[发明专利]用于光学测量距离的方法和装置

说明书

为了使得用于光学测量距离的方法或装置更不易于出错，非周期性地发射用于测量距离的测量脉冲。

技术领域

本发明涉及光学测量距离的方法和用于光学测量距离的装置。

背景技术

对所谓的目标进行光学主动距离测量，特别是对于车辆无人驾驶导航的应用，基于飞行时间原理。在大多数情况下，使用扫描传感器，优选LIDAR(“光检测和测距”的缩写)传感器，其周期性地发出脉冲。脉冲与固体、灰尘和气体的表面被不同地反射，其中反射的脉冲在传感器的方向上被检测到。通过确定从传感器到对象以及返回的脉冲渡越时间，可以借助光速确定距这些对象的距离。

现有技术已知的系统的缺点是发出脉冲的严格周期性。由于脉冲周期性地发出的事实，例如可以通过测量技术通过干涉信号来识别其周期性，并且有意地在LIDAR传感器在其方向上的检测范围中发送具有大致相同的适合于干涉的周期性的光脉冲。因此，错误的检测会确定性地发生，这明显干涉了到目标的距离的测量。此外，主要产生周期性干涉信号并且使得难以检测发送用于测量的脉冲的非有意放置的干涉源也会出现。由于环境条件，非故意放置的干涉源是随机源。用于测量距离的已知系统的故障倾向性的原因在于，系统不能从它们自己的用于测量距离的发出测量脉冲中区分干涉脉冲，特别是周期性干涉脉冲，因此在距离测量中不正确地包括来自干涉源的信号。结果是测量不存在的目标，即所谓的测量误差。具有旋转脉冲偏转单元(例如旋转镜或旋转传感头)的扫描LIDAR传感器也不能解决上面指出的问题，旋转脉冲偏转单元在脉冲发送出用于在各种方向(即与传感器平面成各种角度)上测量距离之前偏转脉冲。已知的脉冲偏转单元以恒定的旋转频率运行，并且发送出发射脉冲以及测量脉冲的反射回波的渡越时间以特定角度进行。在该实施方案中，测量方法的原理也可以由干涉源简单地理解，并且因此也易于受到有意或无意的干涉。

特别是在自动驾驶领域，即车辆的无人驾驶导航领域，特别是从安全方面来看，对特别引入或无意识地存在的干涉源缺乏稳健性是不可接受的。

发明内容

基本上，本发明的目的是改进用于以相对于干涉脉冲的故障倾向性显著减小的方式测量距离的方法。进一步的目的是进一步开发用于以相对于干涉脉冲被稳健地配置的方式测量距离的装置。

上述目的通过用于光学测量距离的方法来解决，其中多个测量脉冲通过脉冲发生单元被非周期性地发射和发出。至少一个发出的测量脉冲由一个或优选多个目标以反射测量脉冲的形式反射，其中检测器检测由目标反射到检测器的测量脉冲。确定测量脉冲到目标的渡越时间，其中借助于光速确定由测量脉冲覆盖的到目标的距离。更准确地说，测量测量脉冲到达目标和返回的渡越时间，其中测量脉冲到达目标的渡越时间由此通过除数2的除法来确定。目标包括测量对象。

光学距离测量的特征在于，通过使用光学信号，特别是光学测量脉冲来确定距离。术语“距离”应理解为距离。测量脉冲所覆盖的距离应理解为脉冲发生单元与目标之间的距离加上目标与检测器之间的距离，或脉冲发生单元与目标之间以及目标与检测器之间距离的总和。由于目标通常是三维的物体，所以目标的一些区域可以更近地布置并且目标的其他区域可以更远地布置。术语“到目标的距离”是指到目标的至少一个点的距离，特别是到测量脉冲已经入射并在测量脉冲被反射的点的距离。渡越时间应理解测量脉冲对于所述距离花费的时间。

脉冲是光学的，特别是电磁信号。优选地，脉冲具有脉冲持续时间。因此，脉冲可以被理解为电磁辐射的时间受限部分。在这种情况下，脉冲持续时间是脉冲的时间宽度，即脉冲的开始和结束之间的时间间隔。为了测量距离而发射并且优选被目标反射的脉冲被指定为测量脉冲。由于脉冲是电磁信号，因此脉冲的速度是已知的，因此可以通过测量脉冲的渡越时间，借助于光速来推断测量脉冲在渡越时间内已经覆盖何种距离。特别地，测量脉冲是激光脉冲，使得脉冲发生单元主要包括激光器，特别是脉冲激光器。有利地，脉冲发生单元包括激光二极管。优选地，脉冲发生单元由激光器组成。此外，脉冲发生单元可以优选地包括多个激光器。测量脉冲有利地是光脉冲，即具有来自人眼不可见的部分电磁波谱的波长的脉冲。