CN115027235A - 一种具有防护功能的环境感知系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有防护功能的环境感知系统及方法，包括雨水检测模块、车辆状态检测模块、核心处理单元和风速风向控制模块；通过车内的雨水检测模块，接收固定位置的雨滴运动方向和运动速度，通过车辆状态检测模块得到的车辆自身车速和车身姿态评估计算各传感器位置雨滴方向和速度；通过风速风向控制模块调节传感器上的风速和风向，将高速控制吹向雨滴的反方向，使得雨水的落点避开传感器本体，从而不影响物体的成像，使传感器能够在雨天保持传感器的功能不受表面雨水的影响。

Description

一种具有防护功能的环境感知系统及方法
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种具有防护功能的环境感知系统及方法。
背景技术
随着自动驾驶行业的发展，环境感知传感器成为了系统不可缺少的部件，且单机使用数量越来越多。但无论是毫米波、激光雷达还是摄像头，其对于环境的适应性都会很差，尤其是表面覆盖雨水后会直接影响其输出的准确性，从而直接影响环境的重建及自动驾驶功能。
为了解决上述问题，目前多在传感器表面布置雨刷装置，用于在清洗过程中擦除表面附着物，但在雨天环境下仍无法提供正常的功能。
发明内容
发明目的：为了解决传感器表面覆盖雨水后无法提供正常的功能的问题，本发明提出了一种具有防护功能的环境感知系统及方法，使传感器能够在雨天保持传感器的功能不受表面雨水的影响。
技术方案：一种具有防护功能的环境感知系统，包括：雨水检测模块，用于获取固定位置的雨滴运动方向和雨滴运动速度；
车辆状态检测模块，其包括多个传感器，用于获取车辆当前车速数据和车身姿态数据；
核心处理单元，用于根据车辆状态检测模块得到的车辆当前车速数据和车身姿态数据，结合车辆设计参数，计算得到当前车辆周边流体状态；以及根据当前车辆周边流体状态和雨水检测模块得到的雨滴运动方向和雨滴运动速度，得到雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度；以及用于根据雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度，得到车辆状态检测模块中各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求；
多个风速风向控制模块，分别设置在各传感器上，用于根据各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求，建立风墙。
进一步的，所述雨水检测模块设置在前挡风玻璃内侧以及车顶位置，其包括激光发射和接收器。
进一步的，所述风速风向控制模块集成在传感器上，其包括用于产生吹向传感器的气体的高速气体发生装置和用于调整高速气体发生装置产生的气体的出气口方向和风力大小的风道和风向调整功能单元；所述高速气体发生装置设置在传感器下方，所述风道和风向调整功能单元设置在传感器两侧。
进一步的，所述车辆状态检测模块中的传感器包括用于获取车速数据的车轮速传感器、用于获取横向、纵向加速度数据和偏移角度数据的车辆加速度传感器、用于获取车辆偏转角度数据的车轮转角传感器、用于获取车窗、车门状态数据的车窗和车门传感器和用于获取扰流板位置数据的扰流板状态传感器。
进一步的，所述当前车辆周边流体状态包括当前车辆周边风向和风速。
进一步的，所述风墙需求包括气墙的风力和风向。
本发明还公开了一种环境感知系统的防护方法，包括以下步骤：
步骤1：获取车辆当前车速数据和车身姿态数据；
步骤2：获取固定位置的雨滴运动方向和雨滴运动速度；
步骤3：基于步骤1得到的数据，结合车辆设计参数，采用整车流体模型计算得到当前车辆周边流体状态；
步骤4：基于步骤2得到的数据和步骤3得到的当前车辆周边流体状态，计算得到雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度；
步骤5：根据雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度，得到各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求；
步骤6：基于各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求，在各传感器处建立相应的风墙。
有益效果：本发明通过车内的激光发射器和接收器，接收固定位置的雨滴运动方向和运动速度；进一步地通过车辆自身车速和车身姿态评估计算各传感器位置雨滴方向和速度；调节传感器上的风速和风向，将高速控制吹向雨滴的反方向，使得雨水的落点避开传感器本体，从而不影响物体的成像，解决了传感器表面覆盖雨水后无法提供正常的功能。
附图说明
图1为硬件架构图；
图2为传感器结构示意图；
图3为控制流程图。
具体实施方式
现结合附图和实施例进一步阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的硬件部分包括雨水检测模块、车辆状态检测模块、核心处理单元203和风速风向控制模块。该雨水检测模块用于获取固定位置的雨滴运动方向和雨滴运动速度，其主要包括激光发射和接收器201，通过车内的激光发射和接收器201，接收固定位置的雨滴运动方向和运动速度，具体的，该激光发射和接收器201安装在前挡风玻璃内侧以及车顶位置。
该车辆状态检测模块用于获取车辆自身车速和车身姿态；该车辆状态检测模块具体包括：车轮速传感器、车辆加速度传感器、车轮转角传感器、车窗和车门传感器和扰流板状态传感器；其中，车轮速传感器安装在四个车轮上，用于判断车速；车辆加速度传感器安装在车辆底盘上，用于获取横向、纵向加速度和偏移角度；车轮转角传感器安装在车轮转向机构上，用于判断车辆偏转角度；车窗和车门传感器分布在车身部件内，用于判断车窗、车门等影响；扰流板状态传感器安装在扰流板上，用于判断扰流板位置。
核心处理单元203，用于根据车辆状态检测模块得到的车辆自身车速和车身姿态，结合车辆设计参数，采用整车流体模型可以计算当前车辆周边流体状态，即风向和风速；进一步结合雨水检测模块得到的雨滴运动方向和运动速度，辅助计算出雨滴实际的落下方向和速度。最后计算出各传感器处抵抗雨滴方向和速度的合理的气墙的风力和风向。
其中，当前车辆周边流体状态的计算公式为：
Figure BDA0003276372910000031
其中，
Figure BDA0003276372910000032
为矢量风速度，
Figure BDA0003276372910000033
为矢量车速，
Figure BDA0003276372910000034
为矢量角度，
Figure BDA0003276372910000035
为矢量加速度，f()为基于整车造型相关的函数。
其中，关于函数f()基于神经网络得到，首先采用仿真数据进行训练，模拟多角度、多车速和多种加速度仿真整车流体模型，以10％最大值为梯度，即1000组数据，作为人工智能训练的初始数据开始训练，训练结果作为初始参数和函数使用在车辆上。
现以采用BP网络模型估算风速为例，BP网络模型分为输入层、隐含层和输出层的三层架构，其中隐含层采用Sigmoid函数作为激励函数。
首先，确定样本，并对误差值、修正次数、权值和偏置值进行初始化。
开始运用初始值进行运算，计算输出，并返回误差。
根据误差进行修正权值和偏置值。
循环执行，直到误差达到预设误差范围内或超出预设修正次数退出。当超出修正次数退出时，检测数据正确性或修改初始值。
其中，采用下式计算得到雨滴实际的落下方向和速度：
Figure BDA0003276372910000036
其中，
Figure BDA0003276372910000037
为目标位置雨滴矢量速度，
Figure BDA0003276372910000038
为目标位置矢量风速度，
Figure BDA0003276372910000039
为采集点位置雨滴矢量速度，F()为包含采集点雨滴速度和风速推导出目标的雨滴速度的函数，该函数涉及整车造型，参数需根据实车确定。该函数的获取过程为：首先采用实体仿真数据，模拟多种目标点风速度和雨滴速度的仿真结果，以5％最大值为梯度，即400组数据，作为人工智能训练的初始数据开始训练，训练结果作为初始参数和函数使用在车辆上。在实际车辆中采用初始数据生成的参数和函数进行计算和测试，同时根据实验结果返回训练，优化参数和函数。
风速及风向控制系统，其包括气墙发射装置，基于核心处理单元计算得到的各传感器的气墙的风力和风向，建立高速风墙，阻挡雨滴落在传感器表面。如图2所示，该气墙发射装置包括风道和风向调整功能单元101以及高速气体发生装置103，由高速气体发生装置103来产生吹向传感器的气体，由风道和风向调整功能单元101调整高速气体发生装置103的出气口方向和风力大小，确保高速气体方向为雨滴的反方向，风力大小刚好能够阻挡雨滴落在传感器表面，不影响传感器使用。风速和风向的控制可以降低气墙的覆盖区域要求，进一步降低工程实施需求。
具体的，将气墙发射装置和车辆状态检测模块中的传感器进行集成形成一整体，可以降低由于安装公差等引起的气墙区域偏差。即为图2示出的集成体202，具体为：该集成体202包括传感器本体102、风道和风向调整功能单元101和高速气体发生装置103；风道和风向调整功能单元101分别设置在传感器本体102两侧，高速气体发生装置103设置在传感器本体102下方。而此处提及的传感器本体102为车辆状态检测模块中的各个传感器。
基于上述硬件结构，本发明的方法如图3所示，包括以下步骤：
步骤1：获取当前时刻的雨水运动速度数据和雨水运动方向数据；
步骤2：获取车辆运行数据；
步骤3：根据步骤1和步骤2得到的数据，得到各传感器的气墙位置需求；
步骤4：根据各传感器的气墙位置需求，通过在传感器位置将空气吹向雨滴方向可以在传感器表面外侧形成一层气墙，阻挡雨滴落在传感器表面，提高自动驾驶功能在雨天的使用场景适应性，一般而言，在传感器表面3～5cm处形成气墙。
本发明通过雨速和方向的计算传感器区域的方向和速度，进一步调整风速和风向，从而改变气墙相对传感器的位置，降低吹风装置的功率和功耗需求，并提高气墙的有效性。

Claims (7)

1.一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：包括：
雨水检测模块，用于获取固定位置的雨滴运动方向和雨滴运动速度；
车辆状态检测模块，其包括多个传感器，用于获取车辆当前车速数据和车身姿态数据；
核心处理单元，用于根据车辆状态检测模块得到的车辆当前车速数据和车身姿态数据，结合车辆设计参数，得到当前车辆周边流体状态；以及根据当前车辆周边流体状态和雨水检测模块得到的雨滴运动方向和雨滴运动速度，得到雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度；以及用于根据雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度，得到车辆状态检测模块中各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求；
多个风速风向控制模块，对应设置在各传感器上，用于根据各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求，建立风墙。
2.根据权利要求1所述的一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：所述雨水检测模块设置在前挡风玻璃内侧以及车顶位置，其包括激光发射和接收器。
3.根据权利要求1所述的一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：所述风速风向控制模块集成在传感器上，其包括高速气体发生装置、风道和风向调整功能单元；所述高速气体发生装置设置在传感器下方，用于产生吹向传感器的气体；所述风道和风向调整功能单元设置在传感器两侧，用于调整高速气体发生装置产生的气体的出气口方向和风力大小。
4.根据权利要求1所述的一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：所述车辆状态检测模块中的传感器包括用于获取车速数据的车轮速传感器、用于获取横向纵向加速度数据和偏移角度数据的车辆加速度传感器、用于获取车辆偏转角度数据的车轮转角传感器、用于获取车窗车门状态数据的车窗和车门传感器、用于获取扰流板位置数据的扰流板状态传感器。
5.根据权利要求1所述的一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：所述当前车辆周边流体状态包括当前车辆周边风向和风速。
6.根据权利要求1所述的一种具有防护功能的环境感知系统，其特征在于：所述风墙需求包括气墙的风力和风向。
7.一种环境感知系统的防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取车辆当前车速数据和车身姿态数据；
步骤2：获取固定位置的雨滴运动方向和雨滴运动速度；
步骤3：基于步骤1得到的数据，结合车辆设计参数，采用整车流体模型计算得到当前车辆周边流体状态；
步骤4：基于步骤2得到的数据和步骤3得到的当前车辆周边流体状态，计算得到雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度；
步骤5：根据雨滴实际的落下方向和雨滴实际的速度，得到各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求；
步骤6：基于各传感器处抵抗雨滴方向和速度的风墙需求，在各传感器处建立相应的风墙。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115649069A (zh) * 2022-12-14 2023-01-31 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 车载激光点云扫描仪
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