LIDAR测量系统技术方案

本发明专利技术提供一种具有LIDAR发射单元(14)和LIDAR接收单元(12)的LIDAR测量系统(10)，其被配置成焦平面阵列布置，其中LIDAR接收单元(12)具有多个传感器元件(26)，并且其中LIDAR发射单元(14)具有多个发射器元件(22)，其中多个传感器元件(26)形成宏单元(1、2、3、4)，其中宏单元(1、2、3、4)与单个发射器元件(22)相关联，其中两个相邻发射器元件(22)之间的距离(D)不等于两个相邻传感器元件(26)之间的距离(d)的整数倍。此外，描述了另一个LIDAR测量系统(10)，以及用于这种LIDAR测量系统(10)的LIDAR接收单元(12)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LIDAR测量系统
本专利技术涉及一种具有LIDAR接收单元的LIDAR测量系统。
技术介绍
从WO2017081294中已知一种LIDAR测量系统。该LIDAR测量系统尤其具有发射单元、发射光学器件、接收光学器件和接收单元。激光由发射单元的一个或多个发射器元件发射，并通过发射光学器件在不同的空间方向上散射。激光然后在物体上反射，并通过接收光学器件被引导到接收单元。入射的反射激光由传感器元件检测。该系统的优点在于，它可以以紧凑的方式构造，并且是静态的，即不需要用于发射器元件和传感器元件的任何可移动的调节元件。
技术实现思路
本文目的是改进这种LIDAR测量系统，尤其是其LIDAR接收单元，以便尽可能最佳地检测入射激光。该目的通过根据权利要求1所述的LIDAR测量系统来实现。随后的从属权利要求构成了有利的实施例。LIDAR测量系统的基本结构是根据关于现有技术的陈述来配置的。LIDAR测量系统包括LIDAR发射单元和LIDAR接收单元。此外，LIDAR测量系统及其组件优选地被设计成静态地，即以固定的方式布置在机动车辆上。这意味着LIDAR测量系统及其组件在测量过程中没有任何主动移动/调节机构，例如电动机。LIDAR接收单元和/或LIDAR发射单元有利地形成为焦平面阵列配置。各个单元的元件基本上布置在一个平面内，有利地布置在芯片上。各个单元优选地布置在LIDAR测量系统上相应光学器件、发射光学器件或接收光学器件的焦点处。尤其是，传感器元件和发射器元件被布置在接收光学器件的焦点处。这种光学器件可以例如由光学透镜系统形成。LIDAR接收单元具有多个传感器元件，这些传感器元件优选地被配置为SPAD，单光子雪崩二极管。LIDAR发射单元具有多个发射器元件，用于发射激光，有利地是激光脉冲。发射器元件被有利地配置为VCSEL，垂直腔面发射激光器。LIDAR接收单元和LIDAR发射单元有利地在LIDAR测量系统上彼此相邻布置。这里彼此相邻意味着LIDAR接收单元和LIDAR发射单元的相邻布置，即一个在另一个之上或者对角相邻。传感器元件和发射器元件有利地布置在公共平面上。因此，它们各自的芯片有利地以传感器元件和发射器元件位于同一平面上的方式相对于彼此布置。在法线方向上具有相应偏移的平行布置也是可能的。LIDAR发射单元具有多个发射器元件，其被照射的激光通过发射光学器件被照射到不同的立体角。这意味着给定的立体角与每个发射器元件相关联。LIDAR接收单元及其接收光学器件的传感器元件的布置是可比较的，使得接收光学器件将给定立体角映射到LIDAR接收单元的给定表面区域上。换句话说，通过发射光学器件发射到远场中物体的发射器元件的激光总是通过接收光学器件映射到LIDAR接收单元上的相同区域。一起形成宏单元的多个传感器元件优选地布置在预期有激光的这个区域中。发射器元件和这样的宏单元被分配给彼此。由于VCSEL通常比SPAD大，并且其激光因此能够照射多个传感器元件，因此在宏单元中配置多个传感器元件也是有利的。这种宏单元可以例如通过特定的表面区域来定义，发射器元件在物体上反射后可以理论上或者也实际上映射到该表面区域上。该表面区域在下文中被称为映射区域，而实际上被激光照射的小于映射区域的区域被称为照射区域。由于不同的效应，例如发射和接收光学器件的光学映射误差、失调或前面板，入射激光可能会发生偏转。因此，激光表面区域映射到映射区域内的区域上。映射区域通常比照射区域大许多倍。因此，传感器元件有利地至少覆盖映射区域，尽管在操作过程中，仅有一部分传感器元件实际上被激光照射。传感器元件可以优选地单独或成组地被激活和去激活。未被照射的传感器元件优选被去激活，以便减少对环境辐射的检测。电子系统通常配置在LIDAR测量系统上，用于评估检测到的激光。然而，这里不再进一步描述该电子系统。例如，可以通过电子评估系统的读出元件读出多个传感器元件，尤其是宏单元的所有传感器元件，从而在硬件侧可以获得宏单元的定义。例如，为一行宏单元提供读出元件。光学或光学透镜系统的效果是，入射光在相邻区域受到基本相同的映射，包括潜在的映射误差。这意味着入射的激光在相邻的宏单元处以及在静态映射误差的情况下，在映射区域内经历基本相同的偏转。因此，激光在相邻宏单元上的偏转是相关的。因此，为传感器元件提出了一种配置，该配置总是允许相邻宏单元的传感器元件在统计平均值上的均匀照射，而不管潜在的映射误差。传感器元件和发射器元件具有去相关布置。例如，使用由四个发射器元件和十六个相关联的传感器元件行组成的配置，其中发射器元件之间的距离对应于传感器元件行之间距离的倍数。因为传感器元件的行数对应于发射器元件的行数的整数倍，所以每个发射器元件映射到宏单元的映射区域内的相同点上。因此，所有四个宏单元的传感器元件以相同的方式被照射，即被最佳或不良地照射。两个相邻发射器元件之间的距离不等于两个相邻传感器元件之间距离的整数倍。因此，提供了一种去相关LIDAR测量系统。通过这种方式确保，在发射器元件映射到宏单元的较差区域的情况下，相邻的发射器元件在其宏单元中映射到其他更有利的区域中。结果，即使单个宏单元被不良地照射，但是相邻的宏单元被照射地明显更好，从而在统计平均值上实现良好的照射。因此，通过LIDAR测量系统保证了良好的检测。例如，可以在一个或多于一个的维度上实现这样的比率。例如，在列方向或列方向和行方向上。相邻的传感器元件同样具有彼此之间的距离，该距离根据发射器元件和传感器元件之间的布置或去相关布置而变化。相邻传感器元件之间的距离在列方向和行方向上可以不同。有利的是，相邻传感器元件之间的距离在所有方向上都是相同的。在另一个优选实施例中，行方向上相邻传感器元件之间的距离小于列方向上的距离。行方向有利地从LIDAR发射单元指向LIDAR接收单元。在一个有利的实施例中，建议将发射器元件和宏单元分别以行-列布置分开布置，并且其中传感器元件同样以一种行-列布置来布置。这基本上对应于上面概述的宏单元和发射器元件的划分，发射器元件通过它们各自的光学器件照射或观察相应的立体角。换句话说，宏单元和发射器元件在其各自单元上的布置是相同的。传感器元件以相同或相似类型的行-列布置来布置是特别有利的。行-列布置的可能类型将在下面更详细地描述。两个相邻发射器元件之间的距离，尤其是在行方向上相邻的发射器元件之间的距离，有利地不等于传感器元件的两个相邻行之间的距离的整数倍。进一步提出了根据权利要求3所述的LIDAR测量系统，其同样实现了在引言中阐述的目的。从属权利要求构成有利的实施例。前面关于权利要求1和2的陈述以相同的方式适用于该LIDAR测量系统。此处，多个相邻宏单元的传感器元件的公共行数不等于相关联发射器元件的整数倍。这意味着考虑至少两个发射器元件及其相关联的宏单元。宏单元具有布置成多行的多个传感器元件。除了成行布置之外，传感器元件还有利地成列布置，其中每行布置两个、三个、四个或更多个传感器元件。这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有LIDAR发射单元(14)和LIDAR接收单元(12)的LIDAR测量系统(10)，其被配置成焦平面阵列布置，其中/n所述LIDAR接收单元(12)具有多个传感器元件(26)，并且其中/n所述LIDAR发射单元(14)具有多个发射器元件(22)，其中/n多个传感器元件(26)形成宏单元(1、2、3、4)，其中所述宏单元(1、2、3、4)与单个发射器元件(22)相关联，/n其特征在于，两个相邻发射器元件(22)之间的距离(D)不等于两个相邻传感器元件(26)之间的距离(d)的整数倍。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 DE 102017222970.51.一种具有LIDAR发射单元(14)和LIDAR接收单元(12)的LIDAR测量系统(10)，其被配置成焦平面阵列布置，其中
所述LIDAR接收单元(12)具有多个传感器元件(26)，并且其中
所述LIDAR发射单元(14)具有多个发射器元件(22)，其中
多个传感器元件(26)形成宏单元(1、2、3、4)，其中所述宏单元(1、2、3、4)与单个发射器元件(22)相关联，
其特征在于，两个相邻发射器元件(22)之间的距离(D)不等于两个相邻传感器元件(26)之间的距离(d)的整数倍。


2.根据权利要求1所述的LIDAR测量系统(10)，其特征在于
所述发射器元件(22)和所述宏单元(1、2、3、4)分别以一种行-列布置分开布置，并且其中
所述传感器元件(26)同样以一种行-列布置来布置。


3.根据权利要求1前序部分所述的LIDAR测量系统(10)，其特征在于
所述发射器元件(22)和所述宏单元(1、2、3、4)分别以一种行-列布置分开布置，并且其中
所述传感器元件(26)同样以一种行-列布置来布置，
其特征在于，多个相邻宏单元(1、2、3、4)的传感器元件(26)的公共行数不等于相关联的发射器元件(22)的整数倍。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·伯斯舍尔，雷纳·基塞尔，
申请(专利权)人：爱贝欧汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE