CN115583249A - 一种模块化自动驾驶硬件系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及自动驾驶技术领域，公开了一种模块化自动驾驶硬件系统，其包括安装于前舱功能区的电源模块；安装于后备箱功能区的储能电池模块和智能驾驶网关，电源模块的输出端与储能电池模块的输入端电性连接；以及安装于车顶功能区的相机、雷达、天线、组合导航组件、路由器和边缘计算机，智能驾驶网关的输出端与边缘计算机通讯连接，储能电池模块的输出端分别与相机的输入端、雷达的输入端、组合导航组件的输入端、路由器的输入端和边缘计算机的输入端电性连接，相机的输出端、雷达的输出端、组合导航组件的输出端、路由器的输出端与边缘计算机通讯连接。本申请具有降低自动驾驶硬件设备的功率和发热能耗，减少线路通信故障的效果。

Description

一种模块化自动驾驶硬件系统
技术领域
本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种模块化自动驾驶硬件系统。
背景技术
自动驾驶中，需要高性能计算机和多传感器融合后进行规划和控制。自动驾驶车辆的级别越高，所需搭载的传感器种类及数量越多，对传感器和计算单元的要求越来越高，硬件设备愈发复杂，同时还需要考虑硬件设备如何安装在车上。由于整车的后备箱空间相比于前舱、驾驶室等的大得多，所以后备箱成为了布局安装硬件设备的聚集地。
随着自动驾驶技术对算力要求的逐渐提高，部分厂商开始使用服务器作为自动驾驶的计算单元，进而导致了后备箱中的设备功率和发热比较大，线路通信容易故障。
针对上述中的相关技术，发明人发现整车后备箱越来越复杂的自动驾驶硬件设备存在有设备功率较大和发热较多，线路通信容易故障的问题。
发明内容
为了降低自动驾驶硬件设备的功率和发热能耗，减少线路通信故障，本申请提供了一种模块化自动驾驶硬件系统。
第一方面，本申请提供一种模块化自动驾驶硬件系统。
本申请是通过以下技术方案得以实现的：
一种模块化自动驾驶硬件系统，包括，
安装于前舱功能区的电源模块；
安装于后备箱功能区的储能电池模块和智能驾驶网关，所述电源模块的输出端与所述储能电池模块的输入端电性连接；
以及安装于车顶功能区的相机、雷达、天线、组合导航组件、路由器和边缘计算机，所述智能驾驶网关的输出端与所述边缘计算机通讯连接，所述储能电池模块的输出端分别与所述相机的输入端、所述雷达的输入端、所述组合导航组件的输入端、所述路由器的输入端和所述边缘计算机的输入端电性连接，所述相机的输出端、所述雷达的输出端、所述组合导航组件的输出端、所述路由器的输出端与所述边缘计算机通讯连接。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电源模块包括直流电源、保险丝、总开关和变压器，所述直流电源的正极经所述保险丝、所述总开关与所述变压器的正输入端电连接，所述保险丝和所述总开关串联设置；
所述直流电源的负极与所述变压器的负输入端电连接；
所述变压器的正输出端与所述储能电池模块的正极连接，所述变压器的负输出端与所述储能电池模块的负极连接，所述储能电池模块为24V储能电池。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述直流电源的负极和所述延时继电器开关之间还电连接有第一时间继电器；
所述保险丝与所述直流电源的负极之间串联有延时继电器开关；
所述第一时间继电器用于根据所述直流电源的输出电压值控制所述延时继电器开关的通断。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述直流电源为12V直流电池，若所述直流电源的输出电压>13V，所述第一时间继电器延时120S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压>13.8V，所述第一时间继电器延时60S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压<12.8V，所述第一时间继电器延时5min导通，控制所述延时继电器开关吸合；
若所述直流电源的输出电压<11.8V，所述第一时间继电器延时20S导通，控制所述延时继电器开关吸合。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括，
安装于驾驶室功能区的电源指示灯和电量表；
所述储能电池模块的正极经所述电源指示灯和所述电量表连接，所述电源指示灯的另一端连接所述储能电池模块的负极；
所述电量表的一端与所述电源指示灯的负极连接，所述电量表的另一端与所述储能电池模块的正极连接。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括，
安装于驾驶室功能区的自锁电源开关；
所述自锁电源开关的正极与所述储能电池模块的正极电连接，所述自锁电源开关的负极与所述电源指示灯的正极电连接，所述自锁电源开关的负极经位于后备箱功能区的第二时间继电器与所述储能电池模块的负极电连接；
所述第二时间继电器远离储能电池模块的负极的一端还连接有常闭非自锁电源开关，所述常闭非自锁电源开关的另一端与储能电池模块的正极电连接。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述相机至少设置八个，每个相机的拍摄角度不同。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述边缘计算机上设置有GMSL端口，所述相机的输出端与所述GMSL端口电连接。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述相机的数量设置为八个，每个相机的拍摄角度分别为前30°、前60°、前120°、后120°、左前120°、左后120°、右前120°和右后120°。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述边缘计算机内部集成有时间同步芯片，所述雷达通过交换机与所述边缘计算机通讯连接，所述雷达的输出端与所述时间同步芯片电连接。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述雷达包括顶雷达、左雷达和右雷达，所述顶雷达固定安装于所述车顶功能区的车顶支架的顶部中心位置，所述左雷达和所述右雷达分别固定安装于所述车顶功能区的车顶支架的内部两端位置；
所述顶雷达的LAN端口、所述左雷达的LAN端口和所述右雷达的LAN端口分别电连接于所述交换机的三个LAN端口；
所述交换机的又一LAN端口与所述边缘计算机的LAN端口电连接；
所述顶雷达的PPS端口、所述左雷达的PPS端口和所述右雷达的PPS端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_PPS端口；
所述顶雷达的GPRMC端口、所述左雷达的GPRMC端口和所述右雷达的GPRMC端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_GPRMC端口。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述边缘计算机采用双orin边缘计算机。
综上所述，与现有技术相比，本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过整车的前舱功能区、后备箱功能区和车顶功能区的功能分区设计，将大部分自动驾驶套件集成至车顶，使得边缘计算机和车顶其他设备之间的线路无需经过后备箱，线路设计的整车长度能控制在5米左右，有效降低了设备的功率能耗和发热能耗，极大降低了线路通信故障的可能性；而且边缘计算机的功率低、散热少，能有效减少功率消耗，减少设备的发热噪声，且设备的运算能力能够满足自动驾驶需求；边缘计算机安装于车顶功能区也方便后续车辆装配；减少了自动驾驶套件对整车内部空间如后备箱或座椅下方位置等的占用；同时，安装于车顶功能区的边缘计算机及其他自动驾驶套件的整体体积小巧，安装至车顶对整车的外观和结构设计并没有影响。
附图说明
图1为本申请一个示例性实施例提供的一种模块化自动驾驶硬件系统的结构框图。
图2为本申请又一个示例性实施例提供的一种模块化自动驾驶硬件系统位于整车的车顶功能区示意图。
图3为本申请另一个示例性实施例提供的一种模块化自动驾驶硬件系统的车顶支架的内部结构图。
图4为本申请一个示例性实施例提供的一种模块化自动驾驶硬件系统的车顶支架的表面结构图。
附图标记说明：
1-1、顶雷达；1-2、左雷达；1-3、右雷达；2-1、主GNSS天线；2-2、辅GNSS天线；3、组合导航组件；4、路由器；5、边缘计算机；6-1、左前相机；6-2、左后相机；6-3、右前相机；6-4、右后相机；7、车顶支架。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。
参照图1，本申请实施例提供一种模块化自动驾驶硬件系统，包括，
安装于前舱功能区的电源模块；
安装于后备箱功能区的储能电池模块和智能驾驶网关，所述电源模块的输出端与所述储能电池模块的输入端电性连接；
以及安装于车顶功能区的相机、雷达、天线、组合导航组件3、路由器4和边缘计算机5，所述智能驾驶网关的输出端与所述边缘计算机5通讯连接，所述储能电池模块的输出端分别与所述相机的输入端、所述雷达的输入端、所述组合导航组件3的输入端、所述路由器4的输入端和所述边缘计算机5的输入端电性连接，所述相机的输出端、所述雷达的输出端、所述组合导航组件3的输出端、所述路由器4的输出端与所述边缘计算机5通讯连接。
具体地，本申请将整车划分为前舱功能区、后备箱功能区和车顶功能区。
前舱功能区集中于整车的前舱位置，主要实现从原车进行取电的功能。电源模块存放于前舱功能区。电源模块固定安装于前舱内，电源模块的输出端与位于后备箱功能区的储能电池模块的输入端电性连接。当电源模块启动时，将电源模块的电源被输送至储能电池模块，对后备箱的储能电池模块进行充电，实现从原车进行取电的目的。
后备箱功能区集中于整车的后备箱位置，主要实现供电和通讯的功能。储能电池模块和智能驾驶网关存放于后备箱功能区。储能电池模块和智能驾驶网关固定安装于后备箱内。
储能电池模块用于给车辆顶部设备供电。
智能驾驶网关（SCU，Smart Control Unit）用于作为边缘计算机5与车辆其他设备的通讯中间件。SCU网关用于转发车辆底盘和边缘计算机5之间的通信消息。SCU网关用于接收边缘计算机5向车辆发送的CAN消息并转发，以控制车辆。智能驾驶网关的输出端与边缘计算机5通讯连接。本实施例中，智能驾驶网关的低电平端CAN_L通过CAN总线与边缘计算机5的低电平端CAN_L电连接，智能驾驶网关的高电平端CAN_H通过CAN总线与边缘计算机5的高电平端CAN_H电连接。
参照图2，车顶功能区集中于整车的车顶位置，主要实现数据采集、处理和转发的功能。车顶功能区固定安装有车顶支架7，整个车顶支架7采用封闭式设计，防水防尘，车顶支架7可以采用高强度塑料外壳，能有效减少车顶支架7的重量。相机、雷达、天线、组合导航组件3、路由器4和边缘计算机5均固定安装于车顶支架7上。储能电池模块的输出端分别通过线束与相机的输入端、雷达的输入端、组合导航组件3的输入端、路由器4的输入端和边缘计算机5的输入端电性连接。相机的输出端、雷达的输出端、组合导航组件3的输出端、路由器4的输出端分别与边缘计算机5通讯连接。车顶功能区内的自动驾驶套件的所有通信线路均在车顶支架7内部完成。车顶到后备箱的连线只有供电线和CAN总线。
进一步地，相机采用fakra汽车连接器同轴线与边缘计算机5连接，以减少行驶中相机接口松动造成的相机图像丢失。
雷达采用航插方式连接边缘计算机5。
参照图3和图4，天线包括主GNSS天线2-1和辅GNSS天线2-2。主GNSS天线2-1和辅GNSS天线2-2使用sma同轴线与组合导航组件3电性连接。主GNSS天线2-1和辅GNSS天线2-2分别固定安装在车顶功能区的车顶支架7的顶部的两端位置。
组合导航组件3采用航插和汽车连接器与边缘计算机5连接并输出同步信号。组合导航组件3固定安装于车顶功能区的车顶支架7内的内底面中心位置，路由器4和边缘计算机5固定安装于车顶功能区的车顶支架7内部，路由器4和边缘计算机5分别位于组合导航组件3的两侧位置。
路由器4可以为5G路由器4，5G路由器4采用千兆水晶头和航插连接线与边缘计算机5进行连接。组合导航网络使用千兆水晶头与5G路由器4连接。
特别地，考虑到现有服务器的噪音较大、功率消耗较高，本申请改用边缘计算机5替代现有的服务器，边缘计算机5的功率低、散热少，能有效减少功率消耗，减少设备的发热噪声，且设备的运算能力能够满足自动驾驶需求。再者，本申请将边缘计算机5安装于车顶功能区，方便后续车辆装配，也使得相机、雷达、天线、组合导航组件3、路由器4等硬件到边缘计算机5的线路无需经过后备箱，经验证，线路设计的整车长度能够控制在5米左右，极大降低了线路通信故障的可能性，从车顶支架7到后备箱只需两根电缆线束，减少了线束的数量，减少了线束被夹断和涉水漏电的风险，也减少了内部空间如后备箱内部或座椅下方位置等的占用；车顶支架7内部只有设备和线束，减少了设备过多地占用车顶支架7的空间。同时，安装于车顶功能区的边缘计算机5及其他自动驾驶套件的整体体积小巧，安装至车顶对整车的外观和结构设计并没有影响。
在一实施例中，边缘计算机5采用双orin边缘计算机5。
现有技术中，大多数L4自动驾驶公司采用的是工控机和服务器作为计算单元，使用功耗较大，算力较低，例如，采用双卡3080ti显卡算力在220TOPS左右，功耗1200w左右，需要使用原车空调给服务器进行降温。而本申请采用双orin边缘计算机5，算力400TOPS，功耗只在120w左右，发热少，不需要原车空调对边缘计算机5进行降温，降低了空调耗电量和计算单元的功耗。
在一实施例中，所述电源模块包括直流电源、保险丝、总开关和变压器；
所述直流电源的正极经所述保险丝、所述总开关与所述变压器的正输入端电连接，所述保险丝和所述总开关串联设置；
所述直流电源的负极与所述变压器的负输入端电连接；
所述变压器的正输出端与所述储能电池模块的正极连接，所述变压器的负输出端与所述储能电池模块的负极连接，所述储能电池模块为24V储能电池。
具体地，参照图1，直流电源可以为12V直流汽车铅酸电池。保险丝可以采用120A保险丝。变压器可以采用12V升24V规格。储能电池模块可以为24V储能电池。12V直流汽车铅酸电池的正极连接120A保险丝，120A保险丝的另一端连接总开关，总开关的另一端连接变压器的正输入端，12V直流汽车铅酸电池的负极连接变压器的负输入端。变压器的正输出端通过60A保险丝与储能电池模块的正极连接，变压器的负输出端与储能电池模块的负极连接。
通过采用24V供电架构，在雷达等传感器的电源分配上只需要借助简单的保险丝进行分配，无需设置电源盒，传感器都可以在不使用电源盒作为转接盒的情况下连接到边缘计算机5上，减少了链路上的延时，可以减少数据的传输延时，提高接口稳定性，保证传输数据的稳定性，对通信有稳定性有一定的提升。
不同于现有方案采用12V铅酸电池和车俩储能电池进行并联的方式，并联一个铅酸电池，直接从铅酸电池进行取电，再使用逆变器升压到220v，供车内设备使用，而本申请采用24V/70AH的低压直流储能电池作为自动驾驶储能设备，修改了电压域，在车辆功率充沛条件下，电源隔离器导通给24V储能设备充电；当车辆空调和音箱使用功率较大时，车辆输出功率不足，电压下降，电源隔离器断开，此时自动驾驶设备使用24V储能设备供电，长时间运行不会对车辆运行安全造成威胁，简化设备，减少了逆变器、转接盒和电源适配器的使用，减少设备发热造成不稳定性的情况出现，提高了系统的安全性，提高了整体系统的电源的稳定性、效率和安全性。
在一实施例中，所述直流电源的负极和所述延时继电器开关之间还电连接有第一时间继电器；
所述保险丝与所述直流电源的负极之间串联有延时继电器开关；
所述第一时间继电器用于根据所述直流电源的输出电压值控制所述延时继电器开关的通断。
所述直流电源为12V直流电池，若所述直流电源的输出电压>13V，所述第一时间继电器延时120S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压>13.8V，所述第一时间继电器延时60S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压<12.8V，所述第一时间继电器延时5min导通，控制所述延时继电器开关吸合；
若所述直流电源的输出电压<11.8V，所述第一时间继电器延时20S导通，控制所述延时继电器开关吸合。
具体地，第一时间继电器串联于12V直流汽车铅酸电池的负极和延时继电器开关之间，延时继电器开关的一端经总开关连接120A保险丝，延时继电器开关的另一端连接12V直流汽车铅酸电池的负极，第一时间继电器检测直流电源的输出电压值，再与预设的判断条件进行比较，匹配输出至延时继电器开关的控制信号，以此控制延时继电器开关的通断，取电后通过DCDC变换器升压到24V进行储能。
若电源模块输入回路的电压>13V，则延时120S打开延时继电器开关；若电源模块输入回路的电压>13.8V，则延时60S打开延时继电器开关；若电源模块输入回路的电压<12.8V，则延时5min关闭延时继电器开关；若电源模块输入回路的电压<11.8V，则延时20S关闭延时继电器开关。
通过在取电前设计直流电源输出电压大小的判断和控制时间的判断再决定是否取电，保护原车电池，进一步保证了车辆电池和车辆的行驶安全。
在一实施例中，一种模块化自动驾驶硬件系统还包括，
安装于驾驶室功能区的电源指示灯和电量表；
所述储能电池模块的正极经所述电源指示灯和所述电量表连接，所述电源指示灯的另一端连接所述储能电池模块的负极；
所述电量表的一端与所述电源指示灯的负极连接，所述电量表的另一端与所述储能电池模块的正极连接。
在一实施例中，一种模块化自动驾驶硬件系统还包括，
安装于驾驶室功能区的自锁电源开关；
所述自锁电源开关的正极与所述储能电池模块的正极电连接，所述自锁电源开关的负极与所述电源指示灯的正极电连接，所述自锁电源开关的负极经位于后备箱功能区的第二时间继电器与所述储能电池模块的负极电连接；
所述第二时间继电器远离储能电池模块的负极的一端还连接有常闭非自锁电源开关，所述常闭非自锁电源开关的另一端与储能电池模块的正极电连接。
具体地，整车还划分有驾驶室功能区。驾驶室功能区集中于整车的驾驶室位置，主要实现控制和数据可视化的功能。控制顶部设备电源通断的设备和显示储能电池模块的电池状态的设备存放于驾驶室功能区。
电源指示灯、电量表、自锁电源开关和常闭非自锁电源开关均固定安装于驾驶室内。第二时间继电器固定安装于后备箱内。
储能电池模块包括储能电池。储能电池的正极经40A保险丝和2A保险丝连接电源指示灯的正极，40A保险丝和2A保险丝串联设置，电源指示灯的负极连接储能电池的负极。
自锁电源开关串联在上述2A保险丝和电源指示灯的正极之间，自锁电源开关的负极经第二时间继电器K4连接储能电池的负极。
电量表的一端与电源指示灯的负极连接，电量表的另一端通过2A保险丝和控制开关S4与40A保险丝远离储能电池正极的一端连接，2A保险丝和控制开关S4串联设置。
第二时间继电器K4远离储能电池模块的负极的一端与常闭非自锁电源开关电连接，常闭非自锁电源开关的另一端与连接电量表的2A保险丝的远离储能电池模块的正极电连接。
上电时，自锁电源开关按下，自动驾驶硬件上电；下电时，自锁电源开关弹起，再按下非自锁电源开关，此时自动驾驶硬件下电。
通过设置电源指示灯和电量表，作为后备箱功能区显示储能电池模块的电池状态的设备。
通过设置自锁电源开关，控制位于后备箱的第二时间继电器的断开和吸合，以控制储能电池模块的通断电，进而控制顶部设备电源的导通/关断，即设置第二时间继电器作为后备箱功能区控制车顶部设备电源导通和关断的设备。同时，位于驾驶室内的自锁电源开关和常闭非自锁电源开关之间互锁，能防止误触导致储能电池模块的电源关闭。使用双开关做冗余设计，以防触动开关造成自动驾驶硬件断电。
在一实施例中，第二时间继电器K4和常闭非自锁电源开关之间还电连接有单向导通二极管，单向导通二极管的正极与常闭非自锁电源开关连接，单向导通二极管的负极与第二时间继电器K4连接。通过设置单向导通二极管，当单向导通二极管两端的反向电压增大到某一数值时,流经单向导通二极管的反向电流会急剧增大，此时单向导通二极管被击穿，处于截止状态,以避免回路中的电流过大而损坏回路中的电子器件。
在一实施例中，雷达包括顶雷达1-1、左雷达1-2和右雷达1-3，连接电量表的2A保险丝和控制开关S4之间分别通过安装于车顶支架7内的10A保险丝与边缘计算机5的输入端、5G路由器4的VCC端口和组合导航组件3的VCC端口、左雷达1-2的VCC端口和右雷达1-3的VCC端口、顶雷达1-1的VCC端口电性连接。
5G路由器4的LAN1端口与边缘计算机5的LAN2端口电连接。5G路由器4的LAN2端口与组合导航组件3的LAN端口电连接。5G路由器4的GND端口与储能电池模块的负极电连接。
组合导航组件3的PPS端口电连接于边缘计算机5的IN_PPS端口。组合导航组件3的GPRMC端口电连接于边缘计算机5的IN_GPRMC端口。组合导航组件3的GND端口与储能电池模块的负极电连接。边缘计算机的GND端口与储能电池模块的负极电连接。
参照图2和图3，在一实施例中，相机可以设置为多个且每个相机的拍摄角度不同，以捕捉更全面的环境图像。例如，相机的数量可以设置为8个，每个相机的拍摄角度分别为前30°、前60°、前120°、后120°、左前120°、左后120°、右前120°和右后120°。其中，左前相机6-1、左后相机6-2、右前相机6-3和右后相机6-4分别固定安装于支架内底面的边角位置。
在一实施例中，所述边缘计算机5上设置有GMSL端口，所述相机的输出端与所述GMSL端口电连接。GMSL端口的数量可以设置为8个。8个相机的输出端分别与边缘计算机5的GMSL1端口、GMSL2端口、GMSL3端口、GMSL4端口、GMSL5端口、GMSL6端口、GMSL7端口和GMSL8端口电连接。
针对现有相机采用GMSL转usb转接盒来传输视频数据，由于usb-A接口不属于车规接口，在震动环境下容易出现松动，造成usb通信失败的问题，故考虑usb不稳定，本申请在边缘计算机5内直接设计相机GMSL接口，直接连接相机，减少usb的不稳定造成的通信失败问题，降低信号线路通信故障。
在一实施例中，所述边缘计算机5内部集成有时间同步芯片，所述雷达通过交换机与所述边缘计算机通讯连接，所述雷达的输出端与所述时间同步芯片电连接。
参照图3和图4，雷达包括顶雷达1-1、左雷达1-2和右雷达1-3，所述左雷达1-2和所述右雷达1-3分别固定安装于所述车顶功能区的车顶支架7的内部两端位置，左雷达1-2位于支架内底面靠近路由器4的一端，右雷达1-3位于支架内底面靠近边缘计算机5的一端，所述顶雷达1-1固定安装于所述车顶功能区的车顶支架7的顶部中心位置。
位于车顶支架7内的连接5G路由器4和组合导航组件3的10A保险丝远离控制开关S4的一端与边缘计算机电连接。交换机的LAN1端口与顶雷达1-1的LAN端口电连接，交换机的LAN2端口与左雷达1-2的LAN端口电连接，交换机的LAN3端口与右雷达1-3的LAN端口电连接，交换机的LAN4端口与边缘计算机5的LAN1端口电连接。
顶雷达1-1的PPS端口、左雷达1-2的PPS端口和右雷达1-3的PPS端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_PPS端口，顶雷达1-1的GPRMC端口、左雷达1-2的GPRMC端口和右雷达1-3的GPRMC端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_GPRMC端口。
综上所述，一种模块化自动驾驶硬件系统通过功能分区设计，将大部分自动驾驶套件集成至车顶，使得边缘计算机5和车顶其他设备之间的线路无需经过后备箱，操作时无需重复开关后备箱，线路设计的整车长度控制在5米左右，有效降低了设备功率、发热能耗和线路通信故障的可能性，保证设备通讯稳定，也减少了内部空间的占用。
在功能不变的情况下，自动驾驶硬件系统减少了转接盒和适配器等，设备数量减少，并按功能分区对自动驾驶套件进行模块化设计，相比于将大部分自动驾驶套件安装于整车的后备箱，本申请将大部分自动驾驶套件安装于整车的车顶，极大减少了后备箱空间的占用，假设整车后备箱的尺寸为928*970mm，原方案中需全部占用，而本申请只使用了300*400mm，有利于保留更多的乘坐空间，极大的减少了空间的占用，提高了车辆空间的利用率，同时，装配简单快捷，生产时只需在原有的车辆装配车间增加一个顶部支架的产线，无需重新设计整体车辆的装配产线，前期投入较少，传感器的标定工作可在车辆装配前进行集中标定，减少车辆装配完成后还需要进入标定车间进行标定的步骤，减少了车辆生产的工序，利于快速部署自动驾驶车辆，能够更好的实现量产和落地，也有效降低了设备功率能耗和发热能耗，传输数据稳定性得到了提升。
采用全24v电器架构，修改了电压域，在电源分配上只需要简单的保险丝进行分配，无需使用转接盒即可连接到边缘计算机5上，简化设备供电，减少了数据的传输延时，保证了数据的稳定性；在车辆功率充沛条件下，电源隔离器导通给24V储能设备充电；当车辆空调和音箱使用功率较大时，车辆输出功率不足，电压下降，电源隔离器断开，此时自动驾驶设备使用24V储能设备供电，长时间运行不会对车辆运行安全造成威胁；减少设备过多和车顶支架7空间的占用，减少了电源适配器的使用和发热造成的不稳定性，提高了系统的安全性，减少转接盒和适配器提高了整体系统的电源的稳定性、效率和安全性，进一步降低了设备的整体功耗，提高了电源转化效率，提高了车辆行驶里程。
在车辆原车电池取电前，设计第一时间继电器，对直流电源输出电压大小进行判断后再决定是否取电，并通过设计延时控制延时继电器开关的吸合和断开，保护原车电池，减少电池过放等事故发生，进一步保证了车辆电池和车辆的行驶安全。
通过继电器控制原车上下电，触发信号连接到驾驶室的扶手箱附件，在设备出现故障时可及时手动断开主电源。
上述一种模块化自动驾驶硬件系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

Claims (12)

1.一种模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，包括，
安装于前舱功能区的电源模块；
安装于后备箱功能区的储能电池模块和智能驾驶网关，所述电源模块的输出端与所述储能电池模块的输入端电性连接；
以及安装于车顶功能区的相机、雷达、天线、组合导航组件、路由器和边缘计算机，所述智能驾驶网关的输出端与所述边缘计算机通讯连接，所述储能电池模块的输出端分别与所述相机的输入端、所述雷达的输入端、所述组合导航组件的输入端、所述路由器的输入端和所述边缘计算机的输入端电性连接，所述相机的输出端、所述雷达的输出端、所述组合导航组件的输出端、所述路由器的输出端与所述边缘计算机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述电源模块包括直流电源、保险丝、总开关和变压器，所述直流电源的正极经所述保险丝、所述总开关与所述变压器的正输入端电连接，所述保险丝和所述总开关串联设置；
所述直流电源的负极与所述变压器的负输入端电连接；
所述变压器的正输出端与所述储能电池模块的正极连接，所述变压器的负输出端与所述储能电池模块的负极连接，所述储能电池模块为24V储能电池。
3.根据权利要求2所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述直流电源的负极和所述延时继电器开关之间还电连接有第一时间继电器；
所述保险丝与所述直流电源的负极之间串联有延时继电器开关；
所述第一时间继电器用于根据所述直流电源的输出电压值控制所述延时继电器开关的通断。
4.根据权利要求3所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述直流电源为12V直流电池，若所述直流电源的输出电压>13V，所述第一时间继电器延时120S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压>13.8V，所述第一时间继电器延时60S断开，控制所述延时继电器开关断开；
若所述直流电源的输出电压<12.8V，所述第一时间继电器延时5min导通，控制所述延时继电器开关吸合；
若所述直流电源的输出电压<11.8V，所述第一时间继电器延时20S导通，控制所述延时继电器开关吸合。
5.根据权利要求1所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，还包括，
安装于驾驶室功能区的电源指示灯和电量表；
所述储能电池模块的正极经所述电源指示灯和所述电量表连接，所述电源指示灯的另一端连接所述储能电池模块的负极；
所述电量表的一端与所述电源指示灯的负极连接，所述电量表的另一端与所述储能电池模块的正极连接。
6.根据权利要求5所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，还包括，
安装于驾驶室功能区的自锁电源开关；
所述自锁电源开关的正极与所述储能电池模块的正极电连接，所述自锁电源开关的负极与所述电源指示灯的正极电连接，所述自锁电源开关的负极经位于后备箱功能区的第二时间继电器与所述储能电池模块的负极电连接；
所述第二时间继电器远离储能电池模块的负极的一端还连接有常闭非自锁电源开关，所述常闭非自锁电源开关的另一端与储能电池模块的正极电连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述相机至少设置八个，每个相机的拍摄角度不同。
8.根据权利要求7所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述边缘计算机上设置有GMSL端口，所述相机的输出端与所述GMSL端口电连接。
9.根据权利要求7所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述相机的数量设置为八个，每个相机的拍摄角度分别为前30°、前60°、前120°、后120°、左前120°、左后120°、右前120°和右后120°。
10.根据权利要求1-6任意一项所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述边缘计算机内部集成有时间同步芯片，所述雷达通过交换机与所述边缘计算机通讯连接，所述雷达的输出端与所述时间同步芯片电连接。
11.根据权利要求10所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述雷达包括顶雷达、左雷达和右雷达，所述顶雷达固定安装于所述车顶功能区的车顶支架的顶部中心位置，所述左雷达和所述右雷达分别固定安装于所述车顶功能区的车顶支架的内部两端位置；
所述顶雷达的LAN端口、所述左雷达的LAN端口和所述右雷达的LAN端口分别电连接于所述交换机的三个LAN端口；
所述交换机的又一LAN端口与所述边缘计算机的LAN端口电连接；
所述顶雷达的PPS端口、所述左雷达的PPS端口和所述右雷达的PPS端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_PPS端口；
所述顶雷达的GPRMC端口、所述左雷达的GPRMC端口和所述右雷达的GPRMC端口均电连接于所述时间同步芯片的OUT_GPRMC端口。
12.根据权利要求1-6任意一项所述的模块化自动驾驶硬件系统，其特征在于，所述边缘计算机采用双orin边缘计算机。
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