CN109515448B - 一种自动驾驶传感器布置方法和结构 - Google Patents

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Abstract

一种自动驾驶传感器布置方法和结构，具有环境感知与定位、车车之间交互、车路之间交互***；车身四周的超声波雷达以确定所在道路；车身四周的红外传感器形成360度环视感知范围并发送决策层；车身周围的相机传感器以将物体信息发送给决策层；车顶的信息交互设备检测周围交互信息并发送决策层；车顶的卫星信号接收装置，多***通过车载传感器信息融合以及与周围车辆及道路的交互来完成车辆的自动驾驶，确保自动驾驶在道路上安全行驶。

Description

一种自动驾驶传感器布置方法和结构
技术领域
本发明关于一种自动驾驶传感器布置方法和结构。
背景技术
随着时代的进步和技术的发展，自动驾驶汽车在不久的将来将会变为现实，自动驾驶汽车的到来不仅给我们的生活提供极大的便利，同时借助于安装于自动驾驶汽车上的车载传感器可以极大的降低交通事故率。
目前的自动驾驶传感器方案多是通过安装在车辆周围的各种传感器如相机，激光雷达，毫米波雷达和超声波雷达等来感知车辆周围的环境信息，并将感知车辆周围的环境经过信息融合后，发送给车辆控制执行***，控制车辆的制动和转向。目前还处于预演阶段的L3级（特定场景的自动驾驶）自动驾驶，其传感器数量多达十几个，通过安装在车辆前后保险杠的毫米波雷达来探测车辆前后的障碍物，通过车辆四个角的角雷达来探测车辆侧面的障碍物。同时车辆上还会安装前视相机、后视相机、环视相机以及布置在车辆四周的超声波雷达和卫星定位***。L4级自动驾驶（高度自动驾驶），对安全的要求更高，需要面对的场景更多更复杂，因此需要更加详细准确的车辆周围的环境信息，这就需要更多数量的传感器参与到车辆周围的环境感知中，初步预测车载传感器数量将达到30-40个，过多的传感器一方面增加了车辆的制造成本，另一方面对信息融合的要求更高，需要更高性能的软硬件设备及信息融合算法的开发。
未来的自动驾驶绝对不会是仅仅依靠传感器的数量来实现，而是依靠车与车以及车与周围环境的交互来实现。这样一来，自动驾驶对周围环境的感知主要任务是前进道路上的静止的物体以及移动的人或者其他动物的感知，和车辆的精准定位。
发明内容
本发明的目的是：基于自动驾驶汽车要求，将传感器数量进行大大的简化，在满足自动驾驶对安全性能要求的情况下，最大可能的减小传感器的使用，这样不但降低了自动驾驶汽车的生产成本，同时也降低了自动驾驶处理***对软硬件的要求。
为实现上述技术目的，本发明提供一种自动驾驶传感器布置方法，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，具体包括：安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达，在所述车辆行驶或自动泊车时，所述超声波雷达感知车身周围环境中障碍物情况，并根据检测到的左右两侧的距离对比，确定当前所述车辆所在道路的车道线信息；安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围，以对车辆四周的生物进行检测并将检测到的生物信息发送给所述车辆的决策层；安装在所述车辆的车身周围的相机传感器，以用于检测车辆周围的物体并将检测到的物体信息发送给所述车辆的决策层；安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，以用于检测所述车辆周围的交互信息并将检测到的结果发送给所述车辆的决策层，同时将自身的车辆信息向周围发布；安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置，以用于接收卫星定位信息，并与车载地图进行匹配，所述车辆的决策层完成路径规划。
本发明通过一种自动驾驶汽车道路环境感知***的传感器布置方法，涉及自动驾驶汽车在行驶过程中对周围环境的交互，涉及的传感器主要有超声波雷达，相机，红外设备，信息交互设备，卫星信号接收装置等。通过车载传感器信息融合以及与周围车辆及道路的交互来完成车辆的自动驾驶，确保自动驾驶在道路上安全行驶。
作为进一步改进，所述超声波雷达具有12个且布置在所述车辆的前后保险杠上。
作为进一步改进，所述红外传感器具有多个，安装在所述车辆的前后保险杠上的所述红外传感器的安装方向与水平面成一定角度，以斜向下观察车身前后环境状况；安装在左右侧后视镜下方的所述红外传感器，以观察车身侧面环境状况；且所述决策层对接收到的生物信息进行处理，重新规划路线，完成对障碍物的避让。
作为进一步改进，所述相机传感器检测的所述物体信息包括：静止障碍物、道路信息、车辆定位信息；通过安装在左右侧后视镜的所述相机传感器，感知车辆轮胎和车道线的距离以及检测障碍物，通过安装在车顶左右两侧的所述相机传感器，感知当前所述车辆所在的车道，以及远距离的障碍物信息，通过安装在前挡风玻璃或车顶的所述相机传感器，以用于观察前方道路状况及车道保持；所述决策层对接收到的物体信息进行处理，以确保所述车辆始终处在当前车道。
作为进一步改进，所述交互信息包括：其他车辆的位置信息和状态信息以及道路信息；当前所述车辆根据接收到其他车辆的信息交互设备播发出的车辆信息及当前所在道路两侧的信息播发器播发的信息，计算当前所述车辆与其他车辆的相对距离、速度，并做出决策，确保所述车辆在行驶的过程中不与其他车辆发生碰撞；通过周边道路发出的信息，计算当前所述车辆相对道路护栏的距离，并对当前所述车辆的位置信息进行校正，确保不与道路护栏发生碰撞；根据道路两侧的信息播发器播发的道路属性信息做出相应的调整，确保所述车辆按照既定的法规行驶。
作为进一步改进，所述道路属性信息包括但不限于：限速、转向和岔路等，所述状态信息包括但不限于：刹车、速度、转向、车辆故障等信息。
相应地本发明还提供一种自动驾驶传感器布置结构，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，其还包括：安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达；安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围；安装在所述车辆的车身周围的相机传感器；安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，并与所述车辆的周围的交互设备进行通信；安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置；且所述超声波雷达、所述红外传感器、所述相机传感器、所述信息交互设备和所述卫星信号接收装置与所述车辆的决策层之间信号控制连接。
本发明设计一种自动驾驶传感器***架构，该架构主要由环境感知与定位***、车与车之间的交互、车与路之间的交互***组成，各***之间分工明确，简介高效，完全满足自动驾驶对周围环境信息以及安全性的要求。
具体实施方式
本发明提供一种自动驾驶传感器布置方法，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，具体包括：安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达，在所述车辆行驶或自动泊车时，所述超声波雷达感知车身周围环境中障碍物情况，并根据检测到的左右两侧的距离对比，确定当前所述车辆所在道路的车道线信息；安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围，以对车辆四周的生物进行检测并将检测到的生物信息发送给所述车辆的决策层；安装在所述车辆的车身周围的相机传感器，以用于检测车辆周围的物体并将检测到的物体信息发送给所述车辆的决策层；安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，以用于检测所述车辆周围的交互信息并将检测到的结果发送给所述车辆的决策层，同时将自身的车辆信息向周围发布；安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置，以用于接收卫星定位信息，并与车载地图进行匹配，所述车辆的决策层完成路径规划。
本发明通过一种自动驾驶汽车道路环境感知***的传感器布置方法，涉及自动驾驶汽车在起步、行驶过程中对周围环境的交互，涉及的传感器主要有超声波雷达，相机，红外设备，信息交互设备，卫星信号接收装置等。通过车载传感器信息融合以及与周围车辆及道路的交互来完成车辆的自动驾驶，确保自动驾驶在道路上安全行驶。
作为进一步改进，所述超声波雷达具有12个且布置在所述车辆的前后保险杠上。
作为进一步改进，所述红外传感器具有多个，安装在所述车辆的前后保险杠上的所述红外传感器的安装方向与水平面成一定角度，以斜向下观察车身前后环境状况；安装在左右侧后视镜下方的所述红外传感器，以观察车身侧面环境状况；且所述决策层对接收到的生物信息进行处理，重新规划路线，完成对障碍物的避让。
作为进一步改进，所述相机传感器检测的所述物体信息包括：静止障碍物、道路信息、车辆定位信息；通过安装在左右侧后视镜的所述相机传感器，感知车辆轮胎和车道线的距离以及检测障碍物，通过安装在车顶左右两侧的所述相机传感器，感知当前所述车辆所在的车道，以及远距离的障碍物信息，通过安装在前挡风玻璃或车顶的所述相机传感器，以用于观察前方道路状况及车道保持；所述决策层对接收到的物体信息进行处理，以确保所述车辆始终处在当前车道。
作为进一步改进，所述交互信息包括：其他车辆的位置信息和状态信息以及道路信息；当前所述车辆根据接收到其他车辆的信息交互设备播发出的车辆信息及当前所在道路两侧的信息播发器播发的信息，计算当前所述车辆与其他车辆的相对距离、速度，并做出决策，确保所述车辆在行驶的过程中不与其他车辆发生碰撞；通过周边道路发出的信息，计算当前所述车辆相对道路护栏的距离，并对当前所述车辆的位置信息进行校正，确保不与道路护栏发生碰撞；根据道路两侧的信息播发器播发的道路属性信息做出相应的调整，确保所述车辆按照既定的法规行驶。
作为进一步改进，所述道路属性信息包括但不限于：限速、转向和岔路，所述状态信息包括但不限于：刹车、速度、转向、车辆故障等信息。
相应地本发明还提供一种自动驾驶传感器布置结构，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，其还包括：安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达；安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围；安装在所述车辆的车身周围的相机传感器；安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，并与所述车辆的周围的交互设备进行通信；安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置；且所述红外视觉传感器、所述超声波雷达、所述红外传感器、所述相机传感器、所述信息交互设备和所述卫星信号接收装置与所述车辆的决策层之间信号控制连接。
本发明设计一种自动驾驶传感器***架构，该架构主要由环境感知与定位***、车与车之间的交互、车与路之间的交互***组成，各***之间分工明确，简介高效，完全满足自动驾驶对周围环境信息以及安全性的要求。
在本发明的优选实施例中，具体方法和结构如下：
1. 安装在车身四周的12个超声波雷达，布置在车辆前后保险杠上，在车辆行驶、自动泊车时，感知车身周围环境中障碍物情况。并根据检测到的左右两侧的距离对比，确定当前车辆所在道路的车道线信息。
2. 安装在车身四周的红外传感器，用于360环视。前后360环视红外传感器安装在车辆前后保险杠上，且安装方向与水平面成一定角度，斜向下观察车身前后环境状况；侧向360环视红外传感器安装在左右侧后视镜下方，观察车身侧面环境状况。形成的360红外传感器感知层感知范围实现车身周围感知范围无盲区。360红外传感器用于感知车辆在城市道路、乡村道路等非高速道路行驶时对车辆四周的行人、猫狗等生物进行检测，并将检测到的结果发送给决策层，决策层对接收到的信息进行处理，重新规划路线，完成对障碍物的避让。红外传感器的安装应保证对车辆四周全方位的覆盖无盲区。
3.安装在车身周围的相机传感器，用于感知车辆周围的静止障碍物、道路信息检测、车辆定位等。通过安装在左右侧后视镜的相机，感知车辆轮胎和车道线的距离以及障碍物的检测，安装在车顶左右两侧的相机用于感知当前车辆所在的车道，以及远距离的障碍物检测。安装在前挡风玻璃或车顶的前视相机用于观察前方道路状况及车道保持。相机将接收到信息传递给决策***，决策***对接收到的信息进行处理，确保车辆始终处在当前车道。
4.信息交互设备，安装在车顶。用于接收其他车辆的位置信息，状态信息以及道路信息。当前车辆根据接收到其他车辆的信息交互设备播发出的车辆信息及当前所在道路两侧的信息播发器播发的信息，计算当前车辆与其他车辆的相对距离、速度，并做出决策，确保车辆在行驶的过程中不与其他车辆发生碰撞。同时通过周边道路发出的信息，计算当前车辆相对道路护栏的距离，并对当前车辆的位置信息进行校正，确保不与道路护栏发生碰撞，此外，还根据道路两侧的信息播发器播发的道路属性信息（限速、转向、岔路等信息）做出相应的调整，确保车辆按照既定的法规行驶。信息交互设备在接受其他设备播发的信息的同时，把自身的状态信息及位置信息播发出去，如刹车、速度、转向、车辆故障信息以及所在道路的位置信息。
5. 卫星信号接收装置，安装到车顶，用于接收卫星定位信息，并与车载地图进行匹配，并结合其他车载传感器完成路径规划，确保车辆在道路上安全行驶。
本发明专利通过引入红外传感器360度对车辆周围的环境进行感知，确保自动驾驶在任何情况下都能很好的检测行人等其他生物。同时，本方案所使用的传感器相对较少，较少了传感器的使用，降低了造车成本和多传感器融合的难度。此外，本方案通过车与出之间的交互来识别其他车辆代替了传统的通过传感器感知其他车辆的位置及状体信息，在同等条件下准确率更高。最后，本方案通过信息交互的方式接收道路属性信息，而不是通过高精度地图获取。
本发明提供了一种基于自动驾驶汽车道路环境感知***架构，实现自动驾驶汽车与周围车辆、道路信息的交互及通过传感器感知车辆周围的静态物体和行人等其他生物的检测。提供了一种车辆起步阶段对车辆底部的环境进行检测，确保自动驾驶车辆起步阶段时的安全。提供了一种借助红外传感器对生物体进行检测，相机对道路周边环境进行检测，信息交互接收装置完成车与车以及车与路的交互，并对各***之间的信息进行融合，保证车辆在道路上安全行驶。提供了一种基于车与车之间，车与路之间的交互来确认彼此之间的相对位置及定位。提供了一种基于信息交互设备来实时收发当前车辆的状态信息及其他车辆的状态信息。确保车辆在行驶的过程中不相互发生碰撞。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。

Claims (3)

1.一种自动驾驶传感器布置方法，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，其特征在于：
具体包括：
安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达，在所述车辆行驶或自动泊车时，所述超声波雷达感知车身周围环境中障碍物情况，并根据检测到的左右两侧的距离对比，确定当前所述车辆所在道路的车道线信息；
安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围，以对车辆四周的生物进行检测并将检测到的生物信息发送给所述车辆的决策层；
安装在所述车辆的车身周围的相机传感器，以用于检测车辆周围的物体并将检测到的物体信息发送给所述车辆的决策层；
安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，以用于检测所述车辆周围的交互信息并将检测到的结果发送给所述车辆的决策层，同时将自身的车辆信息向周围发布；
安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置，以用于接收卫星定位信息，并与车载地图进行匹配，所述车辆的决策层完成路径规划；
所述相机传感器检测的所述物体信息包括：静止障碍物、道路信息、车辆定位信息；
通过安装在左右侧后视镜的所述相机传感器，感知车辆轮胎和车道线的距离以及检测障碍物，通过安装在车顶左右两侧的所述相机传感器，感知当前所述车辆所在的车道，以及远距离的障碍物信息，通过安装在前挡风玻璃或车顶的所述相机传感器，以用于观察前方道路状况及车道保持；
所述决策层对接收到的物体信息进行处理，以确保所述车辆始终处在当前车道；
所述超声波雷达具有12个且布置在所述车辆的前后保险杠上；
所述红外传感器具有多个，安装在所述车辆的前后保险杠上的所述红外传感器的安装方向与水平面成一定角度，以斜向下观察车身前后环境状况；安装在左右侧后视镜下方的所述红外传感器，以观察车身侧面环境状况；且
所述决策层对接收到的生物信息进行处理，重新规划路线，完成对障碍物的避让；
所述交互信息包括：其他车辆的位置信息和状态信息以及道路信息；
当前所述车辆根据接收到其他车辆的信息交互设备播发出的车辆信息及当前所在道路两侧的信息播发器播发的信息，计算当前所述车辆与其他车辆的相对距离、速度，并做出决策，确保所述车辆在行驶的过程中不与其他车辆发生碰撞；
通过周边道路发出的信息，计算当前所述车辆相对道路护栏的距离，并对当前所述车辆的位置信息进行校正，确保不与道路护栏发生碰撞；
根据道路两侧的信息播发器播发的道路属性信息做出相应的调整，确保所述车辆按照既定的法规行驶。
2.如权利要求1所述的一种自动驾驶传感器布置方法，其特征在于：所述道路属性信息包括但不限于：限速、转向和岔路等，所述状态信息包括但不限于：刹车、速度、转向、车辆故障等信息。
3.一种采用权利要求1或2所述的自动驾驶传感器布置方法的自动驾驶传感器布置结构，自动驾驶的车辆具有：环境感知与定位***、车车之间交互***、车路之间交互***，其特征在于：具体包括：
安装在所述车辆的车身四周的超声波雷达；
安装在所述车辆的车身四周的红外传感器，形成360度环视感知范围；
安装在所述车辆的车身周围的相机传感器；
安装在所述车辆的车顶的信息交互设备，并与所述车辆的周围的交互设备进行通信；
安装在所述车辆的车顶的卫星信号接收装置；且
所述超声波雷达、所述红外传感器、所述相机传感器、所述信息交互设备和所述卫星信号接收装置与所述车辆的决策层之间信号控制连接。
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