CN215833613U - 车载感测系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型包括车载感测系统和带有该车载感测系统的车辆。车载感测系统包括：多个传感器组件，其设置于车辆的特定位置处以实现对所述车辆周围特定范围的感测，所述特定范围取决于感测目的和/或所述传感器组件的特性；以及处理单元，其配置成对来自多个传感器组件的感测数据进行处理以生成感测结果；其中，传感器组件是三维感测组件。利用根据本实用新型的车载感测组件，使得可以实现对车辆周围的三维环境的精确感测，并可以将感测结果应用于泊车等操作。

Description

车载感测系统和车辆
技术领域
本实用新型涉及汽车控制领域。具体而言，本实用新型涉及一种车载感测系统和带有该系统的车辆。
背景技术
在目前的高级辅助驾驶和自动驾驶车辆中，主要使用摄像头、超声波雷达之类的传感器来实现环视感测功能。
然而，摄像头通常获得二维信息，并且通过地面投影等方法来获得场景俯视图以用于车位检测和障碍物检测等应用，但这一方案会丢失障碍物的高度信息，因此在某些特殊场景下使得诸如泊车之类的功能无法正常运行。此外，超声波雷达可以用于获得距离信息，但超声波是一种机械波，分辨率较低，因此无法得到精准的三维信息，并且只有在较近的距离范围（例如，2米）内才能较好地起作用。
实用新型内容
按照本实用新型的一个方面，提供一种车载感测系统，所述系统包括：多个传感器组件，其设置于车辆的特定位置处以实现对车辆周围特定范围的感测，所述特定范围取决于感测目的和/或所述传感器组件的特性；以及处理单元，其配置成对来自多个传感器组件的感测数据进行处理以生成感测结果；其中，传感器组件是三维感测组件。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，三维感测组件是激光雷达组件，激光雷达组件包括发射装置和接收装置，其中发射装置是垂直腔面发射激光器（VCSEL），以及接收装置是单光子雪崩二极管（SPAD）。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，多个传感器组件的设置位置包括以下各项中的一个或多个：前保险杠、后保险杠、牌照灯外壳、尾箱盖开关、车顶、车门。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，基于多个传感器组件的视场（FOV）来确定设置位置。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，FOV是180°、120°、90°、60°中的至少一个。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，感测结果是三维场景信息。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，处理单元还配置成执行直接飞行时间（dToF）方法或间接飞行时间（iToF）方法。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，感测数据具有点云数据的形式。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，点云数据由处理单元上的点云处理模块或独立于处理单元的点云处理单元进行处理。
作为以上方案的替代或补充，在根据本实用新型一实施例的车载感测系统中，特定范围是360度，感测目的是前向探测、前角补盲中的任一个或二者。
作为以上方案的替代或补充，根据本实用新型一实施例的车载感测系统还包括：控制单元，其配置成生成用于所述多个传感器组件的控制信号。
按照本实用新型的另一个方面，提供一种车辆，其包括根据本实用新型一个方面的任一实施例的车载感测系统。
利用根据本实用新型的车载感测组件，使得可以实现对车辆周围的三维环境的精确感测，并且由此生成的感测结果可以应用于诸如泊车、自动代客泊车（AVP）、补盲区、避障等操作。
附图说明
本实用新型的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：
图1为根据本实用新型一实施例的车载感测系统100的示意性框图；
图2为根据本实用新型一实施例的多个传感器组件110的不同安装位置的示意图；
图3示出了根据本实用新型一实施例的由车载感测系统100执行的三维场景生成；
图4示出了根据本实用新型一实施例的包括单独的点云处理单元的点云数据处理架构；以及
图5示出了根据本实用新型一实施例的包括处理单元120中的点云处理软件模块的点云数据处理架构。
具体实施方式
在本说明书中，参照其中图示了本实用新型示意性实施例的附图更为全面地说明本实用新型。但本实用新型可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本实用新型的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本实用新型的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
在利用环视摄像头进行车辆周围环境感测的实施例中，可以结合车辆自身的定位信息等进行视觉同步定位与建图（V-SLAM）和三维（3D）环境重建。但是，这一操作仍然利用图像的二维（2D）测量结果，通过计算机视觉算法来进行重建，而不是直接的对环境的3D信息进行测量，因此会与真实的3D环境存在差异。在利用激光雷达的实施例中，具有高分辨率的激光雷达通常安装在车辆顶部，并且多为机械旋转式激光雷达。此外，由于安装在车辆顶部的激光雷达的部分感测信号被车身挡住，所以该方案主要适用于城区等中低速工况，并且由于在车身周围存在感知盲区而难以应用于泊车、近距离避障等操作。
按照本实用新型的一个方面，提供一种车载感测系统100。参考图1，系统100包括多个传感器组件110（例如，传感器组件1101、1102、1103、1104等，图1中仅示出该四个传感器组件，但可以根据需要而改变传感器组件110的数量），各个传感器组件110设置于车辆的特定位置处以实现对所述车辆周围特定范围的感测。其中，特定范围取决于感测目的、传感器组件110的特性等因素。例如，感测目的可以是辅助泊车、自动代客泊车（AVP）、补盲区、避障等。当感测目的为辅助泊车时，由于有人工参与，感测的特定范围可以限于驾驶员视角的盲区，而不必覆盖整个范围，以例如节约功率。当感测目的为AVP时，由于是全自动驾驶，感测的特定范围可以是整个车辆周围360°范围，以例如使得更安全和高效。特定范围可以是120°、150°、180°。270°、360°等。车载感测系统100还包括处理单元120，其配置成对来自多个传感器组件110的感测数据进行处理以生成感测结果。
车载感测系统100还可以包括控制单元130，其配置成生成用于多个传感器组件的控制信号。例如，控制信号可以包括针对传感器组件的启动信号、停用信号、驱动信号、FOV调整信号、方向调整信号、感测时间信号等等。控制信号可以被发送给传感器组件110中的发射装置以控制例如激光的发射。
其中，传感器组件110是三维感测组件。例如，传感器组件110可以是诸如结构光组件、激光雷达组件等之类的三维感测组件。在一个实施例中，激光雷达组件可以包括发射装置和接收装置，其中发射装置可以是垂直腔面发射激光器VCSEL，并且接收装置可以是单光子雪崩二极管SPAD。通过使用VCSEL+SPAD的组合，可以省去原本需要的机械结构，从而使得传感器组件110的尺寸较小，便于安装在车辆上的大部分位置处（例如，车身周围）或是原本可用于安装环视摄像头或超声波雷达的位置。
在一个实施例中，多个传感器组件110可以设置在车辆的不同位置处，包括但不限于：前保险杠、后保险杠、牌照灯外壳、尾箱盖开关、车顶、车门等等。传感器组件的设置位置可以基于多个传感器组件的视场FOV来确定，以实现对车身周围所需范围（例如，全范围360°）的感测覆盖。FOV可以是180°、120°、90°、60°等，并且可以根据需要设置为任何可能的值。
参考图2，示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器组件的安装示意图。在图2中，示出了4个传感器组件1101、1102、1103和1104，其分别位于车辆前侧a、后侧b、左侧c、右侧d的基本上中间位置处。在此实施例中，4个传感器组件1101、1102、1103和1104的FOV为180°，由此实现对车身周围360°范围的感测覆盖（又可以称为环视感测）。要理解的是，根据需要，也可以使用更多的传感器组件110并将其FOV设置为小于或大于180°，以实现对车身周围的环视感测或所需范围的感测。视情况而定，在另外的实施例中，也可以设置更多的传感器组件110来实现感测范围或FOV的重叠，以确保在部分传感器组件110故障的情况下继续实现感测功能，从而保证车辆及车载人员的安全。
通过以上技术方案，可以提高自动泊车等自动驾驶应用的成功率，也可以实现近距离补盲区的功能，从而为城区环境中自动驾驶期间的近距离车辆切入检测、近距离车辆和行人检测等提供更加准确的物理测量信息。
在根据本实用新型的一个实施例的车载感测系统100中，由处理单元120生成的感测结果是三维场景信息。例如，下面参考图3，其中示出了由车载感测系统100执行的三维场景生成。在图3的三维场景生成的实施例中，控制单元130（例如图3中的模数转换和调制电路以及数模转换和时间估计电路）可以配置成用于生成多个传感器组件110（例如图3中的驱动电路、VCSEL、镜头和SPAD阵列的组合）的控制信号。例如，控制信号可以包括针对传感器组件的启动信号、停用信号、驱动信号、FOV调整信号、方向调整信号、感测时间信号等等。控制信号可以被发送给传感器组件110中的发射装置（例如，垂直腔面发射激光器VSCEL装置）以控制例如激光的发射。由发射装置发出的感测信号与场景中的对象相互作用之后生成结果信号。接收装置（例如，单光子雪崩二极管SPAD的阵列）对结果信号进行接收和转换并作为感测数据发送给处理单元120（例如图3中的时间控制电路和深度图生成电路），以用于生成诸如三维场景信息、深度图等形式的感测结果。
在一个实施例中，来自传感器组件110的感测数据具有点云数据的形式。在一种实施方式中，参考图4，来自多个激光雷达的点云数据可以由独立于处理单元120（例如，自动驾驶域控制器）的专门的点云处理单元（例如，激光雷达点云处理器）进行处理（包括但不限于点云匹配操作、3D拼接操作、障碍物检测操作、自由空间生成操作等），然后再发送给处理单元120。由专用的点云处理单元执行的操作可以适用于环视、高级驾驶辅助系统ADAS等应用。另外，在此实施方式中，多个传感器组件110、处理单元120和点云处理单元可以通过以太网ETH相连接，但是各个单元和部件也可以视情况而定采用不同的连接技术进行互连。通过使用专门的点云处理单元对相关数据进行初步处理，可以减少处理单元120的计算量，降低对处理单元120的能力要求。
在另一种实施方式中，参考图5，来自多个激光雷达的点云数据可以经由网关（例如，以太网网关）发送到处理单元120，并且处理单元120配置成利用其上的相关软件模块（例如，点云处理软件模块）来对点云数据执行相关的处理，例如关于图4所描述的那些。另外，在此实施方式中，多个传感器组件110、处理单元120和网关通过以太网ETH相连接，但是各个单元和部件也可以视情况而定采用不同的连接技术进行互连。通过使用点云处理软件而不是单独的点云处理器，可以简化电路结构，为硬件电路的轻量化和设备小型化提供帮助。
处理单元120还可以配置成执行直接飞行时间dToF方法或间接飞行时间iToF方法来生成感测结果，这在使用激光雷达（特别是VCSEL+SPAD机制的激光雷达）的场景下是比较适用的。相应地，在使用其它类型的三维感测组件的情况下，处理单元120还可以配置成执行结构光法、双目立体视觉法等来生成感测结果。另外，要注意的是，在系统中还存在传统的摄像头、超声波雷达等传感器的情况下，也可以同时利用其数据来更好地实现功能。例如，可以根据需要将摄像头、超声波雷达等传感器的数据与激光雷达的数据进行融合，以促进各种车辆功能的实现。
根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆，其包括根据本实用新型的一个方面的任一实施例所述的车载感测系统。
利用根据本实用新型的车载感测组件，使得可以实现对车辆周围的三维环境的精确感测，并且由此生成的感测结果可以应用于诸如泊车、自动代客泊车（AVP）、补盲区、避障等操作。由此，带有该车载感测系统的车辆能够实现更加高效安全的泊车辅助功能、自动泊车功能等，并且能够潜在地为其它需要利用车载感测组件实现的功能提供广泛的可能性。
前述公开不旨在将本公开限制为所公开的精确形式或特别使用领域。因此，设想的是，鉴于本公开，无论在本文中明确描述还是暗示，本公开的各种替代实施例和/或修改都是可能的。在已经像这样描述了本公开的实施例的情况下，本领域普通技术人员将认识到的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。因此，本公开仅由权利要求限制。

Claims (12)

1.一种车载感测系统，其特征在于，所述系统包括：
多个传感器组件，其设置于车辆的特定位置处以实现对所述车辆周围特定范围的感测，所述特定范围取决于感测目的和/或所述传感器组件的特性；以及
处理单元，其配置成对来自所述多个传感器组件的感测数据进行处理以生成感测结果；
其中，所述传感器组件是三维感测组件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述三维感测组件是激光雷达组件，所述激光雷达组件包括发射装置和接收装置，其中所述发射装置是垂直腔面发射激光器VCSEL，以及所述接收装置是单光子雪崩二极管SPAD。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述多个传感器组件的设置位置包括以下各项中的一个或多个：前保险杠、后保险杠、牌照灯外壳、尾箱盖开关、车顶、车门。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，
基于所述多个传感器组件的视场FOV来确定所述设置位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述FOV是180°、120°、90°、60°中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测结果是三维场景信息。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元还配置成执行直接飞行时间dToF方法或间接飞行时间iToF方法。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测数据具有点云数据的形式。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述点云数据由所述处理单元上的点云处理模块或独立于所述处理单元的点云处理单元进行处理。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述特定范围是360度，其中所述感测目的是前向探测、前角补盲中的任一者或二者。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
控制单元，其配置成生成用于所述多个传感器组件的控制信号。
12.一种车辆，其包括如权利要求1-11中任一项所述的车载感测系统。
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