CN117341568A - 用于检测恶劣天气条件下自动驾驶车辆位置变化的装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种装置，该装置被配置为在恶劣天气条件下与自动驾驶车辆一起操作。该装置被配置为安装在自动驾驶车辆的底部，并包括至少一个光学深度传感器和至少一个光学投影模块，其中至少一个光学投影模块被配置为向自动驾驶车辆正在行驶的道路上投影光束，该光束为泛光或者预定义的图案，并且至少一个光学深度传感器被配置为检测光束在道路上的投影，以便能够从中提取与自动驾驶车辆沿正在行驶道路的运动相关的信息。

Description

用于检测恶劣天气条件下自动驾驶车辆位置变化的装置
技术领域
本公开大体上涉及自动驾驶车辆的操作，更具体地，涉及在恶劣天气条件下自动驾驶车辆的操作。
背景技术
无人驾驶汽车，也被称为自动驾驶车辆或自动驾驶汽车，是能够感知其环境并在无需人工干预的情况下安全运动的地面车辆。
无人驾驶汽车结合了各种传感器来感知其周围环境，诸如摄像头、雷达、激光雷达、声呐、GPS、里程表和惯性测量单元。先进的控制系统解读从各种传感器接收到的信息，以找出合适的导航路径，以及正在行驶的路线上存在的障碍。
车辆的自动驾驶性通常被分为六个级别。这些级别如下：0级-无自动化；1级-手动控制/共享控制；2级-脱离手；3级-脱离眼；4级-脱离头脑，以及5级-方向盘可选。
为了使自动驾驶车辆的优点得到更广泛的认可，必须妥善处理的直接问题是，自动驾驶汽车在恶劣天气条件下的性能。天气对交通和运输有各种各样的负面影响。全球平均有11.0％的时间出现降水，事实证明，在降雨条件下发生事故的风险比正常条件下高出约70％。此外，像雪、雾、霾和沙尘暴等现象严重降低了能见度，由此给驾驶带来的困难也大幅增加。
目前所有自动驾驶汽车的一个不可避免的问题是：由于安全问题，它们在大雨或大雪中几乎无法运行。尽管已经在恶劣的天气条件下进行了大量的研究和测试，但还没有找到合适的解决方案。造成这些困难的主要原因之一是：在恶劣的天气条件下很难检测到自动驾驶车辆的确切位置和运动方向，因为，为系统提供重要信息以检测汽车的确切位置和运动方向的光学传感器在这种天气条件下往往不能充分运行。此外，在这样的条件下，汽车的GPS传感器往往不能发挥作用。
因此，本发明旨在提供一种在恶劣天气条件下驾驶自动驾驶车辆的解决方案，使自动驾驶汽车能够获得数据，从而使汽车的系统能够不断更新汽车的方向和位置。
发明内容
可以通过参考所附的权利要求书，来总结本公开。
本公开的一目的是提供一种装置，该装置被配置为向自动驾驶车辆提供与车辆的位置相关的不断更新的数据。
本公开的另一个目的是提供一种装置，该装置被配置为提取数据以便能计算自动驾驶车辆的运动。
本发明的其他目的将从以下描述中变得明显。
根据本公开的一实施例，提供了一种被配置为与自动驾驶车辆一起操作的装置，其中该装置被配置为安装在自动驾驶车辆的底部，其中该装置包括至少一个光学深度传感器和至少一个光学投影模块，其中，至少一个光学投影模块被配置为将光束投影到自动驾驶车辆正在行驶的道路上，并且其中，至少一个光学深度传感器被配置为检测光束在道路上的投影，从而能够从中提取与自动驾驶车辆沿正在行驶的道路的运动相关的信息。
在整个说明书和权利要求书中，术语“光束”用于表示泛光或预定义的图案。这两种选择都包括在本发明中。
根据本公开的另一个实施例，至少一个光学深度传感器是图像捕捉模块，其被配置为捕捉(由泛光或投影图案)投影到道路上的被照亮的道路的3D图像。图像捕捉模块可以是一对立体相机，也可以是使用单-SLAM(mono-SLAM)的单个相机(即，通过单目相机检测3D轨迹)。可选地，为了防止所获图像的比例漂移，可以在装置上增加另一传感器(诸如，惯性测量单元(“IMU”))。
根据本公开的另一个实施例，该装置还包括电连接器，该电连接器被配置为将装置内的耗电设备连接到位于自动驾驶车辆内的电源。
根据本公开的另一个实施例，该装置还包括传输工具，该传输工具被配置为能够将与自动驾驶车辆的运动相关的信息传输到至少一个处理器。该至少一个处理器可以位于装置内或装置外，位于自动驾驶车辆内，或位于两者内，其中一些操作由位于装置内的处理器执行，而其他操作则由位于自动驾驶车辆内的处理器执行。传输工具可以是被配置成能够传输数据的电缆或诸如蓝牙、手机、Wi-Fi等的无线传输模块。所有上述选择都应被理解为本发明所包括的内容。
根据本公开的另一个实施例，该装置还包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为接收与自动驾驶车辆的运动相关的信息(诸如，捕捉的3D图像)，并确定在预定时间段(诸如，在两个3D捕捉图像之间延伸的时间段)内自动驾驶车辆的位置发生的变化。
根据本公开的另一个实施例，至少一个处理器还被配置为基于所确定的自动驾驶车辆的位置的变化，确定自动驾驶车辆的当前位置。
根据本公开的另一个实施例，自动驾驶车辆的位置的变化是基于从与自动驾驶车辆的运动相关的信息(诸如，从3D捕捉图像)中提取的数据计算出的运动矢量来确定的。
附图说明
为了更全面地了解本发明，现在参考以下结合附图的详细描述，其中：
图1-示出了根据本发明的一实施例进行解释的，具有安装在自动驾驶汽车底部的装置的自动驾驶汽车的示意图；和
图2-示出了图1中所示的装置110的实施例的示意图。
具体实施方式
在本公开中，术语“包括”旨在具有开放式的含义，因此，当第一要素被陈述为包括第二要素时，第一要素也可以包含一个或多个其他要素，这些要素不一定在这里标出或描述，也不一定在权利要求中记载。
在下面的描述中，为了解释的目的，提出来许多具体的细节，以便通过示例来更好地理解本发明。然而，应该很明显的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下进行实施。
图1示出了自动驾驶汽车100和根据本发明的实施例解释的装置110的示意图，该装置110被配置为能够提供数据，从中可以在恶劣天气条件下确定自动驾驶汽车的运动。装置110面朝下地被安装/附连到自动驾驶汽车100的底部。这样，一方面被遮挡住，避免暴露在直接的降水中；另一方面，能够通过光学投影仪沿着自动驾驶汽车100正在行驶的道路投影光束120(诸如，图案)，该图案即使在恶劣的天气条件下也能被3D相机检测到。检测到的图案的图像被3D相机捕捉。
图2展示了装置110的分解示意图，示出了根据本发明的实施例构建的装置100的示意图表示。装置110包括光学投影仪210，该光学投影仪210位于装置110内，以确保将装置110附接到自动驾驶汽车100上时，光学投影仪210能够将作为泛光或者图案的光束(最好是预定义的图案)投影到自动驾驶汽车100正在行驶的道路上。该图案由光学投影仪210连续投影或在每个预定的时间段(诸如，每隔几毫秒)投影。光学深度传感器，例如是3D相机220，设置在装置110内，以便将3D相机220附接在装置110内时，3D相机220将能够捕捉自动驾驶汽车100正在行驶的道路的多个图像，并且其中，根据该实例的每个图像都包括该图案的瞬时图像。与3D相机220所捕捉的图像相关的数据被转发到处理器230，根据该实例，该处理器也包含在装置110中。然而，应该注意到，还有另一种执行本发明实施例的选择，通过该选择，处理器230位于远离装置110的位置(例如，在自动驾驶汽车110内)，并且捕捉的图像或与捕捉的图像相关的数据被转发到位于装置110外部的处理器。
然后对处理器230接收到的数据进行处理。以下是进行这种处理的方法的一个示例。一旦获得一些帧(图像)，就从这些帧中提取数据，并确定将用于分析投影图案的数据，从而确定用于计算均由不同的立体相机基本上同时拍摄的对应帧对之间的差距的关注范围。
然后，进行映射过程，以获得3D相机所捕捉到的场景的初始估计(研究)。进行该步骤有许多选择，例如应用低分辨率来分析图像或修剪输入数据以获得初始地图。
一旦已经获得了初始地图并从中确定了关注的差距范围(即包含图案的范围)，将在动态的基础上评估差距范围(如有必要则进行更改)。换句话说，对取到的信息进行分析并应用于可被视为微调低分辨率信息的机制中。因此，在重复此步骤时，所获得的差距值变得更接近为正在处理的像素附近的低分辨率差距计算的值。
通过立体匹配算法应用所获得的结果，该算法能够确定用于从每对立体帧生成三维帧的深度值。然后，从获得的一系列连续的三维帧中，估计出自动驾驶汽车的运动，并确定其当前位置。由处理器获得的信息(诸如，自动驾驶汽车所做的运动、其位置等)，通过使用被配置为能够传输数据的电缆，或通过使用用于将上述信息转发到自动驾驶汽车的处理系统的无线传输模块，诸如蓝牙、蜂窝、Wi-Fi等，被转发到自动驾驶汽车本身的处理工具。
在本申请的说明书和权利要求书中，每个动词，“包括”、“包含”和“具有”，及其词形变化，都用来表示动词的宾语或多个宾语不一定是动词的主语或多个主语的成员、组件、元素或部分的完整列表。
本发明已经使用其实施例的详细描述进行了描述，这些实施例是以举例方式提供的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。所描述的实施例包括不同的对象，并非所有的对象在本发明的所有实施例中都需要。本发明的一些实施例只利用了一些对象或对象的可能组合。本领域的人员能想到所描述的本发明的实施例的变型以及所描述的实施例中指出的包括不同特征组合的本发明的实施例。本发明的范围仅受所附权利要求书的限制。

Claims (7)

1.一种被配置为与自动驾驶车辆一起操作的装置，其中所述装置被配置为安装在所述自动驾驶车辆的底部，其中所述装置包括至少一个光学深度传感器和至少一个光学投影模块，其中所述至少一个光学投影模块被配置为将光束投影到所述自动驾驶车辆正在行驶的道路上，并且其中所述至少一个光学深度传感被配置为检测所述光束在所述道路上的投影，从而能够从中提取与所述自动驾驶车辆沿正在行驶的所述道路的运动相关的信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个光学深度传感器是图像捕捉模块，所述图像捕捉模块被配置为捕捉被照亮的所述道路的3D图像。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括电连接器，所述电连接器被配置为将包括在所述装置内的耗电设备连接到所述自动驾驶车辆内的电源。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括传输工具，所述传输工具被配置为能够将与所述自动驾驶车辆的运动相关的所述信息传输到至少一个处理器以进行处理。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为接收与所述自动驾驶车辆的运动相关的所述信息，并确定在预定时间段内所述自动驾驶车辆的位置发生的变化。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为基于所确定的所述自动驾驶车辆的位置的变化，确定所述自动驾驶车辆的当前位置。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述自动驾驶车辆的位置的所述变化是基于从与所述自动驾驶车辆的运动相关的所述信息中提取的数据计算出的运动矢量来确定的。
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