CN209764111U - 用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，涉及导航定位技术领域，所述用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，包括：外壳，以及安装在所述外壳内部的惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备，且所述惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机均与所述信号处理设备电连接，所述信号处理设备用于对所述惯性测量单元测量得到的姿态信息和所述全球导航卫星系统接收机获取的速度和位置信息进行处理并输出。外壳可以对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机起到保护作用，即使自动驾驶设备行进至恶劣的环境，也能减少惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机受到的伤害，进而增强自动驾驶设备的行动稳定性，延长使用寿命。

Description

用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置

技术领域

本实用新型涉及导航定位技术领域，尤其是涉及一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置。

背景技术

近年来，随着我国经济的迅速发展，汽车已经逐步进入中国普通百姓家庭。汽车的普及和汽车保有量的不断的提高更加凸显了日益恶化的交通拥堵和环境污染等问题，且交通安全事故所造成的人们生命财产安全损失居高不下。而随着计算机、人工智能等技术的不断发展，无人智能汽车技术和系统也逐渐成熟。无人自动驾驶技术的迅速发展将给汽车工业带来新的变革和机会。

无人智能驾驶，是指通过给车辆装备智能软件和多种感应设备，包括车载激光测距传感器、微波雷达、惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机以及摄像头等，实现车辆的自主安全驾驶，安全高效地到达目的地并达到完全消除交通事故。而无人车的自主定位技术一直是无人车智能驾驶系统开发的关键和核心技术。

无人驾驶车辆可能需要在恶劣的环境下行驶，这就对其内部的定位装置的结构稳定性提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置及无人车，以缓解了现有无人车应对复杂环境能力较低的技术问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供的一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，包括：外壳，以及安装在所述外壳内部的惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备，且所述惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机均与所述信号处理设备电连接，所述信号处理设备用于对所述惯性测量单元测量得到的姿态信息和所述全球导航卫星系统接收机获取的速度和位置信息进行处理并输出。

进一步的，包括固定安装在所述外壳上的电源板，所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备均与所述电源板电连接，用于对所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备供电。

进一步的，所述惯性测量单元通过螺栓连接在所述外壳上，并通过电器连接器与所述信号处理设备电连接。

进一步的，所述信号处理设备通过螺栓连接在所述外壳上，并通过板对板连接器与所述电源板电连接。

进一步的，所述外壳包括底座、盒体和密封圈，所述盒体扣盖在所述底座上，所述密封圈设置在所述底座和所述盒体之间，用于增加所述底座和盒体之间的密封性。

进一步的，所述底座的内壁上设置有用于安装所述惯性测量单元的定位凹槽。

进一步的，所述外壳的外壁上设置有散热结构。

进一步的，所述底座的下表面上设置有向所述盒体方向凹陷的凹陷部，所述凹陷部内间隔设置有多条散热片。

进一步的，所述外壳上设置有用于连接所述外壳内外的防水透气阀。

进一步的，所述信号处理设备上设置有用于与外界连接的航空接头，所述盒体的侧壁上设置有用于使所述航空接头贯穿安装的通孔。

进一步的，所述全球导航卫星系统接收机与信号处理设备之间通过板对板连接器实现电连接；所述全球导航卫星系统接收机和所述信号处理设备之间设置有支撑柱，所述支撑柱的一端与所述信号处理设备连接，另一端与所述全球导航卫星系统接收机连接。

进一步的，所述支撑柱的数量为四个，四个所述支撑柱分别位于所述信号处理设备的四角。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，包括：外壳，以及安装在所述外壳内部的惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备，且所述惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机均与所述信号处理设备电连接；所述惯性测量单元用于实时的测量自动驾驶设备的姿态参数，所述全球导航卫星系统接收机用于对全球导航卫星系统天线接收的卫星信号进行处理，并解算出自动驾驶设备的位置和速度信息，所述信号处理设备对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机获取的信号进行耦合计算，并实时的输出自动驾驶设备的位置、姿态和速度信息，以便自动驾驶设备做出相应的动作。因为这惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机的重要性，所以将这两个模块集成密封在安装在同一个外壳内，外壳可以对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机起到保护作用，即使自动驾驶设备行进至恶劣的环境，也能减少惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机受到的伤害，进而增强自动驾驶设备的行动稳定性，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置的底座的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置的正视图。

图标：110-底座；111-定位凹槽；112-散热片；113-通风槽；120-盒体；121-防水透气阀；130-密封圈；200-惯性测量单元；300-全球导航卫星系统接收机；400-信号处理设备；500-支撑柱；600-电源板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，包括：外壳，以及安装在所述外壳内部的惯性测量单元200、全球导航卫星系统接收机300和信号处理设备400，且所述惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300均与所述信号处理设备400电连接，所述惯性测量单元200用于实时的测量自动驾驶设备的姿态参数，所述全球导航卫星系统接收机300用于对全球导航卫星系统天线接收的卫星信号进行处理，并解算出自动驾驶设备的位置和速度信息，所述信号处理设备400用于对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机获取的信号进行耦合计算，并实时的输出自动驾驶设备的位置、姿态和速度信息。将本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置安装在自动驾驶设备上，通过惯性测量单元200可以采集到该自动驾驶设备的朝向，通过全球导航卫星系统接收机300可以确定自动驾驶设备在地球上的位置，上述这两个模块就可以确定自动驾驶设备位置和姿态，然后再通过信号处理设备400将确定的位置和姿态信息发送至自动驾驶设备，以便自动驾驶设备做出相应的动作。因为这惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300的重要性，所以将这两个模块集成密封在安装在同一个外壳内，外壳可以对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机起到保护作用，即使自动驾驶设备行进至恶劣的环境，也能减少惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机受到的伤害，进而增强自动驾驶设备的行动稳定性，延长使用寿命。

用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置包括：固定安装在所述外壳上的电源板600，所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备均与所述电源板600电连接，用于对所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备供电。

惯性测量单元通过螺栓连接在所述外壳上，使其与外壳具有相同的运动状态，避免颠簸造成惯性测量单元与外壳磕碰。惯性测量单元通过电器连接器与所述信号处理设备电连接。

信号处理设备通过螺栓连接在所述外壳上，用于增加信号处理设备的稳定性，避免颠簸造成的接收损伤。信号处理设备通过板对板连接器与所述电源板600电连接。

自动驾驶设备可以为无人车或者无人机或者机器人等设备。

具体的，所述惯性测量单元200的信号可以为stim300，全球导航卫星系统接收机300的型号可以为OEM7720，信号处理设备400可以为PCB电路板。通过集成的方式，将三者进行了组合，使该集成模块具备了确定方向及位置的功能，从而确保了自动驾驶设备的正常工作。

上述装置模块话后能产生的有益效果包括：一方面，模块化处理后，能够更好的确保二者的工作环境稳定，惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300是自动驾驶设备正常工作的基础模块，使用外壳将惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300包裹，通过对外壳密封性能的调整，可以确保惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300在一个稳定的环境下工作。另一方面，模块化处理有利于对该装置进行安装配置，避免了繁杂的线路。当惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300发生故障时，可以对整个装置进行更换，可以使自动驾驶设备的故障排查维修变得更加的方便快捷。

本实用新型实施例提供的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置具体工作流程如下：

通过惯性测量单元200可以实时的测量自动驾驶设备的姿态参数，例如自动驾驶设备为无人车，惯性测量单元200可以检测到无人车的车头朝向；

全球导航卫星系统接收机300可以通过卫星确认上述无人车位于地球上的位置和速度信息；

信号处理设备400可以获取上述的两种信息，对惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机获取的信号进行耦合计算，并实时的输出自动驾驶设备的位置、姿态和速度信息。

优选的，两种信息的发送可以为同时的，有利于后端的程序的计算。

本实施例中，具体的，所述外壳包括底座110、盒体120和密封圈130，所述盒体120扣盖在所述底座110上，底座110和盒体120采用螺栓紧固连接。

如图3所示，所述密封圈130设置在所述底座110和所述盒体120之间，用于增加所述底座110和盒体120之间的密封性。密封圈130可以固定在底座110的上表面上，在底座110的上表面设置有与密封圈130对应的第一安装槽，密封圈130安置在该第一安装槽内，第一安装槽的深度下雨密封圈130的半径。对应的，在盒体120侧边的下端面上设置有第二安装槽，第二安装槽的深度小于密封圈130的半径，当盒体120扣盖在底座110上，密封圈130被压接在第一安装槽和第二安装槽之间。通过螺栓的紧固，可以使被压接在第一安装槽和第二安装槽之间的密封圈130产生形变，填充底座110和盒体120的连接缝隙，提高防水性能。

上述的外壳还可以起到防尘的效果，避免灰尘附着在上述两个模块上，对模块的工作产生影响。

所述底座110的内壁上设置有用于安装所述惯性测量单元200的定位凹槽111。惯性测量单元200的安装位置朝向等因素会影响后期工作使方向确认的精准性，所以，底座110上设置有与惯性测量单元200对应的定位凹槽111，批量生产产生的底座110再安装惯性测量单元200时，惯性测量单元相对于底座110的位置都是固定的，有利于后期的调试。

惯性测量单元200与底座110之间采用螺栓连接。

惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300在工作时会产生热量，热量聚集在外壳内时，会对惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300的正常工作产生影响。为了降低惯性测量单元200和全球导航卫星系统接收机300工作环境的温度，所述外壳的外壁上设置有散热结构。

本实施例中，所述底座110的下表面上设置有向所述盒体120方向凹陷的凹陷部，所述凹陷部内间隔设置有多条散热片112，散热片112垂直于下表面。通过增大外壳的外表面积，进而增加与外界的热交换面积，有利于热量向外辐射。

在底座110的下表面设置凹陷部，可以使散热条与底座110的最底面平齐，有利于装置安装在平面上。

如图4所示，所述底座110的下表面上设置有与所述凹陷部连通的通风槽113，所述通风槽113一端与底座110的侧壁连通，另一端与凹陷部连通。

通风槽113的数量可以为两个，且两个通风槽113分别位于凹陷部的相对两侧，且二者的延伸方向相同，以形成对流。

所述外壳上设置有用于连接所述外壳内外的防水透气阀121。当外壳内的气压增加时，可以将多余的气压卸掉。

信号处理设备400上设置有用于与外界连接的航空接头，所述盒体120的侧壁上设置有用于使所述航空接头贯穿安装的通孔。航空接头与盒体120之间也进行防水处理，以确保外壳的防水防尘性能。

所述全球导航卫星系统接收机300与信号处理设备400之间通过板对板连接器实现电连接，板对板连接器包括公插和母插，例如，公插固定在信号处理设备400上，母插固定在全球导航卫星系统接收机300上，通过连接器实现信号处理设备400与全球导航卫星系统接收机300的电连接。所述电路板和所述信号处理设备400之间设置有支撑柱500，所述支撑柱500的一端与所述电路板可以通过螺栓连接，另一端与所述信号处理设备400可以通过螺栓连接。通过支撑柱实现对全球导航卫星系统接收机300和信号处理设备的连接，当装置发生晃动时，以减少板对板连接器受到的拉扯力，避免插针松动。

所述支撑柱500的数量为四个，四个所述支撑柱分别位于所述信号处理设备的四角，进一步的增强连接强度。

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。

Claims (12)

1.一种用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，包括：外壳，以及安装在所述外壳内部的惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备，且所述惯性测量单元和全球导航卫星系统接收机均与所述信号处理设备电连接，所述信号处理设备用于对所述惯性测量单元测量得到的姿态信息和所述全球导航卫星系统接收机获取的速度和位置信息进行处理并输出。

2.根据权利要求1所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，包括固定安装在所述外壳上的电源板，所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备均与所述电源板电连接，用于对所述惯性测量单元、全球导航卫星系统接收机和信号处理设备供电。

3.根据权利要求2所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述惯性测量单元通过螺栓连接在所述外壳上，并通过电器连接器与所述信号处理设备电连接。

4.根据权利要求3所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述信号处理设备通过螺栓连接在所述外壳上，并通过板对板连接器与所述电源板电连接。

5.根据权利要求1所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述外壳包括底座、盒体和密封圈，所述盒体扣盖在所述底座上，所述密封圈设置在所述底座和所述盒体之间，用于增加所述底座和盒体之间的密封性。

6.根据权利要求5所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述底座的内壁上设置有用于安装所述惯性测量单元的定位凹槽。

7.根据权利要求6所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述外壳的外壁上设置有散热结构。

8.根据权利要求7所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述底座的下表面上设置有向所述盒体方向凹陷的凹陷部，所述凹陷部内间隔设置有多条散热片。

9.根据权利要求8所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述外壳上设置有用于连接所述外壳内外的防水透气阀。

10.根据权利要求5所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述信号处理设备上设置有用于与外界连接的航空接头，所述盒体的侧壁上设置有用于使所述航空接头贯穿安装的通孔。

11.根据权利要求1所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述全球导航卫星系统接收机与信号处理设备之间通过板对板连接器实现电连接；所述全球导航卫星系统接收机和所述信号处理设备之间设置有支撑柱，所述支撑柱的一端与所述信号处理设备连接，另一端与所述全球导航卫星系统接收机连接。

12.根据权利要求11所述的用于确定自动驾驶设备位置和姿态的装置，其特征在于，所述支撑柱的数量为四个，四个所述支撑柱分别位于所述信号处理设备的四角。