CN106740584A - 悬浮探测系统、智能驾驶系统以及安装该系统的交通工具 - Google Patents

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Abstract

提供了一种悬浮探测系统，一种智能驾驶系统以及安装该系统的交通工具。所述用于对交通工具周围进行探测的悬浮探测系统包括悬浮设备，其用于使探测系统悬浮于所述交通工具的上方，并使探测系统与所述交通工具同步移动；传感器，其处于悬浮设备的下方，用于对交通工具周围进行探测获得悬浮探测数据；悬浮无线通信收发器，其用于发送悬浮探测数据。

Description

悬浮探测系统、智能驾驶系统以及安装该系统的交通工具
技术领域
本申请属于汽车自动驾驶技术领域，具体涉及一种悬浮探测系统，智能驾驶系统以及安装该系统的交通工具。
背景技术
汽车自动驾驶技术依靠人工智能、传感器和全球定位系统等的协同合作能够实现在无驾驶员介入的情况下的汽车自动驾驶。
车辆智能驾驶领域需要涉及大量的传感器选择和布置工作，使得智能驾驶车辆能够大范围、无死角地探测和监控车身周围的环境和目标信息。当前，一辆智能驾驶车辆通常需要配备2至4个视觉传感器、3至6个毫米波雷达、4至12个超声波雷达、若干个激光雷达等多类型多数量的传感器，通过对这些传感器探测数据的融合和决策，来保证智能驾驶车辆探测环境和目标的性能。
上述智能驾驶车辆的传感器配置不仅为商业化智能驾驶车辆带来巨大的成本压力，同时也为智能驾驶车辆的工程应用带来挑战：车身布置大约10至20个传感器；接收、融合4类传感器数据类型；车辆整备质量平添5千克至15千克……这些难点都是智能驾驶车辆快速商业化的困难所在。
发明内容
本申请旨在解决目前智能驾驶系统中传感器数量过多导致的信息量庞大、数据处理较复杂等问题，降低相关应用场景下数据处理的难度和复杂度；同时对车辆周围近距离环境实现无盲区监控。
本申请包含以下内容：
实施方式1.一种用于对交通工具(5)周围进行探测的悬浮探测系统，其包括
悬浮设备(1)，其用于使探测系统悬浮于所述交通工具的上方，并使探测系统与所述交通工具同步移动；
传感器(2)，其用于对交通工具周围进行探测获得悬浮探测数据，所述传感器(2)优选地处于悬浮设备的下方；
悬浮无线通信收发器(3)，其用于发送悬浮探测数据。
实施方式2.根据实施方式1的所述悬浮探测系统，其中所述悬浮设备包括动力系统(101)，所述动力系统用于为悬浮探测系统提供悬浮动力和移动动力。
实施方式3.根据实施方式1或2所述的悬浮探测系统，其中所述动力系统包括风扇动力装置、喷气动力装置和磁悬浮动力装置中的一种或多种。
实施方式4.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮探测系统还包括悬浮装置基座(102)，所述悬浮探测系统的其他装置安装于该悬浮装置基座上。
实施方式5.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮探测系统还包括太阳能电池板(103)，其用于为所述动力系统提供电力。
实施方式6.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮设备是能够实现悬停的飞行器。
实施方式7.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述传感器包括视觉传感器、激光雷达，或者毫米波雷达中的一种或者多种。
实施方式8.根据实施方式4所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮装置基座由轻质并且机械性能好的材料例如含有聚酯材料的组合物制成，整个悬浮探测系统的重量低于2千克。
实施方式9.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮无线通信收发器包括4G/5G的通信收发装置中的至少一种。
实施方式10.根据实施方式1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮无线通信收发器还用于与交通工具进行常规的通信交互，包括接收交通工具的指令和发送悬浮探测系统的状态。
实施方式11.一种安装于交通工具(5)上的智能驾驶系统，其包括
本地无线通信收发器，其用于接收探测数据；
信息分析装置，其用于将本地无线通信收发器接收到的探测数据进行分析，获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息；和
运动控制装置，其用于根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。
实施方式12.实施方式11的智能驾驶系统，其中所述探测数据包括由实施方式1-8中任一项所述的悬浮探测系统发送的悬浮探测数据。
实施方式13.根据实施方式11的智能驾驶系统，其中所述交通工具为汽车，所述驾驶系统还包括车前前向传感器、车顶前向传感器和后方传感器中的一种、两种或者三种。
实施方式14.根据实施方式13的智能驾驶系统，其中所述车前前向传感器与所述车顶前向传感器为不同类型的传感器。
实施方式15.根据实施方式14的智能驾驶系统，其中所述车前前向传感器和所述车顶前向传感器各自独立地包括视觉传感器如带目标识别功能的广角摄像头、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器中的至少一种。
实施方式16.根据实施方式14的智能驾驶系统，其中所述后方传感器包括毫米波雷达传感器、带目标识别功能的广角摄像头和激光雷达传感器中的至少一种。
实施方式17.一种安装有实施方式11-16中任一项所述的智能驾驶系统的交通工具(5)。
实施方式18.实施方式17的交通工具，其中所述交通工具还安装有实施方式1至7中任一项所述的悬浮探测系统。
实施方式19.实施方式17的交通工具，其还包括安装于交通工具上的圆槽(4)，其用于安放实施方式1至10中任一项所述的悬浮探测系统。
实施方式20.实施方式17的交通工具，其还包括安装于交通工具上的圆槽(4)，其用于安放实施方式1至10中任一项所述的悬浮探测系统并对其进行充电。
本申请具有以下有益效果：
本发明利用悬浮技术，将传感器搭载在悬浮装置上，通过该传感器即实现了智能驾驶车辆车身周围的环境和目标探测；减少了智能驾驶车辆所需的传感器数量，优化了环境和目标的探测方式。由于传感器数量的降低，降低了车身的整备质量，数据处理量下降，处理速度上升，提高了智能驾驶系统的灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为本申请一种实施方式的安装有悬浮探测系统和智能驾驶系统的汽车的示意图。
图2为本申请一种实施方式的安装有悬浮探测系统和智能驾驶系统的汽车中各部件连接方式示意图
图3为本申请一种实施方式的悬浮探测系统的探测范围的侧视图。
图4为本申请一种实施方式的悬浮探测系统的探测范围的俯视图。
附图标记说明：
1-悬浮设备；2-传感器；3-悬浮无线通信收发器；4-安放圆槽；101-动力系统；102-悬浮装置基座；103-太阳能电池板；5-搭载悬浮装置的交通工具；A.悬浮探测系统；B.探测范围。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
可以在用于探测车辆周围目标的探测系统中使用的传感器包括有视觉传感器，超声波传感器，毫米波雷达，激光雷达等类型。视觉传感器还包括带目标识别功能的广角摄像头。
视觉传感器一般以摄像头为主要代表产品，可分为具有探测识别功能的摄像头和没有探测识别功能的摄像头。前者的模块内部自带软件，对图像中的目标进行提取和处理，获得目标的位置和移动信息。例如，带目标识别功能的广角摄像头是具有探测识别功能的视觉传感器中的一种。没有探测识别功能的摄像头，只会记录和传输拍摄所得的图像用于后续处理。
超声波传感器探测距离一般在10m以内，对于近处目标探测有一定优势，但是无法承担远距离目标探测的任务。
毫米波雷达传感器具有纵向探测距离远，环境适应性佳的特点。
激光雷达传感器的探测精度高，探测距离相对较远，应用范围较广。
本申请的一种实施方式提供一种用于对交通工具(5)周围进行探测的悬浮探测系统，其包括悬浮设备(1)，其用于使探测系统悬浮于所述交通工具的上方，并使探测系统与所述交通工具同步移动；传感器(2)，其任选地处于悬浮设备的下方，用于对交通工具周围进行探测获得悬浮探测数据；悬浮无线通信收发器(3)，其用于发送悬浮探测数据。
本申请的技术方案使得现有技术中需要的多个探测车身周围探测目标的传感器(比如左侧传感器，右侧传感器，左前传感器，右前传感器，左后传感器，右后传感器，甚至前向和后向近距离传感器)减少到了只需要设置于悬浮设备上的传感器，大大减少了智能驾驶车辆所需的传感器数量，优化了环境和目标的探测方式。由于传感器数量的降低，降低了车身的整备质量，数据处理量下降，处理速度上升，提高了智能驾驶系统的灵敏度。
在本申请中，同步移动并不是指探测系统与交通工具完全同步移动，而是指探测系统跟随交通工具移动，及时赶上交通工具的移动速度和位置，对交通工具周围进行探测，获得探测数据，使得交通工具所搭载的智能驾驶系统能够获取及时的信息，并将其转化成及时的控制信息，对交通工具进行合适的控制。例如，一般而言，悬浮探测系统与交通工具上的智能驾驶系统之间信息交换的频率为约50ms，因此，如果悬浮探测系统能够在50ms的时间内跟上交通工具，那么完全不会影响智能驾驶系统给出控制指令。
在一些实施方式中，所述悬浮设备包括动力系统(101)，所述动力系统用于为悬浮探测系统提供悬浮动力和移动动力。动力系统中可以存在动力源来同时提供悬浮动力和移动动力，也可以存在不同的动力源来分别提供悬浮动力和移动动力。
在一些实施方式中，所述动力系统包括风扇动力装置、喷气动力装置和磁悬浮动力装置中的一种或多种。以上所述的三种动力装置都可以用来提供悬浮动力和移动动力。比如在垂直方向上的悬浮力采用垂直方向上的动力装置。而水平方向上的移动动力可以采用水平方向的风扇动力装置、喷气动力装置，或者利用磁悬浮动力装置借助于磁吸引力和磁斥力相结合形成水平移动动力。
在一些实施方式中，所述悬浮探测系统还包括悬浮装置基座(102)，所述悬浮探测系统的其他装置安装于该悬浮装置基座上。所述悬浮装置基座由轻质并且机械性能好的材料例如含有聚酯材料的组合物制成，整个悬浮探测系统的重量低于2千克。例如，所述材料可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯和玻璃纤维的组合物形成的，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯和30％玻璃纤维的组合物。在采用较轻的材质作为基座的情况下，整个悬浮探测系统的重量可以低于2千克，例如低于1千克。
在一些实施方式中所述悬浮探测系统还包括太阳能电池板(103)，其用于为所述动力系统提供电力。太阳能电池板包括能量转换装置和能量存储装置。太阳能电池板能够在行进的过程中将太阳能转换成电能储存在太阳能电池板的能量存储装置中。能量存储装置通常为二次电池，例如锂电池。
在一些实施方式中，所述悬浮设备是能够实现悬停的飞行器。所述悬浮设备可以优选是各种小型的飞行器，它们往往在现有技术中已经有较为完善的飞行和悬停技术，特别适合用于本申请中。
在一些实施方式中，所述传感器包括视觉传感器、激光雷达，或者毫米波雷达中的一种或者多种。一般而言，悬浮探测系统中仅搭载一个传感器即可，这样可以最大程度地减小悬浮探测系统的重量。在一些实施方式中，可以采用两个传感器，例如视觉传感器和毫米波雷达，然后将两个传感器获得的探测数据在交通工具上搭载的智能驾驶系统中进行融合，能够更加准确地实施对目标的探测。
在一些实施方式中，所述悬浮无线通信收发器包括4G/5G的通信收发装置中的至少一种。4G/5G通信收发装置具有较快速的传输速率，适合于本申请中的数据传输。
在一些实施方式中所述悬浮无线通信收发器还用于与交通工具进行常规的通信交互，包括接收交通工具的指令和发送悬浮探测系统的状态。
本申请的实施方式还提供一种安装于交通工具(5)上的智能驾驶系统，其包括本地无线通信收发器，其用于接收探测数据；信息分析装置，其用于将本地无线通信收发器接收到的探测数据进行分析，获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息；和运动控制装置，其用于根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。本申请的智能驾驶系统与如上所述的悬浮探测系统相对应，能够无线接收悬浮探测系统的探测数据，并且基于该探测数据获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息，并且根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。
在一些实施方式中，所述探测数据包括由本申请所述的悬浮探测系统发送的悬浮探测数据。
在一些实施方式中，所述交通工具为汽车，所述驾驶系统还包括车前前向传感器、车顶前向传感器和后方传感器中的一种、两种或者三种。这些传感器由于是安装于汽车车身上，因此可以通过无线通讯的方式将探测数据传送给智能驾驶系统的信息分析装置，也可以通过有线的方式将探测数据传送给智能驾驶系统的信息分析装置。本申请的智能驾驶系统除了处理悬浮探测系统的探测数据之外，还可以处理车前前向传感器、车顶前向传感器和后方传感器的探测数据。这是因为，本申请所述的悬浮探测系统所探测的范围限于车身较近的周围，而不能探测到较远位置的目标，因此最好是结合其它的传感器来获得完备的进行智能驾驶所需的探测数据。
在一些实施方式中，所述车前前向传感器与所述车顶前向传感器为不同类型的传感器。不同类型的前向传感器具有不同的优缺点，能够实现优势互补，从而提高前向目标探测的精度。在一些实施方式中，所述车前前向传感器和所述车顶前向传感器各自独立地包括视觉传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器中的至少一种。
在一些实施方式中，所述车前前向传感器和所述车顶前向传感器各自独立地包括视觉传感器如带目标识别功能的广角摄像头、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器中的至少一种。
在一些实施方式中，所述后方传感器包括毫米波雷达传感器、带目标识别功能的广角摄像头和激光雷达传感器中的至少一种。
本申请的实施方式还提供一种安装有本申请所述的智能驾驶系统的交通工具(5)。
在一些实施方式中，所述交通工具还安装有本申请所述的悬浮探测系统。
在一些实施方式中，所述交通工具还包括安装于交通工具上的圆槽(4)，其用于安放本申请所述的悬浮探测系统。
在一些实施方式中，所述圆槽(4)还可以用于对悬浮探测系统进行充电。
实施例
下面结合附图描述根据本发明实施例的探测系统，智能驾驶系统和安装该系统的汽车的示例。
图1示出了一种带有悬浮探测系统和智能驾驶系统的汽车，其主要包括悬浮设备(1)(其包括动力系统(101)、悬浮装置基座(102)、和太阳能电池板(103))、悬浮设备搭载的传感器(2)、悬浮无线通信收发器(3)、安放圆槽(4)、和搭载悬浮装置的车辆(5)等组成，其中，动力系统(101)、悬浮装置基座(102)、太阳能电池板(103)、悬浮装置搭载的传感器(2)、和悬浮无线通信收发器(3)一起构成悬浮探测系统A。
悬浮探测系统A内各部件的具体连接方式没有限制，只要能够实现相应的功能即可。具体的连接方式可以参考图2所示。安放圆槽(4)安装在搭载悬浮装置的车辆(5)的顶部；悬浮探测系统A中的悬浮装置基座(102)承载着传感器(2)、悬浮无线通信收发器(3)、太阳能电池板(103)和动力系统(101)；其中，传感器(2)与悬浮无线通信收发器(3)相连接，传感器2将目标探测信息和自身状态信息传递给悬浮无线通信收发器(3)；太阳能电池板(103)通过线缆与传感器(2)、悬浮无线通信收发器(3)连接；悬浮无线通信收发器(3)通过无线方式与车辆(5)进行信号通讯。
当悬浮探测系统A下落时，其与安放圆槽(4)相连接。
所述的悬浮装置基座(102)采用质量较轻且机械性能较好、化学性质稳定的材料制作，如PBT+GF30材料(即聚对苯二甲酸丁二醇酯和30％的玻璃纤维的组合物)。这样既可以满足应用场景下的机械性能要求，也可以满足较低重量的要求。
所述传感器(2)可以为广视角的摄像头或者激光雷达，也可以是探测范围较广的毫米波雷达。这三种类型的传感器均可以满足大范围、远距离探测的要求，同时传感器的相应重量一般在1kg以内，属于可接受范围内。
所述的安放圆槽(4)位于搭载悬浮装置的车辆7的顶部。在车辆顶部进行圆槽的设计和制作，方便悬浮装置降落。当悬浮装置降落至安放圆槽时，安放圆槽内部的电极将对悬浮装置进行充电。
车辆(5)搭载的有智能驾驶系统，其包括本地无线通信收发器，其用于接收探测数据；信息分析装置，其用于将本地无线通信收发器接收到的探测数据进行分析，获得对交通工具进行运动控制的输入信息；和运动控制装置，其用于根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。
具体而言，所述的悬浮无线通信收发器(3)一般为4G/5G的通信收发装置，用来将传感器探测所得探测数据发送给车辆(5)的本地无线通信收发器，由车辆(5)的信息分析装置对探测数据进行分析，获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息，车辆(5)还搭载运动控制装置，其用于根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。需要说明的是，所述驾驶系统还可以包括车前前向传感器、车顶前向传感器和后方传感器中的一种、两种或者三种。这些传感器主要是用来监测车辆较远程目标的，其与悬浮探测系统一起对车身周围和远方完成完备的探测功能。
所述的太阳能电池板(103)位于悬浮探测系统A的顶部，用来接受太阳能并为悬浮探测系统A中的动力系统以及其它模块提供电力。太阳能电池板也可以是各种二次电池，或者包括各种二次电池，当电力不足时，通过悬浮无线通信收发器(3)将该信息发送给汽车的智能驾驶系统的本地无线通信收发器，智能驾驶系统再通过本地无线通信收发器发送指定控制悬浮探测系统A回到安放圆槽(4)进行充电。安放圆槽内设置充电电极和/或无线充电设备，悬浮探测系统A也设置与安放圆槽中相应的充电电极和/或无线充电设备。
所述的动力系统(101)为悬浮探测系统A提供悬浮动力和移动动力，使得其可以悬浮在空中，并与搭载悬浮装置的车辆(5)同步移动。当悬浮探测系统A整备质量较轻时(小于等于2kg)，悬浮的动力装置优选采用磁悬浮工程技术；当悬浮探测系统A整备质量较重时(大于2kg)，悬浮的动力装置优选采用风扇动力工程技术。悬浮探测系统A移动的动力装置可以为风扇动力装置。动力系统(101)还可以包括喷气动力装置。
该悬浮探测系统A在不工作时，可以安放于车辆(5)的顶篷外部的安放圆槽(4)上，并通过安放圆槽(4)进行充电，同时太阳能电池板(103)储能。当该悬浮探测系统A工作时，将依靠动力系统(101)自动升高并依靠磁悬浮技术、风扇动力技术等，悬浮在距离车辆顶篷约20cm至1m处，例如约40cm处。当车辆(5)移动时，该悬浮探测系统A依靠自身的风扇动力系统将随同车辆(5)朝同一方向在空中移动。该传感器(2)将能够探测捕捉车辆(5)周边的近身环境和目标信息(可以是视觉图像信息，也可以是探测的目标矢量信息)，并通过悬浮无线通信收发器(3)将相关信息提供给车辆(5)上搭载的智能驾驶系统的对应模块本地无线通信收发器，并且智能驾驶系统的信息分析装置将本地无线通信收发器接收到的探测数据进行分析，获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息；然后运动控制装置根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。图3展示了悬浮探测系统A的最窄探测范围，由于悬浮探测系统A在进行探测时，交通工具会对其有一定的遮挡，因此并不是能够随时探测至车身贴身的位置，但是只要悬浮探测系统在运行时升高至合适的高度例如高于交通工具40厘米，那么虽然离车身很近的目标不能探测到，但是由于汽车在行进的过程中，实际上对这些位置已经探测过，在外部目标偶然进入该探测盲区的情况，也会因为外部目标会首先进入探测区域而被发现，因此仍然不会影响探测效果。图4展现的是该悬浮探测系统A的探测范围B的示例。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于对交通工具(5)周围进行探测的悬浮探测系统，其包括
悬浮设备(1)，其用于使探测系统悬浮于所述交通工具的上方，并使探测系统与所述交通工具同步移动；
传感器(2)，其用于对交通工具周围进行探测获得悬浮探测数据；
悬浮无线通信收发器(3)，其用于发送悬浮探测数据。
2.根据权利要求1的所述悬浮探测系统，其中所述悬浮设备包括动力系统(101)，所述动力系统用于为悬浮探测系统提供悬浮动力和移动动力。
3.根据权利要求1所述的悬浮探测系统，其中所述传感器包括视觉传感器、激光雷达，或者毫米波雷达中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的悬浮探测系统，其中所述悬浮无线通信收发器包括4G/5G的通信收发装置中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的悬浮探测系统，其中所述传感器(2)处于悬浮设备的下方。
6.一种安装于交通工具(5)上的智能驾驶系统，其包括
本地无线通信收发器，其用于接收探测数据；
信息分析装置，其用于将本地无线通信收发器接收到的探测数据进行分析，获得用于对交通工具进行运动控制的输入信息；和
运动控制装置，其用于根据所述输入信息对所述交通工具进行运动控制。
7.权利要求6的智能驾驶系统，其中所述探测数据包括由权利要求1-5中任一项所述的悬浮探测系统发送的悬浮探测数据。
8.根据权利要求6的智能驾驶系统，其中所述交通工具为汽车，所述驾驶系统还包括车前前向传感器、车顶前向传感器和后方传感器中的一种、两种或者三种。
9.一种安装有权利要求6-8中任一项所述的智能驾驶系统的交通工具(5)。
10.权利要求9的交通工具，其还包括安装于交通工具上的圆槽(4)，其用于安放权利要求1至5中任一项所述的悬浮探测系统并对其进行充电。
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