光-电子检测装置和用于以扫描的方式检测机动车辆的周围环境的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车辆的扫描光-电子检测装置，特别是激光扫描仪。本发明还涉及一种根据权利要求6的前序部分的用于通过借助光-电子检测装置进行扫描来对机动车辆的周围环境进行传感的方法，所述光-电子检测装置特别是激光扫描仪。
【背景技术】
[0002]在汽车领域，大量的驾驶辅助系统被越来越多地使用，即用于特别是在驾驶情况下辅助司机的电子补充装置。在该背景下，基于全景视野传感器的具有安全性和便利功能的各种驾驶辅助系统是已知的，例如适应性速度调节器、碰撞避免系统、停车辅助、车道偏离警告辅助等。在该背景下，用于机动车辆的基于激光的测量设备以名称“Lidar”( “光检测和测距”)已知，它们特别地用于光学距离和速度测量，并允许识别距机动车辆相对校远范围处的物体。在该情况下，发射和接收光学系统输出电磁射线，并将反射射线映射(map)到检测器上，所述反射射线即从机动车辆的周围环境中的目标物体反射的射线。基于接收到的反射射线，提供被接收的电信号，它们通常在评价装置中被分析。如果在接收到的信号中识别出回声或脉冲，它们可归因于来自周围环境中的目标物体的、被发射激光脉冲的反射。通过评价相移，或特别地测量回声时间，关于被传感物体的信息被确定。激光脉冲的发射和回声的接收之间的时间段与距物体的距离成比例。激光扫描仪包括按步移动的旋转镜载体，扫描传感在每个角度步进(angle step)中发生，且以此方式，周围环境被扫描。在该情况下，侧向和垂直分辨率二者都存在。利用发射和接收光学系统的机械扫描以及用于束偏移的旋转镜允许精确的角分辨率。
[0003]已知激光扫描仪，其检测器包括多个检测器单元，它们通常垂直于发射和接收光学系统的光轴排列。检测器单元的相应被接收信号在平行的测量平面中被评价，从而存在多路扫描。在径向扇区内，首先可以评价接近低测量平面中的地面的结构，然后可以确定在较上部测量平面或线中的目标物体的信息。
[0004]已知的称为“Ibeo LUX”的激光扫描仪通过使用具有四个检测器单元的多路检测器而提供与3.2°的扇区相对应的垂直视野。在该情况下，检测器单元成行排列在检测器单元堆叠部中，使得相应的被接收信号可与传感区域内的平行测量平面相关联。已知的激光扫描仪包括两个激光二极管作为光学发射器，其每个照明四个检测器单元中的两个。多个发光二极管的使用按充分快的序列曝光检测器单元，以便获得高的扫描速率。特别地在典型的短程应用中，诸如碰撞警告和行人保护，期望高的扫描速率，以便确保相关的检测质量。但是，垂直视野的界限是已知激光扫描仪的缺点，因为原理上，期望有尽可能大的垂直视野。对于一些应用，已知激光的有限视野是不足够的。
[0005]为了提供较大的垂直视野，另外已知的称为“Ibeo LUX 8L”的激光扫描仪具有额外的检测器单元。此外，可被驱动旋转的镜载体的、彼此移开的两个镜面以相对于旋转轴线的一倾角设置，这意味着镜面使束沿不同方向偏转。在已知激光扫描仪的情况下，倾斜的镜载体以一倾角设置，该倾角使得一个镜面扫描发射和接收光学系统的光轴下方的传感区域，并将其映射到检测器单元的一个部分上，另一镜面捕获光轴上方的传感区域，并将其映射到可用检测器单元的另一部分上。具有双倍数量的检测器单元的镜面的倾斜设置意味着，与垂直于发射和接收光学系统的光轴垂直定位的镜面相比，已知的激光扫描仪能够使测量平面的数量且因此垂直视野成双倍。在该情况下，总的传感区域由一个镜面的在光轴上方的传感区域和另一镜面的传感区域汇集而成。但是，大量的检测器单元导致低的扫描速率，这意味着需要多个光源。
[0006]尽管通过合并两个镜面的各传感扇区使已知的激光扫描仪获得大的总传感扇区，但必须接受极大的设计复杂性，且因此接受相应的制造成本。另外，垂直的可视范围的扩展以有效扫描速率(扫描频率)减小(即，减半)为代价。
【发明内容】
[0007]本发明基于通过借助光-电子检测装置进行扫描来允许机动车辆周围环境的廉价传感的目的，该装置给出最低可行的设计复杂性。
[0008]本发明通过具有权利要求1的特征的扫描光-电子检测装置来实现该目的。该目标还通过一种具有权利要求6的特征的用于通过借助光-电子检测装置进行扫描来对机动车辆的周围环境进行传感的方法而实现。
[0009]根据本发明，在具有用于使被发射和被接收束偏转的旋转镜载体的光-电子检测装置中，镜面相对于旋转轴线以一倾角设置或设定，该倾角使得检测器的传感区域一一由倾斜镜面不同地投射一一相交，即彼此部分地覆盖或局部覆盖，而不是完全覆盖。在该情况下，检测器单元堆叠部的传感区域是这样的垂直区域，在该垂直区域中，检测器单元堆叠部经由发射和接收光学系统和旋转镜载体的镜面被投射到要被监测的周围环境中。考虑镜面的倾斜设置，检测器单元堆叠部从镜面投射到彼此偏置且相交的传感区域中。
[0010]因此检测器(结合每个镜面)具有传感区域，所述传感区域在每种情况下不同地定位。在该情况下，发射和接收光学系统被排列为使得，被发射束在无限远处被映射在检测器单元堆叠部的被投射到无限远的映射上。当评价检测器单元的被接收信号时，通过考虑镜面的倾角，则可以将平行测量平面中的被接收信号与传感区域中的不同情况相关联，所述传感区域通过适当的评价算法联系到一起，以形成总的传感区域。在该情况下，可以通过额外的虚拟测量平面根据检测器单元堆叠部的高度一一取决于多少检测器单元与两个传感区域相关联一一来扩展传感区域。
[0011]因为每个镜面相对于旋转轴线以相应倾角使束偏转，并覆盖特定的传感区域，根据本发明的具有倾角的传感区域相交，使得至少一个测量平面位于后续或先前扫描过程的扫描区域中。本发明基于的观点是，当单个检测器单元用于两个传感区域，即在重叠范围内时，检测器单元堆叠部的传感区域可扩展以形成更大的总传感区域，用于在特定范围内(即那些重叠的范围)同时高的扫描速率。本发明在检测装置上产生对实际需求的优化折中，即首先提供尽可能大的总传感区域，其次还允许尽可能高的扫描速率，特别是在对于特定驾驶辅助应用的重要传感区域中。这还涉及较少部件被使用，且因此获得成本节省。
[0012]在根据本发明的检测装置的总传感区域的中央部段中，获得了高扫描速率，因为总传感区域的该部段被两个镜面扫描。以此方式，中央部段一一对于短程应用特别重要一一以高扫描速率操作。通过少量检测器，甚至在总传感区域的边际部段中一一即，位于相交范围之外的边际部段中一一反射的束被捕获，且因此检测到目标物体。
[0013]在本发明的一个有利实施例中，两个镜面相对于镜载体的旋转轴线以特定倾角(例如0.1°至10° )设置或设定，两个传感区域的共用中央部段能够被精确地设定。在该情况下，镜面的倾角可不同，且具有任何速率，其调节为使得，根据本发明，确保经由相应镜面实现的传感区域的相交。
[0014]特别有利地，镜面平行设置，其中，镜载体相对于其旋转轴线以一倾角设置。在该实施例中，两个镜面以相同倾角设置，制造相对简单且具有平行镜面的镜载体足以制造根据本发明的检测装置，特别是激光扫描仪，且根据本发明以倾角定位。在镜载体回转期间，不同的垂直传感区域通过存在的检测器单元被交替地扫描。有利地，镜面以多个倾角设置，所述倾角使得相应镜面的传感区域制造在至少一个共用的检测器单元上。在该情况下，少量检测单兀其因此确保尚的功率平衡且由此确保长程可传感或扫描大的扫描传感区域。
[0015]作为例子，在具有三个物理存在的检测器单元的检测装置的情况下，传感区域到总传感区域的两个共用检测器单元上的映射可通过另外的测量平面放大。在该情况下，根据本发明，在两个镜面的扫描过程期间，检测器单元的被接收信号每个被分配给在取决于倾角的高度处的虚拟测量面，两个相继扫描过程的虚拟测量平面重合或以共面