借助至少两个脉冲编码的射束对扫描区域进行扫描的方法和激光雷达设备技术

公开一种激光雷达设备，该激光雷达设备借助时间上相继产生的至少两个射束来对扫描区域进行扫描，该激光雷达设备具有至少一个射束源和至少一个探测器，所述至少一个射束源用于朝扫描区域的方向以脉冲暂停模式产生和发射所述至少两个射束，所述至少一个探测器用于接收在对象上散射和/或反射的至少两个射束，其中，所述至少两个所产生的射束能够通过偏振编码器被不同地偏振，其中，该探测器具有偏振分析仪，该偏振分析仪将所述散射和/或反射的射束与定义的偏振序列进行比较，在所述至少两个散射和/或反射的射束的偏振序列与所述定义的偏振序列一致的情况下透射至少两个反射的射束。此外，公开一种用于运行激光雷达设备的方法。

Method and lidar equipment for scanning the scanning area with at least two pulse encoded beams

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助至少两个脉冲编码的射束对扫描区域进行扫描的方法和激光雷达设备
本专利技术涉及一种用于借助时间上相继产生的至少两个射束来对扫描区域进行扫描的激光雷达设备，本专利技术还涉及一种用于运行激光雷达设备的方法。
技术介绍
对于自主和半自主的车辆，LIDAR(英语Lightdetectionandranging，光探测和测距)设备例如对于确定对象的间距或运动方向是必要的。在此尤其重要的是，激光雷达设备不可以受到其他光(例如其他的或结构相同的激光雷达设备)的照射的影响。由此例如可能探测到故障信号或重影对象。激光雷达设备的另一个的问题是激光的针对性照射——例如通过激光笔或其他眩光袭击(Blendattacken)，由此，除了有故障的信号探测外，还可能诱发激光雷达设备的中断。由DE102013219344A1已知一种激光雷达设备，在该激光雷达设备中多个射束源分别设有单独的偏振滤光器，所述偏振滤光器具有不同的偏振方向。不同的射束源以脉冲暂停模式发射分别具有恒定偏振的激光束。在此，单独的射束源和具有与其他偏振滤光器不同取向的单独的偏振滤光器对于射束的不同偏振中的每个都是必要的。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务在此可以视为提出具有相对于其他光和眩光袭击的影响的高安全性的一种方法和一种激光雷达设备，同时该激光雷达设备技术简单且紧凑地构造。该任务借助独立权利要求的相应主题解决。本专利技术的有利构型分别是从属权利要求的主题。根据本专利技术的一个方面，提供一种激光雷达设备，该激光雷达设备借助时间上相继产生的至少两个射束对扫描区域进行扫描。该激光雷达设备具有至少一个射束源，所述至少一个射束源用于朝扫描区域的方向以脉冲暂停模式产生和发射至少两个射束。在对象上反射和/或散射的射束可以由该设备的至少一个探测器接收。根据本专利技术，所产生的至少两个射束能够通过偏振编码器进行不同地偏振，其中，至少一个探测器具有偏振分析仪，该偏振分析仪将反射或散射的射束与定义的偏振序列进行比较。在所述至少两个反射或散射的射束的偏振序列与由偏振编码器定义的偏振序列一致的情况下能够透射至少两个反射或散射的射束用以探测。在此，通过激光雷达设备以脉冲形式产生至少两个射束，从而形成定义的脉冲暂停模式。在射束之间具有至少一个暂停的所产生的至少两个射束可以形成脉冲模式。通过偏振编码器将定义的偏振方向分配给脉冲模式的每个所产生的射束或射束脉冲。每个射束尤其以特定的偏振方向通过偏振编码器进行偏振。接着，可以将如此编码的所产生的射束通过镜发射到扫描区域中。所产生的射束可以直接地或例如通过镜朝扫描区域的方向偏转和发射。在所谓的宏扫描仪中，在旋转单元、转子上存在光束的发送器和光束的接收器，定子包围该转子。在所谓的闪光激光雷达或固态激光雷达的情况下，可以将所产生的射束直接发射到扫描区域中。在所谓的扫描激光雷达设备的情况下，布置有可以使产生的射束发生偏转的附加的宏镜或微镜。替代地或附加地，如果探测器布置在定子上，则该镜还可以将反射或散射的射束引导到探测器上。该镜例如可以是布置在转子上的能够竖直枢转的镜。转子也可以使该镜附加地水平地转动或枢转。因此，可以沿水平扫描角和竖直扫描角使所产生的射束发生偏转或由激光雷达设备发射所产生的射束。替代地，该镜也可以布置在定子上并且可以实施成能够偏转的或能够枢转的。水平扫描角和竖直扫描角形成扫描区域。如果有对象或障碍物布置在扫描区域中，则所产生的射束在对象或障碍物处被反射或散射并且变成反射射束。为简单起见，“反射射束”不仅可以是反射的、而且可以是散射的。在此，反射射束至少部分地保留其原始的特定偏振方向，并且反射射束可以由激光雷达设备通过相应的接收光学器件接收或通过至少一个探测器直接接收。该探测器具有偏振分析仪，该偏振分析仪布置在探测器面的前面。偏振分析仪在此也可以作为单独的构件连接在探测器的前面。反射射束在到达探测器的探测器面之前首先照射到偏振分析仪上。偏振分析仪和/或偏振编码器可以实施为普克尔斯盒(Pockelszelle)。偏振分析仪可以与偏振编码器互相连接(vernetzen)。由此，偏振分析仪可以在分配特定偏振方向时已经获得相应的射束的所分配的特定偏振方向，并等待接收具有相应编码的反射射束。偏振分析仪如此设计，使得仅具有特定偏振或编码的反射射束允许通过至探测器或探测器面用以探测。因此，偏振编码器对具有确定偏振方向的所产生的射束或具有不同或相同偏振方向的序列的所产生的多个射束进行编码。由此可以防止在探测和分析处理时考虑不同于激光雷达设备的射束源的源照射到探测器。由于偏振编码器和偏振分析仪，激光雷达设备可以更安全且更不易出错地实施。相对于传统的激光雷达设备，该设备的技术复杂性在此仅微小地增加。根据激光雷达设备的一种实施例，偏振编码器逐步地改变所产生的至少两个射束的偏振向量。为此，偏振编码器可以在以脉冲形式产生的射束之间使用暂停，以对于下一个待产生的射束调节定义的特定偏振。尤其可以将具有一角度的线性偏振用作偏振。该角度在此说明偏振方向。因此可以逐步地改变或匹配线性偏振的角度。在多个彼此相继的射束的情况下，一些射束也可以具有相同的偏振或偏振方向。替代地，单个或多个射束也可以圆周状地偏振或椭圆状地偏振。根据激光雷达设备的另一实施例，偏振编码器连续地改变所产生的至少两个射束的偏振向量。由此，偏振编码器可以以恒定或可变的速率改变线性偏振的角度，并且可以对所产生的射束特定地进行编码或设置特定的偏振方向。在此还有利的是，如果已知偏振方向变化的速率或速度，则可以省去偏振编码器与偏振分析仪的互相连接。例如可以通过算法来定义可变的速度，并将所述可变的速度存储在偏振分析仪中，从而可以可靠地辨识反射射束的编码。根据激光雷达设备的另一实施例，偏振编码器具有偏振旋转器。优选地，偏振编码器可以是能够旋转的波片(Wellenplatte)。由此，所产生的射束可以根据偏振旋转器的取向进行偏振并据此进行编码。偏振旋转器例如可以是半波片。偏振旋转器可以以恒定的速度、可变的速度、或者逐步地相应于射束源的脉冲频率旋转。为此，偏振编码器优选地具有驱动器例如步进电机。例如可以通过传感器来记录偏振旋转器的取向并且通过控制单元将该取向传递到偏振分析仪。通过该传感器也可以调节定义的偏振角。替代自身驱动，偏振滤光器也可以布置在激光雷达设备的转子上，或者能够直接地或间接地通过转子来驱动。替代地，偏振编码器也可以是能够旋转的偏振滤光器。该偏振滤光器通过偏振滤光器的取向而从入射光过滤出所期望的偏振。该处理方式类似于偏振旋转器。根据激光雷达设备的另一实施例，射束源等长地时钟控制(takten)暂停的持续时间和脉冲的持续时间或具有不同的持续时间。除了以相应的射束脉冲的偏振方向的定义序列对所产生的射束进行编码之外，也可以将脉冲的持续时间以及存在于脉冲之间的暂停用于编码。因此，射束源的脉冲频率可以保持恒定或被改变。例如可以在脉冲模式内在所产生的射束之间实现不同的暂停。替代地或附加地，可以在脉冲模式内改变所产生的射束脉冲的持续时间。例如，所产生的射束可以比所产生的射束之间的暂停在时间上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达设备(1)，所述激光雷达设备借助时间上相继产生的至少两个射束(2，8)对扫描区域进行扫描，所述激光雷达设备具有至少一个射束源(4)和至少一个探测器(18，19)，所述至少一个射束源用于朝所述扫描区域的方向以脉冲暂停模式产生和发射所述至少两个射束(2)，所述至少一个探测器用于接收在对象(12)上散射和/或反射的至少两个射束(14)，其特征在于，所产生的至少两个射束(2)能够通过偏振编码器(6)进行不同地偏振，其中，所述至少一个探测器(18，19)具有偏振分析仪(16)，所述偏振分析仪将散射和/或反射的射束(14)与定义的偏振序列进行比较，并且在散射和/或反射的至少两个射束(14)的偏振序列与所定义的偏振序列一致的情况下透射所述散射和/或反射的至少两个射束(14)用以探测。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170710 DE 102017211707.91.一种激光雷达设备(1)，所述激光雷达设备借助时间上相继产生的至少两个射束(2，8)对扫描区域进行扫描，所述激光雷达设备具有至少一个射束源(4)和至少一个探测器(18，19)，所述至少一个射束源用于朝所述扫描区域的方向以脉冲暂停模式产生和发射所述至少两个射束(2)，所述至少一个探测器用于接收在对象(12)上散射和/或反射的至少两个射束(14)，其特征在于，所产生的至少两个射束(2)能够通过偏振编码器(6)进行不同地偏振，其中，所述至少一个探测器(18，19)具有偏振分析仪(16)，所述偏振分析仪将散射和/或反射的射束(14)与定义的偏振序列进行比较，并且在散射和/或反射的至少两个射束(14)的偏振序列与所定义的偏振序列一致的情况下透射所述散射和/或反射的至少两个射束(14)用以探测。


2.根据权利要求1所述的激光雷达设备，其中，所述偏振编码器(6)逐步地改变所产生的至少两个射束(2)的偏振向量(P)。


3.根据权利要求1所述的激光雷达设备，其中，所述偏振编码器(6)连续地改变所产生的至少两个射束(2)的偏振向量(P)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述偏振编码器(6)具有偏振旋转器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·霍莱切克，T·彼得塞姆，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE