CN113110573A - 可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统 - Google Patents

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张晓晖
魏哲
吴其众
赵雨恒
肖辰祥
孙宇龙
吕新颖
余文胜
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    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
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Abstract

本发明提供一种可用作激光雷达等汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，包括自动驾驶汽车、无人机系留线缆和系留无人机；自动驾驶汽车包括系留线缆接口、车载中央计算机和汽车电源；系留无人机包括飞行控制模块、若干汽车自动驾驶传感器和跟随摄像头；飞行控制模块和汽车自动驾驶传感器通过无人机系留线缆并通过系留线缆接口连接车载中央计算机；系留无人机通过系留线缆接口连接汽车电源。本发明的一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，系留无人机搭载一组汽车自动驾驶传感器，可对自动驾驶汽车周围实现实时监控，以期在较低成本情况下，实现在低速工况下，如居民小区、商场、闹市等，实现汽车安全自动驾驶。

Description

可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统
技术领域
本发明涉及汽车自动驾驶辅助装置领域，尤其涉及一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统。
背景技术
目前常规的汽车自动驾驶方案是汽车车身周围及车顶搭载各种视频传感器和雷达，收集的信号通过车载中央电脑计算和判断，对车辆行为做出决策。各种视频传感器和雷达的搭载方式是与车身刚性连接，由于安装高度低，需要多个方向安装传感器才能对车辆周边信号实现完整采集，极大增加了汽车制造成本。
授权公告号为CN206450851 U的实用新型专利中，提出了车载气象检测无人机系统，通过系留线缆为搭载气象监控设备的无人机供电，以克服无人机机载电池容量小，续航时间短的缺点。
授权公告号为CN 211592996 U的实用新型专利中，提出了可以作为临时基站的车载系留无人机系统，无人机搭载基站设备升空，通过系留线缆供电。
授权公告号为CN111775815A的发明专利中，提出了一种可作为高层消防灭火的系留无人机系统，灭火时，无人机升到高空，消防用水随着线缆管道上升到近百米高空，有无人机控制喷水灭火。
现有技术缺点主要有：
1)目前常规的汽车自动驾驶方案是汽车车身周围及车顶搭载各种视频传感器和雷达，收集的信号通过车载中央电脑计算和判断，对车辆行为做出决策。各种视频传感器和雷达的搭载方式是与车身刚性连接，由于安装高度低，需要多个方向安装传感器才能对车辆周边信号实现完整采集，极大增加了汽车制造成本；
2)现有的系留无人机，应用高度高，通常为10米到300米，因此在地面和无人机端必须增加高压变电设备，以减少系留线缆造成的电压和能量损耗。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，系留无人机搭载一组汽车自动驾驶传感器，可对自动驾驶汽车周围实现实时监控，探测效能达到4到8组传统车身刚性连接方式的传感器，监控信号通过系留线缆输入给车载中央电脑，以期在较低成本情况下，实现在低速工况下(如居民小区、商场、闹市等)汽车相对安全的自动驾驶。
为了实现上述目的，本发明提供一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，包括一自动驾驶汽车、一无人机系留线缆和一系留无人机；所述自动驾驶汽车包括一系留线缆接口、一车载中央计算机和一汽车电源；所述系留无人机包括一飞行控制模块、若干汽车自动驾驶传感器和一跟随摄像头；所述飞行控制模块和所述汽车自动驾驶传感器通过所述无人机系留线缆并通过所述系留线缆接口连接所述车载中央计算机；所述系留无人机通过所述系留线缆接口连接所述汽车电源，所述汽车电源为电动汽车电池组或汽车自身所带发电机。
优选地，所述飞行控制模块包括一陀螺仪、一加速度计和一气压传感器；所述飞行控制模块用于控制所述系留无人机的飞行，保证飞行稳定和恒定高度。
优选地，所述跟随摄像头朝下设置，用于实时跟踪所述自动驾驶汽车位置，并将拍摄的图像通过所述无人机系留线缆传输给所述车载中央计算机，所述车载中央计算机通过预设程序调整所述系留无人机的姿态和速度，确保所述系留无人机处于正在低速行驶工况的所述自动驾驶汽车的正上方，实现所述低速行驶工况下所述系留无人机对所述自动驾驶汽车的实时跟随；所述低速行驶工况是指所述自动驾驶汽车的速度小于45km/h。
优选地，所述汽车自动驾驶传感器将探测到的汽车周围的信号，通过所述无人机系留线缆传输给所述车载中央计算机，所述车载中央计算机经过判断后执行所述自动驾驶汽车运动或停止的动作。
优选地，所述系留无人机还包括一备用电池。
优选地，所述无人机系留线缆长度为2～4米。
优选地，所述系留线缆接口通过所述自动驾驶汽车的一汽车点烟器连接所述汽车电源；所述系留线缆接口通过所述自动驾驶汽车的一车内互动娱乐端口连接所述车载中央计算机。
优选地，当所述自动驾驶汽车的速度小于45km/h时，所述系留无人机自所述自动驾驶汽车的汽车天窗升空并始终保持在所述自动驾驶汽车上方2至4米高度；当所述自动驾驶汽车的速度大于45km/h时，所述系留无人机收回，由所述自动驾驶汽车自身的安装在所述自动驾驶汽车的传感器感应周围信号。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
本发明系留无人机搭载一组汽车自动驾驶传感器，可对自动驾驶汽车周围实现实时监控，探测效能达到4到8组传统车身刚性连接方式的传感器，监控信号通过系留线缆输入给车载中央电脑，以期在较低成本情况下，实现在低速工况下(如居民小区、商场、闹市等)汽车自动驾驶。另外，还有以下优点：
1、系留线缆接口同时接入汽车电源线和车载中央计算机的数据线，实现电源和高速信号的双重传输；
2：无人机系留线缆长度2到4米，巧妙规避了传统系留线缆长(10至300米)，必须加装升压降压装置，以降低线缆的电压损耗的缺点，跟随在汽车上方的无人机上无需加装变压设备，降低了无人机重量、体积和成本；
3：无人机系留线缆结构是电源线、汽车自动驾驶传感器信号线和飞行控制模块信号线的集成线缆，飞行控制模块将探测到的无人机角度，速度，高度等信号传输给车载中央计算机运算，省去了无人机机载电脑，不仅降低了重量和成本，将无人机和汽车的实时信号由同一台电脑计算和判断，大大增加了做出正确执行命令的概率，提高了自动驾驶汽车的安全性；
4：系留无人机同时搭载有块微型备用电池，供无人机系留线缆意外断裂或电源中断(如车祸等)后留在空中的无人机自动降落过程使用；
5：系留线缆接口可从汽车点烟器作为电源，车内互动娱乐端口作为信号源，对有部分自动驾驶功能的汽车(自动驾驶L3或者L4级别)就行改装升级，加装本发明中的搭载传感器的系留无人机系统；
附图说明
图1为本发明实施例的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统的原理图。
具体实施方式
下面根据附图图1和图2，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1和图2，本发明实施例的一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机3系统，包括一自动驾驶汽车1、一无人机系留线缆2和一系留无人机3；自动驾驶汽车1包括一系留线缆接口11、一车载中央计算机12和一汽车电源；系留无人机3包括一飞行控制模块31、若干汽车自动驾驶传感器33和一跟随摄像头32；飞行控制模块31和汽车自动驾驶传感器33通过无人机系留线缆2并通过系留线缆接口11连接车载中央计算机12；系留无人机3通过系留线缆接口11连接汽车电源，汽车电源为电动汽车电池组或汽车自身所带发电机。
飞行控制模块31包括一陀螺仪、一加速度计和一气压传感器；飞行控制模块31用于控制系留无人机3的飞行，保证飞行稳定和恒定高度。
跟随摄像头32朝下设置，用于实时跟踪自动驾驶汽车1位置，并将拍摄的图像通过无人机系留线缆2传输给车载中央计算机12，车载中央计算机12通过预设程序调整系留无人机3的姿态和速度，确保系留无人机3处于正在低速行驶工况的自动驾驶汽车1的正上方，实现低速行驶工况下系留无人机3对自动驾驶汽车1的实时跟随；低速行驶工况是指自动驾驶汽车1的速度小于4515km/h。
汽车自动驾驶传感器33将探测到的汽车周围的信号，通过无人机系留线缆2传输给车载中央计算机12，车载中央计算机12经过判断后执行自动驾驶汽车1运动或停止的动作。
系留无人机3还包括一备用电池，供无人机系留线缆2意外断裂或电源中断(如车祸等)后留在空中的无人机自动降落过程使用。
系留线缆接口11同时接入汽车电源线和车载中央计算机12的数据线，实现电源和高速信号的双重传输；
无人机系留线缆2长度为2～4米，巧妙规避了传统系留线缆长(10至300米)，必须加装升压降压装置，以降低线缆的电压损耗的缺点，跟随在汽车上方的无人机上无需加装变压设备，降低了无人机重量、体积和成本；
无人机系留线缆2结构是电源线、汽车自动驾驶传感器33信号线和飞行控制模块31信号线的集成线缆，飞行控制模块31将探测到的无人机角度，速度，高度等信号传输给车载中央计算机12运算，省去了无人机机载电脑，不仅降低了重量和成本，将无人机和汽车的实时信号由同一台电脑计算和判断，大大增加了做出正确执行命令的概率，提高了自动驾驶汽车1的安全性；
系留线缆接口11通过自动驾驶汽车1的一汽车点烟器连接汽车电源；系留线缆接口11通过自动驾驶汽车1的一车内互动娱乐端口连接车载中央计算机12。系留线缆接口11可从汽车点烟器作为电源，车内互动娱乐端口作为信号源，对有部分自动驾驶功能的汽车(自动驾驶L3或者L4级别)就行改装升级，加装本发明中的搭载传感器的系留无人机系统；
当自动驾驶汽车1的速度小于45km/h时，系留无人机3自自动驾驶汽车1的汽车天窗升空并始终保持在自动驾驶汽车1上方2至4米高度；当自动驾驶汽车1的速度大于45km/h时，系留无人机3收回，由自动驾驶汽车1自身的安装在自动驾驶汽车1的传感器感应周围信号。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，包括一自动驾驶汽车、一无人机系留线缆和一系留无人机；所述自动驾驶汽车包括一系留线缆接口、一车载中央计算机和一汽车电源；所述系留无人机包括一飞行控制模块、若干汽车自动驾驶传感器和一跟随摄像头；所述飞行控制模块和所述汽车自动驾驶传感器通过所述无人机系留线缆并通过所述系留线缆接口连接所述车载中央计算机；所述系留无人机通过所述系留线缆接口连接所述汽车电源，所述汽车电源为电动汽车电池组或汽车自身所带发电机。
2.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述飞行控制模块包括一陀螺仪、一加速度计和一气压传感器；所述飞行控制模块用于控制所述系留无人机的飞行，保证飞行稳定和恒定高度。
3.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述跟随摄像头朝下设置，用于实时跟踪所述自动驾驶汽车位置，并将拍摄的图像通过所述无人机系留线缆传输给所述车载中央计算机，所述车载中央计算机通过预设程序调整所述系留无人机的姿态和速度，确保所述系留无人机处于正在低速行驶工况的所述自动驾驶汽车的正上方，实现所述低速行驶工况下所述系留无人机对所述自动驾驶汽车的实时跟随；所述低速行驶工况是指所述自动驾驶汽车的速度小于45km/h。
4.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述汽车自动驾驶传感器将探测到的汽车周围的信号，通过所述无人机系留线缆传输给所述车载中央计算机，所述车载中央计算机经过判断后执行所述自动驾驶汽车运动或停止的动作。
5.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述系留无人机还包括一备用电池。
6.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述无人机系留线缆长度为2～4米。
7.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，所述系留线缆接口通过所述自动驾驶汽车的一汽车点烟器连接所述汽车电源；所述系留线缆接口通过所述自动驾驶汽车的一车内互动娱乐端口连接所述车载中央计算机。
8.根据权利要求1所述的可用作汽车自动驾驶传感器搭载平台的系留无人机系统，其特征在于，当所述自动驾驶汽车的速度小于45km/h时，所述系留无人机自所述自动驾驶汽车的汽车天窗升空并始终保持在所述自动驾驶汽车上方2至4米高度；当所述自动驾驶汽车的速度大于45km/h时，所述系留无人机收回，由所述自动驾驶汽车自身的安装在所述自动驾驶汽车的传感器感应周围信号。
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