CN107415807A - 基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，包括大灯、对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达、接收处理三维点云数据获得处理结果的处理单元和接收并分析处理结果获得路面状况的控制单元，控制单元与大灯连接并控制大灯灯光。还涉及一种汽车调光方法，包括：由激光雷达对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据；由处理单元接收处理三维点云数据，获得处理结果；由控制单元接收分析处理结果，获得路面状况，并向大灯发出灯光调节指令；大灯接收并响应于灯光调节指令调节灯光。可增加灯光射至障碍路段的亮度或宽度来提醒驾驶员注意，降低事故发生率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统及方法。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理为：向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达广泛应用于扫描监测目标障碍物尺寸及与其它物体之间的距离、以及目标障碍物的运行速度。
目前，激光雷达在汽车上的应用越来越普遍，但通常只是用来监测汽车与前车之间的距离及前车速度，以防止与前车发生碰撞。而实际行驶过程中，前方的路况可能存在各种障碍路段，例如减速带、颠簸路面、凸起或坑洼等，这些都是汽车行驶过程中的潜在危险因素，特别是在夜间行驶时，如果驾驶员不能及早注意到这些路况，很有可能发生意外事故。如果能够及早监测到前方的路面状况，并根据实际路况调节大灯灯光，通过增加大灯灯光射至障碍路段的亮度或宽度来提醒驾驶员注意障碍路段，则能大大降低事故发生率。然而目前对激光雷达的应用还不能实现这一功能。
现有技术中有利用摄像头对路况进行扫描分辨的方法，然而摄像头由于受制于夜间光线弱，不能准确判断路况，反而增加了误判的可能性，可靠性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统及方法，能够监测汽车前方的路面状况，并根据路面状况控制调节大灯灯光，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，设于汽车前部，包括大灯、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达、用于接收并处理三维点云数据获得处理结果的处理单元以及用于接收并分析处理结果获得路面状况的控制单元，控制单元与大灯连接并根据路面状况控制大灯灯光。
优选地，大灯包括灯罩和设置在灯罩内的灯体，激光雷达设于灯罩内。
优选地，路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，控制单元具有与大灯连接的输出端，输出端用于在路面状况为非平整路况时根据非平整路况的障碍路段的类型向大灯发出相应的灯光调节指令。
优选地，输出端用于在汽车行驶至距离非平整路况的障碍路段预设距离时向大灯发出灯光调节指令。
优选地，预设距离不小于50m。
优选地，预设范围为汽车前方50m-200m。
一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法，包括：步骤S1、由设于汽车前部的激光雷达对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据，并将三维点云数据输送至处理单元；步骤S2、由处理单元接收三维点云数据，对三维点云数据进行处理，获得处理结果，并将处理结果发送至控制单元；步骤S3、由控制单元接收处理结果，对处理结果进行分析，获得路面状况，并根据路面状况向大灯发出灯光调节指令；步骤S4、大灯接收灯光调节指令，并响应于灯光调节指令调节灯光。
优选地，将激光雷达设置在大灯的灯罩内。
优选地，在步骤S3中，路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，当路面状况为平整路况时，控制单元无动作；当路面状况为非平整路况时，控制单元根据处理结果判断非平整路况的障碍路段的类型并向大灯发出相应的灯光调节指令。
优选地，在步骤S3中，控制单元在汽车行驶至距离非平整路况的障碍路段预设距离时向大灯发出灯光调节指令。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
通过激光雷达对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元和控制单元对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元能够对路面状况做出准确判断，并根据判断结果控制大灯灯光的调节，当前方存在障碍路段时，控制单元可控制大灯增加灯光射至障碍路段的亮度或宽度来提醒驾驶员注意障碍路段，从而大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。并且，利用激光雷达扫描路面，不受夜间光线弱的影响，误判路面状况的概率极低，因此能够保证对路面状况判断的准确性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统的控制流程图。
图中：
100、激光雷达 200、处理单元
300、控制单元 400、大灯
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统的一种实施例。本实施例的汽车调光系统设于汽车前部，包括大灯400、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达100、用于接收并处理所述三维点云数据获得处理结果的处理单元200以及用于接收并分析所述处理结果获得路面状况的控制单元300，控制单元300与大灯400连接并根据所述路面状况控制大灯400灯光。
具体地，本实施例中，激光雷达100具有输出端，用于输出其扫描获得的三维点云数据；处理单元200具有输入端和输出端，处理单元200的输入端与激光雷达100的输出端相连接，用于接收激光雷达100的输出端输出的三维点云数据，处理单元200对接收到的三维点云数据进行处理，获得相应的处理结果，处理单元200的输出端则将该处理结果输出；控制单元300具有输入端和输出端，控制单元300的输入端与处理单元200的输出端相连接，用于接收处理单元200的输出端输出的处理结果，控制单元300对接收到的处理结果进行分析，获得相应的路面状况，并根据路面状况生成相应的灯光调节指令，控制单元300的输出端用于输出该灯光调节指令；大灯400具有接收端，大灯400的接收端与控制单元300的输出端相连接，用于接收控制单元300的输出端输出的灯光调节指令，大灯400响应于接收到的灯光调节指令调节灯光。
由此，本实施例的汽车调光系统通过激光雷达100对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元200和控制单元300对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元300能够对路面状况做出准确判断，并根据判断结果控制大灯400灯光的调节，当前方存在障碍路段时，控制单元300可控制大灯400增加灯光射至障碍路段的亮度或宽度来提醒驾驶员注意障碍路段，从而大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。并且，利用激光雷达100扫描路面，不受夜间光线弱的影响，误判路面状况的概率极低，因此能够保证对路面状况判断的准确性和可靠性。
优选地，本实施例中的大灯400包括灯罩和设置在灯罩内的灯体，激光雷达100设于灯罩内。将激光雷达100安装在大灯400灯罩内，可以避免在汽车外部增设用于安装激光雷达100的部件，保证汽车外形整体的美观性，并减小汽车运行时的阻力，同时便于在清洁维护大灯400时也对激光雷达100进行清洁维护。
进一步，在本实施例中，路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，控制单元300的输出端用于在路面状况为非平整路况时根据非平整路况的类型向大灯400发出相应的灯光调节指令。即，当控制单元300分析处理单元200的处理结果、得出路面状况为平整路况时，此时无需对大灯400灯光进行调节，因此控制单元300无动作。当控制单元300分析处理单元200的处理结果、得出路面状况为非平整路况时，则有必要对大灯400灯光进行调节，此时控制单元300根据处理结果判断非平整路况的障碍路段的类型并向大灯400发出相应的灯光调节指令，大灯400接收并响应于该灯光调节指令调节灯光。
具体地，非平整路况的障碍路段类型包括减速带、颠簸路面、凸起或坑洼等，当障碍路段为减速带、凸起或坑洼时，控制单元300生成增加大灯400灯光射至障碍路段的亮度的灯光调节指令，大灯400接收并响应于该灯光调节指令，增加射至障碍路段的灯光的亮度，形成照射在减速带、凸起或坑洼上的高亮光束；当障碍路段为颠簸路面时，控制单元300生成增加大灯400灯光射至障碍路段的照明宽度的灯光调节指令，大灯400接收并响应于该灯光调节指令，增加射至障碍路段的灯光的照明宽度范围，形成照射在颠簸路面上的更宽范围的照明。当然，非平整路况的障碍路段类型和控制单元300生成的灯光调节指令类型均不局限于本实施例中列举的类型，也还包括其它的可能影响汽车稳定行驶的障碍类型，对应于不同的障碍路段类型，控制单元300也能生成相应的不同的灯光调节指令，以使大灯400灯光能够照射突出汽车前方路面上的障碍路段，从而及早提醒驾驶员注意障碍路段。
由此，本实施例的汽车调光系统通过在不同的非平整路况下利用不同的大灯灯光照明方式来提醒驾驶员注意障碍路段，能够有效提高行车的安全性，避免发生交通事故。
进一步，在本实施例中，控制单元300的输出端用于在汽车行驶至距离非平整路况的障碍路段预设距离时向大灯400发出灯光调节指令，该预设距离使非平整路况的障碍路段位于大灯400灯光的照明射程范围之内，且障碍路段与汽车之间的间隔距离为驾驶员留有足够的反应动作时间。优选地，该预设距离不小于50m。汽车与非平整路况的障碍路段之间的距离可由控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出，当控制单元300计算得出的汽车与非平整路况的障碍路段之间的距离达到所述预设距离时，控制单元300向大灯400发出灯光调节指令。
进一步，本实施例中的激光雷达100对汽车前方50m-200m的预设范围内的路面进行扫描。当路面状况为非平整路况时，控制单元300的输出端在汽车行驶至距离非平整路况的障碍路段50m的预设距离时向大灯400发出灯光调节指令。
基于上述基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，本实施例还提供了一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法。如图1所示，本实施例的汽车调光方法包括以下步骤：
步骤S1、由设于汽车前部的激光雷达100对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据，并将三维点云数据输送至处理单元200。
优选地，将激光雷达100设置在大灯400的灯罩内。
优选地，激光雷达100对汽车前方50m-200m的预设范围内的路面进行扫描。
步骤S2、由处理单元200接收三维点云数据，对三维点云数据进行处理，获得处理结果，并将处理结果发送至控制单元300。
步骤S3、由控制单元300接收处理结果，对处理结果进行分析，获得路面状况，并根据路面状况向大灯400发出灯光调节指令。
路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，当路面状况为平整路况时，控制单元300无动作；当路面状况为非平整路况时，控制单元300根据处理结果判断非平整路况的类型并向大灯400发出相应的灯光调节指令。
非平整路况的障碍路段类型包括减速带、颠簸路面、凸起或坑洼等，当障碍路段为减速带、凸起或坑洼时，控制单元300生成增加大灯400灯光射至障碍路段的亮度的灯光调节指令；当障碍路段为颠簸路面时，控制单元300生成增加大灯400灯光射至障碍路段的照明宽度的灯光调节指令。当然，非平整路况的障碍路段类型和控制单元300生成的灯光调节指令类型均不局限于本实施例中列举的类型，也还包括其它的可能影响汽车稳定行驶的障碍类型，对应于不同的障碍路段类型，控制单元300也能生成相应的不同的灯光调节指令，以使大灯400灯光能够照射突出汽车前方路面上的障碍路段，从而及早提醒驾驶员注意障碍路段。
优选地，控制单元300在汽车行驶至距离非平整路况的障碍路段预设距离时向大灯400发出灯光调节指令。即控制单元300根据处理单元200的处理结果计算汽车与非平整路况的障碍路段之间的距离，当控制单元300计算得出的汽车与非平整路况的障碍路段之间的距离达到所述预设距离时，控制单元300向大灯400发出灯光调节指令。优选地，该预设距离不小于50m。本实施例中，该预设距离设为50m。
步骤S4、大灯400接收灯光调节指令，并响应于灯光调节指令调节灯光。
需要说明的是，本实施例中控制单元300对大灯400灯光照明亮度的控制调节可以通过矩阵式大灯技术或激光大灯技术实现，控制单元300对大灯400灯光照明宽度范围的控制调节可以通过矩阵式大灯技术或激光大灯技术或辅助转向照明(Bending orCornering)功能实现，矩阵式大灯技术、激光大灯技术以及辅助转向照明功能均为现有技术中的常规手段，本文不予赘述。
本实施例中的激光雷达100可以采用机械式激光雷达或混合式激光雷达或固态激光雷达。处理单元200可以采用现有技术中的处理器，例如Master ECU，控制单元300可以采用现有技术中的控制器，例如Matrix LED控制单元。当然，处理单元200和控制单元300均不局限于本实施例所列举型号的处理器和控制器，也可以采用其它型号或类型的处理器和控制器。
综上所述，本实施例的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统及汽车调光方法，通过激光雷达100对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元200和控制单元300对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元300能够对路面状况做出准确判断，并根据判断结果控制大灯400灯光的调节，当前方存在障碍路段时，控制单元300可控制大灯400增加灯光射至障碍路段的亮度或宽度来提醒驾驶员注意障碍路段，从而大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。将激光雷达100安装在大灯400灯罩内，则可以避免在汽车外部增设用于安装激光雷达100的部件，保证汽车外形整体的美观性，并减小汽车运行时的阻力，同时便于在清洁维护大灯400时也对激光雷达100进行清洁维护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，设于汽车前部，其特征在于，包括大灯(400)、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达(100)、用于接收并处理所述三维点云数据获得处理结果的处理单元(200)以及用于接收并分析所述处理结果获得路面状况的控制单元(300)，所述控制单元(300)与所述大灯(400)连接并根据所述路面状况控制所述大灯(400)灯光。
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，其特征在于，所述大灯(400)包括灯罩和设置在所述灯罩内的灯体，所述激光雷达(100)设于所述灯罩内。
3.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，其特征在于，所述路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，所述控制单元(300)具有与所述大灯(400)连接的输出端，所述输出端用于在所述路面状况为所述非平整路况时根据所述非平整路况的障碍路段的类型向所述大灯(400)发出相应的灯光调节指令。
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，其特征在于，所述输出端用于在所述汽车行驶至距离所述非平整路况的障碍路段预设距离时向所述大灯(400)发出灯光调节指令。
5.根据权利要求4所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，其特征在于，所述预设距离不小于50m。
6.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光系统，其特征在于，所述预设范围为汽车前方50m-200m。
7.一种基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法，其特征在于，包括：
步骤S1、由设于汽车前部的激光雷达(100)对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据，并将所述三维点云数据输送至处理单元(200)；
步骤S2、由处理单元(200)接收所述三维点云数据，对所述三维点云数据进行处理，获得处理结果，并将所述处理结果发送至控制单元(300)；
步骤S3、由控制单元(300)接收所述处理结果，对所述处理结果进行分析，获得路面状况，并根据所述路面状况向大灯(400)发出灯光调节指令；
步骤S4、大灯(400)接收所述灯光调节指令，并响应于所述灯光调节指令调节灯光。
8.根据权利要求7所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法，其特征在于，将所述激光雷达(100)设置在大灯(400)的灯罩内。
9.根据权利要求7所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述路面状况包括没有障碍路段的平整路况和具有障碍路段的非平整路况，当所述路面状况为所述平整路况时，所述控制单元(300)无动作；当所述路面状况为所述非平整路况时，所述控制单元(300)根据所述处理结果判断所述非平整路况的障碍路段的类型并向所述大灯(400)发出相应的灯光调节指令。
10.根据权利要求9所述的基于激光雷达探测路面颠簸状况的汽车调光方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述控制单元(300)在所述汽车行驶至距离所述非平整路况的障碍路段预设距离时向所述大灯(400)发出灯光调节指令。
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