DE102020003009A1

DE102020003009A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lidar und Lidar

Info

Publication number: DE102020003009A1
Application number: DE102020003009.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schindler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-07-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lidar (1), wobei mittels einer Lasersendeeinheit (2) Laserpulse (LP) ausgesendet werden, mittels einer Laserempfangseinheit (3) Reflexionen (R) der Laserpulse (LP) empfangen werden und eine Signallaufzeit zwischen der Aussendung eines Laserpulses (LP) und dem Empfang einer zugehörigen Reflexion (R) ermittelt wird. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zur Messung der Signallaufzeit ein Hintergrundrauschen in Abhängigkeit einer Raumrichtung gemessen und mittels der Lasersendeeinheit (2) wird Laserstrahlung (LS) im Nahinfrarot-Bereich derart emittiert, dass in einer Umgebung eine konstante Nahinfrarot-Beleuchtung erzeugt wird.Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lidar (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lidar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lidar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Aus der DE 10 2018 002 003 A1 ist eine Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem einen Lidarempfänger aufweisenden Lidar-Sensor und mit einer einen Bildsensor als Kameraempfänger aufweisenden Kamera bekannt. Dem Lidarempfänger und dem Kameraempfänger ist dieselbe, dem Lidarempfänger und dem Kameraempfänger gemeinsame und einen programmierbaren optischen Filter aufweisende Optik zugeordnet, über welche von dem Lidarempfänger und von dem Kameraempfänger jeweilige elektromagnetische Wellen erfassbar sind. Der optische Filter weist eine Ablenkeinheit auf, welche elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge in einem ersten Wellenlängenbereich liegt, auf den Lidarempfänger und weg von dem Kameraempfänger und elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich liegt, auf den Kameraempfänger und weg von dem Lidarempfänger lenkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Lidar und ein neuartiges Lidar anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch ein Lidar, welches die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zum Betrieb eines Lidar werden mittels einer Lasersendeeinheit Laserpulse ausgesendet, mittels einer Laserempfangseinheit Reflexionen der Laserpulse empfangen und es wird eine Signallaufzeit zwischen der Aussendung eines Laserpulses und dem Empfang einer zugehörigen Reflexion ermittelt.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zur Messung der Signallaufzeit ein Hintergrundrauschen in Abhängigkeit einer Raumrichtung gemessen und mittels der Lasersendeeinheit wird Laserstrahlung im Nahinfrarot-Bereich derart emittiert, dass in einer Umgebung eine konstante Nahinfrarot-Beleuchtung erzeugt wird.
Die Messung des Hintergrundrauschens in Abhängigkeit einer Raumrichtung ermöglicht eine Gewinnung zusätzlicher Merkmale für eine Objekterkennung in einer Umgebung des Lidars, beispielsweise einer Fahrzeugumgebung. Die Erzeugung der konstanten Nahinfrarot-Beleuchtung mittels der Lasersendeeinheit ermöglicht die Messung des Hintergrundrauschens auch bei schwacher Umgebungsbeleuchtung und/oder bei Nacht. Durch die Erzeugung der konstanten Nahinfrarot-Beleuchtung und der Erfassung des Hintergrundrauschens kann die Funktion einer Nahinfrarot-Kamera in ein Lidar integriert werden, wodurch eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Lidar, insbesondere im Hinblick auf die Objekterkennung, sowie eine Verbesserung weiterer Funktionen, wie beispielsweise eine Witterungserkennung und Reichweitenschätzung, unabhängig von einer Stärke der Umgebungsbeleuchtung erreicht werden. Somit steigt neben der Leistungsfähigkeit auch eine Verfügbarkeit des Lidar und daraus folgend auch eine Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit eines Systems, welche mittels des Lidars erfasste Daten nutzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 Schematisch ein Blockschaltbild eines Lidar.

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lidar 1 dargestellt.
Das Lidar 1 umfasst eine Lasersendeeinheit 2, eine Laserempfangseinheit 3 und eine Verarbeitungseinheit 4. In einer möglichen Ausgestaltung umfasst das Lidar 1 zusätzlich eine Infrarot-Leuchtdiode 5.
Das Lidar 1 ist beispielsweise Bestandteil eines nicht gezeigten Fahrzeugs, welches zu einem automatisierten Fahrbetrieb, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb, ausgebildet ist. Hierbei wird mittels des Lidar 1 eine Umgebung des Fahrzeugs zwei- und/oder dreidimensional erfasst, wobei mittels des Lidar 1 erfasste Umgebungsdaten zur Ausführung des automatisierten Fahrbetriebs genutzt werden.
Das Lidar 1 wird dabei gemäß der so genannten Time-of-Flight-Methode betrieben, indem mittels der Lasersendeeinheit 2 insbesondere starke Laserpulse LP ausgesendet werden und mittels der Laserempfangseinheit 3 Reflexionen R der Laserpulse LP empfangen werden. Diese Reflexionen R entstehen dabei an in der Umgebung des Lidars 1, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, befindlichen Objekten. Mittels der Verarbeitungseinheit 4 wird eine Signallaufzeit zwischen der Aussendung eines Laserpulses LP und dem Empfang einer zugehörigen Reflexion R ermittelt.
Zusätzlich zur Messung der Signallaufzeit wird ein Hintergrundrauschen in Abhängigkeit einer Raumrichtung gemessen, so dass mittels des Lidar 1 eine Funktion einer bandbreitenbeschränkten Nahinfrarot-Kamera ausgeführt wird. Zu dieser Messung wird das Hintergrundrauschen anhand von einer zwischen dem Aussenden eines Laserpulses LP und dem Empfangen der zugehörigen Reflexion R mittels der Laserempfangseinheit 3 erfassten Intensität eines Hintergrundlichts HL ermittelt. Diese Messung ist somit direkt abhängig von einer Umgebungsbeleuchtung und somit zumindest im Normalfall von der Sonneneinstrahlung. Auf Basis des Hintergrundrauschens können weitere Merkmale, beispielsweise für eine Objekterkennung oder ein so genanntes Sensormonitoring, wie zum Beispiel eine Reichweitenschätzung oder Witterungserkennung, ermittelt werden. Da aus der Messung gewonnene Informationen jedoch stark abhängig von der Sonneneinstrahlung sind, kann auf diese im Normalfall nicht verlässlich zurückgegriffen werden und ein Mehrwert dieser Informationen kann nicht genutzt werden.
Um die Verlässlichkeit der Informationen zu steigern, ist vorgesehen, die Lasersendeeinheit 2 derart zu betreiben, dass diese leicht oberhalb der Laserschwelle liegen. Dies wird erreicht, indem mittels der Lasersendeeinheit 2 Laserstrahlung LS im Nahinfrarot-Bereich derart emittiert wird, dass in der Umgebung eine konstante Nahinfrarot-Beleuchtung erzeugt wird. Neben der Möglichkeit, auch bei schwacher Umgebungsbeleuchtung, beispielsweise bei Nacht oder schwacher Sonneneinstrahlung, das Hintergrundrauschen zu ermitteln, wird dadurch weiterhin eine Reaktionszeit erhöht und damit eine Form des Laserpulses LP für die eigentliche Time-of-Flight-Messung verbessert. Dabei ist die mittels der Laserstrahlung LS im Nahinfrarot-Bereich erzeugte Hintergrundbeleuchtung in der Messung nur außerhalb des eigentlichen Laserpulses LP aktiv ist. Im Laserpuls LP selbst wird die zusätzlich mittels der Laserstrahlung LS im Nahinfrarot-Bereich erzeugte Energie voll der Time-of-Flight-Messung zugeführt.
In einer möglichen Ausgestaltung des Lidars 1 wird alternativ oder zusätzlich mittels der Infrarot-Leuchtdiode 5 bei Unterschreitung einer vorgegebenen Umgebungshelligkeit, beispielsweise bei Nacht, Infrarotlicht L emittiert und somit eine konstante Infrarot-Hintergrundbeleuchtung erzeugt, wodurch Sonneneinstrahlung bzw. Sonnenlicht imitiert wird. Sofern die Infrarot-Leuchtdiode 5 ein polarisiertes Infrarotlicht L emittiert, kann zusätzlich beispielsweise auch eine Benetzung einer Fahrbahnoberfläche erkannt werden.
Werden bei einer Kombination der Emission von Laserstrahlung LS im Nahinfrarot-Bereich und Infrarotlicht L die mittels der Lasersendeeinheit 2 emittierte Laserstrahlung LS im Nahinfrarot-Bereich und das Infrarotlicht L orthogonal zueinander polarisiert, können polarisierende Eigenschaften eines reflektierenden Mediums abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Lidar
2: Lasersendeeinheit
3: Laserempfangseinheit
4: Verarbeitungseinheit
5: Infrarot-Leuchtdiode
HL: Hintergrundlicht
L: Infrarotlicht
LP: Laserpuls
LS: Laserstrahlung
R: Reflexion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018002003 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Lidar (1), wobei - mittels einer Lasersendeeinheit (2) Laserpulse (LP) ausgesendet werden, - mittels einer Laserempfangseinheit (3) Reflexionen (R) der Laserpulse (LP) empfangen werden und - eine Signallaufzeit zwischen der Aussendung eines Laserpulses (LP) und dem Empfang einer zugehörigen Reflexion (R) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Messung der Signallaufzeit - ein Hintergrundrauschen in Abhängigkeit einer Raumrichtung gemessen wird und - mittels der Lasersendeeinheit (2) Laserstrahlung (LS) im Nahinfrarot-Bereich derart emittiert wird, dass in einer Umgebung eine konstante Nahinfrarot-Beleuchtung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Infrarot-Leuchtdiode (5) Infrarotlicht (L) bei Unterschreitung einer vorgegebenen Umgebungshelligkeit emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung (LS) im Nahinfrarot-Bereich und das Infrarotlicht (L) orthogonal zueinander polarisiert werden.
Lidar (1), umfassend - eine Lasersendeeinheit (2) zur Aussendung von Laserpulsen (LP), - eine Laserempfangseinheit (3) zum Empfang von Reflexionen (R) der Laserpulse (LP) und - eine Verarbeitungseinheit (4) zur Ermittlung einer Signallaufzeit zwischen der Aussendung eines Laserpulses (LP) und dem Empfang einer zugehörigen Reflexion (R), dadurch gekennzeichnet, dass die Lasersendeeinheit (2) ausgebildet ist, Laserstrahlung (LS) im Nahinfrarot-Bereich derart zu emittieren, dass in einer Umgebung eine konstante Nahinfrarot-Beleuchtung entsteht.
Lidar (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Infrarot-Leuchtdiode (5), welche ausgebildet ist, Infrarotlicht (L) bei Unterschreitung einer vorgegebenen Umgebungshelligkeit zu emittieren.