CN115803652A - 用于在车辆的传感器的透镜周围提供气流的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于防止车辆传感器的透镜周围的碎屑积聚和/或用于消除车辆传感器的透镜周围的碎屑的系统和方法。所述传感器可以包括一个或更多个布置在车辆周围的LiDAR单元。可以在传感器的透镜周围布置气流装置。该气流装置可以被配置成在传感器的透镜周围提供气流。向透镜提供的气流可以是围绕透镜的低压恒定气流和/或围绕透镜的高压气流脉冲。

Description

用于在车辆的传感器的透镜周围提供气流的系统和方法
背景技术
自动驾驶车辆和部分自动驾驶车辆使用一个或更多个传感器“查看”道路和周围环境。在某些情况下，使用许多不同的传感器来促进不同程度的自主能力。这些传感器可能会被环境碎屑(例如雨水、灰尘、污垢、树叶、虫子等)遮挡，而这可能削弱和/或损害传感器的操作和性能。目前用于从传感器上清除碎屑的技术可能包括用水或其它液体和化学物质喷洒传感器，而这会对传感器的性能产生不良影响。例如，喷雾在传感器的透镜上残留的液滴和/或化学物质会使传感器的信号失真或潜在地干扰传感器的信号。
附图说明
详细说明是参照附图阐述的。使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。多种实施例可以利用与附图中所示的元件和/或部件不同的元件和/或部件，并且在多种实施例中可能不存在某些元件和/或部件。附图中的元件和/或部件不一定是按比例绘制的。在本公开中，根据上下文，单数和复数术语可以互换使用。
图1示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的系统。
图2示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的俯视图。
图3示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的侧视图。
图4示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的后视图。
图5示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的横截面图。
图6示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的横截面图。
图7示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图8示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图9A示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图9B示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图9C示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图9D示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的分解图。
图9E示意性地示出了本公开的一个或更多个实施例的气流装置的俯视图。
图10示出了本公开的一个或更多个实施例的流程图。
图11示出了本公开的一个或更多个实施例的流程图。
图12示出了本公开的一个或更多个实施例的流程图。
具体实施方式
概述
当前正在开发和部署自动驾驶车辆和驾驶辅助系统，以提高安全性，减少所需的用户输入量，甚至完全消除用户参与。车辆可被配置和/或编程为以完全自主(例如无人驾驶)模式(例如5级自主)或一种或更多种部分自主模式操作。部分自主模式的例子在本领域中被广泛理解为自主级别1到5。具有1级自主能力的自动驾驶车辆(AV)通常可以包括单种自动驾驶员辅助特征，例如转向或加速辅助。自适应巡航控制是包括加速和转向两个方面的1级自主系统的一个例子。车辆中的2级自主能力可以提供转向和加速功能的部分自动化，其中自动化系统由执行非自动化操作(如制动和其它控制)的人类驾驶员监督。车辆中的3级自主能力通常可以提供有条件的自动化和驾驶特征控制。例如，3级车辆自主能力通常包括“环境检测”能力，其中车辆可以独立于当前驾驶员做出明智的决定，例如加速超过缓慢移动的车辆，而当前驾驶员仍然准备在系统不能执行任务的情况下重新控制车辆。4级自主能力包括具有高度自主能力的车辆，这种车辆可以独立于人类驾驶员操作，但是仍然包括用于超控操作的人类控制。四级自动化还可以使自动驾驶模式能够响应于预定义的条件性触发(例如道路危险或系统故障)进行干预。5级自主能力与不需要人类的操作输入的自动驾驶车辆系统相关，并且通常不包括人类操作驾驶控制。最后，车辆可以手动驾驶也在本公开的范围之内。
使用许多不同的传感器来促进上面论述的各种自动驾驶水平。但是，这些传感器可能会被环境碎屑(例如雨水、灰尘、污垢、树叶、虫子等)遮挡，而这可能削弱和/或损害传感器的操作。
本文公开的系统和方法被配置成防止或显著减少碎屑积聚和/或消除车辆传感器的透镜周围的所有或一些碎屑。在一个优选实施例中，所述传感器可以包括一个或更多个布置在车辆周围的光检测和测距(LiDAR)单元。但是，本文公开的系统和方法不限于LiDAR单元。也就是说，在本文中可以使用任何适当的传感器进行导航。例如，所述传感器可以包括多个传感器，这些传感器被配置或编程为在车辆以一种自主模式操作时产生帮助车辆导航的信号。自主驾驶传感器的例子可以包括被配置成使用无线电波检测和定位物体的无线电检测和测距(RADAR)传感器、LiDAR传感器、以及具有轨迹、障碍物检测、物体分类、增强现实和/或其它能力的视觉传感器系统等。当车辆在自主模式下操作时，自主驾驶传感器可以帮助车辆“看到”道路和车辆的周围环境和/或越过各种障碍物。通过这种方式，传感器可以包括RADAR传感器、LiDAR传感器、声纳传感器、音频传感器和/或视频传感器。在本文中可以使用任何适当的传感器组合。
在某些实施例中，一个或更多个传感器可以布置在车辆顶部。例如，LiDAR单元可以作为“宝冠”结构的一部分布置在车辆顶部。在一些情况下，传感器可以包括外部360度透镜。所述透镜可以是静态的。所述透镜可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述透镜可以被配置成保护传感器的内部部件，同时仍然提供对周围环境的信号可视性。传感器的内部部件可以是静态的或动态的(例如旋转)。如果传感器的透镜被遮挡，那么可能会对传感器的操作和可靠性产生不利影响。因此，防止/减少碎屑积聚和/或消除车辆的传感器的透镜周围的碎屑是有益的。
在一些情况下，上述问题可以通过布置在传感器的透镜周围的气流装置来解决。该气流装置可以被配置成在传感器的透镜周围提供气流。所述气流装置可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述气流装置可以被配置成提供在传感器的透镜周围形成“气刀”的气流。在一些情况下，提供给传感器的透镜的气流可以是透镜周围的低压恒定气流和/或透镜周围的相对于低压处于较高压力的气流脉冲。通过这种方式，恒定的气流可以防止/减少传感器透镜周围的碎屑积聚，而较高压力的气流可以消除传感器的透镜周围的碎屑。
在某些实施例中，所述气流装置可以包括布置在传感器周围的管。所述管可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述管可以包括被配置成与传感器的视野(FOV)基本上对应的成角度的表面。根据管相对于传感器的透镜的位置，所述成角度的表面可以是管的顶面和/或底面。通过这种方式，所述成角度的表面可以确保所述管不会干扰传感器的FOV。
在一个示例性实施例中，所述管包括被配置成在传感器周围附接在一起的多个段。例如，所述管可以包括在传感器周围附接在一起的两段。所述管可以由任何适当数量的段构成。这些段可以通过任何适当的方式附接，包括压入配合、卡紧配合、焊接、胶粘和/或用紧固件(例如螺钉、铆钉、磁体等)紧固。
在一个示例性实施例中，所述管被配置成通过一个或更多个紧固件附接至传感器。所述管可以通过任何适当的方式附接，包括焊接、胶粘和/或用紧固件(例如螺钉、铆钉、磁体等)紧固。在一个优选实施例中，所述管可以包括一个或更多个布置在其周围的磁体，这些磁体被配置成与传感器的相应磁体或磁性表面配合。在杆柱上也可以布置相应的磁体，用于将所述管磁性地附接到杆柱上并围绕传感器。
在某些实施例中，所述管包括指向传感器的透镜的出口孔。所述传感器、所述管和所述出口孔可以是基本上圆形的。通过这种方式，所述气流装置使用基本上圆形的出口孔来产生空气射流，该空气射流在传感器的透镜的整个360度范围内(例如360度LiDAR传感器透镜)保持压力和速度，而不会因边界层分离而损失有效性。所述气流装置能够被结合到传感器透镜上，而无需修改透镜，并且能够清洁透镜的所有360度范围。
所述管可以在其中包括挡板。所述挡板可以被配置成在管内分配气流，以确保离开出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在透镜周围积聚和/或从透镜的所有360度范围消除碎屑。所述挡板可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述挡板被配置成在进入的高压空气绕过挡板以对管的后部进行清洁之前对空气进行扩散并将其重新导引至管的前部。
在某些实施例中，所述气流装置可以包括与空气源连通的入口。所述挡板可以布置在管的入口周围，从而根据管的构造使来自空气源的空气从入口一直围绕管提供或者提供至管的远端，以产生从出口孔喷出的空气射流，该射流在传感器透镜的整个360度范围内保持适当的压力和速度。
所述空气源可以是从空气压缩机、鼓风机等供应的压缩空气。在一个优选实施例中，所述压缩机可以包括锥形螺杆压缩机。可以使用任何适当的压缩机或鼓风机。在一些情况下，所述气流装置可以与清洗系统连通。例如，所述清洗系统可以包括与气流装置处于同一条管路上的液体和/或清洁剂。通过这种方式，清洗系统可以将液体和清洁剂提供到气流中，该液体和清洁剂可以通过管的出口喷向传感器的透镜。压缩空气、水和清洁剂的组合可以清除透镜上的任何难以去除的碎屑或积聚物。在某些情况下，所述清洗系统可以省略。
在一个优选实施例中，所述传感器可以包括杆柱、第一LiDAR单元和第二LiDAR单元。第一LiDAR单元可以在第二LiDAR单元上方附接到杆柱上。第一LiDAR单元可以包括第一透镜，第二LiDAR单元可以包括第二透镜。第一空气管可以围绕第一LiDAR单元的底部布置。第一空气管可以包括指向第一透镜的第一出口孔。所述第一出口孔可以将空气竖直向上地导引至第一透镜表面。通过这种方式，所述第一出口孔被配置成在第一透镜周围提供竖直向上的气流，以防止碎屑在第一透镜周围积聚和/或从第一透镜消除碎屑。类似地，第二管可以围绕第二LiDAR单元的顶部布置。所述第二管可以包括指向第二透镜的第二出口孔。所述第二出口孔可以将空气竖直向下导引至第二透镜表面。通过这种方式，所述第二出口孔被配置成在第二透镜周围提供竖直向下的气流，以防止碎屑在第二透镜周围积聚和/或从第二透镜消除碎屑。
在一些情况下，所述第一管包括被配置成与第一LiDAR单元的第一FOV对应的成角度的顶面，而所述第二管包括被配置成与第二LiDAR单元的第二FOV对应的成角度的底面。
在该优选实施例中，所述第一LiDAR单元、所述第一管和所述第一出口孔是基本上圆形的。类似地，所述第二LiDAR单元、所述第二管和所述第二出口孔是基本上圆形的。通过这种方式，所述第一出口孔可以围绕第一LiDAR单元的第一透镜基本上延伸360度，而所述第二出口孔可以围绕第二LiDAR单元的第二透镜基本上延伸360度，这确保能够360度地清洁第一LiDAR单元和第二LiDAR单元的第一透镜和第二透镜。
所述第一管可以包括与空气源连通的第一入口，所述第二管可以包括与该空气源和/或一个不同的空气源连通的第二入口。所述空气源可以是从空气压缩机、鼓风机等供应的压缩空气。在一些情况下，所述第一管和所述第二管可以与清洗系统连通。例如，所述清洗系统可以包括与第一管和/或第二管处于同一条管路上的液体和/或清洁剂。通过这种方式，所述清洗系统可以将液体和清洁剂提供到所述第一管和/或所述第二管中，该液体和清洁剂可以经由第一管和第二管的第一出口孔和第二出口孔喷射到第一传感器和第二传感器的透镜上。所述清洗系统可以被配置成单独或同时地向每个管提供液体和清洁剂。压缩空气、水和清洁剂的组合可以清除第一透镜和第二透镜上的任何难以去除的碎屑或积聚物。
所述第一管可以包括位于其中的第一挡板，该第一挡板被配置成在第一管内分配气流，以确保离开第一出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第一透镜周围积聚和/或从第一透镜消除碎屑。所述第一挡板可以布置在所述第一管的第一入口周围，使得来自空气源的空气一直围绕第一管提供，以产生从第一出口孔喷出的空气射流，该射流在第一LiDAR传感器的第一透镜的整个360度范围内保持适当的压力和速度。类似地，所述第二管可以包括位于其中的挡板，该挡板被配置成在第二管内分配气流，以确保离开第二出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第二透镜周围积聚和/或从第二透镜消除碎屑。所述第二挡板可以布置在所述第二管的第二入口周围，使得来自空气源的空气一直被提供至第二管的远端，以产生从第二出口孔喷出的空气射流，该射流在第二LiDAR传感器的第二透镜的整个360度范围内保持适当的压力和速度。
在下面的详细说明中，将参照附图更详细地说明本公开的这些实施例和其它实施例。
示例性实施例
图1示意性地示出了本公开的一个实施例的用于控制清洁车辆106的传感器104的气流装置102(例如“气刀”)的系统100。系统100可以包括控制器108。控制器108可以包括存储器和一个或更多个处理器。控制器108可以被配置或编程为控制系统100和/或系统100的一个或更多个子系统。在一些情况下，控制器108可以被集成到车辆106的控制系统中。在其它情况下，控制器108可以独立于车辆控制系统操作。可由控制器108控制的子系统的例子可以包括用于控制气流装置102、传感器104、气罐110、压缩机112、各种阀门和/或清洗系统(例如清洁剂储存器114和水储存器116)的一个或更多个系统。
气流装置102被配置成防止或显著减少车辆106的传感器104的透镜周围的碎屑积聚和/或消除车辆106的传感器104的透镜周围的所有或一些碎屑。在一个优选实施例中，传感器104可以包括布置在车辆106周围的一个或更多个LiDAR单元。但是，本文公开的系统和方法不限于LiDAR单元。也就是说，在本文中可以使用任何适当的传感器进行导航。例如，传感器104可以包括多个传感器，这些传感器被配置或编程为在车辆106以一种自主模式操作时产生帮助导航车辆106的信号。自主驾驶传感器的例子可以包括被配置成使用无线电波检测和定位物体的RADAR传感器、LiDAR传感器、以及具有轨迹、障碍物检测、物体分类、增强现实和/或其它能力的视觉传感器系统等。当车辆106在自主模式下操作时，自主驾驶传感器可以帮助车辆106“看到”道路和车辆的周围环境和/或越过各种障碍物。通过这种方式，传感器104可以包括一个或更多个RADAR传感器、LiDAR传感器、声纳传感器、音频传感器和/或视频传感器。在本文中可以使用任何适当的传感器组合。
在某些实施例中，传感器104可以布置在车辆106的顶部。例如，LiDAR单元可以作为“宝冠”结构的一部分布置在车辆106的顶部。在一些情况下，传感器104可以包括外部360度透镜。所述透镜可以是静态的。所述透镜可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述透镜可以被配置成保护传感器104的内部部件，同时仍然提供对周围环境的信号可视性。传感器104的内部部件可以是静态的或动态的(例如旋转)。如果传感器104的透镜被遮挡，那么可能会对传感器104的操作和可靠性产生不利影响。因此，防止/减少碎屑积聚和/或消除车辆106的传感器104的透镜周围的碎屑是有益的。
气流装置102可以被配置成在传感器104的透镜周围提供气流。气流装置102可以是任何适当的尺寸、形状或配置。气流装置102可以被配置成提供在传感器104的透镜周围形成“气刀”的气流。在一些情况下，提供给传感器104的透镜的气流可以是透镜周围的低压恒定气流和/或透镜周围的相对于低压处于较高压力的气流脉冲。通过这种方式，恒定的气流可以防止/减少传感器104的透镜周围的碎屑积聚，而较高压力的气流可以消除传感器104的透镜周围的碎屑。
在某些实施例中，所述气流装置102可以包括与空气源连通的入口118。在一些情况下，所述空气源可以从气罐110供应。例如，可以在气流装置102与气罐110之间的管线中布置阀门120，以控制流向气流装置102的气流。阀门120可以是任何适当的阀门(例如电磁阀等)。气罐110中可以包含从压缩机112供应的压缩空气。在一些情况下，可以省略气罐110，而压缩机112可以直接向气流装置102供应空气。在一个优选实施例中，所述压缩机可以包括锥形螺杆压缩机。可以使用任何适当的压缩机或鼓风机。
在一些情况下，气流装置102可以与清洗系统连通，该清洗系统可以包括清洁剂储存器114和水储存器116。例如，所述清洗系统可以包括与气流装置102处于同一条管路上的液体(例如水)和/或清洁剂。通过这种方式，所述清洗系统可以将来自水储存器116的液体和来自清洁剂储存器114的清洁剂提供到气流中，该气流可以喷射到传感器102的透镜上。虽然所述水储存器被描述为水储存器，但是可以在其中储存任何适当的液体。类似地，虽然所述清洁剂储存器被描述为清洁剂储存器，但是可以在其中储存任何适当的化学物质。压缩空气、水和清洁剂的组合可以清除透镜上的任何难以去除的碎屑或积聚物。水和/或清洁剂可以同时或彼此独立地供应至气流装置102。例如，可以在气流装置102与清洁剂储存器114之间的管线中布置阀门122，以控制清洁剂向气流装置102的流动。阀门122可以是任何适当的阀门(例如电磁阀等)。类似地，可以在气流装置102与水储存器116之间的管线中布置阀门124，以控制水向气流装置102的流动。阀门124可以是任何适当的阀门(例如电磁阀等)。
图2-6示意性地示出了本公开的一个实施例的附接至传感器104的气流装置102。传感器102可以包括杆柱200、第一LiDAR单元202和第二LiDAR单元204。第一LiDAR单元202可以在第二LiDAR单元204上方附接到杆柱200上。杆柱200可以包括从基座208延伸的竖直部分206。杆柱200还可以包括从竖直部分206延伸的水平部分210。水平部分210可以布置在第一LiDAR单元202与第二LiDAR单元204之间并将它们分开。杆柱200可以是任何适当的尺寸、形状或配置。在一些情况下，可以省略第一LiDAR单元202或第二LiDAR单元204。也就是说，本文公开的系统和方法可以同样适用于单个传感器配置或包括两个以上的传感器的传感器配置。
第一LiDAR单元202可以包括第一透镜212，第二LiDAR单元204可以包括第二透镜214。气流装置102可以包括围绕第一LiDAR单元202的底部布置的第一空气管216。类似地，气流装置102可以包括围绕第二LiDAR单元204的顶部布置的第二管218。如图4所示，第一管216围绕第一LiDAR单元202延伸360度，第二管218围绕第二LiDAR单元204基本上延伸360度，除了用于容纳杆柱200的竖直部分206的间隙220之外。
如图5和图6所示，第一空气管216可以包括指向第一透镜212的第一出口孔222。第一出口孔可以将空气竖直向上地导引至第一透镜212的表面。通过这种方式，第一出口孔222被配置成在第一透镜212周围提供竖直向上的气流，以防止碎屑在第一透镜212周围积聚和/或从第一透镜212消除碎屑。第一出口孔222可以是任何适当的尺寸、形状或配置，以在第一透镜212的360度直径和整个竖向长度周围产生“气刀”。第二管218可以包括指向第二透镜214的第二出口孔224。第二出口孔224可以将空气竖直向下地导引至第二透镜214的表面。通过这种方式，第二出口孔224被配置成在第二透镜214周围提供竖直向下的气流，以防止碎屑在第二透镜214周围积聚和/或从第二透镜214消除碎屑。第二出口孔224可以是任何适当的尺寸、形状或配置，以在第二透镜214的360度直径(除了间隙220之外)和整个竖向长度周围产生“气刀”。
在一些情况下，如图6所示，第一管216包括成角度的顶面226，该顶面226被配置成与第一LiDAR单元202的第一FOV 228对应。通过这种方式，成角度的顶面226可以确保第一管216的形状不会干扰第一LiDAR单元202的第一FOV 228。类似地，第二管218包括成角度的底面230，该底面230被配置成与第二LiDAR单元204的第二FOV 232对应。通过这种方式，成角度的底面230可以确保第二管218的形状不会干扰第二LiDAR单元204的第二FOV 232。
第一LiDAR单元202、第一管216和第一出口孔222是基本上圆形的。类似地，第二LiDAR单元204、第二管道218和第二出口孔224是基本上圆形的。通过这种方式，第一出口孔222可以围绕第一LiDAR单元202的第一透镜212基本上延伸360度，而第二出口孔224可以围绕第二LiDAR单元204的第二透镜214基本上延伸360度(除了间隙220之外)，这确保能够沿着第一透镜212和第二透镜214的整个竖向长度360度地清洁它们。
请再次参考图4，第一管216可以包括被配置成与空气源连通的第一入口234，第二管218可以包括被配置成与该空气源和/或一个不同的空气源连通的第二入口236。第一入口234和第二入口236可以包括用于附接来自空气源的供应管线(例如软管等)的附件(例如快速接头、螺纹附件等)。所述空气源可以是从气罐、空气压缩机、鼓风机等供应的压缩空气。在一些情况下，第一管216和第二管218可以与如上文中参照图1说明的清洗系统连通。例如，所述清洗系统可以包括与第一管216和/或第二管218处于同一条管路上的液体和/或清洁剂。通过这种方式，所述清洗系统可以将液体和清洁剂提供到第一管216和/或第二管218中，该液体和清洁剂可以分别经由第一出口孔222和第二出口孔224喷向第一LiDAR单元202的第一透镜212和第二LiDAR单元204的第二透镜214。所述清洗系统可以被配置成单独或同时地向每个管提供液体和清洁剂。压缩空气、水和清洁剂的组合可以清除第一透镜212和第二透镜214上的任何难以去除的碎屑或积聚物。
再次参考图5和图6，第一管216可以在其中包括第一挡板238。第一挡板238可以被配置成在第一管216内分配气流，以确保离开第一出口孔222的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第一透镜212周围积聚和/或从第一透镜212消除碎屑。若没有第一挡板238，则进入第一入口234的空气会在第一入口234附近离开第一出口孔222，而不会到达远离第一入口234的第一管216的径向相对端。因此，第一挡板238确保气流在围绕第一管216离开第一孔238时始终有足够的压力和速度。也就是说，第一挡板238可以布置在第一管216的第一入口234周围，使得来自空气源的空气一直围绕第一管216提供，以产生从第一出口孔222喷出的空气射流，该射流在第一LiDAR传感器202的第一透镜212的整个360度范围内保持适当的压力和速度。第一挡板238可以在第一管216内向远离第一入口234的两个方向延伸。在一些情况下，第一挡板238可以至少部分地(例如30％)在第一管216内和围绕第一管216的直径延伸。类似地，第二管218可以在其中包括第二挡板240。第二挡板240可以被配置成在第二管218内分配气流，以确保离开第二出口孔224的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第二透镜214周围积聚和/或从第二透镜214消除碎屑。若没有第二挡板240，则进入第二入口236的空气可能在第二入口236附近离开第二出口孔224，而不会到达第二管218的远端。因此，第二挡板240确保气流在围绕第二管218离开第二孔240时始终有足够的压力和速度。也就是说，第二挡板240可以布置在第二管218的第二入口236周围，使得来自空气源的空气一直围绕第二管218提供，以产生从第二出口孔224喷出的空气射流，该射流在第二LiDAR传感器204的第二透镜214的整个360度范围内保持适当的压力和速度。第二挡板240可以在第二管218内向远离第二入口236的方向延伸。在一些情况下，第二挡板240可以至少部分地(例如30％)在第二管218内和围绕第二管218的直径延伸。
在某些实施例中，如图7-9E所示，第一管216可以是在第一LiDAR单元202上滑动的整体管。第二管218可以包括被配置成围绕第二LiDAR单元204附接在一起的多个段。例如，第二管218可以包括第一段242和第二段244。第一段242和第二段244可以在第二LiDAR单元204周围附接在一起。第二管218的多段配置使得第二管218能够处于第二LiDAR单元204周围，而不受杆柱200的干扰。虽然被示为两段，但是第二管218可以被分成更多的段。第二管218可以由任何适当数量的段构成。第一段242和第二段244可以压入配合。例如，第一段242可以包括凸形附件246，而第二段244可以包括相应的凹形附件248。
图9A至9E按顺序示出了气流装置被围绕第一LiDAR单元202和第二LiDAR单元204组装。在一个示例性实施例中，第一管216和/或第二管218被配置成通过一个或更多个紧固件分别附接至第一LiDAR单元202和第二LiDAR单元204或者杆柱200。第一管216和/或第二管218可以通过任何适当的方式附接，包括焊接、胶粘和/或用紧固件(例如螺钉、铆钉、磁体等)紧固。在一个优选实施例中，第一管216和/或第二管218可以包括布置在其周围的一个或更多个磁体，这些磁体被配置成分别与第一LiDAR单元202和第二LiDAR单元204或杆柱200的相应磁体或磁性表面配合。
示例性方法
图10是示出本公开的一个或更多个实施例的用于防止或显著减少车辆的传感器的透镜周围的碎屑积聚和/或消除车辆的传感器的透镜周围的所有或一些碎屑的示例性方法300的流程图。
在方法300的框302处，气流装置被置于LiDAR单元周围。该气流装置可以包括布置在LiDAR单元周围的管。所述管可以是任何适当的尺寸、形状或配置。所述管可以包括被配置成与LiDAR单元的视野(FOV)基本上对应的成角度的表面。根据管相对于LiDAR单元的透镜的位置，所述成角度的表面可以是管的顶面和/或底面。通过这种方式，所述成角度的表面可以确保所述管不会干扰LiDAR单元的FOV。
在某些实施例中，所述管包括指向LiDAR单元的透镜的出口孔。所述LiDAR单元、所述管和所述出口孔可以是基本上圆形的。通过这种方式，所述气流装置使用基本上圆形的出口孔来产生空气射流，该空气射流在LiDAR单元的透镜的整个360度范围内保持压力和速度，而不会因边界层分离而损失有效性。在一些情况下，所述气流装置能够被结合到LiDAR单元的透镜上，而不需要对透镜或LiDAR单元进行整体修改，并且能够清洁LiDAR单元的透镜的所有360度范围。
当在步骤302中将气流装置置于LiDAR单元周围的适当位置后，在步骤304中，可以将气流装置配置成在LiDAR单元的透镜周围提供恒定的气流。所述恒定的气流可以通过控制器108来控制。所述恒定的气流可以处于较低的压力下。所述恒定的气流可以防止/减少碎屑在LiDAR单元的透镜周围积聚。在一些情况下，可以省略提供恒定气流的步骤304。
在方法300的步骤306中，可以确定在LiDAR单元的透镜上是否有碎屑。在一些情况下，这种确定可以由控制器108进行，控制器108可以与一个或更多个与LiDAR单元相关联的传感器通信，这些传感器被配置成监视LiDAR单元的透镜的表面。也就是说，可以使用一个或更多个传感器来检测在LiDAR单元的透镜上是否存在阻碍物(例如碎屑)。在其它情况下，如果控制器108确定LiDAR单元的感测能力受到损害，那么可以确定在LiDAR单元的透镜上有碎屑。例如，LiDAR单元的信号强度可能低于阈值，这可能表明在LiDAR单元的透镜上存在阻碍物(例如碎屑)。
在方法300的步骤310中，若确定在LiDAR单元的透镜上存在阻碍物(例如碎屑)，则可以将气流装置配置成以较高的压力在LiDAR单元的透镜周围提供空气脉冲。例如，控制器108可以指令气流装置在LiDAR单元的透镜周围提供一次或多次空气脉冲。通过这种方式，较高压力的空气脉冲可以消除LiDAR单元的透镜周围的碎屑。若控制器108确定在LiDAR单元的透镜上没有碎屑，则方法300可以在步骤308结束。
在一些情况下，所述气流装置可以与清洗系统连通，该清洗系统可以包括与气流装置处于同一条管路上的液体和/或清洁剂。通过这种方式，控制器108可以控制阀门120、122和124中的一个或更多个的操作，以向气流中提供液体和清洁剂，该液体和清洁剂可以作为空气脉冲的一部分经由所述管的出口孔喷向传感器的透镜。压缩空气、水和清洁剂的组合可以清除透镜上的任何难以去除的碎屑或积聚物。在水和/或清洁剂被喷射到透镜上之后，控制器108可以提供指令以提供附加的空气脉冲，以消除任何残留在透镜上的水或清洁剂。
图11是示出本公开的一个或更多个实施例的由控制器108(或车辆本地的和/或经由“云”通过网络提供的其它计算装置或计算装置的组合)执行的用于防止或显著减少车辆传感器的透镜周围的碎屑积聚和/或消除车辆传感器的透镜周围的所有或一些碎屑的示例性方法400的流程图。在框402处，所述方法可以包括由控制器108确定在LiDAR单元的透镜周围是否存在碎屑。例如，可以使用一个或更多个传感器来检测在LiDAR单元的透镜上是否存在阻碍物(例如碎屑)。在其它情况下，如果控制器108确定LiDAR单元的感测能力受到损害，那么可以确定在LiDAR单元的透镜上有碎屑。例如，LiDAR单元的信号强度可能低于阈值，这可能表明在LiDAR单元的透镜上存在阻碍物(例如碎屑)。
当确定在LiDAR单元的透镜周围有碎屑之后，控制器108可以在框404处启动气流装置。例如，所述气流装置可以被配置成以较高压力在LiDAR单元的透镜周围提供空气脉冲。例如，控制器108可以指令气流装置在LiDAR单元的透镜周围提供一次或多次空气脉冲。通过这种方式，较高压力的空气脉冲可以消除LiDAR单元的透镜周围的碎屑。
在一些情况下，还可以在框406处启动清洗系统。例如，控制器108可以控制阀门120、122和124中的一个或更多个的操作，以向气流中提供液体和清洁剂，该液体和清洁剂可以作为空气脉冲的一部分经由所述管的出口孔喷向传感器的透镜。
图12是示出本公开的一个或更多个实施例的由控制器108(或车辆本地的和/或经由“云”通过网络提供的其它计算装置或计算装置的组合)执行的用于防止或显著减少车辆传感器的透镜周围的碎屑积聚和/或消除车辆传感器的透镜周围的所有或一些碎屑的示例性方法500的流程图。在框502处，所述方法可以包括由控制器激活气流装置以在LiDAR的镜头周围提供恒定的气流。所述恒定的气流可以处于较低的压力下。所述恒定的气流可以防止/减少碎屑在LiDAR单元的透镜周围积聚。
在框504处，所述方法可以包括由控制器108确定在LiDAR单元的透镜周围是否存在碎屑。例如，可以使用一个或更多个传感器来检测在LiDAR单元的透镜上是否存在阻碍物(例如碎屑)。在其它情况下，如果控制器108确定LiDAR单元的感测能力受到损害，那么可以确定在LiDAR单元的透镜上有碎屑。例如，LiDAR单元的信号强度可能低于阈值，这可能表明在LiDAR单元的透镜上存在阻碍物(例如碎屑)。
当确定在LiDAR单元的透镜周围有碎屑之后，控制器108可以在框506处启动气流装置。例如，所述气流装置可以被配置成以较高压力在LiDAR单元的透镜周围提供空气脉冲。例如，控制器108可以指令气流装置在LiDAR单元的透镜周围提供一次或多次空气脉冲。通过这种方式，较高压力的空气脉冲可以消除LiDAR单元的透镜周围的碎屑。
在一些情况下，还可以在框508处启动清洗系统。例如，控制器108可以控制阀门120、122和124中的一个或更多个的操作，以向气流中提供液体和清洁剂，该液体和清洁剂可以作为空气脉冲的一部分经由所述管的出口孔喷向传感器的透镜。
虽然在上文中说明了本公开的一些具体实施例，但是许多其它修改和替代实施例也在本公开的范围之内。例如，相对于特定装置或部件说明的任何功能可以由另一个装置或部件执行。此外，虽然在上文中说明了具体的装置特征，但是本公开的实施例可以涉及许多其它装置特征。此外，虽然在上文中相对于特定配置说明了本公开的实施例，但是许多其它配置也在本公开的范围之内。此外，虽然在上文中相对于特定类型或配置的系统和装置的说明了本公开的实施例，但是许多其它类型和配置也在本公开的范围之内。
虽然在上文中使用特定于结构特征和/或方法动作的语言说明了实施例，但是应理解，本公开不限于所说明的具体特征或动作。相反，具体的特征和动作是作为实现实施例的示例性形式公开的。除非另有说明或在所使用的上下文中另行理解，否则本文所使用的“能够”、“可以”、“可能”、“可”等条件性表述一般旨在传达某些实施例可能包括而其它实施例不包括某些特征、元素和/或步骤的含义。因此，这种条件语言一般并非意图暗示所述的特征、元素和/或步骤对于一个或更多个实施例是必要的。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
包含透镜的传感器；以及
布置在透镜周围的气流装置，其中所述气流装置包括指向透镜的出口孔，该出口孔被配置成在透镜周围提供气流，以防止透镜周围的碎屑积聚和/或从透镜消除碎屑。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述气流装置包括围绕传感器布置的管。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述管包括被配置成与传感器的视野对应的成角度的表面。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述管包括被配置成围绕所述传感器附接在一起的多个段，并且其中所述管被配置成经由一个或更多个紧固件附接至传感器。
5.如权利要求2所述的系统，其中，所述管包括指向透镜的出口孔。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述传感器、所述管和所述出口孔是基本上圆形的，并且其中所述管围绕传感器延伸大约360度，使得所述出口孔围绕透镜延伸大约360度。
7.如权利要求5所述的系统，其中，所述管包括位于其中的挡板，该挡板被配置成在所述管内分配气流，以确保离开所述出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在透镜周围积聚和/或从透镜消除碎屑。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述传感器包括LiDAR单元。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述气流装置包括与空气源连通的入口。
10.如权利要求1所述的系统，还包括与所述气流装置连通的清洗系统。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述清洗系统包括与气流装置处于同一条管路上的液体和清洁剂。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述气流装置被配置成在透镜周围提供(i)恒定气流和/或在透镜周围提供(ii)气流脉冲。
13.如权利要求1所述的系统，其中，所述传感器包括第一LiDAR单元和第二LiDAR单元。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述气流装置包括：
具有指向第一LiDAR单元的第一透镜的第一出口孔的第一管；以及
具有指向第二LiDAR单元的第二透镜的第二出口孔的第二管。
15.一种系统，包括：
杆柱；
附接至杆柱的第一LiDAR单元，其中该第一LiDAR单元包括第一透镜；
附接至杆柱的第二LiDAR单元，其中该第二LiDAR单元包括第二透镜；
布置在第一LiDAR单元周围的第一管，其中所述第一管包括指向第一透镜的第一出口孔，其中所述第一出口孔被配置成在第一透镜周围提供气流，以防止碎屑在第一透镜周围积聚和/或从第一透镜消除碎屑；以及
布置在第二LiDAR单元周围的第二管，其中所述第二管包括指向第二透镜的第二出口孔，其中所述第二出口孔被配置成在第二透镜周围提供气流，以防止碎屑在第二透镜周围积聚和/或从第二透镜消除碎屑。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一管包括被配置成与第一LiDAR单元的视野对应的成角度的表面，并且其中所述第二管包括被配置成与第二LiDAR单元的视野对应的成角度的表面。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一LiDAR单元、所述第一管和所述第一出口孔是基本上圆形的，并且其中所述第二LiDAR单元、所述第二管和所述第二出口孔是基本上圆形的。
18.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一管包括位于其中的第一挡板，该第一挡板被配置成在第一管内分配气流，以确保离开第一出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第一透镜周围积聚和/或从第一透镜消除碎屑，并且其中所述第二管包括位于其中的第二挡板，该第二挡板被配置成在第二管内分配气流，以确保离开第二出口孔的气流具有足够的压力和速度，从而防止碎屑在第二透镜周围积聚和/或从第二透镜消除碎屑。
19.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一管包括与空气源连通的第一入口，并且其中所述第二管包括与该空气源和/或一个不同的空气源连通的第二入口。
20.一种用于防止车辆传感器的透镜周围的碎屑积聚和/或用于通过透镜周围的气流装置消除车辆传感器的透镜周围的碎屑的方法，该方法包括：
确定在透镜周围是否有碎屑；
确定在透镜周围提供气流，以消除透镜周围的碎屑；并且
使气流装置在透镜周围提供(i)恒定气流和/或在透镜周围提供(ii)气流脉冲。
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