DE102020107450A1

DE102020107450A1 - Lidar sensor device for a motor vehicle, method for operating a lidar sensor device and motor vehicle

Info

Publication number: DE102020107450A1
Application number: DE102020107450.6A
Authority: DE
Inventors: Rachid Khlifi
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) für ein Kraftfahrzeug (22), aufweisend eine Lichtsendeanordnung (3) mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit (4) und eine Lichtempfangsanordnung (5) für reflektiertes, gesendetes Licht, wobei die Lichtempfangsanordnung (5) zwei Empfangseinheiten (6, 7) mit jeweils einer Lichtdetektionseinheit und einer dieser vorgeschalteten Polarisationsfolie (17, 18) umfasst, wobei die Polarisationsfolie (17) einer erste Sensordaten aufnehmenden der Empfangseinheiten (6, 7) eine erste Polarisationsrichtung und die Polarisationsfolie (18) der zweite Sensordaten aufnehmenden anderen Empfangseinheit (7) eine zu der ersten Polarisationsrichtung senkrechte, zweite Polarisationsrichtung auswählt, wobei eine Steuereinrichtung (20) zur Auswertung der ersten und zweiten Sensordaten der Lichtempfangsanordnung (5) unter Berücksichtigung der jeweiligen Polarisationsrichtung vorgesehen ist.

Lidar sensor device (1a, 1b) for a motor vehicle (22), comprising a light transmission arrangement (3) with at least one light transmission unit (4) and a light reception arrangement (5) for reflected, transmitted light, the light reception arrangement (5) having two receiving units (6 , 7) each with a light detection unit and a polarizing film (17, 18) connected upstream thereof, the polarizing film (17) of one of the receiving units (6, 7) receiving first sensor data having a first polarization direction and the polarizing film (18) of the other receiving second sensor data Receiving unit (7) selects a second polarization direction perpendicular to the first polarization direction, a control device (20) being provided for evaluating the first and second sensor data of the light receiving arrangement (5) taking into account the respective polarization direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lidar-Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Lichtsendeanordnung mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit und eine Lichtempfangsanordnung für reflektiertes, geendetes Licht. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Lidar-Sensoreinrichtung in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a lidar sensor device for a motor vehicle, having a light transmission arrangement with at least one light transmission unit and a light reception arrangement for reflected, emitted light. In addition, the invention relates to a method for operating such a lidar sensor device in a motor vehicle and a motor vehicle.

Lidar-Sensoren werden, ergänzend und/oder ersetzend für andere Umgebungssensoren, auch im automotiven Bereich immer häufiger eingesetzt. Lidar-Sensoren nutzen ultraviolettes, sichtbares oder nahinfrarotes Licht, um Objekte zu detektieren. Mithin weisen Lidar-Sensoreinrichtungen üblicherweise eine Lichtsendeeinheit mit einer Lichtquelle, die die Szene ausleuchtet, sowie eine Lichtempfangseinheit für gesendetes und an wenigstens einem Objekt reflektiertes Licht auf. Bei der Lichtquelle handelt es sich dabei häufig um einen Laser. Zur Detektion gesendeten und reflektierten Lichtes weist eine Empfangseinheit als Lichtdetektionseinheit beispielsweise einen Photomultiplier oder aber bevorzugt einen Festkörper-Fotodetektor, beispielsweise einen Fotodioden-Array, auf. Über Laufzeiten können beispielsweise Abstände zu den Objekten bestimmt werden.Lidar sensors are used, in addition to and / or as a replacement for other environmental sensors, also in the automotive sector with increasing frequency. Lidar sensors use ultraviolet, visible or near-infrared light to detect objects. Lidar sensor devices therefore usually have a light transmission unit with a light source that illuminates the scene, as well as a light reception unit for light that is transmitted and reflected on at least one object. The light source is often a laser. For the detection of transmitted and reflected light, a receiving unit has as a light detection unit, for example a photomultiplier or, however, preferably a solid-state photodetector, for example a photodiode array. For example, distances to the objects can be determined using transit times.

Lidar-Sensoren weisen insbesondere im Hinblick auf wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, automatisierte Fahrzeugführungsfunktionen Vorteile auf. Allerdings ist die Leistungsfähigkeit heutiger, klassischer Lidar-Sensoreinrichtungen, die bei assistierten Fahrzeugfunktionen und Sicherheitsfunktionen eingesetzt werden, gegebenenfalls noch nicht ausreichend für die hohen Anforderungen an automatisierte Fahrfunktionen, insbesondere ab Stufe 3. Beispielsweise erlauben klassische Lidar-Konzepte nicht oder nur eingeschränkt, die Ausdehnung von Objekten in drei Dimensionen (Länge, Breite, Tiefe) zu erfassen. Weiterhin verschlechtert sich die Leistungsfähigkeit von Lidar-Sensoren drastisch, wenn sich ein mit dem Lidar-Sensor ausgestattetes Kraftfahrzeug in komplexeren urbanen Umgebungen, in Tunneln oder in Parkhäusern befindet. Hierzu kommt noch, dass die Leistungsfähigkeit eines monostatischen Lidar-Sensors durch den bereitstehenden Bauraum und die zugelassene Sendeleistung aufgrund der Augensicherheit begrenzt ist.Lidar sensors have advantages in particular with regard to at least partially, in particular completely, automated vehicle guidance functions. However, the performance of today's classic lidar sensor devices, which are used in assisted vehicle functions and safety functions, may not be sufficient for the high demands on automated driving functions, especially from level 3. For example, classic lidar concepts do not allow expansion or only to a limited extent of objects in three dimensions (length, width, depth). Furthermore, the performance of lidar sensors deteriorates drastically when a motor vehicle equipped with the lidar sensor is located in more complex urban environments, in tunnels or in parking garages. In addition, the performance of a monostatic lidar sensor is limited by the space available and the permitted transmission power due to eye safety.

DE 10 2016 220 468 A1 betrifft einen Lidar-Sensor zur Erfassung eines Objektes. Dabei weist der Lidar-Sensor mindestens eine Sendeeinheit zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung und eine Empfangseinheit zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung, die vom Objekt reflektiert wurde, auf. Zudem ist ein refraktives Element vorgesehen, welches zumindest teilweise durchlässig für die elektromagnetische Strahlung ist. Der Kern der dortigen Idee besteht darin, dass das wenigstens eine refraktive Element wenigstens eine optische Linse und einen Strahlteiler zur Teilung der elektromagnetischen Strahlung aufweist, wobei zwei Brennebenen vorhanden sind. Hierbei sind die Sendeeinheit und die Empfangseinheit in wenigstens einer Brennebene mindestens eines refraktiven Elements positioniert. Dabei können auch mehrere Sendeeinheiten und mehrere Empfangseinheiten vorgesehen sein, die unterschiedliche Polarisationsrichtungen vermessen können, um eine Verifikation von Messungen zu erlauben. DE 10 2016 220 468 A1 relates to a lidar sensor for detecting an object. The lidar sensor has at least one transmitting unit for emitting electromagnetic radiation and one receiving unit for receiving electromagnetic radiation that has been reflected from the object. In addition, a refractive element is provided which is at least partially permeable to the electromagnetic radiation. The core of the idea there is that the at least one refractive element has at least one optical lens and a beam splitter for splitting the electromagnetic radiation, with two focal planes being present. Here, the transmitting unit and the receiving unit are positioned in at least one focal plane of at least one refractive element. Several transmitting units and several receiving units can also be provided, which can measure different polarization directions in order to allow verification of measurements.

DE 10 2017 211 707 A1 betrifft ein Verfahren und eine Lidarvorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs mit mindestens zwei pulskodierten Strahlen. Dabei ist wenigstens eine Strahlenquelle zum Erzeugen und zum Emittieren der wenigstens zwei Strahlen in einem Puls-Pause-Muster in Richtung des Abtastbereichs vorgesehen. Mittels eines Detektors können mindestens zwei an einem Objekt gestreute und/oder reflektierte Strahlen empfangen werden, wobei die mindestens zwei erzeugten Strahlen durch einen Polarisationskodierer unterschiedlich polarisierbar sind und wobei der Detektor einen Polarisationsanalysator aufweist, der die gestreuten und/oder reflektierten Strahlen mit einer definierten Polarisationsabfolge abgleicht und bei einer Übereinstimmung der Polarisationsabfolge der mindestens zwei gestreuten und/oder reflektierten Strahlen mit der definierten Polarisationsabfolge die wenigstens zwei reflektierten Strahlen transmittiert. So kann ein Polarisationsvektor der empfangenen Strahlen rekonstruiert werden. DE 10 2017 211 707 A1 relates to a method and a lidar device for scanning a scanning area with at least two pulse-coded beams. At least one radiation source is provided for generating and emitting the at least two beams in a pulse-pause pattern in the direction of the scanning area. By means of a detector, at least two beams scattered and / or reflected on an object can be received, the at least two beams generated being polarizable differently by a polarization encoder and the detector having a polarization analyzer that detects the scattered and / or reflected beams with a defined polarization sequence aligns and, if the polarization sequence of the at least two scattered and / or reflected beams matches the defined polarization sequence, the at least two reflected beams are transmitted. In this way, a polarization vector of the received rays can be reconstructed.

DE 101 49 206 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kartographieren einer Straße sowie ein Unfallverhütungssystem. Dabei sollen anstelle von Kameras oder zusätzlich zu den Kameras Abtast-Laserradars zur Verfügung gestellt werden, die senkrecht zu einer Straße nach unten Wellen emittieren und reflektierte Wellen empfangen, woraus Informationen über den Abstand zwischen den Laserradars und dem Boden abzuleiten sind, die bei der Bildung einer Datenbank zum Kartographieren verwendet werden können. DE 101 49 206 A1 relates to a method and a device for mapping a road and an accident prevention system. Instead of cameras or in addition to the cameras, scanning laser radars are to be made available that emit waves downwards perpendicular to a road and receive reflected waves, from which information about the distance between the laser radars and the ground can be derived from the formation a database can be used for mapping.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere eine verbesserte Leistungsfähigkeit hinsichtlich einer Objektklassifikation bereitstellende, verbesserte Lidar-Sensoreinrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved lidar sensor device that provides, in particular, improved performance with regard to object classification.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Lidar-Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lichtempfangsanordnung zwei Empfangseinheiten mit jeweils einer Lichtdetektionseinheit und einer dieser vorgeschalteten Polarisationsfolie umfasst, wobei die Polarisationsfolie einer erste Sensordaten aufnehmenden der Empfangseinheiten eine erste Polarisationsrichtung und die Polarisationsfolie der zweite Sensordaten aufnehmenden anderen Empfangseinheit eine zu der ersten Polarisationsrichtung senkrechte, zweite Polarisationsrichtung auswählt, wobei eine Steuereinrichtung zur Auswertung der ersten und zweiten Sensordaten der Lichtempfangsanordnung unter Berücksichtigung der jeweiligen Polarisationsrichtung vorgesehen ist.To achieve this object, it is provided according to the invention in a lidar sensor device of the type mentioned above that the light receiving arrangement comprises two receiving units, each with a light detection unit and a polarizing film connected upstream thereof, the polarizing film being a first sensor data The receiving unit of the receiving units selects a first polarization direction and the polarization film of the other receiving unit receiving the second sensor data selects a second polarization direction perpendicular to the first polarization direction, a control device being provided for evaluating the first and second sensor data of the light receiving arrangement taking into account the respective polarization direction.

Erfindungsgemäß wird mithin vorgeschlagen, eine einfach umsetzbare, die Leistungsfähigkeit einer Lidar-Sensoreinrichtung erhöhende Modifikation vorzunehmen, nämlich polarisationsselektive Polarisationsfolien zu verwenden, um nach Polarisationsrichtung aufgeschlüsselte Sensordaten zu erhalten, was es wiederum ermöglicht, die Lidar-Sensoreinrichtungen zur Polarimetrie einzusetzen. Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, zusätzliche Informationen zur Polarisationsrichtung, insbesondere Linearpolarisation und/oder zirkuläre Polarisation zu sammeln, um somit eine verbesserte Aussage über detektierte Objekte, beispielsweise deren Form und Beschaffenheit, zu erhalten.According to the invention, it is therefore proposed to make a modification that is easy to implement and increase the performance of a lidar sensor device, namely to use polarization-selective polarization films in order to obtain sensor data broken down according to polarization direction, which in turn makes it possible to use the lidar sensor devices for polarimetry. In other words, it is proposed to collect additional information on the direction of polarization, in particular linear polarization and / or circular polarization, in order to obtain improved information about detected objects, for example their shape and properties.

Die Auswahl einer entsprechenden Polarisationsrichtung erfolgt durch für Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung durchlässige (und für die dazu senkrechte Polarisationsrichtung sperrende) Polarisationsfolien. Auf diese Weise können Polarisationsrichtungen gefiltert werden. Dabei sind die Polarisationsfolien wenigstens empfangsseitig angebracht, so dass das zurückgestreute beziehungsweise reflektierte Licht in zwei Anteile aufgeteilt werden kann, wobei bevorzugt die erste und die zweite Polarisationsrichtung Linearpolarisationen sein können, insbesondere also aus der Gruppe umfassend horizontale und vertikale Polarisation gewählt werden können. Dann entstehen beispielsweise horizontale und vertikale Anteile als erste und zweite Sensordaten, die sowohl separat ausgewertet werden können, aber auch gemeinsam, um, wie aus der Polarimetrie grundsätzlich bekannt, weitere Schlussfolgerungen ziehen zu können. Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von zirkulären Polarisationen denkbar (insbesondere links bzw. rechts zirkulär).The selection of a corresponding polarization direction is carried out by means of polarization foils which are transparent to light of a certain polarization direction (and which block the polarization direction perpendicular thereto). In this way, polarization directions can be filtered. The polarization foils are attached at least on the receiving side so that the backscattered or reflected light can be divided into two parts, the first and second polarization directions preferably being able to be linear polarizations, in particular being able to be selected from the group comprising horizontal and vertical polarization. Then, for example, horizontal and vertical components arise as first and second sensor data, which can be evaluated both separately, but also together, in order to be able to draw further conclusions, as is fundamentally known from polarimetry. In principle, the use of circular polarizations is also conceivable (in particular left or right circular).

Denkbar und vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch, wenn die Lidar-Sensoreinrichtung eine der Lichtsendeeinheit im Sendepfad nachgeschaltete oder nachschaltbare Polarisationsfolie zur Einstellung einer Sende-Polarisationsrichtung des gesendeten Lichts aufweist. Mithin kann auch sendeseitig eine Polarisationsfolie verwendet werden, damit die Polarisationsrichtung des gesendeten Lichts festgelegt ist und beispielsweise Polarisationswechsel beobachtet werden können. Dabei sei angemerkt, dass in alternativen Ausgestaltungen die Lichtsendeeinheit selbst oder ein Zusatzelement auch anders ausgestaltet werden kann, um Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung auszusenden, insbesondere entweder der ersten oder der zweiten Polarisationsrichtung. Beispielsweise kann gezielt Licht der ersten oder der zweiten Polarisationsrichtung erzeugt werden und/oder es kann ein anderes optisches Element sendeseitig eingesetzt werden, um von der Lichtquelle ausgesendetes, polarisationsdiverses Licht in gesendetes Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung umzuwandeln. Allgemein kann also gesagt werden, dass bevorzugt die Lichtsendeeinheit ausgebildet ist, gezielt eine bestimmte Polarisationsrichtung des gesendeten Lichtes bereitzustellen. Um dies auf einfache Weise zu ermöglichen kann hierzu ebenso eine Polarisationsfolie verwendet werden.In the context of the present invention, however, it is also conceivable and advantageous if the lidar sensor device has a polarization film, which is connected or can be connected downstream of the light transmission unit in the transmission path, for setting a transmission polarization direction of the transmitted light. A polarization film can therefore also be used on the transmission side so that the polarization direction of the transmitted light is fixed and, for example, polarization changes can be observed. It should be noted here that in alternative configurations the light transmission unit itself or an additional element can also be configured differently in order to transmit light of a specific polarization direction, in particular either the first or the second polarization direction. For example, light of the first or second polarization direction can be generated in a targeted manner and / or another optical element can be used on the transmission side in order to convert polarization-diverse light emitted by the light source into emitted light of a specific polarization direction. In general, it can therefore be said that the light transmission unit is preferably designed to provide a specific polarization direction of the transmitted light in a targeted manner. In order to make this possible in a simple manner, a polarization film can also be used for this purpose.

Vorzugsweise können die Polarisationsfolien, insbesondere in einem Trägermaterial, ein dichroitisches Material umfassen. Dichroitische Materialien weisen üblicherweise wenigstens eine optische Achse auf, wobei durch die Anordnung der Moleküle im Kristallmaterial bestimmte Polarisationen geblockt und andere durchgelassen werden können, so dass dichroitische Materialien letztlich als eine Art Filter wirken. In einer konkreten Ausgestaltung kann als Trägermaterial beispielsweise Kunststoff oder Glas verwendet werden, wobei als dichroitisches Material beispielsweise Kupfer (II)-Acetat-Monohydrat verwendet werden kann.The polarization films, in particular in a carrier material, can preferably comprise a dichroic material. Dichroic materials usually have at least one optical axis, and the arrangement of the molecules in the crystal material allows certain polarizations to be blocked and others to pass through, so that dichroic materials ultimately act as a type of filter. In a specific embodiment, plastic or glass, for example, can be used as the carrier material, with copper (II) acetate monohydrate, for example, being used as the dichroic material.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die insbesondere als Pixelarrays ausgebildeten Lichtdetektionseinheiten benachbart angeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung zur Zuordnung von ersten zu zweiten Sensordaten, insbesondere Pixeln zueinander, die denselben Reflexionsort betreffen, ausgebildet ist. Während es grundsätzlich denkbar ist, zwei getrennte Pixelarrays als Lichtdetektionseinheiten zu verwenden, ist es durchaus auch möglich, beispielsweise Bereiche auf einem Pixelarray jeweils einer Polarisationsrichtung zuzuordnen. Die Lichtdetektionseinheiten, insbesondere Pixelarrays, werden mithin separat mit unterschiedlichen Polarisationsfolien abgedeckt, so dass jedes der beiden Pixelarrays reflektiertes Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtungen detektiert. Beispielsweise können die Polarisationsfolien auf die Pixelarrays aufgeklebt werden. Auf diese Weise können die beiden Anteile der Polarisation, beispielsweise vertikale und horizontale Anteile oder links drehende und rechtsdrehende Polarisationsanteile, separat detektiert werden.In a particularly preferred embodiment of the present invention, it can be provided that the light detection units, in particular designed as pixel arrays, are arranged adjacent, the control device being designed to assign first to second sensor data, in particular pixels to one another, which relate to the same reflection location. While it is fundamentally conceivable to use two separate pixel arrays as light detection units, it is also entirely possible, for example, to assign areas on a pixel array to a respective polarization direction. The light detection units, in particular pixel arrays, are therefore covered separately with different polarization films, so that each of the two pixel arrays detects reflected light of different polarization directions. For example, the polarization films can be glued onto the pixel arrays. In this way, the two components of the polarization, for example vertical and horizontal components or left-rotating and right-rotating polarization components, can be detected separately.

Besonders bevorzugt sind die beiden Lichtdetektionseinheiten, insbesondere Pixelarrays, gleich groß ausgebildet und/oder unmittelbar nebeneinander, insbesondere in einem Abstand, der kleiner als 1 cm ist, angeordnet. Bei gleich großen Pixelarrays ist der Abstand korrespondierender Pixel konstant und kann somit durch die Steuereinrichtung, beispielsweise in einer Detektionssoftware berücksichtigt werden, um korrespondierende Pixel, deren Polarisationsanteile verglichen werden sollen, auffinden zu können. Gerade im Kontext zweier eng beieinander angeordneter Lichtdetektionseinheiten ist es ohnehin zweckmäßig, wenn die Lichtsendeeinheit und die beiden Empfangseinheiten einen monostatischen Lidar-Sensor bilden. Das bedeutet, die Lichtsendeeinheit und die beiden Empfangseinheiten sind nah beieinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Mit anderen Worten kann in dieser Ausgestaltung die Lidar-Sensoreinrichtung einen monostatischen Lidar-Sensor umfassen, der eine Lichtsendeeinheit und zwei Empfangseinheiten, insbesondere bei Pixelarrays mit unterschiedlichen Polarisationsfolgen, in geringem Abstand innerhalb eines Gehäuses aufweist.The two light detection units, in particular pixel arrays, are particularly preferably designed to be of the same size and / or are arranged directly next to one another, in particular at a distance that is less than 1 cm. If the pixel arrays are of the same size, the distance between the corresponding pixels is constant and can thus be taken into account by the control device, for example in detection software, in order to be able to find corresponding pixels whose polarization components are to be compared. Especially in the context of two light detection units arranged close together, it is expedient in any case if the light transmitting unit and the two receiving units form a monostatic lidar sensor. This means that the light transmitting unit and the two receiving units are arranged close to one another in a common housing. In other words, in this embodiment, the lidar sensor device can comprise a monostatic lidar sensor which has a light transmitting unit and two receiving units, in particular in the case of pixel arrays with different polarization sequences, at a short distance within a housing.

In einer anderen Ausgestaltung ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch denkbar, zwei voneinander entfernte Lichtsendeeinheiten als Teil der Lichtsendeanordnung vorzusehen, mithin insbesondere zwei monostatische Lidar-Sensoren mit unterschiedlichen Gehäusen vorzusehen, wobei jeder der beiden Lidar-Sensoren je eine Empfangseinheit mit einer Lichtdetektionseinheit und einer Polarisationsfolie aufweist. Beispielsweise können die beiden monostatischen Lidar-Sensoren in einem Abstand größer als 1 m, beispielsweise 1,5 m, in einem Kraftfahrzeug verbaut sein. Seitens der Steuereinrichtung werden in einer zentralen, nachgelagerten Verarbeitung der Sensordaten die Reflexionspunkte mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung fusioniert. Beispielsweise kann ein geeigneter Fusionsalgorithmus seitens der (zentralen) Steuereinrichtung vorgesehen werden. Mit anderen Worten ist es in dieser, weniger bevorzugten Ausführungsform denkbar, zwei Lidar-Sensoren zu verwenden, mithin zwei Lichtsendeeinheiten mit jeweils zugeordneter Lichtempfangseinheit, wobei eine rechnerische Zuordnung von ersten und zweiten Sensordaten zur Polarimetrieauswertung zueinander seitens der Steuereinrichtung erfolgt.In another embodiment, it is also conceivable within the scope of the present invention to provide two light transmitting units that are spaced apart from one another as part of the light transmitting arrangement, i.e. in particular to provide two monostatic lidar sensors with different housings, each of the two lidar sensors having a receiving unit with a light detection unit and a having a polarizing film. For example, the two monostatic lidar sensors can be installed in a motor vehicle at a distance greater than 1 m, for example 1.5 m. The control device fuses the reflection points with different polarization directions in a central, downstream processing of the sensor data. For example, a suitable fusion algorithm can be provided by the (central) control device. In other words, in this less preferred embodiment, it is conceivable to use two lidar sensors, i.e. two light transmitting units each with an associated light receiving unit, the control device arithmetically assigning first and second sensor data to one another for polarimetry evaluation.

Konkret kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung zur Ermittlung eines ersten Verhältnisses der Anteile der ersten Polarisationsrichtung und der zweiten Polarisationsrichtung am empfangenen Licht, und/oder eines zweiten Verhältnisses für wenigstens einen Anteil der ersten und/oder der zweiten Polarisationsrichtung am empfangenen Licht zur Sendeleistung ausgebildet ist, bevorzugt pixel- und/oder reflexionsortweise. Dabei kann die Steuereinrichtung zur Auswertung des ersten Verhältnisses zur Ermittlung einer Ausdehnungsrichtung eines reflektierenden Objekts und/oder zur Auswertung des wenigstens einen zweiten Verhältnisses zur Ermittlung wenigstens einer Beschaffenheitsinformation des reflektierenden Objekts ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Ausdehnungsrichtung und/oder die Beschaffenheitsinformation in einem Klassifizierungsalgorithmus für das reflektierende Objekt verwendet werden.Specifically, it can be provided that the control device is designed to determine a first ratio of the proportions of the first polarization direction and the second polarization direction in the received light and / or a second ratio for at least a proportion of the first and / or the second polarization direction in the received light to the transmission power is, preferably pixel and / or reflection location. The control device can be designed to evaluate the first ratio to determine a direction of extent of a reflective object and / or to evaluate the at least one second ratio to determine at least one item of quality information of the reflective object. The direction of extent and / or the quality information can preferably be used in a classification algorithm for the reflective object.

Aus der Polarimetrie ist es insgesamt bekannt, dass vertikal orientierte Objekte vertikal polarisierte Strahlung besser reflektieren, während horizontal orientierte Objekte horizontal polarisierte Strahlung besser reflektieren. Je nach Größe des Verhältnisses zwischen dem horizontalen und dem vertikalen Anteil an der Polarisation (erstes Verhältnis) kann eine Aussage über die Ausdehnungsrichtung der reflektierenden Objekte getroffen werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn ferner auch die Anteile der Polarisationsrichtungen relativ zur Sendeleistung gesetzt werden, um die Beschaffenheit des Objekts beurteilen zu können (zweites Verhältnis). So sind beispielsweise wasserhaltige Objekte eher stärker absorbierend als reflektierend. Für das zweite Verhältnis wird dabei bevorzugt eine Summe der Anteile der ersten und der zweiten Polarisationsrichtung herangezogen und ins Verhältnis zur Sendeleistung gesetzt, wobei eine Verfeinerung der Auswertung erfolgen kann, wenn als weitere zweite Verhältnisse nur der Anteil der ersten Polarisationsrichtung und nur der Anteil der zweiten Polarisationsrichtung jeweils zur Sendeleistung ins Verhältnis gesetzt werden.From polarimetry it is generally known that vertically oriented objects reflect vertically polarized radiation better, while horizontally oriented objects reflect horizontally polarized radiation better. Depending on the size of the ratio between the horizontal and the vertical part of the polarization (first ratio), a statement can be made about the direction of extension of the reflecting objects. It is useful here if the components of the polarization directions are also set relative to the transmission power in order to be able to assess the nature of the object (second ratio). For example, objects that contain water tend to be more absorbent than reflective. For the second ratio, a sum of the proportions of the first and second polarization directions is preferably used and set in relation to the transmission power, whereby the evaluation can be refined if only the proportion of the first polarization direction and only the proportion of the second are used as further second ratios The direction of polarization can be set in relation to the transmission power.

Dabei werden insbesondere, wie oben bezüglich der Zuordnung bereits beschrieben wurde, zueinander korrespondierende erste und zweite Sensordaten, insbesondere in korrespondieren Pixeln, zur Bildung der jeweiligen Verhältnisse herangezogen, beispielsweise im Fall von zwei, insbesondere unmittelbar benachbarten, Pixelarrays die Pixelwerte entsprechend einander zugeordneter Pixel als erste und zweite Sensordaten, die sich zumindest näherungsweise auf denselben reflektierenden Punkt am Objekt beziehen. Auch das Zusammenfassen von mehreren Reflexionspunkten/Pixeln zu einem Objekt ist möglich, wobei dann insgesamte Verhältnisse für Objekte betrachtet werden können. Insgesamt ist es so möglich, Ausdehnungsrichtungen von Objekten besser zu erfassen und/oder die Beschaffenheit der Objekte abzuschätzen, beispielsweise nass, trocken, absorbierend oder stark reflektierend. Auf diese Weise können auch kugelförmige Strukturen von linear ausgedehnten Hindernissen differenziert werden. Dabei können auch Auswertungsansätze der Radar-Polarimetrie, wie sie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind, herangezogen werden.In particular, as has already been described above with regard to the assignment, first and second sensor data corresponding to one another, in particular in corresponding pixels, are used to form the respective relationships, for example in the case of two, in particular immediately adjacent, pixel arrays, the pixel values corresponding to pixels assigned to one another as first and second sensor data which relate at least approximately to the same reflective point on the object. It is also possible to combine several reflection points / pixels to form one object, in which case overall relationships for objects can be viewed. Overall, it is thus possible to better detect directions of expansion of objects and / or to estimate the nature of the objects, for example wet, dry, absorbent or highly reflective. In this way, spherical structures can also be differentiated from linearly extended obstacles. Evaluation approaches from radar polarimetry, as are fundamentally known in the prior art, can also be used.

Insbesondere in dem Fall, dass die Lichtsendeeinheit als gesendetes Licht bereits solches erzeugt, dass nur eine bestimmte der Polarisationsrichtungen beinhaltet, bevorzugt ebenso durch Verwendung einer Polarisationsfolie, kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung zur Erkennung von Mehrfachreflexionen aufgrund der empfangenen Polarisationsrichtung und zum zumindest teilweisen Ausschluss und/oder zur Trennung von Mehrfachreflexionen bei der Auswertung ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können also zweckmäßigerweise beispielsweise einfache Reflexionen von Mehrfachreflexionen unterschieden werden. Denn im Stand der Technik erschwert gerade die Überlagerung mehrerer unterschiedlicher Reflexionspfade empfangsseitig die Eindeutigkeit der Erfassung, wobei konkret durch Mehrfachreflexionen Geisterziele erzeugt werden können und/oder der Rauschlevel durch Überlagerung erhöht wird. Werden die Reflexionspfade je nach Polarisationsrichtung getrennt, können auch die Rauschanteile separiert werden, das bedeutet, der Rauschlevel bei einer bestimmten Polarisationsrichtung ist niedriger als bei der anderen Polarisationsrichtung. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit der Lidar-Sensoreinrichtung verbessert werden, was wiederum im Umkehrschluss auch eine Erhöhung der Reichweite ermöglicht, ohne dass die Sendeleistung (Augensicherheit) erhöht wird.In particular in the case that the light transmission unit already generates such transmitted light that only contains a certain one of the polarization directions, preferably also through the use of a polarization film, it can be provided with particular advantage that the Control device is designed to detect multiple reflections based on the received polarization direction and to at least partially exclude and / or separate multiple reflections during the evaluation. In the context of the present invention, for example, simple reflections can expediently be distinguished from multiple reflections. This is because in the prior art it is precisely the superposition of several different reflection paths on the receiving side that makes the detection more difficult, with ghost targets specifically being able to be generated by multiple reflections and / or the noise level being increased by superimposing. If the reflection paths are separated depending on the polarization direction, the noise components can also be separated, which means that the noise level for a certain polarization direction is lower than for the other polarization direction. In this way, the sensitivity of the lidar sensor device can be improved, which in turn, conversely, also enables the range to be increased without the transmission power (eye safety) being increased.

Dabei basiert die Unterscheidung von einer geraden und einer ungeraden Anzahl an Reflexionen darauf, dass bei einer Reflexion die Polarisationsrichtung gewechselt wird. Durch die Trennung, insbesondere im Ausschluss von Doppelreflexionen, kann die Fehleranfälligkeit bezüglich Geisterzielen beziehungsweise Mehrdeutigkeiten reduziert werden. Ferner kann ein besseres Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) erreicht werden, was sich in einer erhöhten Empfindlichkeit, die sich in größerer Reichweite bemerkbar macht, äußert.The distinction between an even and an odd number of reflections is based on the fact that the direction of polarization is changed in the event of a reflection. Through the separation, in particular by excluding double reflections, the susceptibility to errors with regard to ghost targets or ambiguities can be reduced. Furthermore, a better signal-to-noise ratio (SNR) can be achieved, which manifests itself in an increased sensitivity, which is noticeable over a greater range.

Vorteilhafterweise kann die Lidar-Sensoreinrichtung zum gepulsten Betrieb ausgebildet sein, insbesondere als Flash-Lidar-Sensoreinrichtung. Bei dem Flash-Lidar-Konzept wird die Szenerie einmalig in einem Zeitschritt ausgeleuchtet, woraufhin empfangsseitig die einzelnen Reflexionen ausgewertet werden. So ist es beim Flash-Lidar möglich, eine bestimmte Polarisation beim Senden zu stellen und dann empfangsseitig für beide Polarisationsrichtungen zu messen.The lidar sensor device can advantageously be designed for pulsed operation, in particular as a flash lidar sensor device. With the flash lidar concept, the scenery is illuminated once in a time step, whereupon the individual reflections are evaluated on the receiving side. With the flash lidar it is possible to set a certain polarization when transmitting and then to measure for both polarization directions on the receiving side.

Selbstverständlich lässt sich der erfindungsgemäße Ansatz jedoch auch bei Verwendung von scannenden Lidar-Sensoren einsetzen, mithin bei Verwendung eines schmalen Strahls sendeseitig, der den Erfassungsbereich sukzessive abdeckt. Derartige Lidar-Sensorik wird auch als hochauflösend bezeichnet. Je nach der Strahlgröße für das gesendete Licht können mit dem Polarimetrie-Ansatz unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten im automotiven Bereich adressiert werdenOf course, however, the approach according to the invention can also be used when using scanning lidar sensors, that is to say when using a narrow beam on the transmitting side that successively covers the detection area. Such lidar sensors are also referred to as high-resolution. Depending on the beam size for the transmitted light, the polarimetry approach can address different application possibilities in the automotive sector

Zusammenfassend schlägt die vorliegende Erfindung die Umsetzung von Polarimetrie auch für Lidar-Sensoreinrichtungen vor, wobei dort eine einfache Umsetzung herangezogen wird, da Polarisationsfolien mit bestimmten Eigenschaften auf unkomplizierte, einfach umzusetzende Art und Weise bestimmte Polarisationsrichtungen des Lichtes auswählen können. Sie können einfach und platzsparend hinzugefügt werden, beispielsweise aufgeklebt werden. Hier liegt ein Unterschied zu einem Radarsensor, wo die Polarisation durch Antennenkanäle realisiert werden muss.In summary, the present invention proposes the implementation of polarimetry also for lidar sensor devices, a simple implementation being used there, since polarization films with specific properties can select specific polarization directions of the light in an uncomplicated, easy-to-implement manner. They can be added easily and in a space-saving manner, for example glued on. This differs from a radar sensor, where the polarization has to be implemented through antenna channels.

Neben der Lidar-Sensoreinrichtung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb einer Lidar-Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Art, wobei die ersten und die zweiten Sensordaten der Lichtempfangsanordnung unter Berücksichtigung der jeweiligen Polarisationsrichtung ausgewertet werden. Sämtliche Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Lidar-Sensoreinrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemä-ße Verfahren übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.In addition to the lidar sensor device, the present invention also relates to a method for operating a lidar sensor device of the type according to the invention, the first and second sensor data of the light receiving arrangement being evaluated taking into account the respective polarization direction. All statements relating to the lidar sensor device according to the invention can be transferred analogously to the method according to the invention, with which the advantages already mentioned can also be obtained.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens eine Lidar-Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Art. Auch hierauf lassen sich die bisherigen Ausführungen entsprechend übertragen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug auch ein zur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Fahrzeugsystem umfassen, welches die ersten und zweiten Sensordaten der Lidar-Sensoreinrichtung und/oder ein entsprechendes Auswertungsergebnis nutzt.Finally, the present invention also relates to a motor vehicle having at least one lidar sensor device of the type according to the invention. The previous explanations can also be applied accordingly to this. In particular, the motor vehicle can also include a vehicle system designed for at least partially, in particular completely automatic, guidance of the motor vehicle, which uses the first and second sensor data of the lidar sensor device and / or a corresponding evaluation result.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lidar-Sensoreinrichtung,
2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lidar-Sensoreinrichtung, und
3 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.

Further advantages and details of the present invention emerge from the exemplary embodiments described below and with reference to the drawing. Show:

1 a first embodiment of a lidar sensor device according to the invention,
2 schematically a second embodiment of a lidar sensor device according to the invention, and
3 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention.

1 zeigt ein erstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lidar-Sensoreinrichtung 1a, die die wesentlichen funktionalen Komponenten und ihren Zusammenhang darlegt. Die Lidar-Sensoreinrichtung 1a umfasst einen monostatischen Lidar-Sensor 2, dessen Komponenten in einem Gehäuse angeordnet sind. Konkret sind eine Lichtsendeanordnung 3, in diesem Fall umfassend eine einzige Lichtsendeeinheit 4, sowie eine Lichtempfangsanordnung 5, in diesem Fall umfassend zwei Empfangseinheiten 6, 7 vorgesehen. Die Lichtsendeeinheit 4 umfasst eine Lichtquelle 8, beispielsweise einen Laser. Der Lichtquelle 8 ist vorliegend eine Polarisationsfolie 9 nachgeschaltet, die als eine erste Polarisationsrichtung die horizontale Polarisation selektiert. Mittels einer Optik 10 kann gesendetes, horizontal polarisiertes Licht gemäß dem Pfeil 11 auf eine umgebende Szenerie umfassend wenigstens ein Objekt 12 ausgesendet werden. 1 shows a first, preferred embodiment of a lidar sensor device according to the invention 1a , which explains the essential functional components and their relationship. The lidar sensor device 1a includes a monostatic lidar sensor 2 , the components of which are arranged in a housing. Specifically are a light transmitter arrangement 3 , in this case comprising a single light emitting unit 4th , as well as a light receiving arrangement 5 , in this case comprising two receiving units 6th , 7th intended. The light emitting unit 4th includes a light source 8th , for example a laser. The light source 8th is in the present case a polarization film 9 downstream, which selects the horizontal polarization as a first polarization direction. By means of an optic 10 can send horizontally polarized light according to the arrow 11 on a surrounding scenery comprising at least one object 12th be sent out.

Bei dem Lidar-Sensor 2 kann es sich sowohl um einen Flash-Lidar-Sensor als auch um einen hochauflösenden, den Erfassungsbereich mit einem schmalen Lichtstrahl abtastenden Lidar-Sensor handeln, wozu als optionale Komponente 13 ein Lichtscanner oder ein Lichtdiffusor vorgesehen sein können. Dabei ist das Flash-Lidar-Konzept, bei dem der Erfassungsbereich in einem breiten Strahl in jedem Zeitschritt vollständig ausgeleuchtet wird, leicht bevorzugt.With the lidar sensor 2 it can be both a flash lidar sensor and a high-resolution lidar sensor that scans the detection area with a narrow light beam, including as an optional component 13th a light scanner or a light diffuser can be provided. The flash lidar concept, in which the detection area is completely illuminated in a wide beam in each time step, is slightly preferred.

Das an einem Objekt 12 reflektierte, gesendete Licht gelangt gemäß dem Pfeil 14 über eine Optik 15 zu den Empfangseinheiten 6, 7. Jede der Empfangseinheiten 6, 7 umfasst als Lichtdetektionseinheit ein Pixelarray 16, wobei die beiden Pixelarrays 16 vorliegend zumindest im Wesentlichen unmittelbar aneinander anschließend positioniert sind, beispielsweise in einem Abstand, der kleiner als 1,5 cm ist. Dem jeweiligen Pixelarrays 16 sind wiederum Polarisationsfolien 17, 18 vorgeschaltet, wobei die Polarisationsfolie 17 als Filter wirkt, der nur die erste Polarisationsrichtung, mithin wiederum die horizontale Polarisation, durchlässt, während die Polarisationsfolie 18 die dazu senkrecht stehende zweite Polarisationsrichtung, hier mithin die vertikale Polarisation, durchlässt. Somit ist es mittels der unterschiedlichen Pixelarrays 16 möglich, jeweils die Anteile an der horizontalen Polarisation und der vertikalen Polarisation zu vermessen. Durch in einer gemeinsamen oder getrennten Signalverarbeitungseinheit 19 durchgeführte Vorverarbeitung entstehen hieraus erste und zweite Sensordaten, die in einer dem Betrieb der Lidar-Sensoreinrichtung 1 steuernden Steuereinrichtung 20 entsprechend ausgewertet werden können.That on an object 12th reflected, transmitted light arrives according to the arrow 14th via an optic 15th to the receiving units 6th , 7th . Each of the receiving units 6th , 7th comprises a pixel array as a light detection unit 16 , where the two pixel arrays 16 in the present case are positioned at least substantially immediately adjacent to one another, for example at a distance that is less than 1.5 cm. The respective pixel array 16 are again polarizing films 17th , 18th upstream, the polarizing film 17th acts as a filter, which only allows the first direction of polarization, thus again the horizontal polarization, to pass, while the polarization film 18th the second polarization direction, which is perpendicular to it, here consequently the vertical polarization, lets through. Thus it is by means of the different pixel arrays 16 possible to measure the proportions of the horizontal polarization and the vertical polarization. Through in a common or separate signal processing unit 19th The preprocessing carried out results from this first and second sensor data, which are used in the operation of the lidar sensor device 1 controlling control device 20th can be evaluated accordingly.

Die Polarisationsfolien 17, 18 können beispielsweise auf die entsprechenden Pixelarrays 16 aufgeklebt sein, um einen äußerst kompakten, einfachen Aufbau bereitzustellen. Sie umfassen jeweils ein die dichroitisches Material, beispielsweise Kupfer (II)-Acetat-Monohydrat, in einem Trägermaterial, beispielsweise Kunststoff oder Glas. Aufgrund der entsprechenden Orientierung der Moleküle/Wahl der optischen Achse werden die jeweiligen Polarisationsrichtungen durchgelassen und die dazu Senkrechten stark gedämpft. Es sei noch angemerkt, dass auch die Polarisationsfolie 9 entsprechend ausgestaltet sein kann, hier jedoch selbstverständlich auch andere Polarisationselemente grundsätzlich einsetzbar sind, beispielsweise solche, die wechselnde Polarisationen des gesendeten Lichts erlauben.The polarizing films 17th , 18th can for example on the corresponding pixel arrays 16 be glued to provide an extremely compact, simple structure. They each comprise a dichroic material, for example copper (II) acetate monohydrate, in a carrier material, for example plastic or glass. Due to the corresponding orientation of the molecules / choice of the optical axis, the respective polarization directions are allowed through and the perpendiculars to them are strongly attenuated. It should also be noted that the polarization film 9 can be designed accordingly, but here of course other polarization elements can also be used in principle, for example those which allow alternating polarizations of the transmitted light.

Nachdem die Pixelarrays 16 eng beieinander in bekannter Konfiguration angeordnet sind, ist der jeweilige Versatz zwischen den einzelnen Pixeln bekannt und die Steuereinrichtung 20 kann leicht erste und zweite Sensordaten bestimmter Pixel, also Pixelwerte, einander zuordnen, die vom selben Reflexionsort stammen, so dass beispielsweise pixelweise Verhältnisse des Anteils an horizontaler Polarisation zu dem Anteil an vertikaler Polarisation ermittelt werden können (erstes Verhältnis), aber auch Verhältnisse beider oder einzelner Anteile zur Sendeleistung (zweite Verhältnisse). Ferner ist es möglich, nachdem bei einer Reflexion die Polarisation umgekehrt wird, einfache und mehrfache Reflexionen (bzw. zumindest eine gerade Anzahl und eine ungerade Anzahl von Reflexionen) zu unterscheiden. In der Steuereinrichtung 20 kann ein Klassifizierungsalgorithmus Auswertungsergebnisse nutzen. Beispielsweise können aus dem ersten Verhältnis Aussagen über die Ausdehnungsrichtung des reflektierenden Objekts 12 hergeleitet werden, während die Anteile relativ zur Sendeleistung (zweite Verhältnisse) Informationen über die Beschaffenheit des Objekts 12 liefern können, beispielsweise hinsichtlich des Materials, so dass beispielsweise nasse, trockene, absorbierende und/oder stark reflektierende Objekte 12 unterschieden werden können. Die Unterscheidung von einfachen und mehrfachen Reflexionen erlaubt es, die Fehleranfälligkeit bezüglich Geisterzielen und Mehrdeutigkeiten zu reduzieren, während ferner durch die Trennung von ersten und zweiten Sensordaten auch Rauschanteile separiert werden können und beispielsweise eine höhere Empfindlichkeit durch Auswahl einer Polarisationsrichtung mit niedrigerem Rauschen erreicht werden kann beziehungsweise Mehrfachreflexionen herausgerechnet werden können.After the pixel arrays 16 are arranged closely together in a known configuration, the respective offset between the individual pixels and the control device are known 20th can easily assign first and second sensor data of certain pixels, i.e. pixel values, to one another that originate from the same reflection location, so that, for example, pixel-by-pixel ratios of the proportion of horizontal polarization to the proportion of vertical polarization can be determined (first ratio), but also ratios of both or individual components of the transmission power (second ratios). Furthermore, after the polarization is reversed during a reflection, it is possible to distinguish between single and multiple reflections (or at least an even number and an odd number of reflections). In the control device 20th a classification algorithm can use evaluation results. For example, statements about the direction of extent of the reflective object can be made from the first ratio 12th can be derived, while the proportions are relative to the transmission power (second ratios) information about the nature of the object 12th can deliver, for example with regard to the material, so that, for example, wet, dry, absorbent and / or highly reflective objects 12th can be distinguished. The distinction between single and multiple reflections makes it possible to reduce the susceptibility to errors with regard to ghost targets and ambiguities, while furthermore, by separating first and second sensor data, noise components can also be separated and, for example, a higher sensitivity can be achieved by selecting a polarization direction with lower noise Multiple reflections can be deducted.

Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung 20 eine polarimetrische Auswertung auf Grundlage der unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zugeordneten ersten und zweiten Sensordaten durchführen.In other words, the control device 20th carry out a polarimetric evaluation on the basis of the first and second sensor data assigned to the different polarization directions.

2 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Lidar-Sensoreinrichtung 1b. Dabei werden zwei räumlich über einen größeren Abstand 21, beispielsweise mehr als einem Meter, getrennt positionierte Lidar-Sensoren 2a, 2b verwendet, die jeweils eine Lichtsendeeinheit 4 und eine einzige Empfangseinheit 6, 7 enthalten. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 20 extern, beispielsweise als ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, wobei in dieser zentralen nachgelagerten Sensordatenverarbeitung Reflexionspunkte mit unterschiedlicher Polarisation fusioniert werden können. Nachdem hier Berechnungen gegebenenfalls aufwendiger sein können, ist die erste Ausführungsform gemäß 1 bevorzugt. 2 shows a further variant of a lidar sensor device according to the invention 1b . Thereby two are spatially over a larger distance 21 , for example more than a meter, separately positioned lidar sensors 2a , 2 B used, each with a light emitting unit 4th and a single receiving unit 6th , 7th contain. In this case the controller is 20th provided externally, for example as a control unit of a motor vehicle, it being possible for reflection points with different polarization to be fused in this central downstream sensor data processing. Since calculations can possibly be more complex here, the first embodiment is in accordance with 1 preferred.

3 zeigt schließlich eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 22, welches wenigstens eine Lidar-Sensoreinrichtung 1a, 1b der erfindungsgemäßen Art umfasst. Das Kraftfahrzeug 22 kann ferner ein Fahrzeugsystem 23 zur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, automatischen Führung des Kraftfahrzeugs 22 aufweisen, welches erste und zweite Sensordaten beziehungsweise Auswerteergebnisse der Steuereinrichtung 20 nutzt. 3 finally shows a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention 22nd , which is at least one lidar sensor device 1a , 1b of the type according to the invention. The car 22nd can also be a vehicle system 23 for at least partially, in particular completely, automatic guidance of the motor vehicle 22nd have which first and second sensor data or evaluation results of the control device 20th uses.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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DE 102017211707 A1 [0005]DE 102017211707 A1 [0005]
DE 10149206 A1 [0006]DE 10149206 A1 [0006]

Claims

Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) für ein Kraftfahrzeug (22), aufweisend eine Lichtsendeanordnung (3) mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit (4) und eine Lichtempfangsanordnung (5) für reflektiertes, gesendetes Licht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfangsanordnung (5) zwei Empfangseinheiten (6, 7) mit jeweils einer Lichtdetektionseinheit und einer dieser vorgeschalteten Polarisationsfolie (17, 18) umfasst, wobei die Polarisationsfolie (17) einer erste Sensordaten aufnehmenden der Empfangseinheiten (6, 7) eine erste Polarisationsrichtung und die Polarisationsfolie (18) der zweite Sensordaten aufnehmenden anderen Empfangseinheit (7) eine zu der ersten Polarisationsrichtung senkrechte, zweite Polarisationsrichtung auswählt, wobei eine Steuereinrichtung (20) zur Auswertung der ersten und zweiten Sensordaten der Lichtempfangsanordnung (5) unter Berücksichtigung der jeweiligen Polarisationsrichtung vorgesehen ist.Lidar sensor device (1a, 1b) for a motor vehicle (22), comprising a light transmission arrangement (3) with at least one light transmission unit (4) and a light reception arrangement (5) for reflected, transmitted light, characterized in that the light reception arrangement (5) has two Receiving units (6, 7) each with a light detection unit and a polarizing film (17, 18) connected upstream of this, the polarizing film (17) of a first sensor data receiving of the receiving units (6, 7) having a first polarization direction and the polarizing film (18) the second The other receiving unit (7) receiving sensor data selects a second polarization direction perpendicular to the first polarization direction, a control device (20) being provided for evaluating the first and second sensor data of the light receiving arrangement (5) taking into account the respective polarization direction.

Lidar-Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) eine der Lichtsendeeinheit (4) im Sendepfad nachgeschaltete oder nachschaltbare Polarisationsfolie (9) zur Einstellung einer Sende-Polarisationsrichtung des gesendeten Lichts aufweist.Lidar sensor device according to Claim 1 , characterized in that the lidar sensor device (1a, 1b) has a polarization film (9) which is connected or can be connected downstream of the light transmitter unit (4) in the transmission path for setting a transmission polarization direction of the transmitted light.

Lidar-Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Polarisationsrichtung aus der Gruppe umfassend horizontale und vertikale Polarisation gewählt ist.Lidar sensor device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first and second polarization directions are selected from the group comprising horizontal and vertical polarization.

Lidar-Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsfolien (9, 17, 18), insbesondere in einem Trägermaterial, ein dichroitisches Material umfassen.Lidar sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization films (9, 17, 18), in particular in a carrier material, comprise a dichroic material.

Lidar-Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere als Pixelarrays (16) ausgebildeten Lichtdetektionseinheiten benachbart angeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung (20) zur Zuordnung von ersten zu zweiten Sensordaten, insbesondere Pixeln zueinander, ausgebildet ist.Lidar sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the light detection units designed in particular as pixel arrays (16) are arranged adjacent, the control device (20) being designed to assign first to second sensor data, in particular pixels to one another.

Lidar-Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) zur Ermittlung eines ersten Verhältnisses der Anteile der ersten Polarisationsrichtung und der zweiten Polarisationsrichtung am empfangenen Licht, und/oder eines zweiten Verhältnisses für wenigstens einen Anteil der ersten und/oder der zweiten Polarisationsrichtung am empfangenen Licht zur Sendeleistung ausgebildet ist.Lidar sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (20) for determining a first ratio of the proportions of the first polarization direction and the second polarization direction in the received light, and / or a second ratio for at least a portion of the first and / or the second polarization direction is formed on the received light for transmission power.

Lidar-Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) zur Auswertung des ersten Verhältnisses zur Ermittlung einer Ausdehnungsrichtung eines reflektierenden Objekts (12) und/oder zur Auswertung des wenigstens einen zweiten Verhältnisses zur Ermittlung wenigstens einer Beschaffenheitsinformation des reflektierenden Objekts (12) ausgebildet ist.Lidar sensor device according to Claim 6 , characterized in that the control device (20) is designed to evaluate the first ratio to determine a direction of extent of a reflective object (12) and / or to evaluate the at least one second ratio to determine at least one item of quality information of the reflective object (12).

Lidar-Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) und/oder eine weiterverarbeitende Steuereinheit zur Verwendung der Ausdehnungsrichtung und/oder der Beschaffenheitsinformation in einem Klassifizierungsalgorithmus für das reflektierende Objekt (12) ausgebildet ist.Lidar sensor device according to Claim 7 , characterized in that the control device (20) and / or a further processing control unit is designed to use the direction of extent and / or the condition information in a classification algorithm for the reflective object (12).

Lidar-Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) zur Erkennung von Mehrfachreflexionen aufgrund der empfangenen Polarisationsrichtung und zum zumindest teilweisen Ausschluss und/oder zur Trennung von Mehrfachreflexionen bei der Auswertung ausgebildet ist.Lidar sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (20) is designed to detect multiple reflections due to the received polarization direction and to at least partially exclude and / or separate multiple reflections during the evaluation.

Lidar-Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) zum gepulsten Betrieb ausgebildet ist, insbesondere als Flash-Lidar-Sensoreinrichtung.Lidar sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the lidar sensor device (1a, 1b) is designed for pulsed operation, in particular as a flash lidar sensor device.

Verfahren zum Betrieb einer Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug (22), wobei die ersten und zweiten Sensordaten der Lichtempfangsanordnung (5) unter Berücksichtigung der jeweiligen Polarisationsrichtung ausgewertet werden.Method for operating a lidar sensor device (1a, 1b) according to one of the preceding claims in a motor vehicle (22), the first and second sensor data of the light receiving arrangement (5) being evaluated taking into account the respective polarization direction.

Kraftfahrzeug (22), aufweisend wenigstens eine Lidar-Sensoreinrichtung (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Motor vehicle (22) having at least one lidar sensor device (1a, 1b) according to one of the Claims 1 until 10 .