CN214647957U - 工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆，工程车辆的驾驶传感装置包括：多个摄像头、多个固态激光雷达以及信号天线；所述多个固态激光雷达中，第一部分固态激光雷达设置于车顶且面向车辆前方，第二部分固态激光雷达设置于车顶侧方且背向车辆；所述多个摄像头分别设置于车头内外侧的不同位置；所述信号天线设置于车顶，且所述信号天线用于获取车辆定位信号。本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置可以在恶劣工况环境下，为工程车辆无人驾驶获取环境信息，以帮助实现无人驾驶解决方案。

Description

工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆。

背景技术

工程车辆包括自卸车、搅拌车和矿车，其中，自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆，又称翻斗车。自卸车经常与挖掘机、装载机、带式输送机等工程机械联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、煤、矿石等散料的装卸运输工作；搅拌车是一种用于运输混凝土的工程车辆，在运输过程中需要保持车上的搅拌筒不停地转动，以免混凝土凝固；矿车指在矿山中运送煤、矿石、砂石料等散状物料的工程车辆。

砂石料矿区(骨料场)使用自卸车或矿车运输碎石料，钢铁厂使用自卸车倒短运输废钢料，地下搅拌站使用搅拌车运输混凝士，上述运输场景均属于封闭场景，作业环境相对恶劣，如使用无人驾驶解决方案，可实现减人、降本、增效和保安全的目标。实现工程车辆的无人驾驶，需要提供驾驶传感装置感知车辆的环境信息，帮助实现车辆无人驾驶控制。但是，目前还缺少可以用于恶劣工况环境下的驾驶传感装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆，可以在恶劣工况环境下，为工程车辆无人驾驶获取环境信息，以帮助实现无人驾驶解决方案。

本实用新型提供一种工程车辆的驾驶传感装置，包括：多个摄像头、多个固态激光雷达以及信号天线；

所述多个固态激光雷达中，第一部分固态激光雷达设置于车顶且面向车辆前方，第二部分固态激光雷达设置于车顶侧方且背向车辆；

所述多个摄像头分别设置于车头内外侧的不同位置；

所述信号天线设置于车顶，且所述信号天线用于获取车辆定位信号。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，所述信号天线包括OBU天线和两个GNSS天线；

所述两个GNSS天线均设置于车顶，所述两个GNSS天线关于车辆中轴线垂直对称，且所述两个GNSS天线之间的间距大于100cm。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，还包括多个超声波雷达，且所述多个超声波雷达分别设置于车头下方、车头两侧以及车尾下方；

所述多个超声波雷达位于同一平面，且所述多个超声波雷达与地面的距离范围为80cm～120cm。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，所述多个摄像头中包含有红外摄像头和前视摄像头；

所述红外摄像头设置于车头A柱内侧且面向车辆内部，所述前视摄像头设置于车头内部的前挡风玻璃上且面向车辆外部。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，所述多个摄像头中还包含有用于监控车辆内外的多个监控摄像头，所述多个监控摄像头分别设置于车辆外侧不同位置，以及车头内部。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，还包括第一毫米波雷达组，所述第一毫米波雷达组包含有两个毫米波雷达；所述第一毫米波雷达组设置于车头和车尾，且位于车辆中轴位置。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，还包括第二毫米波雷达组，且所述第二毫米波雷达组中包含有两个毫米波雷达；所述第二毫米波雷达组设置于驾驶室两侧，且所述第二毫米波雷达组距离地面80～120cm。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，所述多个固态激光雷达均面向车辆外部，且所述多个固态激光雷达的视角均向下倾斜；

其中，所述第一部分固态激光雷达包含有第一固态激光雷达和第二固态激光雷达，所述第一固态激光雷达的视距大于所述第二固态激光雷达的视距，且所述第一固态激光雷达的向下倾角范围为3°～10°，所述第二固态激光雷达的向下倾角范围为20°～30°。

根据本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，所述第二部分固态激光雷达包含有第三固态激光雷达，所述第三固态激光雷达可旋转的设置于车辆侧面，且所述第三固态激光雷达的向下倾角范围为35°～90°。

本实用新型还提供一种工程车辆，包括上述任一种的工程车辆的驾驶传感装置。

本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆，通过设置于工程车辆上的多个摄像头、多个固态激光雷达以及信号天线，可以获取环境信息用于无人驾驶控制，可以帮助实现无人驾驶解决方案，借助摄像头、固态激光雷达以及信号天线，可以帮助实现不同封闭场景下的无人驾驶控制。其中，固态激光传感器的光束好、可靠性高、寿命长以及运转灵便，可以很好应对恶劣工况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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例，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是本实用新型提供的工程车辆的俯视图；

图2是本实用新型提供的工程车辆的前视图；

图3是本实用新型提供的工程车辆的侧视图；

图4是本实用新型提供的工程车辆的后视图；

图5是本实用新型提供的封闭场景无人驾驶系统示意图；

图6是本实用新型提供的封闭场景无人驾驶系统的工作流程图；

附图标记：

110：固态激光雷达； 120：OBU天线； 130：GNSS天线；

140：监控摄像头； 210：前视摄像头； 220：毫米波雷达；

230：红外摄像头； 240：超声波雷达。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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。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。

下面结合图1至图6描述本实用新型的工程车辆的驾驶传感装置及工程车辆。

本实用新型提供一种工程车辆的驾驶传感装置，驾驶传感装置包括：多个摄像头、图1所示的多个固态激光雷达110以及信号天线。

多个固态激光雷达110中，第一部分固态激光雷达110设置于车顶且面向车辆前方，第二部分固态激光雷达110设置于车顶侧方且背向车辆。

在一些实施例中，多个固态激光雷达110均面向车辆外部，且多个固态激光雷达110的视角均向下倾斜；

其中，第一部分固态激光雷达110包含有第一固态激光雷达和第二固态激光雷达，第一固态激光雷达的视距大于第二固态激光雷达的视距，且第一固态激光雷达的向下倾角范围为3°～10°，第二固态激光雷达的向下倾角范围为20°～30°。

在一些实施例中，第二部分固态激光雷达110包含有第三固态激光雷达，第三固态激光雷达可旋转的设置于车辆侧面，且第三固态激光雷达的向下倾角范围为35°～90°。

进一步地，多个固态激光雷达110可以是四个固态激光雷达110，其中两个固态激光雷达110位于车顶前方，另外两个固态激光雷达110分别布置在驾驶室(即：车头)车顶侧方，用于检测较远处的车辆、行人以及其他障碍物，通过角度调整实现无盲区的效果。

位于车顶前方的两个固态激光雷达110，其中一个用于较远距离障碍物识别，另一个用于较近障碍物识别，这两个固态激光雷达110的角度相互配合，可以是：长距离激光雷达向下倾角5°，短距离激光雷达向下倾角24°。侧面两个激光雷达向下倾角35°，旋转角度可向车后方调整倾角，最大达90°。需要说明的是，这里的向下倾角，也即是向下倾斜方向与水平方向之间的夹角。

在一些实施例中，多个摄像头中包含有图2所示的红外摄像头230和前视摄像头210。

红外摄像头230设置于车头A柱内侧(即：挡风玻璃两侧支柱内侧)且面向车辆内部，利用红外摄像头230可以监测安全员行为。红外摄像头230可以应用于识别高粉尘环境下的人和车等目标，这两类目标式封闭场景下最有威胁的障碍物，采用红外摄像头230，可以极大降低封闭场景下的障碍物威胁。

前视摄像头210设置于车头内部的前挡风玻璃上且面向车辆外部，可以用于目标检测。

在一些实施例中，如图1、图2、图3及图4所示，多个摄像头中还包含有用于监控车辆内外的多个监控摄像头140，多个监控摄像头140分别设置于车辆外侧不同位置，以及车头内部。

多个监控摄像头140中：车头的车顶一个，位于车辆中轴线上；左右两侧各一个，与车辆的反光镜在同一条线上；副驾驶(副驾驶玻璃上方)内侧一个，朝向方向盘方向；车尾一个，位于车尾中轴处，朝车后方。通过多个监控摄像头140用来给后台监控车辆周边情况。

在一些实施例中，工程车辆的驾驶传感装置还包括多个超声波雷达240，且多个超声波雷达240分别设置于车头下方、车头两侧以及车尾下方。

进一步地，多个超声波雷达240位于同一平面，且多个超声波雷达240与地面的距离范围为80cm～120cm。

超声波雷达240的数量可以是十个，有两个超声波雷达240位于车前下方，有两个超声波雷达240分别位于车前两侧，有四个超声波雷达240位于车尾下方，通过该种布置方式，可以作为激光雷达对近距离物体感知识别的冗余，提高近距离物体识别准确性，这十个超声波雷达240位于同一个平面上，距离地面约100cm±20cm。

在一些实施例中，工程车辆的驾驶传感装置还包括第一毫米波雷达组，第一毫米波雷达组包含有两个毫米波雷达220；第一毫米波雷达组的两个毫米波雷达220分别设置于车头和车尾，位于车辆中轴位置，且位于车头的毫米波雷达220与前视摄像头210位于同一竖直线上，且位于车辆中轴附近。

工程车辆的驾驶传感装置还包括第二毫米波雷达组，且第二毫米波雷达组中包含有两个毫米波雷达(图中未示出)；第二毫米波雷达组的两个毫米波雷达设置于驾驶室两侧，且第二毫米波雷达组距离地面80～120cm。

进一步地，位于驾驶室两侧的毫米波雷达，安装高度约100cm，垂直于地面、与车中轴面平行，探测水平角±60°，垂直角±12°，用于探测车身两侧障碍物。

信号天线设置于车顶，且信号天线用于获取车辆定位信号。

在一些实施例中，信号天线包括OBU(即：车载单元)天线120和两个GNSS(即：全球导航卫星系统)天线130。

两个GNSS天线130均设置于车顶，两个GNSS天线130关于车辆中轴线垂直对称，且两个GNSS天线130之间的间距大于100cm。

基于上述的驾驶传感装置可以用于图5所示的封闭场景无人驾驶系统中，参考图6，可以执行下述步骤：

步骤1、调度中心的智能调度子系统为封闭场景内的多台无人驾驶车辆规划全局行驶路径。

步骤2、封闭场景内的无人驾驶的工程车辆收到全局行驶路径后，逐一实现全局路径中的每一小段局部路径的无人驾驶，具体步骤包括：

步骤2.1、环境感知。车辆基于固态激光雷达110、毫米波雷达220、超声波雷达240、视觉摄像头(包括前视摄像头210和监控摄像头140)以及红外摄像头230等车载传感器对局部行驶区域的环境进行全方位感知，获得对车辆周边环境的一致性理解。一般情况下，固态激光雷达110为主用传感器，如遇晚上或粉尘较严重情形，则以红外摄像头230和毫米波雷达220感知为主。

在弯道、窄路以及会车路段等危险区域，车辆通过OBU接收路侧RSU(即：路侧单元)发送的超视距感知信息。感知模块基于多传感器融合，获取障碍物及其短时间内(例如8s)内的轨迹预测，将其发送至决策规划模块。

步骤2.2、高精定位。在卫星信号未受遮挡的开阔路段，基于GNSS+IMU的组合导航设备，实现厘米级的定位精度。在卫星信号不稳定或室内无卫星信号区域，借助激光SLAM以及路侧UWB(Ultra Wide Band，超宽带)雷达实现高精定位。高精地图为定位模块提供道路语义特征支持。

步骤2.3、决策规划。基于环境感知信息、车辆定位信息以及高精地图等，并充分考虑车辆运动学特征和动力学特性的约束，规划出车辆的局部的行驶轨迹(包含局部行驶路径和速度)。车辆行进时，遇到任何可能危及行人安全或造成车辆伤害的情形，立即进入紧急停车模式，确保整套运输系统的绝对安全性。

步骤2.4、车辆控制。横向控制根据规划输出的目标轨迹信息，并根据定位系统实时输出的位姿信息及底盘输出的车速、角速度信息，计算车辆相对于目标轨迹的位置误差和角度误差，经过滤波器进行数据处理，输出给横向控制器计算期望的转向指令，输出给EPS(Electric Power Steering，电子助力转向)系统，控制车辆稳定跟踪期望轨迹。

纵向控制根据规划输出的目标轨迹位置、速度以及加速度信息，经位置控制器计算速度补偿，根据速度补偿、规划速度、实际车速计算速度误差，经速度控制器计算加速度补偿，由加速度补偿与规划加速度求出期望加减速度指令，输出给线控加速和线控制动系统，控制车辆按照规划速度稳定行驶。

步骤2.5、线控执行。线控底盘基于控制模块给出转向、加减速、升降车厢等指令，基于线控油门、线控转向、线控制动装置实现车辆的自动启停、自动转向、自动加减速、自动避让、自动绕障、自动泊车等功能。

步骤3、人机交互。调度中心的人机交互模块设置场景内各车的运输任务，动态调整运输限速、特殊路段避让策略等。

步骤4、远程驾驶。当无人驾驶车辆遇到无法处理的特殊情况时，向智能调度子系统发送远程接管请求，平台接到请求后开始接管。驾驶员根据车载视觉摄像头感知回传的图像，做出决策判断，虚拟驾驶舱将驾驶员的动作信息转化为电信号，传递到车辆线控底盘，实现执行控制。

步骤5、智能调度。对某个封闭场景内所有车辆全局行驶路径规划、车辆实时定位、车辆轨迹回放、车辆异常报警、车辆状态查询、车辆视频传输以及远程驾驶操作等，为提高车辆运输效率、可靠管理车辆提供有效保障。

综上所述，本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置，包括：多个摄像头、多个固态激光雷达110以及信号天线；多个固态激光雷达110中，第一部分固态激光雷达110设置于车顶且面向车辆前方，第二部分固态激光雷达110设置于车顶侧方且背向车辆；多个摄像头分别设置于车头内外侧的不同位置；信号天线设置于车顶，且信号天线用于获取车辆定位信号。

通过设置于工程车辆上的多个摄像头、多个固态激光雷达以及信号天线，可以获取环境信息用于无人驾驶控制，可以帮助实现无人驾驶解决方案，借助摄像头、固态激光雷达以及信号天线，可以帮助实现不同封闭场景下的无人驾驶控制。

其中，固态激光传感器110可以应对恶劣工况。而且，还可以借助红外摄像头230，识别高粉尘环境下的人和车等障碍物，降低封闭场景下的障碍物威胁。

本实用新型提供的工程车辆的驾驶传感装置可适用于砂石料场、钢铁厂园区、地下搅拌站等多种封闭场景，可满足恶劣工况下的多车协同无人驾驶需求，真正提升作业效率、安全性和可靠性，实现减人增效保安全的目标。

本实用新型还提供一种工程车辆，工程车辆包括上述任一种工程车辆的驾驶传感装置。

进一步，在本实用新型提供的工程车辆中，由于具备如上所述的驾驶传感装置，因此同样具备如上所述的各种优势。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，包括：多个摄像头、多个固态激光雷达以及信号天线；

所述多个固态激光雷达中，第一部分固态激光雷达设置于车顶且面向车辆前方，第二部分固态激光雷达设置于车顶侧方且背向车辆；

所述多个摄像头分别设置于车头内外侧的不同位置；

所述信号天线设置于车顶，且所述信号天线用于获取车辆定位信号。

2.根据权利要求1所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，所述信号天线包括OBU天线和两个GNSS天线；

所述两个GNSS天线均设置于车顶，所述两个GNSS天线关于车辆中轴线垂直对称，且所述两个GNSS天线之间的间距大于100cm。

3.根据权利要求1所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，还包括多个超声波雷达，且所述多个超声波雷达分别设置于车头下方、车头两侧以及车尾下方；

驾驶传感装置所述多个超声波雷达位于同一平面，且所述多个超声波雷达与地面的距离范围为80cm～120cm。

4.根据权利要求1所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，所述多个摄像头中包含有红外摄像头和前视摄像头；

所述红外摄像头设置于车头A柱内侧且面向车辆内部，所述前视摄像头设置于车头内部的前挡风玻璃上且面向车辆外部。

5.根据权利要求4所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，所述多个摄像头中还包含有用于监控车辆内外的多个监控摄像头，所述多个监控摄像头分别设置于车辆外侧不同位置，以及车头内部。

6.根据权利要求4所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，还包括第一毫米波雷达组，所述第一毫米波雷达组包含有两个毫米波雷达；所述第一毫米波雷达组设置于车头和车尾，且位于车辆中轴位置。

7.根据权利要求6所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，还包括第二毫米波雷达组，且所述第二毫米波雷达组中包含有两个毫米波雷达；所述第二毫米波雷达组设置于驾驶室两侧，且所述第二毫米波雷达组距离地面80～120cm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，所述多个固态激光雷达均面向车辆外部，且所述多个固态激光雷达的视角均向下倾斜；

其中，所述第一部分固态激光雷达包含有第一固态激光雷达和第二固态激光雷达，所述第一固态激光雷达的视距大于所述第二固态激光雷达的视距，且所述第一固态激光雷达的向下倾角范围为3°～10°，所述第二固态激光雷达的向下倾角范围为20°～30°。

9.根据权利要求8所述的工程车辆的驾驶传感装置，其特征在于，所述第二部分固态激光雷达包含有第三固态激光雷达，所述第三固态激光雷达可旋转的设置于车辆侧面，且所述第三固态激光雷达的向下倾角范围为35°～90°。

10.一种工程车辆，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的工程车辆的驾驶传感装置。

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