CN111983616A - 无人车雷达的自动调节***、方法以及无人车 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人车雷达的自动调节***、方法以及无人车，该自动调节***包括：第一检测单元、第二检测单元、驱动单元、处理单元以及雷达；所述第一检测单元、所述第二检测单元、所述驱动单元均与所述处理单元连接，所述雷达通过所述驱动单元可调节地固定于所述无人车的车身侧；所述第一检测单元用于检测所述无人车的车体的空间状态，所述第二检测单元用于检测所述雷达的空间状态，所述处理单元用于基于检测到的所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，利用所述驱动单元自动调节所述雷达的空间状态。本公开实施例可以改善现有的无人车的雷达标定较复杂的问题。

Description

无人车雷达的自动调节***、方法以及无人车

技术领域

本公开涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种无人车雷达的自动调节***、方法以及无人车。

背景技术

随着车辆技术的发展，无人车应运而生。无人车是通过车载传感***感知周边环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标地点(即目的地)的智能汽车。它集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

其中，车载传感器包括激光雷达。现阶段，应用于无人车的激光雷达通常固定到钣金件上，激光雷达的安装X、Y、Z方向和旋转姿态会存在误差，虽然可以设置误差的补偿值，但如误差较大或整车姿态变化较大，导致无法保证理论相同的定位点，标定过程复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种无人车雷达的自动调节***、方法以及无人车。

本公开提供了一种无人车雷达的自动调节***，该自动调节***包括第一检测单元、第二检测单元、驱动单元、处理单元以及雷达；

所述第一检测单元、所述第二检测单元、所述驱动单元均与所述处理单元连接，所述雷达通过所述驱动单元可调节地固定于所述无人车的车身侧；所述第一检测单元用于检测所述无人车的车体的空间状态，所述第二检测单元用于检测所述雷达的空间状态，所述处理单元用于基于检测到的所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，利用所述驱动单元自动调节所述雷达的空间状态。

本公开还提供了一种无人车雷达的自动调节方法，可应用上述无人车雷达的自动调节***执行，该无人车雷达的自动调节方法包括：

所述第一检测单元检测所述无人车的车体的空间状态；

所述第二检测单元检测所述雷达的空间状态；

所述处理单元基于所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，利用所述驱动单元自动调节所述雷达的空间状态。

本公开还提供了一种无人车，该无人车包括上述无人车雷达的自动调节***。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过设置第一检测单元、第二检测单元、驱动单元以及处理单元，以及设置第一检测单元用于检测无人车的车体的空间状态，第二检测单元用于检测雷达的空间状态，处理单元用于基于检测到的无人车的车体的空间状态和雷达的空间状态，利用驱动单元自动调节雷达的空间状态，可实现雷达的自动检测与自反馈调节，从而有利于降低雷达的标定复杂程度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种无人车及雷达在三维立体坐标系中的相对位置关系示意图；

图4为本公开实施例提供的又一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图；

图5为本公开实施例提供的又一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的一种无人车雷达的自动调节方法的流程示意图；

图7为本公开实施例提供的另一种无人车雷达的自动调节方法的流程示意图。

其中，本公开实施例中，附图标记与结构名称的对应关系：00、无人车；11、雷达；12、驱动单元；13、处理单元；14、第一检测单元；15、第二检测单元；121、电机；122、运动机构；123、承载平台；141、倾角传感器；142、胎压传感器；143、轴高度传感器；151、承载平台位置传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本公开实施例提供的无人车雷达的自动调节***，可在无人车雷达标定过程中，保持多车在硬件结构的一致性；可自动调节雷达的空间状态，减少重复标定工作；此外，无人车在长时间运行或者轻微碰撞后，可能导致雷达的安装位置变动，此时可无需返工人工调整及重复标定，而是基于第一检测单元检测到的车体的空间状态和第二检测单元检测到的雷达的空间状态，利用驱动单元带动雷达运动，从而实现雷达的空间状态的自动调节。如此，雷达的标定及校正过程较简单。下面结合图1-图7对本公开实施例提供的无人车及其雷达的自动调节***和方法进行示例性地说明。

图1为本公开实施例提供的一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图，图2为本公开实施例提供的另一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图。参照图1和图2，该无人车雷达的自动调节***包括第一检测单元14、第二检测单元15、驱动单元12、处理单元13以及雷达11；第一检测单元14、第二检测单元15、驱动单元12均与处理单元13连接，雷达11通过驱动单元12可调节地固定于无人车00的车身侧；第一检测单元14用于检测无人车00的车体的空间状态，第二检测单元15用于检测雷达11的空间状态，处理单元13用于基于检测到的无人车00的车体的空间状态和雷达11的空间状态，利用驱动单元12自动调节雷达11的空间状态。

其中，空间状态可包括在空间中的位置以及处于该位置时的姿态，可表征无人车00的车体或雷达11在空间中的位置以及姿态，下文中结合三维立体坐标系进行示例性说明。

其中，雷达11的空间状态可基于无人车00的车体的空间状态进行调整，以确保二者的相对位置以及相对姿态(例如俯仰角、横滚角和偏航角等空间姿态角)保持一致，从而有利于实现多车的一致性。

其中，在对雷达11的空间状态进行调整之前，需要确定雷达11和无人车00的车体的空间状态。本公开实施例中通过第一检测单元14检测无人车00的车体的空间状态，通过第二检测单元15检测雷达11的空间状态，从而为雷达11的空间状态的调整提供数据支持。

本公开实施例提供的无人车雷达的自动调节***中，第一检测单元14可用于检测无人车00的车体的空间位置和姿态，第二检测单元15可用于检测雷达11的空间位置和姿态，处理单元13可基于无人车00的车体和雷达11的空间位置和姿态，利用驱动单元12带动雷达11运动，以调节雷达11的空间位置和姿态，从而可实现对雷达的自动调节，由此，雷达11的标定方式较简单，可减少重复标定的工作；同时，有利于保持各无人车00在硬件结构的一致性。

需要说明的是，第一检测单元14、第二检测单元15以及驱动单元12与处理单元13之间的连接为通信连接，实际成品结构中，其可为有线连接，也可为无线连接，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，图3为本公开实施例提供的一种无人车及雷达在三维立体坐标系中的相对位置关系示意图，示例性地示出了XYZ坐标系。结合体图2和图3，空间状态包括基于三维立体坐标系的坐标位置以及旋转角度。

其中，三维立体坐标系为一立体的空间坐标系，可由两两相互垂直的三个方向(或称为三个轴向)，例如第一方向X、第二方向Y和第三方向Z确定。

基于此，在该坐标系中的坐标位置可由在三个轴向上的垂直投影的坐标示出，例如(x0，y0，z0)；旋转角度可由沿三个轴向的转角示出，例如(xa，yb，zc)。

结合图1和图2，第一检测单元14用于检测无人车00的车体在三维立体坐标系中的空间位置和旋转角度，第二检测单元15用于检测雷达11在三维立体坐标系中的空间位置和旋转角度，处理单元13基于第一检测单元14和第二检测单元15检测到的空间位置和旋转角度确定无人车00的车体和雷达11的相对空间关系，并利用驱动单元12带动雷达11运动，以使得雷达11相对于无人车00的车体在标定位置，从而可实现雷达11的自动调节。

示例性地，对雷达11的调节，可包括使雷达11沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向平动和/或转动，以实现对雷达11的空间状态的精确调节。

在其他实施方式中，还可基于本领域技术人员可知的其他类型的坐标体系，确定无人车00的车体与雷达11的空间位置和姿态，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，继续参照图2，车身侧包括车顶。

其中，通过将雷达11设置于无人车00的车顶，可获得较大的探测视场角，以及便于安装雷达11。

在其他实施方式中，根据无人车00及其雷达自动调节***的需求，雷达11还可设置与无人车00的前侧、边侧或车底，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，图4为本公开实施例提供的又一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图。参照图4，驱动单元12包括电机121、运动机构122以及承载平台123；雷达固定安装于承载平台123上；电机121通过运动机构122驱动承载平台123运动，以调节雷达11的空间状态。

其中，承载平台123可沿三维立体坐标系的三个轴向平动和/或转动，无人车00的雷达11安装固定到该承载平台123上，承载平台123可带动雷达11运动，从而雷达111与承载平台123在三维立体坐标系中的空间位置和姿态同步变化。

其中，承载平台123由电机121控制，通过运动机构122可实现电机121驱动承载平台123运动。

示例性地，电机121以及运动机构122可嵌入到无人车00的车体内，电机121可选为高精度电机，从而实现承载平台123以及由其带动的雷达11的空间状态的精确控制。

需要说明的是，电机121的精度可根据无人车雷达的自动调节***的需求设置，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，图5为本公开实施例提供的又一种无人车雷达的自动调节***的结构示意图。参照图5，第一检测单元14包括倾角传感器141和胎压传感器142；倾角传感器141用于检测无人车00的车身姿态，胎压传感器142用于检测无人车00的轮胎气压。

其中，倾角传感器141可用于检测无人车00的车身的姿态，以便确定无人车00的车体的空间状态。胎压传感器142可安装于各轮胎位置处，用于检测无人车00的各轮胎的轮胎气压。将倾角传感器141与胎压传感器142检测到的数据与处理单元13(例如中控主机单元)中的预置参数对比，通过控制算法处理，可得到无人车00在该空间状态下，其安装的雷达11的基准位。

在一实施例中，继续参照图5，第一检测单元14还包括轴高度传感器143；轴高度传感器143用于检测无人车00的前后轴的高度。

其中，前后轴的高度可以对应于无人车00的车体的空间姿态，该轴高度传感器143检测到的无人车00的前后轴的高度可与上文中姿态传感器141检测到的无人车00的车身姿态，以及与胎压传感器142检测到的轮胎气压情况进行相互验证，从而确保无人车00的车体的空间状态的准确性，进行便于精准调节雷达11的空间状态。

在其他实施方式中，第一检测单元141还可包括其他检测无人车00的空间状态的传感器，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，继续参照图5，第二检测单元15包括承载平台位置传感器151；承载平台位置传感器151用于检测承载平台123的位置信号，以确定雷达11的空间状态。

其中，承载平台123与雷达11同步运动，二者的空间位置相对固定。因此，通过设置承载平台位置传感器151探测承载平台123的位置，即可确定雷达11的位置，以便对雷达11的位置进行调节。

在其他实施方式中，还可设置第二检测单元15包括电机机构位置传感器，电机机构位置传感器可用于检测雷达11的基准位置。

基于此，结合上文，第一检测单元14和第二检测单元15可将无人车00的车身姿态、轮胎气压、雷达11的基准位置等参数与中控主机单元中的预置参数对比，通过补偿算法确立无人车00当前空间状态下的雷达11的基准位。中控主机单元还基于轴高度传感器143检测到的前后轴高度信号以及电机轴多自由度的位置信号，通过比照雷达11的基准位相关数据，运算后发出控制指令，以控制电机121自动完成各维度的位置调整；雷达11的基准位置出现误差累积大或安装精度差时，可自动调整到设计基准位置，保证多车雷达基准位置的一致性。长时间运行或者碰撞后，雷达可根据计算控制回复到标定的初始位置，并经常对***进行位置纠正，有利于确保雷达相对于无人车的车体的位置较一致，从而确保利用雷达对无人车进行进准定位和姿态确定。

上述实施方式中，雷达11可为激光雷达或本领域技术人员可知的其他类型的雷达，本公开实施例对此不限定。

本公开实施例提供的无人车的激光雷达，可安装到支持多维度(包括三维立体坐标系中，沿三个轴向平动和旋转)调整的平台(即“承载平台123”)，承载平台123可由高精度电机控制，通过运动机构可实现多维度调整；电机及运动机构可嵌入无人车的车体内，在无人车的激光雷达标定时，整车放置到标定平台，在车内安装有倾角传感器、胎压传感器以及电机机构基准位置传感器，可对应地将车身的姿态、轮胎气压、激光雷达的基准位置等参数与中控主机单元中的预置参数对比，通过控制算法处理确立激光雷达的基准位，写入储存器，从而完成自检。中控主机单元还基于无人车的前后轴高度位置信息和电机轴多自由度的位置信号，通过比照基准数据，运算后发出控制指令给电机，利用电机驱动，自动完成激光雷达的各维度的位置调整。

本公开实施例提供的无人车雷达的自动调节***至少包括如下有益效果：

1)如激光雷达的安装基准误差及偏差大，可无需返工调节，而是通过电机及运动机构自动将激光雷达调节到设计基准位置，如此可减少调节工作量，并保证无人车的激光雷达安装基准的准确度；

2)可通过电机及运动机构自动调整激光雷达的初始位置，可保持多车在硬件结构的一致性，长时间运行或者轻微碰撞后自动恢复到激光雷达的基准的初始位置，可无需再次标定激光雷达，标定方式简单。

在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种无人车雷达的自动调节方法，该方法可应用上述实施方式提供的任一种无人车雷达的自动调节***执行。因此，该无人车雷达的自动调节方法也具有上述实施方式中的无人车雷达的自动调节***所具有的有益效果，相同之处可参照上文中对无人车雷达的自动调节***的解释说明进行理解，下文中不再赘述。

示例性地，图6为本公开实施例提供的一种无人车雷达的自动调节方法的流程示意图。参照图6，该无人车雷达的自动调节方法可包括：

S210、第一检测单元检测无人车的车体的空间状态。

其中，该步骤为S230做准备。

示例性地，第一检测单元可包括倾角传感器、胎压传感器和轴高度传感器。基于此，该步骤可包括倾角传感器检测无人车的车身姿态、胎压传感器检测无任何的轮胎胎压，轴高度传感器检测无人车的前后轴高度。

在其他实施方式中，该步骤还可包括检测无人车的空间状态相关其他参数，本公开实施例对此不限定。

S220、第二检测单元检测雷达的空间状态。

其中，该步骤为S230做准备。

示例性地，雷达可固定于驱动单元的承载平台上，第二检测单元可包括承载平台位置传感器。由于雷达与承载平台的相对位置固定，因此，承载平台位置传感器检测到承载平台的位置后，即可运算确定雷达的空间姿态。

在其他实施方式中，该步骤还可包括检测雷达的空间姿态相关其他参数，本公开实施例对此不限定。

S230、处理单元基于无人车的车体的空间状态和雷达的空间状态，利用驱动单元自动调节雷达的空间状态。

其中，雷达的空间位置和姿态与无人车的车体的空间位置和姿态续保持相对固定，即雷达的空间状态与无人车的车体的空间状态对应，可基于车体的空间状态对雷达的空间状态进行调整。示例性地，当车体的车头侧低于车尾侧时，雷达对应于车头侧的高度低于雷达对应于车尾侧的高度；反之同理。

在不同的实施例中，车体的空间状态相关参数包括但不限于车身姿态、轮胎气压以及前后轴高度等。雷达的空间状态相关参数包括但不限于承载平台的空间位置、电机机构的基准位置以及雷达的空间位置和姿态等。

在其他实施方式中，S210和S220可并行执行，或者S220也可先于S210执行，本公开实施例对此不限定。

在实际应用时，可设置S210和S220同时执行，即两个检测步骤同时执行，由此，可在同一时间段内，同时检测无人车的车体的空间状态和雷达的空间状态，确保二者空间状态的时间一致性，有利于实现雷达的空间状态的精确调节。

本公开实施例提供的无人车激光雷达的自动调节方法可应用于整车装配、雷达标定以及车辆运行维护过程中。该自动调节方法中，通过设置第一检测单元用于检测无人车的车体的空间状态，第二检测单元用于检测雷达的空间状态，处理单元用于基于检测到的无人车的车体的空间状态和雷达的空间状态，利用驱动单元自动调节雷达的空间状态，可实现雷达的自动检测与自反馈调节，从而有利于降低雷达的标定复杂程度。

在一实施例中，图7为本公开实施例提供的另一种无人车雷达的自动调节方法的流程示意图。在图6的基础上，参照图7，该无人车雷达的自动调节方法还可包括：

S310、第一检测单元实时检测无人车的车体的空间状态。

其中，该步骤为S330做准备。可参照上文对S210的解释说明进行理解，在此不赘述。

S320、第二检测单元实时检测雷达的空间状态。

其中，该步骤为S330做准备。可参照上文对S220的解释说明进行理解，在此不赘述。

S330、处理单元基于无人车的车体的空间状态和雷达的空间状态，判断雷达是否偏离基准位置。

其中，处理单元可基于无人车的车体的当前空间状态确定雷达的当前基准位置，通过将雷达的空间状态与期当前基准位置进行对比，可确定雷达是否偏离了当前基准位置。可理解的是，“偏离基准位置”可包括沿轴向存在偏移距离和绕轴向存在偏离角度中的至少一种；同时，“偏离”可理解为超出了允许的偏差范围。

若是(Y)，即雷达偏离了基准位置，则执行S340。

S340、驱动单元在处理单元的控制下，自动对雷达的位置进行校正。

该步骤中，处理单元向驱动单元发出控制指令，驱动单元根据控制指令自动对雷达的空间位置和姿态进行调节，由此实现雷达的自动校正。示例性地，无人车长时间运行或轻微碰撞后，雷达可自动恢复到当前基准位置，从而无需再次标定雷达，有利于简化雷达的标定和定位过程。

在其他实施方式中，S310和S320可并行执行，或者S320也可先于S310执行，本公开实施例对此不限定。

在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种无人车，该无人车可包括上述实施方式提供的任一种无人车雷达的自动调节***。因此，该无人车也具有上述实施方式提供的无人车雷达的自动调节***所具有的有益效果，相同之处可参照上文中对无人车雷达的自动调节***的解释说明进行理解，在此不赘述。

在其他实施方式中，无人车还可包括本领域技术人员可知的其他结构部件或功能部件，本公开实施例对此不赘述也不限定。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无人车雷达的自动调节***，其特征在于，包括第一检测单元、第二检测单元、驱动单元、处理单元以及雷达；

所述第一检测单元、所述第二检测单元、所述驱动单元均与所述处理单元连接，所述雷达通过所述驱动单元可调节地固定于所述无人车的车身侧；所述第一检测单元用于检测所述无人车的车体的空间状态，所述第二检测单元用于检测所述雷达的空间状态，所述处理单元用于基于检测到的所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，利用所述驱动单元自动调节所述雷达的空间状态。

2.根据权利要求1所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述空间状态包括基于三维立体坐标系的坐标位置以及旋转角度。

3.根据权利要求1所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述车身侧包括车顶，所述雷达固定安装于所述无人车的车顶。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述驱动单元包括电机、运动机构以及承载平台；

所述雷达固定安装于所述承载平台上；

所述电机通过所述运动机构驱动所述承载平台运动，以调节所述雷达的空间状态。

5.根据权利要求4所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述第一检测单元包括倾角传感器和胎压传感器；

所述倾角传感器用于检测所述无人车的车身姿态，所述胎压传感器用于检测所述无人车的轮胎气压。

6.根据权利要求5所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述第一检测单元还包括轴高度传感器；

所述轴高度传感器用于检测所述无人车的前后轴的高度。

7.根据权利要求4所述的无人车雷达的自动调节***，其特征在于，所述第二检测单元包括承载平台位置传感器；

所述承载平台位置传感器用于检测所述承载平台的位置信号，以确定所述雷达的空间状态。

8.一种无人车雷达的自动调节方法，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的无人车雷达的自动调节***执行，所述无人车雷达的自动调节方法包括：

所述第一检测单元检测所述无人车的车体的空间状态；

所述第二检测单元检测所述雷达的空间状态；

所述处理单元基于所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，利用所述驱动单元自动调节所述雷达的空间状态。

9.根据权利要求8所述的无人车雷达的自动调节方法，其特征在于，还包括：

所述第一检测单元实时检测所述无人车的车体的空间状态；

所述第二检测单元实时检测所述雷达的空间状态；

所述处理单元基于所述无人车的车体的空间状态和所述雷达的空间状态，判断所述雷达是否偏离基准位置；

若是，所述驱动单元在所述处理单元的控制下，自动对所述雷达的位置进行校正。

10.一种无人车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的无人车雷达的自动调节***。

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