EP3841393A1 - Augensicheres lidar-system mit einstellbarem abtastbereich - Google Patents

Augensicheres lidar-system mit einstellbarem abtastbereich

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Publication number
EP3841393A1
EP3841393A1 EP19739563.5A EP19739563A EP3841393A1 EP 3841393 A1 EP3841393 A1 EP 3841393A1 EP 19739563 A EP19739563 A EP 19739563A EP 3841393 A1 EP3841393 A1 EP 3841393A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
lidar system
scanning area
scanning
sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19739563.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nico Heussner
Raimund Reppich
Annette Frederiksen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3841393A1 publication Critical patent/EP3841393A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters

Definitions

  • the invention relates to a LIDAR system for scanning a scanning area, comprising a transmission unit for generating rays and for emitting the generated rays along a scanning area with at least one radiation source and having at least one receiving unit for receiving and evaluating reflected or in the scanning area
  • the invention relates to a control unit.
  • Common LI DAR Light detection and ranging systems consist of a transmitter and a receiver.
  • the sending unit generates and
  • the receiving unit can detect the reflected electromagnetic radiation and assign a reception time to the reflected rays. This can be used, for example, in the context of a “time of flight analysis” to determine a distance from the object to the LIDAR system.
  • the range, the resolution and the scanning range or the so-called field of view (FoV) are relevant parameters that characterize the performance of LIDAR systems.
  • the range of a LIDAR system mainly depends on the power of the radiation source. Lasers are often used as radiation sources. The products with the lasers used must be classified according to the IEC 60825-1 standard. With regard to eye safety, lasers in the infrared wavelength range, only the limit values of laser class 1 are regarded as safe. This is particularly the case with applications of LIDAR systems
  • the maximum range of a LIDAR system can be considered proportional to the power of the radiation source.
  • the emitted power of the radiation source must be limited, which also limits the range.
  • the object on which the invention is based can be seen in proposing an eye-safe LIDAR system with an increased range.
  • a LIDAR system for scanning a scan area.
  • the LIDAR system has a transmission unit for generating beams and for emitting the generated beams along a scanning area with at least one radiation source. Furthermore, the LIDAR system has at least one receiving unit for receiving and
  • the scanning area exposed to the generated beams being divided into at least two sections and at least one first section being scanned with a higher radiation power than at least a second section of the scanning area.
  • a control unit for controlling and evaluating a LIDAR system is provided, the
  • Control unit is set up to operate the LIDAR system in such a way that a scanning area with at least two sections by beams
  • the FoV or the scanning area can be divided into at least two sections.
  • the respective sections are acted upon or scanned with different generated beams. This allows, for example, a section with a long range, but a relatively small opening angle, and a section with a smaller one
  • Range can be implemented with a larger opening angle.
  • the at least one first section of the scanning area can be arranged within the at least one second section.
  • the sections can be spaced apart from one another or in certain areas
  • the sections of the scanning area can be shaped like lines, rectangular, triangular, rounded and the like.
  • the respective sections can preferably differ in a radiation power by means of which they are scanned with generated rays. As a result, the respective sections can have different ranges.
  • the first section of the scanning area can be designed such that it fulfills a laser class 3R.
  • the second section can be designed according to a laser class 1, so that the eye safety of people is guaranteed in the second section of the scanning area.
  • the beams generated can be generated by lasers and / or by LEDs.
  • the at least one transmission unit and the at least one reception unit are preferably coupled to the control unit, as a result of which the respective components of the LIDAR system are controlled and set by the
  • Control unit can be realized. According to one embodiment, the at least one first section of the
  • the at least one first section can be arranged within the second section. This can preferably be used to implement a regulation of the radiation power of the at least one radiation source, which exposes a person to a maximum of laser class 1.
  • the radiation power of the generated rays of the at least one first section of the scanning area can be adjusted to a radiation power of the second section if an object is positioned within the second scanning area.
  • the regulation of the power of the second section thus ensures that a person is exposed to a maximum of laser class 1.
  • the power in at least one first section is initially set to the value of the second section of the scanning range. If no object is recognized in the scanning area, the power can be increased to the original value, since then no one can be in this area.
  • The, for example, frame-shaped second section can ensure that nobody moves from the side into the at least one first section. If this is the case, the power is reduced in the first section to the level of laser class 1.
  • People approaching the LIDAR system from long distances in the central FoV or central scanning area can be identified by measuring the distance in at least one first section.
  • the LIDAR system assigns
  • At least a first section of the scanning area to a transmission unit with at least one rotatable radiation source or a radiation source with a rotatable mirror for deflecting the generated rays.
  • the illumination of the sections of the scanning area can be achieved by two separate systems take place, which can be based on different technologies. So the at least a first section
  • the respective sections can thus have their own transmitting units and / or receiving units, which only scan and evaluate the respective section.
  • the LIDAR system assigns
  • a flash LIDAR can thus be used in the second section of the scanning area.
  • the low adaptability of the FoV of flashing LIDAR devices can be used to provide a non-variable illumination of the outer area or of the at least one second section.
  • the at least one first section can be implemented with an adaptable system in which the FoV can be changed dynamically.
  • the at least one first section of the scanning area is provided by a pulsed, radially illuminating radiation source and the second section of the scanning area is provided by a scanning one
  • the generated beams have the effect of impinging on the at least one first section and the generated beams have the effect of impinging on the second section of the scanning area different wavelengths from each other.
  • the different sections of the scanning area can be illuminated with beams of different wavelengths. It is particularly advantageous to use two wavelengths, which according to the standard (IEC 60825-1) do not have to be considered additively, such as 905 nm and 1550 nm.
  • a position and / or an extent of the at least one first section can be adjusted depending on the situation and / or the at least one first section can be divided into a plurality of first sections.
  • the size of the at least one first section can thus be adjusted when an object, which can potentially be a human being, approaches.
  • the shape of the section can be changed or reduced.
  • the section can be divided so that the detected object is protected from a higher radiation power.
  • the second section of the scanning area is divided into at least two second sections, the at least two second sections with beams of different radiation power
  • the at least one second section can thus also be adapted depending on the situation parallel to the first section.
  • a street can be arranged in a lower area or section.
  • a section above the street can be defined or pronounced, which uses beams with a higher power to
  • the lower section which detects the road, can be operated with a lower power, since the road is detected in a few meters and thus a lot of power is scattered back.
  • a position and / or the extent of the at least one first section and / or of the at least one second section is set based on measurement data from at least one sensor.
  • at least one sensor For the selection of the position and size of the at least one first section, an image of a driver assistance camera or a radar sensor can be used, for example, in order to achieve an optimal alignment and Adjust the sections of the scanning area.
  • the additional sensor can be coupled to the control unit to conduct data.
  • the at least one first section and / or the at least one second section of the scanning area are adaptable if the object is detected within a distance area. This allows a distance range to be defined in which an object must be located in the second section or monitoring area so that the LIDAR system reacts to it. In particular, incorrect measures can be avoided by this measure.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a scanning area
  • Fig. 3 shows schematic representations of scanning areas for
  • Fig. 4 is a schematic representation of a scanning area with adapted second sections.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a LIDAR system 1.
  • the LIDAR system 1 has a transmitting unit 2 and a receiving unit 4.
  • the receiving unit 4 will not be discussed in detail, however, this can have one or more detectors, receiving optics and corresponding electronics for reading out the at least one detector.
  • the receiving unit 4 is used to detect backscattered or reflected rays 6. Beams 7, 8 can be generated by transmitter unit 2 and used to scan scanning area A.
  • the receiving unit 4 and the transmitting unit 2 are connected to a control unit 10.
  • the control unit 10 is coupled to two radiation sources 12, 14 of the transmission unit 2 and can control the radiation sources 12, 14 based on the measurement data of the reception unit 4.
  • a first radiation source 12 is used to act on a first one
  • Radiation source 14 serves to apply a beam 8 to a second section P2 of the scanning region A.
  • the radiation sources 12, 14 generate rays 7, 8 with wavelengths in the invisible range.
  • the wavelengths of the beams 7, 8 can be 905 nm or 1550 nm.
  • the radiation sources can preferably be operated parallel to one another.
  • the power emitted by the radiation sources 12, 14 is configured in such a way that the beams 7 in the first section P1 have a higher power than the beams 8 in the second section P2.
  • the beams 8 in the second section P2 can meet the laser class 1 which is harmless to humans, while in the first section P1 the laser class 3R is selected.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a scanning area A with different sections P1, P2.
  • the scanning area A corresponds to a scanning area to which beams 7, 8 are applied by the LIDAR system 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 shows schematic representations of scanning areas A to illustrate an adaptation of at least one first section P1.
  • the entire scanning area A consisting of the sections P1 and P2 is illuminated with the power from the second section P2 and, if no person has been recognized, the power in the first section P1 is increased.
  • the central field or the first section P1 is surrounded by a frame from the second section P2.
  • the first section P1 is weakened to the level of the second section P2.
  • the field can be divided by the first section P1 and only the object 16 can always be illuminated with the power from the first section P1. People approaching in the central FoV are recognized by the first section P1.
  • the division of the first section P1 and the second section P2 of the scanning area A is adapted accordingly. Combinations with cameras or
  • Radar systems are used to optimally adjust the sections P1, P2 of the scanning area A.
  • FIGS. 3a) to 3d examples are illustrated in particular how the first section P1 can be divided into several sections P1 according to a detected object 16 and / or how the size and position can be adjusted.
  • Figure 4 illustrates a schematic representation of a
  • the second section P2 is divided here into two second sections P2, which are arranged vertically one above the other.
  • the first section P1 is also adjusted depending on the situation and is therefore aligned off-center.
  • a road 18 is located in the lower second section P2, so that the first section P1 is set up in the upper scanning area 1 of the LIDAR system 1.
  • the upper second section P2 can be used to carry out monitoring, ie the upper second section P2 is used for Detection of objects 16 which lead to a change in the first section P1.
  • the lower second section P2 is illuminated with a reduced power output since the street 18 is detected in a few meters and thus a lot
  • Performance is scattered back. Detection of objects 16 in the area of the road leads to no change in the radiation power in the first section P1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
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Abstract

Offenbart ist ein LIDAR-System zum Abtasten eines Abtastbereichs, aufweisend eine Sendeeinheit zum Erzeugen von Strahlen und zum Emittieren der erzeugten Strahlen entlang eines Abtastbereichs mit mindestens einer Strahlungsquelle und aufweisend mindestens eine Empfangseinheit zum Empfangen und Auswerten von im Abtastbereich reflektierten oder rückgestreuten Strahlen, wobei der mit den erzeugten Strahlen beaufschlagte Abtastbereich in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei mindestens ein erster Abschnitt mit einer höheren Strahlungsleistung abgetastet wird als ein zweiter Abschnitt des Abtastbereichs. Des Weiteren ist eine Steuereinheit offenbart.

Description

Beschreibung
Titel
Auqensicheres LIDAR-Svstem mit einstellbarem Abtastbereich
Die Erfindung betrifft ein LIDAR-System zum Abtasten eines Abtastbereichs, aufweisend eine Sendeeinheit zum Erzeugen von Strahlen und zum Emittieren der erzeugten Strahlen entlang eines Abtastbereichs mit mindestens einer Strahlungsquelle und aufweisend mindestens eine Empfangseinheit zum Empfangen und Auswerten von im Abtastbereich reflektierten oder
rückgestreuten Strahlen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuereinheit.
Stand der Technik
Übliche LI DAR (Light detection and ranging)-Systeme bestehen aus einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Sendeeinheit erzeugt und
emittiert kontinuierlich oder gepulst elektromagnetische Strahlen. Treffen diese Strahlen auf ein bewegliches oder stationäres Objekt, werden die Strahlen von dem Objekt in Richtung der Empfangseinheit reflektiert. Die Empfangseinheit kann die reflektierte elektromagnetische Strahlung detektieren und den reflektierten Strahlen eine Empfangszeit zuordnen. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer„Time of Flighf-Analyse für eine Ermittlung einer Entfernung des Objektes zu dem LIDAR-System verwendet werden.
Für LIDAR-Systeme sind die Reichweise, die Auflösung und der Abtastbereich bzw. der sogenannte Field of View (FoV) relevante Parameter, welche die Leistungsfähigkeit von LIDAR-Systemen charakterisieren. Insbesondere hängt die Reichweite eines LIDAR-Systems hauptsächlich von der Leistung der Strahlenquelle ab. Es werden häufig Laser als Strahlenquellen verwendet. Die Produkte mit den verwendeten Lasern müssen entsprechend der IEC 60825-1 Norm klassifiziert sein. Im Hinblick auf die Augensicherheit werden bei Lasern im infraroten Wellenlängenbereich nur die Grenzwerte der Laserklasse 1 als sicher angesehen. Dies ist gerade bei Anwendungen von LIDAR-Systemen
problematisch, die eine hohe Reichweite benötigen. Die maximale Reichweite eines LIDAR-Syste,s kann als proportional mit der Leistung der Strahlenquelle angesehen werden.
Damit die Norm zur Lasersicherheit erfüllt wird, muss die ausgesendete Leistung der Strahlenquelle begrenzt werden, wodurch die Reichweite ebenfalls eingeschränkt wird.
Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein augensicheres LIDAR-System mit einer vergrößerten Reichweite vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein LIDAR-System zum Abtasten eines Abtastbereichs bereitgestellt. Das LIDAR-System weist eine Sendeeinheit zum Erzeugen von Strahlen und zum Emittieren der erzeugten Strahlen entlang eines Abtastbereichs mit mindestens einer Strahlungsquelle. Des Weiteren weist das LIDAR-System mindestens eine Empfangseinheit zum Empfangen und
Auswerten von im Abtastbereich reflektierten oder rückgestreuten Strahlen auf, wobei der mit den erzeugten Strahlen beaufschlagte Abtastbereich in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist und wobei mindestens ein erster Abschnitt mit einer höheren Strahlungsleistung abgetastet wird als mindestens ein zweiter Abschnitt des Abtastbereichs.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Steuereinheit zum Steuern und Auswerten eines LIDAR-Systems bereitgestellt, wobei die
Steuereinheit dazu eingerichtet ist das LIDAR-System derart zu betreiben, dass ein Abtastbereich mit mindestens zwei Abschnitten durch Strahlen
unterschiedlicher Strahlungsleistung abgetastet wird. Durch das LIDAR-System kann das FoV bzw. der Abtastbereich in mindestens zwei Abschnitte unterteilt werden. Die jeweiligen Abschnitte werden mit unterschiedlichen erzeugten Strahlen beaufschlagt bzw. abgetastet. Hierdurch kann beispielsweise ein Abschnitt mit einer hohen Reichweite, jedoch einem relativ geringen Öffnungswinkel und ein Abschnitt mit einer geringeren
Reichweite mit einem größeren Öffnungswinkel umgesetzt werden.
Der mindestens eine erste Abschnitt des Abtastbereichs kann innerhalb des mindestens einen zweiten Abschnitts angeordnet sein. Alternativ können die Abschnitte voneinander beabstandet sein oder sich bereichsweise
überschneiden.
Die Abschnitte des Abtastbereichs können linienartig, rechteckig, dreieckig, gerundet und dergleichen ausgeformt sein.
Die jeweiligen Abschnitte können sich vorzugsweise neben einer Form in einer Strahlungsleistung unterscheiden, durch welche sie mit erzeugten Strahlen abgetastet werden. Hierdurch können die jeweiligen Abschnitte unterschiedliche Reichweiten aufweisen.
Beispielsweise kann der erste Abschnitt des Abtastbereichs derart ausgestaltet sein, dass er eine Laserklasse 3R erfüllt. Der zweite Abschnitt kann hierbei gemäß einer Laserklasse 1 ausgestaltet sein, sodass die Augensicherheit von Personen im zweiten Abschnitt des Abtastbereichs gewährleistet ist.
Die erzeugten Strahlen können durch Laser und/oder durch LEDs erzeugbar sein.
Die mindestens eine Sendeeinheit und die mindestens eine Empfangseinheit sind vorzugsweise mit der Steuereinheit gekoppelt, wodurch eine Steuerung und Einstellung der jeweiligen Komponenten des LIDAR-Systems durch die
Steuereinheit realisierbar ist. Nach einer Ausführungsform ist der mindestens eine erste Abschnitt des
Abtastbereichs von dem zweiten Abschnitt umrahmt. Hierdurch kann der mindestens eine erste Abschnitt innerhalb des zweiten Abschnitts angeordnet sein. Bevorzugterweise kann hierdurch eine Regelung der Strahlungsleistung der mindestens einen Strahlungsquelle umgesetzt werden, welche einen Menschen maximal der Laserklasse 1 aussetzt. Insbesondere kann der mit einer
schwächeren Leistung beaufschlagte Abschnitt des Abtastbereichs zum
Detektieren von Menschen und/oder Objekten eingesetzt werden, welche den mit einer höheren Leistung beaufschlagten Abschnitt des Abtastbereichs nicht passieren dürfen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlungsleistung der erzeugten Strahlen des mindestens einen ersten Abschnitts des Abtastbereichs auf eine Strahlungsleistung des zweiten Abschnitts einstellbar, wenn ein Objekt innerhalb des zweiten Abtastbereichs positioniert ist. Die Regelung der Leistung des zweiten Abschnitts sorgt somit dafür, dass ein Mensch maximal der Laserklasse 1 ausgesetzt ist. Dafür wird beim Anschalten des LIDAR-Systems die Leistung im mindestens einen ersten Abschnitt zunächst auf den Wert von dem zweiten Abschnitt des Abtastbereichs gesetzt. Wird kein Objekt im Abtastbereich erkannt, so kann die Leistung auf den ursprünglichen Wert erhöht werden, da sich dann auch kein Mensch in diesem Bereich befinden kann. Der beispielsweise rahmenförmig ausgeprägte zweite Abschnitt kann sicherstellen, dass sich niemand von der Seite in den mindestens einen ersten Abschnitt bewegt. Sollte dies doch der Fall sein, so wird die Leistung im ersten Abschnitt auf das Niveau der Laserklasse 1 heruntergeregelt.
Personen die sich von großen Entfernungen im zentralen FoV bzw. zentralen Abtastbereich dem LIDAR-System nähern, können durch eine Abstandmessung im mindestens einen ersten Abschnitt erkannt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das LIDAR-System zum
Beaufschlagen des mindestens einen ersten Abschnitts des Abtastbereichs eine Sendeeinheit mit mindestens einer drehbaren Strahlungsquelle oder einer Strahlungsquelle mit einem drehbaren Spiegel zum Ablenken der erzeugten Strahlen auf. Die Ausleuchtung der Abschnitte des Abtastbereichs kann durch zwei separate Systeme erfolgen, denen unterschiedliche Technologien zu Grunde liegen können. So kann der mindestens eine erste Abschnitt
beispielsweise durch ein scannendes oder rotierendes LIDAR-System mit Strahlen beaufschlagt werden.
Die jeweiligen Abschnitte können somit eigene Sendeeinheiten und/oder Empfangseinheiten aufweisen, welche nur den jeweiligen Abschnitt abtasten und auswerten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das LIDAR-System zum
Beaufschlagen des zweiten Abschnitts eine Sendeeinheit mit mindestens einer gepulsten Strahlungsquelle auf. Es kann somit im zweiten Abschnitt des Abtastbereichs ein sogenanntes Flash-LIDAR eingesetzt werden. Hierfür kann die geringe Anpassungsfähigkeit des FoVs von flashenden LIDAR-Vorrichtungen dazu genutzt werden, eine nicht veränderliche Ausleuchtung des äußeren Bereichs oder des mindestens einen zweiten Abschnitts bereitzustellen. Der mindestens eine erste Abschnitt kann dagegen mit einem anpassungsfähigen System realisiert, bei dem das FoV dynamisch verändert werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind der mindestens eine erste Abschnitt des Abtastbereichs durch eine gepulste flächig ausleuchtende Strahlenquelle und der zweite Abschnitt des Abtastbereichs durch eine scannende
Strahlenquelle mit erzeugten Strahlen beaufschlagbar. Hierdurch kann eine alternative Möglichkeit bereitgestellt werden, in welcher der zweite Abschnitt durch ein scannendes oder rotierendes LIDAR-System mit erzeugten Strahlen beaufschlagt wird und der mindestens eine erste Abschnitt mit einem flashenden LIDAR-System realisiert wird. Dies basiert auf der Grundlage, dass mit der Anpassungsfähigkeit des scannenden LIDAR-Systems sichergestellt wird, dass der erste Abschnitt nicht auch gleichzeitig von dem LIDAR-System, welches den zweiten Abschnitt beleuchtet, beobachtet bzw. abgedeckt wird. Hierdurch kann eine schnellere Abtastung und ein geringerer Energieverbrauch für den zweiten Abschnitt realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die erzeugten Strahlen zum Beaufschlagen des mindestens einen ersten Abschnitts und die erzeugten Strahlen zum Beaufschlagen des zweiten Abschnitts des Abtastbereichs voneinander unterschiedliche Wellenlängen auf. Hierdurch können die unterschiedlichen Abschnitte des Abtastbereichs mit Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen beleuchtet werden. Besonders vorteilhaft ist hier die Verwendung von zwei Wellenlängen, die nach Norm (IEC 60825-1 ) nicht additiv betrachtet werden müssen, wie beispielsweise 905 nm und 1550 nm.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Position und/oder eine Ausdehnung des mindestens einen ersten Abschnitts situationsabhängig anpassbar und/oder ist der mindestens eine erste Abschnitt in mehrere erste Abschnitte teilbar. Es kann somit bei einer Annäherung eines Objektes, welches potentiell ein Mensch sein kann, die Größe des mindestens einen ersten Abschnitts angepasst werden. Insbesondere kann die Form des Abschnitts verändert oder verkleinert werden. Des Weiteren kann der Abschnitt aufgeteilt werden, sodass das detektierte Objekt von einer höheren Strahlungsleistung geschützt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Abschnitt des Abtastbereichs in mindestens zwei zweite Abschnitte unterteilt, wobei die mindestens zwei zweiten Abschnitte mit Strahlen unterschiedlicher Strahlungsleistung
beaufschlagbar sind. Der mindestens eine zweite Abschnitt kann somit parallel zum ersten Abschnitt ebenfalls situationsabhängig angepasst werden.
Beispielsweise kann sich in einem unteren Bereich bzw. Abschnitt eine Straße angeordnet sei. Dabei kann ein Abschnitt oberhalb der Straße definiert bzw. ausgeprägt werden, welcher mit Strahlen einer höheren Leistung zum
Bereitstellen einer großen Reichweite beaufschlagt wird. Der untere Abschnitt, welcher die Straße detektiert, kann mit einer geringeren Leistung bedient werden, da die Straße in wenigen Metern detektiert wird und somit viel Leistung zurück gestreut wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Einstellung einer Position und/oder der Ausdehnung des mindestens einen ersten Abschnitts und/oder des mindestens einen zweiten Abschnitts basierend auf Messdaten von mindestens einem Sensor. Hierbei kann für die Wahl der Position und Größe des mindestens einen ersten Abschnitts beispielsweise ein Bild einer Fahrerassistenzkamera oder eines Radarsensors genutzt werden, um eine optimale Ausrichtung und Einstellung der Abschnitte des Abtastbereichs durchzuführen. Hierfür kann der zusätzliche Sensor mit der Steuereinheit datenleitend gekoppelt sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der mindestens eine erste Abschnitt und/oder der mindestens eine zweite Abschnitt des Abtastbereichs anpassbar sind, wenn das Objekt innerhalb eines Entfernungsbereichs detektiert wird. Hierdurch kann ein Entfernungsbereich festgelegt werden, in welchem ein Objekt sich im zweiten Abschnitt bzw. Überwachungsbereich befinden muss, damit das LIDAR-System darauf reagiert. Insbesondere können durch diese Maßnahme Fehldetektionen vermieden werden.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen
Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines LIDAR-Systems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abtastbereichs mit
unterschiedlichen Abschnitten,
Fig. 3 schematische Darstellungen von Abtastbereichen zum
Veranschaulichen einer Anpassung von mindestens einem ersten Abschnitt und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Abtastbereichs mit angepassten zweiten Abschnitten.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines LIDAR-Systems 1. Das LIDAR-System 1 weist eine Sendeeinheit 2 und eine Empfangseinheit 4 auf. Der Einfachheit halber wird auf die Empfangseinheit 4 nicht näher eingegangen, jedoch kann diese einen oder mehrere Detektoren, Empfangsoptiken und entsprechende Elektronik zum Auslesen des mindestens einen Detektors aufweisen. Die Empfangseinheit 4 dient zum Detektieren von rückgestreuten oder reflektierten Strahlen 6. Durch die Sendeeinheit 2 können Strahlen 7, 8 erzeugt und zum Abtasten des Abtastbereichs A eingesetzt werden.
Die Empfangseinheit 4 und die Sendeeinheit 2 sind mit einer Steuereinheit 10 verbunden. Insbesondere ist die Steuereinheit 10 mit zwei Strahlungsquellen 12, 14 der Sendeeinheit 2 gekoppelt und kann basierend auf den Messdaten der Empfangseinheit 4 die Strahlungsquellen 12, 14 steuern.
Eine erste Strahlungsquelle 12 dient zum Beaufschlagen eines ersten
Abschnitts P1 des Abtastbereichs A mit Strahlen 7. Eine zweite
Strahlungsquelle 14 dient zum Beaufschlagen eines zweiten Abschnitts P2 des Abtastbereichs A mit Strahlen 8.
Die Strahlungsquellen 12, 14 erzeugen Strahlen 7, 8 mit Wellenlängen im nicht sichtbaren Bereich. Beispielsweise können die Wellenlängen der Strahlen 7, 8 905 nm oder 1550 nm betragen.
Die Strahlungsquellen können vorzugsweise parallel zueinander betrieben werden.
Die durch die Strahlungsquellen 12, 14 ausgesandte Leistung ist derart ausgestaltet, dass die Strahlen 7 im ersten Abschnitt P1 eine höhere Leistung aufweisen als die Strahlen 8 im zweiten Abschnitt P2. Beispielsweise können die Strahlen 8 im zweiten Abschnitt P2 die für Menschen unbedenkliche Laserklasse 1 erfüllen, während im ersten Abschnitt P1 als Laserklasse 3R gewählt wird.
In der Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines Abtastbereichs A mit unterschiedlichen Abschnitten P1 , P2 gezeigt. Insbesondere entspricht der Abtastbereich A einem Abtastbereich, welcher durch das in Figur 1 gezeigte LIDAR-System 1 mit Strahlen 7, 8 beaufschlagt wird.
Die Ausleuchtung kann über separate Systeme erfolgen, die verschiedene Technologien, wie beispielsweise drehbares LIDAR oder flashendes LIDAR, einsetzen können. Beide Abschnitte P1 , P2 können mit unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten. Die Figur 3 zeigt schematische Darstellungen von Abtastbereichen A zum Veranschaulichen einer Anpassung von mindestens einem ersten Abschnitt P1.
Bei der Inbetriebnahme des LIDAR-Systems 1 wird der gesamte Abtastbereich A bestehend aus den Abschnitten P1 und P2 mit der Leistung vom zweiten Abschnitt P2 beleuchtet und, wenn keine Person erkannt wurde, die Leistung im ersten Abschnitt P1 gesteigert. Es ist vorgesehen, dass das zentrale Feld bzw. der erste Abschnitt P1 von einem Rahmen aus dem zweiten Abschnitt P2 umgeben wird. Sobald sich ein Objekt 16 in den Rahmen P2 bewegt, das eine Person sein könnte, wird der erste Abschnitt P1 auf das Niveau vom zweiten Abschnitt P2 abgeschwächt. Alternativ kann das Feld vom ersten Abschnitt P1 aufgeteilt werden und nur das Objekt 16 stets mit der Leistung vom ersten Abschnitt P1 beleuchtet werden. Personen, die sich im zentralen FoV nähern, werden durch den ersten Abschnitt P1 erkannt. Entsprechend wird die Aufteilung des ersten Abschnitts P1 und des zweiten Abschnitts P2 des Abtastbereichs A situativ angepasst. Hierbei können Kombinationen mit Kameras oder
Radarsystemen eingesetzt werden, um eine optimale Einstellung der Abschnitte P1 , P2 des Abtastbereichs A vorzunehmen.
In den Figuren 3a) bis 3d) werden insbesondere Beispiele verdeutlicht, wie der erste Abschnitt P1 entsprechend einem detektierten Objekt 16 in mehrere Abschnitte P1 unterteilt werden kann und/oder die Größe und Position anpassen kann.
Die Figur 4 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen
Abtastbereichs A mit angepassten zweiten Abschnitten P2.
Der zweite Abschnitt P2 wird hier in zwei zweite Abschnitte P2 unterteilt, welche vertikal übereinander angeordnet sind. Auch der erste Abschnitt P1 wird situationsabhängig angepasst und ist somit außermittig ausgerichtet.
Beispielsweise befindet sich im unteren zweiten Abschnitt P2 eine Straße 18, so dass der erste Abschnitt P1 im oberen Abtastbereich 1 des LIDAR-Systems 1 eingerichtet wird. Der obere zweite Abschnitt P2 kann zum Durchführen einer Überwachung eingesetzt werden, d.h. der obere zweite Abschnitt P2 dient der Detektion von Objekten 16, welche zu einer Veränderung im ersten Abschnitt P1 führen.
Der untere zweite Abschnitt P2wird mit einer Leistung reduzierten Leistung beleuchtet, da die Straße 18 in wenigen Metern detektiert wird und somit viel
Leistung zurück gestreut wird. Eine Detektion von Objekten 16 im Bereich der Straße führt zu keiner Veränderung im der Strahlungsleistung im ersten Abschnitt P1.

Claims

Ansprüche
1. LIDAR-System (1 ) zum Abtasten eines Abtastbereichs (A), aufweisend eine Sendeeinheit (2) zum Erzeugen von Strahlen (7, 8) und zum Emittieren der erzeugten Strahlen (7, 8) entlang eines Abtastbereichs (A) mit mindestens einer Strahlungsquelle (12, 14) und aufweisend mindestens eine
Empfangseinheit (4) zum Empfangen und Auswerten von im
Abtastbereich (A) reflektierten oder rückgestreuten Strahlen (6), dadurch gekennzeichnet, dass der mit den erzeugten Strahlen (7, 8) beaufschlagte Abtastbereich (A) in mindestens zwei Abschnitte (P1 , P2) unterteilt ist, wobei mindestens ein erster Abschnitt (P1 ) mit einer höheren Strahlungsleistung abgetastet wird als ein zweiter Abschnitt (P2) des Abtastbereichs (A).
2. LIDAR-System nach Anspruch 1 , wobei der mindestens eine erste
Abschnitt (P1 ) des Abtastbereichs (A) von dem zweiten Abschnitt (P2) umrahmt ist.
3. LIDAR-System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strahlungsleistung der erzeugten Strahlen (7) des mindestens einen ersten Abschnitts (P1 ) des Abtastbereichs (A) auf eine Strahlungsleistung des zweiten Abschnitts (P2) einstellbar ist, wenn ein Objekt (16) innerhalb des zweiten
Abtastbereichs (P2) positioniert ist.
4. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das LIDAR- System (1 ) zum Beaufschlagen des mindestens einen ersten Abschnitts (P1 ) des Abtastbereichs (A) eine Sendeeinheit (2) mit mindestens einer drehbaren Strahlungsquelle oder einer Strahlungsquelle mit einem drehbaren Spiegel zum Ablenken der erzeugten Strahlen (7, 8) aufweist.
5. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das LIDAR- System (1 ) zum Beaufschlagen des zweiten Abschnitts (P2) eine
Sendeeinheit (2) mit mindestens einer gepulsten Strahlungsquelle aufweist.
6. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine erste Abschnitt (P1 ) des Abtastbereichs (A) durch eine gepulste flächig ausleuchtende Strahlenquelle und der zweite Abschnitt (P2) des
Abtastbereichs (A) durch eine scannende Strahlenquelle mit erzeugten Strahlen (7, 8) beaufschlagbar sind.
7. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erzeugten
Strahlen (7) zum Beaufschlagen des mindestens einen ersten Abschnitts (P1 ) und die erzeugten Strahlen (8) zum Beaufschlagen des zweiten
Abschnitts (P2) des Abtastbereichs (A) voneinander unterschiedliche
Wellenlängen aufweisen.
8. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Position
und/oder eine Ausdehnung des mindestens einen ersten Abschnitts (P1 ) situationsabhängig anpassbar ist und/oder der mindestens eine erste
Abschnitt (P1 ) in mehrere erste Abschnitte (P1 ) teilbar ist.
9. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zweite
Abschnitt (P2) des Abtastbereichs (A) in mindestens zwei zweite
Abschnitte (P2) unterteilt ist, wobei die mindestens zwei zweiten
Abschnitte (P2) mit Strahlen unterschiedlicher Strahlungsleistung
beaufschlagbar sind.
10. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Einstellung einer Position und/oder der Ausdehnung des mindestens einen ersten Abschnitts (P1 ) und/oder des mindestens einen zweiten Abschnitts (P2) basierend auf Messdaten von mindestens einem Sensor erfolgt.
1 1. LIDAR-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der mindestens eine erste Abschnitt (P1 ) und/oder der mindestens eine zweite Abschnitt (P2) des Abtastbereichs (A) anpassbar sind, wenn das Objekt (16) innerhalb eines Entfernungsbereichs detektiert wird.
12. Steuereinheit (10) zum Steuern und Auswerten eines LIDAR-Systems (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) dazu eingerichtet ist das LIDAR-System (1 ) derart zu betreiben, dass ein Abtastbereich (A) mit mindestens zwei Abschnitten (P1 , P2) durch Strahlen (7, 8) unterschiedlicher Strahlungsleistung abgetastet wird.
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