[发明专利]用于光学距离测量的方法和设备

说明书

提出了一种用于光学距离测量的方法(100)，所述方法(100)包括：通过包括多个发射元件的发射矩阵来发射(107)测量脉冲；在至少一个对象上反射(108)已发射的测量脉冲；以及通过接收矩阵(11)来接收(109)已反射的测量脉冲。所述接收矩阵(11)包括多个接收元件(12)，每个接收元件(12)具有多个接收子元件(13)。所述方法包括监测(101)所述接收矩阵(11)的所述接收子元件(13)的接收率，以确定(112)发射矩阵和接收矩阵(11)之间的未对准，其中，发射矩阵和接收矩阵(11)限定出视场，其中，所述方法(100)用于车辆的导航。监测(101)在车辆行驶时进行，其中，所述方法(100)不包括将测量对象有意识地引入所述视场中来确定未对准。

技术领域

本发明涉及一种用于光学距离测量的方法和设备。

背景技术

从现有技术中得知了LIDAR(“光探测和测距”的简称)传感器。该LIDAR传感器包括用于发射测量脉冲的发射矩阵以及用于接收反射的测量脉冲的接收矩阵，其中，该反射的测量脉冲由在传感器的测量范围内的对象反射。根据飞行时间原理，光速用于推断到反射测量脉冲的对象的距离。然而，这样的3D-LIDAR传感器非常容易受到发射矩阵和接收矩阵之间的未对准的影响。未对准的存在会缩小3D-LIDAR传感器的范围，其中严重的未对准甚至会导致距离测量中出现盲点。

发明内容

本发明的目的是为了改进一种用于距离测量的方法和设备，以这样的方式使得范围最大化，换句话说，使得可以推断出到对象的距离的测量范围的长度最大化。

前述目的通过一种用于光学距离测量的方法来实现，该方法包括：通过发射矩阵来发射测量脉冲；在至少一个对象上反射已发射的测量脉冲；以及通过接收矩阵来接收已反射的测量脉冲。发射矩阵包括多个发射元件，而接收矩阵包括多个接收元件。每个接收元件进一步具有多个接收子元件。该方法包括监测接收矩阵的接收子元件的接收率，以确定发射矩阵和接收矩阵之间的未对准。特别地，反射的且被接收的测量脉冲的接收率由接收子元件监测。

由对象反射的测量脉冲是提前已发射的测量脉冲，因此对象上的反射改变了测量脉冲传播方向。反射的测量脉冲因此可以理解为是发射的测量脉冲的回波。特别地，该方法用于确定测量脉冲到反射该测量脉冲的对象的传播时间，并利用光速来确定到相应的测量脉冲所覆盖的对象的距离。在此，所有发射的测量脉冲无需都在对象上反射；可能存在这种情况：测量脉冲没有在对象上反射，因此没有被接收矩阵以反射的测量脉冲的形式接收。

光学距离测量的特殊之处在于，光学信号(此处为光学测量脉冲)用于确定距离。由测量脉冲所覆盖的距离应该被理解为：发射测量脉冲的发射元件和反射该测量脉冲的对象之间的距离加上对象和接收相应的反射的测量脉冲的接收元件之间的距离。特别地，该方法包括考虑发射元件和接收元件的精确位置，尤其是相对于彼此的精确位置。由于至少一个对象通常是三维对象，因此可以将对象的某些区域布置的更近，而将对象的其他区域布置的更远，术语“到对象的距离”是指到对象的至少一个位置的距离，特别是指到对象的被测量脉冲撞击并反射该测量脉冲的位置的距离。传播时间应该被理解为测量脉冲经过上述距离所花费的时间。该方法主要用于应用在车辆的无人驾驶导航中的距离测量。为此，确定到在测量范围内所有对象的距离。

特别地，测量脉冲是光信号，尤其是电磁信号。测量脉冲有利地是光脉冲，即具有来自人眼可见的电磁光谱范围内的波长的脉冲。测量脉冲有利地具有脉冲持续时间，使得测量脉冲可以被理解为电磁辐射的时间限制部分。由于测量脉冲是电磁信号，并且测量脉冲的速度是已知的，因此可以利用光速从测量脉冲的传播时间中推断出测量脉冲在传播时间内覆盖的距离。

特别地，术语“发射矩阵”应该被理解为发射元件的阵列。特别地，矩阵可以被理解为三维的，尤其是板状的本体，该本体的一个表面上布置有相应的元件，即发射元件或接收元件。每个发射元件优选是激光器，从而发射矩阵可以被理解为激光器阵列。