激光雷达系统和用于识别激光雷达系统的射束路径的污染的方法技术方案

公开了一种激光雷达系统，具有光发送单元和光接收单元，其中，在所述激光雷达系统的所述光发送单元和所述光接收单元之间构造有射束路径，以便在所述激光雷达系统的运行中对所述激光雷达系统的周围环境进行光学扫描，并且其中，所述激光雷达系统设置用于识别所述射束路径的污染。所述激光雷达系统设置用于，基于在对所述周围环境进行光学扫描时所获得的激光雷达测量数据来识别所述污染。还公开了一种用于识别激光雷达系统的射束路径的污染的方法，其包括以下步骤：通过所述激光雷达系统，基于在对所述激光雷达系统的周围环境进行光学扫描时所获得的激光雷达测量数据来识别所述污染。污染。污染。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达系统和用于识别激光雷达系统的射束路径的污染的方法


[0001]本专利技术涉及一种激光雷达系统，其具有光发送单元和光接收单元，其中，在所述激光雷达系统的所述光发送单元和所述光接收单元之间构造有射束路径，以便在所述激光雷达系统的运行中对所述激光雷达系统的周围环境进行光学扫描，并且其中，所述激光雷达系统设置用于识别所述射束路径的污染。
[0002]本专利技术还涉及一种用于识别激光雷达系统的射束路径的污染的方法。

技术介绍

[0003]激光雷达系统(LiDAR＝Light Detection and Ranging)是一种三维光学测量系统，该三维光学测量系统利用光源(通常是红外激光源)扫描其周围环境。以定义的角度(例如水平和竖直)扫描周围环境。对于每个角度都测量距反射光的对象的距离。利用这些信息创建三维点云。由于涉及一种光学测量方法，因此光路(即射束路径)中的每个伪像(Artefakt)都影响激光雷达系统的测量结果。激光雷达系统通常是密封闭合的、具有光学透明的覆盖玻璃的系统，所述覆盖玻璃被放置到射束路径中。
[0004]从DE102018217488A1中已知一种光学系统、尤其是激光雷达系统，其包括初级光学传感器，该初级光学传感器受光学透明的保护罩的保护而免受环境影响，其中，光学系统包括污染识别系统，其中，污染识别系统包括至少一个光学发射单元和至少一个光学接收器单元。本出版物的主题允许探测和/或清洁在共同保护罩后面的光学传感器(例如激光雷达传感器)、相机或者相机与激光雷达传感器组合的保护罩上的污染。<br/>[0005]DE102018215221A1教导了，能够识别出由于任何类型的颗粒造成的润湿或者说污染，所述颗粒沉积在光电3D传感器的覆盖玻璃上。在此，光电3D传感器能够例如是以宏扫描仪和微扫描仪形式的激光雷达传感器或固态系统。根据该出版物，例如以雨水、污垢、油等形式的颗粒可以在各种情况下沉积在覆盖元件上并且能够不利地影响光电传感器的功能能力或者说甚至使其无法实现。因此在该出版物中提出，借助与覆盖元件功能连接的探测装置来检测并且借助分析处理装置来分析处理覆盖元件的振动。
[0006]DE102018008442A1公开了一种用于天气识别和/或能见度识别的方法。该文件提到，激光雷达传感器可能会暴露在恶劣的环境条件下，例如污垢。
[0007]DE102019121416A1公开了一种用于机器的导航系统。机器能够具有多个近距离传感器，以便产生机器的周围环境的三维点云。作为问题一般提到：如果这些近距离传感器是光学传感器，则镜头上的污垢或其他污染物会干扰检测。
[0008]从DE102019129332A1已知一种用于光学系统的修正透镜，该修正透镜具有透光性罩部件，该透光性罩部件能够是不具有实质上的折射力的平行平板，例如覆盖玻璃，该覆盖玻璃设置在固态图像传感器的像平面的物体侧上。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术，提供了一种开头提到类型的激光雷达系统，其中，激光雷达系统设置用于，基于在对周围环境进行光学扫描时所获得的激光雷达测量数据来识别污染。
[0010]专利技术优点
[0011]已经存在各种解决方案以识别尤其在覆盖玻璃上的污染并且估计由其引发的光学穿透性(即透射率)的降低。本申请中公开的解决方案相对于现有解决方案具有多个优点。不需要附加的硬件，而仅需要基于软件的方法。使用现有的、本来就通过由激光雷达系统对周围环境进行光学扫描而获得的激光雷达测量数据。由于这种光学扫描提供了在激光雷达系统中例如已经用于感知或者说检测深度数据的激光雷达测量数据，因此直接从相同的光学扫描数据中求取这些激光雷达测量数据的质量是更有意义的。
[0012]光发送单元优选包括一个或多个光源、尤其是激光发射器。能够涉及红外激光发射器。光接收单元优选包括探测器组件，该探测器组件具有一个或多个探测器、尤其是雪崩光电探测器。激光雷达系统在射束路径中能够具有光学部件、尤其是镜和透镜，以便将由光发送单元发射的光转向到周围环境中并且将在周围环境中反射的光转向到光接收单元上。光学部件布置在激光雷达系统内、尤其是在光源和覆盖玻璃之间和/或在光接收单元和覆盖玻璃之间。射束路径开始于光发送单元并且结束于光接收单元。在射束路径上，由光发送单元发出的光的至少一部分通过周围环境延伸到光接收单元。该光的剩余部分能够在射束路径上被吞噬或被激光雷达系统的具有污染的光学部件转向到光接收单元上，而并非必须预先穿过周围环境。
[0013]优选，激光雷达系统设置用于，基于已由所述激光雷达测量数据确定出的点云数据来识别所述污染。激光雷达系统设置用于或能够设置用于，从点云数据中获取关于周围环境的信息、尤其是深度信息。深度信息能够用于，确定在激光雷达系统和周围环境中的对象之间的距离。由于这些点云数据本来就被创建以用于获取关于周围环境的信息，因此通过这里提出的解决方案能够将点云数据供应给进一步的应用，即判断点云数据的、可取决于射束路径的污染的质量。
[0014]激光雷达测量数据能够以跨越一个时域收集的方式被记录并且用于形成直方图，其中，该直方图通常包含直方(英文：bin)。这种激光雷达测量数据能够是未加工的激光雷达测量数据(也称为原始激光雷达测量数据)或也能够是已经由激光雷达系统处理的原始激光雷达测量数据。通常，激光雷达测量数据在跨越一定时间之后具有一定的分散性，即使在周围环境中的对象关于其与激光雷达系统的距离方面没有发生变化。因此，在识别污染之前能够设置对激光雷达测量数据求平均值，这可以通过由激光雷达测量数据构造直方图来实现。从这些直方图中能够提取点云数据。
[0015]优选，所述激光雷达测量数据包括测量出的远点和近点，其中，在距激光雷达系统的、小于所述远点距激光雷达系统的距离的预定的距离内识别出所述近点，并且，所述激光雷达系统设置用于使用所述近点来识别所述污染。与在周围环境内的对象相比，污染在激光雷达测量数据中通常位于激光雷达系统附近。因而，能够服务于目的的是，激光雷达系统设置用于，将近点视为射束路径中现有污染的指示。与此相反地，远点能够被分类为周围环境中的对象的反射。优选，近点和远点共同形成激光雷达测量数据的有效点。相应地，测量数据也可包含无效点，所述无效点例如能够由并非是激光雷达系统的一部分的干扰光源
(例如太阳)或探测器噪声引起。因而，换言之，尤其是代表光的反射的激光雷达测量数据也能被称为有效点，该光由光发送单元在激光雷达系统的运行中发射出。在另一个实施方式中，激光雷达系统的图块大小可以作为识别污染的基础。点云数据可以划分成空间片段。在此，能够为每个片段分配最大数量的点，这是由系统决定的。该最大数量被称为图块大小。所有可能点的数量可以包括有效点和无效点。一些实施例设置，激光雷达系统设置用于，确定尤其是近点数量除以在一个角度范围内的可能点数量，以便识别污染。一些实施例设置，激光雷达系统设置用于，确定近点数量除以有效点数量，以便识别污染。
[0016]优选，通过激光雷达系统使用近点的强度除以有效点数量的比率来识别污染本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统(1)，所述激光雷达系统具有光发送单元(2)和光接收单元(3)，其中，在所述激光雷达系统(1)的所述光发送单元(2)和所述光接收单元(3)之间构造有射束路径(4)，以便在所述激光雷达系统(1)的运行中对所述激光雷达系统(1)的周围环境进行光学扫描，其中，所述激光雷达系统(1)设置用于识别所述射束路径(4)的污染(5a，5b)，其特征在于，所述激光雷达系统(1)设置用于，基于在对所述周围环境进行光学扫描时所获得的激光雷达测量数据来识别所述污染(5a，5b)。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统(1)，其中，所述激光雷达系统(1)设置用于，基于已由所述激光雷达测量数据确定的点云数据来识别所述污染(5a，5b)。3.根据权利要求2所述的激光雷达系统(1)，其中，所述激光雷达测量数据包括测量出的远点(F)和近点(N1，N2)，其中，在距所述激光雷达系统(1)的预定的距离内识别出所述近点(N1，N2)，所述预定的距离小于所述远点(F)距所述激光雷达系统(1)的距离，并且所述激光雷达系统(1)设置用于，使用所述近点(N1，N2)来识别所述污染(5a，5b)。4.根据权利要求3所述的激光雷达系统(1)，其中，所述近点(N1，N2)根据所述点云数据具有距所述激光雷达系统(1)的1至100厘米的距离。5.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：