CN211765500U - 一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***及汽车 - Google Patents
一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***及汽车 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***及汽车，智能驾驶环境感知***包括：激光雷达感知模块，用于检测车辆周围的信息；毫米波雷达感知模块，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息；超声波雷达感知模块；道路信息采集模块；组合导航模块，组合导航模块用于检测车辆的定位；定位控制单元，定位控制单元分别与激光雷达感知模块、超声波雷达感知模块和组合导航模块连接，确定车辆的位姿和定位信息；车载运算单元，确定道路信息及车辆周围的障碍物信息。本实用新型能够获得完整而精确的障碍物信息，提高避障的准确性和效率，实现车身周围360°检测车辆周围的障碍物，使用组合导航模块获取定位信息，实现车辆的实时准确定位。
Description
技术领域
本实用新型属于车载设备领域，更具体地，涉及一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***及包括该用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***的汽车。
背景技术
智能驾驶是当今汽车行业的重要发展方向，目标是部分或完全取代驾驶员的功能，这就要求智能驾驶车辆具备可以替代人眼的环境感知能力。
因法规要求，经过改装的智能驾驶汽车尚不能在开放道路上行驶，所以智能驾驶的落地场景多数选择封闭环境，例如园区，但是封闭环境的主要特点是高楼、树木、人员较多，车道宽度较窄，部分有红绿灯，这对智能驾驶环境感知***提出了新的挑战，需要既能精准检测近距离的行人，实现避障、让行和绕行，又要解决因为高楼、树木太多而影响定位的问题，同时还要识别远距离的行驶车辆、红绿灯和车道线。
目前的智能驾驶环境感知***虽然采用多种传感器融合的方式，但未针对特定封闭场景进行特定的环境感知方案配置，环境感知单元传感器获取的环境信息不全面，对障碍物的检测信息不完整，影响决策控制单元的判断，致使智能驾驶车辆功能存在很大隐患。因此，需要一种技术在封闭场景下实现精确定位及障碍物识别。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种能够在封闭场景下实现精确定位及障碍物识别的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***及包括该用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***的汽车。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，包括：激光雷达感知模块，所述激光雷达感知模块设置在车辆的车顶，用于检测车辆周围的信息；毫米波雷达感知模块，所述毫米波雷达感知模块设置在车辆的前部，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息；超声波雷达感知模块，所述超声波雷达感知模块设置在车辆的四周，用于检测车身周边障碍物的信息；道路信息采集模块，所述道路信息采集模块用于采集道路标识信息和交通灯信息；组合导航模块，所述组合导航模块用于检测车辆的定位；定位控制单元，所述定位控制单元分别与所述激光雷达感知模块、超声波雷达感知模块和组合导航模块连接，接收所述激光雷达感知模块的车辆周围的信息和所述组合导航模块的定位检测信息，并基于所述车辆周围的信息和定位检测信息，确定车辆的位姿和定位信息；车载运算单元，所述车载运算单元分别与所述激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块和道路信息采集模块连接，接收所述激光雷达感知模块的车辆周围的信息、所述毫米波雷达感知模块的目标的速度和方位信息和所述道路信息采集模块的道路标识信息和交通灯状态信息，并基于所述车辆的定位信息、目标的速度和方位信息、道路标识信息和交通灯信息，确定道路信息及车辆周围的障碍物信息。
优选地，所述激光雷达感知模块包括：32线激光雷达，所述32线激光雷达垂直设置在车辆顶部的中间部位，分别与所述定位控制单元和车载运算单元连接；多个16线激光雷达，所述16线激光雷达设置在所述车辆顶部的外侧部位，与车辆顶部的安装夹角是30°，分别与所述定位控制单元和车载运算单元连接。
优选地，所述组合导航模块包括：多个GPS天线，所述GPS天线设置在所述车辆的顶部，与所述定位控制单元连接；惯性导航单元，所述惯性导航单元设置在所述车辆的后备箱内，与所述定位控制单元连接。
优选地，所述道路信息采集模块包括：前视觉摄像头，所述前视觉摄像头安装于车辆前挡风玻璃处，与所述车载运算单元连接，用于获取车辆前方的车道标线和道路标识牌信息；主视觉摄像头，所述主视觉摄像头安装于车辆的车顶，且位于所述32线激光雷达的下方，与所述车载运算单元连接，用于获取交通灯信息。
优选地，所述超声波雷达感知模块布置在车辆前保险杠、后保险杠及轮眉上。
优选地，所述毫米波雷达感知模块安装于前保险杠内侧，设置在前防撞梁上。
优选地，所述智能驾驶环境感知***还包括：车载控制单元，所述车载控制单元与所述车载运算单元通讯连接，发送实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩至所述车载运算单元，以供所述车载运算单元输出期望加速踏板开度、期望方向盘转角、期望驱动扭矩指令至所述车载控制单元，控制所述车辆以期望模式行驶。
优选地，所述车载控制单元通过CAN总线通讯与所述车载运算单元通讯连接。
优选地，所述智能驾驶环境感知***还包括：分线器，所述分线器分别与所述激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块、道路信息采集模块和定位控制单元连接，为所述智能驾驶环境感知***提供电源。
本实用新型还提出了一种汽车，所述汽车包括上述用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***能够获得完整而精确的障碍物信息，提高避障的准确性和效率，对障碍物的探测距离可达到100m以上，实现车身周围360°检测，无死角的探测到车辆周围的行人或障碍物，可以探测到距离车身0.2米的障碍物，以及精确识别道路边界、车道线和红绿灯；使用组合导航模块和激光雷达获取定位信息，解决了树木和建筑物对GPS信号的干扰，实现车辆的实时准确定位。
本实用新型具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本实用新型的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***的结构框图。
图2示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的模块安装示意图。
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的电源分配示意图。
附图标记说明：
11、32线激光雷达；12、16线激光雷达；13、毫米波雷达感知模块；14、前视觉摄像头；15、主视觉摄像头；16、GPS天线；17、惯性导航单元；18、车载控制单元；19、定位控制单元；20、车载运算单元；21、超声波雷达感知模块；22、分线器；23、交换机。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施例。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本实用新型的一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，包括：激光雷达感知模块，激光雷达感知模块设置在车辆的车顶，用于检测车辆周围的信息；毫米波雷达感知模块，毫米波雷达感知模块设置在车辆的前部，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息；超声波雷达感知模块，超声波雷达感知模块设置在车辆的四周，用于检测车身周边障碍物的信息；道路信息采集模块，道路信息采集模块用于采集道路标识信息和交通灯信息；组合导航模块，组合导航模块用于检测车辆的定位；定位控制单元，定位控制单元分别与激光雷达感知模块、超声波雷达感知模块和组合导航模块连接，接收激光雷达感知模块的车辆周围的信息和组合导航模块的定位检测信息，并基于车辆周围的信息和定位检测信息，确定车辆的位姿和定位信息；车载运算单元，车载运算单元分别与激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块和道路信息采集模块连接，接收激光雷达感知模块的车辆周围的信息、毫米波雷达感知模块的目标的速度和方位信息和道路信息采集模块的道路标识信息和交通灯状态信息，并基于车辆的定位信息、目标的速度和方位信息、道路标识信息和交通灯信息，确定道路信息及车辆周围的障碍物信息。
具体的，车载运算单元通过将激光雷达感知模块、道路信息采集模块、毫米波雷达感知模块获取的信息融合，经过算法处理，输出感知范围内障碍物的信息，获得完整而精确的障碍物位置、大小、类型、速度、红绿灯和道路边界；定位控制单元基于激光雷达感知模块的车辆周围的信息、超声波雷达感知模块的车身周边近距离障碍物的信息及倒车时的车身周边近距离信息和组合导航模块的车辆的定位，使用激光雷达SLAM算法和GPS组合导航的定位组合方案，实现适应不同环境区域的车辆精确定位，输出车辆的位姿和定位信息，帮助车辆控制单元更好的做出判断，划分出精确的可行驶区域，实现智能驾驶车辆的自主决策和行驶。
根据示例性的实施方式，用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***方能够获得完整而精确的障碍物信息，提高避障的准确性和效率，对障碍物的探测距离可达到100m以上，实现车身周围360°检测，无死角的探测到车辆周围的行人或障碍物，可以探测到距离车身0.2米的障碍物，以及精确识别道路边界、车道线和红绿灯；使用组合导航模块获取定位信息，解决了树木和建筑物对GPS信号的干扰，实现车辆的实时准确定位。
作为优选方案，激光雷达感知模块包括：32线激光雷达，32线激光雷达垂直设置在车辆顶部的中间部位，分别与定位控制单元和车载运算单元连接；多个16线激光雷达，16线激光雷达设置在车辆顶部的外侧部位，与车辆顶部的安装夹角是30°，分别与定位控制单元和车载运算单元连接。
具体的，激光雷达感知模块包括3个激光雷达，分别为1个32线激光雷达和2个16线激光雷达，32线激光雷达安装在车辆顶部的中间位置，32线激光雷达的轴向方向与车顶垂直，2个16线激光雷达安装于32线激光雷达的两侧，即车辆顶部的外侧位置，16线激光雷达的轴向方向与车顶的夹角是30°，用于感知车辆周边360°的环境信息，32线激光雷达和16线激光雷达将检测的信息输出至定位控制模块，定位控制模块通过SLAM算法实时建图与定位，结合组合导航设备实现不同环境下车辆的精确定位。
作为优选方案，组合导航模块包括：多个GPS天线，GPS天线设置在车辆的顶部，与定位控制单元连接；惯性导航单元，惯性导航单元设置在车辆的后备箱内，与定位控制单元连接。
具体的，组合导航模块包括2个GPS天线和惯性导航单元，GPS天线安装在车辆顶部无遮挡区域，两个GPS天线之间的距离要大于1米；惯性导航单元在GPS信号不好时，获取检测信息并发送至定位控制单位，使得定位控制单元即使在GPS信号不好时也能获取实时定位信息。
作为优选方案，道路信息采集模块包括：前视觉摄像头，前视觉摄像头安装于车辆前挡风玻璃处，与车载运算单元连接，用于获取车辆前方的车道标线和道路标识牌信息；主视觉摄像头，主视觉摄像头安装于车辆的车顶，且位于32线激光雷达的下方，与车载运算单元连接，用于获取交通灯信息。
具体的，道路信息采集模块包括前视觉摄像头和主视觉摄像头，前视觉摄像头安装于车辆前挡风玻璃处，用于获取车道线和道路标识牌信息；主视觉摄像头安装于车顶32线激光雷达正下方用于获取交通灯信息，同时这2个摄像头还兼顾获取目标的类型信息。
作为优选方案，超声波雷达感知模块布置在车辆前保险杠、后保险杠及轮眉上。
具体的，12个超声波雷达分布在车身四周，车辆前后保险杠各4个UPA，用于检测车辆前后障碍物，车辆两侧轮眉各安装2个APA，用于测量车辆侧方障碍物。
作为优选方案，毫米波雷达感知模块安装于前保险杠内侧，设置在前防撞梁上。
具体的，1个毫米波雷达安装于前保险杠内侧，固定在前防撞梁上，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息。
作为优选方案，智能驾驶环境感知***还包括：车载控制单元，车载控制单元与车载运算单元通讯连接，发送实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩至车载运算单元，以供车载运算单元输出期望加速踏板开度、期望方向盘转角、期望驱动扭矩指令至车载控制单元，控制车辆以期望模式行驶。
作为优选方案，车载控制单元通过CAN总线通讯与车载运算单元通讯连接。
具体的，车载控制单元将实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩发送至车载运算单元，车载运算单元基于实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩，结合位姿和定位信息通过CAN总线通讯将期望加速踏板开度、期望方向盘转角、期望驱动扭矩指令发送至车载控制单元，以供车载控制单元控制车辆以期望模式行驶。
作为优选方案，智能驾驶环境感知***还包括：分线器，分线器分别与激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块、道路信息采集模块和定位控制单元连接，为智能驾驶环境感知***提供电源。
具体的，分线器是一个12V电源扩展口，需要12V供电的各感知模块，直接与分线器相连，其他供电电压的模块或单元，经过电压转换后与分线器相连。
本实用新型还提出了一种汽车，汽车包括上述用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***。
实施例
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***的结构框图。图2示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的模块安装示意图。图3示出了根据本实用新型的一个实施例的用于封闭场景下的电源分配示意图。
结合图1、2和3所示，一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，包括：激光雷达感知模块，激光雷达感知模块设置在车辆的车顶，用于检测车辆周围的信息；毫米波雷达感知模块13，毫米波雷达感知模块13设置在车辆的前部，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息；超声波雷达感知模块21，超声波雷达感知模块21设置在车辆的四周，用于检测车身周边障碍物的信息；道路信息采集模块，道路信息采集模块用于采集道路标识信息和交通灯信息；组合导航模块，组合导航模块用于检测车辆的定位；定位控制单元19，定位控制单元19分别与激光雷达感知模块、超声波雷达感知模块21和和组合导航模块连接，接收激光雷达感知模块的车辆周围的信息和组合导航模块的定位检测信息，并基于车辆周围的信息和定位检测信息，确定车辆的位姿和定位信息；车载运算单元20，车载运算单元20分别与激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块13和道路信息采集模块连接，接收激光雷达感知模块的车辆周围的信息、毫米波雷达感知模块13的目标的速度和方位信息和道路信息采集模块的道路标识信息和交通灯状态信息，并基于车辆的定位信息、目标的速度和方位信息、道路标识信息和交通灯信息，确定道路信息及车辆周围的障碍物信息。
其中，激光雷达感知模块包括：32线激光雷达11，32线激光雷达11垂直设置在车辆顶部的中间部位，分别与定位控制单元19和车载运算单元20连接；多个16线激光雷达12，16线激光雷达12设置在车辆顶部的外侧部位，与车辆顶部的安装夹角是30°，分别与定位控制单元19和车载运算单元20连接。
其中，组合导航模块包括：多个GPS天线16，GPS天线16设置在车辆的顶部，与定位控制单元19连接；惯性导航单元17，惯性导航单元17设置在车辆的后备箱内，与定位控制单元19连接。
其中，道路信息采集模块包括：前视觉摄像头14，前视觉摄像头14安装于车辆前挡风玻璃处，与车载运算单元20连接，用于获取车辆前方的车道标线和道路标识牌信息；主视觉摄像头15，主视觉摄像头15安装于车辆的车顶，且位于32线激光雷达11的下方，与车载运算单元20连接，用于获取交通灯信息。
其中，超声波雷达感知模块21布置在车辆前保险杠、后保险杠及轮眉上。
其中，毫米波雷达感知模块13安装于前保险杠内侧，设置在前防撞梁上。
其中，智能驾驶环境感知***还包括：车载控制单元18，车载控制单元18与载运算单元20通讯连接，发送实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩至所述车载运算单元20，以供车载运算单元20输出期望加速踏板开度、期望方向盘转角、期望驱动扭矩指令至车载控制单元18，控制车辆以期望模式行驶。
其中，车载控制单元18通过CAN总线通讯与车载运算单元20通讯连接。
其中，智能驾驶环境感知***还包括：分线器22，分线器22分别与激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块13、道路信息采集模块和定位控制单元19连接，为智能驾驶环境感知***提供电源。
其中，32线激光雷达11和16线激光雷达12通过交换机23将车辆周围的信息输出至定位控制单元19。
以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，包括：
激光雷达感知模块，所述激光雷达感知模块设置在车辆的车顶，用于检测车辆周围的信息；
毫米波雷达感知模块，所述毫米波雷达感知模块设置在车辆的前部，用于获取车辆前方目标的速度和方位信息；
超声波雷达感知模块，所述超声波雷达感知模块设置在车辆的四周，用于检测车身周边障碍物的信息；
道路信息采集模块，所述道路信息采集模块用于采集道路标识信息和交通灯信息；
组合导航模块，所述组合导航模块用于检测车辆的定位；
定位控制单元，所述定位控制单元分别与所述激光雷达感知模块、超声波雷达感知模块和组合导航模块连接，接收所述激光雷达感知模块的车辆周围的信息和所述组合导航模块的定位检测信息，并基于所述车辆周围的信息和定位检测信息，确定车辆的位姿和定位信息；
车载运算单元，所述车载运算单元分别与所述激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块和道路信息采集模块连接，接收所述激光雷达感知模块的车辆周围的信息、所述毫米波雷达感知模块的目标的速度和方位信息和所述道路信息采集模块的道路标识信息和交通灯状态信息，并基于所述车辆的定位信息、目标的速度和方位信息、道路标识信息和交通灯信息，确定道路信息及车辆周围的障碍物信息。
2.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述激光雷达感知模块包括：
32线激光雷达，所述32线激光雷达垂直设置在车辆顶部的中间部位，分别与所述定位控制单元和车载运算单元连接；
多个16线激光雷达，所述16线激光雷达设置在所述车辆顶部的外侧部位，与车辆顶部的安装夹角是30°，分别与所述定位控制单元和车载运算单元连接。
3.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述组合导航模块包括：
多个GPS天线，所述GPS天线设置在所述车辆的顶部，与所述定位控制单元连接；
惯性导航单元，所述惯性导航单元设置在所述车辆的后备箱内，与所述定位控制单元连接。
4.根据权利要求2所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述道路信息采集模块包括：
前视觉摄像头，所述前视觉摄像头安装于车辆前挡风玻璃处，与所述车载运算单元连接，用于获取车辆前方的车道标线和道路标识牌信息；
主视觉摄像头，所述主视觉摄像头安装于车辆的车顶，且位于所述32线激光雷达的下方，与所述车载运算单元连接，用于获取交通灯信息。
5.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述超声波雷达感知模块布置在车辆前保险杠、后保险杠及轮眉上。
6.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述毫米波雷达感知模块安装于前保险杠内侧，设置在前防撞梁上。
7.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述智能驾驶环境感知***还包括：
车载控制单元，所述车载控制单元与所述车载运算单元通讯连接，发送实际车速、方向盘实际转角和实际驱动扭矩至所述车载运算单元，以供所述车载运算单元输出期望加速踏板开度、期望方向盘转角、期望驱动扭矩指令至所述车载控制单元，控制所述车辆以期望模式行驶。
8.根据权利要求7所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述车载控制单元通过CAN总线通讯与所述车载运算单元通讯连接。
9.根据权利要求1所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***，其特征在于，所述智能驾驶环境感知***还包括：
分线器，所述分线器分别与所述激光雷达感知模块、毫米波雷达感知模块、道路信息采集模块和定位控制单元连接，为所述智能驾驶环境感知***提供电源。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括根据权利要求1至9任意一项所述的用于封闭场景下的智能驾驶环境感知***。
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