CN109647835A - 用于车辆光学传感器透镜盖的自动去污的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于清洁用于光学车辆传感器的传感器透镜盖的方法和设备。该方法包括针对阻挡传感器透镜盖的至少一部分的污染物监控传感器透镜盖，并且使用由一个或多个车辆传感器提供的信息来确定污染物的存在和污染物类型。启动基于污染物类型所选择的清洁模式，并且确定清洁模式是否已将污染物从传感器透镜盖中移除。

Description

用于车辆光学传感器透镜盖的自动去污的系统和方法

背景技术

本公开总体涉及具有传感器透镜盖的光学车辆传感器，并且更具体地说涉及传感器透镜盖的自动清洁。

当代的车辆通常采用光学传感器来便于车辆的操作。光学传感器的示例包括照相机系统、视频系统以及光检测和测距(激光雷达)系统。通常，这些光学系统定位在保护光学传感器的传感器透镜盖后面，并且允许车辆设计者将传感器透镜盖融入到车辆的外观中。然而，传感器透镜盖通常会变得被污染物(例如，灰尘、雪或雨)阻挡(或者至少部分地阻挡)，而这会降低光学传感器的有效性。可采用清洁系统来用于传感器透镜盖，然而，清洁过程自身暂时限制了光学传感器的使用。

因此，期望使用自动清洁系统来对传感器透镜盖除污。此外，期望仅仅在需要的时候并且响应于传感器透镜盖上污染物的类型来具有自动清洁系统的功能性，从而促进最有效的清洁。此外，从结合附图和本公开背景技术的本公开和所附权利要求的后续详细描述中，本公开的其它期望特征和特点会变得显而易见。

发明内容

提供一种用于清洁用于光学车辆传感器的传感器透镜盖的方法。该方法包括针对阻挡传感器透镜盖的至少一部分的污染物监控传感器透镜盖，并且使用由一个或多个车辆传感器提供的信息来确定污染物的存在和污染物类型。启动基于污染物类型所选择的清洁模式，并且确定清洁模式是否已将污染物从传感器透镜盖中移除。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物还未从传感器透镜盖中移除时，清洁模式以增大强度重新施加。

在本公开的另一方面中，当确定在初始清洁模式完成之后污染物还未从传感器透镜盖中移除时，启动不同于初始清洁模式的第二清洁模式。

在本公开的另一方面中，传感器透镜盖分隔成多个单元，且确定多个单元中的哪个受污染物影响。

在本公开的另一方面中，多个单元中的每一个均分配有相应的单元权重，且减小多个单元中无法被清洁模式清洁的任何单元的相应单元权重。

在本公开的另一方面中，忽略多个单元中所具有的单元权重低于阈值的任何单元，并且提供传感器透镜盖需要维护的警报。

在本公开的另一方面中，提供处理器用来确定污染物类型的信息的车辆传感器包括以下车辆传感器组中的一个或多个：气候、液滴检测器、挡风玻璃刮擦器状态、速度以及清洗液位。

在本公开的另一方面中，由处理器选择的清洁模式包括以下清洁模式组中的一个或多个：加压空气、加压流体、机械刮擦动作、离心力和超声波振动。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物类型是液体时，所施加的清洁模式是超声波振动或加压空气，而当处理器确定污染物类型是固体时，所施加的清洁模式是加压流体。

提供一种用于清洁用于光学车辆传感器的传感器透镜盖的方法。该系统包括多个车辆传感器，各自将相应的传感器信息提供给处理器，且一个或多个污染物检测器将污染物信息提供给处理器，以使得处理器能检测污染物在传感器透镜盖的至少一部分上的存在。该系统还包括一个或多个清洁系统的一个，以启动用于传感器透镜盖的相应清洁模式。该处理器使用传感器信息和污染物信息来确定污染物在传感器透镜盖上的位置和污染物类型，并且根据污染物类型启动所选择的清洁系统，并且确定在清洁模式完成之后污染物是否已移除。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物还未从传感器透镜盖中移除时，处理器重新启动所选择的清洁系统，从而以增大强度重新施加清洁模式。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物还未从传感器透镜盖中移除时，处理器启动不同于所选择的清洁系统的第二清洁系统或者清洁系统的组合。

在本公开的另一方面中，传感器透镜盖分隔成多个单元，且处理器进一步确定多个单元中的哪个受污染物影响。

在本公开的另一方面中，多个单元中的每一个均具有由处理器分配的相应单元权重，且处理器减小多个单元中无法被清洁模式清洁的任何单元的相应单元权重。

在本公开的另一方面中，处理器忽略多个单元中所具有的单元权重低于阈值的任何单元，并且处理器提供传感器透镜盖需要维护的警报。

在本公开的另一方面中，为处理器提供相应传感器信息的多个车辆传感器包括以下车辆传感器组中的一个或多个：气候、液滴检测器、挡风玻璃刮擦器状态、速度以及液位。

在本公开的另一方面中，由所选择的清洁系统提供的清洁模式包括以下清洁模式组中的一个：加压空气、加压流体、机械刮擦动作、离心力和超声波振动。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物类型是液体时，所选择的清洁系统提供超声波振动或加压空气，而当处理器确定污染物类型是固体时，所选择的清洁系统提供加压流体。

提供一种系统。该系统包括光学车辆传感器和多个车辆传感器，该光学车辆传感器具有分隔成多个单元的传感器透镜盖，而多个车辆传感器各自向处理器提供相应的传感器信息。该系统还包括一个或多个污染物检测器，该一个或多个污染物检测器向处理器提供污染物信息，以使得处理器能检测污染物在传感器透镜盖的至少一些单元上的存在，并且使用传感器信息来确定污染物类型。该系统进一步包括一个或多个清洁系统，该一个或多个清洁系统联接于处理器，并且响应于处理器以启动传感器透镜盖的相应清洁模式。这样，处理器根据污染物类型启动所选择的清洁系统，并且确定在清洁模式完成之后污染物是否已移除。

在本公开的另一方面中，当处理器确定污染物还未从传感器透镜盖移除时，处理器重新启动所选择的清洁系统，从而以增大的强度重新施加清洁模式，并且当处理器确定通过重新施加清洁模式污染物还未从传感器透镜盖移除时，处理器启动不同于所选择的清洁系统的第二清洁系统或者组合。

附图说明

之后将结合以下附图来描述本公开，其中，类似的附图标记指代类似的元件，附图中：

图1A是采用具有未经污染的传感器透镜盖的激光雷达系统的车辆的视图；

图1B是采用具有部分污染的传感器透镜盖的激光雷达系统的车辆的视图；

图2是根据一实施例的光学传感器透镜盖清洁系统的框图；

图3是根据一实施例的图2所示判决功能的框图；

图4是说明由根据一实施例的图2所示光学传感器透镜清洁系统执行的方法的流程图；

图5A-B是根据一实施例的用于检测流体污染物的一个技术的视图；

图6A-E是根据一实施例的用于检测固体污染物的一个技术的视图；并且

图7-8是根据一实施例的清洁系统和模式的视图。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制本公开或本公开的应用和使用。此外，并不旨在受本文背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论所限制。

图1A说明车辆100，该车辆利用激光雷达系统和产生的激光雷达检测图案102。例如能观察到的是，激光雷达检测图案102基本上均匀地围绕车辆100延伸。这是由于激光雷达传感器透镜盖清洁且未经污染而产生。在图1B中，激光雷达传感器透镜盖已部分地污染，从而导致激光雷达检测图案102在检测图案102中具有阻挡物104。在图1B的情形中，激光雷达传感器透镜盖会受益于清洁，然而，清洁过程会自身暂时地遮挡透镜盖。若污染物未被清洁过程移除，清洁时的重复尝试会仅仅消耗清洁资源并且重复地中断激光雷达系统的实用性。

图2是根据一个非限制实施例的自动光学传感器透镜清洁系统200的框图。例如下文会讨论的是，本公开的传感器透镜清洁系统将传感器透镜盖分隔成多个单元，并且利用污染物检测器和其它车辆传感器，来确定传感器透镜盖上污染物的位置和类型。为了清洁传感器透镜盖，启动清洁系统，该清洁系统具有选择为有效地清洁传感器透镜盖上污染物类型的清洁模式。如这里使用的是，术语“清洁模式”意指用于试图移除或减少存在于传感器透镜盖上的污染物量的过程、技术或方法。由本公开使用的清洁模式的非限制示例包括加压空气、加压流体、超声波振动、离心力和机械刮擦动作。附加地，本公开的一些实施例将权重分配给表示传感器透镜盖的多个单元。如果一个或多个单元无法有效地清洁掉污染物，分配给该单元的权重数值减小，以使得在该单元中污染物的持续检测不会重新触发清洁系统200。此种操作用于即节省清洁资源又用于尽可能保持光学传感器正常使用。在影响一个或多个单元的污染物无法在多次清洁尝试之后移除的事件中，施加于此类单元的权重数值能减小至在确定是否清洁传感器透镜盖时不再考虑该单元的程度。在此种情形中，警报会提供给车辆操作者，即需要对传感器透镜盖进行维护，因为传感器透镜盖无法由清洁系统200清洁。

如图2中所示，自动光学传感器透镜清洁系统200由处理器或控制器202控制，该处理器或控制器从判决函数或算法204接收清洁判决。在一些实施例中，判决函数204可如203处所指示的那样集成到处理器202中。判决函数204从整个车辆上的车辆传感器206接收各个传感器信息输入。这些传感器的非限制示例包括速度传感器、气候传感器、水滴传感器、挡风玻璃刮擦传感器、挡位位置(例如，向前或后退)或在任何特定实施例中提供对清洁系统有用的信息的其它传感器。车辆传感器206提供这样的信息，该信息辅助判决函数204确定遮挡传感器透镜盖的所有或一些部分的污染物类型。附加地，污染物检测器208为判决函数204提供关于污染物在传感器透镜盖上的位置的信息。如上所述，传感器透镜盖分隔成多个单元，以使得判决函数204可确定哪个或哪些单元受到污染物存在所影响。通过使得那些单元减小单元权重210而为无法被清洁系统200完全地清洁的污染物提供优势，以使得在那些单元中持续地检测污染物不会重复地重新触发清洁系统200的施加。当判决函数204确定传感器透镜盖需要清洁并且已确定存在于传感器透镜盖上的污染物类型时，处理器200启动一个或多个清洁系统212，以试图从传感器透镜盖中移除污染物。在非限制示例中，若车辆传感器206指示正下雨，且污染物检测器利用区块分析来确定水滴在传感器透镜盖上的位置，处理器202可启动超声波清洁系统，该超声波清洁系统使得传感器透镜盖振动，以破坏水滴在传感器透镜盖上的表面张力而借助重力将它们移除。或者开始释放加压空气以吹掉水滴。在传感器透镜盖的一个或多个单元无法被清洁的事件中，处理器202向车辆操作者提供警报214，以指示对于传感器透镜盖所需的维护，因为该传感器透镜盖无法被清洁系统200清洁。

继续参照图2，图3是判决函数204及其提供给处理器202的信息的框图。当判决函数204检测传感器透镜盖的一个或多个单元中的污染物时，该判决函数向处理器202指示清洁系统应通过设置清洁标记300而启动。附加地，由判决函数204确定的污染物类型302提供给处理器。基于污染物类型，处理器202会确定将选择哪个清洁系统来对于传感器透镜盖施加清洁模式。根据污染物的量或位置，判决函数204还对于清洁操作提供强度和持续时间推荐，以移除污染物。例如，如果仅仅一些单元被灰尘阻挡，则可在较短持续时间内施加加压清洁流体，但如果传感器透镜盖的大多数单元被灰尘影响，则可在较长时间段内实际加压清洁流体。此外，如果判决函数204确定传感器透镜盖的一个或多个单元无法被清洁，则可以向车辆提供建议，以向操作者提供警报306，以便处理器202能启动警报214。

例如会意识到的是，判决函数204可实施为判决树或逻辑回归，并且可使用随着时间收集的手动条件和训练数据来训练。作为非限制示例，判决函数可表述为：如果(下雨和刮擦器开且液滴检测和单元权重＞0)，则(真、水、10s、否)，其中，“真”表示清洁标记输出300；“水”表示污染物类型输出302；“10s”表示强度/持续时间输出304，且“否”表示提供警报输出306。作为另一非限制示例，判决函数可表述为：如果(雨水和流体容量＜0.2且液滴检测和单元权重＜0.1)，则(假、水、0、否)，其中，“假”表示清洁标记输出300；“水”表示污染物类型输出302；“0”表示强度/持续时间输出304，且“否”表示提供警报输出306。

继续参照图2和图3，图4是说明清洁系统200的清洁方法400的示例性实施例的流程图。方法400在框402处开始。为了易于理解，已从图4中省略了诸如系统启动、校准或初始条件确认之类的准备步骤。如上所述，在404处，判决函数204处理从车辆传感器和污染物检测器接收的输入，并且会做出传感器透镜盖是否需要清洁的确定。如果为是，则在框406处，基于污染物类型选择清洁系统，以向传感器透镜盖提供有效清洁模式。在完成所选择的清洁模式之后，判决函数204再次检查传感器透镜盖，以确定污染物是否已被清洁。如果为是，则例程返回至框402。然而，如果框408确定传感器透镜盖仍需要清洁，则框410确定是否已利用清洁模式的最大强度。如果为否，则清洁模式强度在框412中可升高，且重新启动框406的清洁过程。可选地是，如果初始尝试还未清除污染物，则框408可确定改变清洁模式。例如，如果判决函数已确定灰尘阻挡传感器透镜盖的一个或多个单元，且加压清洁流体的施加还未移除灰尘，则可改变清洁模式以采用机械动作(例如，启用刮擦器)，从而尝试移除灰尘。然而，如果框410确定已达到清洁模式的最大强度，则更新传感器透镜盖的单元权重。也就是说，减小无法被清洁的传感器透镜盖的单元权重数值，从而为了使得污染物并不继续存在于那些单元中，而重新触发清洁过程400的施加。相反，对于已被清洁系统200成功地清洁的单元，可增大单元权重数值。此种操作用于尽可能保存清洁资源并且保持光学传感器正常使用。此外，能在框418中提供警报，以警告车辆操作者传感器透镜盖需要维护，以移除污染物并且将光学传感器恢复为完全操作状态。

图5A-5B说明污染物检测器208可如何确定水滴在传感器透镜盖上的存在的非限制示例。在图5A中，来自照相机或视频光学传感器的帧500示出例如502和504所指示的液体的存在。例如会意识到的是，使用诸如区块分析、拉普拉斯滤波或其它技术之类的技术，污染物检测器208可确定水滴污染物在传感器透镜盖上的存在。在图5B中，说明例如由污染物检测器208观察到的水滴污染物502’和504’。如上所述，传感器透镜盖500’分隔成多个单元506，以使得污染物检测器208可参照受影响的单元而确定污染物的位置。在污染物无法通过一个或多个清洁模式的施加而移除的事件中，可将施加于受影响单元的权重数值减小至忽略那些单元中污染物的程度，并且向车辆操作者提供传感器透镜盖需要维护的警报。在一些实施例中，将传感器透镜盖的所有单元考虑为是等同的或者设有相等的初始条件权重数值。在其它实施例中，在清洁确定中，赋予传感器透镜盖的中心单元优先的初始权重数值或者优先性。此种单元优先性或者单元优先性的程度可根据传感器类型、传感器在车辆或车辆系统上的位置而由清洁系统设计者以任何特定的实施方式来实现，且传感器向车辆或车辆系统(例如，制动系统)提供信息。

图6A-6E说明污染物检测器感测灰尘在传感器透镜盖上的存在的非限制方法。在图6A中，视频帧6001指示灰尘颗粒6021的存在。通过比较相继的视频帧，可确定的是，例如由视频帧600N所示出的那样，灰尘颗粒602N在N帧之后存在，且继续检测灰尘颗粒602N的存在。例如会意识到的是，通过向视频帧6001至600N施加阈值技术，污染物检测器208可放大并且过滤阈值图像600’1至600’N，以产生经分析的传感器罩盖帧606，从而指示灰尘颗粒602’至N的相继视频帧的连续存在。这会导致判决函数204确定启动清洁过程，例如上文结合图4所讨论的是。

图7-8说明在本公开的任何特定实施例中可采用的一些非限制清洁系统212。在图7中，光学传感器700示作由传感器透镜盖702保护。传感器透镜盖702安装于致动器704，该致动器在一些实施例中可以是压电振动元件，以产生传感器透镜盖702的超声波振动。此种清洁模式通过破坏流体污染物和传感器透镜盖702之间的表面张力以使得它们借助重力而掉落，而在移除存在于传感器透镜盖702上的流体污染物方面是有效的。在任何特定实施例中可采用的其它清洁系统是压缩空气系统706，该压缩空气系统可用于通过施加高压的一股空气706’而将灰尘或其它碎屑从传感器透镜盖702中移除。在其它实施例中，可采用加压流体清洁系统708，其在用于清洁的传感器透镜盖下方喷射加压清洁流体708’。附加地，本公开设想可串联地使用的各个清洁模式。例如，可启动致动器704以在传感器透镜盖702上产生超声波振动，同时加压空气分配器706有助于通过致动器704和加压空气706’的振动动作两者而移除水滴。作为另一示例，在启动加压空气系统706之后，加压流体分配器708可将清洁流体708’喷射到传感器透镜盖702上，以有助于从传感器透镜盖702中移除任何过量的清洁流体。此种操作可具有根据照相机位置的优点，因为当车辆以低速行驶时，并不存在于由于车辆以较高速度移动而引起的正常空气流。附加地，如图8中所示，诸如刮擦器臂800的机械动作可在传感器透镜盖702上移动，以如箭头802所示对其进行清洁。再者，此种清洁模式可单独地或者与传感器透镜盖708组合地使用，以试图清洁传感器透镜盖，从而将光学传感器700恢复为完全操作状态。

虽然在本公开的前文详细描述中已呈现了至少一个示例性方面，但应意识到的是存在各种各样的变型。还应意识到的是，示例性方面或多个示例性方面仅仅是示例，且并不旨在以任何方式限制本公开的范围、可应用性或构造。而是，前文详细描述会为本领域技术人员提供用于实施本公开的示例性方面的便利指引图。应理解的是，在示例性方面中描述的元件的功能和结构上可做出各种改变，而不会偏离所附权利要求中阐述的本公开范围。

Claims (10)

1.一种用于清洁用于光学车辆传感器的传感器透镜盖的方法，包括：

由处理器针对阻挡所述传感器透镜盖的至少一部分的污染物来监控所述传感器透镜盖；

由所述处理器使用由一个或多个车辆传感器提供的信息来确定所述污染物在所述传感器透镜盖上的存在以及所述污染物的污染物类型；

由所述处理器启动基于所述污染物类型选择的清洁模式；以及

由所述处理器确定所述清洁模式是否已将所述污染物从所述传感器透镜盖中移除。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述处理器确定所述污染物还未从所述传感器透镜盖中移除时，由所述处理器以增大强度重新启动所述清洁模式。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述清洁模式完成之后所述处理器确定所述污染物还未从所述传感器透镜盖移除时，由所述处理器启动不同于所述清洁模式的第二清洁模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器透镜盖分隔成多个单元，且所述处理器进一步确定所述多个单元中的哪个受所述污染物影响。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个单元中的每一个均具有由所述处理器分配的相应单元权重，且所述处理器减小所述多个单元中无法被所述清洁模式清洁的任何单元的相应单元权重。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述处理器忽略所述多个单元中所具有的单元权重低于阈值的任何单元，并且所述处理器提供所述传感器透镜盖需要维护的警报。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述处理器用来确定所述污染物类型的信息的所述车辆传感器包括以下车辆传感器组中的一个或多个：气候、液滴检测器、挡风玻璃刮擦器状态、速度、挡位位置以及液位。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器选择的所述清洁模式包括以下清洁模式组中的一个：加压空气、加压流体、机械刮擦动作和超声波振动。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器选择的所述清洁模式包括：

当所述处理器确定所述污染物类型是液体时，以下清洁模式组中的一个或多个：机械刮擦动作、加压空气和超声波振动；以及

当所述处理器确定所述污染物类型是固体时，加压流体或加压流体和机械刮擦动作的组合。

10.一种用于清洁用于光学车辆传感器的传感器透镜盖的系统，包括：

多个车辆传感器，所述多个车辆传感器各自向处理器提供相应的传感器信息；

一个或多个污染物检测器，所述一个或多个污染物检测器向所述处理器提供污染物信息，以使得所述处理器能够检测污染物在所述传感器透镜盖的至少一部分上的存在；

所述处理器使用所述传感器信息和所述污染物信息来确定所述污染物在所述传感器透镜盖上的位置和污染物类型；

一个或多个清洁系统，所述一个或多个清洁系统联接于所述处理器，并且响应于所述处理器以启动所述传感器透镜盖的相应清洁模式；并且

所述处理器根据所述污染物类型启动所选择的清洁系统，并且确定在所述清洁模式完成之后所述污染物是否已移除。