激光雷达系统技术方案

本发明专利技术一种激光雷达系统，其具有：用于沿着光轴发射光脉冲的光源；用于在第一方向和第二方向上偏转光轴的转向装置；用于激活和停用光源的控制单元，转向装置构造用于在第一空间方向以及第二空间方向上振荡地偏转光轴，使得光轴重复遍历二维的扫描模式，其中，第一空间方向上的振荡偏转通过第一子运动以及与之相反的第二子运动来实现，其中，第二空间方向上的振荡偏转通过第三子运动以及与之相反的第四子运动来实现，其中，控制单元构造用于，在扫描图案的预定义的位置(即像素)处操控光源分别发射一个光脉冲，控制单元还构造用于，在第一子运动和/或第三子运动期间与在第二子运动和/或第四子运动期间不同的像素处操控光源分别发射光脉冲。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达系统
本专利技术涉及一种激光雷达系统。本专利技术尤其涉及一种具有这类激光雷达系统的车辆。
技术介绍
从现有技术中已知用于间距测量的激光雷达系统。这种激光雷达系统的基本核心是光源，例如激光光源，该光源发射在时间上结构化的光信号。该光信号在对象处发生反射并由接收单元探测到。通过接收所反射的信号，例如能够基于信号传播时间来求取对象(在该对象处发生反射)到激光雷达系统的距离。激光雷达系统可以实施一维测量，即，所述光脉冲仅在唯一的位置处发射。同样地，能够实现二维测量，在该二维测量中，光脉冲照射(beleuchten)二维测量区域的不同区域。在任何情况下都必须遵守关于眼睛安全的预先规定。这意味着，最大限度仅允许预定义的量的光进入到人的眼睛中。为了避免由于过高的光能而引起的眼睛损伤，这尤其是在激光设备中是重要相关的。
技术实现思路
根据本专利技术的激光雷达系统构造为二维测量系统。在此设置，实现以下扫描模式(Scanmuster)：该扫描模式一方面覆盖尽可能大的测量区域，另一方面满足对眼睛安全的预先规定。尤其实现：所述激光雷达系统可以发射具有高能量的光脉冲，但是同时绝对不存在眼睛损伤的危险。这通过以下方式实现：在不同的时刻照射扫描模式的不同像素。根据本专利技术的激光雷达系统具有用于发射光脉冲的至少一个光源。光脉冲沿着激光雷达系统的光轴发射。所述光轴能够由激光雷达系统的转向装置偏转。转向装置构造用于在至少一个第一空间方向和第二空间方向上偏转光轴。在此，空间方向优选地彼此独立，即，尤其是彼此垂直地定向，但是至少不是彼此平行地定向。以这种方式能够实现二维扫描，因为通过转向装置能够照射二维测量区域中的每个点，其中，所述测量区域由两个空间方向展开(aufgespannt)。最后，激光雷达系统具有控制单元。该控制单元用于激活和停用(deaktivieren)光源，从而可以借助控制单元来操控用于发射光脉冲的光源。转向装置构造用于在第一空间方向和第二空间方向上振荡地偏转光轴。这意味着光轴遍历(durchlaufen)二维扫描模式。扫描模式尤其如此构造，使得以正弦形(Sinusform)或锯齿形(Zickzackform)覆盖测量区域的所有区域。光轴在第一空间方向上的振荡偏转是通过重复的第一子运动和与第一子运动相反的第二子运动来实现的。第一子运动和第二子运动尤其是仅在运动方向上不同，而在偏转距离(Ablenkweite)上没有不同。同样地，光轴在第二空间方向上的振荡偏转是通过重复的第三子运动和与第三子运动相反的第四子运动(8)来实现的。再次，第三子运动与第四子运动之间的差异尤其仅是方向，而不是偏转距离。控制单元构造用于，在扫描模式的预定义的位置处操控光源分别发射光脉冲。扫描模式的预定义的位置在下文中也称为像素。尤其如此预定义像素，使得通过像素覆盖待检查的整个测量区域。因此，控制单元可以检测整个测量区域，其方式为：在扫描模式的相应的预定义的位置处发射光脉冲。像素处的光脉冲尤其如此选择，使得这些光脉冲满足针对眼睛安全的预先规定并且尽可能好地降低眼睛处的负担(Belastung)。控制单元如此构造：使得在第一子运动和/或第三子运动期间，在与在第二子运动和/或第四子运动期间不同的像素处操控光源发射光脉冲。因此，实现第一像素处的光脉冲的发射与第二像素处的光脉冲的发射之间的时间间隔。特别优选地，以这种方式能够操控光源来照射测量区域的所有像素，其中，所述照射以增大的时间和空间间隔、尤其以最大的时间和空间间隔进行。以下示出本专利技术的优选扩展方案。转向装置优选地构造用于，在前向运动(Hinbewegung)和反向运动(Rückbewegung)中沿着扫描模式偏转光轴，其中，前向运动和反向运动为相反地定向。因此，前向运动期间的扫描模式与反向运动期间的扫描模式相同。换句话说，存在唯一的扫描模式，不仅在前向运动期间而且在反向运动期间都遍历该唯一的扫描模式，从而运动是相同的，仅仅方向不同。前向运动是多个第一子运动以及多个第二子运动与单个第三子运动的叠加。以这种方式，前向运动尤其构造为正弦形或锯齿形。反向运动是多个第一子运动和多个第二子运动与单个第四子运动的叠加。优选地，控制单元附加地如此构造，使得在前向运动期间仅在第一像素处发射光脉冲。这意味着，控制单元构造用于如此操控光源，使得这些光源在前向运动期间仅在所述第一像素处发射光脉冲。相反，在第二像素处不发射任何光脉冲，从而控制单元构造为，在前向运动期间在发射光脉冲时跳过第二像素。相反，在反向运动期间进行相反的操控。因此，控制单元构造为，在反向运动期间在第二像素处操控光源发射光脉冲。在这种情况下，跳过第一像素，从而在第一像素处不发射任何光脉冲。特别有利地，第一像素和第二像素的整体形成整个测量区域。因此，特别有利地，在第一子运动和第二子运动期间在第一空间方向上始终仅照射每第二个扫过的(überstreichen)像素。为了仍然照射所有像素，在从第二空间方向上的第三子运动切换到第二空间方向上的第四子运动时，进行所照射的像素的切换。以这种方式实现，在前向运动期间仅照射第一像素，而在反向运动期间仅照射第二像素。优选地，第一像素和第二像素在空间上紧邻地布置。这尤其意味着，第一像素和第二像素有利地沿着扫描模式紧邻地布置。因此，在不同的时刻照射相邻的像素，其中，尤其存在相邻像素的照射时刻之间的最大可能的间隔。因此实现所出现的眼睛负担显著降低，从而避免眼睛损伤。此外，控制单元优选地构造为，在第一子运动和/或第三子运动期间仅在第一组像素处操控光源发射光脉冲。相反，在第二子运动和/或第四子运动期间，控制单元仅在第二组像素处操控光源发射光脉冲。第一组的像素和第二组的像素彼此错开地、尤其是紧邻地布置。通过这类操控尤其实现：在实施组合的第一子运动和第二子运动或者组合的第三子运动和第四子运动之后，通过这些运动所扫过的所有像素都已经被照射，其中，实现照射的时间偏移和空间偏移(Versatz)。特别地，相邻的像素不是直接依次地被照射，而是在初始的子运动期间，仅照射若干像素、尤其是每第二个像素。在随后的相反的子运动期间，照射所跳过的像素。由此能够延长光脉冲之间的时间间隔，并且因此能够降低短时间内到达眼睛的功率。优选地设置，光源具有第一子单元和第二子单元。优选地，第一子单元和第二子单元能够由控制单元彼此独立地操控。此外，优选地设置，第一子单元和第二子单元的照射通过同一转向装置进行，这意味着，第一子单元和第二子单元的光轴能够通过同一转向装置进行偏转。因此，第一子单元和第二子单元优选彼此独立地构造为照射两个像素。因此，尤其能够彼此独立地照射两个相邻的像素。因此，特别地，在不同的子运动期间沿着扫描模式始终能够同时照射两个像素的组。由此，在第一空间方向和第二空间方向上需要更少的振荡运动来完全覆盖预给定的测量区域。因此，对转向装置的动态性提出的要求更低。特别有利地，通过第一子单元和第二子单元的照射在光轴的不同运动期间进行。这意味着，控制单元构造成仅在第一子运动和/或第三子运动期间操控第一子单元发射光脉冲。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达系统(1)，所述激光雷达系统具有：/n至少一个光源(2)，所述至少一个光源用于沿着光轴(100)发射光脉冲，/n至少一个转向装置(3)，所述至少一个转向装置构造用于在至少一个第一方向(X)和第二方向(Y)上偏转所述光轴(100)，/n控制单元(4)，所述控制单元用于激活和停用所述光源(2)，/n其中，所述转向装置(3)构造用于，在所述第一空间方向(X)以及所述第二空间方向(Y)上振荡地偏转所述光轴(100)，使得所述光轴(100)重复遍历二维的扫描模式(9)，/n其中，所述光轴(100)在所述第一空间方向(X)上的振荡偏转通过重复的第一子运动(5)以及与所述第一子运动(5)相反的第二子运动(6)来实现，/n其中，所述光轴(100)在所述第二空间方向(Y)上的振荡偏转通过重复的第三子运动(7)以及与所述第三子运动(7)相反的第四子运动(8)来实现，/n其中，所述控制单元(4)构造用于，在所述扫描图案(9)的预定义的位置处操控所述光源(2)分别发射光脉冲，所述预定义的位置以下称为像素(12，13)，/n其中，所述控制单元(4)构造用于，在所述第一子运动(5)和/或第三子运动(7)期间，在与在所述第二子运动(6)和/或第四子运动(8)期间不同的像素(12，13)处操控所述光源(2)分别发射光脉冲。/n...

【技术特征摘要】
20200114 DE 102020200348.31.一种激光雷达系统(1)，所述激光雷达系统具有：
至少一个光源(2)，所述至少一个光源用于沿着光轴(100)发射光脉冲，
至少一个转向装置(3)，所述至少一个转向装置构造用于在至少一个第一方向(X)和第二方向(Y)上偏转所述光轴(100)，
控制单元(4)，所述控制单元用于激活和停用所述光源(2)，
其中，所述转向装置(3)构造用于，在所述第一空间方向(X)以及所述第二空间方向(Y)上振荡地偏转所述光轴(100)，使得所述光轴(100)重复遍历二维的扫描模式(9)，
其中，所述光轴(100)在所述第一空间方向(X)上的振荡偏转通过重复的第一子运动(5)以及与所述第一子运动(5)相反的第二子运动(6)来实现，
其中，所述光轴(100)在所述第二空间方向(Y)上的振荡偏转通过重复的第三子运动(7)以及与所述第三子运动(7)相反的第四子运动(8)来实现，
其中，所述控制单元(4)构造用于，在所述扫描图案(9)的预定义的位置处操控所述光源(2)分别发射光脉冲，所述预定义的位置以下称为像素(12，13)，
其中，所述控制单元(4)构造用于，在所述第一子运动(5)和/或第三子运动(7)期间，在与在所述第二子运动(6)和/或第四子运动(8)期间不同的像素(12，13)处操控所述光源(2)分别发射光脉冲。


2.根据权利要求1所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述转向装置(3)构造用于，在前向运动(10)和反向运动(11)中沿着所述扫描模式(9)偏转所述光轴(100)，
其中，所述前向运动(10)是多个第一子运动(5)以及多个第二子运动(6)与单个第三子运动(7)的叠加，
其中，所述反向运动(11)是多个第一子运动(5)以及多个第二子运动(6)与单个第四子运动(8)的叠加，
其中，所述控制单元(4)构造用于，在所述前向运动(10)期间仅在第一像素(12)处操控所述光源(2)发射光脉冲，并且跳过第二像素(13)，而在所述反向运动(11)期间仅在所述第二像素(13)处操控所述光源(2)发射光脉冲，并且跳过所述第一像素(12)。


3.根据权利要求2所述的激光雷达系统(1)，其特征在于，所述第一像素(12)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈塔斯，A·诺伊施塔特，N·霍伊斯纳，
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