DE102018201220A1

DE102018201220A1 - Abstandsdetektionssystem, Verfahren für ein Abstandsdetektionssystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018201220A1
Application number: DE102018201220.2A
Authority: DE
Inventors: Andre Nauen
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01
Also published as: US20200400820A1; WO2019145078A1

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Abstandsdetektionssystem vorgesehen, mit dem elektromagnetische Messpulse emittierbar und empfangbar sind. Eine Ausgestaltung und/oder eine Abfolge und/oder eine Anzahl der ausgesendeten Messpulse, insbesondere während einer Gesamtmessdauer, ist hierbei variiert.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Abstandsdetektionssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betriff die Erfindung ein Verfahren für ein Abstandsdetektionssystem. Außerdem ist ein Fahrzeug mit einem Abstandsdetektionssystem vorgesehen.
Zur Abstands- und Geschwindigkeitsmessung ist aus dem Stand der Technik das Light-detection-and-ranging(Lidar)-System bekannt. Mit Lidar-Systemen ist es möglich, die Umgebung und die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung einzelner Objekte schnell zu erfassen. Lidar-Systeme werden beispielsweise in teil-autonom fahrenden Fahrzeugen bzw. autonom fahrenden Prototypen, sowie bei Flugzeugen und Drohnen verwendet. Beim Lidar-System setzen hochauflösende Sensorsysteme zur Ausrichtung eines emittierten Laserstrahls sowie Linsen, Spiegel oder Mikrospiegelsysteme ein.
Die Lidar Abstandsmessung beruht auf einer Laufzeitmessung ausgesandter elektromagnetischer Pulse. Treffen diese auf ein Objekt, so wird an dessen Oberfläche der Puls anteilig zurück zu der Abstandsmesseinheit reflektiert und kann als Echopuls mit einem geeigneten Sensor aufgezeichnet werden. Erfolgt die Aussendung des Pulses zu einem Zeitpunkt t₀ und wird das Echopuls zu einem späteren Zeitpunkt t₁ erfasst, kann der Abstand d zu der reflektierenden Oberfläche des Objekts über die Laufzeit Δt_A = t₁ - t₀ nach $d = (Δ t_A*c) / 2$
bestimmt werden. Da es sich um elektromagnetische Pulse handelt, ist c der Wert der Lichtgeschwindigkeit. Die Lidar-Methode arbeitet sinnvollerweise mit Lichtpulsen, welche unter Verwendung beispielsweise von Halbleiterlaserdioden mit einer Wellenlänge von 905 nm, eine FWHM-Pulsbreite tp von 1 ns < tp < 100 ns aufweisen (FWHM = Full Width at Half Maximum).
Zur Verbesserung von Störabständen können in einem Lidar-System mehrere der vorstehend erläuterten Messungen oder Einzelpulsmessungen miteinander verrechnet werden, um beispielsweise den Störabstand durch eine Mittelung der ermittelten Messwerte zu verbessern.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik verschieden gestaltete Sender- und Empfängerkonzepte für das Lidar-System bekannt, wobei beispielsweise Abstandsinformationen in verschiedenen Raumrichtungen erfasst werden können. Hierbei kann beispielsweise ein zweidimensionales Bild der Umgebung erzeugt werden, welches für jeden aufgelösten Raumpunkt vollständige dreidimensionale Koordinaten enthält.
Üblicherweise emittieren Lidar-Systeme Lichtsignale im infraroten Wellenlängenbereich zwischen 850 nm und 1600 nm.
Wird ein Lidar-System bei einem Fahrzeug eingesetzt, so ist problematisch, wenn sich zwei Fahrzeuge A und B, welche jeweils mit einem Lidar ausgestattet sind, aufeinander zu bewegen. In einem solchen Fall wird das Lidar-System des Fahrzeugs A (Lidar A) seine emittierten Lichtsignale, die am Fahrzeug B reflektiert werden, erfassen. Darüber hinaus ist es möglich, dass die vom Lidar-System des Fahrzeugs B (Lidar B) emittierten Lichtsignale vom Lidar A empfangen werden. Eine erste Grundvoraussetzung hierfür ist, dass Lidar A und Lidar B im gleichen Wellenlängenbereich eingesetzt sind. Beispielsweise basiert derzeit ein Großteil aktuell bekannter Lidar-Systeme auf Laserdioden, die Strahlung mit einer Wellenlänge von 905 nm emittieren. Eine weitere zweite Grundvoraussetzung ist, dass die vom Lidar B emittierten Lichtsignale innerhalb einer Erfassungszeit Δt_M des Lidar A eintreffen, innerhalb welcher dieses Lichtsignale aufzeichnet. Als weitere dritte Grundvoraussetzung kann angesehen werden, dass beide Lidar-Systeme ihre Lichtsignale oder Messpulse hinreichend regelmäßig und mit einer gleichen Frequenz oder Pulsfrequenz emittieren. Die dritte Grundvoraussetzung ist zumindest bei baugleichen Lidar-Systemen wahrscheinlich. Aber auch unterschiedliche Lidar-System, welche beispielsweise gleiche Laserdioden mit ihren jeweiligen Anforderungen an Frequenz beziehungsweise „Duty-Cycle“ einsetzen, können diese dritte Grundvoraussetzung erfüllen. Als vierte Grundvoraussetzung ist es erforderlich, dass die vom Lidar A erfassten Lichtsignale des Lidar B beziehungsweise die beim Lidar A einkommende Pulsleistung des Lidar B oberhalb einer Detektionsschwelle des Lidar A liegt/liegen. Dies ist beispielsweise gegeben, wenn sich beide Fahrzeuge A und B auf Kollisionskurs befinden, da hierbei ein direkter optischer Pfad zwischen diesen besteht. Allerdings kann diese vierte Grundvoraussetzung auch im Fall von Umgebungsreflektionen der vom Lidar B emittierten Lichtsignale erfüllt sein. Sind alle Grundvoraussetzungen erfüllt oder zumindest die Grundvoraussetzungen eins, zwei und vier, dann erzeugen die vom Lidar B emittierten Lichtsignale ein Scheinobjekt aus Sicht von Lidar A. Hierbei können zwei Fälle unterschieden werden. Trifft das vom Lidar B emittierte Lichtsignal innerhalb der Erfassungszeit Δt_M, aber später als das vom Lidar A emittierte und im Anschluss reflektierte Lichtsignal ein, so wird das Scheinobjekt in einem größeren Abstand als Fahrzeug B vom Lidar A erkannt. Dies ist für die Gefahrenerkennung und -behandlung durch das Fahrzeug A vergleichsweise unkritisch, da für das Fahrzeug A üblicherweise nur das nächstkommende Objekt relevant ist. Sofern allerdings das Lidar A zumindest innerhalb eines Raumwinkelsegments über eine Mehrzielfähigkeit verfügt, können sich hierdurch unerwünschte Auswirkungen ergeben. Im umgekehrten Fall, also wenn das vom Lidar B emittierte Lichtsignal früher beim Lidar A erfasst wird, kann ein Scheinobjekt vom Lidar A in einem geringen Abstand im Vergleich zum tatsächlich erkannten Objekt, nämlich dem Fahrzeug B, erfasst werden. Handelt es sich bei dem Fahrzeug A um ein autonom oder teilautonom fahrendes Fahrzeug, so kann dies zu einer unnötig starken Bremsung führen, welche wiederum für andere Verkehrsteilnehmer gefährlich sein kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abstandsdetektionssystem zu schaffen, das sicher einsetzbar ist. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren mit einem Abstandsdetektionssystem vorzusehen, das zu einer sicheren Detektion führt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug zu schaffen, das sicher einsetzbar ist.
Die Aufgabe hinsichtlich des Abstandsdetektionssystems wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 14, hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 und hinsichtlich des Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist ein Abstandsdetektionssystem, insbesondere ein Light Detection and Ranging (Lidar) System vorgesehen. Dieses kann eine Emittereinheit oder Strahlungsquelle aufweisen, über die elektromagnetische Messpulse oder Lichtsignale zur Abstandsmessung emittierbar sind. Des Weiteren kann das Abstandsdetektionssystem eine Empfängereinheit oder einen Sensor aufweisen, über die die elektromagnetischen Messpulse erfassbar sind. Vorteilhafterweise ist eine Form und/oder eine Abfolge und/oder ein Abstand und/oder eine Anzahl der ausgesendeten Messpulse variiert.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch Variation der Messpulse eine Störung durch Lichtsignale oder Messpulse anderer Lidar-Systeme vermindert oder unterdrückt wird. Insbesondere kann die Empfängereinheit aufgrund der Variation der Messpulse diese eindeutiger oder eindeutig der Emittereinheit zuordnen. Eine Detektion von Scheinobjekten wird somit zumindest vermindert oder sogar verhindert.
Vorzugsweise kann als Variation eine Variation einer Steilheit und/oder Form und/oder einer Breite einer fallenden und/oder steigenden Flanke eines ausgesendeten Messpulses vorgesehen sein. Eine abfallende oder fallende Flanke ist vorzugsweise diejenige Flanke, die zeitlich der steigenden Flanke nachgeschaltet ist und somit nach der steigenden Flanke ausgesendet und empfangen wird. Es hat sich gezeigt, dass die Variation der abfallenden Flanke äußerst vorteilhaft ist, da diese von der Empfängereinheit leicht erfassbar und auswertbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Form und/oder eine Abfolge und/oder ein Abstand der ausgesendeten Messpulse stochastisch variiert sein. Hierdurch wird eine Störanfälligkeit des Abstandsdetektionssystems gegenüber Scheinobjekten weiter verringert. Außerdem wird vermieden, dass Abstandsdetektionssysteme eine gleiche Variation der Messpulse durchführen. Die stochastische Variation kann auf Zufallszahlen basieren, die beispielsweise durch Standardverfahren aus der Computertechnik gewonnen werden können, Die Standardverfahren beruhen beispielsweise auf Fibonacci-Reihen. Denkbar ist auch, dass als Quelle für die Zufallszahlen physikalische Quellen, wie das thermische Rauschen eines Widerstands, verwendet werden.
Die Variation oder die stochastische Variation des Messpulses wird vorzugsweise über ein Steuergerät ausgeführt, das mit der Emittereinheit verbunden ist.
Des Weiteren ist denkbar die gesamte Breite des Messpulses zu variieren oder eine Breite des Messpulses zwischen zwei Flanken zu variieren. Alternativ kann auch eine Breite eines Messpulses gleich bleiben, beispielsweise bei der Variation seiner Form. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, als Variation eine Gesamtpulsform eines Messpulses zu variieren. Dieser kann dann beispielsweise eine Gaußsche-Form oder eine Lorentzsche oder eine Sägezahnform haben. Vorzugsweise erfolgt die Variation für einen Messpuls oder für einen Teil der Messpulse oder für alle Messpulse.
Eine zeitliche Breite einer fallenden Flanke beträgt beispielsweise mindestens 10 ns, insbesondere mindestens 50 ns, insbesondere mindestens 100 ns. Vorzugsweise erfolgt die Variation oder stochastische Variation eines Messpulses in vorgegebenen Grenzen. Beispielsweise kann die Breite der fallenden Flanke zwischen 1 ns und 100 ns liegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Aufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen der Pulsform des jeweiligen über die Emittereinheit ausgesendeten Messpulses vorgesehen sein. Hiermit kann somit für einen jeweiligen Messpuls ein Referenzmesspuls aufgezeichnet werden. Die aufgezeichnete Pulsform kann dann beispielsweise vorteilhafterweise zum Abgleich mit einem empfangenen Messpuls eingesetzt werden, um festzustellen, ob es sich beim empfangenen Messpuls um einen ausgesendeten Messpuls handelt.
In weiterer Ausgestaltung kann ein oder das Steuergerät vorgesehen sein und derart eingerichtet sein, dass damit der von der Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnete Referenzmesspuls oder die aufgezeichneten Referenzmesspulse mit einem von der Empfängereinheit empfangenen Messpuls verglichen werden können. Insbesondere kann hierbei über das Steuergerät eine Pulsform zwischen dem Referenzpuls und dem empfangenen Messpuls verglichen werden, um vorteilhafterweise zu prüfen, ob der empfangene Messpuls von der Emittereinheit ausgesendet wurde und es sich nicht um einen Störimpuls handelt.
Mit Vorteil kann ein oder das Steuergerät derart eingerichtet sein, dass der Vergleich des Referenzmesspulses mit dem erfassten Messpuls einfach über ein Vergleichsverfahren erfolgt, das insbesondere derart eingerichtet ist, zwei Pulsformen zu vergleichen. Bei einem Vergleichsverfahren handelt es sich beispielsweise um eine Signalanalysefunktion. Als Signalanalysefunktion kann beispielsweise eine hinlänglich bekannte Kreuzkorrelationsfunktion vorgesehen sein. Denkbar ist auch, einen Referenzmesspuls mit einem empfangenen Messpuls über mehrere unterschiedliche Signalanalysefunktionen oder Vergleichsverfahren zu vergleichen, um eine Datensicherheit weiter zu erhöhen. Über die Signalanalysefunktion kann insbesondere ermittelt werden, ob es sich bei einem über die Empfängereinheit empfangenen Messpuls um einen von der Emittereinheit ausgesendeten Messpuls handelt.
Das Abstandsdetektionssystem kann neben einer Emittereinheit bzw. Strahlungsquelle und einer Empfängereinheit einen oder mehrere verstellbare Spiegel aufweisen, die die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung in unterschiedliche Raumwinkelsegmente lenken können. Beispielsweise kann ein MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) System mit schwingenden Spiegeln vorgesehen sein. Die schwingenden Spiegel oder Mikrospiegel des MEMS-Systems, bevorzugt im Zusammenwirken mit einer nachgelagerten Optik, erlauben ein Abrastern eines Erfassungsfelds (Field of View) in einem horizontalen Winkelbereich von z.B. 60° oder 120° und in einem vertikalen Winkelbereich von z.B. 30°. Die Empfängereinheit bzw. der Sensor kann die einfallende Strahlung ohne Ortsauflösung messen. Die Empfängereinheit kann aber auch raumwinkelauflösend sein. Die Empfängereinheit bzw. der Sensor kann eine Fotodiode, z.B. eine Avalanche Photo Diode (APD) oder eine Single Photon Avalanche Diode (SPAD), eine PIN-Diode oder ein Photomultiplier sein. Mit dem Lidar-System können Objekte beispielsweise in einer Entfernung bis 60 m, bis 300 m oder bis 600 m erfasst werden. Eine Reichweite von 300 m entspricht einem Signalweg von 600 m, woraus sich beispielsweise ein Messzeitfenster bzw. eine Messdauer von 2 µs ergeben kann.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren mit einem Abstandsdetektionssystem gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Vorzugsweise ist eine Form und/oder eine Abfolge und/oder ein Abstand und/oder eine Anzahl der ausgesendeten elektromagnetischen Messpulse variiert. Hierdurch ergeben sich die oben genannten Vorteile, nämlich, dass Scheinobjekte von tatsächlichen Objekten unterschieden werden können. Durch das Verfahren können somit mit dem Abstandsdetektionssystem Scheinobjekte erkannt und ausgefiltert werden.
Vorzugsweise erfolgt die Variation der Messpulse stochastisch, um das Verfahren weiter zu verbessern. Die Variation oder stochastische Variation der Messpulse erfolgt vorzugsweise wie vorstehend bereits erläutert.
Vorzugsweise werden die ausgesendeten Messpulse über ein Vergleichsverfahren, insbesondere über eine Signalanalysefunktion, insbesondere wie vorstehend bereits erläutert, mit den empfangenen Messpulsen verglichen. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass Referenzmesspulse aufgezeichnet werden.
Vorzugsweise erfolgt das Verfahren mit dem folgenden Schritt:

- Durchführung einer Messreihe mit zumindest einer Einzelmessung oder mehreren Einzelmessungen, wobei eine Einzelmessung mit der Aussendung eines Messpulses beginnt und sich über eine Erfassungszeit Δt_M der Empfängereinheit erstreckt.

Zur Ermittlung eines Laufzeitwerts Δt_A,i eines von der Empfängereinheit empfangenen Messpulses kann folgender Schritt vorgesehen sein:

- Ermittlung oder Extraktion des Laufzeitwerts Δt_A,i eines Messpulses oder eines jeweiliges Messpulses. Die Ermittlung erfolgt vorzugsweise dann, wenn der Messpuls oder der jeweiliges Messpuls einer Einzelmessung von der Empfängereinheit erfasst wird. Unter einem Laufzeitwert kann eine Differenz zwischen einem Zeitpunkt der Aussendung des Messpulses und dem Zeitpunkt der Erfassung des Messpulses angesehen werden.

Vorzugsweise erfolgt eine Mittelung der erfassten Messpulse und/oder eine Mittelung der ermittelten Laufzeitwerte Δt_A,i. Hierdurch kann eine Messsicherheit erhöht werden.
Vorzugsweise wird ein zeitlicher Abstand oder Laufzeit Δt_i der Zeitpunkte der Aussendungen oder Startzeitpunkte der Einzelmessungen variiert oder stochastisch variiert.
Hierdurch kann die Abfolge der Messpulse stochastisch variiert sein. Vorzugsweise beginnt beim Startzeitpunkt oder etwa beim Startzeitpunkt auch die Empfangsbereitschaft der Empfängereinheit zur möglichen Erfassung der Einzelmessung, womit die Erfassungszeit Δt_M gestartet werden kann. Sind eine Mehrzahlt von Messreihen vorgesehen, so ist denkbar, einen zeitlichen Abstand oder Laufzeit Δt_iM der Zeitpunkte des Starts der Messreihen zu variieren oder stochastisch zu variieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Anzahl von Einzelmessungen für eine jeweilige Messreihe, wie vorstehend bereits angeführt, variiert oder stochastisch variiert sein, um das Verfahren zu verbessern und Scheinobjekte auf einfache Weise zu identifizieren.
Die von der Emittereinheit emittierte Strahlung kann beispielsweise von einer Laserdiode emittierte infrarote (IR) Strahlung in einem Wellenlängenbereich von etwa 1050 nm oder 905 nm sein. Es sind aber auch andere Wellenlängen, z.B. 808 nm oder 1600 nm, die für eine Umgebungserfassung geeignet sind, möglich. Es ist auch eine Kombination mehrerer Wellenlängen denkbar, um beispielsweise Hindernisse aus unterschiedlichen Materialien oder bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen erkennen zu können.
Eine Pulsdauer oder Pulsbreite Δt_p liegt vorzugsweise zwischen 0,1 ns und 100 ns, bevorzugt zwischen 1 ns und - 20 ns. Eine Erfassungszeit Δt_M einer Einzelmessung beträgt beispielsweise 2 µs. Eine Anzahl n von Einzelmessungen kann größer oder gleich 1 sein. Beispielsweise beträgt eine Anzahl n von Einzelmessungen, insbesondere einer Messreihe, 100 oder liegt zwischen 1 und 100. Vorzugsweise kann die Anzahl n von Einzelmessungen einer Messreihe variieren oder stochastisch variieren. Eine Pulsrate kann beispielsweise bei 100 kHz oder vorzugsweise zwischen 1kHz und 1 MHz oder vorzugsweise zwischen 1 kHz und 100kHz liegen. Ein Minimalwert des Abstands oder der Laufzeit Δt_iM und/oder des Abstands oder der Laufzeit Δt_i liegt bei, insbesondere etwa, 20 ns. Ein Maximalwert der Laufzeit Δt_iM und/oder der Laufzeit Δt_i liegt vorzugsweise, insbesondere etwa, bei 300 ns.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Durchführung der Messreihe während einer vorgegebenen Gesamtmessdauer Δt_int der Empfängereinheit erfolgen. Vorzugsweise ist die Gesamtmessdauer Δt_int für die Mehrzahl von Einzelmessungen oder für die Messreihe höchstens derart kurz, dass eine quasi statische Situation vorhanden ist. Es kann somit vorteilhafterweise angenommen werden, dass die Gesamtmessdauer Δt_int derart kurz ist, dass selbst bei einer Bewegung des Abstandsdetektionssystems relativ zur Umgebung und von Objekten darin von einer statischen Situation ausgegangen werden kann. Beispielsweise wird die Gesamtmessdauer Δt_int variiert oder stochastisch variiert. Die Gesamtmessdauer Δt_int ist somit vorzugsweise an den Einsatzzweck des Abstandsdetektionssystems angepasst. Wird das Abstandsmesssystem beispielsweise bei einem Fahrzeug eingesetzt, das sich mit 100 km/h bewegt, und dem Fahrzeug kommt ein Fahrzeug mit einem fremden Abstandsdetektionssystem mit 100 km/h entgegen, so ergibt sich eine Relativbewegung von 56 mm/ms. Beträgt die Gesamtmessdauer Δt_int 1 ms, so kann von einem quasi-statischen Fall ausgegangen werden, da sich der Abstand beider Fahrzeuge zueinander innerhalb von Δt_int im Hinblick auf eine typische Abstandsmessgenauigkeit nicht relevant verändert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Laufzeit Δt_A oder können die Laufzeitwerte Δt_A,i eines erfassten Messpulses oder von erfassten Messpulsen über ein Histogrammverfahren zusätzlich oder alternativ zum Vergleichsverfahren ermittelt werden. Mit dem Histogrammverfahren kann/können auf einfache und sichere Weise die Laufzeit oder die Laufzeitwerte ermittelt werden. Wird es zusätzlich zum Vergleichsverfahren eingesetzt, beispielsweise vor, parallel oder nach dem Vergleichsverfahren, so kann eine Messsicherheit und eine Anfälligkeit gegenüber Störimpulsen weiter verringert werden.
Vorzugsweise können beim Histogrammverfahren folgende Schritte vorgesehen sein:

- Eintragen der ermittelten Messpulse, insbesondere der ermittelten Laufzeitwerte Δt_A,i in ein Histogramm. Somit kann ein Zeithistogramm aus allen Δt_A,i erzeugt werden.
- Des Weiteren kann ein Ermitteln einer Laufzeit Δt_A aus dem Histogramm erfolgen. Bei der Laufzeit Δt_A handelt es sich vorzugsweise um einen Maximalwert im Histogramm. Durch die Variation oder stochastische Variation der Form und/oder Abfolge und/oder Abstand und/oder Abstand der elektromagnetischen Messpulse kann dann aus dem Histogramm sicher der korrekte Messpuls beziehungsweise die korrekte Laufzeit Δt_A herausgefiltert werden.

Eine Eintragung in das Histogramm erfolgt vorzugsweise nach jeder Ermittlung des Laufzeitwerts Δt_A,i oder nach Ermittlung von mehreren Laufzeitwerden Δt_A,i eines oder mehrere Messpulse.
Mit dem Vergleichsverfahren, wie es beispielsweise oben stehend angeführt ist, kann ebenfalls eine Laufzeit Δt_A oder Laufzeitwerte Δt_A,i ermittelt werden. Kann keine Laufzeit Δt_A aus dem Histogramm und/oder durch das Vergleichsverfahren ermittelt werden und/oder soll die Messgüte erhöht werden, so wird vorzugsweise zumindest eine weitere Messreihe gestartet. Bei dieser kann dann erneut das Histogrammverfahren und/oder das Vergleichsverfahren angewendet werden. Denkbar ist, so lange neue Messreihen zu starten, bis eine Laufzeit Δt_A oder Laufzeitwerte Δt_A,i ermittelt werden können.
Vorzugsweise kann die Laufzeit Δt_A oder der Laufzeitwert Δt_A,i dann erfasst werden, wenn dieser einen vorbestimmten Schwellwert im Histogramm überschreitet.
Mit Vorteil können die Laufzeitwerte Δt_A,i im Histogramm eine zeitliche Verteilungsbreite δ_A aufweisen. Ein zeitlicher Abstand δ_t oder eine zeitliche Variationsamplitude δ_t zwischen den Messpulsen ist hierbei vorzugsweise größer als die Verteilungsbreite δ_A. Ein Verhältnis zwischen δ_t zu δ_A liegt vorzugsweise zwischen 5 und 100, also 5 ≤ δ_t/δ_A ≤ 100.
Vorzugsweise wird das Histogrammverfahren und/oder das Vergleichsverfahren nach einer Messreihe mit mehreren Einzelmessungen oder nach einer jeweiligen Einzelmessung durchgeführt.
Wie vorstehend bereits angeführt ist denkbar, die Pulsform eines Messpulses oder eines jeweiliges Messpulses oder eines Teils der Messpulse als oder jeweils als Referenzmesspuls von der Aufzeichnungseinrichtung aufzuzeichnen, insbesondere bei einer Variation oder stochastischen Variation des Messpulses oder der Messpulse. Somit kann bei einer jeweiligen Einzelmessung die aufgezeichnete Pulsform der Referenzmesspulses mit der Pulsform des erfassten Messpulses verglichen werden, insbesondere um das Eigensignal von Stör- oder Fremdsignalen abzugrenzen.
Das Vergleichsverfahren wird vorzugsweise nach jeder Einzelmessung oder nach jeder Messreihe durchgeführt, wobei der Laufzeitwert Δt_A beispielsweise aus einem Maximum einer Kreuzkorrelationsfunktion ermittelt werden kann. Vorzugsweise werden nach jeder Einzelmessung oder nach jeder Messreihe die zeitliche Lage der Maxima oder des Maximas, insbesondere bei der Kreuzkorrelationsfunktion, oder die zeitlichen Lagen der n höchsten Maximas, insbesondere bei der Kreuzkorrelationsfunktion, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, ermittelt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Formabschnitt oder ein Formparameter oder ein charakteristischer Formparameter eines jeweiligen Referenzmesspulses und ein Formabschnitt oder ein Formparameter oder ein charakteristischer Formparameter eines erfassten Messpulses verglichen werden. Bei einer Übereinstimmung der verglichenen Formabschnitte kann der erfasste Messpuls zur Ermittlung der Laufzeit Δt_A und/oder für das Histogrammverfahren und/oder für das Vergleichsverfahren herangezogen werden.
Vorzugsweise wird der Formabschnitt extrahiert. Zur Extraktion des Formabschnitts kann eine zeitliche Pulsposition des erfassten Messpulses ermittelt werden, wobei beispielsweise von der Position des Maximalwerts ausgegangen werden kann. Als Formabschnitt kann beispielsweise eine Halbwertsbreite der abfallenden Flanke des Messpulses und des Referenzmesspulses vorgesehen sein.
Für das Verfahren zum Vergleichen der Formabschnitte können folgende Schritte vorgesehen sein:

- Ermittlung einer zeitlichen Pulsposition zumindest eines erfassten Messpulses oder mehrerer erfasster Messpulse, insbesondere einer Einzelmessung oder einer Messreihe.
- Alternativ oder zusätzlich kann eine Ermittlung oder Bestimmung des Formabschnitts des zumindest eines erfassten Messpulses oder mehrerer der erfassten Messpulse oder aller erfassten Messpulse vorgesehen sein.
- Vergleich des Formabschnitts oder aller Formabschnitte mit dem Formabschnitt des Referenzmesspulses.
- Ermittlung des Laufzeitwerts Δt_A,i des Messpulses oder von mehreren Messpulsen, bei dem oder bei denen beim Vergleich eine Übereinstimmung und/oder höchstens eine Maximalabweichung vorliegt.

Des Weiteren können folgende Schritte vorgesehen sein:

- Wiederholung der Einzelmessung oder der Messreihe.
- Durchführung des Histogrammverfahrens mit dem zumindest einen Messpuls oder einer Mehrzahl von Messpulsen, bei denen eine vorgesehene Übereinstimmung hinsichtlich der Formabschnitte vorliegt, um eine Laufzeit Δt_A zu erfassen.

Erfindungsgemäß ist ein Abstandsdetektionssystem vorgesehen, das gemäß dem Verfahren nach einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte eingesetzt ist.
Erfindungsgemäß kann ein Fahrzeug mit einem Abstandsdetektionssystem gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen sein.
Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

1 in einer schematischen Darstellung zwei Fahrzeuge mit einem Abstandsdetektionssystem,
2a in einem Diagramm eine Einzelmessung eines Abstandsdetektionssystems,
2b in einem Diagramm eine Mehrzahl von Einzelmessungen,
3 und 4a jeweils in einem Histogramm eine Signalauswertung des Abstandsdetektionssystems,
4b in einem Ablaufdiagram ein Histogrammverfahren,
5a, 6a, 7a, 8a jeweils in einem Diagramm eine Einzelmessung zusammen mit einem aufgezeichneten Referenzsignal des Abstandsdetektionssystems,
5b, 6b, 7b, 8b jeweils in einem Diagramm eine Darstellung einer Kreuzkorrelationsfunktion zum Vergleich eines Messpulses mit einem Referenzmesspuls,
8c in einem Ablaufdiagramm ein weiteres Verfahren,
9a, 10a und 11a in einem Diagramm über ein Abstandsdetektionssystem ausgesendete Messpulse,
9b in einem Diagramm über ein Abstandsdetektionssystem empfangene Messpulse,
9c, 10b und 11b in einem Diagramm eine Darstellung einer Kreuzkorrelationsfunktion zum Vergleich von empfangenen Messpulsen mit Referenzmesspulsen, und
11c und 11d jeweils in einem Histogramm eine Signalauswertung des Abstandsdetektionssystems.

1 zeigt schematisch Fahrzeuge 1 und 2. Diese weisen jeweils ein Abstandsdetektionssystem 4 und 6 auf. Das Abstandsdetektionssystem 4 des Fahrzeugs 1 weist dabei eine Emittereinheit 8 auf, über die elektromagnetische Messpulse 10 emittierbar sind. Über eine Empfängereinheit 12 kann dann elektromagnetische Strahlung vom Abstandsdetektionssystem 4 empfangen werden, wie beispielsweise ein am Fahrzeug 2 reflektierter und vom Abstandsdetektionssystem 4 des Fahrzeugs 1 emittierter Messpuls 14. Des Weiteren können von der Empfängereinheit 12 auch Störpulse empfangen werden, wie beispielsweise vom Fahrzeug 2 emittierte Messpulse 16. In 1 ist außerdem eine Aufzeichnungseinrichtung 17 zum Aufzeichnen eines Referenzmesspulses des jeweiligen über die Emittereinheit 8 ausgesendeten Messpulses 10 vorgesehen ist. Des Weiteren ist schematisch ein Steuergerät 19 gezeigt, dass derart eingerichtet ist, dass damit der von der Aufzeichnungseinrichtung 17 aufgezeichnete Referenzmesspuls mit einem von der Empfängereinheit empfangenen Messpuls 14 verglichen ist.
2a zeigt eine Einzelmessung des Abstandsdetektionssystems 4 aus 1, wobei die Ordinate die Signalstärke s darstellt und die Abszisse die Zeit t in ns. Eine Erfassungszeit Δt_M der Einzelmessung beträgt hierbei 2 µs. Bei der Laufzeit Δt_A,i von 1 µs wird ein Messpuls erfasst. In 2b erfolgt eine Mittelung von mehreren aufeinander folgenden Einzelmessungen, wie sie in 2a gezeigt ist. Beispielsweise wurden gemäß 2b fünf Einzelmessungen verwendet, um einen Signal-zu-Rauschabstand zu verbessern. Eine Mittelung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Rauschabstand oder ein Störabstand kleiner oder gleich 2 ist. Mit der Erfassungszeit Δt_M von 2 µs kann beispielsweise eine maximale Detektionsreichweite von 300 m erreicht werden. Die Einzelmessung beginnt mit der Aussendung des Messpulses 10, siehe 1, und erstreckt sich über die Erfassungszeit Δt_M. Bei der Mehrzahl von Einzelmessungen gemäß 2b handelt es sich um eine Messreihe, die definitionsgemäß allerdings auch aus einer Einzelmessung bestehen kann.
Gemäß der 3 ist eine Signalauswertung auf Basis eines Histogramms gezeigt, wobei die Ordinate die Anzahl c von Einzelmessungen zeigt. Hierbei sind zum einen der aus Einzelmessungen gemäß 2a erfasste Messpuls 10 und des Weiteren ein erfasster Störpuls 16 ersichtlich. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Abstandsdetektionssysteme 4, 6 aus 1 auf gleicher Zeitbasis arbeiten. Es wird weiter der Sonderfall angenommen, dass der Störpuls 16 in dem Moment ausgesendet wird, in dem der Messpuls 14 am Fahrzeug 2 reflektiert wird. Hierdurch entsteht ein Scheinobjekt in einem Abstand d/2, wobei der Abstand d in 1 eingezeichnet ist. In dem wahrscheinlichen Fall, dass beide Zeitbasen um eine Konstante verschoben sind, würde der Störpuls 16 oder das Scheinecho entsprechend an einem anderen Punkt auf der Zeitachse des Histogramms in 3 vorgesehen sein. Gemäß 3 werden alle während einer Gesamtmessdauer Δt_int aufgezeichneten Messpulse im Histogramm aufgetragen. Wären beispielsweise alle Laufzeitwerte Δt_A,i einer Messreihe identisch, dann ergäbe sich in 3 eine einzelne Linie der Höhe n bei t = Δt_A, wobei Δt_A die Laufzeit ist. Allerdings ergibt sich aufgrund von Messungenauigkeiten eine endliche Verteilungsbreite δ_A im Histogramm gemäß 3. Die Gesamtmessdauer Δt_int ist derart gewählt, dass von einer quasi-statischen Situation ausgegangen werden kann.
Gemäß 4a sind nun im Unterschied zur 3 die Laufzeitwerte Δt_A,i der Messpulse 10 aufgetragen, deren Abstand zeitlich stochastisch variiert ist. Hierdurch treten im Histogramm die Laufzeitwerte des Störpulses 16 an unterschiedlichen Stellen auf, womit die Laufzeit Δt_A einfach aus dem Histogramm in 4a entnehmbar ist. Mit anderen Worten können mit dem Histogramm gemäß 4a aufgrund der stochastischen Variation der Pulsaussendung der Messpulse 10 und des Starts der Messzeit Störsignale, welche beispielsweise über Mehrfachreflektionen entstehen, ausgeblendet werden. Dies ist deshalb der Fall, da die Störsignale aufgrund auf ihrer zufälligen Natur im Histogramm gemäß 4a oder Zeithistogramm einen Untergrund bilden, gegen den die ausgezeichneten Messpulse direkter Reflexe problemlos diskriminiert werden können. Somit werden die regelmäßig oder unregelmäßig eintreffenden Störpulse 16 des Abstandsdetektionssystems 6, siehe 1, auf der Zeitachse des Histogramms in 4a verteilt, so dass sie eine Art Untergrund bilden, womit die eigentlich relevanten Messpulse 10 problemlos diskriminiert werden können. Vorzugsweise ist eine Variationsamplitude δ_t groß gegenüber der Verteilungsbreite δ_A, siehe 3, aller Laufzeitwerte Δt_A,i, wobei es sich bei der Variationsamplitude δ_t um die Änderung des zeitlichen Abstands zwischen den einzelnen Messpulsen handelt. Die Variationsamplitude δ_t beträgt in 4a beispielsweise Δt_M/2, wobei Δt_M die Erfassungszeit einer Einzelmessung ist. Es können auch kleinere oder größere Werte herangezogen werden. Vorzugsweise können für δ_t gleich verteilte Zufallszahlen eingesetzt werden.
Zur Diskriminierung der Laufzeit Δt_A aus 4a kann als Kriterium ein auf den Mittelwert einer Histogrammhäufigkeit c(t) normierter Schwellwert verwendet werden. Der Schwellwert kann dabei derart verändert werden, dass nur Histogrammwerte mit C(t_i)/C(t) etwa größer oder gleich 2 für die Peakerkennung und damit die Laufzeitmessung herangezogen werden. Für die zeitliche Peaklage könnte im Anschluss daran ein Maximalwert des Histogrammwerts herangezogen werden.
Somit kann gemäß 4a die Abfolge der Messpulse stochastisch variiert werden, was die Ausfilterung eines Störpulses in einer Einzelmessung oder bei mehreren Einzelmessungen oder bei der Auswertung des Histogramms ermöglicht. Vorzugsweise kann hierbei folgendes Verfahren gemäß 4b vorgesehen sein. In einem ersten Schritt 18 kann hierbei eine Einzelmessung gemäß 2a oder eine Messreihe gemäß 2b durchgeführt werden. Im anschließenden Schritt 20 erfolgt die Extraktion des Laufzeitwerts Δt_A,i aus der Einzelmessung gemäß 2a oder der Messreihe gemäß 2b. Der ermittelte Laufzeitwert Δt_A,i oder die ermittelten Laufzeitwerte Δt_A,i werden dann in das Histogramm gemäß 4a aufgetragen, was in einem folgenden Schritt 22 vorgesehen ist. Im Anschluss daran kann in einem Schritt 24 bei Bedarf eine Einzelmessung oder eine Messreihe wiederholt werden, bis eine hinreichende Güte des Histogramms gemäß 4a erreicht ist. Werden mehrere Einzelmessungen durchgeführt beziehungsweise wird eine Messreihe mit mehreren Einzelmessungen durchgeführt, so erfolgt hierbei vorzugsweise eine stochastische Variation der Abfolge der Einzelmessungen. In einem folgenden Schritt 26 erfolgt dann die Ermittlung der Laufzeit Δt_A aus dem Maximalwert des Histogramms gemäß 4a. Denkbar ist, auf die Erzeugung des Histogramms grundsätzlich zu verzichten, da diese im Detail von den jeweiligen Applikationsanforderungen von Genauigkeit und Störfestigkeit abhängt. Vor dem Hintergrund des Ansatzes der stochastischen Variation ist dies jedoch besonders vorteilhaft.
Alternativ oder zusätzlich zur Variation des zeitlichen Abstands kann auch die Ausgestaltung der ausgesendeten Messpulse 10, siehe 1, variiert oder stochastisch variiert werden. Gemäß 5a ist beispielhaft ein Referenzmesspuls 28 gezeigt, der auf einen ausgesendeten Messpuls 10, siehe 1, basiert. Es ist erkennbar, dass eine abfallende Flanke 30 des Referenzmesspulses 28 zeitlich gesehen vergleichsweise lang ist. Wird ein Messpuls 10, siehe 1, des Abstandsdetektionssystems 4 emittiert, so wird für einen jeweiligen Messpuls 10, insbesondere wenn dieser variiert oder stochastisch variiert ist, ein Referenzmesspuls aufgezeichnet, wie er in 5a gezeigt ist. Mit anderen Worten wird mit dem Referenzmesspuls 28 ein interner Referenzpfad realisiert, indem die in einer Einzelmessung ausgesandte Pulsform aufgezeichnet wird. Der Referenzmesspuls wird dann mit dem über das Abstandsdetektionssystem 4, insbesondere während der Erfassungszeit Δt_M, erfassten Messpuls verglichen, um festzustellen, ob es sich beim erfassten Messpuls um den ausgesendeten Messpuls 10 oder um einen sonstigen Puls, wie beispielsweise einen Störpuls handelt. Gemäß 5a ist neben dem Referenzmesspuls 28 ein von dem Abstandsdetektionssystem 4 aus 1 empfangener Messpuls 32 dargestellt. In dessen abfallender Flanke 30 ist ein Störpuls 34 ausgebildet. Der Messpuls 32 trifft bei t = 100 ns ein und wird bei t von etwa 140 ns von dem Störpuls 34 vergleichbarer Amplitude überlagert.
Gemäß 5b werden nun über ein Vergleichsverfahren in Form einer Kreuzkorrelationsfunktion der Messpuls 32 mit dem Referenzmesspuls 28 verglichen, siehe 5a. Somit wird gemäß 5b, um das Eigen- von Stör- oder Fremdsignalen zu unterscheiden, die Kreuzkorrelationsfunktion X SR zwischen dem internen Referenzmesspuls 28 und dem über das Abstandsdetektionssystem 4 erfassten Messpuls 32 errechnet, wobei das Ergebnis X_SR der Kreuzkorrelationsfunktion auf der Ordinate mit X in 5b dargestellt ist. Aufgrund einer diskreten Abtastung des Messpulses 32 wird entsprechend die diskrete Definition der Kreuzkorrelationsfunktion verwendet: $X_{S R} = \sum_{τ = 0}^{n} R (n) * S (n + τ)$
wobei n die über die Erfassungszeit Δt_M aufgezeichnete Anzahl von Messpulsen ist, und τ der Verschiebungsparameter, aus dem ausgehend vom Maximum der Funktion X_SR die Laufzeit Δt_A bestimmt werden kann. Gemäß 5b kann festgestellt werden, dass ein Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion bei der Laufzeit Δt_A von 100 ns liegt, da aus dem klar erkennbaren Maximum bei τ = 100 ns sich die Laufzeit Δt_A von 100 ns ablesen lässt. Somit wird trotz dem auftretenden Störpuls 34 aus 5a die richtige Laufzeit Δt_A des Messpulses 32 aufgrund der Kreuzkorrelationsfunktion ermittelt. Es ist denkbar, nach einer jeweiligen Einzelmessung oder nach einer Messreihe ein Vergleichsverfahren durchzuführen. Die ermittelten Laufzeitwerte Δt_A können des Weiteren über das Histogrammverfahren weiter verarbeitet werden.
Gemäß 5a ist die vergleichsweise lange abfallende Flanke 30 des Messpulses 32 ersichtlich. Die Ausgestaltung und/oder die Steilheit und/oder die Länge der abfallenden Flanke kann vorteilhafterweise variiert oder stochastisch variiert werden, insbesondere in einem vorbestimmten Bereich. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, die Steilheit und/oder Ausgestaltung und/oder Länge der steigenden Flanke des Messpulses 32 zu variieren oder stochastisch zu variieren, insbesondere in vorbestimmten Grenzen. Denkbar ist auch alternativ oder zusätzlich, die Pulsbreite des Messpulses 32 zu variieren oder stochastisch zu variieren, insbesondere in vorgegebenen Grenzen. Auch kann die gesamte Pulsform variiert oder stochastisch variiert werden, insbesondere in vorgegebenen Grenzen, beispielsweise in einer Gaußform oder Lorentzform oder Sägezahnform. Äußerst einfach kann eine Pulsbreite variiert werden, wobei denkbar ist, dass auch die Steilheiten der steigenden und/oder fallenden Flanken beeinflusst werden. Die Ausgestaltung des Messpulses erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Ansteuerung der Emittereinheit 8, siehe 1, bei der es sich um zumindest eine Laserdiode handeln kann, wobei die Ansteuerung über den elektronischen Treiber der Laserdiode realisiert werden kann.
Gemäß 6a ist eine Situation gezeigt, bei der neben dem Messpuls 32 ein vergleichsweise breiter Störpuls 36 von dem Abstandsdetektionssystem 4 aus 1 erfasst wird. Gemäß 6a trifft somit bei etwa 100 ns der Messpuls 32 und bei 200 ns der Störpuls 36 ein. Dies hat zur Folge, dass bei der Kreuzkorrelationsfunktion gemäß 6b ein Maximum bei τ = 200 ns ermittelt wird. Dagegen trifft der Messpuls 32 gemäß 6a bei 100 ns ein. Damit trotz des vergleichsweise breiten Störpulses 36 über die Kreuzkorrelationsfunktion die richtige Laufzeit Δt_A ermittelbar ist, kann nun gemäß 7a eine abfallende Flanke 38 des Messpulses 32 verbreitert werden, wodurch der Messpuls 32 deutlich länger ist. Es ist dann die Fläche beziehungsweise das Integral des Messpulses 32 größer als die des Störpulses 36. Hierdurch wird der Störpuls 36 praktisch überdeckt und als Ergebnis der Kreuzkorrelationsfunktion in 7b wird die richtige Laufzeit Δt_A bei 100 ns erfasst. Somit ist auch denkbar, dass die Grenzen oder der Bereich, in dem die abfallende Flanke 38 variiert oder stochastisch variiert wird, vergrößert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Kreuzkorrelationsfunktion gemäß 6b oder 7b das Histogrammverfahren nachgeschaltet werden, bei dem die erfassten Laufzeiten Δt_A eingetragen sind, und somit auch beispielsweise die Laufzeiten der Störpulse 36 gemäß 6a trotz vergleichsweise kurzer abfallender Flanke 30 diskriminiert werden können.
In 8a sind von dem Abstandsdetektionssystem 4 aus 1 mehrere Messpulse 40 bis 44 nacheinander mit einer gleichen Breite emittiert worden, wobei gemäß 8a die empfangenen Messpulse 40 bis 44 gezeigt sind. Ein zeitlicher Abstand zwischen den jeweiligen Messpulsen 40, 42 und 44 ist hierbei variabel oder stochastisch variabel, insbesondere in einem vorbestimmten Bereich. Somit werden in der Erfassungszeit Δt_M mehrere Messpulse ausgesendet, deren zeitliche Abstände oder Laufzeiten Δt_i zueinander stochastisch variiert sind, womit eine Modulation der Pulsfolge erfolgt. Gemäß 8a wird neben den drei Messpulsen 40, 42 und 44 zusätzlich ein Störpuls 46 mit erfasst. Wird nun gemäß 8b das Vergleichsverfahren in Form der Kreuzkorrelationsfunktion ausgeführt, so ergibt sich ein klar erkennbares Maximum bei τ = 100 ns, womit die Laufzeit Δt_A von 100 ns ermittelbar ist. Im Anschluss kann nach dieser Einzelmessung oder nach mehreren Einzelmessungen oder einer Messreihe das Histogrammverfahren zusätzlich ausgeführt werden. Somit kann durch die stochastische Variation der zeitlichen Abstände innerhalb der Einzelmessung in Verbindung mit dem Histogrammverfahren durch das Histogramm aufgrund einer hinreichenden Anzahl von Messungen ein dominantes Prüfsignal diskriminiert werden. Für das Histogrammverfahren kann beispielsweise für eine jeweilige Einzelmessung die Lage des Maximums der Kreuzkorrelationsfunktion gemäß 8b herangezogen werden oder es werden die Lagen von n-höchsten erkennbaren Maxima herangezogen, wobei n festlegbar ist. Je nach Art des auftretenden Störpulses kann die eine oder andere Variante robuster sein, wobei sich die Auswahl dann nach den genauen Applikationsanforderungen richten kann.
Gemäß 8a ist auch denkbar, neben den zeitlichen Abständen auch die Anzahl der einzelnen Messpulse zu variieren oder stochastisch zu variieren, insbesondere innerhalb vorgegebener Grenzen. Dies kann beispielsweise Vorteile für das Einhalten von thermischen Limits des Abstandsdetektionssystems 4, insbesondere der Emittereinheit 8, ermöglichen.
Denkbar ist auch, neben den zeitlichen Abständen und/oder der Anzahl der Messpulse einen oder mehrere weitere Parameter zu variieren oder stochastisch zu variieren, insbesondere innerhalb bestimmter Grenzen. So kann beispielsweise auch die Form eines jeweiligen Messpulses verändert werden.
Vorstehend wurde für das Vergleichsverfahren die Kreuzkorrelationsfunktion zur Messung einer Ähnlichkeit zwischen einem Referenzpuls und einem Messpuls herangezogen, um damit eine Störunterdrückung zu realisieren. Denkbar ist, alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere andere Verfahren heranzuziehen, welche einen quantifizierten Wert für eine Ähnlichkeit zweier Signale liefern kann.
Alternativ oder zusätzlich zum Vergleichsverfahren, insbesondere mit der Kreuzkorrelationsfunktion, ist es denkbar, Störpulse über eine Anpassung einer analytischen Funktion zu diskriminieren. Hierbei können charakteristische Formparameter des Messpulses extrahiert werden und mit im Referenzmesspuls oder Referenzpfad generierten Parametern verglichen werden. Beispielsweise könnte als Formparameter die Halbwertsbreite der abfallenden Flanke 30 in 5a verwendet werden. Es würden dann nur Messpulse im Hinblick für die Bestimmung von der Laufzeit Δt_A herangezogen werden, welche die korrekte oder gleiche Halbwertsbreite aufweisen. Dieses Verfahren wäre insbesondere gegen Störpulse robust, welche eine deutlich größere Amplitude als das eigene Messsignal aufweisen. Das Verfahren kann beispielsweise gemäß 8c folgende Schritte aufweisen:

- In einem Schritt 48 werden mögliche zeitliche Pulspositionen von Messpulsen, zum Beispiels ausgehend von der Position von Maximalwerten, identifiziert.
- In einem weiteren Schritt 50 kann eine Anpassung einer analytischen Funktion und/oder die Bestimmung der relevanten Formparameter erfolgen.
- Im weiteren Schritt 52 können die relevanten Formparameter oder der relevante Formparameter mit dem Formparameter oder den Formparametern des Referenzmesspulses verglichen werden.
- Im nächsten Schritt 54 wird der Laufzeitwert Δt_A,i für den Messpuls bestimmt, der die beste Übereinstimmung hinsichtlich der Formparameter oder des Formparameters aufweist.
- Im weiteren Schritt 56 kann optional eine Einzelmessung oder Messreihe wiederholt werden. Des Weiteren kann optional nach der Einzelmessung oder den Einzelmessungen oder der Messreihe das Histogrammverfahren zur Bestimmung der Laufzeit Δt_A herangezogen werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß 9a werden bei einer Einzelmessung drei Messpulse 58, 60 und 62 hintereinander ausgesendet, deren Abstände zueinander zufällig variieren. Gemäß 9b sind die empfangenen Messpulse 58, 60 und 62 dargestellt, die vom Abstandsdetektionssystem 4, siehe 1, empfangen werden. Des Weiteren ist in 9b für den jeweiligen Messpuls 58 bis 62 jeweils ein Referenzmesspuls 64, 66 und 68 vorgesehen. Es wird im Anschluss die Kreuzkorrelationsfunktion aus den Messpulsen 58 bis 62 und den Referenzmesspulsen 64 bis 68 berechnet, wobei das Ergebnis in 9c dargestellt ist. Ein Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion ist bei t = 300 ns vorgesehen, was der Laufzeit Δt_A der Messpulse 58 bis 62 entspricht. Die Amplitude ist hierbei aufgrund des Rauschanteils kleiner 1.
In 10a werden im Unterschied zur 9b zusätzlich Störpulse 70, 72 und 74 empfangen. Der Störpuls 74 ist dabei dem Messpuls 60 aus 9b überlagert. Des Weiteren sind die Messpulse 58 und 62 erkennbar. Außerdem sind in 10a die Referenzmesspulse 64, 66 und 68 ersichtlich. Es werden mit der Kreuzkorrelationsfunktion die Referenzmesspulse 64, 66 und 68 mit den empfangenen Messpulsen, bei denen auch die Störimpulse 70, 72 und 74 vorgesehen sind, verglichen, wobei das Ergebnis in 10b ersichtlich ist. Es ist erkennbar, dass gemäß 10b weiterhin trotz der Störpulse das Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion bei der korrekten Laufzeit Δt_A von 300 ns liegt.
Gemäß 11a werden von dem Abstandsdetektionssystem 4, siehe 1, drei von diesem ausgesendete Messpulse 76, 78 und 80 zusammen mit einem Störpuls 82 empfangen. Nun wird gemäß 11a über die Kreuzkorrelationsfunktion die in 11a nicht gezeigten Referenzmesspulse mit den empfangenen Signalen verglichen. Die Kreuzkorrelationsfunktion gemäß 11b liefert hierbei nicht mehr die richtige Laufzeit. Vorteilhafterweise kann zusätzlich eine Histogrammauswertung vorgenommen werden. Beispielsweise basiert das Histogramm gemäß 11c auf 100 Einzelmessungen. Es lässt sich dann die korrekte Laufzeit Δt_M von 500 ns aus dem Histogramm entnehmen.
Bei dem Histogramm gemäß 11c werden bei einer jeweiligen Einzelmessung die Position der jeweils fünfthöchsten Peaks bei der zugehörigen Kreuzkorrelationsfunktion herangezogen. Beim Histogramm gemäß 11d werden dagegen bei einer jeweiligen Einzelmessung nur der jeweilige Peak der Kreuzkorrelationsfunktion herangezogen. Auch hier kann die korrekte Laufzeit Δt_M bei 500 ns ermittelt werden.
Erfindungsgemäß ist ein Abstandsdetektionssystem vorgesehen, mit dem elektromagnetische Messpulse emittierbar und empfangbar sind. Eine Ausgestaltung und/oder eine Abfolge und/oder eine Anzahl der ausgesendeten Messpulse, insbesondere während einer Gesamtmessdauer, ist hierbei variiert.
Bezugszeichenliste

Fahrzeug	1, 2
Abstandsdetektionssystem	4, 6
Emittereinheit	8
Messpulse	10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80
Empfängereinheit	12
Aufzeichnungseinrichtung	17
Steuergerät	19
Schritt	18, 20, 22, 24, 26; 48, 50, 52, 54, 56
Referenzmesspuls	28; 64, 66, 68
abfallende Flanke	30; 38
Störpuls	34; 36; 46; 70, 72, 74; 82
Anzahl	c
Signalstärke	s
Zeit	t
Verschiebungsparameter	τ
Kreuzkorrelationsfunktion	X

Claims

Abstandsdetektionssystem mit einer Emittereinheit (8), über die elektromagnetische Messpulse (10) zur Abstandsmessung emittierbar sind, und mit einer Empfängereinheit (12), über die die elektromagnetischen Messpulse (14) erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form und/oder ein zeitlicher Abstand und/oder eine Anzahl der ausgesendeten Messpulse (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) variiert ist.
Abstandsdetektionssystem nach Anspruch 1, wobei als Variation eine Variation einer Steilheit und/oder einer Form und/oder einer Breite einer fallenden und/oder steigenden Flanke (30; 38) eines ausgesendeten Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) vorgesehen ist.
Abstandsdetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Variation begrenzt ist.
Abstandsdetektionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Aufzeichnungseinrichtung (17) zum Aufzeichnen eines Referenzmesspulses (28; 64, 66, 68) des jeweiligen über die Emittereinheit (8) ausgesendeten Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) vorgesehen ist.
Abstandsdetektionssystem nach Anspruch 4, wobei ein Steuergerät (19) vorgesehen und derart eingerichtet ist, dass damit der von der Aufzeichnungseinrichtung (17) aufgezeichnete Referenzmesspuls (28; 64, 66, 68) mit einem von der Empfängereinheit (12) empfangenen Messpuls (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) vergleichbar ist.
Abstandsdetektionssystem nach Anspruch 5, wobei das Steuergerät (19) derart eingerichtet ist, dass der Vergleich der Messpulse (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) über ein Vergleichsverfahren erfolgt, das eingerichtet ist, zwei Pulsformen zu vergleichen.
Abstandsdetektionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Variation stochastisch erfolgt.
Verfahren mit einem Abstandsdetektionssystem gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Form und/oder eine Abfolge und/oder eine Anzahl der ausgesendeten elektromagnetischen Messpulse (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 mit dem Schritt: - Durchführung einer Messreihe mit zumindest einer Einzelmessung oder mehreren Einzelmessungen, wobei eine Einzelmessung mit der Aussendung eines Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) beginnt und sich über eine Erfassungszeit (Δt_M) der Empfängereinheit (12) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 mit dem Schritt: - Ermittlung eines Laufzeitwerts (Δt_A,i) eines Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) oder eines jeweiligen Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80), wobei die Ermittlung des Laufzeitwerts (Δt_A,i) eines Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) oder eines jeweiliges Messpulses (10, 14, 16; 32; 40, 42, 44; 58, 60, 62; 76, 78, 80) über das Vergleichsverfahren und/oder über ein Kreuz-Korrelationsverfahren und/oder über ein Histogrammverfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Histogrammverfahren basierend auf dem Ergebnis des Vergleichsverfahrens eingesetzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei nach jeder Einzelmessung oder nach jeder Messreihe eine zeitliche Lage des Maxima der Laufzeit (Δt_A) oder die zeitlichen Lagen der n-höchsten Maxima der Laufzeit (Δt_A) ermittelt werden.
Fahrzeug mit einem Abstandsdetektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Abstandsdetektionssystem das gemäß dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 eingesetzt ist.