CN212723366U - 一种环境感知系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及环境感知系统。本申请环境感知系统包括：激光雷达，用于探测并获取预设探测范围的数据；超声波装置，用于探测并获取预设感应范围的数据；超声波装置预设感应范围包括部分激光雷达探测盲区；控制单元，用于对预设探测范围数据、预设感应范围数据进行处理，并判断同一时刻内预设探测范围和预设感应范围内是否存在障碍物；所述的控制单元与激光雷达、超声波装置信息连通。本申请采用超声波装置和激光雷达进行障碍识别，超声波装置预设感应范围包括部分激光雷达探测盲区，整个环境感应系统的盲区较小。

Description

一种环境感知系统

技术领域

本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种环境感知系统。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达因为具有分辨率高，抗干扰能力强等优点，广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面，在无人驾驶领域也有广泛的应用前景。

但是，激光雷达在近处一般具有盲区，例如激光雷达的最大量程是M米，而在距离激光雷达n米（n<M）内的物体无法检测到；其最大水平视场角为X度，则在X度以外的物体无法检测到，这就增加了汽车行驶过程中的风险。因此，单纯采用激光雷达作为环境感知系统存在盲区，人们需要一种能够补偿激光雷达盲区的系统。

实用新型内容

本申请在于提出一种能够对激光雷达盲区内障碍物进行探测的环境感知系统，解决现有环境感知系统只采用激光雷达，盲区较大的问题。

本申请采用以下技术方案：

一方面，一种环境感知系统，包括：

激光雷达，用于探测并获取预设探测范围的数据；

超声波装置，用于探测并获取预设感应范围的数据；

超声波装置预设感应范围包括部分激光雷达探测盲区；

控制单元，用于对激光雷达获取的预设探测范围数据、超声波装置获取的预设感应范围数据进行处理，并判断同一时刻内预设探测范围和预设感应范围内是否存在障碍物；

所述的控制单元与激光雷达、超声波装置信息连通。

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达为单点激光雷达或扫描激光雷达或面阵激光雷达，数量为一个或多个。

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达为单点激光雷达时，激光雷达的数量为一个或多个，所述的预设探测范围为以激光雷达为起点，长为10cm-180米的一条或多条线段。

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达为扫描激光雷达时，所述的预设探测范围为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，半径为10cm-180米的范围。

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达为面阵激光雷达时，所述的预设探测范围为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，垂直视场角5-10°，半径为10cm-180米的范围。

在一种可能的实现方式中，所述的超声波装置的感应范围为以超声波装置为中心，半径为0-50米的圆锥形范围。

在一种可能的实现方式中，所述的激光雷达、超声波装置可拆卸。

在一种可能的实现方式中，所述的环境感知系统，还包括后壳、线缆、玻璃面板、前壳，所述的后壳与前壳螺接，形成一空腔，激光雷达、超声波装置设置在空腔内，线缆穿过后壳与激光雷达、超声波装置连接，前壳上开设有与激光雷达、超声波装置相对应，用于通过激光、超声波的开口，玻璃面板黏贴在用于通过激光的开口上。

在一种可能的实现方式中，所述的环境感知系统，还包括一安装板，所述的安装板设置在前壳或后壳上，用于调节环境感知系统的俯仰角，俯仰角角度为以水平线为准，正负10 °。

在一种可能的实现方式中，所述的环境感知系统，还包括辅助指向装置，所述的辅助指向装置用于向预设扫描范围发出可见光，环境感知系统根据可见光光斑位置判断激光雷达是否对准预设扫描范围。

本申请采用超声波装置和激光雷达进行障碍识别，控制单元对激光雷达获取的预设探测范围数据、超声波装置获取的预设感应范围数据进行处理，并判断同一时刻内预设探测范围和预设感应范围内是否存在障碍物，因为超声波装置预设感应范围包括部分激光雷达探测盲区，所以超声波装置能够对一部分处在激光雷达盲区内的物体进行探测，解决了只采用激光雷达时存在盲区，无法对盲区内物体进行探测的问题，整个环境感应系统的盲区较小。

附图说明

图1是本申请实施例工作原理示意图。

图2是本申请实施例分解示意图。

图中：1、激光雷达；2、超声波装置；3、控制单元；4、预设探测范围；5、预设感应范围；6、盲区；7、后壳；8、线缆；9、玻璃面板；10、前壳；11、安装板；12、辅助指向装置；13、障碍物。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例，如图1所示，一种环境感知系统，包括：

激光雷达1，用于探测并获取预设探测范围4的数据；

超声波装置2，用于探测并获取预设感应范围5的数据；

超声波装置预设感应范围5包括部分激光雷达探测盲区6；

控制单元3，用于对激光雷达1获取的预设探测范围数据、超声波装置2获取的预设感应范围数据进行处理，并判断同一时刻内预设探测范围4和预设感应范围5内是否存在障碍物；

所述的控制单元3与激光雷达1、超声波装置2信息连通。

激光雷达1具有探测精度高、测量距离远、探测速度快、抗干扰能力强的优点，但是激光雷达1在近距离或探测视场角以外具有盲区6，例如激光雷达的最大量程是M米，而在距离激光雷达n米（n<M）内的物体无法检测到，其最大水平视场角为X度，则在X度以外的物体无法检测到，这些区域内如果出现障碍物，会对汽车行驶造成很大的风险。为此，需要对激光雷达盲区6内的物体进行探测。

本申请实施例采用超声波装置2对周边环境进行感应，超声波装置2具有感应范围大、近距离盲区小的优点，其感应范围能包括部分激光雷达1的盲区6（即图1中61、62标记部分），这样当有障碍物出现在盲区61、盲区62时，虽然激光雷达1无法探测到障碍物，但是超声波装置2能够感应到障碍物13，并获取预设感应范围数据，将数据发予控制单元3，由控制单元3对激光雷达1获取的预设探测范围数据、超声波装置2获取的预设感应范围数据进行处理，因此能够对激光雷达盲区61、62内的障碍物进行探测，实际减小了整个环境告知系统的盲区。

控制单元3只需要判断同一时刻内预设探测范围4和预设感应范围5内是否存在障碍物，对激光雷达1获取的预设探测范围数据、超声波装置2获取的预设感应范围数据进行处理，不需要数据融合，数据计算量小，数据处理较快，对控制单元3的硬件要求低。

所述的激光雷达1为单点激光雷达或扫描激光雷达或面阵激光雷达，数量为一个或多个。

所述的激光雷达1为单点激光雷达时，激光雷达1的数量为一个或多个，所述的预设探测范围4为以激光雷达为起点，长为10cm-180米的一条或多条线段。

单点激光雷达具有结构简单，成本较低的优点，其出射光为一条线段，预设探测范围4为以激光雷达为起点，长为10cm-180米的一条线段。单点激光雷达能够对出射光光轴方向进行探测，在方向确定的情况下，可以使用一个单点激光雷达，在需要对多个方向进行探测时，可以使用多个单点激光雷达，多个单点激光雷达的探测方向可根据实际需要设定。单点激光雷达预设探测范围为线段，因此盲区较大，采用超声波装置2对周边环境进行感应，可以对单点激光雷达的盲区进行有效探测，减小整个环境感知系统的盲区。

所述的激光雷达1为扫描激光雷达时，所述的预设探测范围4为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，半径为10cm-180米的范围。

扫描激光雷达可在一定范围内进行扫描，预设探测范围4为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，半径为10cm-180米的范围。在环境速度不快的情况下，采用扫描激光雷达，可以对一个区域进行扫描，其探测范围更大。但是扫描雷达因为内部结构较为复杂，使用前需要进行调试，操作困难。扫描激光雷达在0-10cm的近距离和水平视场角之外具有盲区6，只能检测水平面，平面外也存在盲区，采用超声波装置2对周边环境进行感应，可以对盲区进行有效探测，减小整个环境感知系统的盲区。

所述的激光雷达1为面阵激光雷达时，所述的预设探测范围4为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，垂直视场角5-10°，半径为10cm-180米的范围。

面阵激光雷达具有探测范围大，结构较为稳定，操作简单的优点。激光雷达选用面阵激光雷达，其预设探测范围大，对整个环境感知系统结构要求较少，但其在0-10cm的近距离和水平视场角之外、垂直视场角之外具有盲区6，采用超声波装置2对周边环境进行感应，可以对盲区进行有效探测，减小整个环境感知系统的盲区。

所述的超声波装置2的预设感应范围5为以超声波装置为中心，半径为0-50米的半球形或圆锥形范围。

超声波装置2是利用人耳听不到的超声波（20000Hz以上）来作为探测源进行探测的设备。超声波装置2向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波装置2收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据其内置的计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。超声波装置2的测距量程上能达到百米，但测量的精度较低，往往只能达到厘米数量级。因此需要与激光雷达1联合使用。

所述的激光雷达1、超声波装置2可拆卸。

激光雷达1、超声波装置2为独立的结构，可以拆卸更换，激光雷达1、超声波装置2的位置可以为上下设置、左右设置，只需要满足超声波装置2预设感应范围包括部分激光雷达1的盲区这一条件即可。

所述的环境感知系统，还包括后壳7、线缆8、玻璃面板9、前壳10，所述的后壳7与前壳10螺接，形成一空腔，激光雷达1、超声波装置2设置在空腔内，线缆8穿过后壳与激光雷达1、超声波装置2连接，前壳10上开设有与激光雷达1、超声波装置2相对应，用于通过激光、超声波的开口，玻璃面板9黏贴在用于通过激光的开口上。

后壳7、前壳10组成一空腔，激光雷达1、超声波装置2设置在空腔内，空腔内防水防尘，保证激光雷达1、超声波装置2工作环境稳定。

所述的环境感知系统，还包括一安装板11，所述的安装板11设置在前壳7或后壳10上，用于将环境感知系统与天花板或其他固定件固定，其位置可调节，用于调节环境感知系统的俯仰角，俯仰角角度为以水平线为准，正负10 °。

所述的环境感知系统，还包括辅助指向装置12，所述的辅助指向装置12用于向预设探测范围4发出可见光，环境感知系统根据可见光光斑位置判断激光雷达1是否对准预设探测范围4。辅助指向装置12为可见光指示灯。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环境感知系统，其特征在于，包括：

激光雷达，用于探测并获取预设探测范围的数据，所述的激光雷达为单点激光雷达或扫描激光雷达或面阵激光雷达，数量为一个或多个；

超声波装置，用于探测并获取预设感应范围的数据，所述的超声波装置的感应范围为以超声波装置为中心，半径为0.2-5米的半球形或圆锥形范围；

超声波装置预设感应范围包括部分激光雷达探测盲区；

控制单元，用于对预设探测范围数据、预设感应范围数据进行处理，并判断同一时刻内预设探测范围和预设感应范围内是否存在障碍物；

所述的控制单元与激光雷达、超声波装置信息连通。

2.根据权利要求1所述的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达为单点激光雷达时，激光雷达的数量为一个或多个，所述的预设探测范围为以激光雷达为起点，长为10cm-180米的一条或多条线段。

3.根据权利要求1所述的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达为扫描激光雷达时，所述的预设探测范围为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，半径为10cm-180米的范围。

4.根据权利要求1所述的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达为面阵激光雷达时，所述的预设探测范围为以激光雷达为中心，水平视场角40-60°，垂直视场角5-10°，半径为10cm-180米的范围。

5.根据权利要求1所述的环境感知系统，其特征在于，所述的激光雷达、超声波装置可拆卸。

6.根据权利要求5所述的环境感知系统，其特征在于，还包括后壳、线缆、玻璃面板、前壳，所述的后壳与前壳螺接，形成一空腔，激光雷达、超声波装置设置在空腔内，线缆穿过后壳与激光雷达、超声波装置连接，前壳上开设有与激光雷达、超声波装置相对应，用于通过激光、超声波的开口，玻璃面板黏贴在用于通过激光的开口上。

7.根据权利要求6所述的环境感知系统，其特征在于，还包括一安装板，所述的安装板设置在前壳或后壳上，用于调节环境感知系统的俯仰角，俯仰角角度为以水平线为准，正负10 °。

8.根据权利要求7所述的环境感知系统，其特征在于，还包括辅助指向装置，所述的辅助指向装置用于向预设探测范围发出可见光，环境感知系统根据可见光光斑位置判断激光雷达是否对准预设探测范围。

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