CN108061881A - 扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置,其特征在于:控制器控制直流步进电机带动雷达固定支架和车载环境感知传感器模块一起旋转,控制器同步记录步直流进电机的旋转角度和当前角度下车载环境感知传感器模块感知到的信息,通过计算获得直流步进电机和车载环境感知传感器模块本身一起扫描过的全部区域的障碍物信息。其中车载雷达包括但不限于激光雷达,针对现有车载固定安装的雷达***存在的探测覆盖面积和匹配成本之间存在矛盾问题,通过该装置和控制方法能够实现水平或垂直方向0‑180°范围内的任意角度覆盖扫描,结构简单、成本低廉、适用性强;该装置可以扩大雷达的扫描范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置和控制方法,属车辆行车信息感知与处理技术领域。
背景技术
智能车辆***的引入,可以提高交通的安全性和能源的利用率。目前,在汽车、卡车、公交***、工业、军用等领域智能车辆***都得到了应用,作为智能车辆环境感知***的核心组成部分,车载雷达技术也在飞速发展。
车载雷达是在汽车智能驾驶***中广泛应用的一种传感器***,它主要包括超声波雷达、微波雷达和激光雷达三种。其中超声波雷达有效测距仅有几米,一般作为倒车雷达应用;微波雷达有效测距比超声波雷达远,可达一百米左右,但其发散角大,测量目标距离和位置时精度不高,实际应用中主要用于测速、测距;激光雷达因其测量精度高,测距远,性能优异等特点,用于汽车测速、测距和目标定位。
因探测宽度范围有限,常见倒车雷达***多由8个或12个雷达探头组成,匹配成本高,且雷达间互相干扰,只能间歇地分时工作;毫米波雷达探测角度范围更小,长距毫米波雷达探测角度仅有十度左右,中长距毫米波雷达探测角度范围也仅有九十度左右,要想满足测量范围远且探测范围广的要求,就必须安装长距毫米波雷达和中长距毫米波等多个雷达,导致成本较高;激光雷达的发散角度极小,在几公里以外也不过几厘米,如果实现大范围覆盖有效探测,则需要装配多线扫描式雷达,成本极其昂贵。
专利CN201110342955.1公开了一种车载四线激光雷达***,其主要由发射***、接收***、光学***和扫描***组成。通过直流步进电机控制激光器旋转方式实现雷达扫描,可以实现较低成本的激光雷达扫描覆盖。但是该***仅能实现激光雷达的扫描探测,无法用到毫米波雷达、超声波雷达中。
专利CN200310117381.3公开了一种车载扫描式激光雷达探测***,在激光雷达本体基础上外加步进电机、控制器、扫描组件、双凸轮传动机构、V形摆杆机构、光电开关等。通过步进电机旋转带动凸轮传动***,双凸轮转动带动V形摆杆机构,V型摆杆与扫描镜片刚性连接,进而使互相垂直的扫描镜片旋转一定的角度,从而使激光以一定的角度范围在车辆前方来回扫描。但该***在实用中必然存在两个严重的问题:首先该车载扫描式激光雷达探测***结构复杂,定位精度也会受复杂的传动装置影响;其次,该车载扫描式激光雷达探测***只能在水平方向扩大激光雷达的探测范围,无法实现垂直方向探测范围的扫描覆盖。
发明内容
本发明目的在于提供一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置和控制方法,其中车载雷达包括但不限于激光雷达,针对现有车载固定安装的雷达***存在的探测覆盖面积和匹配成本之间存在矛盾问题,通过该装置和控制方法能够实现水平或垂直方向0-180°范围内的任意角度覆盖扫描,结构简单、成本低廉、适用性强;该装置可以扩大雷达的扫描范围,并且通过控制器的计算获得全部扫描范围的实时、准确的障碍物信息。
为实现上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置,由被控电机、与被控电机机械连接的雷达固定支架,以及与被控电机电气连接的车载供电装置和控制器组成;其特征在于:控制器控制被控电机带动雷达固定支架和车载环境感知传感器模块一起旋转,控制器同步记录被控电机的旋转角度和当前角度下车载环境感知传感器模块感知到的信息,通过计算获得被控电机和车载环境感知传感器模块本身一起扫描过的全部区域的障碍物信息。
所述的车载环境感知传感器模块包括毫米波雷达、激光雷达。
被控电机与车载环境感知传感器模块机械连接,用于带动车载环境感知传感器模块旋转,实现指定角度范围内的扫描探测;
车载环境感知传感器模块与被控电机机械连接,探测障碍物距离、速度、方位信息;
智能驾驶控制器用于智能驾驶***的控制,接收并处理来自车载雷达模块的感知信息;
环境感知信息转换控制***由电机角度检测模块和环境感知信息转换控制器组成,环境感知信息转换控制器会根据电机角度检测模块回采的电机旋转角度控制被控电机旋转,从而带动固联在电机上的车载雷达传感器实现指定角度范围内的扫描探测;并将探测到的障碍物速度、距离、方位等信息以及环境感知传感器与行车方向所成的角度进行转换计算,以获得对车辆有效的数据,最后通过对多次获得的感知信息进行相互校验确认,最终发送给智能驾驶控制器使用。
车载供电装置用于为本装置供电;
车载设备固定装置用于将连接着车载环境感知传感器模块的直流步进电机固定在车体上;
智能驾驶控制器用于智能驾驶***的控制,接收并运用来自环境感知信息转换控制***的感知信息。
一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制方法,其特征在于具体的控制步骤如下:
S1、车辆打火上电后,本装置开始工作;
S2、环境感知模块实时地获取车辆前方障碍物距离/方位/速度(参考自身坐标系);
S3、电机角度检测模块获取电机旋转角度(参考车辆坐标系);
S4、环境感知信息转换控制器将采集到的车载环境感知传感器模块感知数据信息转换到车辆坐标系;
S5、环境感知信息转换控制***将多次感知信息间相互校验;
S6、环境感知信息转换控制***进行感知信息准确性判定;
S7、环境感知信息转换控制***通过CAN输出给智能驾驶控制器使用。
本发明的积极效果是扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制***结构简单、成本低、控制精度高,可适用于各种毫米波雷达、激光雷达传感器的感知范围的扩大,实现在尽可能少地安装传感器数量的前提下,扩大车载雷达感知范围,缩小探测盲区,并根据安装方式的不同,该***可以实现水平或垂直方向0-180°范围内的覆盖扫描,提高智能驾驶***的安全性并大大降低其环境感知***的匹配成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制***的结构示意图。其中环境感知传感器模块可以替换为车载激光雷达传感器、车载毫米波雷达传感器。
图2为本发明的一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置,由被控电机103、与被控电机103机械连接的雷达固定支架,以及与被控电机103电气连接的车载供电装置106和控制器组成;其特征在于:控制器控制被控电机103带动雷达固定支架和车载环境感知传感器模块104一起旋转,控制器同步记录步直流进电机的旋转角度和当前角度下车载环境感知传感器模块104感知到的信息,通过计算获得直流步进电机和车载环境感知传感器模块104本身一起扫描过的全部区域的障碍物信息。
所述的车载环境感知传感器模块104包括毫米波雷达、激光雷达。
被控电机103与车载环境感知传感器模块104机械连接,用于带动车载环境感知传感器模块104旋转,实现指定角度范围内的扫描探测;
车载环境感知传感器模块104与被控电机103机械连接,探测障碍物距离、速度、方位信息;
智能驾驶控制器101用于智能驾驶***的控制,接收并处理来自车载雷达模块的感知信息;
环境感知信息转换控制***102由电机角度检测模块和环境感知信息转换控制器组成,环境感知信息转换控制器会根据电机角度检测模块回采的电机旋转角度控制被控电机103旋转,从而带动固联在被控电机103上的车载环境感知传感器模块104实现指定角度范围内的扫描探测;并将探测到的障碍物速度、距离、方位等信息以及环境感知传感器与行车方向所成的角度进行转换计算,以获得对车辆有效的数据,最后通过对多次获得的感知信息进行相互校验确认,最终发送给智能驾驶控制器101使用。
车载供电装置106用于为本装置供电;
车载设备固定装置105用于将连接着车载环境感知传感器模块104的被控电机103固定在车体上;
智能驾驶控制器101用于智能驾驶***的控制,接收并运用来自环境感知信息转换控制***102的感知信息;
如图2所示,一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制方法,其特征在于具体的控制步骤如下:
S1、车辆打火上电后,本装置开始工作;
S2、环境感知模块实时地获取车辆前方障碍物距离/方位/速度(参考自身坐标系);
S3、电机角度检测模块获取电机旋转角度(参考车辆坐标系);
S4、环境感知信息转换控制***102将采集到的车载环境感知传感器模块104感知数据信息转换到车辆坐标系;
S5、环境感知信息转换控制***102将多次感知信息间相互校验;
S6、环境感知信息转换控制***102进行感知信息准确性判定;
S7、环境感知信息转换控制***102通过CAN输出给智能驾驶控制器101使用。
如图1所示该***在汽车行驶时工作,具体工作过程为:环境感知信息转换控制***102发出电机控制指令给被控电机103,使之按照指定速度和方向旋转,被控电机103旋转并带动环境感知传感器模块104,使之与车辆行驶方向成某一角度进行探测,环境感知传感器模块104104输出感知到的障碍物信息,此信息以环境感知传感器104自身坐标系为参考,并输出给环境感知信息转换控制***102。同时环境感知信息转换控制***102通过电机角度检测模块实时检测电机旋转的精确角度值,亦即环境感知传感器模块104与车辆行驶方向所成的角度值,用于电机控制,同时该角度值也用于环境感知信息数据的坐标转换模块,将环境感知传感器模块104输出的感知信息转换到车辆坐标系中,最终输出对车辆有效的数据;为确保感知信息的准确性,避免识别错误,该环境感知信息转换控制***102还具有信息校验功能,将相近几个周期识别的障碍物信息进行合理性验证,确保信息无误后通过CAN输出给智能驾驶控制器101。其中环境感知传感器模块104可以替换为车载激光雷达传感器、车载毫米波雷达传感器等。
综上,本实施例提供的一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制***和方法,通过控制被控电机103旋转,带动车载环境感知传感器模块104实现扫描,所述环境感知传感器模块104可以是激光雷达、毫米波雷达,该***可实现在尽可能少地安装传感器数量的前提下,扩大车载雷达感知范围,缩小探测盲区,提高智能驾驶***的安全性并大大降低其环境感知***的匹配成本。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置,由被控电机、与被控电机机械连接的雷达固定支架,以及与被控电机电气连接的车载供电装置和控制器组成;其特征在于:控制器控制被控电机带动雷达固定支架和车载环境感知传感器模块一起旋转,控制器同步记录被控电机的旋转角度和当前角度下车载环境感知传感器模块感知到的信息,通过计算获得被控电机和车载环境感知传感器模块本身一起扫描过的全部区域的障碍物信息;被控电机与车载环境感知传感器模块机械连接,用于带动车载环境感知传感器模块旋转,实现指定角度范围内的扫描探测;
车载环境感知传感器模块与被控电机机械连接,探测障碍物距离、速度、方位信息;
智能驾驶控制器用于智能驾驶***的控制,接收并处理来自车载雷达模块的感知信息;
环境感知信息转换控制***由电机角度检测模块和环境感知信息转换控制器组成,环境感知信息转换控制器会根据电机角度检测模块回采的电机旋转角度控制被控电机旋转,从而带动固联在电机上的车载雷达传感器实现指定角度范围内的扫描探测;并将探测到的障碍物速度、距离、方位等信息以及环境感知传感器与行车方向所成的角度进行转换计算,以获得对车辆有效的数据,最后通过对多次获得的感知信息进行相互校验确认,最终发送给智能驾驶控制器使用;
车载设备固定装置用于将连接着车载环境感知传感器模块的直流步进电机固定在车体上;
智能驾驶控制器用于智能驾驶***的控制,接收并运用来自环境感知信息转换控制***的感知信息。
2.根据权利要求1所述的一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的装置,其特征在于所述的车载环境感知传感器模块包括毫米波雷达、激光雷达。
3.一种扩大智能驾驶车载雷达感知范围的控制方法,其特征在于具体的控制步骤如下:
S1、车辆打火上电后,本装置开始工作;
S2、环境感知模块实时地获取车辆前方障碍物距离/方位/速度(参考自身坐标系);
S3、电机角度检测模块获取电机旋转角度(参考车辆坐标系);
S4、环境感知信息转换控制器将采集到的车载环境感知传感器模块感知数据信息转换到车辆坐标系;
S5、环境感知信息转换控制***将多次感知信息间相互校验;
S6、环境感知信息转换控制***进行感知信息准确性判定;
S7、环境感知信息转换控制***通过CAN输出给智能驾驶控制器使用。
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