DE102017221784A1

DE102017221784A1 - Verfahren zum Betreiben eines Lidar-Sensors, Lidar-Sensor und Fortbewegungsmittel

Info

Publication number: DE102017221784A1
Application number: DE102017221784.7A
Authority: DE
Inventors: Andre Nauen; Michael Rosenauer
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019110221A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors (10), wobei der LIDAR-Sensor (10) einen Messstrahl (13) mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung (P) zur Erfassung von mindestens einem Objekt (14) in einer Umgebung (16) des LIDAR-Sensors (10) aussendet. Dabei steuert eine Steuereinrichtung (20) des LIDAR-Sensors (10) die Strahlungsleistung (P) des Messstrahls (13) in Abhängigkeit von mindestens einem Situationsparameter (S).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors, wobei der LIDAR-Sensor einen Messstrahl mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung zur Erfassung von mindestens einem Objekt in einer Umgebung des LIDAR-Sensors aussendet. Zur Erfindung gehören auch ein LIDAR-Sensor sowie ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem LIDAR-Sensor.
Ein LIDAR (Light detection and ranging)-Sensor beziehungsweise ein LIDAR-System beruht auf einer Laufzeitmessung von Lichtpulsen oder allgemeinen Wellenzügen zur Bestimmung von Abständen zu Objekten in der Umgebung. Damit sind sie insbesondere ein wichtiger Baustein für die Realisierung von beispielsweise (teil-)autonom fahrenden Kraftfahrzeugen. Die von einem LIDAR-Sensor emittierte Laserstrahlung wird nach Aussendung von Objekten in der Umgebung reflektiert. Je nach Oberflächeneigenschaften gelangt ein sehr kleiner Teil der ausgesandten Leistung dabei wieder zurück zum LIDAR-Sensor und kann mittels eines geeigneten Detektors registriert werden. Mit der bekannten Zeitbasis der Pulserzeugung, kann aus der Messung der zwischen Pulsaussendung und Empfang vergangenen Zeit über die Lichtgeschwindigkeit die Entfernung zum reflektierenden Objekt ermittelt werden. Bei entsprechender Gestaltung von LIDAR-Detektor und Sender, und zwar derart, dass eine Winkelselektivität in ein oder zwei Dimensionen gegeben ist, kann ein ein- oder auch zweidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt werden, welches zu jedem erfassten Raumwinkelsegment die Abstandsinformation enthält.
Neben weiteren Parametern wie der Detektorempfindlichkeit ist die grundlegende Größe für die Reichweite, bis zu der maximal Objekte durch einen LIDAR-Sensor erfasst werden können, die pro Laserpuls ausgesandte Strahlungsleistung oder Pulsenergie. Daher ist grundsätzlich eine möglichst hohe Pulsenergie erstrebenswert, allerdings ergeben sich hier technologische beziehungsweise ökonomische Begrenzungen aus den verfügbaren Laserquellen und weiteren Applikationsanforderungen wie Bauraum und Temperaturbereich, über welchen der LIDAR-Sensor funktionieren muss. Eine weitere Anforderung ergibt sich auch aus der Augensicherheit: In jeder Art von Anwendungsfall können Situationen entstehen, in denen eine Person oder ein Tier beziehungsweise deren Augen der Strahlungsemission eines LIDAR-Sensors ausgesetzt sind. Dabei muss eine mögliche Augenschädigung unter allen Umständen vermieden werden. Aus diesem Grund müssen LIDAR-Systeme, insbesondere solche für die Verwendung im Straßenverkehr, die Anforderungen der Laserklasse 1 erfüllen, in der Augenschäden ausgeschlossen sind. Hieraus kann sich jedoch, je nach Auslegung des LIDAR-Sensors, eine relevante Begrenzung der Reichweite ergeben. Möglich wäre hier eine Reduktion der Pulsenergie, wenn Personen durch den LIDAR-Sensor im Erfassungsbereich des LIDAR-Sensors erkannt werden, oder umgekehrt, eine Erhöhung der Pulsenergie, wenn keine Personen durch den LIDAR-Sensor im Erfassungsbereich erkannt werden. Dies setzt zum einen voraus, dass der LIDAR-Sensor ausgelegt ist, um Objekte im Erfassungsbereich zu detektieren und als solche auch zu klassifizieren, und zudem muss eine derartige Klassifikation auch zuverlässig sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors, einen LIDAR-Sensor und ein Fortbewegungsmittel mit einem LIDAR-Sensor bereitzustellen, welche weitere oder andere Möglichkeiten zur Umgebungserfassung auf möglichst zuverlässige und gleichzeitig möglichst sichere Weise aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors, durch einen LIDAR-Sensor sowie durch ein Fortbewegungsmittel mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors sendet der LIDAR-Sensor einen Messstrahl mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung zur Erfassung von mindestens einem Objekt in einer Umgebung des LIDAR-Sensors aus. Weiterhin steuert eine Steuereinrichtung des LIDAR-Sensors die Strahlungsleistung des Messstrahls in Abhängigkeit von mindestens einem Situationsparameter.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es vielzählige Situationsparameter gibt, die Aufschluss über eine aktuelle Situation geben, wodurch sich die Strahlungsleistung sicher und situationsangepasst einstellen lässt. Solche Situationsparameter können dabei zum Beispiel die Art eines im Erfassungsbereich eines LIDAR-Sensors befindlichen Objekts betreffen. Vorteilhaft sind jedoch auch gerade solche Situationsparameter, die von einer durch den LIDAR-Sensor erfassten Art des Objekts verschiedenen sind. Dem liegt wiederum die Erkenntnis zugrunde, dass es weitaus mehr Parameter als lediglich die Art eines im Erfassungsbereich eines LIDAR-Sensors befindlichen Objekts gibt, die Aufschluss über eine aktuelle Situation geben. Nichts desto weniger kann aber auch die Art des Objekts als ein weiterer zusätzlicher Parameter zur Steuerung der Strahlungsleistung herangezogen werden, um die Sicherheit weiter zu erhöhen. Durch die Berücksichtigung weiterer anderer und zusätzlicher Situationsparameter, die von der Art des Objekts verschieden sind, kann eine deutlich bessere Beschreibung einer aktuellen Situation erfolgen und dadurch eine deutlich bessere und auch sichere Situationsanpassung. Zudem beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass zwar die Art eines detektierten Objekts, das heißt ob sich andere Verkehrsteilnehmer oder Personen im Erfassungsbereich des LIDAR-Sensors befinden, ebenfalls hilfreich sein mag, um die Strahlungsleistung geeignet anzupassen, dass jedoch gerade in Bezug auf die Detektion und korrekte Klassifikation von Personen andere Erfassungsmittel, wie beispielsweise Kameras, zum Beispiel auch Wärmebildkameras, deutlich geeigneter und zuverlässiger sind als LIDAR-Sensoren. Entsprechend ist es auch vorteilhaft, wenn der Situationsparameter eine Art eines erfassten Objekts betrifft, jedoch nicht die von dem LIDAR-Sensor selbst erfasste Art des Objekts, sondern zum Beispiel von einem vom LIDAR-Sensor verschiedenen Erfassungsmittel erfassten Art des Objekts. Auch macht sich die Erfindung die weitere Erkenntnis zu Nutze, dass es vielzählige Situationen gibt, in denen ohnehin keine große Erfassungsreichweite erforderlich oder umgebungsbedingt möglich ist, wie beispielsweise bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, im Stau oder in engen und kurvigen Straßen innerorts. In solchen Situationen kann die Strahlungsleistung auf einen sicheren Wert abgesenkt werden, unabhängig davon, ob sich gerade Personen in der Nähe befinden oder nicht, da eine große Erfassungsreichweite in solchen Situationen ohnehin keinen zusätzlichen Vorteil hätte. Auch zur Charakterisierung solcher Situationen sind maßgeblich Situationsparameter geeignet, die von der Art eines durch den LIDAR-Sensor detektierten Objekt, zum Beispiel einer detektierten Person, unabhängig sind. Damit stellt die Erfindung insgesamt vielzählige Möglichkeiten für eine sowohl sichere als auch möglichst zuverlässige Umgebungserfassung durch einen LIDAR-Sensor mit möglichst hoher Erfassungsqualität bereit.
Eine Variation der Strahlungsleistung kann dabei im allgemeinen kontinuierlich oder auch in diskreten Schritten erfolgen. Beispielsweise können eine vorbestimmte niedrige und eine vorbestimmte hohe Sendeleistung bzw. Strahlungsleistung vorbestimmt sein, wobei die Steuereinrichtung eine dieser beiden vorbestimmten Strahlungsleistungen in Abhängigkeit vom aktuellen mindestens einen Situationsparameter wählt. Es können aber auch mehr als nur zwei diskrete Werte als Einstellmöglichkeit für die Strahlungsleistung vorbestimmt sein. Weiterhin liegt die Strahlungsleistung Im Bereich von wenigen Watt bis hin zu mehreren Hundert Watt, vorzugsweise im Bereich zwischen 30 Watt und 200 Watt und kann insbesondere innerhalb dieses Bereichs in Abhängigkeit vom mindestens einen Situationsparameter variiert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Messstrahl in Form von Lichtpulsen ausgesendet wird. Die oben beschriebene Strahlungsleistung bezieht sich dann entsprechend auf einen jeweiligen solchen Lichtpuls.
Weiterhin weist der Messstrahl vorzugsweise eine Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich, vorzugsweise zwischen 850 Nanometern und 1600 Nanometern, zum Beispiel 850 Nanometer, 905 Nanometer, 1064 Nanometer oder 1548 Nanometer, oder auch darüber, zum Beispiel 5600 Nanometer oder 8100 Nanometer auf. Der Messstrahl kann aber auch in anderen Wellenlängenbereichen, insbesondere bei 600 Nanometern, 650 Nanometern, 700 Nanometern, 750 Nanometern oder 800 Nanometern liegen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung stellt der Situationsparameter einen von einer durch den LIDAR-Sensor erfassten Art des Objekts verschiedenen Situationsparameter dar. Hierdurch lassen sich die oben bereits beschriebenen Vorteile erzielen und eine deutlich bessere und zuverlässigere Situationsanpassung bereitstellen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung empfängt die Steuereinrichtung ein sensorexternes Signal zur Bereitstellung des Situationsparameters. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den besonders großen Vorteil, dass zur Steuerung der Strahlungsleistung weitaus mehr die aktuelle Situation beschreibende Parameter zur Verfügung gestellt werden können als die, die durch den LIDAR-Sensor selbst ermittelbar sind. Mit anderen Worten ermöglicht die Verwendung von sensorexternen Signalen zur Bereitstellung des Situationsparameters eine deutlich genauere Beschreibung einer aktuellen Situation. Auch dies wiederum führt letztendlich zu einer deutlich sicheren, effektiveren und zuverlässigeren Situationsanpassung.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das sensorexterne Signal einen aktuellen Geschwindigkeitswert einer Geschwindigkeit angibt, mit welcher sich der LIDAR-Sensor aktuell bewegt. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn der LIDAR-Sensor in einem Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug Anwendung findet. Diese Ausführungsform der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass gerade bei hohen Geschwindigkeiten große Erfassungsreichweiten erforderlich sind, während gleichzeitig das Gefährdungspotential für Personen äußerst gering ist, da, selbst wenn sich eine Person oder ein Tier im Erfassungsbereich des LIDAR-Sensors befinden würde, so wäre dies aufgrund der hohen Geschwindigkeit des LIDAR-Sensors beziehungsweise des Fortbewegungsmittels, an welchem der LIDAR-Sensor angeordnet ist, nur äußerst kurzfristig der Fall, sodass daraus keine gefährliche Situation resultieren kann. Im umgekehrten Fall, wenn die Geschwindigkeit des LIDAR-Sensors äußerst gering ist, so ist das Gefährdungspotential für Personen und Tiere im Erfassungsbereich des LIDAR-Sensors potentiell höher, jedoch sind bei geringen Geschwindigkeiten üblicherweise auch keine großen Erfassungsreichweiten erforderlich, um für eine ausreichende Sicherheit zum Beispiel des Kraftfahrzeugs zu sorgen, sodass in einer solchen Situation, das heißt bei geringer Geschwindigkeit, auch eine sehr geringe Strahlungsleistung gewählt werden kann, die dann entsprechend für das menschliche Auge ungefährlich ist. Durch eine geschwindigkeitsabhängige Anpassung der Strahlungsleistung lässt sich somit also vorteilhafter Weise in jeder Situation, das heißt sowohl bei schneller als auch bei langsamer Geschwindigkeit, gleichzeitig eine auf die aktuellen Erfordernisse angepasste Erfassungsreichweite in ausreichender Güte und gleichzeitig auf besonders sichere und für das menschliche Auge ungefährliche Weise bereitstellen. So kann also beispielsweise die volle Laserleistung bei hoher Geschwindigkeit auf der Autobahn Verwendung finden, während beim Durchfahren einer Spielstraße mit sehr geringer Geschwindigkeit die Leistung deutlich verringert werden kann, da hierbei keine hohen Detektionsreichweiten erforderlich sind. Außerdem können hohe Geschwindigkeiten auf der Autobahn nur bei entsprechend geringer Verkehrsdichte erzielt werden. Damit ist der Aufenthalt anderer Verkehrsteilnehmer in geringem Abstand ohnehin nicht mehr möglich beziehungsweise, wenn es so ist, wird durch eine Regelfunktion eines adaptiven Tempomaten des Kraftfahrzeugs, der auf der Umgebungserfassung mittels des LIDAR-Sensors beruht, eine LIDAR-Strahlungsleistung vermindert. Dementsprechend kann es vorgesehen sein, dass der LIDAR-Sensor in einer derartigen Situation, das heißt bei solch hohen Geschwindigkeiten, sogar mit Laserleistungen arbeitet, die beispielsweise bei Abständen unterhalb von 10 Metern augengefährdend wären, gleichzeitig aber große Detektionsreichweiten erlauben. Beim Durchfahren einer Spielstraße dagegen liegt die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs in der Größenordnung einer Schrittgeschwindigkeit bzw. bei Durchfahren einer Tempo-30-Zone bei 30 Kilometern pro Stunde. Dementsprechend sind auch keine hohen Detektionsreichweiten erforderlich, zum einen aufgrund der geringen Geschwindigkeit beziehungsweise auch aufgrund der kurzen Bremswege, zum anderen aufgrund der typischen Sichtsituation einer Spielstraße oder einer Tempo-30-Zone, wie zum Beispiel einer verschwenkten Verkehrsführung zur Verkehrsberuhigung, welche ohnehin keine großen Sichtreichweiten erlaubt. Gleichzeitig gibt es jedoch die Gefahr, dass beispielsweise ein Kind sich direkt vor dem Kraftfahrzeug im Sichtfeld des LIDAR-Sensors aufhält, sodass dessen Auge von Laserstrahlung getroffen werden kann. Im Fall, dass das Kraftfahrzeug aufgrund eines kreuzenden Kindes gestoppt hat, ist es im Extremfall möglich, dass sich das Auge des Kindes direkt vor dem Austrittsfenster des LIDAR-Sensors befindet. Dies kann auch geschehen, wenn z.B. das Fahrzeug in einer verkehrsberuhigten Zone über eine Fahrbahnschwelle fährt und somit die IR-Abstrahlung nach oben verkippt ist. Durch die Erfindung ist es nun vorteilhafter Weise möglich, in einer solchen Situation die Laserleistung, das heißt die Strahlungsleistung des Messstrahls beziehungsweise Messpulses, entsprechend derart abzusenken, sodass sich selbst im minimal möglichen Abstand keine Augengefährdung ergäbe, gleichzeitig aber in dieser Situation ausreichende Detektionsreichweiten von einigen 10 Metern erreicht werden können, was im Falle einer Spielstraße wie oben beschrieben vollkommen ausreichend ist. Vorteilhaft wäre daher beispielsweise auch eine kontinuierliche Anpassung der Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit, insbesondere derart, dass die Strahlungsleistung zur aktuellen Geschwindigkeit proportional ist. Mit anderen Worten, je höher die Geschwindigkeit, desto höher die Strahlungsleistung und umgekehrt. Eine Anpassung der Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit kann natürlich auch gemäß anderer mathematischen Korrelationen erfolgen, beispielsweise logarithmisch oder exponentiell. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine positive oder negative Beschleunigung des Fahrzeugs als Regel-Einflussgröße für die LIDAR-IR-Strahlungsleistung verwendet werden.
Diese Ausführungsformen beziehen sich dabei auf die absolute Geschwindigkeit, das heißt am Beispiel des Kraftfahrzeugs auf die absolute Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, worunter die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Relation zur Fahrbahnoberfläche zu verstehen ist. Diese kann beispielsweise aus dem Tachosignal des Kraftfahrzeugs, per GPS oder per Verarbeitung aus aufeinanderfolgenden Aufnahmen einer Kamera, oder ähnlichem bestimmt werden. Prinzipiell muss diese Geschwindigkeit auch nicht notwendiger Weise als sensorexternes Signal bereitgestellt werden, sondern kann auch aus aufeinanderfolgenden Aufnahmen des LIDAR-Sensors selbst bestimmt werden. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise die Geschwindigkeit des LIDAR-Sensors an sich direkt zur Steuerung der Strahlungsleistung verwendet wird, sondern zum Beispiel der daraus errechnete Bremsweg des Kraftfahrzeugs. Letzterer kann einfach aus der Faustformel „halber Tacho“ oder auch aus einer komplexeren Funktion berechnet werden, in die beispielsweise Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel nasse Fahrbahn, Glätte, Außentemperatur, Zustand der Straßenoberfläche oder Ähnliches eingehen, sowie auch beispielsweise der Fahrzeugzustand, wie zum Beispiel die Beladung, Reifendrücke, Profiltiefe, Reifenalter, Reifentemperatur oder Verschleißzustand. Generell ist bei hoher Geschwindigkeit die Verwendung hoher Pulsleistungen möglich, da der Aufenthalt eines anderen Verkehrsteilnehmers oder von Personen in einem augengefährdenden Abstand durch den LIDAR-basierten adaptiven Tempomaten bei Kraftfahrzeuganwendungen ohnehin ausgeschlossen bzw. sehr unwahrscheinlich ist. Umgekehrt ist Letzteres bei geringen Geschwindigkeiten eher möglich, gleichzeitig jedoch kann aufgrund des reduzierten Bremsweges die Reichweite unbedenklich abgesenkt werden, ohne die Erfassungsqualität einzuschränken.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt das sensorexterne Signal einen Geschwindigkeitswert einer Relativgeschwindigkeit dar, mit welcher sich der LIDAR-Sensor relativ zum zumindest einen Objekt bewegt. Diese Ausgestaltung ist ebenso wiederum besonders vorteilhaft bei Kraftfahrzeuganwendungen, wobei dann die Relativgeschwindigkeit sich auf die relative Kraftfahrzeuggeschwindigkeit bezieht, worunter wiederum die relative Geschwindigkeit zu anderen Verkehrsteilnehmern zu verstehen ist. Die Relativgeschwindigkeit kann beispielsweise durch andere Erfassungsmittel des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden, wie beispielsweise Kameras, Ultraschallsensoren, Radare, oder ähnlichem. Zudem muss auch hier wieder die Relativgeschwindigkeit nicht notwendigerweise als sensorexternes Signal bereitgestellt werden, sondern kann auch durch den LIDAR-Sensor selbst aus aufeinanderfolgenden Messungen ermittelt werden.
Auch in diesem Beispiel ist grundsätzlich bei hohen Geschwindigkeiten die Verwendung hoher Pulsleistungen beziehungsweise Strahlungsleistungen des Messstrahls möglich, da der Aufenthalt eines anderen Verkehrsteilnehmers in einem augengefährdenden Abstand durch einen LIDAR-Sensor basierten adaptiven Tempomaten ohnehin ausgeschlossen ist. Im Fall von geringen Relativgeschwindigkeiten wie beispielsweise Kolonnenverkehr, ist keine hohe Reichweite erforderlich, da die Sichtreichweite ohnehin durch die hohe Verkehrsdichte begrenzt ist, sodass die Sendeleistung abgesenkt werden kann. Dennoch kann es vorteilhaft sein, dass auch bei sehr schnellen Fahrten (z. Bsp. mit 200 km/h) mit einem konstanten relativen Abstand (z. Bsp. 100m) zum nächstfahrenden Fahrzeug oder einer geringen Relativgeschwindigkeit (Abstand zum nächstfahrenden Fahrzeug ändert sich langsam), eine hohe Laserleistung zu verwenden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gibt das sensorexterne Signal eine aktuelle Umgebungshelligkeit an. Vorzugsweise wird die Strahlungsleistung bei geringer Umgebungshelligkeit reduziert. Dies hat den Hintergrund, dass gerade bei geringer Umgebungshelligkeit das auf den LIDAR-Sensor einfallendes Stör- und Streulicht deutlich geringer ist, sodass in dieser Situation auch die Messqualität durch das verbesserte Signal-Rausch-Verhältnis erhöht ist. Umgekehrt bedeutet dies, dass nun vorteilhafter Weise bei geringer Umgebungshelligkeit die Strahlungsleistung zur zusätzlichen Erhöhung der Sicherheit reduziert werden kann, ohne dabei die Messqualität zu verringern.
Zur Ermittlung der Umgebungshelligkeit kann beispielsweise ein Helligkeitssensor verwendet werden, eine Kamera, oder ähnliches. Die Umgebungshelligkeit kann aber auch indirekt ermittelt werden, beispielsweise über die aktuelle Uhrzeit. Üblicherweise ist die Umgebungshelligkeit nachts deutlich geringer als tagsüber. Entsprechend stellt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das sensorexterne Signal eine aktuelle Uhrzeit und/oder ein aktuelles Datum und/oder eine aktuelle Zeitzone angibt. Auf Basis dieser Angaben lassen sich vorteilhafter Weise ebenfalls Rückschlüsse auf die aktuelle Umgebungshelligkeit ziehen. Die Erfassung der Uhrzeit stellt dabei eine technisch besonders einfache Variante dar, die zudem sehr kostengünstig ist und keine weiteren Sensoren erfordert. Als einfaches Beispiel kann zum Beispiel tagsüber eine vorbestimmte normale Strahlungsleistung vorbestimmt sein, während nachts die Strahlungsleistung auf einen zweiten vorbestimmten Wert reduziert wird. Auf Basis des aktuellen Datums lassen sich zudem auch Jahreszeitenunterschiede bezüglich der Dauer zwischen zum Beispiel Sonnenaufgang und Sonnenuntergang berücksichtigen sowie auch durch die aktuelle Zeitzone. Dabei können auch geografische Positionen einbezogen werden.
Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das sensorexterne Signal eine aktuelle geographische Position des LIDAR-Sensors angibt. Die aktuelle geografische Position lässt aber nicht nur in Kombination mit einem Datum oder einer aktuellen Uhrzeit genauere Rückschlüsse auf die aktuelle Umgebungshelligkeit zu, sondern liefert noch deutlich mehr Informationen, beispielsweise über die aktuelle Verkehrssituation. So kann auf Basis der geografischen Position beispielsweise auch ermittelt werden, zum Beispiel in Kombination mit den Karten eines Navigationssystems eine Kraftfahrzeugs, in welchem der LIDAR-Sensor Anwendung findet, ob sich das Kraftfahrzeug aktuell innerorts oder außer Orts, zum Beispiel auf einer Autobahn befindet. So kann es in einem Ausführungsbeispiel wiederum vorgesehen sein, dass die Strahlungsleistung innerorts gegenüber der Strahlungsleistung außerorts reduziert ist, da innerorts, wie bereits zu obigem Beispiel der Spielstraße beschrieben, üblicherweise deutlich geringere Erfassungsreichweiten erforderlich sind, als zum Beispiel auf einer Landstraße oder Autobahn. Die aktuelle geografische Position kann beispielsweise mittels eines GPS-Empfängers des Kraftfahrzeugs erfasst werden, an welchem der LIDAR-Sensor Anwendung findet, und an die Steuereinrichtung des LIDAR-Sensors übermittelt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gibt das sensorexterne Signal eine aktuelle Wetterinformation am Ort des LIDAR-Sensors, insbesondere eine Information über Niederschlag und/oder Nebel, an. Die Berücksichtigung von Wetterinformationen am Ort des LIDAR-Sensors ist besonders vorteilhaft, da gerade Wetterverhältnisse wie Niederschlag, zum Beispiel Regen oder auch Schnee oder Hagel sowie auch Nebel, sich massiv auf die Erfassungsreichweite des LIDAR-Sensors auswirken. Vorteilhaft ist es daher zum Beispiel, wenn die Strahlungsleistung im Falle des Auftretens von Niederschlag und/oder Nebel erhöht wird oder umgekehrt, bei Abwesenheit von Niederschlag und/oder Nebel die Strahlungsleistung abgesenkt wird. Da zudem auch Niederschlag, wie zum Beispiel Regen oder mehr noch Schnee, sowie auch Nebel die ausgesandte Strahlungsleistung massiv streut und auch absorbiert, besteht vorteilhafter Weise in einer solchen Situation auch bei Erhöhung der Strahlungsleistung keine erhöhte Gefahr für andere Personen oder Verkehrsteilnehmer. So kann vorteilhafter Weise die Strahlungsleistung und damit auch die Erfassungsreichweite vorteilhafter Weise an verschiedene Wettersituationen adaptiert werden, ohne dabei ein erhöhtes Maß an Gefahrenpotential in Kauf nehmen zu müssen. Im Falle der Anwendung des LIDAR-Sensors in einem Kraftfahrzeug können die aktuellen Wetterinformationen wiederum durch das Kraftfahrzeug bezogen werden, beispielsweise über Mobilfunk, WLAN, Radio (TMC) oder auch durch Kraftfahrzeugsensoren, wie zum Beispiel einem Regensensor, Ultraschallsensoren, Kameras, oder ähnlichem.
Über Mobilfunk, WLAN, Radio oder andere Informationsquellen lassen sich jedoch nicht nur Wetterinformationen als sensorexterne Signale vorteilhafter Weise bereitstellen, sondern zusätzlich oder alternativ auch vielzählige weitere eine aktuelle Situation beschreibende Informationen, die vorteilhafter Weise als sensorexterne Signale zur Steuerung der Strahlungsleistung herangezogen werden können. Beispielsweise kann das sensorexterne Signal auch eine aktuelle Verkehrsdichte angeben. Diese Information kann wiederum entweder durch Kraftfahrzeugsensoren, wie Kameras, gewonnen über eine geeignete Infrastruktur, wie Mobilfunk, WLAN, Radio oder auch Car-to-Car-Kommunikation oder Car-to-X-Kommunikation bereitgestellt werden. Bei hoher Verkehrsdichte ergeben sich aus Verdeckungen durch andere Fahrzeuge automatisch geringe Sichtreichweiten, gleichzeitig sind die Relativgeschwindigkeiten gering, sodass die Sendeleistung beziehungsweise Strahlungsleistung und dadurch die Reichweite abgesenkt werden kann und dadurch ein erhöhtes Maß an Sicherheit bereitgestellt werden kann.
Zur Steuerung der Strahlungsleistung können aber nicht nur sensorexterne Signale genutzt werden, sondern auch vom LIDAR-Sensor selbst gewonnene Informationen, einige davon können auch die oben beschriebenen Parameter, wie Geschwindigkeit, Relativgeschwindigkeit, Verkehrsdichte, oder ähnliches darstellen. Besonders vorteilhaft aber ist, wenn auf Basis zumindest eines vom LIDAR-Sensor empfangenen Messsignals eine Reflexionseigenschaft zumindest eines Teils der Umgebung ermittelt wird und die Steuereinrichtung die Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der Reflexionseigenschaft als den Situationsparameter steuert. Ähnlich wie bereits in Bezug auf die Wetterverhältnisse beschrieben, können auch unterschiedliche Umgebungen beziehungsweise Objekte in der Umgebung des LIDAR-Sensors die ausgesandte Strahlungsleistung unterschiedliche stark reflektieren und auch absorbieren. Die Erfassung der Reflexionseigenschaft ermöglicht damit eine noch bessere Situationsanpassung. Bei guten Reflexionseigenschaften, das heißt bei hoher Reflektivität, kann die Strahlungsleistung entsprechend reduziert werden, ohne dabei die Messqualität zu verringern. Bei schlechten Reflexionseigenschaft, das heißt bei niedriger Reflektivität, kann entsprechend die Strahlungsleistung wieder erhöht werden. Natürliche Objekte, wie beispielsweise Wiesen, Bäume, Felder, Wälder oder ähnliche, streuen oder absorbieren Strahlungsleistung üblicherweise relativ stark, sodass nur ein geringer Prozentsatz der ausgesandten Strahlungsleistung reflektiert wird. Entsprechend ist es in solchen Situationen besonders vorteilhaft, die Strahlungsleistung zu erhöhen, nicht nur, weil dies zu einer verbesserten Reichweite beziehungsweise Erfassungsqualität führt, sondern auch, weil die Reflektivität der Umgebung Rückschlüsse auf die Umgebung zulässt. Bei global geringer Reflektivität kann, wie oben ausgeführt, davon ausgegangen werden, dass sich das Kraftfahrzeug in einer relativ einsamen und ländlichen Umgebung befindet. Auch kann hieraus auf eine relativ geringe Verkehrsdichte geschlossen werden, da beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer wie andere Kraftfahrzeuge aufgrund ihrer vorwiegend metallischen Ausbildung besonders gute Reflexionseigenschaften und damit eine hohe Reflektivität aufweisen. Gleiches gilt beispielsweise auch für Verkehrsschilder. Folglich lässt also auch die Bestimmung der Reflexionseigenschaft der Umgebung und das Heranziehen einer solchen als Situationsparameter zur Strahlungsleistungsanpassung eine besonders gute Anpassung an die aktuelle Situation bereit.
Zudem muss die Anpassung der Strahlungsleistung nicht notwendiger Weise global erfolgen, das heißt, nicht notwendiger Weise gleichmäßig für den gesamten Erfassungsbereich des LIDAR-Sensors gelten, sondern kann auch winkelbereichselektiv erfolgen. Auch diese lokale Leistungsregelung kann auf den Relativgeschwindigkeiten oder absoluten Abständen zu erfassten Objekten beruhen. Mit anderen Worten kann beispielsweise die Strahlungsleistung gezielt in solchen Winkelbereichen erniedrigt werden, in welchen eine gute Reflexionseigenschaft erfasst wurde. In anderen Winkelbereichen des Erfassungsbereichs des LIDAR-Sensors, in welchen eine geringe oder normale Reflexionseigenschaft erfasst wurde, kann die Strahlungsleistung gleich bleibend gesteuert werden, das heißt nicht erniedrigt werden beziehungsweise sogar partiell erhöht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bestimmung der Reflexionseigenschaft eine Intensität des empfangenen Messsignals, welches mit einer bekannter IR-Leistung emittiert wurde, mit zumindest einem Schwellwert verglichen. Geeignete Schwellwerte können dabei zum Beispiel experimentell ermittelt werden oder auf Erfahrungswerten beruhen. Zudem können hierfür auch Kennlinienfelder oder Tabellen herangezogen werden. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass für den Fall, dass die Reflexionseigenschaft den Schwellwert unterschreitet, also eine geringere Reflektivität aufweist, die Strahlungsleistung erhöht wird.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Reflexionseigenschaft in Abhängigkeit von einer gemessenen Laufzeit des empfangenen Messsignals des LIDAR-Sensors bestimmt wird. Alternativ könnte auch der beschriebene Schwellwert entsprechend einer aktuell gemessenen Laufzeit des empfangenen Messsignals skaliert werden. Reflexionseigenschaften können durch die reflektierte Strahlungsleistung ermittelt werden. Diese reflektierte und letztendlich wieder vom LIDAR-Sensor empfangene Strahlungsleistung hängt jedoch nicht nur von den Reflexionseigenschaften des Objekts ab, an welchem der Messlichtpuls reflektiert wurde, sondern auch von der Entfernung dieses Objekts vom LIDAR-Sensor, die vorteilhafter Weise auf Basis einer Laufzeitmessung ermittelt werden kann. Eine geringe empfangene Strahlungsleistung bedeutet also nicht notwendiger Weise, dass die Reflexionseigenschaften des Objekts, an welchem der ausgesandte Lichtpuls reflektiert wurde, gering sind, dies kann auch bedeuteten, dass dieses Objekt besonders gute Reflexionseigenschaften aufweist, jedoch sehr weit entfernt ist. Daher ist es besonders vorteilhaft, die Reflexionseigenschaft in Abhängigkeit von der Laufzeit zu bestimmen oder alternativ den Schwellwert entsprechend der ermittelten Laufzeit zu skalieren. Insbesondere wird dabei die Reflexionseigenschaft bei gegebener empfangener Strahlungsleistung umso höher bemessen, je länger die gemessene Laufzeit für den ausgesandten Strahlungspuls ist und umgekehrt. Mit Bezug auf den Schwellwert ist es bevorzugt, dass dieser beispielsweise umso höher bemessen wird, je kürzer die gemessene Laufzeit eines empfangenen Strahlungspulses ist.
Alle oder Teile der zuvor genannten Eingangsparameter beziehungsweise Situationsparameter oder Parameter zur Bestimmung von Situationsparametern können auch für eine Regelfunktion zusammengeführt werden und damit kombiniert werden. Zusätzlich können auch noch beliebig weitere Situationsparameter zur Steuerung der Strahlungsleistung herangezogen werden. Ein Beispiel hierfür ist der minimale Abstand zum nächsten Objekt. Mit einer LIDAR-Sensor-Messung kann der minimale Abstand zu einem Objekt ermittelt werden. Damit ist direkt die Erkennung eines anderen Verkehrsteilnehmers in einem potentiell augengefährdenden Abstand zur Laserquelle möglich beziehungsweise eine Gefährdung durch entsprechende Regelstrategie ausgeschlossen: Die Pulsleistung wäre eine Funktion des minimal beobachteten Abstands. Aufgrund der Strahldivergenz der Laserquelle wird sich dabei üblicherweise eine Funktion ergeben, die indirekt proportional zum Quadrat des minimalen Abstands ist. Im Falle eines scannenden LIDAR-Sensors, welcher also mittels einer schwenkbaren Laseremission, beispielsweise mittels eines MEMS-Spiegelsystems, in zumindest einer Dimension mit einer zeitlich sequentiellen Erfassung von Raumwinkelsegmenten arbeitet, ist eine Verfeinerung möglich, in dem die Laserleistung pro Winkelsegment nach dem zuvor genannten Ansatz gesteuert wird: In einem Segment, in dem in der vorhergehenden Messung ein sehr geringer Abstand zur nächsten Oberfläche gemessen wurde, wird die Leistung in der nachfolgenden Messung entsprechend reduziert, in anderen Winkelsegmenten, in denen größere Abstände detektiert wurden, kann die Strahlungsleistung jedoch unverändert gelassen werden. Damit ist gewährleistet, dass der Fahrer eines vorausfahrenden Autos sich in einem augensicheren Bereich befindet, während in benachbarten Bereichen die volle Detektionsreichweite zur Verfügung stünde. Generell ist für diesen Ansatz die Verarbeitung und Auswertung aufeinanderfolgender LIDAR-Sensor-Aufnahmen bis hin zur Objekterkennung und -verfolgung vorteilhaft, allerdings, je nach Zeitkonstanten, mit denen der LIDAR-Sensor arbeitet, nicht erforderlich.
Zudem können allgemein sensorexterne Signale durch jeden beliebigen Sensor bereitgestellt werden, wie zum Beispiel einem Radar, einer Kamera, einem akustischen Sensor, zum Bespiele einem Ultraschallsensor oder einem Mikrofon, usw. Auch Umgebungsgeräusche im hörbaren Bereich können somit als Situationsparameter bereitgestellt werden.
Auch ist es denkbar, dass der Situationsparameter eine Autonomiestufe anderer Verkehrsteilnehmer oder eine Information darüber, ob in anderen am Verkehr teilnehmenden Kraftfahrzeugen Personen anwesend sind oder nicht, angibt. Derartige Informationen können zum Beispiel durch eine Car-to-Car-Kommunikation gewonnen werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen LIDAR-Sensor, der dazu ausgelegt ist, einen Messstrahl mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung zur Erfassung von mindestens einem Objekt in einer Umgebung des LIDAR-Sensors auszusenden. Weiterhin weist der LIDAR-Sensor eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, die Strahlungsleistung des Messstrahls in Abhängigkeit von mindestens einem von einer Art des Objekts verschiedenen Situationsparameter zu steuern. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für den erfindungsgemäßen LIDAR-Sensor. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen genannten Verfahrensschritte die Weiterbildung des erfindungsgemäßen LIDAR-Sensors durch weitere gegenständliche Merkmale.
Weiterhin kann der LIDAR-Sensor beispielsweise dazu ausgebildet sein, Lichtpulse mit einer Wellenlänge auszusenden, die vorzugsweise im Bereich zwischen 850 Nanometern und 1600 Nanometern liegt, oder auch in anderen Bereichen. Weiterhin kann der LIDAR-Sensor dazu ausgebildet sein, Lichtpulse mit einer Frequenz zwischen 1 Kilohertz und 1 Megahertz zu emittieren, vorzugsweise mit einer Frequenz kleiner als 100 Kilohertz. Darüber hinaus kann die Erfassungsreichweite des LIDAR-Sensors zwischen einigen Zentimetern, zum Beispiel 20 Zentimetern, bis hin zu 300 Metern, unter Umständen auch weiter, betragen. Entsprechend können die Messzeitfenster, zu Beginn von welchen ein entsprechender Strahlungspuls ausgesandt wird und überprüft wird, ob ein entsprechender reflektierter Strahlungspulsanteil empfangen wurde, zum Beispiel bis zu zwei Mikrosekunden andauern, was der Laufzeit eines Lichtpulses im Falle einer Reflexion an einem 300 Meter entfernten Objekt entspricht. Weiterhin können die einzelnen vom LIDAR-Sensor ausgesandten Lichtpulse eine Länge von wenigen Nanosekunden aufweisen, wie beispielsweise eine Nanosekunde, 5 Nanosekunden, 10 Nanosekunden, 15 Nanosekunden, 20 Nanosekunden, und so weiter, bevorzugt jedoch kleiner als 5 Nanosekunden. Auch kann der LIDAR-Sensor beispielsweise als Flash-LIDAR ausgebildet sein, der seine Auflösung ausschließlich mittels des Detektors erzeugt, der in diesem Fall aus mehreren einzeln auslesbaren und in einer Matrix angeordneten Segmenten besteht. Der LIDAR-Sensor kann auch als Raster-LIDAR ausgebildet sein, der einen Emitter aufweist, welcher die Messlichtpulse gezielt in verschiedene Raumrichtungen aussendet, insbesondere zeitlich sequentiell, wobei hier als Detektor auch ein Einzelsegment genügt. Auch kann der LIDAR-Sensor als Mischform aus beiden LIDAR-Typen gebildet sein, zum Beispiel so, dass in einer Dimension eine Rasterbewegung erfolgt, die Auflösung in der zweiten Dimension aber mittels eines in dieser Dimension winkelsensitiven Detektors erreicht wird. Der Emitter des Sensors kann je nach Ausführungsbeispiel entweder aus einem einzelnen Emitter oder einer ein- oder zweidimensionalen Emittermatrix, deren Teile jeweils einzeln angesteuert werden können, bestehen. Grundsätzlich können sowohl Streifenemitter als auch VCSEL-Typen, das heißt Oberflächenemitter, zum Einsatz kommen. Die Lichtquellenemitter können damit also grundsätzlich sowohl als LEDs als auch als Laserdioden bereitgestellt sein. Die einzelnen, durch einen solchen Emitter emittierten Lichtpulse können dabei eine Leistung im Bereich zwischen 30 Watt und 200 Watt aufweisen und innerhalb dieses Bereichs in Abhängigkeit von einen oder den mehreren beschriebenen Situationsparametern variiert werden.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen LIDAR-Sensors oder einer seiner Ausgestaltungen bei einem Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug.
Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Fortbewegungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen LIDAR-Sensor oder einer seiner Ausgestaltungen. Dabei ist es vor allem vorteilhaft, wenn das Fortbewegungsmittel ein vom LIDAR-Sensor verschiedenes Erfassungsmittel aufweist, das dazu ausgelegt ist, den Situationsparameter zu erfassen und als sensorexternes Signal an die Steuereinrichtung des LIDAR-Sensors zu übermitteln. Ein solches Erfassungsmittel kann beispielsweise eine Kamera, ein Lichtsensor, ein Ultraschallsensor, ein Radarsensor, ein GPS-Empfänger, ein Regensensor oder einer der zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugsensoren darstellen. Durch zusätzliches Ausnutzen der durch das Fortbewegungsmittel bereitgestellten Sensorik und Erfassungsmittel beziehungsweise Informationsquellen kann eine umfassende und besonders präzise Situationsbeschreibung erfolgen, was eine optimale Anpassung der Strahlungsleistung an die jeweilige Situation sowohl in punkto Reichweite, Erfassungsgenauigkeit als auch Sicherheit erfolgen. Grundsätzlich sind jedoch den Anwendungsbereichen des erfindungsgemäßen LIDAR-Sensors sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens oder seiner Ausgestaltungen keine Grenzen gesetzt. Diese können also beispielsweise auch bei Flugzeugen, Drohnen, Schiffen, Zügen, Leuchttürmen oder ähnlichen zum Einsatz kommen. In allen vorgenannten Fortbewegungsmitteln können mehrere LIDAR-Systeme integriert oder angebracht sein. So können verschiedene Raumrichtungen überwacht werden, wobei die LIDAR-Systeme in geeigneter Weise wechselwirken.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines LIDAR-Sensors gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben eines LIDAR-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines LIDAR-Sensors 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der LIDAR-Sensor 10 weist einen Emitter 12 zur Aussendung eines Messstrahls 13, vorzugsweise eines gepulsten Messstrahls auf. Befindet sich ein Objekt 14 in der Umgebung 16 des LIDAR-Sensors 10 so wird zumindest ein Teil des ausgesandten Messstrahls 13 von diesem Objekt 14 reflektiert und kann durch einen entsprechenden Detektor 18 des LIDAR-Sensors 10 erfasst werden. Weiterhin weist der LIDAR-Sensor 10 eine Steuereinrichtung 20 auf, welche dazu ausgelegt ist, die vom Detektor 18 erfassten Signale auszuwerten, und die darüber hinaus auch zur Ansteuerung des Emitters 12 ausgelegt ist, um die Strahlungsleistung des Messstrahls 13 in Abhängigkeit von mindestens einem Situationsparameter S, der eine Art des Objekts 14 darstellen kann oder zum Beispiel auch einen von einer vom LIDAR-Sensor 10 erfassten Art des Objekts 14 verschiedenen Situationsparameter S darstellen kann, zu steuern. Solche Situationsparameter S, die nachfolgend näher beschrieben werden, können beispielsweise auch als sensorexterne Parameter, wie in diesem Beispiel dargestellt, an einer geeigneten Schnittstelle der Steuereinrichtung 20 des LIDAR-Sensors 10 bereitgestellt werden. Die Berücksichtigung derartiger Situationsparameter S bei der Leistungsanpassung der Strahlungsleistung des Messstrahls 13 ermöglicht es, einerseits unter Gewährleistung der erforderlichen Sicherheit die Erfassungsreichweite oder Erfassungsqualität zu optimieren, sowie auch umgekehrt unter Einhaltung einer gewünschten Reichweite, die Sicherheit des LIDAR-Sensors 10 zu maximieren.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben eines LIDAR-Sensors 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im folgenden Beispiel findet der LIDAR-Sensor 10 exemplarisch in einem Kraftfahrzeug Anwendung. Das Verfahren startet hier bei dem Schritt S10, in welchem eine Messung durch den LIDAR-Sensor 10 durchgeführt wird. Hierzu sendet der LIDAR-Sensor 10 einen Messstrahl mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung P aus. Diese Strahlungsleistung P kann in diesem einfachen Beispiel zwei verschiedene Werte annehmen, und zwar den Wert einer normalen Betriebsleistung PN, mit welcher die spezifizierte Reichweite erzielt wird, die allerdings in einem bestimmten Abstand, zum Beispiel zwei Meter, zur LIDAR-Sensor-Einbauposition die Grenzwerte der Laserklasse 1 überschreiten würde, und den Wert einer reduzierten Leistungsstufe PA, welche selbst für ein Auge direkt vor dem LIDAR-Sensor 10 augensicher wäre beziehungsweise die Grenzwerte der Laserklasse 1 einhält. Für die erste Messung nach dem Systemstart wird die Strahlungsleistung, wie dies im Schritt S10 der Fall ist, für die Durchführung der Messung gleich der reduzierten Leistungsstufe PA gesetzt, um die Sicherheit zu maximieren, da bei dieser ersten Messung noch nichts über die Umgebung 16 und die aktuelle Situation bekannt ist. Anschließend wird im Schritt S12 mindestens ein Situationsparameter S erfasst. Ein solcher Situationsparameter S kann beispielsweise eine Art A eines vom LIDAR-Sensor 10 erfassten und klassifizierten Objekts 14 darstellen oder auch ein von einer durch den LIDAR-Sensor erfassten Art A des Objekts 14 verschiedener Situationsparameter S, wie beispielsweise eine Wetterinformation W, eine Information über die aktuelle Verkehrsdichte D, die aktuelle Absolutgeschwindigkeit VA, die aktuelle Relativgeschwindigkeit VR zu anderen Verkehrsteilnehmern, eine aktuelle geografische Position G des LIDAR-Sensors 10, eine Umgebungshelligkeit H, eine aktuelle Uhrzeit Z und/oder eine lokale und/oder mittlere globale Reflektivität R der Umgebung 16 des LIDAR-Sensors 10 darstellen. Zur Leistungsanpassung können einer, mehrere, alle dieser Parameter oder auch zusätzliche weitere Parameter genutzt werden. Auf Basis dieser erfassten Situationsparameter S wird anschließend im Schritt S14 überprüft, ob nach einem oder mehreren vorbestimmten Kriterien eine Erhöhung der Strahlungsleistung P möglich ist, ohne dabei Sicherheitsrisiken einzugehen. Ist dieses eine oder die mehreren Kriterien erfüllt, so wird im Schritt S16 die Strahlungsleistung P auf die normale Betriebsleistung PN erhöht und im Schritt S18 anschließend wieder eine Messung durch den LIDAR-Sensor 10 mit der erhöhten normalen Betriebsleistung PN durchgeführt. Eine Erhöhung der Strahlungsleistung P auf die normale Betriebsleistung PN im Schritt S16 kann beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn die Überprüfung im Schritt S14 beispielsweise ergibt, dass die Wetterverhältnisse sehr schlecht sind, und es beispielsweise nebelig ist, schneit oder regnet, was auf Basis der Wetterinformation W festgestellt werden kann. Auch kann eine Erhöhung der Strahlungsleistung P als zulässig eingestuft werden, wenn die Verkehrsdichte D sehr gering ist, die Absolutgeschwindigkeit VA oder auch die Relativgeschwindigkeit VR zu anderen Verkehrsteilnehmern sehr groß ist, die Umgebungshelligkeit H sehr hoch ist oder auf Basis der Uhrzeit festgestellt wird, dass es Tag ist, oder falls auf Basis der geografischen Position G festgestellt wird, dass sich das Kraftfahrzeug mit dem LIDAR-Sensor 10 außer Orts befindet oder wenn die ermittelte Reflektivität R sehr gering ist. Auch kann eine Erhöhung der Strahlungsleistung P als zulässig eingestuft werden, wenn durch den LIDAR-Sensor 10 und/oder einen weiteren Sensor kein Objekt 14 in der Umgebung 16 erfasst wurde oder eines oder mehrere Objekte 14 in der Umgebung 16 erfasst wurden, die jedoch nicht als lebend, zum Beispiel als Mensch oder Tier, klassifiziert wurden. Nach der weiteren Messung im Schritt S18 können wiederum die Situationsparameter S im Schritt S20 erfasst werden, wobei dann wiederum in Schritt S22 überprüft wird, ob die Kriterien für eine hohe Strahlungsleitung auf Basis der aktuell in Schritt S20 erfassten Situationsparameter S immer noch erfüllt sind. Falls dies immer noch der Fall ist, so wird wieder zu Schritt S18 übergegangen und eine erneute Messung durch den LIDAR-Sensor 10 mit der normalen Betriebsleistung PN durchgeführt. Anschließend werden wiederum die aktuellen Situationsparameter S in Schritt S20 erfasst, und basierend auf diesen erfassten Situationsparametern S im Schritt S22 wiederum überprüft, ob die Kriterien für die erhöhte Strahlungsleistung P immer noch erfüllt sind. Ist dies dagegen nicht der Fall, so wird dagegen zu Schritt S24 übergegangen, in welchem die Strahlungsleistung P wieder auf die reduzierte Strahlungsstufe PA abgesenkt wird. Anschließend wird wieder zu Schritt S10 übergegangen, in welchem eine Messung durch den LIDAR-Sensor 10 mit der reduzierten Leistungsstufe PA durchgeführt wird.
Alternativ zu diesem hier dargestellten Beispiel können natürlich durchaus mehr als lediglich zwei verschiedene Leistungsstufen für die Strahlungsleistung P vorgegeben sein. Denkbar wäre auch eine kontinuierliche Strahlungsleistungsregelung in Abhängigkeit der erfassten Situationsparameter S. Hierdurch werden also äußerst flexible Möglichkeiten bereitgestellt, um gleichzeitig die Reichweite des LIDAR-Sensors 10 an eine gegebene Situation anzupassen und gleichzeitig die für diese Situation gebotenen Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten.
Bezugszeichenliste

10: LIDAR-Sensor
12: Emitter
13: Messstrahl
14: Objekt
16: Umgebung
18: Detektor
20: Steuereinrichtung
A: Art des Objekts
D: Verkehrsdichte
G: geographische Position
H: Umgebungshelligkeit
P: Strahlungsleistung
PA: reduzierte Leistungsstufe
PN: normale Betriebsleistung
R: Reflektivität
S: Situationsparameter
VA: absolute Geschwindigkeit
VR: relative Geschwindigkeit
W: Wetterinformation
Z: Uhrzeit

Claims

Verfahren zum Betreiben eines LIDAR-Sensors (10), wobei der LIDAR-Sensor (10) einen Messstrahl (13) mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung (P) zur Erfassung von mindestens einem Objekt (14) in einer Umgebung (16) des LIDAR-Sensors (10) aussendet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (20) des LIDAR-Sensors (10) die Strahlungsleistung (P) des Messstrahls (13) in Abhängigkeit von mindestens einem Situationsparameter (S) steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Situationsparameter (S) einen von einer vom LIDAR-Sensor (10) erfassten Art (A) des Objekts (14) verschiedenen Situationsparameter (S) darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) ein sensorexternes Signal zur Bereitstellung des Situationsparameters (S) empfängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorexterne Signal einen aktuellen Geschwindigkeitswert einer Geschwindigkeit (VA) angibt, mit welcher sich der LIDAR-Sensor (10) aktuell bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorexterne Signal einen Geschwindigkeitswert einer Relativgeschwindigkeit (VR) angibt, mit welcher sich der LIDAR-Sensor (10) relativ zum zumindest einen Objekt (14) bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorexterne Signal eine aktuelle Umgebungshelligkeit (H) abgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorexterne Signal eine aktuelle Uhrzeit (Z) und/oder ein aktuelles Datum und/oder eine aktuelle Zeitzone und/oder eine aktuelle geographische Position (G) des LIDAR-Sensors (10)angibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorexterne Signal eine aktuelle Wetterinformation (W) am Ort des LIDAR-Sensors (10), insbesondere eine Information über Niederschlag und/oder Nebel, angibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis zumindest eines vom LIDAR-Sensor (10) empfangenen Messsignals eine Reflexionseigenschaft zumindest eines Teils der Umgebung (16) ermittelt wird und die Steuereinrichtung (20) die Strahlungsleistung (P) in Abhängigkeit von der Reflexionseigenschaft als den Situationsparameter (S) steuert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Reflexionseigenschaft eine Intensität des empfangenen Messsignals mit zumindest einem Schwellwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionseigenschaft in Abhängigkeit von einer gemessenen Laufzeit des empfangenen Messsignals bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Reflexionseigenschaft den Schwellwert unterschreitet, die Strahlungsleistung (P) erhöht wird.
LIDAR-Sensor (10), der dazu ausgelegt ist, einen Messstrahl (13) mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung (P) zur Erfassung von mindestens einem Objekt (14) in einer Umgebung (16) des LIDAR-Sensors (10) auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass der LIDAR-Sensor (10) eine Steuereinrichtung (20) aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Strahlungsleistung (P) des Messstrahls (13) in Abhängigkeit von mindestens einem Situationsparameter (S) zu steuern.
Fortbewegungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem LIDAR-Sensor (10) nach Anspruch 12.
Fortbewegungsmittel nach Anspruch 13, wobei das Fortbewegungsmittel ein vom LIDAR-Sensor (10) verschiedenes Erfassungsmittel aufweist, das dazu ausgelegt ist, den Situationsparameter (S) zu erfassen und als sensorexternes Signal an die Steuereinrichtung (20) des LIDAR-Sensors (10) zu übermitteln.