DE-102024210610-A1 - Steckverbinder für einen Fahrzeugsensor

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für einen Fahrzeugsensor, wobei Steuersignale zur Ansteuerung des Fahrzeugsensors und/oder von dem Fahrzeugsensor generierte Sensorsignale optisch über mindestens eine optische Faser (11) mit mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit ausgetauscht werden, wobei in dem Steckverbinder eine photonische Komponente (13) angeordnet ist und wobei mittels der photonischen Komponente (13) über die mindestens eine optische Faser (11) empfangene Steuersignale in elektrische Signale und/oder von der Sensoreinheit generierte elektrische Sensorsignale in Lichtsignale umgewandelt werden.

Inventors

• Pascal Marcel Seiler
• Markus Robert
• Andreas Noack
• Thomas Gisder
• Marc-Michael Meinecke
• Heiko Gustav Kurz
• Paniz Adibpour

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (11)

1. Steckverbinder für einen Fahrzeugsensor, wobei Steuersignale zur Ansteuerung des Fahrzeugsensors und/oder von dem Fahrzeugsensor generierte Sensorsignale optisch über mindestens eine optische Faser (11) mit mindestens einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit ausgetauscht werden, wobei in dem Steckverbinder eine photonische Komponente (13) angeordnet ist und wobei mittels der photonische Komponente (13) über die mindestens eine optische Faser (11) empfangene Steuersignale in elektrische Signale und/oder von der Sensoreinheit generierte elektrische Sensorsignale in Lichtsignale umgewandelt werden.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1 , wobei die mindestens eine optische Faser (11) so durch einen Wandabschnitt eines Gehäuses des Steckverbinders geführt ist, dass in dem Steckverbinder ein Ende der mindestens einen optischen Faser vor der photonische Komponente (13) angeordnet ist.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die photonische Komponente (13) eine Lichtquelle und/oder eine Photodiode umfasst.
4. Steckverbinder nach Anspruch 3 , wobei die Lichtquelle eine Laserdiode ist.
5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , wobei zwischen dem Ende der mindestens einen optischen Faser (11) und der photonischen Komponente (13) mindestens ein freistrahloptisches Element (23) angeordnet ist.
6. Sensoreinheit nach Anspruch 5 , wobei das mindestens eine freistrahloptische Element (23) mindestens eine Linse umfasst.
7. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steckverbinder zwei Steckverbinderuntereinheiten (U-1, U-2) umfasst, wobei in der ersten Steckverbinderuntereinheit (U-1) das Ende der mindestens einen optischen Faser (11) und die photonische Komponente (13) angeordnet ist und in der zweiten Steckverbinderuntereinheit (U-2) elektronische Komponenten zur Verarbeitung von Sensorsignalen des Fahrzeugsensors und oder Steuersignalen angeordnet sind und wobei zur mechanischen Verbindung der ersten Steckverbinderuntereinheit mit der zweiten Steckverbinderuntereinheit eine Steckverbinderuntereinheit einen Stecker als Verbindungsteil und die andere Steckverbinderuntereinheit eine Buchse als Verbindungsteil aufweist.
8. Steckverbinder nach Anspruch 7 , wobei die erste Steckverbinderuntereinheit (U-1) mit der zweiten Steckverbinderuntereinheit (U-2) über mindestens eine elektrische Leitung verbunden ist.
9. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrzeugsensor ein Radarsensor ist.
10. Radarsystem, welches ein oder mehrere Radarsensoren, eine Zentraleinheit (Z) und mindestsens eine optische Faser (11) umfasst, wobei die Radarsensoren über die mindestens eine optische Faser (11) Signale mit der Zentraleinheit (Z) austauschen und über Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verbunden sind.
11. Fahrzeug, das ein Radarsystem gemäß Anspruch 10 aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder für einen Fahrzeugsensor, wobei der Fahrzeugsensor beispielsweise Teil eines Radarsystems für ein Fahrzeug sein kann. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Radarsystem mit einem solchen Steckverbinder. Ferner ein Fahrzeug, das ein Radarsystem mit einem solchen Steckverbinder aufweist. Für Fahrerassistenzsysteme und Sicherheitssysteme beim vollautomatisierten Fahren ist eine möglichst sichere Umfeldwahrnehmung unabdinglich. Dafür wird das Umfeld mit Hilfe von Sensoren, wie im Fahrzeug integrierten Radar-, Lidar- und Kamerasensoren erfasst. So kann beispielsweise basierend auf den erfassten Sensordaten mit einem geeigneten Maschinenlern-Modell ein Umfeldmodell erstellt werden. Hierfür können Wahrnehmungsmodule vorgesehen sein, welche erlernte Objekte im Umfeld erkennen können und Informationen hierüber an ein Planungsmodul weiterleiten. Das Planungsmodul kann dann für eine Trajektorienplanung und sichere Steuerung des Fahrzeugs die erkannten Objekte berücksichtigen. Besonders wichtig ist hierbei eine ganzheitliche 360°-3D-Erfassung, die eine vollständige 360-Grad-Erfassung aller statischen und dynamischen Objekte und eine Erstellung möglichst hochauflösender 3D-Modelle des Umfelds ermöglicht. Kameras liefern zwar detaillierte visuelle Informationen und ermöglichen beispielsweise Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen und Farben zu erkennen, liefern aber schlechte Ergebnisse bei ungünstigen Lichtverhältnissen, Nebel oder Blendung und nur unzureichende Entfernungsangaben. Auf Lidarsensoren basierende Systeme sind zwar in der Lage, eine präzise Entfernungsmessung zu gewährleisten und können auch zur Klassifikation eingesetzt werden. Allerdings sind diese Lidar-Systeme kostenintensiv und in ihrem Aufbau aufwändig. Weiterhin sind Lidar-Systeme anfällig gegenüber Wettereinflüssen, wie Regen, Nebel oder direkte Sonneneinstrahlung. Radarsensoren dagegen liefern bei allen Witterungsbedingungen zuverlässig und ausfallsicher Daten. Selbst schlechte Sichtverhältnisse wie Regen, Nebel, Schnee, Staub und Dunkelheit beeinflussen kaum ihre Wahrnehmungszuverlässigkeit. Allerdings ist das Auflösungsvermögen bisher beschränkt. So weisen im automobilen Sektor im Serieneinsatz befindliche Radarsensoren ein Auflösungsvermögen von ca. 2° auf. Dieses reicht beispielsweise nicht aus, um die Anforderungen für die Stufen 4 und 5 des automatisierten Fahrens mit sicherer Fahrfunktion zu erfüllen, da hierfür Radarsensoren dreidimensionale Bilder mit einer hohen Auflösung im Bereich von 0,1° und darunter mit einer großen Unempfindlichkeit gegenüber Störungen von ihrer Umgebung liefern müssen. Dies kann mit der konventionellen Radartechnik nicht erreicht werden, da das Auflösungsvermögen solcher Systeme zu gering ist. Durch die Kombination verschiedener Sensoren, wie der genannten Radar-, Lidar- und Kamerasensoren, können die Schwächen eines Sensors mit den Stärken eines anderen ausgeglichen werden, so dass das Fahrzeug ein präziseres und vollständigeres Bild seiner Umgebung erstellen kann. Daher ist das Fusionieren der Sensordaten (Sensorfusion) insbesondere beim autonomen Fahren von großer Bedeutung, weil es die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Fahrzeugsystems erheblich verbessert. Die Verarbeitung der durch die diversen Fahrzeugsensoren generierten Daten in einer hierfür vorgesehenen Zentraleinheit erfordert eine Übertragung der Sensordaten an diese Zentraleinheit, was für das hochautonome Fahren in den Stufen 4 und 5 zu Datendurchsatzraten von bis zu 40 Gbit/s führen kann. Um Durchsatzraten in dieser Größenordnung gewährleisten zu können, sind optische Verbindungen zwischen den Sensoren und der Zentraleinheit von Vorteil. Aktuell in der Entwicklung befinden sich sogenannte photonische Radarsysteme, bei denen Treibersignale im GHz-Bereich mittels eines optischen Trägersignals im THz-Frequenzbereich an eine Vielzahl von Radarsensoren verteilt werden können. Hierbei kann eine Kointegration von elektronischen und photonischen Komponenten auf einem einzigen Halbleitersubstrat erfolgen, so dass äußerst kompakte Formfaktoren für die einzelnen Radarsensoren und, daraus resultierend, Arrays mit einer Vielzahl solcher Radarsensoren integriert im Fahrzeug realisierbar sind. In der DE 10 2017 221 257 A1 wird ein Radarsystem offenbart, bei dem eine Signalübertragung zwischen einer Zentraleinheit und einer Radarsendeeinheit bzw. einer Radarempfangseinheit optisch realisiert wird. Hierzu wird ein Radartreibersignal in der Zentraleinheit optisch erzeugt und über mindestens eine Glasfaser an mindestens eine Radarempfangseinheit und/oder mindestens eine Radarsendeeinheit übertragen. In der Radarsendeeinheit wird das Radartreibersignal dann in ein elektrisches Radartreibersignal umgewandelt und zum Antreiben eines Radarsenders verwendet. Ein von einem Radarempfänger empfangenes Radarechosignal wird in einem Mischer der Radarempfangseinheit mit dem elektrischen Radartreibersig