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DE102009015832B4 - Distance measuring device and method for carrying out distance measurements using the same - Google Patents

Distance measuring device and method for carrying out distance measurements using the same Download PDF

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DE102009015832B4
DE102009015832B4 DE102009015832.4A DE102009015832A DE102009015832B4 DE 102009015832 B4 DE102009015832 B4 DE 102009015832B4 DE 102009015832 A DE102009015832 A DE 102009015832A DE 102009015832 B4 DE102009015832 B4 DE 102009015832B4
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distance measuring
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Dr. Boehlau Christian
Bernd Lichte
Thomas Ottenhues
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Hella GmbH and Co KGaA
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Hella GmbH and Co KGaA
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Abstract

Abstandsmessungsvorrichtung, insbesondere Lidar-Abstandsmessungsvorrichtung und insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
- einem Sender (1) zum aufeinanderfolgenden Senden von Impulsen oder Impulsfolgen in Richtungen innerhalb eines Erfassungsbereichs, wobei dem Sender (1) ein Mittel zum Schwenken zugeordnet ist, mit welchem die Richtungen im Erfassungsbereich ausgehend von einer ersten Richtung um einen Winkel zur vorhergehenden Richtung schwenkbar sind, wobei in jede Richtung innerhalb des Erfassungsbereichs ein Impuls oder eine Impulsfolge gesendet wird,
- einem Empfänger (2), mit dem nacheinander aus jeder der Richtungen je ein Echo auf den Impuls oder die Impulsfolgen empfangen wird und mit dem jedes Echo in ein elektrisches Signal gewandelt wird und eine Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird und
- einem elektronischen Verarbeitungsmittel (4) zum Verarbeiten, insbesondere Auswerten der Signale,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandsmessvorrichtung ein Mittel (3) zum Reduzieren der Signale aufweist, um die durch das Auswertemittel (4) auszuwertenden Signale zu reduzieren, das mit dem Empfänger (2) und mit dem Verarbeitungsmittel (4) verbunden ist, und
dass das Mittel (3) zum Reduzieren zwei oder mehr aufeinanderfolgende elektrische, insbesondere digitalisierte Signale zusammenfasst.

Figure DE102009015832B4_0000
Distance measuring device, in particular lidar distance measuring device and in particular for motor vehicles
- a transmitter (1) for the successive transmission of pulses or pulse sequences in directions within a detection area, the transmitter (1) being assigned a means for pivoting, with which the directions in the detection area can be swiveled by an angle to the previous direction, starting from a first direction are, with a pulse or a pulse train being sent in each direction within the detection range,
- a receiver (2), with which an echo of the pulse or the pulse sequences is received one after the other from each of the directions and with which each echo is converted into an electrical signal and a sequence of electrical signals is generated and
- an electronic processing means (4) for processing, in particular evaluating, the signals,
characterized,
in that the distance measuring device has a means (3) for reducing the signals in order to reduce the signals to be evaluated by the evaluation means (4), which is connected to the receiver (2) and to the processing means (4), and
that the means (3) for reducing combines two or more successive electrical, in particular digitized, signals.
Figure DE102009015832B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstandsmessvorrichtung, insbesondere eine Lidar-Abstandsmessvorrichtung, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Abstandsmessvorrichtung mit einer solchen Abstandsmessvorrichtung.The invention relates to a distance measuring device, in particular a lidar distance measuring device, as can be used in particular in motor vehicles. The invention further relates to a method for a distance measuring device with such a distance measuring device.

Mit einer bekannten Abstandsmessvorrichtung wird zyklisch ein Erfassungsbereich der Vorrichtung untersucht. Dazu weist die Abstandsmessvorrichtung einen Sender zum aufeinanderfolgenden Senden von Impulsen in den Erfassungsbereich während eines Zyklus auf. Der Sender weist ein Mittel zum Schwenken auf, mit welchem Richtungen der Impulse ausgehend von einer ersten Richtung um einen Winkel zur vorhergehenden Richtung geschwenkt werden können. Der Winkel, um den die Richtung zur vorhergehenden Richtung geschwenkt wird, ist dabei stets gleich groß. Während eines Zyklus wird üblicherweise in jede Richtung innerhalb des Erfassungsbereichs genau einmal geschwenkt. Anstelle eines einzelnen Impulses kann in jede Richtung innerhalb des Erfassungsbereichs auch eine Impulsfolge gesendet werden.A detection area of the device is cyclically examined using a known distance measuring device. For this purpose, the distance measuring device has a transmitter for successively sending pulses into the detection area during a cycle. The transmitter has a means for pivoting, with which directions of the pulses can be pivoted from a first direction by an angle to the previous direction. The angle through which the direction is pivoted to the previous direction is always the same size. During a cycle, it is usually swiveled exactly once in each direction within the detection range. Instead of a single pulse, a pulse train can be sent in any direction within the detection range.

Die bekannte Abstandsmessvorrichtung weist ferner einen Empfänger auf, der zum Empfangen von Echos geeignet und eingerichtet ist, die aufgrund von Reflektionen der Impulse bzw. den Impulsfolgen aus den Richtungen nacheinander empfangen werden. Jedes empfangene Echo wird durch den Empfänger in ein elektrisches Signal gewandelt, so dass während jedes Zyklus eine Folge von elektrischen Signalen entsteht.The known distance measuring device also has a receiver which is suitable and set up for receiving echoes which are received one after the other due to reflections of the pulses or the pulse sequences from the directions. Each echo received is converted into an electrical signal by the receiver, creating a sequence of electrical signals during each cycle.

Im Regelfall wird mit dem Empfänger der gleiche Winkelbereich abgetastet, in den von dem Sender parallel die Impulse bzw. Impulsfolgen gesendet werden. Dieser Winkelbereich ist in der Regel der Erfassungsbereich.As a rule, the receiver scans the same angular range in which the transmitter sends the pulses or pulse sequences in parallel. This angular range is usually the detection range.

In einem elektronischen Verarbeitungsmittel der Abstandsmessvorrichtung werden die elektrischen Signale der Folge dann verarbeitet, insbesondere ausgewertet. Dadurch kann man ein Bild von den im Erfassungsbereich vorhandenen Gegenständen oder Personen erhalten.The electrical signals of the sequence are then processed, in particular evaluated, in an electronic processing means of the distance measuring device. This allows you to get an image of the objects or people in the detection area.

Eine derartige Abstandsmessvorrichtung mit Lidar-Technik arbeitet z. B. nach folgendem Prinzip: ein kurzer Impuls wird ausgesendet und die Zeit bis zum Empfangen des zurückreflektierten Signals, d.h. des Echos wird gemessen. Als Besonderheit wird der zeitliche Verlauf des gesamten Echos während eines Zeitintervalls in ein elektrisches Signal umgewandelt. Auf diese Art und Weise können viele im Strahlengang liegende Ziele erfasst werden. Die Fähigkeit mehrere Ziele zu erfassen ist für Anwendungen aus dem Kraftfahrzeugbereich von großer Bedeutung.Such a distance measuring device using lidar technology works, for example. B. according to the following principle: a short pulse is sent out and the time until the reflected signal, i.e. the echo, is received is measured. A special feature is that the time course of the entire echo is converted into an electrical signal during a time interval. In this way, many targets in the beam path can be detected. The ability to detect multiple targets is of great importance for automotive applications.

Aus der WO 2005/008271 A2 ist eine Lidar-Abstandsmessvorrichtung bekannt, die einen Sender zum aufeinanderfolgenden Senden von Impulsen, einen Empfänger zum aufeinanderfolgenden Empfangen von Echos auf die gesendeten Impulse, ein elektronisches Verarbeitungsmittel zum Auswerten der Signale umfasst, wobei mittels einer diskreten Fourier-Transformation die Amplitude des abgetasteten Signals und/oder die Phasendifferenz zwischen dem gesendeten Signal und dem abgetasteten Signal bestimmt wird.From the WO 2005/008271 A2 a lidar distance measuring device is known which comprises a transmitter for the successive transmission of pulses, a receiver for the successive reception of echoes of the transmitted pulses, an electronic processing means for evaluating the signals, the amplitude of the sampled signal being determined by means of a discrete Fourier transformation and /or the phase difference between the transmitted signal and the sampled signal is determined.

Die WO 2002/045213 A2 beschreibt ein Verfahren und ein Laufzeit-Messsystem zum Bestimmen einer Entfernung zu einem Objekt, wobei ein Sender ein zu dem Objekt hin gerichteten Laserimpuls aussendet und ein Detektor eine Rücklaufreflexion von dem Objekt empfängt.The WO 2002/045213 A2 describes a method and a transit time measurement system for determining a distance to an object, wherein a transmitter emits a laser pulse directed towards the object and a detector receives a return reflection from the object.

Die DE 195 40 477 A1 befasst sich mit der Messung von Luftschadstoffkonzentrationen mittels eines LIDAR-Verfahrens. Dazu wird ein LIDAR-System genutzt, das auf ein schienengebundenes oder nicht schienengebundenes Fahrzeug montiert ist, wobei sich das Fahrzeug während der Messungen in Fahrt befindet.The DE 195 40 477 A1 deals with the measurement of air pollutant concentrations using a LIDAR method. For this purpose, a LIDAR system is used that is mounted on a rail-bound or non-rail-bound vehicle, with the vehicle in motion during the measurements.

Im Unterschied dazu wird bei anderen Abstandsmessvorrichtungen ein zeitlicher Verlauf des Echos nicht erfasst. Stattdessen wird das Echo nur zu einem diskreten Zeitpunkt erfasst und in ein entsprechendes Signal gewandelt.In contrast, with other distance measuring devices, a temporal progression of the echo is not recorded. Instead, the echo is only recorded at a discrete point in time and converted into a corresponding signal.

Das Erfassen des Echos während eines Zeitintervalls führt allerdings zu einer Vielzahl von Informationen, die in dem elektronischen Verarbeitungsmittel ausgewertet und verarbeitet werden müssen. Die Leistungsfähigkeit der Verarbeitungsmittel ist allerdings aus Kostengründen beschränkt. So können nur eine bestimmte Anzahl von Signalen innerhalb eines Zyklus ausgewertet werden. Die typische Länge eines Zyklus liegt bei 10 bis 100ms. Die typische Anzahl von während eines Zyklus verarbeitbaren Signalen liegt bei 91. Der typische Winkel zwischen den Richtungen, in die die Impulse gesendet werden, liegt bei 1°. Dies ergibt einen Erfassungsbereich der maximal bei 91° liegt.However, detecting the echo during a time interval leads to a large amount of information that must be evaluated and processed in the electronic processing means. However, the performance of the processing means is limited for cost reasons. This means that only a certain number of signals can be evaluated within one cycle. The typical length of a cycle is 10 to 100ms. The typical number of signals that can be processed during a cycle is 91. The typical angle between the directions in which the pulses are sent is 1°. This results in a detection range that is a maximum of 91°.

Ein Erfassungsbereich von 91 ° ist jedoch für viele Anwendungen der Abstandsmessvorrichtung zu klein. Gefordert wird für viele Anwendungen ein deutlich größerer Erfassungsbereich, z.B. von 161 °. Die Auflösung soll dabei allerdings ebenfalls bei 1° liegen. Eine geringere Auflösung führte zu ungenauen Messergebnissen, die für die Anwendungen nicht mehr genutzt werden können. Bei einem Erfassungsbereich von 161 ° und einer Auflösung von 1 ° führte dies zu 161 Messungen, die von dem Verarbeitungsmittel verarbeitet werden müssten. Dieses soll allerdings vermieden werden.However, a detection range of 91° is too small for many applications of the distance measuring device. Many applications require a significantly larger detection range, for example 161°. However, the resolution should also be 1°. A lower resolution led to inaccurate measurement results that can no longer be used for the applications. With a detection range of 161° and a resolution of 1° This resulted in 161 measurements that would have to be processed by the processing agent. However, this should be avoided.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.This is where the present invention comes into play.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Abstandsmessvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei einem größeren Erfassungsbereich ein Bild mit hinreichender Auflösung erzeugt werden kann. Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Abstandsmessvorrichtung vorgeschlagen. The present invention is based on the object of improving a distance measuring device of the type mentioned in such a way that an image with sufficient resolution can be generated with a larger detection range. Furthermore, a method for operating such a distance measuring device is proposed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abstandsmessvorrichtung ein Mittel zum Reduzieren der Signale aufweist, um die durch das Auswertemittel auszuwertenden Signale zu reduzieren, wobei das Mittel zum Reduzieren zwei oder mehr aufeinander folgende elektrische Signale zusammenfasst. Damit wird es möglich, ohne Veränderung einer Abstandsmessvorrichtung im Bereich des Senders und/oder des Empfängers die Anzahl der von dem Verarbeitungsmittel zu verarbeitenden Signale zu reduzieren. Die Auflösung des Senders und des Empfängers wird also nicht geändert. Vielmehr werden die von dem Empfänger erzeugten Signale vorverarbeitet, um diese zu reduzieren, wodurch es möglich ist ein Verarbeitungsmittel zu wählen, dass günstig beschafft werden kann.This object is achieved according to the invention in that the distance measuring device has a means for reducing the signals in order to reduce the signals to be evaluated by the evaluation means, the means for reducing combining two or more successive electrical signals. This makes it possible to reduce the number of signals to be processed by the processing means without changing a distance measuring device in the area of the transmitter and/or the receiver. The resolution of the transmitter and receiver is therefore not changed. Rather, the signals generated by the receiver are preprocessed in order to reduce them, which makes it possible to choose a processing means that can be procured inexpensively.

Das Mittel zum Reduzieren kann insbesondere 2n aufeinander folgende elektrische Signale zusammenfassen, wobei n aus der Menge der natürlichen Zahlen entnommen ist.The means for reducing can in particular combine 2 n consecutive electrical signals, where n is taken from the set of natural numbers.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es grundsätzlich möglich, bei einer Beibehaltung der Auflösung der Signale zu einem interessierenden Abschnitt des Erfassungsbereichs die Signale zu einem weniger oder nicht interessierenden Abschnitt des Erfassungsbereichs zusammenzufassen.With a device according to the invention, it is fundamentally possible to combine the signals into a less or uninteresting section of the detection area while maintaining the resolution of the signals to an interesting section of the detection area.

Das Zusammenfassen der Signale kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, dass aus den zusammenzufassenden Signalen ein Mittelwert-Signal gebildet wird. Vorzugsweise werden dazu die Signale digitalisiert. Die jeweils ersten, zweiten, ... Werte eines jeden Signals können dann addiert werden, um anschließend den Mittelwert der ersten, zweiten ... Werte zu erhalten. Diese Mittelwerte bilden dann das Mittelwert-Signal.The signals can be combined in various ways. For example, it is possible for an average signal to be formed from the signals to be combined. For this purpose, the signals are preferably digitized. The first, second, ... values of each signal can then be added together to then obtain the average of the first, second ... values. These average values then form the average signal.

Eine erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung ist vorzugsweise geeignet und eingerichtet, sowohl die zusammengefassten Signale als auch die verbleibenden vom Empfänger bereitgestellten Signale dem Verarbeitungsmittel zuzuführen.A distance measuring device according to the invention is preferably suitable and set up to supply both the summarized signals and the remaining signals provided by the receiver to the processing means.

Das Mittel zum Reduzieren einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, über welche ein Steuersignal in das Mittel eingelesen werden kann, welches die zusammenzufassenden Signale angibt. Während des Betriebs der erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung kann über das Steuersignal vorgegeben werden, welche der vom Empfänger bereitgestellten Signale durch das Mittel zum Reduzieren zusammengefasst werden. Damit ist es möglich während des Betriebs der Abstandsmessvorrichtung zu bestimmen, welche zu welchen Abschnitten des Erfassungsbereich die Signale unverändert an der Verarbeitungsmittel gegeben werden und zu welchen Abschnitten eine Zusammenfassung der Signale möglich oder sogar zum Reduzieren der zu verarbeitenden Signale gewünscht ist. Die Schnittstelle kann mit dem Verarbeitungsmittel verbunden sein. Es ist ebenso möglich, dass die Schnittstelle zum Beispiel mit einem Steuergerät verbunden ist, dass nicht Teil der erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung ist.The means for reducing a distance measuring device according to the invention can have an interface via which a control signal can be read into the means, which indicates the signals to be combined. During operation of the distance measuring device according to the invention, the control signal can be used to specify which of the signals provided by the receiver are combined by the reducing means. This makes it possible to determine during operation of the distance measuring device which sections of the detection area the signals are sent unchanged to the processing means and to which sections a combination of the signals is possible or even desired to reduce the signals to be processed. The interface can be connected to the processing means. It is also possible for the interface to be connected, for example, to a control device that is not part of the distance measuring device according to the invention.

Vorzugsweise ist der Empfänger geeignet und eingerichtet das Echo eines Impulses während eines Zeitintervalls zu empfangen und in ein Signal umzuwandeln, dass das während des gesamten Zeitintervalls empfangene Echo darstellt. Vorzugsweise ist in dem Empfänger ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen, durch den der Empfänger geeignet und eingerichtet ist, dass während des Zeitintervalls empfangene Echo zum Erzeugen des Signals zu digitalisieren. Es ist ebenso möglich, dass der Analog-Digital-Umsetzer dem Empfänger nachgeschaltet ist.Preferably, the receiver is suitable and set up to receive the echo of a pulse during a time interval and to convert it into a signal that represents the echo received during the entire time interval. Preferably, an analog-digital converter is provided in the receiver, through which the receiver is suitable and set up to digitize the echo received during the time interval to generate the signal. It is also possible for the analog-to-digital converter to be connected downstream of the receiver.

Das Mittel zum Reduzieren kann ein FPGA sein.The means of reducing can be an FPGA.

Das Kennzeichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass mit einem Mittel zum Reduzieren der Signale aus der Folge von elektrischen Signalen aufeinander folgenden Signale zusammengefasst werden. So können beispielsweise 2n aufeinander folgenden Signale zusammengefasst werden, wobei n aus der Menge der natürlichen Zahlen entnommen ist.The characteristic of a method according to the invention is that successive signals are combined with a means for reducing the signals from the sequence of electrical signals. For example, 2 n consecutive signals can be combined, where n is taken from the set of natural numbers.

Jedes Signal wird wenigstens mit einem vorhergehenden und/oder folgenden elektrischen Signal zusammengefasst. Alternativ ist es möglich, dass innerhalb wenigstens einer Gruppe jedes Signal mit wenigstens einem vorhergehenden und/oder folgenden Signal zusammengefasst wird. In wenigstens zwei Gruppen können dabei unterschiedliche Mengen von Signalen zusammengefasst werden. So ist es beispielsweise möglich, dass in der einen Gruppe jeweils zwei Signale zusammengefasst werden, während in einer anderen Gruppe jeweils vier aufeinander folgende Signale zusammengefasst werden.Each signal is combined with at least one preceding and/or following electrical signal. Alternatively, it is possible for each signal within at least one group to be combined with at least one preceding and/or following signal. Different amounts of signals can be combined in at least two groups. For example, it is possible that two signals are combined in one group, while four are combined in another group consecutive signals are combined.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung,
  • 2 eine Darstellung des Erfassungsbereichs einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung und
  • 3 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines aus einem Echo auf einen Impuls gewonnenen Signals vor und nach einer Digitalisierung.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. This shows:
  • 1 a block diagram of a distance measuring device according to the invention,
  • 2 a representation of the detection range of a distance measuring device according to the invention and
  • 3 a representation of the time course of a signal obtained from an echo on a pulse before and after digitization.

Die anhand des Blockschaltbildes gemäß 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung weist einen Sender 1 auf, mit dem Laserimpulse in einen Erfassungsbereich gesendet werden können. Die Laserimpulse werden an in dem Erfassungsbereich angeordneten Objekten oder Personen reflektiert und streuen ein Echo zu der Abstandsmessvorrichtung zurück. Das Echo wird von einem Empfänger 2 der Abstandsmessvorrichtung aufgenommen. Die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung gemäß der 1 ist so ausgestaltet, dass das Echo nicht nur zu einem diskreten Zeitpunkt aufgenommen wird, sondern während eines Zeitintervalls. Das während des Zeitintervalls aufgenommene Echo des Laserimpulses wird im Empfänger 2 in ein elektrisches Signal gewandelt und digitalisiert (3).Based on the block diagram according to 1 The distance measuring device according to the invention, shown schematically, has a transmitter 1 with which laser pulses can be sent into a detection area. The laser pulses are reflected on objects or people arranged in the detection area and scatter an echo back to the distance measuring device. The echo is recorded by a receiver 2 of the distance measuring device. The distance measuring device according to the invention according to 1 is designed so that the echo is not only recorded at a discrete point in time, but during a time interval. The echo of the laser pulse recorded during the time interval is converted into an electrical signal in the receiver 2 and digitized ( 3 ).

Die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung gemäß 1 ist so ausgestaltet, dass der gesamte Erfassungsbereich der Abstandsmessvorrichtung zyklisch abgetastet wird. Mit einer ersten Richtung beginnend wird vom Sender 1 innerhalb eines Zyklus der gesamte Erfassungsbereich abgetastet. Dazu sendet der Sender 1 Laserimpulse in den Erfassungsbereich. Die Laserimpulse haben unterschiedliche Richtungen, wobei ausgehend von der ersten Drehrichtung die Richtungen der folgenden Laserimpulse um jeweils einen vorgegebenen Winkel geschwenkt sind. Im vorliegenden Fall beträgt dieser Schwenkwinkel 1°.The distance measuring device according to the invention according to 1 is designed so that the entire detection range of the distance measuring device is scanned cyclically. Starting with a first direction, the transmitter 1 scans the entire detection area within one cycle. To do this, the transmitter sends 1 laser pulses into the detection area. The laser pulses have different directions, with the directions of the following laser pulses being pivoted by a predetermined angle starting from the first direction of rotation. In the present case, this pivot angle is 1°.

Aus diesen Richtungen werden dann von dem Empfänger 2 die Echos aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt (3). Während eines Zyklus entsteht daher eine Folge von Signalen, wobei jedes Signal ein Echo darstellt, dass einer Richtung des Erfassungsbereich zugeordnet ist.The receiver 2 then picks up the echoes from these directions and converts them into electrical signals ( 3 ). During a cycle, a sequence of signals is created, with each signal representing an echo that is assigned to a direction of the detection area.

In einem Mittel 3 zum Reduzieren der Signale erfolgt eine Vorverarbeitung der Signale, damit in einem Verarbeitungsmittel 4 der erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung eine geringere Informationsmenge bearbeitet werden kann. Die Vorverarbeitung in dem Mittel 3 zum Reduzieren der Signale erfolgt derart, dass aufeinander folgende Signale der von dem Empfänger 2 bereitgestellten Folge von elektrischen Signalen zusammengefasst werden. Die Zusammenfassung der Signale erfolgt nur für solche Signale, die aus Echos aus einem Abschnitt des Erfassungsbereich erzeugt werden, der für aktuelle Verwendung des Ergebnisses der Abstandmessung von untergeordneter Bedeutung ist. Die Informationen, welche Signale zusammengefasst werden können, erhält das Mittel 3 zum Reduzieren von dem Verarbeitungsmittel 4. Signale, die aus Echos erzeugt werden, die aus für die aktuelle Verwendung des Ergebnisses der Abstandmessung von großer Bedeutung sind, werden nicht zusammengefasst.In a means 3 for reducing the signals, the signals are preprocessed so that a smaller amount of information can be processed in a processing means 4 of the distance measuring device according to the invention. The preprocessing in the means 3 for reducing the signals is carried out in such a way that successive signals from the sequence of electrical signals provided by the receiver 2 are combined. The signals are only summarized for signals that are generated from echoes from a section of the detection area that is of minor importance for the current use of the distance measurement result. The information about which signals can be combined is received by the reducing means 3 from the processing means 4. Signals that are generated from echoes that are of great importance for the current use of the distance measurement result are not combined.

Bei dem im Mittel 3 zum Reduzieren der Signale kann es sich um ein FPGA und bei dem Verarbeitungsmittel 4 kann sich um einen Microcontroller handeln. Das Verarbeitungsmittel 4 kann ferner geeignet und eingerichtet sein, den Sender 1 und in Empfänger 2 zu steuern.The means 3 for reducing the signals can be an FPGA and the processing means 4 can be a microcontroller. The processing means 4 can also be suitable and set up to control the transmitter 1 and receiver 2.

Das Verarbeitungsmittel 4 ist mit einer Schnittstelle 5 verbunden, über welche das aufgrund der Abstandmessung erzeugte Bild an einen Bus 6 abgegeben werden kann. Ebenso ist es möglich, dass über die Schnittstelle 5 Steuersignale in die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung eingelesenen werden, die von dem Microcontroller 4 verarbeitet werden.The processing means 4 is connected to an interface 5, via which the image generated based on the distance measurement can be sent to a bus 6. It is also possible for control signals to be read into the distance measuring device according to the invention via the interface 5, which are processed by the microcontroller 4.

Der in 2 dargestellte Erfassungsbereich einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung ist in insgesamt fünf Abschnitte unterteilt. In einem mittleren Abschnitt der in etwa 41° des Erfassungsbereichs umfassend, werden die Signale in dem Mittel 3 zum Reduzieren nicht zusammengefasst. Jedes Signal, das von dem Verarbeitungsmittel 4 verarbeitet wird, steht daher für einen Winkelbereich von 1°.The in 2 The detection range of a distance measuring device according to the invention shown is divided into a total of five sections. In a central section comprising approximately 41° of the detection range, the signals are not combined in the reducing means 3. Each signal that is processed by the processing means 4 therefore represents an angular range of 1°.

An diesen mittleren Abschnitt des Erfassungsbereichs schließt sich nach rechts und nach links je ein Abschnitt des Erfassungsbereichs von jeweils 40° an. Für jeden dieser Abschnitte liegen zunächst 40 Signale vor, die vom Empfänger 2 aus 40 Echos erzeugt werden, die auf 40 Laserimpulse des Senders 1 zurückgehen. In dem Mittel 3 zum Reduzieren, werden jeweils zwei aufeinander folgende Signale zu einem Signal zusammengefasst. Die Anzahl der Signale für jeden Abschnitt dieser Erfassungsbereiche reduziert ist damit auf 20. Nach der Zusammenfassung entspricht jedes dieser Signale einem Winkelbereich von 2° des Erfassungsbereichs.This middle section of the detection area is adjoined by a section of the detection area of 40° to the right and to the left. For each of these sections there are initially 40 signals that are generated by the receiver 2 from 40 echoes that go back to 40 laser pulses from the transmitter 1. In the means 3 for reducing, two consecutive signals are combined into one signal. The number of signals for each section of these detection areas is therefore reduced to 20. After the summary, each of these signals corresponds to an angular range of 2° of the detection area.

An diesen Abschnitten des Erfassungsbereichs schließt sich ferner nach rechts bzw. links jeweils ein letzter Abschnitt des Erfassungsbereichs an. Diese beiden Abschnitte umfassen circa jeweils 20° des Erfassungsbereichs. In dem Mittel 3 zum Reduzieren werden die Signale zu Echos aus diesen Abschnitten des Erfassungsbereichs ebenfalls reduziert. Dazu werden jeweils vier aufeinander folgende Signale zusammengefasst. Jedes aus dieser Zusammenfassung hervorgehende Signal deckt dann einen Winkelbereich von 4° des Erfassungsbereichs ab.These sections of the detection area also close to the right and left each last section of the detection area. These two sections each cover approximately 20° of the detection area. In the reducing means 3, the signals to echoes from these sections of the detection area are also reduced. For this purpose, four consecutive signals are combined. Each signal resulting from this summary then covers an angular range of 4° of the detection area.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
SenderChannel
22
EmpfängerRecipient
33
Mittel zum Reduzieren/FPGAMeans for reducing/FPGA
44
Verarbeitungsmittel/µCProcessing agent/µC
55
Schnittstelleinterface
66
Busbus

Claims (12)

Abstandsmessungsvorrichtung, insbesondere Lidar-Abstandsmessungsvorrichtung und insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit - einem Sender (1) zum aufeinanderfolgenden Senden von Impulsen oder Impulsfolgen in Richtungen innerhalb eines Erfassungsbereichs, wobei dem Sender (1) ein Mittel zum Schwenken zugeordnet ist, mit welchem die Richtungen im Erfassungsbereich ausgehend von einer ersten Richtung um einen Winkel zur vorhergehenden Richtung schwenkbar sind, wobei in jede Richtung innerhalb des Erfassungsbereichs ein Impuls oder eine Impulsfolge gesendet wird, - einem Empfänger (2), mit dem nacheinander aus jeder der Richtungen je ein Echo auf den Impuls oder die Impulsfolgen empfangen wird und mit dem jedes Echo in ein elektrisches Signal gewandelt wird und eine Folge von elektrischen Signalen erzeugt wird und - einem elektronischen Verarbeitungsmittel (4) zum Verarbeiten, insbesondere Auswerten der Signale, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessvorrichtung ein Mittel (3) zum Reduzieren der Signale aufweist, um die durch das Auswertemittel (4) auszuwertenden Signale zu reduzieren, das mit dem Empfänger (2) und mit dem Verarbeitungsmittel (4) verbunden ist, und dass das Mittel (3) zum Reduzieren zwei oder mehr aufeinanderfolgende elektrische, insbesondere digitalisierte Signale zusammenfasst.Distance measuring device, in particular lidar distance measuring device and in particular for motor vehicles, with - a transmitter (1) for the successive transmission of pulses or pulse sequences in directions within a detection area, the transmitter (1) being assigned a means for pivoting, with which the directions in the detection area can be pivoted starting from a first direction by an angle to the previous direction, with a pulse or a pulse sequence being sent in each direction within the detection range, - a receiver (2), with which an echo of the pulse or the pulse sequences are received and with which each echo is converted into an electrical signal and a sequence of electrical signals is generated and - an electronic processing means (4) for processing, in particular evaluating, the signals, characterized in that the distance measuring device has a means (3) for reducing the signals in order to reduce the signals to be evaluated by the evaluation means (4), which is connected to the receiver (2) and to the processing means (4), and that the means (3) for reducing two or more consecutive electrical , in particular digitized signals. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel stets gleich groß ist.Distance measuring device Claim 1 , characterized in that the angle is always the same size. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) zum Reduzieren 2n, mit n aus der Menge der natürlichen Zahlen, aufeinanderfolgende elektrische Signale zusammenfasst.Distance measuring device Claim 1 or 2 , characterized in that the means (3) for reducing 2 n , with n from the set of natural numbers, combines successive electrical signals. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessvorrichtung geeignet und eingerichtet ist, die zusammengefassten Signale und ggf. die vom Empfänger (2) bereitgestellten Signale dem Verarbeitungsmittel (4) zuzuführen.Distance measuring device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the distance measuring device is suitable and set up to supply the combined signals and, if necessary, the signals provided by the receiver (2) to the processing means (4). Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) zum Reduzieren der Signale eine vorzugsweise bidirektionale Schnittstelle (31) aufweist, über welche ein Signal zum Festlegen der zusammenzufassenden Signale einlesbar ist.Distance measuring device according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the means (3) for reducing the signals has a preferably bidirectional interface (31) via which a signal for determining the signals to be combined can be read. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (31) mit dem Verarbeitungsmittel (4) verbunden ist.Distance measuring device Claim 5 , characterized in that the interface (31) is connected to the processing means (4). Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) geeignet und eingerichtet ist, das Echo eines Impulses während eines Zeitintervalls zu empfangen und in ein Signal umzuwandeln, dass das während des gesamten Zeitintervalls empfangene Echo darstellt.Distance measuring device according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the receiver (2) is suitable and set up to receive the echo of a pulse during a time interval and to convert it into a signal that represents the echo received during the entire time interval. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) geeignet und eingerichtet ist das während des Zeitintervalls empfangene Echo zum Erzeugen des Signals zu digitalisieren.Distance measuring device Claim 7 , characterized in that the receiver (2) is suitable and set up to digitize the echo received during the time interval to generate the signal. Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) zum Reduzieren ein FPGA ist oder einen FPGA umfasst.Distance measuring device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the means (3) for reducing is an FPGA or comprises an FPGA. Verfahren zur Durchführung von Abstandmessungen mit einer Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend folgende Schritte: - vom Sender (1) wird zumindest ein Impuls oder eine Impulsfolge in eine erste Richtung innerhalb eines Erfassungsbereichs der Abstandsmessvorrichtung gesendet, - vom Sender (1) wird nach dem zumindest einen Impuls oder der Impulsfolge in die erste Richtung nacheinander je zumindest ein Impuls bzw. eine Impulsfolge in je eine Richtung innerhalb eines Erfassungsbereichs der Abstandsmessvorrichtung gesendet, wobei mittels des Senders (1) oder einem oder mehreren dem Sender (1) zugeordneten Mittels zum Schwenken die Richtung um einen festen Winkel gegenüber der vorhergehenden Richtung geschwenkt ist, - vom Empfänger (2) wird auf jeden gesendeten Impuls bzw. jede gesendete Impulsfolge je ein Echo empfangen und in ein Signal umgewandelt, wobei durch die Wandlung der Echos in die Signale eine Folge von Signalen entsteht, gekennzeichnet dadurch, dass - mit einem Mittel (3) zum Reduzieren der Signale aus der Folge von elektrischen Signalen aufeinander folgende Signale zusammengefasst werden, wobei jedes Signal mit wenigstens einem vorhergehenden und/oder folgenden elektrischen Signal zusammengefasst wird oder das innerhalb wenigstens einer Gruppe jedes Signal mit wenigstens einem vorhergehenden und/oder folgenden Signal zusammengefasst wird.Method for carrying out distance measurements with a distance measuring device according to one of Claims 1 until 9 , comprising the following steps: - from the transmitter (1) at least one pulse or a pulse sequence is sent in a first direction within a detection range of the distance measuring device, - from the transmitter (1) after the at least one pulse or the pulse sequence in the first direction one after the other at least one pulse or one pulse sequence is sent in each direction within a detection range of the distance measuring device, the direction being pivoted by a fixed angle compared to the previous direction by means of the transmitter (1) or one or more means for pivoting assigned to the transmitter (1). is pivoted, - an echo is received by the receiver (2) for each sent pulse or pulse sequence and converted into a signal, with the conversion of the echoes into the signals resulting in a sequence of signals, characterized in that - with a means (3) for reducing the signals from the sequence of electrical signals, whereby each signal is combined with at least one preceding and/or following electrical signal or that within at least one group each signal is combined with at least one preceding and/or or following signal is summarized. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass 2n aufeinanderfolgende Signale zusammengefasst werden, wobei n aus der Menge der natürlichen Zahlen entnommen ist.Procedure according to Claim 10 , characterized in that 2 n consecutive signals are combined, where n is taken from the set of natural numbers. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens zwei Gruppen von Signalen unterschiedliche Anzahlen von Signalen zusammengefasst werden.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that different numbers of signals are combined in at least two groups of signals.
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