CN109540123A - 车辆及其传感装置、航迹确定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆及其传感装置、航迹确定系统，涉及车辆领域。该传感装置可以包括电路板，以及集成在该电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块。该图像传感器、该惯性测量单元以及该交流耦合模块均与该串行器连接。该图像传感器以及该惯性测量单元传输的信号可以通过该串行器以及该交流耦合模块传输至电子控制单元。通过将该图像传感器以及该惯性测量单元集成在一块电路板上，可以有效降低车载传感器系统的占用空间。并且，由于无需单独设置IMU，可以降低车载传感器系统的成本。
Description
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别涉及一种车辆及其传感装置、航迹确定系统。
背景技术
车辆中一般设置有多种类型的传感器。车辆在行驶过程中，可以通过传感器感知周围车辆、道路环境，并获取道路车道线、车辆所处位置、附近障碍物距离以及车辆当前行驶速度，从而控制车辆的行驶轨迹。
相关技术中，车辆中可以设置有摄像头、超声波雷达、激光雷达以及用于车身定位的全球定位系统(global position system，GPS)接收器和惯性测量单元(inertialmeasurement unit，IMU)等传感器。每个传感器可以分别将检测到的信号传输给车辆的电子控制单元(electronic control unit，ECU)，以便该ECU根据接收到的信号确定车辆行驶的相关信息，例如车辆的位置、车速和视角，从而控制车辆自动安全行驶。
但是，相关技术中车辆的各个传感器独立设置，占用空间较大，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆及其传感装置、航迹确定系统，可以解决相关技术的车载传感器系统占用空间较大，成本较高的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种车辆的传感装置，所述传感装置包括：电路板，以及集成在所述电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块；
所述图像传感器和所述惯性测量单元均与所述串行器的输入端连接，所述串行器的输出端与所述交流耦合模块的输入端连接，所述串行器用于将所述图像传感器传输的数据信号，以及所述惯性测量单元传输的数据信号串行传输至所述交流耦合模块；
所述交流耦合模块的输出端与所述传感装置的电缆接口连接，所述电缆接口用于通过同轴电缆与所述车辆的电子控制单元连接，所述交流耦合模块用于将接收到的数据信号传输至所述电子控制单元。
可选的，所述传感装置还包括：供电组件；
所述供电组件分别与供电电源、所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器连接，用于为所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器供电。
可选的，所述供电电源为所述电子控制单元的供电电源；所述传感装置还包括：第一滤波器；
所述第一滤波器的一端与所述供电组件连接，所述第一滤波器的另一端与所述传感装置的电缆接口连接；
所述供电组件用于通过所述传感装置的电缆接口与所述供电电源连接，并为所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器供电。
可选的，所述图像传感器与所述串行器通过移动产业处理器接口连接；
所述惯性测量单元与所述串行器通过集成电路总线接口连接。
可选的，所述交流耦合模块通过吉比特多媒体串行通讯方式或视频串行通讯方式向所述电子控制单元传输数据信号。
另一方面，提供了一种车辆的航迹确定系统，所述系统包括：电子控制单元以及如上述方面所述的传感装置；
所述电子控制单元通过同轴电缆与所述传感装置连接。
可选的，所述电子控制单元包括：解串器、交流解耦模块和主控模块；
所述交流解耦模块的输入端与所述电子控制单元的电缆接口连接，所述电子控制单元的电缆接口与所述同轴电缆连接，所述交流解耦模块的输出端与所述解串器的输入端连接，所述交流解耦模块用于将接收到的数据信号传输至所述解串器；
所述解串器的输出端与所述主控模块连接，所述解串器用于对接收到的数据信号进行解串，并将解串后的数据信号传输至所述主控模块，所述主控模块用于根据接收到的数据信号确定所述车辆的航迹。
可选的，所述电子控制单元还包括：电源管理模块以及第二滤波器；
所述第二滤波器的一端与所述电子控制单元的电缆接口连接，所述第二滤波器的另一端与所述电源管理模块连接；
所述电源管理模块用于连接供电电源。
可选的，所述供电电源为蓄电池。
又一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括：如上述方面所述航迹确定系统。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种车辆及其传感装置、航迹确定系统，该传感装置可以包括电路板，以及集成在该电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块。该图像传感器、该惯性测量单元以及该交流耦合模块均与该串行器连接。该图像传感器以及该惯性测量单元传输的信号可以通过该串行器以及该交流耦合模块传输至电子控制单元。通过将该图像传感器以及该惯性测量单元集成在一块电路板上，可以有效降低车载传感器系统的占用空间。并且，由于无需单独设置IMU，可以降低车载传感器系统的成本。
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是本发明实施例提供的一种传感装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种传感装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种航迹确定系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已经逐渐进入千家万户，但是随之出现的交通事故也是逐年上升，为了解决这个问题，面向无人驾驶的智能车应运而生。智能车也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的控制器来实现自动安全驾驶。其中，该控制器可以为ECU。智能车可以通过车载传感器系统获取周围车辆、道路环境、道路车道线、车辆所处位置、车辆的速度以及附近障碍物的距离等信息，并可以将获取到的信息发送至ECU。ECU可以通过传感器融合和数据处理方法，控制车辆的行驶轨迹，以保证车辆能够自动、安全、可靠地在道路上行驶，同时不碰撞周围的行人、车辆或者其他障碍物等。其中，该车载传感器系统中可以包括摄像头(如双目摄像头)、超声波雷达、激光雷达等、IMU等传感器以及GPS接收器。
当车辆的行驶环境中存在遮挡时(例如车辆在隧道中行驶)，智能车无法接收到GPS信号，导致智能车丢失在该行驶环境中的定位坐标数据，从而导致该智能车发生安全事故。因此，相关技术中智能车上一般单独设置有一个IMU，在智能车无法接收到GPS信号时，ECU可以根据获取到的道路信息以及IMU采集到的信息，确定智能车的航迹，使智能车继续行驶。但是，在智能车上单独设置一个IMU，一方面需要为该IMU设置相应的子控制器，另一方面需要对该IMU进行封装，因此单独设置一个IMU的成本较高。
本发明实施例提供了一种车辆的传感装置，该传感装置将IMU与图像传感器集成在一起，可以解决相关技术中的车载传感器系统占用空间较大，成本较高的问题。参见图1，该传感装置可以包括：电路板01，以及集成在该电路板01上的图像传感器02、IMU 03、串行器04以及交流耦合模块05。示例的，该电路板01可以是印制电路板(printed circuitboard，PCB)。该图像传感器02可以为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)图像传感器。
该图像传感器02和该IMU 03均与该串行器04的输入端连接，该串行器04的输出端与该交流耦合模块05的输入端连接，该串行器04用于将该图像传感器02传输的数据信号，以及该IMU 03传输的数据信号串行传输至该交流耦合模块05。
其中，该IMU 03可以用于检测车辆的加速度信息和角速度信息，该加速度信息为三轴六向的加速度信息。图像传感器02可以用于检测车辆周围的环境信息，该环境信息可以包括道路信息和障碍物信息等。该图像传感器02和IMU 03可以分别将各自检测到的信息以数据信号的形式传输至串行器04。
该交流耦合模05的输出端与该传感装置的电缆接口06连接，该电缆接口06用于通过同轴电缆与该车辆的ECU(图中未示出)连接，该交流耦合模块05用于将接收到的数据信号传输至该ECU，从而可以使该ECU基于该数据信号以及车载传感器系统中其他传感器检测到的数据信号控制车辆自动行驶。
并且，该ECU还可以通过该同轴电缆向该传感装置发送控制信号，以控制该传感装置中图像传感器02以及IMU 03的工作状态。
综上所述，本发明实施例提供了一种传感装置，该传感装置可以包括电路板，以及集成在该电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块。该图像传感器、该惯性测量单元以及该交流耦合模块均与该串行器连接。该图像传感器以及该惯性测量单元传输的信号可以通过该串行器以及该交流耦合模块传输至电子控制单元。通过将该图像传感器以及该惯性测量单元集成在一块电路板上，可以有效降低车载传感器系统的占用空间。并且，由于无需单独设置IMU，可以降低车载传感器系统的成本。
在本发明实施例中，该图像传感器02以及该IMU 03将检测的数据信号先传输至该串行器04，该串行器04可以将图像传感器02以及该IMU 03传输的并行信号转换为串行信号，然后将该串行信号传输至该交流耦合模块05。将并行信号先转换为串行信号后再传输，一方面可以简化传输线路，另一方面可以提高信号传输的可靠性。该串行信号再经交流耦合模块05进行耦合，随后传输至ECU，耦合后可以提高该信号的抗干扰能力，同时避免信号在传输的过程中出现严重衰减，确保了信号传输的可靠性。
可选的，在该传感装置中，图像传感器02与IMU 03可以为电路板01上相互独立的两个芯片，或者也可以集成在同一个芯片中。
需要说明的是，该电路板01可以为车载传感器系统中摄像头内部的电路板。也即是，在本发明实施例中，可以将IMU 03集成在摄像头内部的电路板上。并且，在将IMU 03集成到该摄像头内部的电路板上时，需要根据该电路板的实际尺寸，选择合适尺寸的IMU 03，以保证该IMU 03可以设置在该摄像头内部的电路板上，且该IMU 03可以与该图像传感器02共同工作。此外，将IMU 03集成到该摄像头内部的电路板上，可以简化整个车辆上的车载传感器系统的结构。
图2是本发明实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。参见图2，该传感装置还可以包括：供电组件07。该供电组件07分别与供电电源(图中未示出)、图像传感器02、IMU03以及该串行器04连接，用于为该图像传感器02、该IMU03以及该串行器04供电，以保证该图像传感器02、IMU 03以及该串行器04可以工作。
示例的，该供电电源可以是独立于该传感装置设置的蓄电池。传感装置上可以设置有电源接口，该供电组件07可以通过该电源接口与该供电电源连接。
可选的，该供电组件07可以是直流电转换器(direct current，DCDC)。或者可以是低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)。该供电组件07可以为该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04提供与该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04的工作电压相匹配的电压，以保证该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04可以正常工作。
示例的，假设图像传感器02的工作电压为VCC1、IMU 03的工作电压为VCC2，串行器04的工作电压为VCC3，则供电组件07可以与供电电源连接，并为该图像传感器02提供电压为VCC1的电压，为该IMU 03提供工作电压为VCC2的电压，为该串行器04提供工作电压为VCC3的电压，以保证该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04可以正常工作。
如图2所示，该传感装置还可以包括：第一滤波器08。该第一滤波器08的一端与该供电组件07连接，该第一滤波器08的另一端与该传感装置的电缆接口06连接。该供电组件07用于通过传感装置的电缆接口06与供电电源连接，并为该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04供电。其中，该供电电源为该ECU的供电电源。
其中，该供电组件07可以将从该传感装置的电缆接口06接收的电源信号转换为与该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04的工作电压相匹配的电压，为该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04供电。
在本发明实施例中，该传感装置既可以通过电缆接口06与ECU交互数据信号，还可以通过该电缆接口06接收该ECU提供的电源信号，从而为该供电组件07供电。也即是，该ECU可以通过线缆供电(power over coaxia，POC)技术为该传感装置供电并传输数据信号。
由于该第一滤波器08与该传感装置的电缆接口06连接，因此可以接收到该ECU发送的数据信号以及电源信号。该第一滤波器08可以将该数据信号滤除，并将电源信号传输至该供电组件07，以保证为该图像传感器02、该IMU 03以及该串行器04正常供电。
可选的，该图像传感器02与该串行器04可以通过移动产业处理器接口(mobileindustry processor interface，MIPI)连接。或者，该图像传感器02也可以通过其他接口与串行器04连接，例如，可以通过低压差分信号(low-voltage differential signaling，LVDS)接口与串行器04连接。该惯性测量单元03与该串行器04可以通过集成电路总线(inter-integrated circuit，I2C)接口连接。
可选的，该交流耦合模块05可以通过吉比特多媒体串行通讯方式(gigabitmultimedia serial link，GMSL)或视频串行通讯方式(flat panel display link，FPDLink)向该ECU传输数据信号，采用该通讯方式进行数据信号传输时，传输速度较快，串行码率数量级可高达Gbps，也即传输速度为每秒1000兆位。
综上所述，本发明实施例提供了一种传感装置，该传感装置可以包括电路板，以及集成在该电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块。该图像传感器、该惯性测量单元以及该交流耦合模块均与该串行器连接。该图像传感器以及该惯性测量单元传输的信号可以通过该串行器以及该交流耦合模块传输至电子控制单元。通过将该图像传感器以及该惯性测量单元集成在一块电路板上，可以有效减少车载感知传感器系统的占用空间。并且，由于无需单独设置IMU，可以降低车载传感器系统的成本。
在本发明实施例中，该传感装置可以用于任何有摄像头和导航信息处理能力的车辆，因此该传感装置的实用性强。
本发明实施例提供了一种车辆的航迹确定系统，参见图3，该航迹确定系统可以包括：电子控制单元09以及如图1或图2所示的传感装置00。该ECU 09通过同轴电缆10与该传感装置00连接，可以控制该传感装置工作。
如图3所示，该ECU 09可以包括：解串器091、交流解耦模块092和主控模块093。
该交流解耦模块092的输入端与该ECU 09的电缆接口094连接，该ECU 09的电缆接口094与该同轴电缆10连接，该交流解耦模块092的输出端与该解串器091的输入端连接，该交流解耦模块092用于将接收到的数据信号传输至该解串器091。
该解串器091的输出端与该主控模块093连接，该解串器091用于对接收到的数据信号进行解串，并将解串后的数据信号传输至该主控模块093。该主控模块093用于根据接收到的数据信号确定该车辆的视角、加速度和角速度等信息据，并可以根据确定出的信息确定车辆的航迹，从而对车辆进行控制。
示例的，当车辆在行驶过程中无法接收GPS信号时，则该主控模块093可以根据GPS信号丢失之前该传感装置中的惯性测量单元03传输的数据信号和图像传感器02传输的数据信号，确定出车辆的视角、加速度和角速度等信息，并将该视角、加速度以及角速度等信息进行融合，从而可以确定车辆的航迹，确保车辆能够继续自动行驶。
在本发明实施例中，交流耦合模块05对数据信号进行耦合后，才传输至ECU09。因此，ECU 09在接收到耦合后的数据信号后，需要先通过交流解耦模块092从该耦合信号中恢复该图像传感器02所检测到的数据信号以及该IMU 03所检测到的数据信号。此时该恢复后的数据信号依然是串行信号，因此还需要该解串器091将该恢复后的串行信号转换为并行信号，然后再将该并行信号传输至主控模块093。
可选的，该ECU 09还可以包括：电源管理模块095以及第二滤波器096。该第二滤波器096的一端与该ECU 09的电缆接口094连接，该第二滤波器096的另一端与该电源管理模块095连接。该第二滤波器096可以对电源管理模块095传输的电源信号进行过滤，使该电源信号更加平稳。
该电源管理模块095用于连接供电电源，且该电源管理模块095可以在主控模块093的控制下，为该供电组件07提供电源信号，或者断开该电源信号。
示例的，当车辆在行驶过程中，该主控模块093可以控制该电源管理模块095持续向该供电组件07传输电源信号，以保证该图像传感器02以及该IMU 03可以正常工作。当该车辆停止移动时，该主控模块093可以控制该电源管理模块095停止向该供电组件07传输电源信号，以节省电源。
其中，该供电电源可以独立于传感装置00以及该ECU 09设置。并且，该供电电源可以是蓄电池。
在本发明实施例中，电缆屏蔽层可以作为电源信号的参考地，以保证该电流传输可以形成回路。同时该电缆屏蔽层具有屏蔽功能，一方面可以降低信号传输造成的电磁辐射，另一方面也可以屏蔽外界对传输信号的干扰，以保证传输信号的准确性。此外，由于该同轴电缆的信号传输的串行码率的数量级可高达Gbps，因此该同轴线缆的长度可达10m，可以满足车身线束对长度的要求。并且，采用一根同轴电缆同时进行数据信号和电源的传输，可以降低该航迹确定系统的成本。
在本发明实施例中，该串行器04以及该解串器091在传输数据信号时均可以实时展频，因此可以降低数据信号在传输过程中对外界的电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)，提高了该系统的电磁兼容性能(electromagnetic compatibility，EMC)，从而可以保证信号安全可靠的传输。
本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆可以包括：如图3所示的航迹确定系统。该车辆可以为智能车。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆的传感装置，其特征在于，所述传感装置包括：电路板，以及集成在所述电路板上的图像传感器、惯性测量单元、串行器以及交流耦合模块；
所述图像传感器和所述惯性测量单元均与所述串行器的输入端连接，所述串行器的输出端与所述交流耦合模块的输入端连接，所述串行器用于将所述图像传感器传输的数据信号，以及所述惯性测量单元传输的数据信号串行传输至所述交流耦合模块；
所述交流耦合模块的输出端与所述传感装置的电缆接口连接，所述电缆接口用于通过同轴电缆与所述车辆的电子控制单元连接，所述交流耦合模块用于将接收到的数据信号传输至所述电子控制单元。
2.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述传感装置还包括：供电组件；
所述供电组件分别与供电电源、所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器连接，用于为所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器供电。
3.根据权利要求2所述的传感装置，其特征在于，所述供电电源为所述电子控制单元的供电电源；所述传感装置还包括：第一滤波器；
所述第一滤波器的一端与所述供电组件连接，所述第一滤波器的另一端与所述传感装置的电缆接口连接；
所述供电组件用于通过所述传感装置的电缆接口与所述供电电源连接，并为所述图像传感器、所述惯性测量单元以及所述串行器供电。
4.根据权利要求1至3任一所述的传感装置，其特征在于，所述图像传感器与所述串行器通过移动产业处理器接口连接；
所述惯性测量单元与所述串行器通过集成电路总线接口连接。
5.根据权利要求1至3任一所述的传感装置，其特征在于，所述交流耦合模块通过吉比特多媒体串行通讯方式或视频串行通讯方式向所述电子控制单元传输数据信号。
6.一种车辆的航迹确定系统，其特征在于，所述系统包括：电子控制单元以及如权利要求1至5任一所述的传感装置；
所述电子控制单元通过同轴电缆与所述传感装置连接。
7.根据权利要求6所示的航迹确定系统，其特征在于，所述电子控制单元包括：解串器、交流解耦模块和主控模块；
所述交流解耦模块的输入端与所述电子控制单元的电缆接口连接，所述电子控制单元的电缆接口与所述同轴电缆连接，所述交流解耦模块的输出端与所述解串器的输入端连接，所述交流解耦模块用于将接收到的数据信号传输至所述解串器；
所述解串器的输出端与所述主控模块连接，所述解串器用于对接收到的数据信号进行解串，并将解串后的数据信号传输至所述主控模块，所述主控模块用于根据接收到的数据信号确定所述车辆的航迹。
8.根据权利要求7所示的航迹确定系统，其特征在于，所述电子控制单元还包括：电源管理模块以及第二滤波器；
所述第二滤波器的一端与所述电子控制单元的电缆接口连接，所述第二滤波器的另一端与所述电源管理模块连接；
所述电源管理模块用于连接供电电源。
9.根据权利要求8所述的航迹确定系统，其特征在于，所述供电电源为蓄电池。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：如权利要求所述6至9任一所述的航迹确定系统。
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