P1，P2)的位置具有以下时间间隔：所述时间间隔处在所述第一脉冲信号的或所述时间上在前的脉冲信号(S1)的峰宽(D1)的大约十倍至大约二十倍的范围内，和/或所述时间间隔处在所述第二脉冲信号的或所述时间上在后的脉冲信号(S2)的峰宽(D2)的大约一倍至大约三倍的范围内。


5.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，将至少一个半导体激光器用作光源单元(65)的光源(65-1，65-2)，以产生所述光学发送信号(S)。


6.根据以上权利要求中任一项所述的运行方法，在所述运行方法中，作为光源(65-1，65-2)的所基于的单个激光器装置用于产生多重脉冲(S1；S2)、尤其双脉冲，
(i)首先在所述激光器装置的运行的预备阶段或第一阶段中以相对较高的能量和/或通过在所基于的半导体元件中的相对较高的第一电流脉冲、尤其通过使用光学吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·希普勒，M·克斯特纳，
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