CN108303711A - 一种反光条及智能汽车激光雷达检测系统 - Google Patents

一种反光条及智能汽车激光雷达检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于智能汽车技术领域，提供了一种反光条及智能汽车激光雷达检测系统，智能汽车激光雷达检测系统包括反光条，两个设于智能汽车的车身前端的、用于识别反光条的第一静态激光雷达，两个第一静态激光雷达分别设于车身前端的两侧且朝向车身前端的外侧设置，两个第一静态激光雷达与智能汽车的车身侧面的夹角均为第一夹角，第一夹角的范围为1°～18°；由于在车身前端的两侧以合适的角度设置有第一静态激光雷达，且在道路上设有反光条，反光条对第一静态激光雷达发射的激光具有良好的漫反射能力，因此智能汽车在道路的任何位置都能清晰完整地扫描到反光条，有效避免了动态激光雷达存在的道路检测和识别率不高的问题。

Description

一种反光条及智能汽车激光雷达检测系统
技术领域
本发明属于智能汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种反光条及智能汽车激光雷达检测系统。
背景技术
智能汽车可以通过利用车载传感器来感知车辆周围的环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物等信息来控制车辆的转向和行进速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。
目前的智能汽车通常采用的激光雷达是实时三维旋转激光雷达，这种激光雷达用动态扫描的方式对周围进行感知，多个激光发射器和接收器在一个固定高度的水平维度上高速旋转，虽然更新频率可以达到10Hz，发射的点数为2000个激光点，但是在扫描的过程中仍然会存在无法随时进行道路识别、甚至无法识别道路的情况，从而使得智能汽车在行驶过程中存在安全隐患，进而有可能会威胁到乘客的生命安全。
以上不足，有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能汽车激光雷达检测系统，以解决现有技术中存在的用于智能汽车的动态激光雷达无法随时进行道路识别、甚至无法识别道路的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种反光条，设于道路或护栏上，用于智能汽车进行道路识别，包括金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠；
所述金红石型二氧化钛的摩尔比范围为41％～53％；
所述硫酸钡的摩尔比范围为30％～37％；
所述玻璃微珠的摩尔比范围为10％～29％；
所述金红石型二氧化钛、所述硫酸钡和所述玻璃微珠均匀混合。
进一步地，所述金红石型二氧化钛的粒径范围为362纳米～394纳米，所述玻璃微珠的粒径范围为75微米～1400微米。
进一步地，所述反光条反射的激光的波长范围为337.1纳米～10.6微米。
进一步地，所述反光条反射的激光的波长为905纳米。
本发明提供的一种发光条的有益效果在于：采用硫酸钡作为分散剂，可以使得金红石型二氧化钛分散得更加均匀，从而可以进一步提高反光条的漫反射能力，而且还可以降低反光条的制作成本。玻璃微珠作为填充物使用，可以进一步提高反光条的漫反射能力，尤其是在光线较黑暗的环境下，它可以改善反光条的逆反射(指光线照射到一表面后反射回到光源方向)能力，进而提高反光条的漫反射能力。
本发明的目的还在于提供一种智能汽车激光雷达检测系统，包括上述的反光条，两个设于智能汽车的车身前端的、用于识别所述反光条的第一静态激光雷达，两个所述第一静态激光雷达分别设于所述车身前端的两侧且朝向所述车身前端的外侧设置，两个所述第一静态激光雷达与所述智能汽车的车身侧面的夹角均为第一夹角，所述第一夹角的范围为1°～18°。
进一步地，所述智能汽车激光雷达检测系统还包括两个设于所述智能汽车的车身后端的第二静态激光雷达，两个所述第二静态激光雷达分别设于所述车身后端的两侧且朝向所述车身后端的外侧设置，两个所述第二静态激光雷达与所述车身侧面的夹角均为第二夹角，所述第二夹角的范围为1°～18°。
进一步地，所述第一夹角为15°，所述第二夹角为15°。
进一步地，所述智能汽车激光雷达检测系统还包括设于所述车身侧面的第三静态激光雷达，所述车身侧面开设有车门，所述第三静态激光雷达设于靠近所述车门的位置且朝向扫描所述车门前方的方向。
进一步地，所述第一静态激光雷达、所述第二静态激光雷达和所述第三静态激光雷达均为静态非旋转式激光雷达，所述静态非旋转式激光雷达内设有用于反射激光的凸面镜。
进一步地，所述静态非旋转式激光雷达还包括用于产生激光的激光发射模块、发射光学模块、接收光学模块和激光接收模块，所述激光发射模块产生的激光依次经过所述凸面镜和所述发射光学模块后出射到被照射物体上；经所述被照射物体反射后的激光依次经过所述接收光学模块和所述凸面镜后被所述激光接收模块所接收。
本发明提供的一种智能汽车激光雷达检测系统的有益效果在于：由于在智能汽车的车身前端的两侧以合适的高度和角度设置有第一静态激光雷达，且在智能汽车行驶的道路上设有反光条，反光条对第一静态激光雷达发射的激光具有良好的漫反射能力，因此智能汽车在道路的任何位置都能够清晰完整地扫描到反光条，有效避免了动态激光雷达存在的道路检测和识别率不高的问题，有力保证了智能汽车在行进过程中随时对自身的位置进行调整，并且可以随时对障碍物进行识别，实现安全行驶，从而更有利于智能汽车中乘客的安全。且静态激光雷达已有车规级产品，而动态旋转式激光雷达并不具有车规级产品，因此更加安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的静态激光雷达的光路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的静态激光雷达的凸面镜的工作原理示意图；
图4为本发明实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的静态激光雷达的结构示意图一；
图5为本发明实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的静态激光雷达的结构示意图二。
其中，图中各附图标记：
1-智能汽车； 101-车身前端； 102-车身后端；
103-车身侧面； 104-车门； 21-第一静态激光雷达；
22-第二静态激光雷达； 23-第三静态激光雷达；
200-外壳； 2001-底座； 2002-第一侧壁；
2003-第二侧壁； 2004-第三侧壁； 2005-第四侧壁；
2006-顶盖； 201-激光发射模块； 202-凸面镜；
203-发射光学模块； 204-被照射物体；
205-接收光学模块； 206-激光接收模块。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种反光条，设于道路或护栏上，用于智能汽车进行道路识别，包括金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠，金红石型二氧化钛的摩尔比范围为41％～53％，硫酸钡的摩尔比范围为30％～37％，玻璃微珠的摩尔比范围为10％～29％，金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠均匀混合。
在一个实施例中，金红石型二氧化钛的摩尔比为41％，硫酸钡的摩尔比为30％，玻璃微珠的摩尔比为29％，且金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠均匀混合。
在一个实施例中，金红石型二氧化钛的摩尔比为50％，硫酸钡的摩尔比为35％，玻璃微珠的摩尔比为15％，且金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠均匀混合。
在一个实施例中，金红石型二氧化钛的摩尔比为53％，硫酸钡的摩尔比为37％，玻璃微珠的摩尔比为10％，且金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠均匀混合。
在本实施例中，反光条设于人行道靠近马路的一侧或马路的路标上或人行道的护栏上，以便智能汽车进行扫描识别。
本实施例提供的发光条中的硫酸钡作为分散剂，可以使得金红石型二氧化钛分散得更加均匀，从而可以进一步提高反光条的漫反射能力，而且还可以降低反光条的制作成本。玻璃微珠作为填充物(可以反射光线)使用，是一种以玻璃砂(即废玻璃)为原料经高温融熔后而形成的一种细小的玻璃圆珠，其在显微镜下观察为透明球状。玻璃微珠可以进一步提高反光条的漫反射能力；尤其是在光线较黑暗的环境下，它可以改善反光条的逆反射能力，进而提高反光条的漫反射能力；而且玻璃微珠的价格便宜，从而可以降低反光条的成本。颜填料可使得反光条整体上可呈现一定的颜色，金红石型二氧化钛则作为颜填料使用，可使得反光条整体上呈现白色。
进一步地，反光条反射的激光的波长范围为337.1纳米～10600纳米(即10.6微米)。优选地，反光条反射的激光的波长为905纳米，从而可以有效反射智能汽车上设置的静态非旋转式激光雷达发射的激光，有利于智能汽车进行道路识别。具体地，由于智能汽车上设置的静态非旋转式激光雷达发射的激光的波长为905纳米，因此，激光照射到反光条上后，由于反光条对波长为905纳米的激光的反射效果好，因此激光经过反射后可有效被静态非旋转式激光雷达所接收，从而使得智能汽车能更好地进行道路识别，对道路情况作出更好的判断，有利于智能汽车的行驶，进而更有利于智能汽车中乘客的安全。
进一步地，玻璃微珠的粒径范围为75微米～1400微米，其折射率的范围为1.50～1.64，从而能更好地提高反光条的漫反射能力。金红石型二氧化钛的粒径范围为362纳米～394纳米，从而使得反光条具有更好的热性能。具体地，颜填料的材料粒径对反光层的热性能起到关键性的作用，在本实施例中，散射光波长和二氧化钛的粒径存在如下关系：
其中λ为散射光波长，d为材料粒径，nR为树脂折光指数，m为材料的散热能力，k为由nR和m决定的常量。
由上述散射光波长和二氧化钛的粒径的关系可知，当散射光波长为905纳米时，为了保证材料具有良好的散热能力，因此表征材料的散热能力的m需要在一定的范围，从而可得出二氧化钛的粒径在362nm～394nm时，反光条具有更好的热性能。
请参阅图1，本实施例的目的还在于提供一种智能汽车激光雷达检测系统，包括上述的反光条，两个设于智能汽车1的车身前端101的、用于识别反光条的第一静态激光雷达21，两个第一静态激光雷达21分别设于车身前端101的两侧且朝向车身前端101的外侧设置，两个第一静态激光雷达21与智能汽车1的车身侧面103的夹角相同且均为第一夹角θ1，第一夹角θ1的范围为1°～18°。
本实施例提供的智能汽车激光雷达检测系统的工作原理如下：首先将反光条设于人行道靠近马路的一侧或马路的路标上或人行道的护栏上，优选设在人行道靠近马路的一侧；智能汽车在行进的过程中，第一静态激光雷达21会发射特定波长(优选为905纳米)的激光，激光到达反光条后会被反光条反射，经过反光条反射的激光被第一静态激光雷达21所接收，从而智能汽车1可以根据接收到的激光进行综合分析，从而可以对道路进行识别，以便在行进过程中随时对自身的位置进行调整；当第一静态激光雷达在扫描过程中发现反光条部分缺失，则可以直接判断为可能有障碍物的存在，从而智能汽车可以根据实际需要调整行进路线或做出相应的决策(例如能够给出一个信号，让智能汽车进一步利用摄像头等设备识别车前障碍物)，实现安全行驶。
这样设置的有益效果在于：由于在智能汽车1的车身前端101的两侧以合适的高度和角度设置有第一静态激光雷达21，且在智能汽车1行驶的道路上设有反光条，反光条对第一静态激光雷达21发射的激光具有良好的漫反射能力，因此智能汽车在道路的任何位置都能够清晰完整地扫描到反光条，有效避免了动态激光雷达存在的道路检测和识别率不高的问题，有力保证了智能汽车在行进过程中随时对自身的位置进行调整，并且可以随时对障碍物进行识别，实现安全行驶，从而更有利于智能汽车中乘客的安全。且静态激光雷达已有车规级产品，而动态旋转式激光雷达并不具有车规级产品，因此更加安全。
和旋转式激光雷达相比，静态激光雷达由于不需要考虑旋转对接线等对设备带来的负担(例如发热等)，因此成本更低，寿命更长，且更容易实现大规模应用。
进一步地，智能汽车激光雷达检测系统还包括两个设于智能汽车1的车身后端102的第二静态激光雷达22，两个第二静态激光雷达22分别设于车身后端102的两侧且朝向车身后端102的外侧设置，两个第二静态激光雷达22与车身侧面103的夹角相同且均为第二夹角θ2，第二夹角θ2的范围为1°～18°。
将第二静态激光雷达22以合适的高度和角度安装在车身后端102的两侧，从而可以随时对智能汽车1后方的从车辆、行人或障碍物灯进行检测，智能汽车1根据第二静态激光雷达22检测到的信息可做出相应的决策。例如当智能汽车1需要变道时，其可以综合分析后方车辆的行车情况，从而决定是否可以进行变道；当需要进行倒车时，其可以综合分析后方是否有行人、车辆或障碍物灯情况，从而决定是否可以进行倒车。总之，第二静态激光雷达22的设置可以保证智能汽车1可以随时监测后方的情况，从而做出相应的决策，有效避免了传统的动态激光雷达经常会出现的监测盲点与死角。
优选地，第一夹角θ1为15°，从而使得智能汽车1的第一静态激光雷达21可以有效进行道路识别和前方道路上的障碍物判断，确保智能汽车1的行车安全；第二夹角θ1为15°，从而使得智能汽车1的第二静态激光雷达22可以有效识别后方的车辆行驶状况以及行人、障碍物等的情况。
进一步地，智能汽车激光雷达检测系统还包括设于车身侧面103的第三静态激光雷达23，车身侧面103开设有车门104，第三静态激光雷达23设于靠近车门104的位置且朝向车门104开启的方向扫描。具体地，第三静态激光雷达23的数量为两个，两个第三静态激光雷达23均设于车身侧面103，且分别位于靠近车门104的两侧，两个第三静态激光雷达23均朝向扫描车门104前方的方向，且扫描的区域靠近车敏104。当乘客需要开门时，第三静态激光雷达23会扫描车门104附近的区域，从而确定车门104前方靠近车门104的位置是否有乘客或其他物体，判断是否可以开启车门104，避免误伤乘客，保证乘客的安全。
进一步地，智能汽车1的车顶上靠近车门104的位置还安装有红外感应装置，从而可以辅助判断车门104附近是否有乘客，第三静态激光雷达23和红外感应装置的配合使用可进一步保证乘客的安全。
应当理解的是，通常智能汽车1的两侧车身侧面均设有车门104，因此只能汽车的另一车身侧面也可做与上述的第三静态激光雷达23和红外感应装置相类似的设计，此处不再赘述。
请参阅图2和图3，进一步地，第一静态激光雷达21、第二静态激光雷达22和第三静态激光雷达23均为静态非旋转式激光雷达。静态非旋转式激光雷达包括沿光路依次设置的用于产生激光的激光发射模块201、用于反射激光的凸面镜202、发射光学模块203、接收光学模块205和激光接收模块206，激光发射模块201产生的激光依次经过凸面镜202和发射光学模块203后出射到被照射物体204上；经被照射物体204反射后的激光依次经过接收光学模块205和凸面镜202后被激光接收模块206所接收。被照射物体204包括反光条、车后的车辆以及障碍物等任何外部事务。优选地，激光的波长为905纳米。
静态非旋转式激光雷达的工作原理如下：激光发射模块201产生的激光经过凸面镜202反射后到达发射光学模块203，激光经过发射光学模块203后出射到被照射物体204上；经过被照射物体204反射后，一部分激光会到达接收光学模块205，并通过接收光学模块205后到达凸面镜202,经凸面镜202反射后到达激光接收模块206，从而被激光接收模块206接收，从而完成对反光条的监测；然后对接收到的激光进行分析，从而判断被照射物体204是何种事物。凸面镜202的设置，可以使得激光经过凸面镜202后更加发散，从而可以有效增大激光雷达的观测视角，提高工作效率，实现第一静态激光雷达21对反光条的实时监测和识别，实现第二静态激光雷达22对智能汽车1后方的情况的实时监测，以及实现第三静态激光雷达23对车门204前方靠近车门204的区域的情况进行实时监测。
请参阅图4和图5，进一步地，静态非旋转式激光雷达还包括外壳200，外壳200包括用于将静态非旋转式激光雷达固定在智能汽车1上的底座2001、侧壁和顶盖2006，底座2001上设有供螺钉穿过的通孔；侧壁包括依次连接且围设在底座2001上的第一侧壁2002、第二侧壁2003、第三侧壁2004和第四侧壁2005，第一侧壁2001上开设有通孔，发射光学模块203和接收光学模块205均设于通孔中，第二侧壁2002和第四侧壁2004上均贯穿设有激光接收模块206(即激光接收模块206的一端外露、另一端设于外壳200的内部)，激光发射模块201设于外壳200的内部，凸面镜202设于外壳200的内部且固定连接在第三侧壁2004的内壁上；顶盖2006盖设在侧壁上方且与底座2001相对设立。
优选地，发射光学模块203和接收光学模块205相接且分别设于通孔的左侧和右侧。多个激光接收模块206呈“一”字从上到下对称设立在第二侧面2003和第四侧面2005上，且靠近第一侧面2002；多个凸面镜202呈“一”字从上到下依次排列在第三侧面2004的内侧，且与发射光学模块203的位置相对应，从而使得激光发射模块201产生的激光经过凸面镜202后能够顺利通过发射光学模块203出射，同时多个凸面镜202的位置与接收光学模块205的位置相对应，从而使得通过接收光学模块205入射的激光能够顺利到达凸面镜202，且经过凸面镜202后的激光能够顺利被激光接收模块206所接收。激光接收模块206的数量可以根据需要进行设置，凸面镜202的数量也可以根据需要进行设置。
进一步地，本实施例提供的静态非旋转式激光雷达可以根据智能汽车1的行进速度以及天气情况来自动调节激光发射功率，从而自动调节采样密度，在满足使用要求的情况下，实现监测精度和能耗、发热之间的平衡。具体地，当能见度较高(例如晴天)时，静态非旋转式激光雷达的功率较低，采样密度较低；当能见度较低(例如雨雾天气)时，静态非旋转式激光雷达的功率较高，采样密度较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反光条，设于道路或护栏上，用于智能汽车进行道路识别，其特征在于：包括金红石型二氧化钛、硫酸钡和玻璃微珠；
所述金红石型二氧化钛的摩尔比范围为41％～53％；
所述硫酸钡的摩尔比范围为30％～37％；
所述玻璃微珠的摩尔比范围为10％～29％；
所述金红石型二氧化钛、所述硫酸钡和所述玻璃微珠均匀混合。
2.如权利要求1所述的反光条，其特征在于：所述金红石型二氧化钛的粒径范围为362纳米～394纳米，所述玻璃微珠的粒径范围为75微米～1400微米。
3.如权利要求1或2所述的反光条，其特征在于：所述反光条反射的激光的波长范围为337.1纳米～10.6微米。
4.如权利要求3所述的反光条，其特征在于：所述反光条反射的激光的波长为905纳米。
5.一种智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：包括权利要求1～4任一项所述的反光条，两个设于智能汽车的车身前端的、用于识别所述反光条的第一静态激光雷达，两个所述第一静态激光雷达分别设于所述车身前端的两侧且朝向所述车身前端的外侧设置，两个所述第一静态激光雷达与所述智能汽车的车身侧面的夹角相同且均为第一夹角，所述第一夹角的范围为1°～18°。
6.如权利要求5所述的智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：所述智能汽车激光雷达检测系统还包括两个设于所述智能汽车的车身后端的第二静态激光雷达，两个所述第二静态激光雷达分别设于所述车身后端的两侧且朝向所述车身后端的外侧设置，两个所述第二静态激光雷达与所述车身侧面的夹角相同且均为第二夹角，所述第二夹角的范围为1°～18°。
7.如权利要求5或6所述的智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：所述第一夹角为15°，所述第二夹角为15°。
8.如权利要求6所述的智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：所述智能汽车激光雷达检测系统还包括设于所述车身侧面的第三静态激光雷达，所述车身侧面开设有车门，所述第三静态激光雷达设于靠近所述车门的位置且朝向所述车门开启的方向扫描。
9.如权利要求8所述的智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：所述第一静态激光雷达、所述第二静态激光雷达和所述第三静态激光雷达均为静态非旋转式激光雷达，所述静态非旋转式激光雷达内设有用于反射激光的凸面镜。
10.如权利要求9所述的智能汽车激光雷达检测系统，其特征在于：所述静态非旋转式激光雷达还包括用于产生激光的激光发射模块、发射光学模块、接收光学模块和激光接收模块，所述激光发射模块产生的激光依次经过所述凸面镜和所述发射光学模块后出射到被照射物体上；经所述被照射物体反射后的激光依次经过所述接收光学模块和所述凸面镜后被所述激光接收模块所接收。
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