CN210518410U - 一种基于时间同步的汽车传感器***和自动驾驶车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自动驾驶技术领域的一种基于时间同步的汽车传感器***和自动驾驶车辆，***设于自动驾驶车辆上，***包括至少一个传感器、时间同步服务器和主机，传感器分别与时间同步服务器和主机连接，时间同步服务器用于为传感器授时，传感器用于获取环境数据，并将获取到的环境数据发送给主机进行处理，从而能够有效的降低安全事故发生的概率。

Description

一种基于时间同步的汽车传感器***和自动驾驶车辆

技术领域

本实用新型涉及自动驾驶技术领域，特别是涉及一种基于时间同步的汽车传感器***和自动驾驶车辆。

背景技术

随着电子技术、图像识别技术和互联网技术的发展，自动驾驶汽车开始走进人们的日常生活。

传统的自动驾驶汽车传感器通常由摄像机、激光雷达、毫米波雷达、 GPS+IMU(Global Position System+Inertial measurement unit：全球定位***和惯性传感器)组成。这些传感器用来识别道路设施(如车道边界、交通灯和交通标识等)和道路上的智能体(如汽车、行人和骑自行车的人等)。不同的传感器由于它的认知维度和视场(不同，识别到物体的信息也不同，例如对于摄像机、激光雷达和毫米波雷达等传感器，它们同时识别一个物体时，有的是RGB的颜色数据，有的是XYZ的空间数据，还有激光雷达的反射值数据和多普勒速度数据。这些传感器都是以自己的频率采集数据，如何将这些传感器的数据在空间和时间上都能得到对齐，融合之后得到高精度数据输出，是一件非常困难的事情。例如采集时间上的一个微秒级别的误差，在100米的空间上得到的可能就是10厘米以上的误差，这些误差会带来对环境信息的漏判或误判，从而导致严重的安全事故。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于时间同步的汽车传感器***和自动驾驶车辆，能够有效的降低安全事故发生的概率。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本实用新型提供一种基于时间同步的汽车传感器***，所述***设于自动驾驶车上，所述***包括至少一个传感器、时间同步服务器和主机，所述传感器分别与所述时间同步服务器和所述主机连接；

所述时间同步服务器用于为所述传感器进行授时；

所述传感器用于获取环境数据，并将获取到的所述环境数据发送给所述主机进行处理。

在一些实施例中，所述传感器包括摄像机、激光雷达、毫米波雷达、惯性测量单元和网络摄像机中的至少两种。

在一些实施例中，所述***还包括交换机；

所述传感器通过所述交换机与所述时间同步服务器连接。

在一些实施例中，所述***还包括网线；

所述时间同步服务器与所述交换机通过网线连接；

所述传感器通过网线分别与所述交换机和所述主机连接。

在一些实施例中，所述***还包括供电模块；

所述供电模块与所述传感器连接，用于为所述传感器供电。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种自动驾驶车辆，包括上述基于时间同步的汽车传感器***。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中的基于时间同步的汽车传感器***，通过时间同步服务器为所述至少一个传感器进行授时，然后传感器获取四周的环境数据，并将获取到的环境数据发送给所述主机进行集中融合处理，从而有效的降低安全事故发生的概率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于时间同步的汽车传感器***的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种不同类型传感器通过交换机与时间同步服务器连接的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请一并参阅图1至图2，本实用新型实施例提供了一种基于时间同步的汽车传感器***1，所述***设于自动驾驶车辆上，所述基于时间同步的汽车传感器***1包括至少一个传感器、时间同步服务器20和主机30。请参照图1，图1示例性的示出了传感器10A、10B、10C、…、传感器N,时间同步服务器20和主机30，在实际的***中还可以包括更多的传感器。每一所述传感器分别与所述时间同步服务器20和所述主机30连接。将每一所述传感器固定在自动驾驶车辆上，选取其中一个传感器作为参照物，并测量每一所述传感器之间的相对位置。所述时间同步服务器20用于为每一所述传感器授时，进行时间同步，具体地，所述时间同步服务器20为高精度脉冲时钟源，其输出的时钟信号格式为脉冲信号，该脉冲信号作为每个所述传感器的基准时间同步信号。

每一所述传感器用于获取四周环境数据，并将获取到的所述环境数据发送给所述主机30进行处理。具体地，将所述传感器数据采集频率都调整为同一采样频率，当传感器接收到脉冲信号后触发传感器采集环境数据，并将所述环境数据发送给所述主机30，所述主机30将每一所述传感器采集到的环境数据打上时间戳，用于记录精确的采集时间，然后将相同时刻的环境数据进行融合，通过尔曼滤波算法和融合准则对环境数据进行处理，将多个传感器获取的数据和信息在空间上对齐，使同一个被观测物体在多传感器中描述的是同一个空间位置，防止同一个物体被误认为多个物体，同时将多个传感器获取的数据和信息在时间上对齐，使各个被观测物体在多传感器中的描述是同一个时间点，防止物体在多个传感器中因观测时间不同产生相对位置的漂移，出现观测重影现象，从而使得环境数据在空间上和时间上对齐，并且采用多种不同类型的传感器采集环境数据，有利于提高目标识别率，从而有效的降低安全事故发生的概率。需要说明的是，通过尔曼滤波算法和融合准则对环境数据进行分析处理属于现有技术，此处不再详细说明。

在一些实施例中，所述传感器包括摄像机、激光雷达、毫米波雷达、惯性测量单元和网络摄像机中的至少两种。所述摄像机为工业相机，可将采集的光信号转变为有序的电信号，所述摄像机具有高图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，在本实用新型实施例中，所述摄像机的采用acA1920-40gm，其配有Sony ICX424CCD感光芯片，其分辨率可达到230万像素分辨率，从而使得采集的图像即环境数据更清晰。并且可在摄像机周围设置红外LED，使得摄像机能够在低照度甚至黑夜下工作。

所述激光雷达包括发射单元、接收单元和信息处理单元，所述发射单元用于发射探测信号即激光束，发射的信号经探测体反射被所述接收单元接收，再由所述信息处理单元将反射回来的信号与发射信号进行比对并处理后，就可以获知目标的有关信息，例如，目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行识别。所述激光雷达可采用HDL-64系列。

所述毫米波雷达可使用ARS-408系列毫米波雷达，采用级联方式工作，这方式可以使得毫米波雷达呈现出清新的360度全景图像，还可以跟踪上千目标。并且毫米波雷达应对复杂环境的能力最强，因此，为了保证安全，可额外增加一个毫米波雷达作为冗余***，在其他传感器即摄像机和激光雷达等都失效的情况下，依然能够安全行驶到路边停车。

所述惯性测量单元(IMU：Inertial measurement unit)是测量物体三轴姿态角(或角度率)以及加速度的装置。所述惯性测量单元包括三个单轴加速度计和三个单轴陀螺，其中，所述加速度计用于检测物体在载体坐标***独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度并以此解算出物体的姿态。

所述网络摄像机(IPC：IP CAMERA)包括网络编码单元和模拟摄像机，其中，所述网络编码单元用于将所述模拟摄像机采集到的模拟视频信号编码压缩成数字信号，从而可以直接通过网线传给主机。所述网络摄像机可采用HD-3000系列。需要说明的是，所述***中的传感器采用上述多种传感器中的至少两种，其中，每一种传感器的数量不限于1个，传感器的类型和数量可根据实际需求自行选择，通过多种不同类型的传感器采集四周环境数据，从而提高目标识别率。

在一些实施例中，所述***还包括交换机40，所述交换机40包括多个端口，所述每一传感器通过所述交换机40与所述时间同步服务器 20连接，所述时间同步服务器20通过所述交换机为每一所述传感器授时，所述交换机40采用S2700系列。如图2所示，示例性的示出了不同类型的传感器分别通过交换机40与时间同步服务器20连接。

在一些实施例中，所述***还包括网线，所述时间同步服务器20 与所述交换机40通过网线连接。具体地，所述网线的一端接入所述交换机40的端口，另一端接入所述时间同步服务器20，从而通过一根网线建立起所述时间同步服务器20和所述交换机40之间的连接。所述每一传感器通过网线分别与所述交换机40和所述主机30连接。具体地，每一所述传感器均设有多个端口，将所述网线的一端接入所述传感器的端口，另一端接入交换机40的端口，从而建立起传感器与交换机40之间的连接，由此可接收时间同步服务器20的授时，同时，将另一根网线的一端接入传感器的另一个端口，网线的另一端接入主机30，从而建立起传感器与主机30之间的连接，从而可将采集到的环境数据发送给所述主机30。其中，所述网线可以为双绞线和同轴电缆中的至少一种。在其他一些实施例中，所述网线可以为光缆。

在其他一些实施例中，为了保证传感器正常运行，所述***还包括供电模块(图未示)，所述供电模块与每一所述传感器电性连接，用于为每一所述传感器供电。需要说明的是，可使用一个供电模块为多个传感器进行供电，也可以为每一所述传感器单独配置一个供电模块。

本实用新型实施例的基于时间同步的汽车传感器***可以应用于自动驾驶车辆。实际应用时，可以将上述***设置在车辆的内部，具体地，设置在车辆的后方。当***中的每一传感器接收授时信号后，将会统一工作，每一所述传感器会同时扫描前方，采集前方的环境信息，或者每一所述传感器同时扫描左边或右边等，采集左边和右边的环境数据，并将采集到的环境数据发送给主机进行分析处理，所述主机将对所述环境数据进行融合，通过尔曼滤波算法和融合准则对环境数据进行分析处理，从而使得环境数据在空间上和时间上对齐，从而有效的降低安全事故发生的概率。

可以理解的是，在其他一些实施例中，根据车辆的不同方位遇到的情况的不同，还可以将***中的传感器分别设置在车辆的前方、前侧方、后侧方、后方和侧方等。为了保证行车的安全和可靠，除了上述所述的传感器之外，还需设置一个检测距离相近的毫米波雷达作为备用，在其他传感器工作受限或者异常的时候，毫米波雷达依旧可以进行一定程度的检测工作，或者将安全行驶到路边停车。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于时间同步的汽车传感器***，所述***设于自动驾驶车上，其特征在于，所述***包括至少一个传感器、时间同步服务器和主机，所述传感器分别与所述时间同步服务器和所述主机连接；

所述时间同步服务器用于为所述传感器进行授时；

所述传感器用于获取环境数据，并将获取到的所述环境数据发送给所述主机进行处理。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述传感器包括摄像机、激光雷达、毫米波雷达、惯性测量单元和网络摄像机中的至少两种。

3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述***还包括交换机；

所述传感器通过所述交换机与所述时间同步服务器连接。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括网线；

所述时间同步服务器与所述交换机通过网线连接；

所述传感器通过网线分别与所述交换机和所述主机连接。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述网线可以为双绞线和同轴电缆中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括供电模块；

所述供电模块与所述传感器连接，用于为所述传感器供电。

7.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的基于时间同步的汽车传感器***。

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