CN211943272U - 自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆。所述自动驾驶控制器（1）用于车辆的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统具有用于感测所述车辆所处的外部环境的传感器、用于所述车辆的定位和导航的导航模块（5）以及用于控制所述车辆的运动的车辆控制装置（6），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）为所述自动驾驶系统的独立的器件，所述自动驾驶控制器（1）被构造成用于接收和处理来自所述传感器和所述导航模块（5）的信号并且将用于控制所述车辆的运动的控制信号发送至所述车辆控制装置（6）。

Description

自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆

技术领域

本实用新型针对自动驾驶领域，涉及一种自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆，具体而言，涉及一种基于传感器与自动驾驶控制器的自动驾驶系统。

背景技术

在现有技术中，利用摄像头加毫米波雷达传感器方案来实现车辆的自动驾驶系统，且对于车辆的控制策略由摄像头集成的控制芯片来输出。

CN110474476A涉及一种辅助ADAS（Advanced Driver Assistance System，高级驾驶辅助系统）自动驾驶系统的摄像头监控平台，包括摄像头控制仓、固定台、主控仓、竖直旋转步进电机和水平旋转步进电机，所述摄像头控制仓的底部两侧分别向下延伸出一连接柱，所述固定台的上部置于摄像头控制仓的两个连接柱之间，所述固定台的两侧面之间设有竖直旋转步进电机，水平旋转步进电机置于固定台下方，通过水平传动轴和固定台连接，所述主控仓置于水平旋转步进电机下方，通过四个支撑杆和水平旋转步进电机固定连接。

CN110474476A的移动平台，可在一定范围内移动视野，自始至终跟随监控目标，减少了所需摄像头的数量。CN110474476A的嵌入式系统的MobileNet卷积神经网络可以大大减少ADAS系统主控端的运算压力，可以直接返回有效的测量数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于完成车辆、例如商用卡车车的L3级别（根据SAE（Societyof Automotive Engineers，汽车工程师学会）分级）的自动驾驶，从而减少车辆的人力成本，油耗成本，且提高运输安全性。

此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本实用新型通过提供一种自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆来解决上述问题，具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了：

一种自动驾驶控制器，所述自动驾驶控制器用于车辆的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统具有用于感测所述车辆所处的外部环境的传感器、用于所述车辆的定位和导航的导航模块以及用于控制所述车辆的运动的车辆控制装置，其中，所述自动驾驶控制器为所述自动驾驶系统的独立的器件，所述自动驾驶控制器被构造成用于接收和处理来自所述传感器和所述导航模块的信号并且将用于控制所述车辆的运动的控制信号发送至所述车辆控制装置。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述自动驾驶控制器包括感知模块、规划模块和控制模块，其中，所述感知模块被构造成用于接收和处理来自所述传感器的信号并且将处理后的数据输出至所述规划模块，所述规划模块被构造成用于接收和处理来自所述感知模块的数据以及来自所述导航模块的信号并且将处理后的信号输出至所述控制模块，所述控制模块被构造成用于接收和处理来自所述规划模块的信号并且将所述控制信号发送至所述车辆控制装置。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述自动驾驶控制器还被构造成能够仅仅根据所述导航模块的信号来发送所述控制信号至所述车辆控制装置。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述自动驾驶控制器通过现场总线与所述传感器、所述导航模块和所述车辆控制装置通讯。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述自动驾驶控制器布置在所述车辆的前部的中控台之下。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种车辆的自动驾驶系统，其中，所述车辆的自动驾驶系统具有上述任一种自动驾驶控制器。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述传感器包括摄像头和雷达。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述雷达包括激光雷达和/或毫米波雷达。

可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述摄像头布置在所述车辆的车顶或座舱内，和/或所述激光雷达布置在离地高度1米至1.6米的范围内，和/或所述毫米波雷达布置在离地高度0.5米至2.0米的范围内。

根据本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种车辆，其中，所述车辆具有上述任一种车辆的自动驾驶系统。

所提供的自动驾驶控制器、车辆的自动驾驶系统和车辆的有益之处包括：利用了激光雷达、摄像头与毫米波雷达的传感器方案，把对于车辆控制的芯片从摄像头传感器中分离出来，形成自动驾驶控制器单元；激光雷达传感器相比于只使用毫米波加摄像头的方案能提高对于周边环境的探测精度，从而达到更高的驾驶安全等级；单独的自动驾驶控制器可以达到更高的算力，更好地与车辆、如车身自动驾驶、底盘等协作；单独的自动驾驶控制器将车辆控制与传感器解耦，提高安全性。

附图说明

参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，

图1示出了根据本实用新型的具有自动驾驶控制器的自动驾驶系统的一种实施方式的示意图；

图2至图4分别示出了摄像头、激光雷达和毫米波雷达的布置位置的示意图。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。

参考图1，其示出了根据本实用新型的具有自动驾驶控制器1的自动驾驶系统的一种实施方式的示意图。其中，由于各个部件的具体形状并非本实用新型的主题，故为清楚简明起见，所有这些部件都以结构模块的形式示意地给出，本领域技术人员在结构简图的启示下可自行选择适当的模块形状与连接方式等。此外，所给出的结构简图为本实用新型的一种实施例，本领域技术人员在参考简图后可作出不脱离本实用新型精神的各种修改，这些修改也应在本实用新型的保护范围内。

所述自动驾驶控制器1用于车辆的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统具有用于感测所述车辆所处的外部环境的传感器、用于所述车辆的定位和导航的导航模块5以及用于控制所述车辆的运动的车辆控制装置6，其中，所述自动驾驶控制器1为所述自动驾驶系统的独立的器件，所述自动驾驶控制器1被构造成用于接收和处理来自所述传感器和所述导航模块5的信号并且将用于控制所述车辆的运动的控制信号发送至所述车辆控制装置6。

应当理解，所述车辆所处的外部环境例如包括天气情况、行车路况、车道线、路人、周围交通、障碍物等能够对行车产生影响的信息。就此而言，所述传感器包括摄像头4和雷达，所述雷达又可以包括激光雷达2和/或毫米波雷达3，它们分别与所述自动驾驶控制器1连接。其中，毫米波雷达即工作在毫米波波段的雷达，兼有微波雷达和光电雷达的一些优点，例如导头体积小、质量轻、空间分辨率高、穿透能力强、全天候全天时性好、抗干扰、成像能力、机动性好，另外还可以同时识别多个目标；而激光雷达具有分辨率高、抗干扰、低空探测性能好、体积小、质量轻等优势。激光雷达2的使用能够提升对物体的角度和速度的感测精度；摄像头4可以主要负责对物体的分类。在还使用毫米波雷达3的情况下，能够进一步提升对物体的角度和速度的感测精度，特别是当周围环境情况、例如空气质量不好时使得整个系统仍然能够保持较好的周围环境感测能力。当然，其它传感器也能够考虑附加地或代替前述传感器进行设置，例如超声波雷达等。

此外，所述导航模块5能够包含GPS定位接收器、惯性传感器等。所述导航模块5提供所述车辆的定位信息以及根据初始地和目的地来计算若干行驶路线的方案，并且初始地能够实时进行更新，也就是说，所述导航模块5能够在车辆驾驶的过程中实时地根据车辆当前所处的位置来更新初始地，进而能够对行驶路线的方案进行相应更新，以便能够实时地为车辆提供在当前最合适的若干方案，故具有良好的应变性。而所述自动驾驶控制器1能够根据所述导航模块5所提供的实时的若干方案，结合所述传感器的输入数据来选择最合适的一个方案执行所述控制信号的发送，进而由所述车辆控制装置6执行相应的车辆运动的控制。GPS（连同惯导天线）一般安装在车顶，以便在与卫星通讯的过程中尽可能避免通信路线上出现干扰或障碍。

所述车辆控制装置6能够为车辆原有的控制装置，包含车辆的转向装置（如电动转向系统EPS（Electric Power Steering））、刹车装置（如EBS（Electronic Brake System））以及动力传动装置，它们分别与所述自动驾驶控制器1连接。所述自动驾驶控制器1还能够集成到车辆的车身电子稳定系统（ESP，Electronic Stability Program）中，由此所述自动驾驶控制器1具有更强的移植性和兼容性。所述自动驾驶控制器1能够布置在所述车辆的前部的中控台之下。因为各传感器通常或者大多位于车辆前部，并且所述车辆控制装置6位于所述中控台处，所以同样位于所述中控台附近的自动驾驶控制器1能够与这些部件更快地进行通信，而且也便于拆装、维护，具有较好的可触及性。

根据上述技术方案，通过利用激光雷达、摄像头与毫米波雷达的传感器方案，把对于车辆控制的芯片从摄像头传感器中分离出来，形成自动驾驶控制器单元；激光雷达传感器相比于只使用毫米波加摄像头的方案能提高对于周边环境的探测精度，从而达到更高的驾驶安全等级；单独的自动驾驶控制器可以达到更高的算力，更好地与车辆、如车身自动驾驶、底盘等协作；单独的自动驾驶控制器还将车辆控制与传感器解耦，提高安全性。而且，此自动驾驶系统可以使驾驶员的职能转变为安全员，在自动驾驶系统运行时可以不把注意力保持在车辆运行上，只需在自动驾驶系统遇到处理不了的突发情况时在特定时间内接管车辆控制即可。这样大大减少了驾驶员疲劳程度的累加，针对目前车辆、例如商用卡车一般配置两名驾驶员的现状，可以减为一名驾驶员就可完成长途运输，缩减了驾驶人力成本。此外，此自动驾驶系统对于突发情况的反应时间远远小于人的反应时间，可以大大提高运输安全性。

示例性地并且还能够从图中看出的是，所述自动驾驶控制器1包括感知模块11、规划模块12和控制模块13，其中，所述感知模块11被构造成用于接收和处理来自所述传感器的信号并且将处理后的数据输出至所述规划模块12，所述规划模块12被构造成用于接收和处理来自所述感知模块11的数据以及来自所述导航模块5的信号并且将处理后的信号输出至所述控制模块13，所述控制模块13被构造成用于接收和处理来自所述规划模块12的信号并且将所述控制信号发送至所述车辆控制装置6。

根据上述技术方案，所述自动驾驶控制器1的功能能够实现细化和集中化，便于制造、管理和后期的维护工作。具体的功能实现流程能够为：用于外部环境监测的各传感器通过对外部环境的持续扫描获得对外部环境的感知数据、如车道线信息、前车信息以及可行驶区域信息等，外部环境监测传感器会将此类信息传输给自动驾驶控制器1，自动驾驶控制器中的感知模块11会处理此类数据并把数据与导航模块5融合，得到对于本车以及本车周围的环境综合感知。然后规划模块12会将此类感知处理成本车接下来可行驶的区域传递给控制模块13。控制模块13会将其转变为对车身运动的控制信号发送给车辆控制装置6，最终实现自动驾驶。

在图中，所述感知模块11、所述规划模块12和所述控制模块13依次通信连接，并且所述毫米波雷达3、所述激光雷达2和所述摄像头4与所述感知模块11连接，所述导航模块5与所述规划模块12连接，所述控制模块13与所述车辆控制装置6连接。应当理解，所示的连接方式为示例性的，可以根据实际情况对其进行改型。在此，所述规划模块12能够根据各传感器的输入数据，并结合所述导航模块5的输出数据/信号来规划选择哪一个行车方案最合适，并且还能够进行如上所述的其它流程，例如初始地实时更新等。

可选的是，所述自动驾驶控制器1还被构造成能够仅仅根据所述导航模块5的信号来发送所述控制信号至所述车辆控制装置6，由此在有所述导航模块5的信息时，可以进行预测性升/降挡位以及加/减速，因为不论最后选择何种方案，所选择的方案都是所述导航模块5所提供的方案中的一个，那么在各个备选方案具有一定的共性的情况下，就可以明确知道最终方案也具有这样的共性，就可以提前进行一些控制，从而提高车辆、例如商用卡车的燃油经济性，降低运输成本。

关于各部件之间的具体连接方式，可选的是，所述自动驾驶控制器1通过现场总线与所述传感器、所述导航模块5和所述车辆控制装置6通讯。所述现场总线例如是CAN总线，从而能够获得实时性较强的数据通信性能、较快的通信速度以及数据共享的优势。

参考图2至图4，它们分别示出了摄像头4、激光雷达2和毫米波雷达3的布置位置的示意图，其中，各图中的圆圈表示了相应的传感器的布置位置，较大的矩形框表示车辆。如图所示，所述摄像头4布置在所述车辆的车顶或座舱内，和/或所述激光雷达2布置在离地高度1米至1.6米的范围内，和/或所述毫米波雷达3布置在离地高度0.5米至2.0米的范围内，以便较好地发挥这些外部传感器的感测功能。

具体地，所述摄像头4可以在车头两侧和中间依次布置（如图中圆圈所示），其中，位于中间中部的摄像头具有120度的视场角（其决定了设备的视野范围，超出了该视场角的目标物体不会被该设备感测到）并且安装于座舱内；位于两侧后面的摄像头具有60度的视场角并且位于车顶或座舱内；位于中间前面的摄像头具有60度的视场角并且位于车顶或座舱内；位于两侧前面的摄像头具有180或190度的视场角并且位于车顶；位于中间后面的摄像头具有30度的视场角并且位于车顶或座舱内。

所述激光雷达2能够布置在车头中间和两侧，以及车辆中间稍微靠前处，其中，位于中间前面的激光雷达具有120度的视场角并且安装高度为1.0米以上；位于两侧的激光雷达具有120度的视场角并且安装高度为1.0米以上；位于中间后面的激光雷达具有360度的视场角并且安装高度为大约1.5米；位于中间稍微靠前的激光雷达具有360度的视场角并且安装高度为大约1.5米。

所述毫米波雷达3能够布置在车头两侧和中间，其中，位于中间的毫米波雷达具有120度的视场角并且安装高度为0.5~1.0米；位于两侧后面的毫米波雷达具有18/120度的视场角（也就是说，此类雷达有两种扫描模式，窄视场角的18度与宽视场角的120度，两种模式交替进行，交替周期为0.01秒）并且安装高度为0.5~2.0米；位于两侧内部的毫米波雷达具有120度的视场角并且安装高度为0.5~1.0米；位于两侧外部的毫米波雷达具有120度的视场角并且安装高度为0.5~1.0米。

上述各传感器的布置和设置能够较全面地对车外环境进行感测，并且具有良好的抗干扰能力，例如在天气恶劣的情况下仍然具有可靠的感测能力。应当理解，上述关于各传感器的布置位置、安装高度、视场角、数量等信息能够根据实际情况进行改型。

应当理解的是，本实用新型的自动驾驶控制器1可装设在车辆的自动驾驶系统中。此外，所述车辆的自动驾驶系统可装设在各种车辆上，包括汽油车、柴油车、轿车、货车、客车、混合动力车辆、纯电动汽车等等。因此，本实用新型的主题还旨在保护装设有本实用新型的自动驾驶控制器1的车辆的自动驾驶系统和装设有这种车辆的自动驾驶系统的各种车辆。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动驾驶控制器（1），所述自动驾驶控制器（1）用于车辆的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统具有用于感测所述车辆所处的外部环境的传感器、用于所述车辆的定位和导航的导航模块（5）以及用于控制所述车辆的运动的车辆控制装置（6），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）为所述自动驾驶系统的独立的器件，所述自动驾驶控制器（1）被构造成用于接收和处理来自所述传感器和所述导航模块（5）的信号并且将用于控制所述车辆的运动的控制信号发送至所述车辆控制装置（6）。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶控制器（1），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）包括感知模块（11）、规划模块（12）和控制模块（13），其中，所述感知模块（11）被构造成用于接收和处理来自所述传感器的信号并且将处理后的数据输出至所述规划模块（12），所述规划模块（12）被构造成用于接收和处理来自所述感知模块（11）的数据以及来自所述导航模块（5）的信号并且将处理后的信号输出至所述控制模块（13），所述控制模块（13）被构造成用于接收和处理来自所述规划模块（12）的信号并且将所述控制信号发送至所述车辆控制装置（6）。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶控制器（1），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）还被构造成能够仅仅根据所述导航模块（5）的信号来发送所述控制信号至所述车辆控制装置（6）。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶控制器（1），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）通过现场总线与所述传感器、所述导航模块（5）和所述车辆控制装置（6）通讯。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶控制器（1），其特征在于，所述自动驾驶控制器（1）布置在所述车辆的前部的中控台之下。

6.一种车辆的自动驾驶系统，其特征在于，所述车辆的自动驾驶系统具有根据权利要求1至5中任一项所述的自动驾驶控制器（1）。

7.根据权利要求6所述的车辆的自动驾驶系统，其特征在于，所述传感器包括摄像头（4）和雷达。

8.根据权利要求7所述的车辆的自动驾驶系统，其特征在于，所述雷达包括激光雷达（2）和/或毫米波雷达（3）。

9.根据权利要求8所述的车辆的自动驾驶系统，其特征在于，所述摄像头（4）布置在所述车辆的车顶或座舱内，和/或所述激光雷达（2）布置在离地高度1米至1.6米的范围内，和/或所述毫米波雷达（3）布置在离地高度0.5米至2.0米的范围内。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求6至9中任一项所述的车辆的自动驾驶系统。

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