專利名稱：近區(qū)域光學(xué)傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種尤其用于機(jī)動(dòng)車的近區(qū)域光學(xué)傳感器。為了實(shí)現(xiàn)駕駛員輔助功能已公開了一些傳感器系統(tǒng)，它們適用于多個(gè)功能，例如用于實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)探測(cè)(BSD)及停車場(chǎng)空地測(cè)量(PLV)的24GHz脈沖雷達(dá)傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)權(quán)利要求1的措施，即設(shè)有多個(gè)在一個(gè)平面中以行形式布置，可順序地尤其是脈沖式地被控制的發(fā)射單元；至少一個(gè)其它發(fā)射單元，其與可順序地被控制的發(fā)射單元錯(cuò)開地布置的、尤其是向下發(fā)射射束；一個(gè)接收裝置，用于共同地分析發(fā)射單元的在目標(biāo)上被反射的信號(hào)，尤其是通過(guò)傳播時(shí)間測(cè)量來(lái)分析，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于各種駕駛員輔助功能的可通用的近區(qū)域傳感器。根據(jù)本發(fā)明，該傳感器同樣適用于盲點(diǎn)探測(cè)、停車場(chǎng)空地測(cè)量的功能。尤其是對(duì)于PLV重要的特性參數(shù)，如與停泊的汽車的旁車距離、機(jī)動(dòng)車邊緣的精確定位以及通過(guò)路旁行駛距離的測(cè)量對(duì)路緣石的識(shí)別，被可靠地檢測(cè)。同樣的傳感器也可以為了其它的功能，例如近區(qū)域覆蓋、車轍檢測(cè)、堵車輔助等而用在另一安裝位置上，如代替用在機(jī)動(dòng)車的側(cè)面區(qū)域而用在車頭區(qū)域或機(jī)動(dòng)車尾部區(qū)域中。通過(guò)模塊化的結(jié)構(gòu)，例如通過(guò)發(fā)射單元的模塊的更換(用高級(jí)的發(fā)射單元，如激光二極管，更換IREDs或LEDs或者將高級(jí)的發(fā)射單元與具有小的光功率的發(fā)射單元組合在一起)，可以針對(duì)應(yīng)用對(duì)靈敏度或所使用的距離范圍進(jìn)行適配調(diào)整。
與此相反，控制電子電路單元或接收裝置可用于所有的應(yīng)用。對(duì)于控制電子電路單元也可使用/一并使用用于其它傳感器/傳感器組的組件，例如用于SRR(近程雷達(dá))傳感器的延時(shí)電路。不同的發(fā)射單元可以對(duì)于相應(yīng)的應(yīng)用情況彼此最佳地協(xié)調(diào)。對(duì)于不同的應(yīng)用可以附加地或替代地通過(guò)對(duì)控制脈沖的脈沖寬度進(jìn)行改變來(lái)改變發(fā)射單元的光功率。
其它的權(quán)利要求給出了其它有利的構(gòu)型。
附圖對(duì)照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖中示出

圖1根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)近區(qū)域傳感器的前視圖，圖2一個(gè)俯視圖，圖3一個(gè)側(cè)視圖，圖4傳感器的方框圖，圖5傳感器的檢測(cè)區(qū)域，圖6發(fā)射模塊的更換。
實(shí)施例的說(shuō)明在圖1至3中所示的傳感器方案基于多個(gè)成本有利的光學(xué)發(fā)射單元1，21，22，23，…27，這些發(fā)射單元除發(fā)射單元1外以行的形式被設(shè)置在一個(gè)平面中。它們相互這樣地錯(cuò)開，以致它們的發(fā)射射束扇形地(圖2)照射一個(gè)寬的角度范圍。在以行形式布置的發(fā)射單元21…27的中軸線上而且在這些發(fā)射單元的上面在另一平面中設(shè)有另一發(fā)射單元1。以行形式布置的發(fā)射單元21…27被順序地由尤其脈沖式的信號(hào)控制。另一發(fā)射單元1也可用脈沖式的信號(hào)控制。為了借助傳播時(shí)間測(cè)量來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，使用了一個(gè)接收裝置3，它的接收范圍覆蓋了整個(gè)發(fā)射范圍(水平及垂直區(qū)域)。接收裝置3位于傳感器的下區(qū)域中。對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行共同的分析，即由接收信號(hào)的相關(guān)對(duì)不同的應(yīng)用，如盲點(diǎn)探測(cè)BSD、停車場(chǎng)空地測(cè)量PLV、堵車識(shí)別等進(jìn)行分析。
圖1中所示的傳感器幾何結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)主要借助七個(gè)發(fā)射射束在橫向上對(duì)于BSD進(jìn)行角度分辨的距離測(cè)量。發(fā)射單元24的中間射束除盲點(diǎn)探測(cè)外也可用于停車場(chǎng)空地測(cè)量PLV。路緣石或道路邊緣標(biāo)記的識(shí)別主要借助發(fā)射單元1的一個(gè)向下的射束來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的射束幾何形狀適配于通常的路旁行駛距離。在合適的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下及由于相對(duì)短的測(cè)量范圍(＜～14m)，污物及濺沫對(duì)功效不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的不良影響。該系統(tǒng)也可被這樣地設(shè)計(jì)，以致探測(cè)到可能的污染等。
發(fā)射單元1的發(fā)射射束當(dāng)然也可一起用于其它的分析，例如作為用于驗(yàn)證較不可靠的檢測(cè)的冗余元件。
當(dāng)對(duì)于被順序地控制的發(fā)射射束使用簡(jiǎn)單的發(fā)射單元，如LED、紅外線發(fā)射二極管(IRED)時(shí)，對(duì)于接收裝置3則使用高優(yōu)化的接收通道，因?yàn)榻邮諉卧劝l(fā)射單元費(fèi)用大些。通過(guò)使用硅-PIN二極管代替雪崩光電二極管(APD)，例如可取消用于APD工作所需的高壓產(chǎn)生。也可使用高級(jí)的激光二極管LD來(lái)取代IREDs，尤其是對(duì)于更大的作用距離。
一種模塊化的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)作用距離的要求及功能的幾何要求來(lái)更換發(fā)射模塊?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)化部件/標(biāo)準(zhǔn)化組件，例如除發(fā)射單元及接收單元外還使用濾光器、透鏡、電子分析裝置。通過(guò)采用適配于LIDAR的間接傳播時(shí)間測(cè)量，即通過(guò)一個(gè)在一個(gè)目標(biāo)上反射的具有相應(yīng)延時(shí)的發(fā)射脈沖的符合性分析(參見(jiàn)DE 199 63 005 A1)，可使用或一并使用SRR(近程雷達(dá))-脈沖雷達(dá)的基本方案，這時(shí)這些組件也安裝在機(jī)動(dòng)車中。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的模塊化結(jié)構(gòu)的傳感器的一個(gè)方框圖及圖6示出在一個(gè)殼體7中的安裝。發(fā)射模塊4、接收單元3及控制單元6被安裝在一個(gè)共同的殼體7中。視所需的功能而定，該發(fā)射模塊4可用另一發(fā)射模塊41來(lái)更換，而無(wú)需在殼體上做出改變。
在圖4中在控制單元6中集成有對(duì)來(lái)自SRR雷達(dá)技術(shù)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行延時(shí)的組件61。
圖5中示出具有用于根據(jù)本發(fā)明的傳感器的九個(gè)單獨(dú)的射束的檢測(cè)區(qū)域。邊緣射束具有比中間射束明顯短的作用距離。對(duì)于該情況例如對(duì)于中間射束可使用激光二極管作為發(fā)射單元，而對(duì)于邊緣射束則使用簡(jiǎn)單的LEDs或IREDs。邊緣射束的短作用距離的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)不相關(guān)的目標(biāo)，例如道路邊緣的構(gòu)建物不予測(cè)量，這為信號(hào)分析及處理帶來(lái)了特殊的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)發(fā)射器結(jié)構(gòu)的模塊化實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的規(guī)模可縮放性。
在公路交通中出現(xiàn)反射器時(shí)，待檢測(cè)的有效光強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)范圍掃過(guò)10的約8次冪。該動(dòng)態(tài)范圍例如可在接收側(cè)通過(guò)例如不同放大級(jí)的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，在發(fā)射側(cè)一方面通過(guò)借助流過(guò)的電流來(lái)影響例如一個(gè)IRED的光強(qiáng)度，另一方面通過(guò)改變一個(gè)傳播時(shí)間測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利的是，特別是發(fā)射功率通過(guò)發(fā)射脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間的改變來(lái)改變。脈沖寬度的改變可比發(fā)射部件的電流調(diào)節(jié)更加成本上更有利地實(shí)現(xiàn)。在接收信號(hào)線路中的放大級(jí)及衰減級(jí)可能完全被去除。其優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)目標(biāo)的距離以高強(qiáng)度自動(dòng)精確地測(cè)量，因?yàn)闉榱藴p小光功率脈沖持續(xù)時(shí)間縮短了。這就是說(shuō)，近的在通常情況下反射更強(qiáng)的目標(biāo)可比較遠(yuǎn)的目標(biāo)更精確地被測(cè)量。這與大多數(shù)情況下要求的在距離方面的相對(duì)的測(cè)量精度相協(xié)調(diào)。如果IRED或激光二極管LD被脈沖式地控制，其中默認(rèn)脈沖寬度等于一個(gè)特定的值，那么通過(guò)脈沖寬度的縮短/增長(zhǎng)可在一定限度內(nèi)減小/增加發(fā)射的光的強(qiáng)度。同時(shí)在傳播時(shí)間測(cè)量的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中，通過(guò)脈沖寬度的改變改變距離確定的精確度。這是基于，脈沖寬度直接影響分辨能力短脈沖產(chǎn)生具有窄的半值寬度的脈沖，長(zhǎng)脈沖導(dǎo)致大的半值寬度。窄脈沖的尖峰位置可比寬脈沖更精確地確定。脈沖寬度的改變還可用于在更換不同靈敏度的發(fā)射單元時(shí)對(duì)所需的功能進(jìn)行適配。
權(quán)利要求
1.一種尤其是用于機(jī)動(dòng)車的近區(qū)域光學(xué)傳感器(1)，具有以下特征-多個(gè)在一個(gè)平面中以行形式布置的、可被順序地尤其是脈沖式地控制的發(fā)射單元(21…27)，-至少一個(gè)與所述可被順序地控制的發(fā)射單元錯(cuò)開地布置的、尤其是向下輻射的其它發(fā)射單元(1)，-一個(gè)接收裝置(3)，用于對(duì)所述發(fā)射單元的在目標(biāo)上被反射的信號(hào)進(jìn)行共同的分析，尤其是通過(guò)傳播時(shí)間測(cè)量來(lái)分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述發(fā)射單元(1，21…27)被設(shè)置在一個(gè)可更換的模塊(4)中，該模塊與所述接收裝置(3)一起被安裝在一個(gè)共同的殼體(7)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述以行形式布置的發(fā)射單元(21…27)彼此錯(cuò)開地布置，使得它們的發(fā)射射束扇形地照射一個(gè)寬的角度范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述另一發(fā)射單元(1)被設(shè)置在所述以行形式布置的發(fā)射單元的中軸線上，尤其被設(shè)置在所述發(fā)射單元的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述以行形式布置的發(fā)射單元(21…27)的一個(gè)/多個(gè)中間的發(fā)射單元(24)被設(shè)置來(lái)主要用于停車場(chǎng)空地測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述另一發(fā)射單元(1)被設(shè)置來(lái)主要用于對(duì)路緣石的識(shí)別。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，所述以行形式布置的發(fā)射單元(1)被設(shè)置來(lái)主要用于盲點(diǎn)探測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，設(shè)置LEDs、激光二極管或紅外線發(fā)射二極管作為光學(xué)發(fā)射單元，它們視作用距離而定可通過(guò)模塊更換被使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，設(shè)置PIN二極管或雪崩光電二極管作為接收單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，為了控制所述發(fā)射單元和/或通過(guò)接收單元進(jìn)行分析，設(shè)有一個(gè)共同的控制電子電路單元，該控制電子電路單元至少部分地基于為機(jī)動(dòng)車中其它傳感器或傳感器組設(shè)置的組件，例如用于符合性分析的SRR(近程雷達(dá))傳感器的延時(shí)電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，為了改變所述發(fā)射單元(1，21…27)的光功率，進(jìn)行對(duì)控制脈沖的脈沖寬度的改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)的近區(qū)域傳感器，其特征在于，進(jìn)行對(duì)發(fā)射單元和/或一個(gè)/多個(gè)接收單元的污染的檢測(cè)。
全文摘要
在一種近區(qū)域光學(xué)傳感器中設(shè)有多個(gè)在一個(gè)平面中以行形式布置的、可被順序控制的發(fā)射單元(21…27)。設(shè)有至少另一個(gè)與所述可被順序地控制的發(fā)射單元錯(cuò)開地布置的、尤其是向下輻射的其它發(fā)射單元(1)。在一個(gè)接收裝置(3)中，對(duì)被目標(biāo)反射的信號(hào)進(jìn)行分析，尤其是通過(guò)傳播時(shí)間測(cè)量來(lái)分析。
文檔編號(hào)G01S17/00GK101088026SQ200580044456
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者U·齊默爾曼, M·維爾克斯, A·普拉克斯基 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司