Titel

Rechnereinheit für eine LiDAR-Vorrichtung und LiDAR-Vorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rechnereinheit für eine LiDAR- Vorrichtung, die eine Laserquelle aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Lasersignal in einen Sendepfad zu emittieren, und einen LiDAR-Sensor, der in einem Empfangspfad angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, ein in den Empfangspfad reflektiertes Lasersignal zu detektieren, und wobei die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten des reflektierten Lasersignals zu verarbeiten. Weiterhin betrifft die Erfindung eine LiDAR-Vorrichtung mit einer derartigen Rechnereinheit.

Stand der Technik

Hoch- oder vollautonomes Fahren von Kraftfahrzeugen (Level 3 - 5) wird im Straßenverkehr in den nächsten Jahren zunehmen. Alle bekannten Konzepte von autonomen Kraftfahrzeugen erfordern eine Kombination verschiedener Sensorkonzepte, wie beispielsweise Kamera-, Radar- oder LiDAR- Sensorkonzepte. LiDAR-Sensorkonzepte können mittels einer LiDAR- Vorrichtung realisiert sein. Diese LiDAR-Vorrichtung weist eine Laserquelle auf, die ein Lasersignal in einen Sendepfad emittiert. Dieses Lasersignal wird an Objekten in der Umgebung der LiDAR-Vorrichtung reflektiert. Das reflektierte Lasersignal trifft wieder auf die LiDAR-Vorrichtung. Dort wird es in einen Empfangspfad geleitet. In dem Empfangspfad ist ein LiDAR-Sensor angeordnet, der das reflektierte Lasersignal detektiert. Der LiDAR-Sensor berechnet dann die Entfernung des Objekts von der LiDAR-Vorrichtung aus der gemessen Flugzeitdifferenz. Das Objekt und dessen Position ist dabei in der Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten des reflektierten Lasersignals kodiert. Falls das Objekt hoch reflektiv, und insbesondere rückstrahlend, ist, kann ein Übersprechen von benachbarten Lasersignaldatenpunkten auftreten. Dies wird als Überstrahlungseffekt („blooming“) bezeichnet. Ein solcher Überstrahlungseffekt ist beispielsweise sichtbar in den Lasersignaldatenpunkten, die einem rückstrahlenden Verkehrsschild zugeordnet werden.

Überstrahlungseffekte sind dabei insbesondere stark vertreten bei LiDAR- Vorrichtungen mit parallelisierter Messung, wie Flash LiDAR, Vertical Flash □DAR oder Horizontal Flash LiDAR. Sie können allerdings ebenso in solchen LiDAR-Vorrichtungen auftreten, die ohne parallelisierte Messungen arbeiten.

Dies ist gilt insbesondere dann, falls ein Medium in dem Empfangspfad angeordnet ist, das Licht streut. Bei diesem Medium kann es sich beispielsweise um Regentropfen oder Kratzer auf einer Glasabdeckung handeln.

Überstrahlungseffekte verfälschen die Messung der LiDAR-Vorrichtung. Sie sind daher potentiell gefährlich für die Sicherheit eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs. So führen Überstrahlungseffekte beispielsweise dazu, dass die Größe von Objekten in der Umgebung der LiDAR-Vorrichtung überschätzt wird. Abhängig von der Architektur des LiDAR-Sensors können dann verschiedene für die Fahrsicherheit eines autonom fahrenden Fahrzeugs kritische Szenarien auftreten. Falls beispielsweise vertikale Überstrahlungseffekte dominant auftreten, kann beispielsweise die Erkennung von Schilderbücken (die Fahrbahn überspannende Konstruktionen, an denen Verkehrsschilder über der Fahrbahn angebracht sind) erschwert werden. Aufgrund der Überschätzung der Größe der Schilderbrücke durch auftretende Überstrahlungseffekte kann die Schilderbrücke als eine „Wand“ auf der Fahrbahn detektiert werden. Eine solche Detektion würde unter Umständen sodann eine Notfallbremsung des autonom fahrenden Kraftfahrzeugs einleiten. Dies muss aus Gründen der Verkehrssicherheit vermieden werden. Zur gleichen Zeit muss es jedoch möglich sein, Gegenstände zu detektieren, die sich unter der Schilderbrücke befinden und gegebenenfalls die Fahrbahn blockieren.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Rechnereinheit zur Verfügung gestellt, welche dazu eingerichtet ist, Überstrahlungseffekte aus den Lasersignaldatenpunkten des reflektierten Lasersignals herauszufiltern. Vorteile der Erfindung

Die Rechnereinheit hat den Vorteil, dass nunmehr Überstrahlungseffekte aus den Lasersignaldatenpunkten des reflektierten Lasersignals herausgefiltert werden können. Zugleich werden dadurch auch diejenigen Lasersignaldatenpunkte des reflektierten Lasersignals zurückbehalten, die einem realen Objekt zugeordnet werden können. Dadurch können reale Objekte in einer Überstrahlungsregion identifiziert werden. Dies ist auf einfache Weise möglich. So kann beispielsweise das Problem von Überstrahlungseffekten bei Schilderbrücken gelöst werden. Die Schilderbrücken können zuverlässig als solche identifiziert werden. Zugleich ist es dann ebenso möglich, Gegenstände als reale Objekte zu identifizieren, die sich unter der Schilderbrücke befinden.

Auch ist es möglich, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, diejenigen Lasersignaldatenpunkte zu identifizieren, die einem Rückstrahler zugeordnet sind.

Ein erster Schritt in der Identifizierung einer Überstrahlungsregion in den Lasersignaldatenpunkten ist die Identifizierung von solchen Lasersignaldatenpunkten, die einem Rückstrahler zugeordnet werden können. Gerade für diese Rückstrahler, beziehungsweise hoch reflektive Objekte, treten Überstrahlungseffekte vermehrt auf. Hier kommt es zu einem Übersprechen benachbarter Lasersignaldatenpunkte, sodass die zuverlässige Erkennung von realen Objekten erschwert wird. Um diesen Effekt zuverlässig erkennen und korrigieren zu können, ist eine genaue Bestimmung derjenigen Lasersignaldatenpunkte, die einem Rückstrahler zugeordnet werden können, entscheidend.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist,

- eine Reflektivität jedes der Lasersignaldatenpunkte zu berechnen, vorzugsweise unter Verwendung von deren Intensitätsniveau;

- die berechnete Reflektivität jedes Lasersignaldatenpunkts mit einem vorbestimmten Reflektivitätsgrenzwert zu vergleichen; - die Lasersignaldatenpunkte einem Rückstrahler zuzuordnen, falls die berechnete Reflektivität größer als der vorbestimmte Reflektivitätsgrenzwert ist. Damit ist ein expliziter Algorithmus zur Bestimmung derjenigen Lasersignaldatenpunkte, die einem Rückstrahler zugeordnet werden können, angegeben. Hierzu wird das Intensitätsniveau des reflektierten Lasersignals analysiert. Hier wird zunächst angenommen, dass ein reales Objekt vorliegt, das größer als ein Pixel der Lasersignaldatenpunkte ist. Das an dem LiDAR-Sensor dann gemessene Intensitätsniveau P _E mp _fa ng ist proportional zu P _E mp _fa ng ~ Ps _e n _de R / r ² . Darin bezeichnet Ps _e n _de die emittierte Laserleistung, R die Reflektivität des realen Objekts und r die Entfernung zwischen dem LiDAR-Sensor und dem realen Objekt. Daher ist der Ausdruck P _E mp _fa ng r ² / Ps _e n _de proportional zur Reflektivität. Damit kann nun für jeden Lasersignaldatenpunkt die Reflektivität aus dem Intensitätsniveau berechnet werden. Dieser berechnete Wert wird mit einem vorbestimmten Reflektivitätsgrenzwert verglichen. Dabei kann es sich um den Reflektivitätswert handeln, der von einem 100% reflektierenden Lambert’schen Ziel erwartet wird. Rückstrahler haben dabei die einzigartige Eigenschaft, dass ihre scheinbare Lambert’sche Reflektivität weit über 100% liegt. Typischerweise werden hier Werte zwischen 1000% und 100000% für die Reflektivität erreicht. Daher werden alle Lasersignaldatenpunkte, die eine Reflektivität weit über 100% aufweisen, als Rückstrahler identifiziert.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, spezifische Lasersignaldatenpunkte zu identifizieren, die in derselben Lasersignaldatenpunktebene liegen, wie die dem Rückstrahler zugeordneten Lasersignaldatenpunkte und die denselben Abstand von der LiDAR-Vorrichtung aufweisen, wie die dem Rückstrahler zugeordneten Lasersignaldatenpunkte.

Diese Identifizierung von spezifischen Lasersignaldatenpunkten erfolgt, nachdem diejenigen Lasersignaldatenpunkte identifiziert wurden, die einem Rückstrahler zugeordnet sind. Eine Lasersignaldatenpunktebene kann dabei in der Horizontalen und/oder der Vertikalen liegen. Alle diese Lasersignaldatenpunkte in der Umgebung eines Rückstrahlers sind dabei, wie erläutert, insbesondere als Kandidaten für Überstrahlungseffekte zu betrachten. Zugleich werden auch diejenigen Lasersignaldatenpunkte ausgewählt, die denselben Abstand zu der LiDAR-Vorrichtung aufweisen, wie die dem Rückstrahler zugeordneten Lasersignaldatenpunkte. In diesen Lasersignaldatenpunkten kann ein reales Objekt kodiert sein, dass sich nahe dem Rückstrahler befindet. Ein solches reale Objekt muss zuverlässig identifiziert werden können.

Weiter ist sehr vorteilhaft, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist,

- ein Intensitätsniveau der spezifischen Lasersignaldatenpunkte zu bestimmen;

- das bestimmte Intensitätsniveau jedes Lasersignaldatenpunkts mit einem vorbestimmten Intensitätsniveaugrenzwert zu vergleichen;

- die spezifischen Lasersignaldatenpunkte einem realen Objekt zuzuordnen, falls das bestimmte Intensitätsniveau größer als der vorbestimmte Intensitätsniveaugrenzwert ist und/oder das bestimmte Intensitätsniveau einen unstetigen Verlauf aufweist.

Damit ist ein expliziter Algorithmus zur Bestimmung derjenigen spezifischen Lasersignaldatenpunkte angegeben, die einem realen Objekt zugeordnet werden können. Hierzu wird das Intensitätsniveau der spezifischen Lasersignaldatenpunkte bestimmt. Dies kann beispielsweise in der Horizontalen oder Vertikalen erfolgen. Dabei erwartet man dann für Lasersignaldatenpunkte, die einem Überstrahlungseffekt zugeordnet werden können, dass deren Intensitätsniveau außerhalb des Bereichs des Rückstrahlers (zum Beispiel oberhalb und unterhalb für eine horizontale Analyse; oder rechts und links für eine vertikale Analyse) abfällt. Dieses Verhalten eines Intensitätsniveauabfalls ist typisch für Überstrahlungseffekte, da der Überstrahlungseffekt reduziert wird, wenn die Entfernung zwischen dem Lasersignaldatenpunkt und dem Rückstrahler zunimmt. Falls also die Lasersignaldatenpunkte einem realen Objekt zugeordnet werden, wird eine Unstetigkeit im Intensitätsniveau erwartet. Eine solche Unstetigkeit kann bei Überstrahlungseffekten nicht auftreten. Daher können alle Lasersignaldatenpunkte, die ein unstetiges Verhalten ihres Intensitätsniveaus aufweisen, einem realen Objekt zugeordnet werden. Dieses Verfahren kann insbesondere zuverlässig bei solchen LiDAR-Sensoren eingesetzt werden, die das Intensitätsniveau als Zeitintegral des reflektierten Lasersignals bestimmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist,

- eine Echobreite der spezifischen Lasersignaldatenpunkte zu bestimmen; - die bestimmte Echobreite mit einem vorbestimmten Echobreitengrenzwert zu vergleichen;

- die spezifischen Lasersignaldatenpunkte einem realen Objekt zuzuordnen, falls die bestimmte Echobreite größer als der vorbestimmte Echobreitengrenzwert ist.

Auch hiermit ist ein expliziter Algorithmus zur Bestimmung derjenigen spezifischen Lasersignaldatenpunkte angegeben, die einem realen Objekt zugeordnet werden können. Hierzu wird die Echobreite der spezifischen Lasersignaldatenpunkte bestimmt. Dies kann insbesondere dazu dienen, reale Objekte zu identifizieren, die sich in der Nähe eines Rückstrahlers befinden. Hier sind drei verschiedene Konstellationen zu unterscheiden. Falls die Entfernung zwischen dem realen Objekt und dem Rückstrahler größer ist als die Echobreite des assoziierten reflektierten Lasersignals, werden zwei separate Lasersignaldatenpunkte in den spezifischen Lasersignaldatenpunkten erwartet. Falls die Entfernung zwischen dem Objekt und dem Rückstrahler kleiner ist als die Echobreite des assoziierten Lasersignals, wird nur ein Lasersignaldatenpunkt in den spezifischen Lasersignaldatenpunkten erwartet. Dieser Lasersignaldatenpunkt stellt dann jedoch eine Superposition des Lasersignaldatenpunkts des realen Objekts und des Lasersignaldatenpunkts des Rückstrahlers dar. Der entsprechende Lasersignaldatenpunkt wird daher eine erhöhte Echobreite aufweisen, die größer ist als die Echobreite eines einzelnen reflektierten Lasersignals des realen Objekts oder des Rückstrahlers. Schließlich kann ein dritter Fall auftreten, in dem die Entfernung zwischen dem realen Objekt und dem Rückstrahler identisch ist. Auch in diesem Fall wird lediglich ein Lasersignaldatenpunkt in den spezifischen Lasersignaldatenpunkten erwartet. Auch dieser Lasersignaldatenpunkt stellt jedoch eine Superposition des Lasersignaldatenpunkts des realen Objekts und des Lasersignaldatenpunkts des Rückstrahlers dar. Auch hier wird man daher eine größere Echobreite erwarten als in dem Fall getrennter Lasersignaldatenpunkte. Vor allem wird in diesem Fall jedoch auch durch Superposition eine Steigerung des Spitzenintensitätsniveaus des entsprechenden Lasersignaldatenpunkts auftreten. Wie bereits beschrieben, kann dieses Intensitätsniveau wiederum der Identifikation des realen Objekts dienen.

Daneben ist vorteilhaft, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, die spezifischen Lasersignaldatenpunkte, die keinem realen Objekt zugeordnet werden, aus der Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten als Überstrahlungslasersignaldatenpunkte zu identifizieren und herauszufiltern.

Dieser Schritt erfolgt, in dem alle spezifischen Lasersignaldatenpunkte aus den Lasersignaldatenpunkten herausgefiltert werden, die das von einem Überstrahlungseffekt erwartete Verhalten im Hinblick auf ihr Intensitätsniveau aufweisen, und die eine Echobreite haben, die gleich der Echobreite des reflektierten Lasersignals ist. Diese Lasersignaldatenpunkte werden als Überstrahlungslasersignaldatenpunkte identifiziert. Zugleich werden diejenigen spezifischen Lasersignaldatenpunkte in der Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten zurückbehalten, die ein unstetiges Verhalten in ihrem Intensitätsniveau aufweisen. Dabei ist es in einer Ausführungsform der Erfindung ebenso möglich, dass die Abnahme im Intensitätsniveau mit zunehmender Entfernung des Lasersignaldatenpunkts von dem Rückstrahler mittels einer geeigneten Funktion gefittet wird. Dies kann zum Beispiel eine Exponentialfunktion sein. Das reduzierte Quadrat dieses Fits kann dann einen Einblick darin geben, ob reale Objekte potenziell in den Überstrahlungslasersignaldatenpunkten präsent sind. Zudem kann die gefittete Funktion von den Werten der Intensitätsniveaus subtrahiert werden, und alle Lasersignaldatenpunkte mit einem verbleibenden Intensitätsniveau oberhalb eines gewissen Intensitätsniveaugrenzwerts können einem realen Objekt zugeordnet werden.

Auch ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, die Wahrscheinlichkeit der Präsenz von Lasersignaldatenpunkten, die einem realen Objekten zugeordnet sind, in den Überstrahlungslasersignaldatenpunkten zu bestimmen.

Dies kann sogar dann erfolgen, wenn Lasersignaldatenpunkte als Überstrahlungslasersignaldatenpunkte identifiziert wurden. Hierzu wird das Rauschen jedes Überstrahlungslasersignaldatenpunkts geschätzt mittels Verwendens des zugrundeliegenden statistischen Verhaltens des LiDAR- Sensors. Insbesondere wird eine Poisson-Verteilung angenommen, in der Rauschen ~ (Intensität) ^{1 2} . Der LiDAR-Sensor kann dann eine Wahrscheinlichkeit für die Präsenz von Zielen mit unterschiedlicher Reflektivität an dem Ort der Überstrahlungslasersignaldatenpunkte angeben. Hierzu werden die verschiedenen Sigma-Umgebungen einer Normal-Verteilung verwendet. Diese Selbstevaluation stellt ein robustes Verfahren bereit, das an verschiedene Umweltbedingungen angepasst werden kann, in denen Überstrahlungseffekte vermehrt auftreten können. Hier ist zum Beispiel an Regentropfen auf einer Glasabdeckung zu denken.

Schließlich ist vorteilhaft eine LiDAR-Vorrichtung mit einer derartigen Rechnereinheit bereitgestellt.

Auf diese Weise kann eine LiDAR-Vorrichtung bereitgestellt werden, die die genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Rechnereinheit nutzen kann. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass die Rechnereinheit für unterschiedliche LiDAR- Vorrichtungen verwendet werden kann. Einige LiDAR-Vorrichtungen verwenden beispielsweise LiDAR-Sensoren, die das Intensitätsniveau als das Spitzenwertsignal des reflektierten Lasersignals bestimmen. Andere LiDAR- Sensoren hingegen verwenden stattdessen das Zeitintegral des Lasersignals.

Die hier angegebene Rechnereinheit eignet sich gleichermaßen für beide Arten von LiDAR-Sensoren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1a eine erste Frontalansicht einer Fahrbahn mit einem Verkehrsschild, das an einer Schilderbrücke angebracht ist;

Figur 1b eine erste Frontalansicht einer Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten, die die Ansicht der Fig. 1a kodieren;

Figur 2a eine zweite Frontalansicht der Fahrbahn mit dem Verkehrsschild, das an der Schilderbrücke angebracht ist, wobei ein reales Objekt unterhalb des Verkehrsschildes angeordnet ist; Figur 2b eine zweite Fontalansicht der Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten, die die Ansicht der Fig. 2a kodieren;

Figur 3a eine Seitenansicht der Fahrbahn mit dem Verkehrsschild und dem realen Objekt der Fig. 2a mit einer zeitaufgelösten Intensitätsniveauverteilung der mit diesen assoziierten Lasersignaldatenpunkten in einer ersten Konfiguration;

Figur 3b eine Seitenansicht der Fahrbahn mit dem Verkehrsschild und dem realen Objekt der Fig. 2a mit einer zeitaufgelösten Intensitätsniveauverteilung der mit diesen assoziierten Lasersignaldatenpunkten in einer zweiten Konfiguration; und

Figur 3c eine Seitenansicht der Fahrbahn mit dem Verkehrsschild und dem realen Objekt der Fig. 2a mit einer zeitaufgelösten Intensitätsniveauverteilung der mit diesen assoziierten Lasersignaldatenpunkten in einer dritten Konfiguration.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Rechnereinheit für eine LiDAR-Vorrichtung, die eine Laserquelle aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Lasersignal in einen Sendepfad zu emittieren, und einen LiDAR-Sensor, der in einem Empfangspfad angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, ein in den Empfangspfad reflektiertes Lasersignal zu detektieren, und wobei die Rechnereinheit dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten 4 des reflektierten Lasersignals zu verarbeiten. Dabei wird mittels der Laserquelle ein Lasersignal emittiert. Dieses Lasersignal wird an Objekten in der Umgebung der LiDAR- Vorrichtung reflektiert. Das reflektierte Lasersignal wird in dem Empfangspfad der LiDAR-Vorrichtung mittels des LiDAR-Sensors detektiert. Aus diesem detektierten reflektierten Lasersignal wird eine Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten 4 ermittelt, die die Umgebung der LiDAR-Vorrichtung abbilden.

In der Figur 1a ist eine Umgebung der LiDAR-Vorrichtung dargestellt. Diese Umgebung umfasst eine Fahrbahn 1 mit einer Schilderbrücke 2, an der ein Verkehrsschild 3 angebracht ist. In Fig. 1b ist sodann das Abbild dieser Umgebung der Fig. 1a mittels der Vielzahl von Lasersignaldatenpunkten 4 dargestellt. Jeder dieser Lasersignaldatenpunkte 4 weist ein Intensitätsniveau 5 auf, das mittels einer Farbkodierung der unterschiedlichen Lasersignaldatenpunkte 4 angegeben ist. Je dunkler ein Lasersignaldatenpunkt 4, desto höher sein assoziiertes Intensitätsniveau 5. Dieser Zusammenhang ist ebenso in dem Diagramm 6 veranschaulicht. Es wird auf der horizontalen Achse das Intensitätsniveau 5 gegen die Höhe 7 aufgetragen. Dabei resultiert eine Funktion 8 der Höhe 7 in Abhängigkeit von dem Intensitätsniveau 5.

Dabei ist in Fig. 1b auch zu erkennen, dass die Größe des Verkehrsschildes 3 in der Abbildung mittels der Lasersignaldatenpunkte 4 in einer Vertikalen überschätzt wird. Dies ist in sogenannten Überstrahlungseffekten begründet. Dabei handelt es sich um ein Übersprechen benachbarter Lasersignaldatenpunkte 4. Dies kann insbesondere bei stark reflektierenden oder rückstrahlenden Objekten, wie einem Verkehrsschild 3, auftreten. Wie ebenso in Fig. 1b erkennbar, erscheint das Verkehrsschild 3 in der Abbildung mittels der Lasersignaldatenpunkte 4 gleichsam als eine „Wand“ auf der Fahrbahn 1. Diese fehlerhafte Abbildung aufgrund von Überstrahlungseffekten ist jedoch mit Hinblick auf die Verkehrssicherheit autonom auf der Fahrbahn 1 fahrender Kraftfahrzeuge gefährlich. So müsste ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug in Ansicht einer „Wand“ auf der Fahrbahn 1 eine Notfallbremsung einleiten. Diese „falsche“ Reaktion ist für die Verkehrssicherheit gefährlich und muss vermieden werden.

Eine weitere potenzielle Gefährdung der Verkehrssicherheit ist in Fig. 2a veranschaulicht. Wieder ist die Fahrbahn 1 mit der Schilderbrücke 2 und dem Verkehrsschild 3 gezeigt. Nun allerdings ist ein reales Objekt 9 auf der Fahrbahn 1 unterhalb des Verkehrsschildes 3 angeordnet. Dieses reale Objekt 9 kann eine Gefahr für ein autonom fahrendes Fahrzeug darstellen. Das autonom fahrende Fahrzeug muss dem realen Objekt 9 unter Umständen ausweichen. Hierzu jedoch ist eine zuverlässige Identifizierung des realen Objekts 9 auch in den Lasersignaldatenpunkten 4 erforderlich. In Fig. 2b ist nun aber zu erkennen, dass insbesondere ein reales Objekt 9, das unterhalb des Verkehrsschildes 3 (also nahe einem Rückstrahler) angeordnet ist, in den Lasersignaldatenpunkten 4 unter Umständen in die Region der Überstrahlungseffekte in den Lasersignaldatenpunkten 4 fallen kann. Es besteht die Gefahr, dass das reale Objekt 9 in den Überstrahlungseffekten nicht mehr erkannt wird. Wieder ist in einem Diagramm 6 die Abhängigkeit der Höhe 7 von dem Intensitätsniveau 5 dargestellt. Die assoziierte Funktion 8 zeigt dabei bei kleinen Werten der Höhe 7 ein kleines Plateau, das dem realen Objekt 9 entspricht.

Zusammenfassend besteht also ein Bedarf, sowohl die Überstrahlungseffekte (insbesondere bei Rückstrahlern) zu eliminieren und dabei jedoch zugleich diejenigen Lasersignaldatenpunkte 4 zurückzubehalten, die (in der Überstrahlungsregion) einem realen Objekt 9 zugeordnet werden können.

Die erfindungsgemäße Rechnereinheit ist nun dazu eingerichtet, Überstrahlungseffekte aus den Lasersignaldatenpunkten 4 des reflektierten Lasersignals herauszufiltern. Wie dies geschehen kann, wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figs. 3a - 3c beschrieben werden.

In einem ersten Schritt werden diejenigen Lasersignaldatenpunkte 4 identifiziert, die einem Rückstrahler (Verkehrsschild 3) entsprechen. Dies wird erreicht, in dem das Intensitätsniveau 5 des reflektierten Lasersignals mittels der Rechnereinheit analysiert wird. Dazu wird zunächst angenommen, dass ein Rückstrahler größer als ein Pixel in den Lasersignaldatenpunkten 4 ist. Das mittels des LiDAR-Sensors dann gemessene Intensitätsniveau 5 ist proportional zu der emittierten Laserleistung, der Reflektivität des Rückstrahlers und dem Quadrat der Entfernung zwischen dem LiDAR-Sensor und dem Rückstrahler. Mit anderen Worten kann sodann aus den gemessenen Intensitätsniveaus 5 ein Rückschluss auf die Reflektivität des Rückstrahlers gezogen werden. Die Reflektivität des Rückstrahlers wird entsprechend mittels der Rechnereinheit für jeden Lasersignaldatenpunkt 4 berechnet. Der berechnete Wert wird dann mit dem von einem 100% reflektierenden Lambert’schen Ziel erwarteten Wert verglichen. Rückstrahler haben die einzigartige Eigenschaft, dass ihre scheinbare Lambert’sche Reflektivität weit über 100% ist. Typische Werte sind zwischen 1000% und 100000%. Daher werden alle Lasersignaldatenpunkte 4 mit einer Reflektivität weit über 100% als Rückstrahler identifiziert.

In einem zweiten Schritt werden alle spezifischen Lasersignaldatenpunkte 4 identifiziert, die in derselben Lasersignaldatenpunktebene liegen, wie die der Rückstrahler. Zusätzlich werden alle spezifischen Lasersignaldatenpunkte 4 identifiziert, die denselben Abstand von dem LiDAR-Sensor haben, wie diejenigen Lasersignaldatenpunkte 4, die dem Rückstrahler zugeordnet sind. Alle diese spezifischen Lasersignaldatenpunkte 4 sind Kandidaten für Überstrahlungseffekte. Es können nun drei verschiedene Fälle auftreten.

In einem ersten Fall der Fig. 3a ist eine Echobreite 10 des reflektierten Lasersignals größer als eine Entfernung zwischen dem realen Objekt 9 und dem Verkehrsschild 3. Dargestellt sind die Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 und die Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschildes 3 als Funktion der zeit 13. Dabei ist die Entfernung der Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 von der Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschildes 3 größer als die Echobreite 10. Es werden zwei getrennte Lasersignaldatenpunkte 4 detektiert.

In einem zweiten Fall der Fig. 3b ist die Entfernung zwischen dem realen Objekt 9 und dem Verkehrsschild 3 kleiner als eine Echobreite 10 des reflektierten Lasersignals. Dargestellt sind die Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 und die Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschildes 3 als Funktion der zeit 13. Dabei ist die Entfernung der Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 von der Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschildes 3 kleiner als die Echobreite 10. Es wird ein einzelner Lasersignaldatenpunkt 4 detektiert. Dieser Lasersignaldatenpunkt 4 weist jedoch eine größere Echobreite auf, als diejenige der Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 und der Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschilds 3.

Es wird eine superponierte Intensitätsniveauverteilung 14 gemessen.

In einem dritten Fall der Fig. 3c befinden sich das reale Objekt 9 und das Verkehrsschild 3 in derselben Entfernung zu der LiDAR-Vorrichtung. Es wird ein einzelner Lasersignaldatenpunkt 4 detektiert. Dieser Lasersignaldatenpunkt 4 weist jedoch ein größeres Spitzenintensitätsniveau auf, als dasjenige der Intensitätsniveauverteilung 11 des realen Objekts 9 und der Intensitätsniveauverteilung 12 des Verkehrsschilds 3. Es wird eine superponierte Intensitätsniveauverteilung 14 gemessen.

Damit erlauben die zwei Parameter der Echobreite 10 und der Intensitätsniveauverteilung 11, 12 reale Objekte 9 unter dem Verkehrsschild 3 zu identifizieren. Dabei kann man sich ebenso zunutze machen, dass Lasersignaldatenpunkte 4 für Überstrahlungseffekte ein Verhalten zeigen, wie es in Fig. 1b und 2b veranschaulicht ist. Das Intensitätsniveau 5 für derartige Lasersignaldatenpunkte 4 fällt hier in der Vertikalen von dem Verkehrsschild 3 ausgehend ab. Dies ist in der Funktion 8 verdeutlicht. Dieses Verhalten ist typisch für Überstrahlungseffekte, da Überstrahlungseffekte reduziert werden, wenn sich die Entfernung zu dem Rückstrahler erhöht. Ein solches Verhalten zeigen reale Objekte 9 nicht. Hier wird ein unstetiges Verhalten in dem Intensitätsniveau 5 erwartet. Somit kann man die Überstrahlungseffekte identifizieren.

In einem dritten Schritt können dann alle diejenigen Lasersignaldatenpunkte 4 herausgefiltert werden, die das typische Verhalten in dem Intensitätsniveau 5 von Überstrahlungseffekten zeigen und solche, die eine Echobreite gleich derjenigen des reflektierten Lasersignals aufweisen. Alle Lasersignaldatenpunkte 4 mit einer unstetigen Intensitätsniveauverteilung werden zurückbehalten.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.