光-電子檢測裝置和用于以掃描的方式檢測機動車輛的周圍環境的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1的前序部分的用于機動車輛的掃描光-電子檢測裝置，特別是激光掃描儀。本發明還涉及一種根據權利要求6的前序部分的用于通過借助光-電子檢測裝置進行掃描來對機動車輛的周圍環境進行傳感的方法，所述光-電子檢測裝置特別是激光掃描儀。
【背景技術】
[0002]在汽車領域，大量的駕駛輔助系統被越來越多地使用，即用于特別是在駕駛情況下輔助司機的電子補充裝置。在該背景下，基于全景視野傳感器的具有安全性和便利功能的各種駕駛輔助系統是已知的，例如適應性速度調節器、碰撞避免系統、停車輔助、車道偏離警告輔助等。在該背景下，用于機動車輛的基于激光的測量設備以名稱“Lidar”( “光檢測和測距”)已知，它們特別地用于光學距離和速度測量，并允許識別距機動車輛相對校遠范圍處的物體。在該情況下，發射和接收光學系統輸出電磁射線，并將反射射線映射(map)到檢測器上，所述反射射線即從機動車輛的周圍環境中的目標物體反射的射線。基于接收到的反射射線，提供被接收的電信號，它們通常在評價裝置中被分析。如果在接收到的信號中識別出回聲或脈沖，它們可歸因于來自周圍環境中的目標物體的、被發射激光脈沖的反射。通過評價相移，或特別地測量回聲時間，關于被傳感物體的信息被確定。激光脈沖的發射和回聲的接收之間的時間段與距物體的距離成比例。激光掃描儀包括按步移動的旋轉鏡載體，掃描傳感在每個角度步進(angle step)中發生，且以此方式，周圍環境被掃描。在該情況下，側向和垂直分辨率二者都存在。利用發射和接收光學系統的機械掃描以及用于束偏移的旋轉鏡允許精確的角分辨率。
[0003]已知激光掃描儀，其檢測器包括多個檢測器單元，它們通常垂直于發射和接收光學系統的光軸排列。檢測器單元的相應被接收信號在平行的測量平面中被評價，從而存在多路掃描。在徑向扇區內，首先可以評價接近低測量平面中的地面的結構，然后可以確定在較上部測量平面或線中的目標物體的信息。
[0004]已知的稱為“Ibeo LUX”的激光掃描儀通過使用具有四個檢測器單元的多路檢測器而提供與3.2°的扇區相對應的垂直視野。在該情況下，檢測器單元成行排列在檢測器單元堆疊部中，使得相應的被接收信號可與傳感區域內的平行測量平面相關聯。已知的激光掃描儀包括兩個激光二極管作為光學發射器，其每個照明四個檢測器單元中的兩個。多個發光二極管的使用按充分快的序列曝光檢測器單元，以便獲得高的掃描速率。特別地在典型的短程應用中，諸如碰撞警告和行人保護，期望高的掃描速率，以便確保相關的檢測質量。但是，垂直視野的界限是已知激光掃描儀的缺點，因為原理上，期望有盡可能大的垂直視野。對于一些應用，已知激光的有限視野是不足夠的。
[0005]為了提供較大的垂直視野，另外已知的稱為“Ibeo LUX 8L”的激光掃描儀具有額外的檢測器單元。此外，可被驅動旋轉的鏡載體的、彼此移開的兩個鏡面以相對于旋轉軸線的一傾角設置，這意味著鏡面使束沿不同方向偏轉。在已知激光掃描儀的情況下，傾斜的鏡載體以一傾角設置，該傾角使得一個鏡面掃描發射和接收光學系統的光軸下方的傳感區域，并將其映射到檢測器單元的一個部分上，另一鏡面捕獲光軸上方的傳感區域，并將其映射到可用檢測器單元的另一部分上。具有雙倍數量的檢測器單元的鏡面的傾斜設置意味著，與垂直于發射和接收光學系統的光軸垂直定位的鏡面相比，已知的激光掃描儀能夠使測量平面的數量且因此垂直視野成雙倍。在該情況下，總的傳感區域由一個鏡面的在光軸上方的傳感區域和另一鏡面的傳感區域匯集而成。但是，大量的檢測器單元導致低的掃描速率，這意味著需要多個光源。
[0006]盡管通過合并兩個鏡面的各傳感扇區使已知的激光掃描儀獲得大的總傳感扇區，但必須接受極大的設計復雜性，且因此接受相應的制造成本。另外，垂直的可視范圍的擴展以有效掃描速率(掃描頻率)減小(即，減半)為代價。
【發明內容】
[0007]本發明基于通過借助光-電子檢測裝置進行掃描來允許機動車輛周圍環境的廉價傳感的目的，該裝置給出最低可行的設計復雜性。
[0008]本發明通過具有權利要求1的特征的掃描光-電子檢測裝置來實現該目的。該目標還通過一種具有權利要求6的特征的用于通過借助光-電子檢測裝置進行掃描來對機動車輛的周圍環境進行傳感的方法而實現。
[0009]根據本發明，在具有用于使被發射和被接收束偏轉的旋轉鏡載體的光-電子檢測裝置中，鏡面相對于旋轉軸線以一傾角設置或設定，該傾角使得檢測器的傳感區域一一由傾斜鏡面不同地投射一一相交，即彼此部分地覆蓋或局部覆蓋，而不是完全覆蓋。在該情況下，檢測器單元堆疊部的傳感區域是這樣的垂直區域，在該垂直區域中，檢測器單元堆疊部經由發射和接收光學系統和旋轉鏡載體的鏡面被投射到要被監測的周圍環境中。考慮鏡面的傾斜設置，檢測器單元堆疊部從鏡面投射到彼此偏置且相交的傳感區域中。
[0010]因此檢測器(結合每個鏡面)具有傳感區域，所述傳感區域在每種情況下不同地定位。在該情況下，發射和接收光學系統被排列為使得，被發射束在無限遠處被映射在檢測器單元堆疊部的被投射到無限遠的映射上。當評價檢測器單元的被接收信號時，通過考慮鏡面的傾角，則可以將平行測量平面中的被接收信號與傳感區域中的不同情況相關聯，所述傳感區域通過適當的評價算法聯系到一起，以形成總的傳感區域。在該情況下，可以通過額外的虛擬測量平面根據檢測器單元堆疊部的高度一一取決于多少檢測器單元與兩個傳感區域相關聯一一來擴展傳感區域。
[0011]因為每個鏡面相對于旋轉軸線以相應傾角使束偏轉，并覆蓋特定的傳感區域，根據本發明的具有傾角的傳感區域相交，使得至少一個測量平面位于后續或先前掃描過程的掃描區域中。本發明基于的觀點是，當單個檢測器單元用于兩個傳感區域，即在重疊范圍內時，檢測器單元堆疊部的傳感區域可擴展以形成更大的總傳感區域，用于在特定范圍內(即那些重疊的范圍)同時高的掃描速率。本發明在檢測裝置上產生對實際需求的優化折中，即首先提供盡可能大的總傳感區域，其次還允許盡可能高的掃描速率，特別是在對于特定駕駛輔助應用的重要傳感區域中。這還涉及較少部件被使用，且因此獲得成本節省。
[0012]在根據本發明的檢測裝置的總傳感區域的中央部段中，獲得了高掃描速率，因為總傳感區域的該部段被兩個鏡面掃描。以此方式，中央部段一一對于短程應用特別重要一一以高掃描速率操作。通過少量檢測器，甚至在總傳感區域的邊際部段中一一即，位于相交范圍之外的邊際部段中一一反射的束被捕獲，且因此檢測到目標物體。
[0013]在本發明的一個有利實施例中，兩個鏡面相對于鏡載體的旋轉軸線以特定傾角(例如0.1°至10° )設置或設定，兩個傳感區域的共用中央部段能夠被精確地設定。在該情況下，鏡面的傾角可不同，且具有任何速率，其調節為使得，根據本發明，確保經由相應鏡面實現的傳感區域的相交。
[0014]特別有利地，鏡面平行設置，其中，鏡載體相對于其旋轉軸線以一傾角設置。在該實施例中，兩個鏡面以相同傾角設置，制造相對簡單且具有平行鏡面的鏡載體足以制造根據本發明的檢測裝置，特別是激光掃描儀，且根據本發明以傾角定位。在鏡載體回轉期間，不同的垂直傳感區域通過存在的檢測器單元被交替地掃描。有利地，鏡面以多個傾角設置，所述傾角使得相應鏡面的傳感區域制造在至少一個共用的檢測器單元上。在該情況下，少量檢測單兀其因此確保尚的功率平衡且由此確保長程可傳感或掃描大的掃描傳感區域。
[0015]作為例子，在具有三個物理存在的檢測器單元的檢測裝置的情況下，傳感區域到總傳感區域的兩個共用檢測器單元上的映射可通過另外的測量平面放大。在該情況下，根據本發明，在兩個鏡面的掃描過程期間，檢測器單元的被接收信號每個被分配給在取決于傾角的高度處的虛擬測量面，兩個相繼掃描過程的虛擬測量平面重合或以共面