在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据(RHD0)的设备(1)，包括：至少一个直方图累积单元(HA0至HAX)，所述至少一个直方图累积单元(HA0至HAX)具有多个信号输入端，用于接收时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)被设置成基于在所述信号输入端处接收到的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)生成反向散射直方图数据(RHD0)。(ZHD0至ZHDP)生成反向散射直方图数据(RHD0)。(ZHD0至ZHDP)生成反向散射直方图数据(RHD0)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的设备和方法


[0001]本专利技术总体上涉及用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的设备以及用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的方法。

技术介绍

[0002]通常已知的有不同的光学运行时间测量方法，这些方法可以基于所谓的飞行时间原理，其测量被物体反射的发射光信号的运行时间，以基于运行时间确定到物体的距离。
[0003]已知的是在机动车辆环境中使用基于所谓的LIDAR(光检测和测距)原理的传感器，其周期性地发射脉冲并检测反射的脉冲以扫描环境。例如，从WO 2017/081294已知一种相应的方法和装置。
[0004]在LIDAR应用中，被检测的光信号的类型通常会有所不同，例如，这取决于发射的光信号是在固体物体上反射(物体反向散射)还是被空气中(例如在雾中或废气中)存在的颗粒反射(漫反向散射(diffuse backscatter))。从记录的反向散射数据中可以得出关于环境条件的结论。

技术实现思路

[0005]尽管从现有技术已知用于在光学运行时间测量期间记录反向散射数据的解决方案，但本专利技术的目的是提供一种用于在光学运行时间测量期间确定反向散射的设备和方法。
[0006]该目的通过根据权利要求1的设备和根据权利要求15的方法实现。
[0007]在第一方面，本专利技术提供了一种用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的设备，包括：
[0008]至少一个直方图累积单元，其具有多个信号输入端，用于接收时间相关直方图数据，其中直方图累积单元被设置成基于在信号输入端处接收到的时间相关直方图数据生成反向散射直方图数据。
[0009]在第二方面，本专利技术提供了一种用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的方法，包括：
[0010]接收多个时间相关直方图数据；以及基于接收到的时间相关直方图数据生成反向散射直方图数据。
[0011]本专利技术的其他优点可以从本专利技术的从属权利要求、附图和以下优选示例性实施方式的描述中得到。
[0012]如所提到的，多个示例性实施方式涉及一种用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据的设备，包括：
[0013]至少一个直方图累积单元，其具有多个信号输入端，以用于接收时间相关直方图
数据，其中直方图累积单元被设置成基于在信号输入端处接收到的时间相关直方图数据生成反向散射直方图数据。
[0014]如开头所述，在LIDAR测量期间从反向散射数据可以得出关于环境条件的结论。例如，在自动驾驶机动车辆的情况下，对环境条件(例如雾等)更精确的了解使得可以根据环境条件相应地调整驾驶模式，从而提高安全性。此外，在多个示例性实施方式中，在LIDAR测量期间对漫反向散射精确的了解还能够(更精确地)检测静态物体。例如，这使得可以更精确地确定交通状况，这同样提高自动驾驶车辆的安全性和可靠性。
[0015]为此，在一些示例性实施方式中的设备用在LIDAR系统或类似系统中，例如用在机动车辆环境中，但本专利技术不限于这些情况。
[0016]在一些示例性实施方式中，LIDAR数据通常包含来自反向散射、物体上的光反射、环境光、来自环境中其他光源的杂散光信号等的信号贡献。这些数据基本上是已知的，可以在直方图中表示。
[0017]相应地，反向散射直方图数据的生成可以是指所生成的反向散射直方图数据至少包含漫反向散射的信号贡献，或者反向散射直方图数据是以使得它们可以基本上包含漫反向散射的信号贡献的方式形成的，并因此基本上适合于在光学距离测量期间确定漫反向散射。
[0018]在一些示例性实施方式中，光学运行时间测量基于所谓的TCSPC(时间相关信号光子计数)测量原理，特别是在基于LIDAR的示例性实施方式中。在这些方式中通常发射通常持续几纳秒的光脉冲，并标记测量的开始时间。在直到下一个光脉冲的这段时间期间(测量时间)，被物体反射的光或反向散射光被光检测接收元件(例如，单光子雪崩二极管(SPAD))检测到。测量时间在这里被划分为多个短时间段(例如，500ps)。然后每个时间段可以被分配一个与开始时间的时间段对应的时间(例如，在500ps的时间段中，可以将250ps的时间分配给第一个时间段，以及可以将750ps的时间分配给第二个时间段等)。
[0019]根据到物体或到反向散射点的距离，光在不同时间到达光检测接收元件。
[0020]由此在光检测接收元件中产生电信号。然后可以使用基本上已知的时间数字转换器(也称为“TDC”(time
‑
to
‑
digital converter))将电信号分配给其中一个时间段。对分配给时间段的电信号(“事件”)进行计数会产生所谓的直方图或时间相关直方图(也称为TCSPC直方图)，其中，这些直方图例如也可以仅作为纯数据存在，并存储为由时间段和相应的条目(事情或事件)数量组成的值对。时间段连同对应分配给每个时间段(“bin”)的事件数量形成直方图数据，该直方图数据基本上可以用数字信号(或者也可以是模拟信号)来表示。因此，这些直方图数据通常包含来自漫反向散射、物体上的光反射、环境光、来自环境中其他光源的杂散光信号等的信号贡献。
[0021]所述设备包含至少一个直方图累积单元，其具有多个信号输入端。在一些示例性实施方式中，直方图累积单元的最大数量由用于光学运行时间测量的系统(例如，LIDAR系统)中的光检测接收元件的数量确定。直方图累积单元在示例性实施方式中基本上可以是或具有电子电路，其通过信号输入端接收数字信号或数据(例如时间相关直方图数据)，并执行本文所述的反向散射直方图数据的生成。电子电路可以包含电子部件、数字存储元件等，以执行本文所述的功能。电子电路可以通过FPGA(现场可编程门阵列)、DSP(数字信号处理器)等来实现。在其他示例性实施方式中，直方图累积单元由存储器和微处理器实现。在
其他示例性实施方式中，直方图累积单元由软件实现，其中在此类示例性实施方式中，信号输入端对应于软件功能/方法的参数/属性。反向散射直方图数据的生成则对应于在计算机上执行用于进行特定算术运算的命令序列，以便在处理完所有命令后，可以获得反向散射直方图数据。在一些示例性实施方式中，直方图累积单元也可以基于硬件的部件和基于软件的部件的混合来实现，其中由本文描述的功能相应地分布在这些部件上。
[0022]直方图累积单元在所述信号输入端或每个信号输入端接收时间相关直方图数据。这里的直方图数据并不总是必须在每个信号输入端处被接收，并且一些示例性实施方式提供甚至更多的信号输入端，例如，在一些信号输入端处不接收直方图数据，或者这些信号输入端仅在基于相应的配置后才能接收直方图数据。
[0023]时间相关直方图数据是在(相应的)测量时间内基于光检测接收元件的电信号生成的那些数据。如上所述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在光学运行时间测量期间生成用于确定漫反向散射的反向散射直方图数据(RHD0)的设备(1)，包括：至少一个直方图累积单元(HA0至HAX)，所述至少一个直方图累积单元(HA0至HAX)具有多个信号输入端，用于接收时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)被设置成基于在所述信号输入端处接收到的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)生成反向散射直方图数据(RHD0)。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)通过将接收到的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)相加来生成所述反向散射直方图数据(RHD0)。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)根据接收到的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)计算算术平均值，以生成所述反向散射直方图数据(RHD0)。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)将接收到的多个时间段的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)累积在一个时间段内，以生成所述反向散射直方图数据(RHD0)。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)还被设置成不考虑接收到的超过特定时间阈值的时间段的时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)，以此来生成所述反向散射直方图数据(RHD0)。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)还被设置成对接收到的所述时间相关直方图数据(ZHD0至ZHDP)进行加权来生成所述反向散射直方图数据(RHD0)。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述直方图累积单元(HA0至HAX)还被设置成输出所述反向散射直方图数据(RHD0)，以确定反向散射。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，还包括：具有多个光检测接收元件(ENxM、E0,0至E127,255)的接收矩阵(...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
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：