CN110103810B - 三维探测照明系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维探测照明系统及汽车，涉及雷达测距技术领域，为解决现有技术中雷达测距装置进行远距离探测结果准确性较低的问题。所述三维探测照明系统包括：远距离接收器和集成有LiDAR模块的两个车灯，各所述LiDAR模块均包括近距离接收器和激光器，两个所述车灯分别通过激光器发射探测用激光信号，两个所述近距离接收器分别对应接收两个所述车灯发出的激光信号，所述远距离接收器用于接收两个所述车灯发出的的激光信号之间的重叠区域产生的叠加信号，所述远距离接收器在叠加信号反射回车身时打开，并在下一个叠加信号发射前关闭。所述三维探测照明系统应用于汽车车灯处，远距离接收器接收信号受到干扰小，准确度高。

Description

三维探测照明系统及汽车

技术领域

本发明涉及雷达测距技术领域，尤其是涉及一种三维探测照明系统及汽车。

背景技术

目前，汽车上通常安装有雷达测距装置，以进行激光探测和测距功能。

在现有技术中一种汽车中，雷达测距装置分别安装于汽车前方两侧，雷达测距装置包括激光发射单元和激光接收单元，激光发射单元用于发射激光，激光接收单元用于接收反射回的激光以进行分析计算，从而实现测距功能。

但是，当检测距离越长，信号衰减越大，且信号受到干扰越严重，导致探测结果准确性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维探测照明系统，以解决现有技术中存在的雷达测距装置进行远距离探测结果准确性较低的技术问题。

本发明提供的三维探测照明系统，包括：远距离接收器和集成有LiDAR模块的两个车灯，各所述LiDAR模块均包括近距离接收器和激光器，两个所述车灯分别通过激光器发射探测用激光信号，两个所述近距离接收器分别对应接收两个所述车灯发出的激光信号，所述远距离接收器用于接收两个所述车灯发出的的激光信号之间的重叠区域产生的叠加信号，所述远距离接收器在叠加信号反射回车身时打开，并在下一个叠加信号发射前关闭。

可选地，两个所述车灯内的激光器与一个激光驱动器连接。

可选地，两个所述激光驱动器分别与两个所述激光器一一对应连接。

在上述技术方案中，进一步地，两个所述激光器发出激光信号为均为脉宽随机分布的脉冲信号，且两个所述激光器发出的脉冲信号具有叠加区域。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述激光器发出的激光信号分别由对应的所述激光驱动器随机编码产生，所述近距离接收器仅接收对应的所述激光器发出的激光信号。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述激光驱动器控制所述激光器，以使得两个所述激光器发出的激光信号的波长相同，发射频率不同。

在上述任一技术方案中，进一步地，在车辆处于行驶探测状态时，所述激光驱动器控制所述激光器以使得两个所述激光器的发射频率不同。如此可避免其他探测系统的干扰。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括角度调整装置，所述角度调整装置用于调整激光器发出的激光信号的角度范围，以降低串扰角度范围的角度值。

在上述技术方案中，进一步地，所述角度调整装置包括电机和伸缩杆，所述电机与所述伸缩杆连接，所述伸缩杆与所述车灯内的光源连接，所述电机控制伸缩杆带动所述光源靠近或远离所述车灯内的出光口。

相对于现有技术，本发明所述的三维探测照明系统具有以下优势：

本发明所述的三维探测照明系统在使用的过程中，近距离探测由激光器和近距离接收器完成，一侧的激光器发射激光信号，激光信号反射回来后由同侧的近距离接收器接收；另一侧的激光器发射激光信号，反射回的激光信号由另一侧的近距离接收器接收。远距离探测由两个车灯的激光器和远距离接收器完成，两个激光器发射激光信号，激光信号存在重合区域，重合区域的激光信号由两个激光器发射的激光信号叠加而成(称为叠加信号)，功率更大，能量更强，因此避免了因信号衰减导致的检测结果准确度降低问题。

由于远距离接收器在叠加信号反射回车身时打开，并在下一个叠加信号发射前关闭，如此设置，使得在叠加信号发出后而未返回前远距离接收器不接收任何信号，从而可避免近距离反射回的信号对于远距离检测结果的影响。

综上所示，通过本申请提供的三维探测照明系统进行雷达探测、测距、测绘与感知，既能够进行近距离测距，也可以进行远距离测距，可避免信号衰减及信号干扰对于远距离测距结果的影响，结果准确度高。

本发明的另一目的在于提出一种汽车，以解决现有技术中存在的雷达测距装置进行远距离探测结果准确性较低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车，包括：车体和车灯，所述车灯包括安装于所述车体前侧的前灯组和安装于所述车体后侧的后灯组，所述前灯组和/或所述后灯组集成有如上述技术方案所述的三维探测照明系统；

所述车灯连接有上下调光系统和随动转向系统，所述三维探测照明系统与所述上下调光系统和所述随动转向系统均连接。

所述汽车与上述三维探测照明系统相对于现有技术所具有的优势相同，进一步地，三维探测照明系统可与大灯照明中的上下调光系统以及随动转向系统(AFS系统)配合使用，可进行探测照明系统的上下左右调光。可在车辆颠簸、转向、载荷不均匀等情况下能够保证稳定的探测角度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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三维探测照明系统发射激光信号进行远场、近场探测的示意图；

图2为本发明实施例提供的三维探测照明系统发射的激光信号远场信号干扰示意图；

图3为本发明实施例提供的三维探测照明系统发出的脉冲信号示意图；

图4为本发明实施例提供的三维探测照明系统应用于汽车前侧(或后侧)的示意图；

图5为汽车的前侧和后侧均设置有本发明实施例提供的三维探测照明系统时的结构示意图。

图中：10-车体；20-LiDAR模块；30-远距离接收器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文所述LiDAR，英文全称为Light Detection And Ranging，译为激光探测与测量。

实施例一

如图1-图5所示，本发明实施例提供的三维探测照明系统，远距离阵接收器和集成有LiDAR模块20的两个车灯，LiDAR模块20安装于车灯内部，各LiDAR模块20均包括近距离接收器和激光器，两个车灯分别通过激光器发射探测用激光信号(具体为面阵激光，可为可见光或红外激光)，两个近距离接收器分别对应接收两个车灯发出的激光信号，远距离接收器30用于接收两个车灯发出的的激光信号之间的重叠区域产生的叠加信号，远距离接收器30在叠加信号反射回车身时打开，并在下一个叠加信号发射前关闭。

上述三维探测照明系统应用于汽车中，具体地，可应用于汽车的车体10前侧、车体10后侧或者在车体10前侧和车体10后侧均设置有上述三维探测照明系统。如图4所示，当上述三维探测照明系统应用于车体10前侧，三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10前侧的两个前照灯。当上述三维探测照明系统应用于车体10后侧，三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10后侧的两个后灯。如图5所示，当车体10的前侧和后侧均设置有三维探测照明系统时，三维探测照明系统有两套，其中一套应用于前侧，三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10前侧的两个前照灯；另一套应用于车体10后侧，三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10后侧的两个后灯。远距离接收器30可安装于汽车的车灯内部、保险杠上或者挡风玻璃后方等位置。优选地，远距离接收器30位于两个车灯之间的区域。

具体地，如图1所示，两侧的车灯中激光器发出的激光信号重叠区域为夹角为α，距离范围为D2，这个夹角α的区域着重是检测车辆前方车道的中远距离探测。这个区域采用的是一个独立的面阵接收器件(即远距离接收器30)。远距离接收器30仅需检测D2距离范围内或大于等于D1距离范围的探测信号。因此当叠加后的加强脉冲发出后，远距离接收器30仅需要在D2探测区域内或大于等于D1距离的时候才打开。具体为当叠加后的加强脉冲发出后，该远距离接收器30仅在激光重叠区域的叠加探测信号反射回车身时打开，并在下一个重叠的探测脉冲发射前关闭，从而减小额外的环境噪音和近距离探测噪音，增加远距离探测的准确性。

在本申请中，远距离接收器30在仅探测远距离目标物，接收激光脉冲时会预设一个接收延时，这样就能有效滤除干扰信号，保证远距离探测的准确性。(例如，两个LiDAR模块20负责的是0～50m的探测距离，那么在0～50m区域的探测就由两侧的LiDAR模块20完成，远距离接收器30仅在50～200m的距离范围内才打开。)

如图1所示，在非重叠脉冲的发射时间内，对于近侧物体的探测采用左右两个车灯内的LiDAR模块20分别发射并接收对应的不同波长的激光信号，LiDAR模块20检测范围为D1。在小于D1距离范围的β角度区域内，LiDAR模块20中的近距离接收器接收相应的信号。夹角为β的探测区域即为近场探测的极限，这部分的探测角度更大，主要用于中近距离的探测，可以更多的探测目标物的细节特征。

在本实施例的一种可选实施方式中，两个车灯内的激光器与同一个激光驱动器连接，由一个激光驱动器同时驱动两个激光器，以保证两个车灯内的激光发射端的一致性，便于保证两个车灯发出的激光的波长相同。

或者，在本实施例的一种优选实施方式中，激光驱动器的数量为两个，两个激光驱动器分别与两个激光器一一对应连接。激光驱动器仅用于对与其对应的激光器进行驱动控制。如此设置，可以通过两个激光驱动器分别调制两侧的激光发射频率，以使得发射频率可以不一致。

在本实施例的一种具体实施方式中，激光驱动器的数量为两个，两个激光驱动器分别对应控制两个激光器，以使得两侧的车灯发出的激光信号的波长一致、频率和脉宽不同，且始终存在有重合区域。

进一步地，激光驱动器采用脉冲驱动方式驱动对应的激光器中的光源，以使得激光器发出脉冲信号。

两个激光器发出激光信号为均为脉宽随机分布的脉冲信号，且两个激光器发出的脉冲信号具有叠加区域。如图2所示，P1为其中一个激光器发出的脉冲信号图，tp1为该激光器发出的脉冲信号中的其中一个脉宽；P2为另一个激光器发出的脉冲信号图，tp2为该激光器发出的脉冲信号中的其中一个脉宽；P3由P1与P2叠加形成，即为两个激光器发射的激光信号叠加区域内的叠加信号的脉冲信号图，由tp1与tp2叠加后形成的脉冲信号脉宽tp3。如图2所示，虽然P1和P2中的脉冲信号均为随机分布，但是每个脉冲信号均存在重合区域，对应产生P3中的叠加信号。图2中，t1、t2、t3等均为P3中间隔两个脉冲之间的时间间隔，P1和P2叠加形成的间隔时间随机的叠加脉冲P3。

进一步地，激光器发出的激光信号分别由对应的激光驱动器随机编码产生，近距离接收器仅接收对应的激光器发出的激光信号。

如上设置的优势在于，对于两侧的车灯中激光器所发射的激光信号由于均是各自随机编码的，那么就能够通过信号处理，使得对应的近距离接收器仅采集对应的激光器发出的激光脉冲，这样就避免了两个车灯中激光器发出的激光信号之间相互干扰；对于激光叠加部分，是由两个激光器发射的激光信号随机叠加而成，所以也不会造成两侧信号对于远距离叠加探测部分的干扰。

在本实施例的一种优选实施方式中，激光驱动器对于激光器采用如下控制方式：

在车辆处于行驶探测状态时，激光驱动器控制激光器以使得两个激光器的发射频率不同，从而可避免其他探测系统的干扰。

如此设置，可增强在转向过程中的全视场探测能力，减少复杂路况、车况环境下的事故风险。

在本实施例的一种具体实施方式中，可以在不同的车速、路况下，动态调整两侧LiDAR模块20发射的激光信号的覆盖面积，以增大或减小相应的整体探测角度。

如图3所示，θc角度范围内的重叠信号会在一定程度上干扰近场的检侧信号，在转向等复杂路况时尤其明显，将θc称为串绕角度范围。可以在足够大的预设车辆行驶安全保障距离D1内，通过激光探测角度的变化降低θc的角度值，以减少转向过程中的信号串扰，增强安全保障距离内物体探测信号的准确性。

优选地，本实施例提供的三维探测照明系统还包括角度调整装置，角度调整装置用于调整LiDAR模块20发出的激光信号的角度范围，以降低串扰角度范围的角度值。具体地，在车辆转向过程中，角度调整装置通过调整LiDAR模块20来降低串扰角度的角度值。

在本申请的一种具体实施方式中，角度调整装置包括电机和伸缩杆，电机与伸缩杆连接，伸缩杆与车灯内的光源连接，电机控制伸缩杆带动光源靠近或远离车灯内的出光口。光源发出的光线经由出光口射出，当光源远离出光口时，光源发出的信号的角度范围减小，当光源靠近出光口时，光源发出的信号的角度范围较大。

具体地，电机的输出轴与丝杠通过联轴器连接，丝杠上套装有螺母，螺母连接有伸缩杆，伸缩杆与光源连接。如此设置，电机的输出轴转动即可带动丝杠转动，以使得螺母带动伸缩杆沿丝杠的轴向移动，从而带动光源靠近或远离出光口。

或者，将光源安装于转盘上，转盘连接有第一齿轮，电机的输出轴上套装有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径。如此设置，电机的输出轴转动以带动转盘转动，从而带动光源转动，当一侧的光源向背离另一侧光源的方向转动时，串扰角度的角度值减小。

进一步地，电机可通过减速机与伸缩杆或者第一齿轮传动连接。

在上述任一实施方式中，进一步地，在远距离接收器30及近距离接收器前均设置有增透光学元件，反射回的激光信号穿过增透光学元件后射入对应的远距离接收器30或近距离接收器。增投光学元件可以为光学透镜或者为透镜组。具体地，远距离接收器30前设置的增透光学元件的视场角与两侧的车灯中激光器发出的激光信号重叠区域的夹角α相匹配。

进一步地，在将本实施例一个的三维探测照明系统应用于汽车中时，三维探测照明系统可与汽车内车灯连接的上下调光系统以及随动转向系统(Adaptive FrontLighting System，简称AFS)配合使用，从而可通过上下调光系统以及随动转向系统进行三维探测照明系统的上下左右调光。可在车辆颠簸、转向、载荷不均匀等情况下能够保证稳定的探测角度。

实施例二

如图4和图5所示，本发明实施例二提出一种汽车，包括：车体10和车灯，车灯与上下调光系统和随动转向系统连接，车灯包括前灯组和后灯组，具体地，前灯组包括两个前照灯，两个前照灯分别安装于车体10前侧的两端；后灯组包括两个后灯，两个后灯分别安装于车体10后侧的两端。

在一种具体实施方式中，仅在车体10前侧设置有三维探测照明系统，用于对汽车前侧进行照明及雷达探测、测距。三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10前侧的两个前照灯。三维探测照明系统中的远距离接收器30可安装于前照灯内部、前保险杠上或者前挡风玻璃后方等位置。

在另一种具体实施方式中，仅在车体10后侧设置有三维探测照明系统，用于对车体10后侧进行照明及雷达探测、测距。三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10后侧的两个后灯。三维探测照明系统中的远距离接收器30可安装于后灯内部或后保险杠上等位置。

或者，在车体10上总共设置有两个三维探测照明系统，两个三维探测照明系统分别位于车体10的前侧和车体10的后侧，分别用于对车体10的前侧和车体10的后侧进行照明及雷达探测、测距。位于车体10前侧的三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10前侧的两个前照灯，位于车体10后侧的三维探测照明系统中的两个车灯即为车体10后侧的两个后灯。

在本实施例中，三维探测照明系统与上下调光系统和随动转向系统均连接，从而可通过上下调光系统以及随动转向系统进行三维探测照明系统的上下左右调光。可在车辆颠簸、转向、载荷不均匀等情况下能够保证稳定的探测角度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种三维探测照明系统，其特征在于，包括：远距离接收器和集成有LiDAR模块的两个车灯，各所述LiDAR模块均包括近距离接收器和激光器，两个所述车灯分别通过激光器发射探测用激光信号，两个所述近距离接收器分别对应接收两个所述车灯发出的激光信号，所述远距离接收器用于接收两个所述车灯发出的激光信号之间的重叠区域产生的叠加信号，所述远距离接收器在叠加信号反射回车身时打开，并在下一个叠加信号发射前关闭，能够在不同的车速、路况下，动态调整各所述LiDAR模块发射的激光信号的覆盖面积。

2.根据权利要求1所述的三维探测照明系统，其特征在于，两个所述车灯内的激光器与一个激光驱动器连接。

3.根据权利要求2所述的三维探测照明系统，其特征在于，包括两个所述激光驱动器，两个所述激光驱动器分别与两个所述激光器一一对应连接。

4.根据权利要求3所述的三维探测照明系统，其特征在于，两个所述激光器发出激光信号为均为脉宽随机分布的脉冲信号，且两个所述激光器发出的脉冲信号具有叠加区域。

5.根据权利要求3或4所述的三维探测照明系统，其特征在于，所述激光器发出的激光信号分别由对应的所述激光驱动器随机编码产生，所述近距离接收器仅接收对应的所述激光器发出的激光信号。

6.根据权利要求3或4所述的三维探测照明系统，其特征在于，所述激光驱动器控制所述激光器，以使得两个所述激光器发出的激光信号的波长相同，发射频率不同。

7.根据权利要求2或3所述的三维探测照明系统，其特征在于，

在车辆处于行驶探测状态时，所述激光驱动器控制所述激光器以使得两个所述激光器的发射频率不同。

8.根据权利要求1所述的三维探测照明系统，其特征在于，还包括角度调整装置，所述角度调整装置用于调整所述车灯发出的激光信号的角度范围，以降低串扰角度范围的角度值。

9.根据权利要求8所述的三维探测照明系统，其特征在于，所述角度调整装置包括电机和伸缩杆，所述电机与所述伸缩杆连接，所述伸缩杆与所述车灯内的光源连接，所述电机控制伸缩杆带动所述光源靠近或远离所述车灯内的出光口。

10.一种汽车，其特征在于，包括：车体和车灯，所述车灯包括安装于所述车体前侧的前灯组和安装于所述车体后侧的后灯组，所述前灯组和/或所述后灯组集成有如权利要求1-9任一项所述的三维探测照明系统；

所述车灯连接有上下调光系统和随动转向系统，所述三维探测照明系统与所述上下调光系统和所述随动转向系统均连接。