确定用于车辆的距离信息

申请号 CN201480021349.1 申请日 2014-01-14 公开(公告)号 CN105122081A 公开(公告)日 2015-12-02
申请人 大众汽车有限公司; 发明人 S.沃伦贝格; M-M.迈内克; T.鲁查茨; J.埃弗茨;
摘要 本 发明 涉及一种用于车辆(10)的用于为车辆(10)确定距离信息的方法。在该方法中,探测车辆(10)的运行状态并且取决于该运行状态产生调制的 信号 。取决于该调制的信号操控车辆(10)的照明设备(11),以便照亮在车辆(10)的周围环境中或在车辆(10)之内的场景。接收由照明设备(11)发出的且由在场景中的物体(17)反射的光线(16),并且取决于接收的光线(16)产生接收信号。取决于调制的信号和接收信号确定距离信息例如在物体(17)和车辆(10)之间的距离。
权利要求

1.一种用于车辆的方法,包括:
- 探测车辆(10)的运行状态,
- 取决于所述运行状态产生调制的信号
- 取决于所述调制的信号操控车辆(10)的照明设备(11),其中所述照明设备(11)设计成用于照明在车辆(10)的周围环境中或在车辆(10)之内的场景,
- 接收由所述照明设备(11)发出的且由在所述场景中的物体(17)反射的光线(16),- 取决于接收的光线(16)产生接收信号,以及
- 取决于所述调制的信号和所述接收信号确定所述物体(17)的距离信息(18)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,探测车辆(10)的所述运行状态包括:
- 为车辆(10)的所述照明设备(11)确定理论状态,其中所述理论状态表明应当接通还是切断所述照明设备(11),
- 确定在所述周围环境中和/或在车辆(10)之内的周围环境亮度,和/或- 确定距离测量区域,可为该距离测量区域确定所述距离信息(18)。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,产生所述调制的信号包括:
- 当所述理论状态表明应当接通所述照明设备(11)时,产生第一调制的信号,以及- 当所述理论状态表明应当切断所述照明设备(11)时,产生第二调制的信号,其中所述第一调制的信号相应于倒置的所述第二调制的信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法此外包括:
- 取决于所述运行状态和所述调制的信号操控车辆(10)的另外的照明设备。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,产生所述调制的信号包括调整所述调制的信号的平均功率
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述调制的信号包括脉冲调制的信号。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述脉冲调制的信号具有在1至500ns优选地10至100ns的范围中的脉冲持续时间,并且具有在1至1000Hz优选地10至100Hz的范围中的频率
8. 一种用于为车辆确定距离信息的装置,包括:
- 传感器(12),该传感器用于接收光线(16),该光线由车辆(10)的照明设备(11)发出并且由在车辆(10)的周围环境中的或车辆(10)之内的场景中的物体(17)反射,并且该传感器用于取决于接收的光线(16)产生接收信号,以及
- 处理单元(13),该处理单元设计成:
探测车辆(10)的运行状态;
取决于所述运行状态产生调制的信号;
取决于所述调制的信号操控车辆(10)的所述照明设备(11),其中所述照明设备(11)设计成用于照明所述场景;以及
取决于所述调制的信号和所述接收信号确定所述物体(17)的距离信息(18)。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述装置设计成用于执行根据权利要求
1-7中任一项所述的方法。
10.一种车辆,包括:
- 根据权利要求8或9所述的装置,
- 所述照明设备(11),该照明设备用于照明在所述周围环境中的或在所述车辆(10)之内的所述场景,以及
- 驾驶员协助系统(14),
其中所述装置与所述驾驶员协助系统(14)和所述照明设备(11)联结。

说明书全文

确定用于车辆的距离信息

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于车辆的方法尤其一种用于确定到在车辆的周围环境中的物体的距离的方法以及一种相应的装置。

背景技术

[0002] 在现代的车辆(诸如客车或载重车辆)中使用许多所谓的驾驶员协助系统,以便在驾驶车辆时支持车辆的驾驶员。这样的驾驶员协助系统能够例如有助于避免事故并且减轻驾驶员的负担,由此能够为驾驶员提高舒适度。例如自适应的速度调节器件能够自动地维持到在前行驶的车辆的合适的间距。停车辅助件能够在停入停车位和驶出停车位时支持驾驶员。另外的协助系统能够例如监视死并且取决于交通情况执行紧急制动或控制干涉。因此为了探测在车辆的周围环境中的当前的交通情况物体探测系统是必需的。通常的物体探测系统使用诸如雷达、激光雷达声波或自动图像处理的技术。由此对于相应的传感器能够产生附加的成本。此外这样的传感器应安放在车辆的合适的部位处,由此对于这些传感器需要附加的结构空间。
[0003] 就此而言,在文件WO2008/154736A1中公开了一种带有驾驶员协助能的照明系统。对此可对诸如前大灯、尾灯、制动灯以及车内灯的车辆照明模添加附加的探测能力,以便识别障碍物(诸如汽车、载重车辆、行人和其它物体)的存在,或测量这些障碍物的速度。诸如自适应的速度控制、死角监视以及碰撞前协助的驾驶员协助应用被供给这种探测能力以供使用。发光二极管(LED)具有这样的能力,一方面作为用于照明的照明源使用并且另一方面作为用于探测系统的来源被脉冲或调制。

发明内容

[0004] 本发明的任务在于,提供一种用于在车辆的周围环境中的一个物体或用于在车辆的周围环境中的多个物体的改善的距离测量或速度测量。
[0005] 该任务根据本发明通过根据权利要求1的用于车辆的方法、根据权利要求8的用于确定用于车辆的距离信息的装置以及根据权利要求10的车辆解决。从属权利要求限定了本发明的优选且有利的实施方式。
[0006] 根据本发明提供一种用于车辆的方法,在该方法中探测车辆的运行状态。车辆的运行状态能够例如包括用于车辆的照明设备的理论状态、在周围环境中或在车辆之内的周围环境亮度、或距离测量区域,可为该距离测量区域确定距离信息。用于照明设备的理论状态能够例如表明应当接通还是切断照明设备。取决于运行状态产生调制的信号并且利用该调制的信号操控车辆照明设备。车辆的照明设备设计成用于照明在车辆的周围环境中的或在车辆之内的场景。照明设备能够例如包括车辆的日间行车灯近光灯远光灯、雾天前照灯、闪光灯、倒车灯、后雾灯、制动灯或尾灯。接收由照明设备发出的且由在场景中的物体反射的光线并且取决于接收的光线产生接收信号。光线能够例如利用车辆的传感器进行接收。取决于调制的信号和接收信号确定物体的距离信息,例如物体到车辆的间距。通过将车辆的照明设备不仅用于照明周围环境而且用于距离测量,能够减少车辆的成本并且实现成本适宜的距离测量。通过在产生调制的信号时考虑到车辆的运行状态,能够如此调制照明设备,即使得既不影响照明设备的照明功能,也不影响照明设备或整个车辆的外观。目的例如在于,观察者应当不能够从外部看出,为距离测量使用车辆的照明设备。如果应当例如切断照明设备,能够发射出短的光脉冲以用于距离测量,其中光线量是如此的少,以至于其不能够由人类的旁观者注意到。不能够由人类的旁观者看见的光线量很大程度地取决于亮度以及在发射平面中的对比度。在白天能够发射比在夜间显著更多的光线量,而不被看见。照明设备能够优选地包括发光二极管,在发光二极管中蓝色光线成分作为调制载体使用。
该蓝色光线成分能够被高频调制并且维持在白色的发光二极管的波谱中。发光二极管能够包括磷覆层,该磷覆层将蓝色光线的部分转换成其它颜色的光线。发光二极管的磷覆层不能够跟上快速的调制,因为该磷覆层通常过于惰性。由此产生对于人类的感知为白色的均匀照亮的光线,而在该光线的蓝色成分具有必要的调制。
[0007] 根据一种实施方式,取决于用于照明设备的理论状态产生调制的信号,该理论状态表明了是应当接通还是切断照明设备。例如当理论状态表明应当接通照明设备时,能够产生第一调制的信号,以及当理论状态表明应当切断照明设备时,能够产生第二调制的信号。第一调制的信号能够相应于倒置的(invertiert)第二调制的信号。当应当切断照明设备时,能够例如使用短的光脉冲以用于距离测量,该光脉冲具有如此少量的平均的光功率,即使得观察者不能够或几乎不能够觉察到这种光线量。相反地,当应当接通照明设备时,能够产生这样的调制的信号,即该信号包括短的切断的时间区段,类似“负脉冲”,并且能够因此通过倒置之前说明的信号形成。“负光脉冲”能够再次为足够地短的,从而观察者不会发觉照明设备的光线被短暂地切断。
[0008] 根据另一实施方式,能够取决于运行状态和调制的信号操控车辆的照明设备。当例如车辆在黑暗中行驶并且接通远光灯时,远光灯能够通过短暂地减少亮度进行调制并且因此实现大的测量射程以用于距离确定。当另外的车辆从前方迎面驶来时,不能够继续使用远光灯,因为否则能够使迎面驶来的车辆的驾驶员眩目。在这种情况下近光灯的发光二极管通过短暂地减少亮度连续地测量距离并且附加地远光灯的发光二极管能够通过光线的短暂的脉冲测量距离,而不会使迎面驶来的车辆的驾驶员眩目。换句话说,短暂地接通发光二极管的一个区域(远光灯)并且短暂地切断另一区域(近光灯)。由此能够实现大的测量射程,而远光灯的发光二极管不会使迎面驶来的车辆的驾驶员眩目或干扰迎面驶来的车辆的驾驶员。
[0009] 根据另一实施方式,在产生调制的信号时取决于车辆的运行状态例如取决于周围环境亮度调整调制的信号的平均功率。由于不被观察者发觉的光线量很大程度地取决于亮度和在周围环境中对比度,因而能够在白天发射比在夜间显著更大的光线量,而该光线量不被发觉。此外信噪比在白天由于太阳的干扰光线比在夜间更差,从而更高的发射功率是必要的。通过取决于运行状态来调整调制的信号的平均功率能够考虑到这些情况。
[0010] 尤其能够利用脉冲调制的信号执行照明设备的几乎不可或不可发觉的调制。例如,脉冲调制的信号能够具有在1至500ns优选地10至100ns的范围中的脉冲持续时间,并且具有在1-1000Hz优选地10-100Hz的范围中的频率。因此能够在短的时间内并且以高的频率提供距离信息以用于例如驾驶员协助系统,诸如自适应的速度调节器件或制动协助设备。
[0011] 此外根据本发明提供一种用于为车辆确定距离信息的装置。装置包括用于接收光线的传感器,该光线由车辆的照明设备发出并且由在车辆的周围环境中的或车辆之内的场景中的物体反射。此外传感器用于取决于接收的光线产生接收信号。装置此外包括处理单元,该处理单元探测车辆的运行状态并且取决于运行状态产生调制的信号。处理单元利用调制的信号操控车辆的照明设备,由此借助于照明设备照亮场景。处理单元取决于调制的信号和传感器的接收信号确定物体的距离信息,例如在车辆和物体之间的间距。调制的信号能够例如利用频率调制的连续波方法(Dauerstrichverfahren)、随机的频率调制方法、单一频率调制方法或脉冲调制方法产生。在频率调制的连续波方法中,调制频率在确定的时间上从开始频率变化到结束频率。在随机的频率调制方法中调制频率随机变化,并且在单一频率调制方法中使用恒定的调制频率。为了距离确定能够例如使用相关方法或频率混合方法,在其中调制信号和接收信号彼此组合。装置能够设计成用于执行之前说明的方法或之前说明的实施方式中的一个,并且因此还包括之前说明的优点。优选地,照明设备包括发光二极管,该发光二极管实现带有在直至例如200MHz的范围中的合适的高的调制频率的光线产生,并且实现带有在几纳秒例如直至10ns的范围中的足够短的脉冲的光线产生。
[0012] 最后根据本发明提供一种车辆,该车辆包括:之前说明的装置;照明设备,诸如日间行车灯、近光灯、闪光灯、尾灯、远光灯或倒车灯;以及驾驶员协助系统。该装置与驾驶员协助系统和照明设备联结并且将确定的距离信息传递到驾驶员协助系统。附图说明
[0013] 下文将参考附图详细地说明本发明。
[0014] 图1示意性地示出了根据本发明的一种实施方式的车辆以及在车辆的周围环境中的物体。
[0015] 图2示出了根据本发明的一种实施方式的用于确定到物体的距离的方法的步骤。
[0016] 图3示出了根据本发明的一种实施方式的用于确定物体的速度的方法的步骤。
[0017] 图4示意性地示出了根据本发明的一种实施方式的发光二极管光源电路,该电路设计成用于为距离测量发射出光线。
[0018] 图5示意性地示出了在共同的半导体壳体中图4的发光二极管光源的构件的布置方案。
[0019] 图6示出了根据本发明的另一实施方式的用于确定物体的距离的方法的步骤。
[0020] 图7示出了根据本发明的一种实施方式的用于确定物体的位置的装置的传感器的第一探测区域。
[0021] 图8示出了用于确定物体的位置的装置的传感器的第二探测区域。
[0022] 图9示出了图7和图8的第一和第二探测区域的重叠,如何由根据本发明的一种实施方式的用于确定物体的位置的装置的传感器探测这些第一和第二探测区域。
[0023] 图10示出了带有附加的模糊部(Unschärfe)的图8的第二探测区域。
[0024] 图11示出了带有第二探测区域的附加的模糊部的图9的第一和第二探测区域的重叠。
[0025] 图12示出了发射器部段,如何由根据本发明的一种实施方式的装置的光源使用这些发射器部段以用于探测物体的位置。
[0026] 图13示出了接收器部段,如何由根据本发明的一种实施方式的装置的传感器使用这些接收器部段以用于确定物体的位置。
[0027] 图14示出了图12的发射器部段和图13的接收器部段的重叠。
[0028] 图15示出了发射器部段的近场视图,这些发射器部段根据本发明的一种实施方式通过发射二极管的偏移的布置产生。
[0029] 图16示出了图15的发射器部段的远场视图。
[0030] 图17示出了根据本发明的一种实施方式的用于确定距离信息的另一方法的方法步骤。
[0031] 图18示出了带有在车辆的周围环境中的物体的场景。
[0032] 图19示出了图18的场景的行的距离直方图。
[0033] 图20示出了图18的场景的列的距离直方图。
[0034] 图21示出了根据本发明的一种实施方式的车辆,该车辆同时测量到在前行驶的车辆的距离并且传递数据。
[0035] 图22示出了根据本发明的一种实施方式的用于确定物体的距离并且用于传递发射数据的方法的步骤。

具体实施方式

[0036] 图1示出了带有用于确定距离信息的装置的车辆10。装置包括光源11,该光源设计成用于照明在车辆10的周围环境中的物体17。光源11能够例如包括车辆10的日间行车灯、近光灯、闪光灯、尾灯、远光灯、雾天前照灯或倒车灯。此外光源能够包括一个或多个发光二极管,该发光二极管产生光线以用于照亮车辆10的周围环境或产生信号光线例如闪光灯或制动灯的光线。此外光源11还能够包括照明设备(诸如仪表板照明设备或乘客车厢照明设备)以用于照明车辆10的内部空间。用于确定距离信息的装置此外包括:光学的传感器12以用于接收由物体17反射的光线;以及处理单元13,该处理单元与光源11和传感器12联结。当在图1中示出的布置方案中物体17例如以距离18位于车辆10之前的区域中时,由光源11发射出的光线15由物体17反射并且作为反射的光线16由传感器12接收。下文参考图2说明用于确定距离信息的装置的工作方式。
[0037] 图2示出了用于确定在车辆10和物体17之间的距离18的用于车辆10的方法20。在步骤21中车辆10的光源11利用调制的信号进行操控。调制的信号由处理单元13产生。由光源11发出的光线15由物体17反射并且作为反射的光线16由传感器12接收(步骤22)。在步骤23中取决于接收的反射的光线16产生接收信号。接收信号能够例如包括模拟或数字电信号。在步骤24中接收信号与调制的信号在处理单元13中进行组合。如在下文详细地所说明的那样,例如能够使调制的信号和接收信号相关或混合。在步骤25中从组合信号(例如相关信号或混合信号)中确定到物体17的距离18。这种如此确定的到物体17的距离能够例如提供给车辆10的驾驶员协助系统14。驾驶员协助系统14能够例如包括自适应的速度调节器件、制动协助系统、停车辅助系统或碰撞警告系统。物体17还能够位于车辆10的内部空间中并且由在内部空间中的车辆的相应的照明设备进行照明,并且利用相应的传感器接收由物体反射的光线。由此能够确定到在车辆的内部空间中的物体的距离,例如以便识别操作系统的手势或以便例如在事故中探测乘客的头部的当前的位置,以便触发相应的保护机构诸如安全气囊。
[0038] 为了之前所说明的方法能够在车辆中为不同的驾驶员协助系统使用,能够必要的是,对于不同的使用情况采用不同的发射方法和接收方法。这些方法能够例如根据需要的距离或应用来进行选择。对此能够例如确定车辆10的运行状态并且取决于车辆的运行状态选出相应的发射方法和接收方法,即取决于运行状态选出用于产生调制的信号的相应的调制方法以及相应的评估方法(例如混合或相关)。调制方法能够例如包括频率调制的连续波方法、随机的频率调制方法、单一频率调制方法或脉冲调制方法。这些方法在下文进行详细地说明。车辆的运行状态能够例如包括:车辆的速度;车辆的光源的激活状态,其表明了是否接通光源以用于照明车辆的周围环境或用于发出光学的信号;车辆的行驶方向;之前确定的在车辆的周围环境中的物体的位置信息或距离信息;在车辆的周围环境中的大气条件;或车辆的协助装置的种类,给该协助装置提供距离信息。
[0039] 在也被称作为调频连续波(FMCW)或连续变频(Chirp,有时称为编码脉冲或者啁啾声)方法的频率调制的连续波方法中,调制频率在确定的时间上从开始频率变化到结束频率。优选地调制频率连续地从开始频率变化到结束频率。如同之后所示的那样,该方法不仅能够用于物体17的距离测量,而且还能够用作物体17的速度测量。调制信号(在该调制信号中调制频率在确定的时间上连续地从开始频率变化到结束频率)的产生在现有技术中是已知的并且因此能够简单地实行该方法,例如通过选通(austasten,有时称为分择)合成产生的波形。利用该方法能够连续地测量到物体17的距离18,由此该方法特别适用于连续接通的光源11。通过从开始频率到结束频率连续地改变光源11的调制频率和因此发射频率得到频率斜坡。通过将发射信号与从传感器12接收的接收信号混合,不仅能够直接测量物体17的间距18而且能够直接测量物体17的速度。在将具有典型的5-10nsec的响应时间的发光二极管(LED)用作光源11时,能够使用直至例如最大100MHz的调制频率。因此FMCW调制能够连续地在例如0.5-400μsec的时间上使用例如10MHz至100MHz的发射频率。在使用频率调制的连续波方法(FMCW)时能够有选择地借助于频率混合或相关方法进行距离测量。
[0040] 在使用频率调制的连续波方法时,发射信号和接收信号能够利用混频器进行比较。在确定的距离中的物体产生混合频率,该混合频率与距离成比例。多个物体的位置分辨率为频率测量和由此测量时间的分辨率的函数。这样的频率混合方法能够例如作为模拟的电路在集成的切换回路中实现。当应测量例如在0m和40m之间的距离时,光线为这段距离来回沿着图1的箭头15和16需要大约3.3nsec/m×40m×2=264nsec。从中得到用于FMCW信号的大约500nsec的有用的信号长度。因此直至降到10MHz的调制对于这种方法而言过小,从而应当优选地使用在50和100MHz之间的频移,该频移在500nsec上线性地改变。当在车辆10和物体17之间的距离18例如为25m时接收信号相对于发射信号延迟了165nsec。如同之前所说明的那样,发射信号通过调制具有50MHz/500nsec=100kHz/nsec的频移。在接收信号的信号延迟为165nsec的情况下,接收信号具有比发射信号低16.5MHz的频率。在25m的示例距离的情况下通过将发射信号与接收信号混合得到16.5MHz的频率。
一般而言,通过混合得到每米间距0.66MHz的频率。
[0041] 在借助于频率调制的连续波方法进行距离测量时,发射信号和接收信号还能够彼此相关,以便基于如此产生的相关信号确定到物体17的距离。对此,发射出的调制的信号以在时间上推迟的方式与接收信号相关。得到相对于推迟时间的相关最大值,该推迟时间与物体17的距离18比例。由于评估基本上带噪声的(verrauscht)信号,因此相关最大值的高度为用于信号强度的量度,从而能够区分不同的物体17。在距离方面的分辨率能够例如通过接收信号的采样频率进行确定。为了产生相关信号能够产生多个相关系数。在此多个相关系数的每个相关系数关联有相应的推迟时间。通过将推迟了相应相关联的推迟时间的调制的信号与接收信号相关而形成每个相关系数。取决于多个相关系数(例如通过确定绝对的或局部的最大值)和相关联的推迟时间确定到物体的距离。在此有利的是,在时间平面(Zeitebene,有时称为时域)中通过连续调制的FMCW信号使用信号的高的显著性(Signifikanz,有时称为有效性),该FMCW信号具有许多彼此无关的频率。为了达到接收信号的高的采样率,例如一比特(有时称为位)转变能够为有利的。为了产生二进制的接收信号,当接收的光线的电平低于确定的强度时,可产生带有第一信号值的接收信号,并且当该接收的光线的电平达到或超过该确定的强度时,可产生带有第二信号值的接收信号。对此能够例如使用限制幅度的放大器,该放大器取决于接收的光线产生带有明确的电平(例如带有0和1的二进制的序列)的接收信号。由于在时间中存在显著性,因此通过这种二进制的转变信息几乎不会丢失,因为显著性在幅度方面能够由于通过物体17引起的待期望的幅度调制而为不可靠的。通过减小到二进制的信号的接收信号相应的相关器能够相对简单地进行构建并且适合用于处理长的序列。这改善了相关结果。当接收信号为数字的或二进制的,有利的是,调制的发射信号的对比模型同样地为数字的。这能够例如通过下面的方式实现,即为了调制光源而使用合成的数字信号。这能够例如在质量保持不变的情况下且仅仅取决于发射节拍(Sendentakt)来产生。当接收节拍(Empfängetakt)与发射节拍相同时,能够补偿例如由于温度漂移而出现的误差。通过使用相关方法能够使用长的信号序列。可用的频移因此不限于用于待测量的距离的信号的运行时间。如同之前所说明的那样,该方法能够以纯数字的方式实现并且因此成本适宜地构建。例如调制的信号能够以50μsec-500μsec的长度发射出来并且在该时间上将频率从10MHz提升至100MHz。这样的调制的信号能够例如通过移位寄存器产生,在该移位寄存器中存储有合成产生的信号。节拍频率(以该节拍频率能够同步地以一定节拍输出(austakten)发射信号并且以一定节拍输入(eintakten)接收信号)能够为例如1GHz并且可因此以相对小的消耗实现。
50μsec-500μsec的测量时间对于驾驶员协助系统的大多数的使用而言是如此得快,以至于在多通道传感器中多路方法也是可行的。此外多个测量能够执行并且被平均,以便进一步改善信号质量。
[0042] 调制的信号(利用该信号操控光源11)此外能够利用随机的频率调制方法来产生。在此来自频率带的发射频率在确定的时间上随机变动。这种方法也被称作为随机频率调制(RFM)。为了确定到物体17的距离,之前所说明的相关方法能够以可对照的(有时称为类似的)方式进行使用。该随机的频率调制方法例如相对于散射光测量方法和其它的测量方法提供很高的抗干扰能力。此外多个测量通道能够同时地进行测量,因为其它的测量通道的相应的串扰(Übersprecher)通过相关评估进行抑制。发射信号的在时间上的长度和调制频率能够可对照于频率调制的连续波方法的在时间上的长度和调制频率进行选取。因此当多个光源同时照明场景或空间并且应在利用所有的情况下同时被测量的时候,则尤其能够使用随机的频率调制方法。例如能够利用随机的频率调制方法同时执行利用车辆10的所有前大灯进行的测量。每个光源在此获得专用的显著的符号(Signatur),该符号此后能够通过相关方法区分。此外能够同时将数据(将该数据编码到调制信号中)传递到在路边处的其它的车辆或接收器处。对于连续的距离测量而言连续地操控光源11是必需的,从而该方法特别适合于持久接通的光源,诸如日间行车灯或在夜间行驶时的前大灯。之前所说明的频率调制的连续波方法和之前所说明的随机的频率调制方法还能够进行组合使用。
例如为了更好的信号质量能够首先利用频率调制的连续波方法工作。当检测到干扰物时(例如其它车辆的光源),能够切换到随机的频率调制方法。当需要数据传递时,同样能够至少暂时地切换到随机的频率调制方法。光源11和传感器12如同为随机的频率调制方法一样能够同样地为频率调制的连续波方法使用。
[0043] 在用于确定到物体17的距离的方法中此外能够使用单一频率调制方法以用于产生用于操控光源11的调制的信号。单一频率调制方法使用恒定的调制频率并且因此可特别简单地实现。然而与此相对地,该方法能够相对容易地由于雾、沫、灰尘或外来的光源被干扰,并且因此能够尤其在这样的应用中使用,即在该应用中这样的干扰例如由于安置位置不能够出现,或当诸如当在内部空间中或在停车辅助时进行距离测量时能够容忍临时的失效时,在这些情况下太近似的测量没有不利的后果并且必要的间距由于车辆的低的速度是小的或水沫产生是无关紧要的。在单一频率方法中对于连续的距离测量而言同样地持久地起作用的光源是必要的,从而单一频率方法能够优选地结合例如车辆的日间行车灯或近光灯进行使用。距离确定即单一频率调制方法的评估能够例如转化为相位测量,该相位测量确定在调制的信号和接收信号之间的相位差。例如能够通过以数字的方式经过“与”操作运算比较接收信号与调制的信号来进行相位测量。合适的典型的调制频率例如处在5-20MHz的范围中。在该范围中能够确保以单一频率调制的基础为基准的相位评估的明确性(有时称为唯一性)。
[0044] 最后为了产生用于操控光源11的调制的信号能够使用脉冲调制方法。当光源11切断时,则还尤其能够利用脉冲调制方法进行测量。能够如此设计脉冲调制方法的短的光脉冲,即使得这些光脉冲对于旁观者而言不可或几乎不可见。当光源接通时,则通过针对脉冲持续时间设计光源,或换句话说通过产生“负”光脉冲,同样能够利用脉冲调制方法工作。因此脉冲调制方法尤其适用于这样的地方,即在这种地方应当利用例如10至100Hz的小的测量频率进行测量并且用于测量的光线应当不可见。在测量时间不接通的光源(诸如近光灯、闪光灯、尾灯、制动灯或倒车灯)能够利用带有例如10至100nsec的长度的短的脉冲进行接通,该脉冲由于小的平均功率不被人类的观察者发觉。在光源接通的情况下,光线能够在例如10至100nsec的短的时期内切断,由此出现负的光脉冲,该光脉冲能够同样地由传感器12检测。在使用脉冲调制方法时到物体17的距离18的确定能够例如利用之前所说明的相关方法进行。尤其能够使用脉冲调制,该脉冲调制具有这样的脉冲序列,即该脉冲序列在变化的脉冲间距上具有高的在时间上的显著性。取决于接收的光线而产生的接收信号能够再次与调制的信号相关或备选地脉冲的数学描述还能够用作用于脉冲调制的相关模型。
接收信号能够在测量间距上进行采样。通过过采样方法多个这样的回波图能够绘出并且合计作为距离直方图。然而能够利用脉冲评估识别回波脉冲并且例如利用重心确定求得精确的距离18。该方法不仅适合正脉冲而且适合负脉冲。
[0045] 如同之前已经结合频率调制的连续波方法提到的那样,除了到物体17的距离18之外还能够确定物体17的速度。这在下文参考图3进行详细地说明。图3示出了用于确定物体17的速度的方法30。在步骤31中利用频率调制的信号操控车辆10的光源11。在步骤32中接收反射的光线16,该光线由光源11发出并且由在车辆11的周围环境中的物体17反射。在步骤33中取决于接收的光线16产生接收信号。在步骤34中在频率调制的信号(利用该信号操控光源11)的频率和接收信号的频率之间的差频通过这两个信号的混合确定。在步骤35中基于混合信号即取决于差频确定物体17的速度信息。频率调制的信号尤其能够根据之前说明的频率调制的连续波方法产生,在该连续波方方法中频率调制的信号的调制频率在确定的时间上从开始频率变化到结束频率。如同之前所说明的那样,还能够取决于接收信号和频率调制的信号的频率例如通过使这些信号混合或使这些信号相关确定到物体17的距离信息。频率调制的信号的频率优选地处在10至200MHz的范围中。
[0046] 下文示例性地根据借助于频率调制的连续波方法(FMCW)进行的调制详细地说明该方法。在FMCW调制中在40微秒内调制例如10MHz至100MHz的连续的频移。由于在车辆10和物体17之间的200米的间距得到1.32μs或2.97MHz的推迟。根据多普勒公式通过相对速度v得到另外的混合序列:,
其中f为调制频率,f0为接收信号的频率以及c为光速。在下面的表格中示出了用于物体的各种速度的多普勒频移。
[0047] 表格表明了多普勒频率取决于调制频率。更高的调制频率还导致更高的多普勒频率。FMCW调制因此能够例如如此变化,即使得在例如20μs中频率由10MHz调制到100MHz并且此后对于进一步的20μs保持100MHz的频率。那么多普勒频率能够例如在100MHz时进行测量。多普勒频率能够例如通过将发射频率与接收频率混合而直接确定。然而出于实际原因能够备选地通过将接收信号与另外的信号混合来确定多普勒频率,该另外的信号具有与频率调制的发射信号的频率偏差预先确定的值的频率。例如能够将接收信号与具有比频率调制的发射信号低100kHz的频率的信号比较或混合。由此对于多普勒频率在在表格中示出的示例中对于0和260km/h之间的速度获得在100000和100024Hz之间的频率。这种明显更高的频率能够更简单地进行测量并且能够在例如20μs的测量持续时间之内产生。
[0048] 如同之前所说明的那样,车辆10的光源11可例如在10MHz至100MHz的频率区域中进行调制。发光二极管光源尤其适合于此,该发光二极管光源使用半导体发光二极管以用于产生光线15。尤其产生紫外线的或蓝色的光线的发光二极管具有这样的大的调制带宽。为了颜色变换为白色光线或到其它颜色的光线分量(诸如红色或绿色光线)的,这种发光二极管能够附加地具有磷覆层,该磷覆层将紫外线的光线或蓝色光线变换成其它颜色的光线。用于距离测量或速度测量的高频的光线尤其为发光二极管的蓝色光线。经过发光二极管的电流处在几个安培的范围中,以便达到相应的照射射程。为了实现有效的调制,必须相应地设计发光二极管的相应的操控。图4示出了发光二极管光源40,其还被称作为调制回路并且其具有相应的设计。发光二极管光源40包括发光二极管41、切换元件42以及储能元件43。发光二极管41能够如同之前所说明的那样优选地包括这样的发光二极管,即该发光二极管产生蓝色光线或至少具有蓝色光线成分。切换元件42能够例如包括晶体管尤其场效应晶体管。储能元件能够例如包括电容器。切换元件42由调制的信号44进行操控。能量供给包括接地端口(GND)45以及电源端口(Vcc)46。当由于操控调制的信号44而接通切换元件42时,电流从供给电压端46经过发光二极管41流到接地端45并且此外在储能元件43中储存的电荷的另一电流从第一端口47经过切换元件42和发光二极管41流到储能元件43的第二端口48。由于高的切换频率可力争尤其在元件41、42和43之间带有尽可能短的导线的构造,以便导线的电感尽可能小并且因此损耗、易受干扰性以及尤其发射的干扰辐射尽可能小。在切换元件42的截止状态中,储能元件43由供给电压46和接地端口45充电。在切换元件42的接通状态中,储能元件在短期的时间间隔内提供非常大的电流经过发光二极管41。因此尤其在储能元件43、切换元件42以及发光二极管41之间的连接可保持尽可能的短。如果在发光二极管41、切换件42以及储能件43的回路中的导线变得过长,则这些导线呈现这样的电感,即该电感“抵抗”每个电流变化。由此非常高的电压是必需的,以便能够产生呈现出快速的电流变化的调制。在此几毫米的导线长度已经能够具有显著的影响。在调制中储存在导线中的能量一部分在导线中被吸收并转换成热量并且另一部分作为干扰辐射发射。为了利用发光二极管41产生例如10W的光线,必需有近似10安培的电流经过发光二极管41。当光脉冲应当例如为50nsec长时,在这样的布线的构建(即在该构建中发光二极管41、切换元件42和电容器43作为分离的元件布置在印刷电路上)的情况下近似200伏特是必需的。因此200V×10A×50nsec=0.1mJ的能量需求是必需的。在以SMD技术进行构建时例如60V和10A即30μJ的能量需求是必要的。然而在优化的构建(下文结合图5示出该构建)中仅仅8V和10A即4μJ的能量需求是必需的。在任何情况下大约40W在发光二极管41中被吸收。也就是说效率在优化的构建中为50%,在利用SMD技术的构建中约为6%以及在在印刷电路上布线的构建中效率仅仅为2%。
[0049] 图5示出了发光二极管光源40的优化的构建。发光二极管光源40包括发光二极管41、切换元件42以及储能元件43。切换元件42在串联电路中与发光二极管41联结。储能元件43并联于发光二极管41和切换元件42的串联电路进行联结。当接通切换元件42时,电流通路切换成经过发光二极管41,该电流通路从储能元件43的第一端口47经过第一导线区段50行进到切换元件42,并且从切换元件经过第二导线区段51行进到发光二极管41。电流通路经过第三导线区段52流动到储能元件43的第二端口48。如在图5中所示的那样,元件41、42和43布置在共同的壳体54中。换句话说,半导体元件41和42以及电容器43在没有专用的壳体的情况下安置在共同的壳体54中。由此连接件50至52的长度能够设计成相应短的。例如连接储能元件43、发光二极管41以及切换元件42的整个电流通路能够具有小于12mm的长度。优选地电流通路的长度短于9mm。连接件50、51和52中的每个能够为例如1至3mm。连接件50至52能够连同端口44至46形成所谓的引线框架,该引线框架一方面提供发光二极管光源40的外端口44至46并且另一方面提供连接件50至52以用于联结元件41至43。由于连接件50至52的短的连接长度能够实现发光二极管光源40的高的效率。通过相应地多个发光二极管41、切换元件42和储能件43在共同的壳体54中布置在共同的引线框架上,在壳体54中能够实现多个发光二极管光源。发光二极管41能够产生带有小于760nm,优选地小于500nm的波长的光线,即尤其蓝色光线。
此外能够在壳体54中设置有磷覆层,该磷覆层将由发光二极管41产生的紫外线的光线或蓝色光线转换成其它颜色的光线。该发光二极管光源40或这些发光二极管光源40中的几个能够在车辆10的照明设备11中使用,以便例如照亮车辆10的周围环境或产生光线信号(诸如闪光或制动光)。
[0050] 在之前说明的方法和装置中使用了车辆的现有的照明设备,诸如近光灯的前大灯、雾天前照灯、闪光灯、制动灯或倒车灯,以便产生调制的光线信号,该光线信号由在车辆的周围环境中的物体反射并且由在车辆处的传感器接收。从传感器的接收信号和关于调制的信号(利用该调制的信号操控车辆的照明设备)的认知中能够确定物体的距离或速度。因为照明设备的首要的功能是照亮车辆的周围环境或发出光线信号(诸如闪光信号或制动信号),因此下文将说明方法60,该方法同时确保了距离信息的确定。对此在步骤61中首先探测车辆的运行状态。车辆的运行状态能够例如为用于车辆的照明设备的理论状态,该理论状态表明了应当接通还是切断照明设备。此外探测运行状态能够包括确定在车辆的周围环境中的或在车辆之内的周围环境亮度或确定距离测量区域,可对该距离测量区域确定距离信息。在步骤62中取决于如此确定的运行状态产生调制的发射信号。当用于照明设备的理论状态表明应当接通照明设备时,例如能够产生第一调制的发射信号。此外当理论状态表明应当切断照明设备时,能够产生第二调制的发射信号,该发射信号倒置于第一调制的发射信号。由此能够例如在照明设备切断的情况下产生调制的发射信号,该发射信号包括短的光脉冲,该光脉冲的能量不足以被观察者注意到。相反地,如果应当接通照明设备,能够产生调制的发射信号,该发射信号针对短的脉冲切断照明设备,该脉冲如此短,即使得该脉冲不被旁观者发觉并且因此照明设备看上去是连贯地接通的。在步骤63中车辆
10的照明设备11利用产生的发射信号被操控。在步骤64中接收反射的光线16,该光线作为光线15由照明装置11发出并且由物体17反射。在步骤65中取决于接收的光线16产生接收信号。在步骤66中将接收信号与发射信号组合并且在步骤67中从该组合中确定物体17的距离。
[0051] 不能够由旁观者看到的光线量尤其取决于车辆的周围环境的整个的亮度以及在发射平面中的对比度。在白天能够由照明设备发射比在夜间显著更大的不被观察者发觉的光线量。典型地,信噪比在白天由于太阳的干扰光线显著地更差,因此相比于在夜间在白天更高的发射功率是必要的。在白天能够例如发射直至2mJ的不被观察者发觉的功率。因此在该方法中能够取决于运行状态尤其周围环境亮度调整调制的信号的平均功率。此外能够取决于距离测量区域调整发射能量,可对该距离测量区域确定距离测量信息。这例如取决于使用距离信息的应用的需求。用于间距调节的驾驶员协助系统或碰撞避免系统能够要求比停车系统更大的距离测量区域。
[0052] 调制的发射信号例如能够包括脉冲调制的信号。脉冲调制的信号能够具有在1至500ns,优选地10至100ns的范围中的脉冲持续时间。脉冲调制的信号的脉冲以其重复的频率能够为在1至1000Hz,优选地10至100Hz的范围中。
[0053] 车辆的照明设备例如能够包括之前说明的发光二极管光源或多个发光二极管。在白色发光二极管的情况下,首要的蓝色光线成分能够作为调制载体使用。该蓝色光线成分高频地利用调制的发射信号进行调制并且维持在白色发光二极管的波谱中。发光二极管的磷不能够跟上快速的调制,因为磷通常是惰性的。由此产生对于人类的感知白色的均匀发光的光线,而该光线的蓝色成分具有期望的调制。
[0054] 取决于车辆的运行状态和调制的发射信号能够操控车辆的另外的照明设备。车辆10例如在公路上行驶并且驾驶员协助系统诸如自适应的速度调节设备被接通。车辆的前大灯是切断的。因此产生调制的发射信号,该发射信号包括短时间的光脉冲。由此能够为自适应的速度调节系统提供到在车辆之前的物体的距离信息。因此接通车辆的行车灯是不必要的,即不必提供整个能量以用于车辆的前大灯的所有的发光二极管发光器件,这尤其对于电动车而言能够为有利的。尤其自适应的速度调节系统需要大的测量射程。当如同之前所说明的那样在白天切断前大灯时,能够例如使用带有高的能量的远光灯,以便发射出具有高的射程的测量脉冲。如果反之车辆在黑暗中行驶,远光灯通过短暂地减小亮度进行调制,以便实现大的测量射程。然而当在黑暗中有车辆迎面驶来时,不再可能运行远光灯,以便不使迎面驶来的车辆的驾驶员眩目。在这种情况下近光灯的发光二极管能够通过短暂地减小亮度进行调制,以便确定距离信息。同时远光灯的发光二极管能够利用短的脉冲进行调制,以便确定距离信息,而不使迎面车辆眩目。换句话说,短暂地接通几个LED(在这种情况下为切断的远光灯的几个LED)并且短暂地切断其它发光二极管(在这种情况下为近光灯的发光二极管)。由此能够实现大的测量射程,而用于远光灯的发光二极管不会使迎面驶来的车辆眩目或干扰迎面驶来的车辆。
[0055] 在之前说明的方法和装置中在使用在车辆10处本来存在的照明设备11(诸如车辆10的近光灯、日间行车灯或远光灯)的情况下确定物体17的距离或物体17的速度。下文将说明,如何在使用之前说明的方法的情况下能够附加地确定参照车辆10的物体17的位置信息,即附加地方向信息。
[0056] 根据一种实施方式,车辆10的传感器12包括至少两个第一传感器以用于接收光线,该光线由车辆的光源11产生并且由在车辆的周围环境中的包括物体17的场景反射。场景的相应的第一探测区域与至少两个第一传感器中的每个相关联。第一探测区域在第一方向上布置在一排中。图7示出了15个第一探测区域,这些第一探测区域与15个第一传感器相关联。这15个第一探测区域布置在水平的方向上。15个第一探测区域中的两个利用参考符号71和72标出。传感器12此外包括至少两个第二传感器以用于接收由场景反射的光线,其中场景的相应的第二探测区域与至少两个第二传感器中的每个相关联。第二探测区域在第二方向上布置在一排中。第二方向不同于第一方向。在图8中示出了两个第二探测区域81和82,这两个第二探测区域在竖直的方向上布置在一排中。此外在图8中示出了另外的探测区域,这些另外的探测区域(例如两个第三探测区域83和84)同样成对地在竖直的方向上布置在一排中。处理单元13设计成,取决于第一和第二传感器的信号确定在车辆10的周围环境中的物体17的位置。第一探测区域中的一个(例如区域71)与第二探测区域中的一个(例如区域81)部分地重叠。该一个第一探测区域即区域71能够附加地部分地与第二探测区域中的另一个例如区域82重叠,如这在图9中示出的那样。能够如此布置由相应的第三传感器监视的第三探测区域83,84,即使得第一探测区域中的一个(例如探测区域71)与第二探测区域中的一个(例如区域81)、第二探测区域中的另一个(例如区域82)、第三探测区域中的一个(例如区域83)以及第三探测区域中的另一个(例如区域84)部分地重叠。
[0057] 借助于重叠的探测区域(如其之前已说明的那样)进行的物体17的位置确定在下文中详细地进行说明。与此相对比地在此处应说明的是,在探测区域不重叠的情况下利用例如五个探测区域仅仅能够为物体17区分五个不同的位置区域。然而通过探测区域的重叠(如其在图9中所示的那样)能够利用探测区域71和81-84为物体17区分八个不同的位置区域。当仅仅这样的传感器(即该传感器与探测区域81-84中的一个相关联)探测到物体17时,则物体17位于这样的区域中,即该区域与相应的传感器相关联并且该区域不覆盖与传感器71相关联的区域。因此已经能够为物体17区分四个不同的区域。当在区域81-84中的一个并且附加地在区域71中检测到物体17时,物体17必然位于四个重叠区域中的一个中,这四个些重叠区域由区域81与区域71、区域82与区域71、区域83与区域71或者区域84与区域71的重叠得到。由此能够为物体17区分四个另外的位置区域。如果这样布置传感器,即使得能够分离地监视在图7和图8中示出的探测区域,则能够通过在图
9中示出的重叠实现利用用于图7的区域的必需的15个第一传感器以及利用用于图8的区域的16个传感器实现总共56个不同的区域,在这56个区域中能够分离地检测物体17。
[0058] 第二探测区域本身能够附加地在竖直的方向上重叠并且附加地在水平的方向上与另外的探测区域例如第三重叠区域83,84重叠。这能够例如通过相关联的传感器的所谓的“模糊部”实现。图10示出了之前说明的第二、第三以及另外的探测区域的重叠。因此与图7的第一探测区域相组合能够提供许多的不同的区域以用于物体17的位置确定,如在图11中示出的那样。通过第一探测区域彼此重叠能够进一步地提高物体17的位置确定的分辨率,然而这出于清晰明了的原因未在图11中示出。图9和图11此外示出了,尤其在中间即在其中水平布置的和竖直布置的探测区域相交的区域中能够实现用于物体17的位置确定的特别高的分辨率。这能够有利地使用用于车辆的许多驾驶员协助系统,因为尤其在车辆的直线取向上高的分辨率是有利的,而在边缘区域中通常能够容忍较低的分辨率。
[0059] 图7-图11的探测区域处于垂直于测量方向,即垂直于图1的箭头16。
[0060] 结合图12-图14示出了另一可行性,即确定物体17参照车辆10的位置信息。
[0061] 车辆10的照明设备11具有至少一个第一光源和第二光源。第一和第二光源可彼此无关地操控。第一光源设计成用于照明在车辆10的周围环境中或在车辆10之内的场景的第一照明区域。第二光源设计成用于照明场景的第二照明区域。第一照明区域不同于第二照明区域。在图12中示出了多个照明区域121-127。例如第一照明区域能够为区域121并且第二照明区域能够为区域122。传感器12包括至少一个第一传感器和第二传感器以用于接收由场景反射的光线。在此场景的第一探测区域与第一传感器相关联,并且场景的第二探测区域与第二传感器相关联。第一探测区域不同于第二探测区域。在图13中示出了六个探测区域131-136。第一探测区域能够例如为区域131并且第二探测区域能够例如为区域132。处理单元13操控第一和第二光源,以及如有可能操控另外的光源以用于产生照明区域123-127并且取决于第一和第二传感器和如有可能另外的传感器(这些另外的传感器与探测区域133-136相关联)的信号且取决于光源的操控确定在车辆10的周围环境中的物体17的位置。区域121-127和131-136例如处于图1的箭头15和16的平面中。
[0062] 探测区域能够例如以相对于照明区域对准的方式布置,即探测区域131基本上相应于照明区域121,探测区域132基本上相应于照明区域122,等等。探测区域中的每个能够具有预先确定的角度范围,例如10°或如在图12和图13中示出的那样20°。这些如此形成的部段(有时称为扇形区)能够以所谓的时分多路方法依次采样。因为利用之前说明的距离测量方法尤其利用频率调制的连续波方法或随机的频率调制方法能够在部段之内在很短的时间内例如在50μsec之内执行距离测量,故整个角度范围(该角度范围被部段覆盖)能够在很短的时间内被采样。如果应当以10°部段采样例如120°的角度范围,在每部段测量时间为50μsec的情况下能够在600μsec内对整个角度范围进行采样。即使在更长的500μsec的测量时间中整个的120°的角度范围能够在6ms内被采样。驾驶员协助系统的典型的应用需要在30ms-50ms的范围中的测量时间,从而足够快速的采样是可行的。不是通过使每个角度部段分别配备有相应的发射器和接收器,而是通过使用分别重叠一半的部段,能够改善采样的分辨率。图14示出了照明区域121-127与探测区域131-136的这样的重叠。不仅照明区域而且探测区域分别包括20°的角度范围。通过照明区域121-127与探测区域131-136的偏移的重叠得到12个10°部段,这12个10°部段能够利用七个光源和六个传感器进行采样。部段能够布置彼此相邻,因为利用时分多路方法进行工作并且因此从一个部段到相邻部段的串扰是不重要的。在一个时间点上总是仅仅一对发射器和接收器运行,从而可明确地确定,信号在哪个部段中出现。换句话说,第一探测区域131覆盖第一照明区域121的部分区域和第二照明区域122的部分区域。第二探测区域132包括第二照明区域122的另一部分区域。在此第二探测区域132与第一照明区域121分离。
[0063] 从之前结合图12-图14说明的照明区域和探测区域的布置方案中,当与照明区域根本不相关联的探测区域同时一起被评估的时候,能够附加地获知用于视距估算的信息。例如为了距离测量运行用于照明区域121的光源和用于探测区域131的传感器。在照明区域121和测量区域131之间的重叠区域中获得测量部段。同时或者还以时分多路方法访问传感器,该传感器与探测区域136相关联。当该传感器由于为照明区域121而发出的光线也报告距离信号时,这仅仅能够由二次散射光线而出现。当如在此在距离很远的照明区域和探测区域中出现信号时,则例如为很强烈的雾。如果部段较近地在一起,即当例如探测区域133提供距离信号时,则已经在较小的颗粒密度的情况下出现可测量的二次散射。通过对不同距离的区域的评估能够对雾很好地进行分级评价。从中能够估算当前的视距。
[0064] 如同之前已说明的那样,为了分区地照亮车辆10的周围环境,多个光源是必需的。对此能够例如使用例如近光灯或尤其日间行车灯(该日间行车灯具有线形的结构)的多个发光二极管。为了尤其在线状的日间行车灯的情况下实现均匀的外观,例如间隔地布置在日间行车灯中的发光二极管成组地能够联接在一起并且照亮相应的照明区域。处在其之间的发光二极管能够照亮另外的照明区域。换句话说,第一光源(使用该光源以用于产生照明区域121)例如能够包括至少一个第一发光二极管和第二发光二极管。照亮照明区域122的第二光源能够同样地包括至少一个发光二极管或多个发光二极管。第一光源的第一和第二发光二极管以及第二光源的发光二极管布置在一排中,其中第二光源的发光二极管布置在第一光源的第一和第二发光二极管之间。因为发光二极管的亮度在距离测量时能够变动,因而能够通过该偏移的布置方案实现该亮度区别不由旁观者发觉。但备选地如果亮度区别对于旁观者而言是可见的,利用该布置方案还能够达成在艺术上有趣的效果。
[0065] 图15示出了由于发光二极管的偏移的布置方案而引起的照明区域的近场。发光带151包括21个发光二极管。发光带151能够例如为日间行车灯的发光带并且具有例如42cm的长度。利用发光带151照亮七个照明区域或带有分别20°的角度的部段。每个部段相应由三个处于14cm的间距中的发光二极管产生。在图15中示出了可由单个的发光二极管照亮的部段。通过发光带151的发光二极管产生的部段的远场在图16中示出。在此可明确地看到包括近似20°的照明区域121-127。
[0066] 车辆的各种协助系统能够需要车辆的周围环境的图像信息,该图像信息提供从车辆的视野中的在车辆之前的场景的图象的高的分辨率,其中图像信息的每个区域或图像点与相对于在区域中的对象的相应的距离值相关联。这种图像信息能够是必需的,以便例如能够检测在确定的区域之上或之下的不能够驶约的障碍物,诸如位于车道上的障碍物如同枕木。图17示出了用于确定这样的距离信息的方法170。在步骤171中照明在车辆的周围环境中的场景。方法170不仅可在车辆之外使用,而且可在车辆之内使用,以便识别例如驾驶员的手势。由场景反射的光线利用车辆10的传感器12进行接收。在步骤172中取决于接收的光线确定多个第一距离直方图。多个第一距离直方图的相应的第一距离直方图与场景的相应的第一条状的区域相关联。第一距离直方图包括通过在相关联的第一条状的区域中的物体引起的在距离范围内的反射的强度。在步骤173中取决于接收的光线确定多个第二距离直方图。多个第二距离直方图的相应的第二距离直方图与场景的相应的第二条状的区域相关联。第二距离直方图包括通过在相关联的第二条状的区域中的物体引起的在距离范围内的反射的强度。在步骤174中取决于多个第一距离直方图和多个第二距离直方图为场景的区域确定距离。场景的区域包括第一条状的区域中的一个与第二条状的区域中的一个的交叉区域。第一条状的区域优选地沿着其纵向方向彼此平行并且第二条状的区域优选地沿着其纵向方向彼此平行。第一条状的区域的纵向方向在此优选地垂直于第二条状的区域的纵向方向。第一条状的区域能够包括在车辆之前或在车辆之内的场景的行并且第二条状的区域能够包括场景的列。为了确定多个第一距离直方图和多个第二距离直方图,传感器12能够包括接收器矩阵,在该接收器矩阵中能够有选择地将行和列联接在一起,从而接收信号或由在列中的所有元素的总和或由行的所有元素的总和产生。那么能够单个地测量所有行和列。通过相应地调制车辆的光源并且使来自行或列中的一个的接收信号与用于照明设备11的发射信号相关或混合,能够例如利用之前说明的方法中的一个执行距离测量。接收器矩阵能够例如具有300行和700列,即总共1000行和列。在每行或每列例如50μsec的测量时间中,这些1000个测量能够在50ms中进行。每行或每列现在提供距离分辨的(entfernungsaufgelöst)回波图,所谓的距离直方图。这能够利用与如同在计算机断层摄影中类似的方法处理成像素分辨的(pixelaufgelöst)图像。为了减少处理消耗,能够利用同样的方法选出确定的感兴趣的区域。将接收器矩阵的相应的接收元件联接在一起以用于这种区域并且仅仅对该区域进行观察和评估。
[0067] 在不同的待评估的区域之间的切换是动态可行的并且能够因此匹配各种行驶情况。
[0068] 下文参考图18至图20以示例说明之前所说明的方法。图18示出了在车辆的周围环境中的场景。车辆182位于车道181上。场景以矩阵状的形式划分为许多区域。在图18中示出的示例中,场景划分为14行和19列,因此得到总数为266的区域。出于清晰明了的原因在图18至图20中选取了这种少数量的行和列。实际的执行方案能够例如具有至少
100行和至少200列,优选地300行和700列。传感器12因此优选地包括带有相应的行和列分辨率的传感器矩阵。车辆10的照明设备11优选地利用发光二极管光源照明在图18中示出的场景并且利用之前说明的调制方法例如频率调制的连续波方法、随机的频率调制方法、单一频率调制方法或脉冲调制方法进行评估。通过以行或列的形式联接接收器矩阵产生用于行和列的距离分辨的回波图。
[0069] 图19示出了用于图18的场景的14行的相应的距离分辨的回波图。用于从图18的场景下方数的第五行的回波图应当在下文示例性地进行详细说明。用于该第五行的回波图在图19中利用参考符号191标出。如可从图19中看出的那样,回波图在60至110米的区域中具有提高的信号电平。相反地,在10至60米的区域中和在110至150米的区域中基本上不存在信号电平。这意味着,在第五列中至少一个物体位于60至110m的区域中。然而在该区域中能够存在多个物体。从图19的回波图中不可看出物体在水平的方向上位于何处即不可看出物体位于哪个列区域中。
[0070] 图20示出了用于图18的场景的19列的相应的回波图。示例性地就此而言参照从图18的左边数的列6,该列6在图20中利用参考符号201标出。第六列的回波图201表明了,在60至110米距离的区域中有一个物体或多个物体。列的回波图再次不包含关于物体在列之内的分布的信息。
[0071] 从回波图的整体中能够为图18的场景的266个单个的区域中的每个确定到在场景中的物体的相应的距离信息。区域特有的信息能够例如借助于从行和列的距离分辨的回波图中的二维傅立叶变换得知。
[0072] 在图19和图20中的距离分辨的回波图是无维度的并且能够例如显示相对的尺寸,该尺寸表明了到车辆的相应的距离具有多少百分比的行状或列状的面区域。
[0073] 不仅在脉冲调制中而且在随机的频率调制方法(RFM)中可行的是,将信息编码到被发射出的信号15中,该信息能够由接收器解码。这种信息能够例如为车辆之间的通讯所谓的车对车通讯或为在车辆10和公共设施物体(例如红绿灯或交通管理系统)之间的通讯所使用。图22示出了方法220,利用该方法能够将数字信息同时与距离测量进行传递。图21示出了车辆10和另一车辆210以及公共设施物体211。利用在图22中说明的方法
220能够同时测量在车辆10和210之间的距离并且将信息(尤其数字信息)传递到车辆
210或公共设施物体211处。
[0074] 在步骤221中取决于发射数据(该发射数据可由车辆10发送)产生调制的信号。在步骤222中车辆10的光源11利用调制的信号进行操控。在步骤223中接收光线16,该光线16作为光线15由光源11发出并且由车辆210或在车辆10的周围环境中的其它物体反射。在步骤224中取决于接收的光线产生接收信号。接收信号能够例如包括模拟的电信号或数字信号。在步骤225中例如借助于之前说明的相关方法将接收信号与调制的信号进行组合,并且在步骤226中从该组合的组合信号中确定在车辆10和车辆210之间的距离。
用于产生调制的信号的调制方法能够尤其包括随机的频率调制方法或脉冲调制方法。在频率调制方法中调制频率取决于发射数据变化。在脉冲调制方法中脉冲间距或脉冲长度取决于发射数据变化。调制的信号能够附加地取决于随机的数据产生。
[0075] 可由车辆10发送的数据因此在发射信号的调制中进行传递。如在图21中所示的那样,例如能够借助于调制的发射信号将比特序列(有时称为位序列)213从车辆10不仅传递到在前行驶的车辆210处而且传递到公共设施物体211处,如其由光线传播箭头15和212示出的那样。在车辆210中或在公共设施物体211中的接收器能够接收、解调调制的发射信号,并且由此重新获知和进一步处理发射数据213。将发射数据213编码成调制的发射信号在下文中详细地示例性地针对脉冲调制方法和随机频率调制方法(RFM)进行说明。
[0076] 在脉冲调制方法中光脉冲以一定的脉冲重复率进行发送。典型地,与光脉冲的脉冲长度相比,该脉冲重复率长。因为当脉冲重复率为恒定时对于距离测量而言能够为不适宜的,因而在脉冲之间的间距能够在一定的范围中变动,以便避免例如颤动状态。为了传递数据,能够例如将在脉冲之间的间距的变动划分为静态成分和系统成分。例如能够使用带有50nsec的长度和25kHz即40μsec的脉冲重复率的脉冲。为了测量在例如直至250m的区域中的距离,脉冲间距不应当低于250m×6.6nsec/m×2=3.3μsec。因此可行的是,脉冲间距在3.3μsec和76μsec之间变动。在带有运行时间距离测量和25snec的基础计时的系统中得到2936个变动可能性。由此能够例如使用512个,以便传递9比特。由此待发送的发射数据能够例如包括6比特并且剩下的3个比特位能够以静态的方式变动。因此在脉冲之间的间距以12.8μsec从33.6波动至46.6μsec。因此能够传递所有40μsec、6比特的发射数据,由此达到150Kbit/sec的净数据率。
[0077] 在随机的频率调制(RFM)中频率能够例如在40μsec之内从10MHz变动至100MHz。在没有数据传递情况下的随机的频率调制方法中从频率带中随机静态地选出多个频率,这些频率此后依次地进行调制并且由此获得频率队列,该频率队列对于测量而言是重要的。对于发射数据的传递不再随机执行频率选择,而包括至少一个系统成分。例如能够从10至100MHz频率的带中以10kHz的频率步骤合成。因此9000个不同的频率是可行的。
由此能够例如再次使用512个作为重要的频率,从而为每个信息获得约175kHz的频率间距。典型的频率调制接收器能够容易地区分50kHz的频率,从而当维持50kHz或更高的频率间距时,能够容易地对传递的信息进行解码。对于随机的变动仍保持125kHz或±62.5kHz以用于减少干扰影响。
[0078] 参考符号列表10车辆
11光源
12光学的传感器
13处理单元
14驾驶员协助系统
15光线
16反射的光线
17物体
18距离
20方法
21-25步骤
30方法
31-35步骤
40发光二极管光源
41发光二极管
42切换元件
43储能元件
44调制的信号
45接地端口
46电源端口
47第一端口
48第二端口
50-52连接件
54壳体
60方法
61-67步骤
71,72探测区域
81-84探测区域
121-127照明区域
131-136探测区域
151发光带
170方法
171-174步骤
181车道
182车辆
191回波图
201回波图
210车辆
211公共设施物体
212光线传播箭头
213发射数据
220方法
221-226步骤
QQ群二维码
意见反馈