CN209852177U - 一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，该系统车载控制器以及分别与车载控制器连接的激光雷达、广角摄像头、超声波雷达和导航定位装置，所述的激光雷达设有两个，分别设置在清扫车车身前端的两个边角处，所述的超声波雷达设置12个，分别安装在清扫车车身的前端、后端及左右两侧，所述的广角摄像头设有一个安装在清扫车车身前端的中轴线位置，所述的导航定位装置包括惯性测量单元、GPS天线和RTK信号接收器，GPS天线至少设置两个，分别安装在清扫车车身顶部，且依次等距纵向排列在车身中轴线上。与现有技术相比，本实用新型具有使用的传感器数量较少、检测盲区较小等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及低速无人自动驾驶领域，尤其是涉及一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统。
背景技术
目前无人驾驶无论是技术上那还是政策法规上，距离乘用车真正意义上实现完全的自动驾驶还存在一定距离，并且大多数的自动驾驶方案存在传感器众多，成本高昂等问题，因此通过自动清扫车，实现一定场景内自动驾驶技术的先行落地，是一种低速无人驾驶技术实现的新的解决方案。
环境感知技术是无人驾驶的核心技术之一。自动驾驶汽车在进行自主行驶的时候需要对周围环境进行感知，进而根据所得到的环境信息做出行为决策。环境感知能力是实现自动驾驶的前提，只有对汽车周围的环境进行准确和快速的感知，自动驾驶才可能得以实现。
自动驾驶汽车通过车上安装的各类传感器来获取周围环境信息，常用的传感器包括：激光雷达、数码摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、GPS卫星定位模块等。这些传感器依据不同的原理获取环境数据并发送到自动驾驶电脑系统，自动驾驶电脑系统获取环境数据之后还需要采用一定的方法提取出数据中对于智能行为决策有用的信息，由这些各类传感器共同构成的系统，即为无人驾驶车的环境感知系统。
在现有的环境感知系统中，受限于传感器的数量及不同传感器之间的组合方式，大多存在盲区过大，或者为了减小盲区，而导致的传感器数量过多，成本过高的问题。本实用新型的目的就是在合理选用传感器种类及数量的基础上，通过合理的布置，进而在降低成本的同时，满足无人驾驶的环境感知的需求与功能。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，该系统车载控制器以及分别与车载控制器连接的激光雷达、广角摄像头、超声波雷达和导航定位装置，所述的激光雷达设有两个，分别设置在清扫车车身前端的两个边角处，所述的超声波雷达设置12个，分别安装在清扫车车身的前端、后端及左右两侧，所述的广角摄像头设有一个安装在清扫车车身前端的中轴线位置，所述的导航定位装置包括惯性测量单元、GPS天线和RTK信号接收器，GPS天线至少设置两个，分别安装在清扫车车身顶部，且依次等距纵向排列在车身中轴线上。
所述的超声波雷达在清扫车车身的前端和后端分别设有两个，且以清扫车车身中轴线对称设置，在清扫车车身的左右两侧分别等间距设置四个，且相邻超声波雷达之间的距离设为445mm。
每个GPS天线间的距离不小于1m。
所述的激光雷达安装在相同的水平高度上。
所述的超声波雷达安装在相同的水平高度上。
所述的激光雷达为16线机械式激光雷达，广角摄像头为150度广角微变形摄像头，超声波雷达为短距超声波UPA，GPS天线为航空天线。
所述的车载控制器为NVIDIA TX2。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、使用的传感器数量较少，仅有单个广角摄像头、两个激光雷达、高精度导航定位装置，相比于其他无人驾驶感知系统，传感器数量相对较少，在实现相同无人驾驶功能的同时成本较低。
2、检测盲区较小，通过合理的传感器布置，将多个雷达分别置于车身四周，最大限度的检测了清扫车周边的环境情况，可以满足保障清扫车安全正常工作的功能需求。
附图说明
图1为本实用新型的平面结构示意图。
图2为本实用新型的监测范围示意图。
图3为本实用新型的立体结构示意图。
其中：1、激光雷达，2、多个超声波雷达，3、单个广角摄像头，4、GPS天线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：
本实用新型实例提供的用于自动驾驶环境感知系统应用于低速自动驾驶清扫车环境感知系统，通过激光雷达、超声波雷达、广角摄像头、高精度导航定位装置等一系列感知及定位装置，用数量不多的传感器，以多种传感器融合的方式，实现对清扫车作业时周围环境及自身信息的感知与监测。
图1-图3为本实用新型实例提供的用于低速自动驾驶清扫车的环境感知系统的示意图，结合图1-图3所示，环境感知系统所需的传感器包括：激光雷达1、多个超声波雷达2、单个广角摄像头3、GPS天线4；
激光雷达1需置于车身前端，优选可以设置在自动驾驶清扫车车身前端的两个边角处，如图1所示，从而最大限度的提升两个激光雷达的探测范围，为车辆的运动控制及规划决策提供足够多的信息，同时也保证车辆能够及时作出避障反应，确保清扫车作业安全；
超声波雷达应置于车身前端、后端及两侧，用于监测车辆前后左右。超声波雷达可以有多种排布方式，从而对车身四周的障碍物进行识别探测，扩大感知范围，进而减小车身周边存在的盲区。
在一个具体的例子中，车身前端布置有两个超声波雷达，且相对车身中轴线对称布置；车身后端布置有两个超声波雷达，同样相对于车身中轴线布置；同时，车身左右两侧各布置四个超声波雷达，相对于中轴线对称布置，且都位于离地面同一高度的位置，从而最大限度的增加超声波雷达的探测范围，提高车辆行驶的安全性；
广角摄像头位于车身前端，既可以监控记录车身行驶环境，也可以辅助识别障碍物，与雷达探测到的信息进行交叉验证。
在一个具体的例子中，广角摄像头位于车身头部，正中间的位置，且离地高度较高，其目的是最大程度提升摄像头检测范围，由于清扫车作业工况大多为正向行驶，故只需一个广角摄像头即可满足清扫车的监测需求；
两个差分GPS天线4均设置于车身的顶部，两个GPS天线4可以沿车身方向纵向排列，GPS天线4用于检测车体的定位信息和车身姿态信息，为保证定位信息的精确性，两个天线的布置间距应尽量较大，根据车身尺寸的限制，两个差分GPS天线4之间的间距在不超过车身长度范围的条件下设置为大于1米。
在自动驾驶过程中，激光雷达1、超声波雷达2、广角摄像头3和GPS天线4传感器对车身周围以及车身自身的情况实时进行检测，其中，车身激光雷达1的设置可为车辆控制和路径规划提供较大范围内的障碍物信息，以便车辆提前做出避障等反应；多个超声波雷达2作为补充可以提供车身周边近距离范围内的障碍物信息，减小探测盲区，提高车辆行驶中的安全性；广角摄像头3既可以监控记录车身周边环境，又可以辅助识别障碍物，与雷达探测到的信息交叉验证；高精度导航定位装置为车辆提供精确的定位信息和车身姿态信息，保证车辆横纵向控制的精准度。在车辆行驶过程中，上述传感器将检测到的信息实时发送给车辆的控制器，控制器对探测获取到的信息相互交叉验证，并对车辆进行障碍物识别定位、自动避障、路线规划等操作，多种传感器融合布置共同为无人驾驶控制系统提供精确的车身信息和环境信息，探测获取到的信息相互交叉验证，提高了控制的准确性，保证无人驾驶车辆行驶的安全性。
本实用新型通过激光雷达、超声波雷达、广角摄像头、GPS天线等一系列感知及定位装置，用数量不多的传感器，以多种传感器融合的方式，对清扫车不同作业工况下的周边道路环境信息、障碍物的位置及方位、行人、车辆位置及姿态等信息进行感知监控，为清扫车的运动规划、决策控制、自动避障、碰撞停车等自动驾驶功能提供足够详尽的数据，并且能有一定程度的交叉验证，提高自动驾驶清扫车作业的安全性与稳定性。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (7)
1.一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，该系统车载控制器以及分别与车载控制器连接的激光雷达(1)、广角摄像头(3)、超声波雷达(2)和导航定位装置，所述的激光雷达(1)设有两个，分别设置在清扫车车身前端的两个边角处，所述的超声波雷达(2)设置12个，分别安装在清扫车车身的前端、后端及左右两侧，所述的广角摄像头(3)设有一个安装在清扫车车身前端的中轴线位置，所述的导航定位装置包括惯性测量单元、GPS天线(4)和RTK信号接收器，GPS天线(4)至少设置两个，分别安装在清扫车车身顶部，且依次等距纵向排列在车身中轴线上。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，所述的超声波雷达(2)在清扫车车身的前端和后端分别设有两个，且以清扫车车身中轴线对称设置，在清扫车车身的左右两侧分别等间距设置四个，且相邻超声波雷达(2)之间的距离设为445mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，每个GPS天线(4)间的距离不小于1m。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达(1)安装在相同的水平高度上。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，所述的超声波雷达(2)安装在相同的水平高度上。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达(1)为16线机械式激光雷达，广角摄像头(3)为150度广角微变形摄像头，超声波雷达(2)为短距超声波UPA，GPS天线(4)为航空天线。
7.根据权利要求1所述的一种用于自动驾驶清扫车的环境感知系统，其特征在于，所述的车载控制器为NVIDIA TX2。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111806435A (zh) * | 2020-06-25 | 2020-10-23 | 安徽理工大学 | 一种低速电动车自动循迹控制系统 |
| CN112896879A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-04 | 同济大学 | 一种用于智能环卫车的环境感知系统 |
| CN113492754A (zh) * | 2020-03-20 | 2021-10-12 | 际络科技(上海)有限公司 | 商用车辆的驾驶环境探测系统、商用车辆的驾驶舱及商用车辆 |
| CN115251761A (zh) * | 2021-04-29 | 2022-11-01 | 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 | 清洁机器人调度方法、清洁机器人和清洁系统 |
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