CN112666954A - 智能驾驶设备、方法、智能驾驶***及行驶设备 - Google Patents
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Abstract
本公开了一种智能驾驶设备、方法、智能驾驶***及行驶设备，所述智能驾驶设备包括：多个传感器接入模块，用于分别连接多个传感器；定位模块，用于生成秒脉冲PPS信号；控制模块，用于根据所述PPS信号分别生成各个传感器对应的同步触发信号，以触发各个传感器进行信号采集，并根据经由各个传感器接入模块获取的各个传感器采集的数据生成智能驾驶控制信息，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
Description
技术领域
本公开涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种智能驾驶设备、方法、智能驾驶***及行驶设备。
背景技术
随着智能驾驶技术的发展，越来越多的传感器加入到了智能驾驶***中。由于各个传感器之间没有直接的连接关系，以及各个传感器与处理器的连接方式以及驱动方式具有差异性，因此如何实现整车传感器的数据同步是亟需解决的问题。
发明内容
本公开一个或多个实施例的目的，即提供一种智能驾驶设备、方法、智能驾驶***及行驶设备。
根据本公开的一方面，提供一种智能驾驶设备，所述设备包括：多个传感器接入模块，用于分别连接多个传感器；定位模块，用于生成秒脉冲PPS信号；控制模块，用于根据所述PPS信号分别生成各个传感器对应的同步触发信号，以触发各个传感器进行信号采集，并根据经由各个传感器接入模块获取的各个传感器采集的数据生成智能驾驶控制信息，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
结合本公开提供的任一实施方式，所述控制模块用于利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述传感器对应的设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号，其中，所述设定值根据所述传感器的物理链路时延确定。
结合本公开提供的任一实施方式，所述控制模块包括第一接口电路，所述第一接口电路包括以下中的一项或多项；设置在所述控制模块的通用输入输出接口与所述传感器接入模块的输出端之间的第一晶体管，以及与所述第一晶体管的输出端串联的第一限流单元，所述第一限流单元用于在流经所述第一限流单元的电流超过第一预设阈值时断开所述晶体管与供电电源的连接；设置在所述控制模块的通用输入输出接口与供电电源之间的上拉电阻；设置在所述控制模块的通用输入输出接口与所述传感器接入模块的输入端之间的二极管，所述二极管为肖特基二极管。
结合本公开提供的任一实施方式，所述控制模块包括第二接口电路，所述第二接口电路包括设置在所述控制模块的输出端与至少一个所述传感器接入模块的输入端之间的第一光电耦合器，以及设置在至少一个所述传感器接入模块的输出端与所述控制模块的输入端之间的第二光电耦合器；所述第二接口电路还包括以下中的一项或多项：设置在所述第一光电耦合器的输出端与地之间的第二晶体管；设置在所述第二晶体管的输出端与所述传感器接入模块的输入端之间的第二限流单元，所述第二限流单元用于在流经所述第二限流单元的电流超过第二预设阈值时断开所述晶体管与传感器接入模块的输入端之间的连接；设置在所述传感器接入模块的输出端与所述第二光电耦合器的输入端之间的第三晶体管，所述第三晶体管为耗尽型场效应管。
结合本公开提供的任一实施方式，所述控制模块包括第一处理单元和第二处理单元；所述多个传感器接入模块包括与所述第一处理单元连接的第一接入模块以及与所述第二处理单元连接的第二接入模块；所述第一处理单元还用于对所述第一接入模块获取的数据进行处理，并将处理结果输出给所述第二处理单元；所述第二处理单元用于根据所述第一处理单元输出的处理结果以及从所述第二接入模块获取的数据，生成智能驾驶控制信息。
结合本公开提供的任一实施方式，所述控制模块包括***级芯片SOC，所述第一处理单元包括现场可编程门阵列FPGA，所述第二处理单元包括所述SOC所配置的处理器，并且所述第二处理单元配置有第一存储器控制器，所述第一存储器控制器用于运行SOC***。
结合本公开提供的任一实施方式，所述设备还包括微控制单元MCU，用于接收所述控制模块输出的智能驾驶信息，并根据所述智能驾驶信息生成所述车辆的控制指令。
结合本公开提供的任一实施方式，所述设备还包括与所述控制模块连接的远程通讯模块，用于提供远程访问接口；所述定位模块还用于提供全球定位***GPS时间信息；所述控制模块用于获取所述GPS时间信息，并基于网络时间协议，通过所述远程通讯模块向所述多个传感器发送所述GPS时间信息以进行授时。
结合本公开提供的任一实施方式，所述第一接入模块包括多个环视摄像头的接入模块和多个前视摄像头的接入模块，其中，所述多个环视摄像头用于采集不同方向的环境信息，所述多个前视摄像头中包含不同焦距的摄像头；所述第一处理单元还用于对所述多个环视摄像头和所述多个前视摄像头所采集的图像数据，进行图像处理以获得图像处理结果，以及进行压缩编码以获得编码后的图像数据；所述第一处理单元还配置有第二存储器控制器，所述第二存储器控制器用于控制所述图像数据的缓存。
结合本公开提供的任一实施方式，所述第一接入模块包括激光雷达的接入模块；所述第一处理单元还用于对所述激光雷达所采集的点云信息，进行点云信息处理以获得点云信息处理结果；所述第一处理单元还配置有第三存储器控制器，所述第三存储器控制器用于控制所述点云信息的缓存。
结合本公开提供的任一实施方式，所述第二接入模块包括毫米波雷达的接入模块；所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的图像处理结果和从所述毫米波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定车辆所在环境中的物体与所述车辆的第一距离信息。
结合本公开提供的任一实施方式，所述第二接入模块包括超声波雷达的接入模块；所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的所述环视摄像头的图像处理结果，和从所述超声波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定车辆所在环境中的物体与所述车辆的第二距离信息。
结合本公开提供的任一实施方式，所述第二接入模块包括惯性测量单元的接入模块；所述定位模块还用于根据全球定位***GPS信号/北斗卫星导航***BDS信号确定所述设备的第一定位信息；所述第二处理单元还用于根据所述第一定位信息和所述惯性测量单元的检测信息，确定所述设备的第二定位信息；所述第二处理单元还用于根据所述第一处理单元输出的处理结果、从所述第二接入模块获取的数据，以及所述惯性测量单元的检测数据，生成智能驾驶控制信息。
根据本公开的一方面，提供一种智能驾驶方法，所述方法包括：获取秒脉冲PPS信号；根据所述PPS信号分别生成行驶设备上配置的多个传感器对应的同步触发信号，以触发所述传感器进行信号采集，并根据所述多个传感器所采集的数据生成智能驾驶控制信息以控制所述行驶设备，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
结合本公开提供的任一实施方式，所述根据所述PPS信号分别生成行驶设备上配置的多个传感器对应的同步触发信号，包括：利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述传感器对应的设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号，其中，所述设定值根据所述传感器的物理链路时延确定。
根据本公开的一方面，提供一种智能驾驶***，包括本公开任一实施方式所述的智能驾驶设备以及多个传感器。
根据本公开的一方面，提供一种行驶设备，包括行驶设备主体和本公开任一实施方式所述的智能驾驶设备。
本公开一个或多个实施例的智能驾驶设备、方法、车辆及存储介质，利用多个传感器接入模块获取多个传感器的检测信息，并根据定位模块所生成的PPS信号生成与多个传感器对应的同步触发信号，由于所述传感器的同步触发信号的时延与所述传感器的物理链路时延相对应，因此可以触发所述多个传感器同时进行信号采集；并根据通过所述多个传感器接入模块获取的检测数据生成智能驾驶控制信息，从而实现了智能驾驶过程中车辆的各个传感器的数据同步，提高了根据各个传感器的数据所生成的智能驾驶控制信息的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个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，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本公开至少一个实施例提供的一种智能驾驶设备的示意图；
图2A为本公开至少一个实施例提供的第一接口电路的结构图；
图2B为本公开至少一个实施例提供的第二接口电路的结构图；
图3为本公开至少一个实施例提供的一种智能驾驶方法的方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
本公开至少一个实施例提供了一种智能驾驶设备，所述设备可以安装在行驶设备上，所述行驶设备可以包括自动驾驶车辆、机器人等。如图1所示，所述智能驾驶设备可以包括多个传感器接入模块101、一个定位模块102以及一个控制模块103。
其中，多个传感器接入模块101可以分别连接多个传感器，用于获取这些传感器的采集信息；比如，当传感器接入模块101与传感器连接的情况下，所述传感器接入模块101可以获取所述传感器所采集的行驶设备所在环境的信息。
根据所连接传感器类型的不同，多个传感器接入模块101的类型也不同，例如，与图像传感器连接的接入模块，用于获取图像采集信息；与惯性测量单元连接的接入模块用于获取加速度及角速度信息；与雷达传感器连接的接入模块，用于获取雷达信号，其中，雷达传感器可以包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等中的至少一种。
定位模块102可以包括至少一个下述类型的定位模块：GPS(Global PositioningSystem，全球定位***)定位模块；BDS(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航***)/GPS双***导航定位模块。
定位模块102可以基于GPS信号生成PPS(Pulse Per Second，秒脉冲)信号，PPS信号可以利用脉冲的上升沿表示协调世界时间(Coordinated Universal Time，UTC)的整秒时刻。定位模块102也可以根据其他方式产生PPS信号，本公开对此不进行限制。
控制模块103可以根据所述PPS信号分别为各个传感器生成对应的同步触发信号，以通过所述传感器接入模块101触发各个传感器进行信号采集；并根据经由各个传感器接入模块101获取的各个传感器采集的数据生成智能驾驶控制信息。其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
在生成同步触发信号时，由于行驶设备中各个传感器安装的位置是不同的，因此同步触发信号的发送端，也即控制模块103的输出端，到各个传感器的物理链路所对应的时延也是不同的。在本公开实施例中，可以根据控制模块103所接收的各个传感器信号所携带的时间戳，确定各个传感器所对应的物理链路时延，并利用该物理链路时延来生成同步触发信号，从而确保各个传感器的同步触发信号的时延与传感器的物理链路的时延相对应。
在一些实施例中，控制模块103可以利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号。在本公开实施例中，可以根据所述智能驾驶设备中各个传感器接入模块所连接的传感器的物理链路时延来确定所述设定值。以确定传感器A的设定值Sa和传感器B的设定值Sb为例，假设传感器A的物理链路时延为ta,传感器B的物理链路时延为tb，ta>tb，则Sa与Sb的关系为：Sa-Sb＝(ta-tb)/T，其中，T为第一时钟的周期。通过在计数值达到设定值Sa时输出传感器A的同步触发信号，在计数值达到Sb时输出传感器B的同步触发信号，使得传感器A的同步触发信号相较于传感器B提前(ta-tb)发出，在经历对应的物理链路时延后，传感器A的同步触发信号和传感器B的同步触发信号将在相同的时刻分别到达传感器A和传感器B。
在一些实施例中，所述控制模块可以包括同步触发子模块，用于对PPS信号进行锁相倍频操作，生成与PPS信号相位差固定，频率为所述PPS信号频率的设定倍数，且具有不同时延的信号，作为各个传感器的同步触发信号。其中，所述同步触发子模块可以是独立的锁相环路，也可以利用实现控制模块功能的处理器自带的锁相环功能实现，例如利用FPGA中自带的锁相环功能实现。
控制模块103基于PPS信号，根据各个传感器所对应的物理链路时延生成各个传感器的同步触发信号。各个传感器响应于接收到该同步触发信号，进行信号的采集。由于各个传感器的同步触发信号之间发出时间的差异校正了信号在各个传感器与控制模块之间的物理链路上传输时间的差异，因此所述同步触发信号能够同步触发各个传感器进行信号采集，有效地改善了整车传感器的同步问题。
控制模块103将经由所述多个传感器接入模块101获取的采集信息进行融合，并根据融合后的信息生成智能驾驶控制信息。其中，所述智能驾驶控制信息可以包括如下一种或多种信息：
辅助行驶设备安全行驶的告警信息，例如提示驾驶员与前车距离过近的告警信息、提示驾驶员超出安全车速的驾驶信息等等；
行驶设备的自动驾驶控制信息，例如控制行驶设备的速度、行驶方向的信息等等；
辅助车辆驾驶的车载设备的控制信息，例如控制车辆远光灯的开启或关闭的信息等等；
本领域技术人员应当理解，所述智能驾驶控制信息还可以包括其他用于辅助行驶设备智能驾驶的控制信息，在此不再赘述。
在本公开实施例中，智能驾驶设备可以利用多个传感器接入模块获取多个传感器的检测信息，并根据定位模块所生成的PPS信号生成与多个传感器对应的同步触发信号，由于所述传感器的同步触发信号的时延与所述传感器的物理链路时延相对应，因此可以同步触发所述多个传感器同时进行信号采集；并根据通过所述多个传感器接入模块获取的采集信息生成智能驾驶控制信息，在所述多个传感器的采集信号是同步采集的情况下，各个传感器的采集信息能够更好地匹配，从而提高了根据各个传感器的采集信息所生成的智能驾驶控制信息的准确性。
在一些实施例中，所述控制模块可以包括非隔离方式配置的第一接口电路。所述控制模块通过该第一接口电路与激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等的传感器接入模块进行信号传输。
在一个示例中，所述第一接口电路可以包括：设置在传感器接入模块的输出端与控制模块的通用输入输出接口之间的第一晶体管，以及与所述第一晶体管的输出端串联的第一限流单元，所述第一限流单元用于在流经所述第一限流单元的电流超过第一预设阈值时断开所述晶体管与供电电源的连接。所述第一限流单元例如为自恢复保险丝，在所述供电电源未设置限流电阻的情况下，该第一限流单元可防止第一晶体管过流损坏。其中，在该示例中，所述通用输入输出接口可以被设置为用于输出信号至传感器。
在另一个示例中，所述第一接口电路还可以包括：设置在所述控制模块103的通用输入输出接口与供电电源之间的上拉电阻。在所述第一晶体管的输出端为集电极开路输出(OC)的情况下，通过所设置的上拉电阻，可提高所述设备的同步驱动能力。
在又一个示例中，所述第一接口电路还可以包括：设置在所述控制模块103的通用输入输出接口与所述传感器接入模块的输入端之间的二极管，所述二极管可以为肖特基二极管。在该示例中，所述通用输入输出接口可以被设置为用于输入来自传感器的信号。
在所述通用输入输出接口与供电电源之间设置了上拉电阻的情况下，所述二极管的正极与所述控制模块的输入端连接，负极与所述通用输入输出接口连接。通过这种方式，在控制模块103的通用输入输出接口输入高压的情况下，由于二极管反向截至，所述传感器接入模块的输入端由于上拉电阻的作用输入高电平，从而可以扩大输入信号的电压范围，实现宽压信号的输入。
图2A示出了一种第一接口电路的构图。图2A中包含了两个控制模块103的通用输入/输出接口GPIO1、GPIO2，两个传感器接入组件101的输入端GPI1、GPI2以及两个传感器接入组件101的输出端GPO1、GPO2。以下以GPIO1、GPI1、GPO1为例对该第一接口电路进行说明。
如图2A所示，第一接口电路包括置在GPO1和GPIO1之间的第一晶体管200A，以及与第一晶体管的集电极串联连接第一限流单元201A，第一限流单元201A在电流超过第一设定阈值的情况下熔断，从而防止了在供电电源未设置限流电阻时晶体管200A烧毁。在该接口电路中，供电电源VCC和GPIO1之间设置有上拉电阻202A，以提高设备的同步驱动能力。GPI1和GPIO1之间设置有肖特基二极管203A，以用于接收0～40V的宽压输入信号。
在一些实施例中，所述控制模块包括隔离方式配置的第二接口电路。所述控制模块通过该第二接口电路与摄像头、工业相机等传感器进行信号传输。
在一个示例中，所述第二接口电路可以包括：设置在所述控制模块的输出端与至少一个所述传感器接入模块的输入端之间的第一光电耦合器，以及设置在至少一个所述传感器接入模块的输出端与所述控制模块的输入端之间的第二光电耦合器。
在一个示例中，所述第二接口电路还可以包括：设置在所述第一光电耦合器的输出端与地之间的第二晶体管，以提高设备的同步驱动能力。
在一个示例中，所述第二接口电路还可以包括：设置在所述第二晶体管的输出端与所述传感器接入模块的输入端之间的第二限流单元，所述第二限流单元可以在流经所述第二限流单元的电流超过第二预设阈值时断开所述晶体管与传感器接入模块的输入端之间的连接，从而防止第二晶体管过流损坏。所述第二限流单元例如为自恢复保险丝等。
在一个示例中，所述第二接口电路可以包括：设置在所述传感器接入模块的输出端与所述第二光电耦合器的输入端之间的第三晶体管，所述第三晶体管为耗尽型场效应管。其中，所述耗尽型场效管的源极和栅极可以同时连接至所述第二光电耦合器的输入端，在有微小外部电压输入的情况下该场效应管即可导通。通过使用耗尽型场效应管，简化了电路的同时也扩大了电压的输入范围。
图2B示出了一种第二接口电路的结构图。图2B中包含了控制模块103的输入端GPI0、输出端GPO0，以及与传感器接入模块101的输入端连接的第一端口OPTO_OUT、与传感器接入模块101的输出端连接的第二端口OPTO_IN；在GPO0与OPTO_OUT之间连接的第一光电耦合器210，以及在GPI0与OPTO_IN之间连接的第二光电耦合器211。
如图2B所示，第二接口电路包括设置在所述第一光电耦合器210的输出端与地OPTO_GND之间的第二晶体管212，以提高设备的同步驱动能力。所述第二接口电路可以包括设置在第二晶体管212的输出端与OPTO_OUT之间的第二限流单元，所述第二限流单元用于在流经所述第二限流单元的电流超过第二预设阈值时断开第二晶体管212与OPTO_OUT之间的连接，以防止第二晶体管212过流损坏。
所述第二接口电路可以包括设置在OPTO_IN与所述第二光电耦合器211的输入端之间的第三晶体管214，所述第三晶体管214为耗尽型场效应管。其中，所述耗尽型场效管的源极和栅极可以同时连接至所述第二光电耦合器211的输入端。
在本公开实施例中，所述控制模块103可以是内置RAM、ROM，并且能够运行操作***的***级芯片，例如SOC(System On Chip，片上***)，或具有相似处理能力的其他处理器。在一些实施例中，所述SOC可以是现场可编程门阵列FPGA SOC，通过单芯片完成行驶设备中多传感器的信号融合、定位、路径规划、决策控制等功能，实现智能驾驶，并降低了智能驾驶设备的复杂度和整机功耗。
在本公开实施例中，也可以将实现所述控制模块功能的处理器称为域控制器。
在一个示例中，可以利用FPGA的高频时钟信号采样PPS信号的上升沿，在检测到上升沿的时刻开始，FPGA内部的高频时钟计数器开始计数，在计数值达到传感器对应的设定值时，输出所述同步触发信号，实现各个传感器对应的时延，从而实现对各个传感器的同步触发。
在本公开实施例中，利用FPGA的时序控制特征，可以实现对各个传感器的同步触发，并且可以灵活配置各个传感器的触发采集时间，有效地改善了整车传感器同步问题。
在一些实施例中，所述控制模块可以包括不同的处理单元，以对不同类型的传感器数据进行处理。在一个示例中，所述控制模包括第一处理单元和第二处理单元；所述多个传感器接入模块包括与所述第一处理单元连接的第一接入模块以及与所述第二处理单元连接的第二接入模块。其中，所述第一接入模块和所述第二接收模块可以与不同类型的传感器连接，从而获取不同类型的传感器采集数据。例如，所述第一接入模块可以与摄像头、激光雷达等传感器连接；所述第二接入模块可以与毫米波雷达、超声雷达、惯性处理单元(Inertial Measurement Unit，IMU)等传感器连接。其中，所述第一处理单元可以是FPGA，或者具有相似处理能力的处理器；所述第二处理可以是SOC所配置的应用处理器(Application Processor，AP)，或者具有相似处理能力的处理器。
所述第一处理单元还可以对所述第一接入模块获取的数据进行处理，并将处理结果输出给所述第二处理单元；所述第二处理单元可以根据所述第一处理单元输出的处理结果以及从所述第二接入模块获取的数据，生成智能驾驶控制信息。
以所述第一处理单元为FPGA，所述第二处理单元为SOC所配置的ARM应用处理器为例，通过在FPGA上部署深度学习算法模型，可以对第一接入模块输出的传感器数据进行处理，例如通过布署图像识别模型从而对所接收的图像数据进行图像识别处理，通过布署点云信息处理模型，可以对所接收的点云信息进行检测和识别处理。所述第一处理单元将处理结果输出给应用处理器，应用处理器负责模型后处理部分。应用处理器可用于接收例如毫米波雷达、超声波雷达、惯性处理单元等传感器的检测数据，并根据从FPGA接收的处理结果以及所述检测数据生成智能驾驶控制信息。
在本公开实施例中，通过利用控制模块中的不同处理单元对不同类型的传感器检测数据进行处理，增加了域控制器的灵活性，可以根据实际应用场景和需求灵活地布署各个传感器。
在一些实施例中，所述第二处理单元配置有第一存储器控制器，所述第一存储器控制器用于运行SOC上的操作***。
在一个示例中，所述应用处理器配置有独立的DDR控制器，并且该DDR控制器可以是带有内存纠错(Error Checking and Correcting，ECC)功能的控制，其可用于运行SOC上的操作***，例如Linux、RTOS操作***。
在本公开实施例中，通过采用三个DDR控制器构架，对摄像头数据以及激光雷达数据分开管理，避免了因DDR带宽瓶颈而影响智能驾驶设备的性能。
在一些实施例中，所述定位模块还可以为车载***提供GPS时间信息。具体地，应用处理器将所获取的GPS时间信息，通过利用自身作为网络校时协议(Network TimeProtocol，NTP)服务器，为车载设备进行精确的GPS授时。所述车载设备例如为摄像头、激光雷达等传感器。
在一些实施例中，所述智能驾驶设备还包括与应用处理器连接的远程通讯模块，该远程通讯模块可以为用户提供远程访问接口，并且可用于所述应用处理器与车载设备进行通信连接，所述车载设备例如为摄像头、激光雷达等传感器。所述应用处理器通过所述远程通讯模块，可以向所述多个传感器发送GPS时间信息，以进行GPS授时。
在一些实施例中，所述设备还包括微控制单元MCU，用于接收所述控制模块输出的智能驾驶信息，并根据所述智能驾驶信息生成所述行驶设备的控制指令；所述MCU还用于所述智能驾驶***的功能安全管理。
在一个示例中，所述MCU可以是包含多颗(例如3颗)独立的32位三核处理器，达到最高安全等级ASIL(Automotive Safety Integration Level，汽车安全完整性等级)-D要求的处理器。
应用处理器可以将智能驾驶信息，也即行驶设备的行驶决策信息传递给所述MCU，并通过MCU发送行驶设备的控制指令。
在本公开实施例中，通过将能够达到ASIL-C等级的SOC搭配ASIL-D等级的MCU，使得智能驾驶设备易于实现ASIL-D的功能安全等级要求，简化了行驶设备功能安全的设计难度。
在一些实施例中，所述设备还可以包括HDMI(High Definition MultimediaInterface，高清多媒体接口)和DP(Display Port，显示接口)，用于展示行驶设备感知的可视化效果，提高了用户的使用感受，方便路测过程中的问题定位。
在一些实施例中，域控制器内部可以设有可拆卸高速固态硬盘，可靠性高，用于存储各个传感器所采集的数据；域控制器的外部存储模块主要用于数据搬运。
在一些实施例中，所述设备还包括CAN，用于域控制器与行驶设备之间的通信。域控制器可以通过CAN接口获取行驶设备的各种状态信息，同时也通过该CAN接口发出控制命令。
在一些实施例中，所述设备还包括车载以太网通讯模块，例如1000Mbps车载以太网通讯模块，其具有高速、低时延、高安全性等性能，通过该以太网通讯模块实现与汽车娱乐***的人机交互，能够解决传统LIN(Local Interconnect Network，局部互联网络)、CAN带宽低的问题。
在一些实施例中，所述设备还包括供电***模块，用于为整个智能驾驶设备提供能源供给，其可采用宽压输入，以兼容12V、24V车载电池***。
在一些实施例中，所述第一接入模块包括多个环视摄像头的接入模块和多个前视摄像头的接入模块，其中，所述多个环视摄像头用于采集不同方向的环境信息，所述多个前视摄像头中包含不同焦距的摄像头；所述第一处理单元还用于对所述多个环视摄像头和所述多个前视摄像头所采集的图像数据，进行图像处理以获得图像处理结果，以及进行压缩编码以获得编码后的图像数据；所述第一处理单元还配置有第二存储器控制器，所述第二存储器控制器用于控制所述图像数据的缓存。
在一个示例中，所述第一接入模块支持6路摄像头输入，其中包括4个环视摄像头，也即鱼眼摄像头，负责采集行驶设备前方、左侧、右侧及后方近距离的图像信息；还包括两路前视摄像头，该两路前视摄像头优选采用焦距不同的摄像头，例如，其中一个可以是中焦距摄像头，用于采集百米内的人、车、信号灯、交通标示、道路等信息，另一个可以是长焦摄像头，负责采集百米外的图像。通过将环视摄像头、前视摄像头所采集的图像进行融合，也即将短焦、中焦、长焦三种摄像头所采集的图像进行融合，增加了前视的检测范围和检测距离，解决了单目摄像头检测距离短、盲区大的问题。
可以将所采集的图像信息输入至FPGA图像识别模块进行目标的识别、分类等等。所述图像识别模块可以是部署了深度学习算法模型的深度学习加速器，以实现对图像信号的处理，从而获得图像处理结果。其中，所述图像处理结果包括了环视摄像头对应的图像处理结果和/或前视摄像头对应的图像处理结果。
通过FPGA的处理所得到的图像处理结果，可以传递给后级的应用处理器，以进行后续的处理。
同时，FPGA还可以对所述前视摄像头和环视摄像头所采集的图像数据进行压缩编码，例如通过H.264/H.265硬编码器进行压缩编码，并将压缩后的数据存储在内部固态硬盘中。通过采用上述硬件编码方法，可实时地录制多路摄像头数据，无需CPU过多参与，确保了行驶设备在智能驾驶过程中实时记录数据。
FPGA图像识别模块还可以配置有第二存储器控制器，所述第二存储器控制器可以是独立的DDR控制器(即DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic RandomAccess Memory，双倍速率同步随机存储器))，用于控制所述图像数据及神经网络中间数据的缓存。
在一些实施例中，所述第一接入模块包括激光雷达的接入模块；所述第一处理单元还用于对所述激光雷达所采集的点云信息，进行点云信息处理以获得点云信息处理结果；所述第一处理单元还配置有第三存储器控制器，所述第三存储器控制器用于控制所述点云信息的缓存。
在一个示例中，激光雷达的接入模块可以与行驶设备顶部的激光雷达连接，用于采集行驶设备边的3D点云信息，解决摄像头在恶劣光照条件下无法工作的问题。
可以将所采集的点云信息输入至FPGA点云信息处理模块进行目标识别、检测等等。所述点云信息处理模块可以是布署了深度学习算法模型的深度学习加速器，以实现点云信息的处理，从而获得点云信息处理结果。
通过FPGA的处理所得到的点云信息处理结果，可以传递给后级的应用处理器，以进行后续的处理。FPGA点云信息处理模块还可以配置有第三存储器控制器，所述第三存储器控制器也可以是独立的DDR控制器，用于控制所述点云信息及神经网络中间数据的缓存。
通过对FPGA中的图像识别模块和点云数据处理模块分别配置独立的DDR控制器，以管理各自的数据的缓存，避免了内存资源之间的竞争。
在一些实施例中，所述第二接入模块包括毫米波雷达的接入模块；所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的图像处理结果和从所述毫米波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定行驶设备所在环境中的物体与所述行驶设备的第一距离信息。
在一个示例中，应用处理器与毫米波雷达的接入模块可以通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)连接，以获取毫米波雷达所检测到的扇形空间距离信息。应用处理器将摄像头的感知结果和毫米波雷达的检测结果进行融合，并根据融合后的信息生成更准确的第一距离信息，可以为自动紧急刹车***(Autonomous EmergencyBreaking，AEB)、路径规划提供更准确的测距信息。
在一些实施例中，所述第二接入模块包括超声波雷达的接入模块；所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的所述环视摄像头的图像处理结果，和从所述超声波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定行驶设备所在环境中的物体与所述行驶设备的第二距离信息。
在一个示例中，应用处理器与超声波雷达的接入模块也可以通过CAN连接，其中，超声波雷达的接入模块最高支持12路超声波雷达输入，从而可以获取多路超声波雷达检测信号。应用处理器将环视摄像头的感知结果和超声波雷达的检测结果进行融合，并根据融合后的信息生成第二距离信息，该第二距离信息为精度更高的近距离测距信息，可用于实现自动泊车功能。
在一些实施例中，所述第二接入模块包括IMU的接入模块；所述定位模块还用于根据全球定位***GPS信号/北斗卫星导航***BDS信号确定所述设备的第一定位信息；所述第二处理单元还用于根据所述第一定位信息和所述IMU的检测信息，确定所述设备的第二定位信息；所述第二处理单元还用于根据所述第一处理单元输出的处理结果、从所述第二接入模块获取的数据，以及所述惯性测量单元的检测数据，生成智能驾驶控制信息。
在本公开实施例中，IMU可以包含三轴陀螺仪和三轴加速度计，在一些情况下，IMU还可以包含三轴磁力计。IMU可用于获取行驶设备的加速度、角速度信息等检测信息，从而获得行驶设备的姿态信息。
定位模块可以是域控制器内置的BDS/GPS双***厘米级导航定位模块，并且该定位模块中可以内置实时动态差分方法(Real-Time Kinematic，RTK)算法模块，利用RTK算法对BDS/GPS信号进行处理，以获得更精确的第一定位信息。该定位模块具有高灵敏度，并且抗干扰能力强。
所述应用处理器对定位模块所输出的第一定位信息以及所述IMU的检测信息进行融合，利用IMU的检测信号对基于BDS/GPS信号获得的第一定位信息进行补充，获得更高精度的第二定位信息。IMU结合定位模块所组成的惯性导航***，在缺失GPS定位信号的情况下也能够确定行驶设备的位置，保障了智能驾驶***的安全性。
应用处理器可以进一步将FPGA输出的图像处理结果、点云信息处理结果，以及应用处理器自身所获得传感器检测数据、IMU检测数据进行融合，生成准确性、精确性以及稳定性均能够得到保障的智能驾驶信息。
在一些实施例中，所述设备还包括供电***模块，用于为整个智能驾驶设备提供能源供给，其可采用宽压输入，以兼容12V、24V车载电池***。
图3为本公开至少一个实施例提供的一种智能驾驶方法的方法流程图。如图3所示，所述方法包括步骤301～302。
在步骤301中，获取秒脉冲PPS信号；
在步骤302中，根据所述PPS信号分别生成行驶设备上配置的多个传感器对应的同步触发信号，以触发所述传感器进行信号采集，并根据所述多个传感器所采集的数据生成智能驾驶控制信息以控制所述行驶设备，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应；所述行驶设备可以包括自动驾驶车辆、机器人等。
在一些实施例中，可以利用以下方法根据所述PPS信号分别生成所述多个传感器对应的同步触发信号：利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述传感器对应的设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号，其中，所述设定值根据所述传感器的物理链路时延确定。
本公开至少一个实施例提出了一种智能驾驶***，包括了本公开任一实施例所述的智能驾驶设备以及多个传感器。所述多个传感器的具体类型以及功能参加以上实施例所述，在此不再赘述。
本公开至少一个实施例还提供了一种行驶设备，包括行驶设备主体和本公开任一实施例所述的智能驾驶设备。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质上可以存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本说明书任一实施例描述的智能驾驶方法的步骤。其中，所述的“和/或”表示至少具有两者中的其中一个，例如，“A和/或B”包括三种方案：A、B、以及“A和B”。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于各个步骤基本相似于智能驾驶设备的各个模块所实现的功能，所以描述的比较简单，相关之处参见设备实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的行为或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中描述的主题及功能操作的实施例可以在以下中实现：数字电子电路、有形体现的计算机软件或固件、包括本说明书中公开的结构及其结构性等同物的计算机硬件、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可以实现为一个或多个计算机程序，即编码在有形非暂时性程序载体上以被数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令中的一个或多个模块。可替代地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如机器生成的电、光或电磁信号，该信号被生成以将信息编码并传输到合适的接收机装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或它们中的一个或多个的组合。
本说明书中描述的处理及逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程计算机执行，以通过根据输入数据进行操作并生成输出来执行相应的功能。所述处理及逻辑流程还可以由专用逻辑电路—例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)来执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路。
适合用于执行计算机程序的计算机包括，例如通用和/或专用微处理器，或任何其他类型的中央处理单元。通常，中央处理单元将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。计算机的基本组件包括用于实施或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘等，或者计算机将可操作地与此大容量存储设备耦接以从其接收数据或向其传送数据，抑或两种情况兼而有之。然而，计算机不是必须具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏操纵台、全球定位***(GPS)接收机、或例如通用串行总线(USB)闪存驱动器的便携式存储设备，仅举几例。
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器设备，例如包括半导体存储器设备(例如EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(例如内部硬盘或可移动盘)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种***模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和***通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。
Claims (17)
1.一种智能驾驶设备，其特征在于，所述设备包括：
多个传感器接入模块，用于分别连接多个传感器；
定位模块，用于生成秒脉冲PPS信号；
控制模块，用于根据所述PPS信号分别生成各个传感器对应的同步触发信号，以触发各个传感器进行信号采集，并根据经由各个传感器接入模块获取的各个传感器采集的数据生成智能驾驶控制信息，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制模块用于利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述传感器对应的设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号，其中，所述设定值根据所述传感器的物理链路时延确定。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制模块包括第一接口电路，所述第一接口电路包括以下中的一项或多项；
设置在所述控制模块的通用输入输出接口与所述传感器接入模块的输出端之间的第一晶体管，以及与所述第一晶体管的输出端串联的第一限流单元，所述第一限流单元用于在流经所述第一限流单元的电流超过第一预设阈值时断开所述晶体管与供电电源的连接；
设置在所述控制模块的通用输入输出接口与供电电源之间的上拉电阻；
设置在所述控制模块的通用输入输出接口与所述传感器接入模块的输入端之间的二极管，所述二极管为肖特基二极管。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制模块包括第二接口电路，所述第二接口电路包括设置在所述控制模块的输出端与至少一个所述传感器接入模块的输入端之间的第一光电耦合器，以及设置在至少一个所述传感器接入模块的输出端与所述控制模块的输入端之间的第二光电耦合器；所述第二接口电路还包括以下中的一项或多项：
设置在所述第一光电耦合器的输出端与地之间的第二晶体管；
设置在所述第二晶体管的输出端与所述传感器接入模块的输入端之间的第二限流单元，所述第二限流单元用于在流经所述第二限流单元的电流超过第二预设阈值时断开所述晶体管与传感器接入模块的输入端之间的连接；
设置在所述传感器接入模块的输出端与所述第二光电耦合器的输入端之间的第三晶体管，所述第三晶体管为耗尽型场效应管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，所述控制模块包括第一处理单元和第二处理单元；所述多个传感器接入模块包括与所述第一处理单元连接的第一接入模块以及与所述第二处理单元连接的第二接入模块；
所述第一处理单元还用于对所述第一接入模块获取的数据进行处理，并将处理结果输出给所述第二处理单元；
所述第二处理单元用于根据所述第一处理单元输出的处理结果以及从所述第二接入模块获取的数据，生成智能驾驶控制信息。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述控制模块包括***级芯片SOC，所述第一处理单元包括现场可编程门阵列FPGA，所述第二处理单元包括所述SOC所配置的处理器，并且所述第二处理单元配置有第一存储器控制器，所述第一存储器控制器用于运行SOC***。
7.根据权利要求1至6任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括微控制单元MCU，用于接收所述控制模块输出的智能驾驶信息，并根据所述智能驾驶信息生成所述车辆的控制指令。
8.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括与所述控制模块连接的远程通讯模块，用于提供远程访问接口；
所述定位模块还用于提供全球定位***GPS时间信息；
所述控制模块用于获取所述GPS时间信息，并基于网络时间协议，通过所述远程通讯模块向所述多个传感器发送所述GPS时间信息以进行授时。
9.根据权利要求5至8任一项所述的设备，其特征在于，所述第一接入模块包括多个环视摄像头的接入模块和多个前视摄像头的接入模块，其中，所述多个环视摄像头用于采集不同方向的环境信息，所述多个前视摄像头中包含不同焦距的摄像头；
所述第一处理单元还用于对所述多个环视摄像头和所述多个前视摄像头所采集的图像数据，进行图像处理以获得图像处理结果，以及进行压缩编码以获得编码后的图像数据；
所述第一处理单元还配置有第二存储器控制器，所述第二存储器控制器用于控制所述图像数据的缓存。
10.根据权利要求5至9任一项所述的设备，其特征在于，所述第一接入模块包括激光雷达的接入模块；
所述第一处理单元还用于对所述激光雷达所采集的点云信息，进行点云信息处理以获得点云信息处理结果；
所述第一处理单元还配置有第三存储器控制器，所述第三存储器控制器用于控制所述点云信息的缓存。
11.根据权利要求5至10任一项所述的设备，其特征在于，所述第二接入模块包括毫米波雷达的接入模块；
所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的图像处理结果和从所述毫米波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定车辆所在环境中的物体与所述车辆的第一距离信息。
12.根据权利要求5至11任一项所述的设备，其特征在于，所述第二接入模块包括超声波雷达的接入模块；
所述第二处理单元还用于将从所述第一处理单元接收的所述环视摄像头的图像处理结果，和从所述超声波雷达接收的检测结果进行融合，并根据融合后的信息确定车辆所在环境中的物体与所述车辆的第二距离信息。
13.根据权利要求5至12任一项所述的设备，其特征在于，所述第二接入模块包括惯性测量单元的接入模块；
所述定位模块还用于根据全球定位***GPS信号/北斗卫星导航***BDS信号确定所述设备的第一定位信息；
所述第二处理单元还用于根据所述第一定位信息和所述惯性测量单元的检测信息，确定所述设备的第二定位信息；
所述第二处理单元还用于根据所述第一处理单元输出的处理结果、从所述第二接入模块获取的数据，以及所述惯性测量单元的检测数据，生成智能驾驶控制信息。
14.一种智能驾驶方法，其特征在于，所述方法包括：
获取秒脉冲PPS信号；
根据所述PPS信号分别生成行驶设备上配置的多个传感器对应的同步触发信号，以触发所述传感器进行信号采集，并根据所述多个传感器所采集的数据生成智能驾驶控制信息以控制所述行驶设备，其中，每个传感器的同步触发信号的时延与该传感器的物理链路时延相对应。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，根据所述PPS信号分别生成所述多个传感器对应的同步触发信号，包括：
利用第一时钟采样所述PPS信号，响应于检测到所述PPS信号的上升沿，基于所述第一时钟进行计数；在计数值达到所述传感器对应的设定值时，输出对所述PPS信号进行锁相倍频操作得到的同步触发信号，其中，所述设定值根据所述传感器的物理链路时延确定。
16.一种智能驾驶***，其特征在于，其特征在于，包括如权利要求1-13任一所述的智能驾驶设备以及多个传感器。
17.一种行驶设备，其特征在于，包括行驶设备主体和根据权利要求16所述的智能驾驶设备。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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