用于控制激光雷达测量系统的传感器元件的方法与流程

本发明涉及用于控制激光雷达(lidar)测量系统的传感器元件的方法。

背景技术：

在wo2017081294中描述了一种激光雷达测量系统。该激光雷达测量系统为静态设计的，并且包括具有多个发射器元件的发送单元和具有多个传感器元件的接收单元。发射器元件和传感器元件被实现为焦平面阵列结构并且被布置在各自的发送透镜和接收透镜的焦点处。关于接收单元和发送单元，传感器元件和相应的发射器元件被分配给特定的立体角。因此，传感器元件被分配给特定的发射器元件。

在激光雷达测量系统的更有利的实施方式中，传感器元件是宏单元的一部分，其中，具有多个传感器元件的宏单元被分配给发射器元件。这使得可以补偿例如由于光学元件或视差误差而可能发生的图像缺陷。然而，多个传感器元件导致对环境辐射的过度检测。因为通常仅一部分传感器元件被反射的激光照射到，所以仅激活那些也被激光照射到的传感器元件是有利的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于将由传感器元件检测到的环境辐射保持在尽可能最低的水平的方法。

该目的通过根据本专利权利要求1的方法来实现。从属专利权利要求包括对该方法的有利实施方式的描述。

这种方法特别适合于根据tcspc方法(时间相关单光子计数)工作的激光雷达测量系统。在下文中，尤其是在附图的描述中，将更详细地说明该tcspc方法。具体地，该方法被设计用于机动车辆中使用的激光雷达测量系统。

适用于此目的的激光雷达测量系统包括传感器元件和发射器元件。发射器元件发射激光，并且例如通过vcsel(垂直腔面发射激光器)来实现。发射的激光可以由传感器元件检测，该传感器元件例如由spad或单光子雪崩二极管形成。目标与激光雷达测量系统的距离由激光或激光脉冲的飞行时间确定。

发射器元件优选地形成在发送单元的发送芯片上。传感器元件优选地形成在接收单元的接收芯片上。发送单元和接收单元分别被分配给发送透镜和接收透镜。由发射器元件发射的光被发送透镜分配为立体角。类似地，传感器元件始终通过接收透镜观察相同的立体角。因此，一个传感器元件被分配给一个发射器元件，或者将两者都分配为相同的立体角。发出的激光在远场反射后始终照射到同一传感器元件上。

传感器元件和发射器元件有利地被实现为焦平面阵列结构fpa。其中，特定单元的元件被布置在一个平面中，例如，传感器元件被布置在传感器芯片的平面上。该平面被布置在各自的透镜的焦平面中，和/或元件被布置在各自的透镜的焦点处。

fpa结构可以实现激光雷达测量系统及其发送单元和接收单元的静态设计，因此该系统不包含任何的运动部件。特别地，激光雷达测量系统被静态地布置在机动车辆上。

发射器元件被有利地分配多个传感器元件，这些传感器元件共同形成由多个传感器元件组成的宏单元。该宏单元或宏单元的所有传感器元件被分配给一个发射器元件。这使得成像效果或成像缺陷(例如视差效果或由于透镜引起的成像误差)可以得到补偿。

光学成像缺陷是静态的，而视差的效果取决于从目标到激光雷达测量系统的距离。例如，在目标靠近的情况下，与目标在中距离或长距离的情况下相比，宏单元的不同传感器元件被照亮。此外，与仅所需的传感器元件被激活时相比，永久激活宏单元的所有传感器元件将促使背景辐射被更强地检测到。

因此，传感器元件或传感器元件的一部分将在测量周期期间被激活和/或停用，以最小化对环境辐射的检测。传感器元件的这种激活和停用在测量周期的开始和结束之间发生，特别是在一个或多个传感器元件相对于测量周期的第一次激活和最终停用之间发生。

宏单元的传感器元件例如针对不同的测量范围分为传感器组。例如，可以将测量范围分为近距范围、中间范围和远距范围，其中，在每个范围中激活宏单元的不同地选择的传感器元件。为此，宏单元的传感器元件可以单独地或至少共同地作为各自的传感器组被激活和/或停用。传感器组的传感器元件可以部分地或完全地重叠，或者它们可以在宏单元内不重叠。这意味着，例如，传感器元件可以是中间范围和远距范围的传感器组的成员，或者其可以专门分配给特定的测量范围。

因此，在测量范围之间的过渡处，具有所有传感器元件的传感器组可能会被停用，而另一个不重叠的传感器组会被激活。在另一个变型中，一部分传感器元件被停用，而一些传感器元件保持激活。如果需要，在后一种变型中，也可以激活之前不工作的其他传感器元件。

每个激活的传感器元件都对由环境辐射引起的噪声基底有一部分贡献。关于测量过程和使用tcspc方法确定的直方图，在不同的测量范围之间出现台阶，这是由于由变化数量的激活的传感器元件对环境辐射的检测引起的。每个传感器元件在其激活期间都对噪声基底有贡献。

测量过程包括多个测量周期。直方图是测量过程的结果。测量周期至少具有激光以最大测量距离来回移动到目标所需的持续时间。直方图将测量周期的测量时段划分为时间片段，也称为仓(bin)。仓对应于整个测量时段的特定持续时间。

如果传感器元件被入射的光子触发，则与从激光脉冲的发射开始的相关飞行时间相对应的仓增加值1。在测量过程中，测量周期执行多次，因此环境辐射基本上均匀地填充仓。但是，反射激光的目标确保在每个测量周期中填充特定的仓，这对应于目标距激光雷达测量系统的距离。多个测量周期导致仓被填充超过目标所处于的噪声基底。在对附图的说明中将更详细地说明tcspc方法。

如果在一个测量过程的所有测量周期中始终在测量周期的相对于另一个测量范围的起始的同一时间切换各个传感器组，则将在直方图中产生台阶。通过检测上升沿和/或局部最大值，有利地执行目标的确定及目标与激光雷达测量系统的距离的确定。尽管在这种情况下仅从一个传感器组切换到另一传感器组，但该台阶仅代表了这样陡峭的上升沿。

建议在第一测量周期中传感器元件在第一时间被激活，并且在第二测量周期中同一传感器元件在第二时间被激活。这也称为时间差。

第一时间和第二时间不同。传感器元件被激活，特别是在从一个测量范围切换到另一测量范围时。可替代地，代替激活一个传感器元件，也可以激活各个传感器组的多个传感器元件。通过从测量周期到测量周期以时间推移的方式激活传感器元件，台阶被平坦化为上升线，也参见对附图的说明。在这方面，大幅简化了目标的检测。该时间优选地基于基准时间，尤其是光发射时间。

例如，测量过程包括x个测量周期。在第一测量周期中，相关的传感器元件或传感器组在仓100处被激活，在第二测量周期中在仓101处被激活，在第三测量周期中在仓102处被激活，等等。在最终测量周期中，激活发生在仓100+x–1。特别是，噪声基底缓慢且均匀地增加。在此仓的时间间隔被选择为示例，如同时间之间的均匀增加。特别是，用于激活传感器元件或传感器组的两个测量周期之间的时间差可以自由地选择并且也可以在测量过程中改变。时间差可以为正也可以为负，即第二时间点可以在第一时间点之后或之前。特别是，随机地或确切地确定时间。

该目的也通过根据专利权利要求2的方法来实现。从属专利权利要求包含对有利实施方式的描述。

关于专利权利要求1的陈述也适用于专利权利要求2。激活传感器元件的方法经过必要的修改与用于停用传感器元件的方法相同。

因此，可以防止噪声基底的下降沿或台阶，而是，可以实现噪声基底的均匀减小。

所描述的时间差有利地用于要激活的传感器组和基本上同时被停用的传感器组。这实现了不同的测量范围的噪声水平之间的平滑过渡。

在下文中，说明有利的实施方式。

建议第一时间发生在第二时间之前或之后。

如果第一时间和第二时间位于指定的时间范围内，则是有利的。

该时间范围定义了在测量周期期间中的时段，两个测量范围之间的转换发生在该测量周期期间中的时段。如果整个时间范围被多个定时时间点均匀地且完全地覆盖，则宽度产生噪声基底的上升或下降的斜率。在该时段内，噪声基底的逐步增加得以延长，这确保了更平坦的增加。例如，之前的示例的时间范围的宽度对应于x个仓的宽度。

连续测量周期的第一时间和第二时间优选地随机选择。

由于系统的统计行为，所有测量周期的时间点的这种随机选择或统计选择都是可能的。平均而言，这会导致噪声基底的平滑增加。特别是，随机选择受指定的时间范围限制。这可以限制噪声基底增加的范围。可替代地，连续的测量周期的两个连续的时间之间的时间差(例如仓)对于测量过程是相同的，如之前的示例。

在另一个实施方式中，连续测量周期的第一时间和第二时间被确切地选择。

这例如可以通过模计数器来执行，在该模计数器的基础上，以递增的计数器来选择时间。例如，为过渡提供10个仓，从而时间选择成，与计数器相关地，特别是随着时间增加，将激活或停用状态填充到逐个仓。如有必要，仓也可以被填充一次以上，其中计数器在值10之后从1重新开始。可替代地，第一仓可以被填充一次以上，之后，下一个仓被填充多次，诸如此类。

如上所述，相同的时间点可以用于多个连续的测量周期。这可以直接连续地执行，或者以多个在其间的测量周期执行。这减小了时间范围的宽度。

如果在测量周期中已经用于激活和/或停用传感器元件的时间在测量过程的随后的测量周期中被排除，则是有利的。

这也适用于传感器组。换句话说，用于激活或停用同一传感器元件的时间只能使用一次。这有利地与时间范围结合。这使得即使随机选择也可以保证任何时间点的使用。

在另一种变型中，时间点可以用于一个以上的测量周期。特别是在统计学选择的情况下，经过一定次数的使用后时间可能会用尽。在确定性选择的情况下，已经预先确定了使用任何时间点的次数。

对于每个时间或仓，可以选择不同次数的使用，直到时间用尽为止。

例如，如果选择具有25ns的时段的200个测量周期，则在每ns有4个仓的情况下，200个测量周期对应于100个仓。因此，每个仓被用作开始时间两次。

在具有200个测量周期和30ns的时段的另一个示例中，在每ns有4个仓的情况下，200个测量周期正好有120个仓可用。对于1，2，2，1，2，2，1，2，2，…的确定性模式，一次使用40个仓，120个仓被用作开始时间两次。

进一步建议，如果一个传感器元件的停用与另一传感器元件的激活有关，则对于测量过程的所有测量周期，传感器元件的激活与停用之间的时间延迟是相同的或者随机分布的。

与这种情况相关地，所指的是从一个测量范围到另一测量范围的过渡，特别是当关于从一个测量范围到另一测量范围的过渡时，一个传感器组被激活而另一传感器组被停用。因此，这是一种时间关系，因为测量范围有利地无间隙地连接在一起以便检测整个测量范围内的所有目标。

这意味着，要激活的传感器元件的激活经历从测量周期到测量周期的时间差。要停用的传感器元件也经历从测量周期到测量周期的时间差。时间偏移对应于连续测量范围的传感器元件的激活与停用之间的时间间隔。时间偏移可以为正、零或负。如果要激活的多个传感器元件的时间差和要停用的多个传感器元件的时间间隔相对于两个连续的测量周期相同，则这两个测量周期的时间偏移也保持相同。如果时间间隔不同，则时间偏移从一个测量周期变化到另一个测量周期。

因此，时间偏移可以在两个、多于两个或所有的测量周期中保持相同，或者也可以由于时间差的随机变化而从测量周期到测量周期变化，特别是确定性地或随机地变化。

有利地，不同传感器组的时间范围不重叠、部分地重叠或完全地重叠。

缺少重叠确保了在测量部分的过渡区域中执行特别精确的测量。如果不存在重叠，则优选地同时激活两个传感器组。

在测量过程中用于激活传感器元件的时间的时间范围优选地与用于停用传感器元件的时间的时间范围为相同大小。特别是，时间范围可以相同或不同。也可以使时间范围相对于彼此偏移。

如果时间范围完全重叠，即，如果一个时间范围完全配合到另一个时间范围，或者如果它们是相同的，则噪声基底以及斜坡内存在的任何有用信号都会从一个测量范围缓慢地均匀地发送到另一个测量范围，其中，直方图中有关给定目标的信息的一部分由两个传感器组部分地提供。

该目的也通过根据专利权利要求8的激光雷达测量系统来实现。

激光雷达测量系统优选地根据前述实施方式之一来设计。特别是，激光雷达测量系统包括发送单元、接收单元和用于接收单元的传感器元件的受时间控制的激活和停用的控制单元。

控制单元是电子单元的一部分。特别是，控制单元包括定时控制单元。例如，定时控制单元由定时控制器形成或包括定时控制器。特别是，定时控制单元控制测量系统的各个元件(特别是传感器元件和发射器元件)的激活和停用。

特别地，定时控制单元被设计为能够执行如以上实施方式中所述的方法。特别地，定时控制单元根据基准时间控制传感器元件的激活和停用，该基准时间例如对应于光脉冲的发送。该时间可以由传感器检测或可以由定时控制单元内在地确定，例如因为定时控制单元还控制激光脉冲的发送。

有利地，根据前述的变型，定时控制单元指定每个测量周期激活和停用传感器元件的时间。

附图说明

在下文中，基于几个附图再次详细说明该方法和激光雷达测量系统。示出的是：

图1是激光雷达测量系统的示意图；

图2是图1的激光雷达测量系统的发送单元和接收单元的前视图；

图3是测量周期的时序图和对应的直方图；

图4是测量过程的时序图。

具体实施方式

图1以示意图的形式示出了激光雷达测量系统10的结构。这种测量系统10旨在用于机动车辆。具体地，测量系统10被静态地布置在机动车辆上，此外，测量系统10本身被便利地静态地设计。这意味着测量系统10及其组件和模块不能或不相对于彼此执行任何的相对运动。

测量系统10包括激光雷达发送单元12、激光雷达接收单元14、发送透镜16、接收透镜18以及电子单元20。

发送单元12形成发送芯片22。该发送芯片22具有多个发射器元件24，为了清楚起见，将多个发射器元件示意性地示出为正方形。在相对侧，接收单元14由接收芯片26形成。接收芯片26包括多个传感器元件28。传感器元件28由三角形示意性地示出。然而，发射器元件24和传感器元件28的实际形状可以与示意图示不同。发射器元件24优选地由垂直腔面发射激光器vcsel形成。传感器元件28优选地由单光子雪崩二极管spad形成。

发送单元12和接收单元14被设计为fpa结构或焦平面阵列。这意味着芯片及其相关元件被布置在平面上，特别是平坦的平面上。各个平面也被布置在光学元件16、18的焦点处或焦平面中。类似地，发射器元件24被布置在发送芯片22的平面上并且位于发送透镜16的焦平面内的测量系统10上。接收透镜18同样适用于接收芯片26的传感器元件28。

发送透镜16被分配给发送单元12，接收透镜18被分配给接收单元14。由发射器元件24发射的激光或入射在传感器元件28上的光穿过各个光学元件16、18。发送透镜16对每个发射器元件24分配特定的立体角。类似地，接收透镜18对每个传感器元件28分配特定的立体角。

由各个发射器元件24发射的激光始终被发送透镜16辐射成相同的立体角。由于接收透镜18，传感器元件28也始终观察到相同的立体角。因此，传感器元件28始终被分配给相同的发射器元件24。具体地，传感器元件28和发射器元件24观察到相同的立体角。由于图1示出了示意图，因此图1中的立体角未被正确地示出。具体地，从测量系统到目标的距离比测量系统本身的尺寸大很多倍。

在该激光雷达测量系统10中，多个传感器元件28被分配给单个发射器元件24，参见图2。分配给共同的发射器元件24的传感器元件28是宏单元36的一部分，宏单元36被分配给发射器元件24。

在测量周期开始时，发射器元件28以激光脉冲30的形式发射激光30。该激光脉冲30穿过发送透镜16并以分配给发射器元件24的立体角被发射。如果目标32位于该立体角内，则至少一部分激光30被该目标反射。来自相应的立体角的反射的激光脉冲30被接收透镜18引导到达相关联的传感器元件28或属于宏单元36的传感器元件28。传感器元件28检测入射的激光脉冲30，其中传感器元件28的触发被时间数字转换器tdc38读取并被写入到直方图。使用飞行时间方法，可以根据激光脉冲30的发送时间来确定从目标32到测量系统10的距离。目标32及它们的距离有利地使用tcspc方法、时间相关的单光子计数来确定。将在下面更详细地描述tcspc方法。

这种测量周期的顺序由电子单元20控制，该电子单元至少可以读出传感器元件28。电子单元20也通过连接部件34连接或可以连接到机动车辆的其他电子部件，特别是用于数据交换。电子单元20在此被示出为示意构造块。但是，不再给出进一步的详细说明。应当注意，电子单元20可以分布在测量系统10的多个部件或组件上。在这种情况下，例如，电子单元20的一部分被实施在接收单元14上。

图2以前视图示意性地示出了发送芯片22和接收芯片26。仅示出了部分细节，其他区域与所示的区域基本上相同。发送芯片22包括已经描述的发射器元件24，这些发射器元件以列和行布置。然而，仅选择该行和列布置作为示例。列由大写罗马数字标注，行由大写拉丁字母标注。

接收芯片26具有多个传感器元件28。传感器元件28的数量大于发射器元件24的数量。传感器元件28也被设计成行和列布置。也仅选择该行和列布置作为示例。列由小写罗马数字编号，行由小写拉丁字母编号。然而，接收芯片26的行或列不涉及各个传感器元件28，而是涉及具有多个传感器元件28的宏单元36。为了更清楚地说明，宏单元36通过虚线彼此分开。宏单元36的传感器元件28全部被分配给单个发射器元件24。例如，宏单元i、a被分配给发射器元件i、a。由传感器元件24发射的激光30映射到相关联的宏单元36的至少一部分传感器元件28上。

传感器元件28可以被单独地或至少成组地激活和停用。因此，宏单元36的相关的传感器元件28可以被激活而不相关的传感器元件可以被停用。这使得能够补偿成像误差。这种成像误差例如可以是静态误差，例如光学元件16、18的成像误差或视差误差，其示例在以下部分中进行说明。

由于视差，例如，在近距范围中即与目标32相距很小的距离处发射的激光30成像到布置在图2的顶部的宏单元36的传感器元件28上。然而，如果目标距离测量系统10较远，则反射的激光30将照射到宏单元36的下部区域上，因此会照射到下方的传感器元件28上。由于视差引起的入射激光的移位具体地取决于单元的布置和测量系统10的物理设计。

因此在测量周期期间激活和停用宏单元36的传感器元件28，从而停用未点亮的传感器元件。由于每个激活的传感器元件将环境辐射检测为噪声基底，因此停用未点亮的传感器元件会将测量的噪声基底保持到最小。举例来说，在图2中在接收芯片26上示出了三个传感器组。

通过示例的方式，在此示出了传感器组α、β和γ，它们仅用于说明该方法。原则上，传感器组也可以不同地选择。传感器组α包括单个传感器元件28，在测量周期开始时用单个传感器元件28检测近距范围。传感器组β包括在中间测量距离处激活的多个传感器元件28。传感器组γ包括在远距范围内激活的多个传感器元件28。传感器组β的传感器元件28的数量最大，其次是传感器组γ。

仅是针对传感器组α、β和γ的传感器元件28的选择被选择为示例并且在应用情况中也可以不同于所示的内容，如同传感器元件28的设计和相对于发射器元件24的布置也可以如此。

在近距范围中，通常只有少量的传感器元件28激活。例如，这些传感器元件28也可以在设计上与其他的传感器元件28不同，以满足对近距范围的特定要求。

传感器组γ是传感器组β的部分细节，但是还包括传感器组γ独有的两个传感器元件28。例如，不同的传感器组也可以完全地重叠，即具有多个共同的传感器元件28。但是，所有的传感器元件28也可以专门分配给该传感器组。也可能会发生，传感器元件28的仅一部分对于一个传感器组是独有的，其余的传感器元件28是多于一个传感器组的一部分。

在从第一测量范围到第二测量范围(例如从中间范围到远距范围)的过渡处，仅先前激活的传感器组中的一部分传感器元件在之后被停用，其中一部分传感器元件保持被激活，并且另外数量的传感器元件28可能被激活。

传感器元件28连接到时间数字转换器tdc38。该tdc38是电子单元20的一部分。tdc38被实施在每个宏单元36的接收单元上，并且与宏单元36的所有传感器元件28连接。然而，tdc38的这种设计变型仅是示例。

被实施为spad的传感器元件28(同时是激活的)可以由入射的光子触发。这种触发由tdc38读出。然后，tdc38将该检测值输入到测量过程的直方图中。该直方图将在下面详细说明。检测后，必须先在spad上再次建立所需的偏置电压。在这个时段内，spad处于盲状态并且无法被入射的光子触发。充电所需的时间也已知为死区时间。在该情况下还应注意，不激活的spad需要一定的时间来建立工作电压。

测量系统10的发射器元件24顺序地发射它们的光脉冲，例如逐行或逐排地发射。这防止了发射器元件24的行或列触发宏单元36的相邻行或列的传感器元件28。特别是，宏单元36的仅处于激活的传感器元件28是相应的发射器元件24已经发射了激光30的传感器元件。

如已经提到的，tcspc方法被提供用于确定目标的距离。基于图3对此进行说明。在tcspc中，执行测量过程以确定存在的任何目标及它们与测量系统10之间的距离。测量过程包括多个基本上类似的测量周期，为了产生直方图，这些测量周期被相同地重复。

然后评估该直方图以确定任何目标及它们的距离。图3包括多个子图a、b、c、d、e、f、g，每个图都有其自己的y轴，但它们共享一个共同的x轴，在该x轴上绘制了时间。图3a至图3f示出了单个测量周期，其中图3g示出了整个测量过程的结果。测量过程在时间tstart开始，在时间tende结束。

图3a示出了在测量周期过程中发射器元件的活动46。发射器元件在时间t2被激活，之后不久在时间t2*被停用，引起激光脉冲发射。

图b、c和d示出了在测量周期内传感器组α、β和γ的传感器元件28的活动阶段。在时间t0发射激光脉冲之前，传感器组α的传感器元件已被充电，并且在时间t1已处于激活状态。时间t1和t2可以在时间上重合或相对于彼此偏移。因此，传感器组α最晚在激光脉冲30被发射时处于激活状态。这对应于近距范围。

传感器组β的传感器元件在时间t3在传感器组α被停用之前不久被充电，并且在时间t4在传感器组α被停用时处于激活状态。覆盖中间范围的传感器组β保持激活状态较长时间，直到在向远距范围过渡时被断开。

传感器组γ的传感器元件28的活动示出于图3d中。因为传感器组γ部分地是β的子组，所以重叠的传感器元件28在时间t7处保持激活，而传感器组β的其他传感器元件28被停用。传感器组γ的剩余的传感器元件28已在时间t6被提前充电。传感器组γ也保持很长一段时间处于激活状态，直到在时间t8被停用。时间t8也对应于时间tende处的测量周期的结束。然而，在其他的示例性实施例中，测量周期的结束不需要与最后的激活的传感器组的停用确切相同。测量周期的开始42由时间tstart定义，测量周期的结束44由时间tende定义。

因此，测量周期包括激光脉冲46的发射、传感器组之间的切换以及在近距范围48、中间范围50和远距范围52中的入射光的检测。

图3e示出了位于中间范围中的目标32的示例。该图示对应于目标32的反射表面。在时间t5，可以通过传感器组β的激活的传感器元件28检测在目标32上反射的激光脉冲30。

图3f示出了直方图54，直方图表示多个测量周期的示例性填充。直方图将整个测量周期划分为各个时间片段。直方图54的这种时间片段也称为仓56。填充直方图54的tdc38读取传感器元件28。只有激活的传感器元件28能将检测值58传送到tdc38。如果spad被光子触发，则tdc38用数字1或检测值58填充直方图，该直方图例如由存储器表示。tdc将检测值58与当前时间相关联，并用数字值填充直方图54的对应的仓56。

由于在中间范围中仅具有单一目标32，因此仅该一个目标32能够被检测到。然而，在整个测量周期中，直方图填充有检测值58。这些检测值58由背景辐射产生。背景射线的光子可以触发spad。因此，由此产生的噪声基底的水平取决于激活的spad的数量，即，取决于传感器组中的传感器元件28的数量。

可以看出，在近距范围48中，仅两个仓56分别被填充一个检测值58，而第三仓保持为空。这对应于检测的背景辐射。由于只有一个spad是激活的，因此检测次数非常少。

在其之后的中间范围50中，传感器组β是激活的，传感器组β具有多个激活的传感器元件28。因此，所检测到的背景辐射也较大，因此平均用三个检测值58填充一个仓，有时用4个或2个检测值58填充一个仓。在测量周期的时间t5目标32的反射表面所位于的区域32中，检测值58的数量显著增大。在此，在直方图54中记录了七个或八个检测值58。

在远距范围52中没有可以检测到的目标。在此，仅背景辐射被示出为，每个仓平均有1到2个检测值58。因此，噪声基底的平均值低于中间范围50中的噪声基底的平均值，因为spads的数量也更低。然而，由于具有传感器组α的近距范围48仅示出传感器组γ的传感器元件28的数量的一部分，因此检测值58的平均值高于近距范围48中的平均值。

如已经提到的，所示的直方图仅以示例的方式被填充。仓的数量及它们的填充水平在实际测量周期中可能会显著不同。通常，从单个测量周期或几个测量周期还不能检测到目标32。因此，使用tcspc方法依次地执行多个测量周期。每个测量周期都填充相同的直方图。这种已经被多个测量周期填充的直方图示于图3g中。

图3g的直方图也由数字填充的仓形成。然而，为了提供更清楚的图，每个仓的图示在该图中省略，取而代之仅与仓的填充水平相对应地绘制了一条线。

在近距范围48中获得低噪声基底，在中间范围50中获得最高的噪声背景，这是因为在此大多数传感器元件也处于激活状态。在远距范围52中，确定的噪声背景位于近距范围48的噪声基底与远距范围50的噪声基底之间。另外，在中间范围50中被目标32反射的激光30的检测也可以以峰值33的形式被看到。所检测的背景辐射在统计上是均匀分布的，因此，根据激活的传感器元件的数量提供了一条基本上直的线。但是，目标及其反射表面始终位于同一位置，并且在测量周期之和中，峰值33突出超过噪声基底。

当根据图3g确定直方图时，图3的测量周期被相同地重复多次。具体地，所描述的所有动作总是在相同的时间t0至t8被执行。

现在评估图3g的直方图以便识别目标并确定它们的距离。为了检测，通常评估上升沿、即直方图形状的陡峭上升沿。根据目标32所位于的时间间隔，可以通过光速来计算到目标的距离。在根据图3g的直方图中，当目标位于与近距范围和中间范围之间的切换范围以及中间范围和远距范围之间的切换范围相对应的距离处时，出现问题。

如果规定在切换时不对潜在的目标进行评估，则系统将在这些过渡区域中被看不到。另一方面，如果不进行这种规定，则即使没有静态目标或者无法将实际信号与切换时间的沿进行区分，也始终会在切换时间检测到静态目标。通过对传感器元件的控制的以下设计来解决该问题。将参考图4更详细地说明该方法。

测量周期的基本顺序与图3b中所示的顺序没有改变。但是，测量过程的每个测量周期与其他测量周期略有不同。图4a、图4b、图4c、图4d、图4e示出了与图3a、图3b、图3c、图3d相同的过程，但是具有三个不同的测量周期。例如，测量过程的第一测量周期由实线60表示，测量过程的最终测量周期由点划线64表示，并且测量过程的中间测量周期由虚线62表示。关于子图a、b、c、d，对应的线由后缀b、c、d进行补充。

下面仅描述激活和停用传感器组及其传感器元件的时间。如果这些元件是spad，则它们还必须被充电。为了简单起见，没有描述该充电阶段。图3中关于测量周期以及测量过程的先前描述也适用于以下描述，只要它们与前面的描述不冲突。

在时间ta，在测量周期60、62和64的过程中激活传感器组α。对于测量过程的所有的测量周期，该时间ta保持不变。

发射器元件24在时间tb被激活并且在时间tc被停用，引起激光脉冲30被发射。时间ta在时间tb之前，或者两者相同。

在测量周期60中在传感器组β被激活的时间td停用第一传感器组α。然而，在相同测量过程的后续测量周期62中，第一传感器组α未被停用直至稍后的时间te。同样地，在测量周期62的期间，传感器组β仅在时间te被激活。关于再之后的随后的测量周期，传感器组α和传感器组β仅在时间tf被停用或被激活。具体地，时间tf位于时间te之后，时间te又位于时间td之后。在测量周期的数量上，近距范围48的长度和中间范围50的长度以及它们的结束或开始在时间上是偏移的。这会使陡峭上升的台阶平坦化，参见图4f。如果各个测量周期的时间之间的时间差相同，则获得均匀的增长。例如，这样的时间差可以等于仓的持续时间。原则上，每个测量周期的时间差可以不同，其中时间差的均匀分布是优选的。

在两个测量周期中相对于单个时间点的时间间隔称为时间差。

噪声基底的平坦增加或减小是由于以下事实：在测量周期60中从时间td开始传感器组β对噪声基底的分量有贡献。然而，在测量周期62中噪声基底的分量仅从时间te开始被引入，并且在测量周期64中仅从时间tf开始被引入。因此，噪声基底缓慢而稳定地增加。由于直方图将测量周期的测量持续时间分为多个仓，因此增加仍然基本上是逐步的。但是，步长非常小，以至于在直方图的评估时它们不会引起问题。特别是，斜坡延伸到大于光脉冲的持续时间的持续时间，特别是光脉冲的持续时间的倍数。

在直方图的后续评估中，可以容易地检测到不同的测量范围之间的过渡处的目标。而且，这还可以防止错误的检测。

传感器组α的激活不需要任何这样的时间差，因为激光脉冲始终是在相同的时间发射的，然后传感器组α已经处于激活状态。

从传感器组β到传感器组γ的过渡类似于从传感器组α到传感器组β的过渡。对于测量周期60，这是时间th，对于测量周期62，是时间ti，并且对于测量周期64，是时间tk。因此，在直方图中从中间范围50的噪声基底到远距范围52的噪声基底的降低更平坦和更均匀。

可选地，远距范围52也可以在时间t1、tm和tn以具有时间差的时间偏移而被停用。

对于不同的测量周期可以随机地选择该时间。具体地，对于不同的测量周期随机地选择时间差。因此，产生的统计平均值是均匀增加的噪声基底。指定了从td到tf的时间范围66，从其中随机地选择时间。另一个时间范围68从th延伸到tk。

可替代地，也可以例如通过预定的模式确定性地选择该时间。优选地，确定性选择提供时间的均匀分布。

可选地，在时间范围66、68内已经被用于激活或停用传感器组的时间可以不再被选择用于另外的测量周期。例如，如果在第一个测量周期中选择了时间te，则该时间不再可用于后续的测量周期。这允许进行随机选择，但是仍然可以使用预先确定的时间组。特别是，这种统计选择可以排除某些错误源。

根据图4c和图4d，在传感器组γ被激活的同时，传感器组β被停用。因此，传感器组β的传感器元件的停用与传感器组γ的传感器元件的激活之间的时间偏移等于零。该时间偏移对于所有的测量周期60、62和64都是相同的，并且在整个测量过程中都不会改变。

时间偏移是在单个测量周期内传感器组被停用的时间与传感器组被激活的时间之间的时间差。

在可替代实施例中，该时间偏移可以不等于零。例如，传感器组γ被激活并且传感器组β直至时间偏移已经过去才被停用。在相反方向上也是可能的。如果传感器组具有重叠的传感器元件，则在两个传感器组之间切换时的这种相同的时间偏移是有利的。这可以确保噪声基底的均匀增加或均匀减少。

但是，时间偏移量也可以针对不同的测量周期变化。例如，这在连续的传感器组之间没有传感器元件的重叠的情况下是可能的。

例如，如果随机地并且彼此独立地选择用于停用传感器组β的时间以及用于激活传感器组γ的时间，则随机选择是有用的。然而，如已经描述的，确定性的选择也是可能的。

为了执行该方法，测量系统的电子单元20具有定时控制单元。该定时控制单元为测量系统限定时间，并且还控制元件的时间顺序。具体地，该定时控制单元指定直方图的时间，并控制各个传感器元件和发射器元件的激活和停用。另外，定时控制单元使得直方图能够被正确地添加。定时控制单元还对激活和停用各个元件的每个测量周期指定时间。

附图标记的说明

10激光雷达测量系统

12激光雷达发送单元

14激光雷达接收单元

16发送透镜

18接收透镜

20电子单元

22发送芯片

24发射器元件

26接收芯片

28传感器元件

30激光/激光脉冲

32目标

33峰值

34连接部件

36宏单元

38tdc

40x轴(时间)

42测量周期的开始

44测量周期的结束

46激光脉冲的发射

48近距范围的检测

50中间范围的检测

52远距范围的检测

54直方图

56仓

58检测值

60b，60c，60d实线

62b，62c，62d虚线

64b，64c，64d点划线

66时间范围

68时间范围

α，β，γ传感器组

i，ii，...发送芯片的列

i，ii，...接收芯片的列

a，b，...发送芯片的行

a，b，...接收芯片的行

tstart时间

tende时间

t0时间

t1时间

t2时间

t2·时间

t3时间

t4时间

t5时间

t6时间

t7时间

t8时间

ta时间

tb时间

tc时间

td时间

te时间

tf时间

tg时间

th时间

ti时间

tk时间

tl时间

tm时间

tn时间