CN206493897U - 车辆环境感知系统及自动驾驶汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车辆环境感知系统及自动驾驶车辆，该车辆环境感知系统包括毫米波雷达、摄像模块和处理器。毫米波雷达获取车辆前方障碍物的距离信息。摄像模块用于获取所处环境的影像数据。处理器根据距离信息获取所述车辆行驶方向障碍物距离，根据影像数据获取所述车辆行驶方向的车道线图像及障碍物图像。在本申请实施例中，可以通过毫米波雷达检测车辆行驶中的障碍物，通过摄像模块可以获取车辆行驶环境中的车道线、行人及障碍物图像等信息，可以全方位的感知车辆的行驶环境，给车辆的自主驾驶提供支持。毫米波雷达的整体体积小、质量轻、造价低，对雾、烟、尘等极端环境的穿透能力强。

Description

车辆环境感知系统及自动驾驶汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆数据处理技术领域，具体而言，涉及车辆环境感知系统及自动驾驶汽车。

背景技术

自动驾驶车辆在行驶过程中，需要对周围的环境进行感知检测。但现有的感知系统多是通过激光雷达进行环境检测，但激光雷达在雨雪雾等极端天气下性能较差，且激光雷达采集到的数据量过大，造价昂贵，不易普及。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种车辆环境感知系统及自动驾驶汽车，能够解决上述问题。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种车辆环境感知系统，包括：

至少一个用于获取车辆前方障碍物的距离信息的毫米波雷达；

至少一个用于获取所处环境的影像数据的摄像模块；

与所述毫米波雷达、摄像模块相连接，用于根据所述距离信息获取所述车辆行驶方向障碍物距离，根据影像数据获取所述车辆行驶方向的车道线图像及障碍物图像的处理器，其中：

所述毫米波雷达包括外壳、信号发射装置和信号接收装置，所述外壳内形成空腔，所述信号发射装置和信号接收装置固定在所述空腔中，所述毫米波雷达可通过固定支架固定在车辆上；

所述固定支架包括第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板所在平面相交，所述第一端板包括固定部和转动部，所述第一端板通过所述转动部与所述第二端板转动连接，所述毫米波雷达通过所述外壳固定在所述固定部上，所述固定支架通过所述第二端板固定在所述车辆上。

进一步的，所述车辆包括用于获取所述车辆转弯方向的车载处理器，所述车辆环境感知系统还包括：

与所述转动部连接，用于驱动所述转动部转动的驱动电机；

与所述车载处理器、驱动电机相连接，用于当所述车辆转弯，控制所述驱动电机驱动所述转动部与所述车辆转弯方向一致的方向转动的控制器。

进一步的，所述信号发射装置包括多个设置在雷达板上的可发射毫米波雷达信号的射频模块。

进一步的，所述驱动电机为步进电机。

进一步的，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体、下壳体上分别设置有固定孔，所述上壳体、下壳体通过穿过所述固定孔的螺栓固定连接。

进一步的，所述上壳体、下壳体之间固定有防水垫。

进一步的，还包括为所述车辆环境感知系统供电的电源模块。

进一步的，所述电源模块包括电池单元和与所述车辆的车载电源连接的连接端。

进一步的，所述毫米波雷达与所述第二端板之间固定有减震垫。

本实用新型还提供了一种自动驾驶车辆，包括用于控制所述自动驾驶车辆运动、并获取所述自动驾驶车辆的行驶状态参数的车载处理器；及与所述车载处理器连接的权利要求1至9任意一项所述的车辆环境感知系统。

在本申请实施例中，可以通过毫米波雷达检测车辆行驶中的障碍物，通过摄像模块可以获取车辆行驶环境中的车道线、行人及障碍物图像等信息，可以全方位的感知车辆的行驶环境，给车辆的自主驾驶提供支持。毫米波雷达的整体体积小、质量轻、造价低，对雾、烟、尘等极端环境的穿透能力强。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种车辆环境感知系统的安装示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种车辆环境感知系统的功能模块示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种车辆环境感知系统中固定支架和毫米波雷达的连接示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种车辆环境感知系统中固定支架的俯视示意图。

图标：101-毫米波雷达；102-摄像模块；103-处理器；104-固定支架；105-驱动电机；106-控制器；200-车载处理器；1011-外壳；1012-信号发射装置；1013-信号接收装置；1041-第一端板；1042-第二端板；1043-转动部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种车辆环境感知系统，如图1至图4所示，包括毫米波雷达101、摄像模块102、处理器103及固定支架104。

毫米波雷达101用于获取车辆前方障碍物的距离信息，毫米波雷达101采用毫米波段的射频信号作为检测信号。可以采用76至77GHz的毫米波作为载波，调频形式可以采用三角连续波，每个调频周期可以为20至100ms。

所述毫米波雷达101包括外壳1011、信号发射装置1012和信号接收装置1013，所述外壳1011内形成空腔，所述信号发射装置1012和信号接收装置1013固定在所述空腔中，所述毫米波雷达101可通过固定支架104固定在车辆上。信号发射装置1012发射出毫米波信号后，信号可以被障碍物阻挡并返回，信号接收装置1013接受到回波，可以提取回波当中的有效目标信息。这些信息包括但不限于，毫米波雷达101与障碍物的相对距离、相对速度、回波入射角度等信息。处理器103通过接受到的这些信息可以分析出障碍物的具体位置。

摄像模块102用于获取所处环境的影像数据。具体的，摄像模块102可以采用现有技术中的摄像头对车辆行驶环境进行拍摄。通过拍摄到的影像分析处理得到车辆行驶环境的车道线、行人或车辆距离等等信息。

处理器103与所述毫米波雷达101、摄像模块102相连接，用于根据所述距离信息获取所述车辆行驶方向障碍物距离，根据影像数据获取所述车辆行驶方向的车道线图像及障碍物图像。处理器103进行的信息处理可以采用现有技术中的算法实现。

所述固定支架104包括第一端板1041和第二端板1042，所述第一端板1041和第二端板1042所在平面相交，所述第一端板1041包括固定部和转动部1043，所述第一端板1041通过所述转动部1043与所述第二端板1042转动连接，所述毫米波雷达101通过所述外壳1011固定在所述固定部上，所述固定支架104通过所述第二端板1042固定在所述车辆上。

在本申请实施例中，摄像模块102可以设置在车辆的前挡玻璃内，或者设置在其他位置，摄像模块102可以是固定设置的，也可以根据实际需要设置成可转动的形式。处理器103在进行车道线检测时，可以利用现有技术中的Canny边缘检测算法，通过对拍摄到的图像高斯模糊，减少噪声影响，用Sobel(索贝尔)算子对图像求卷积(相当于横纵求导)，并求模获得边缘信息。最后获取预设范围内的值。即可得到车道线的边缘图，再经过抠图、霍夫直线检测得出需要的直线。但是直线还是有很多，因此还需要对直线进行处理，才能把直线融合成一个直线。可以先将图像延长到底部，然后按直线的斜率分成大于0和小于0的两部分，按它们的线段长度加权平均，算出线段的端点。从而得到融合后的车道线。

毫米波雷达101通过固定支架104固定在车辆上，由于毫米波雷达101发射的毫米波信号具有方向性，毫米波雷达101一般设置在车辆的前脸部位、或者可以设置在车辆的其他部位，使毫米波雷达101的信号发射方向朝向车辆的前方。当然，毫米波雷达101的数量本申请实施例并不限制，由于车辆行驶过程中，车辆前方的障碍物信息对车辆的行驶安全最为关键。作为本申请的一种实施方式，毫米波雷达101可以通过固定支架104固定在车辆上，使毫米波雷达101的信号发射方向朝向车辆的前方。

此外，所述车辆包括用于获取所述车辆转弯方向的车载处理器200，所述车辆环境感知系统还包括与所述转动部1043连接，用于驱动所述转动部1043转动的驱动电机105；及与所述车载处理器200、驱动电机105相连接，用于当所述车辆转弯，控制所述驱动电机105驱动所述转动部1043与所述车辆转弯方向一致的方向转动的控制器106。

车辆在行驶过程中经常会出现转弯的情形，由于毫米波雷达101发射的信号具有方向性，车辆在转弯过程中，车辆是沿着弯道运动的，但如果毫米波雷达101固定在车辆上的相对位置不变，由于毫米波雷达101波束的探测范围不变，道路弯曲就可能给毫米波雷达101带来一定的盲区，使得毫米波雷达101无法探测到处于弯道内且位于车辆前方的障碍物，带来一定的行驶危险。

车辆上的车载处理器200在车辆行驶过程中会监测车辆的行驶状态，在车辆转弯的过程中会获取车辆的转弯方向，确定车辆是左转还是右转。车辆环境感知系统中的控制器106可以通过车载处理器200获取到的车辆的转弯方向，进而控制驱动电机105运转，驱动电机105与转动部1043连接，驱动转动部1043转动，进而使第二端板1042旋转，最终使得第二端板1042上的毫米波雷达101的信号发射方与车辆的转弯方向一致。

通过控制器106和驱动电机105的配合使得毫米波雷达101可以随着车辆的转弯而旋转，车辆在转弯过程中，与车辆转向同一方向的毫米波雷达101相较不能转动的情况，可以更早的发现弯道里处于车辆前方的障碍物，更全面的感知车辆的行驶环境，保证车辆的行驶安全。

具体的，所述信号发射装置1012包括多个设置在雷达板上的可发射毫米波雷达101信号的射频模块。所述驱动电机105为步进电机。所述外壳1011包括上壳体和下壳体，所述上壳体、下壳体上分别设置有固定孔，所述上壳体、下壳体通过穿过所述固定孔的螺栓固定连接。

所述上壳体、下壳体之间固定有防水垫。通过设置防水垫，可以提高外壳1011的防水效果，由于车辆的行驶路况非常复杂，在一些雨雪天气或其他复杂路况，环境中的水或灰尘可能会通过上下壳体之间的缝隙进入到外壳1011内部，对内部的元件造成损害，通过设置防水垫可以避免外界环境中的杂质进入外壳1011，延长毫米波雷达101的工作寿命。

此外，还包括为所述车辆环境感知系统供电的电源模块。所述电源模块包括电池单元和与所述车辆的车载电源连接的连接端。通过电池单元可以单独为车辆感知系统进行供电，通过连接端可以车载电源供电，具体的供电形式可以根据实际需要进行调整。

所述毫米波雷达101与所述第二端板1042之间固定有减震垫。车辆在行驶过程中并不是平稳的，即使通过车辆的悬架系统将震动过滤后，车辆除悬架的其他部件仍然会发生震动，毫米波雷达101固定在车辆上，这样的震动同样会传递到毫米波雷达101上，给毫米波雷达101的正常工作带来一定程度的影响。通过设置减震垫，可以将传递到毫米波雷达101上的震动过滤掉，使毫米波雷达101的工作环境更平稳。

综上所述，在本申请实施例中，可以通过毫米波雷达101检测车辆行驶中的障碍物，通过摄像模块102可以获取车辆行驶环境中的车道线、行人及障碍物图像等信息，可以全方位的感知车辆的行驶环境，给车辆的自主驾驶提供支持。毫米波雷达101的整体体积小、质量轻、造价低，对雾、烟、尘等极端环境的穿透能力强。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车辆环境感知系统，其特征在于，包括：

至少一个用于获取车辆前方障碍物的距离信息的毫米波雷达；

至少一个用于获取所处环境的影像数据的摄像模块；

与所述毫米波雷达、摄像模块相连接，用于根据所述距离信息获取所述车辆行驶方向障碍物距离，根据影像数据获取所述车辆行驶方向的车道线图像及障碍物图像的处理器，其中：

所述毫米波雷达包括外壳、信号发射装置和信号接收装置，所述外壳内形成空腔，所述信号发射装置和信号接收装置固定在所述空腔中，所述毫米波雷达可通过固定支架固定在车辆上；

所述固定支架包括第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板所在平面相交，所述第一端板包括固定部和转动部，所述第一端板通过所述转动部与所述第二端板转动连接，所述毫米波雷达通过所述外壳固定在所述固定部上，所述固定支架通过所述第二端板固定在所述车辆上。

2.根据权利要求1所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述车辆包括用于获取所述车辆转弯方向的车载处理器，所述车辆环境感知系统还包括：

与所述转动部连接，用于驱动所述转动部转动的驱动电机；

与所述车载处理器、驱动电机相连接，用于当所述车辆转弯，控制所述驱动电机驱动所述转动部与所述车辆转弯方向一致的方向转动的控制器。

3.根据权利要求2所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述信号发射装置包括多个设置在雷达板上的可发射毫米波雷达信号的射频模块。

4.根据权利要求2所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。

5.根据权利要求2所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体、下壳体上分别设置有固定孔，所述上壳体、下壳体通过穿过所述固定孔的螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述上壳体、下壳体之间固定有防水垫。

7.根据权利要求1所述的车辆环境感知系统，其特征在于，还包括为所述车辆环境感知系统供电的电源模块。

8.根据权利要求7所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述电源模块包括电池单元和与所述车辆的车载电源连接的连接端。

9.根据权利要求1所述的车辆环境感知系统，其特征在于，所述毫米波雷达与所述第二端板之间固定有减震垫。

10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括用于控制所述自动驾驶车辆运动、并获取所述自动驾驶车辆的行驶状态参数的车载处理器；及与所述车载处理器连接的权利要求1至9任意一项所述的车辆环境感知系统。