CN218661608U - 车载激光雷达系统及自动驾驶车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种车载激光雷达系统及自动驾驶车辆，涉及智能交通技术领域，尤其涉及自动驾驶技术领域。车载激光雷达系统包括：一个或多个支架，固定于车辆的内侧顶部并且毗邻所述车辆的前风挡；一个或多个激光雷达，一一对应地固定于所述一个或多个支架，每个所述激光雷达的前端朝向所述前风挡；以及，增透膜，设于所述前风挡并且覆盖所述一个或多个激光雷达的前端。本公开实施例技术方案可以实现激光雷达在自动驾驶车辆上的合理部署，使其发挥最佳探测功能，并降低其使用成本。

Description

车载激光雷达系统及自动驾驶车辆

技术领域

本公开涉及智能交通技术领域，尤其涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种车载激光雷达系统及自动驾驶车辆。

背景技术

随着自动驾驶技术的不断发展，激光雷达弥补了传统摄像头的缺陷，逐渐成为自动驾驶或者高级辅助驾驶的最重要传感器之一。随着激光雷达成本的逐渐降低，激光雷达的发展呈现出了迅猛的发展势头，逐渐呈现替代或者和摄像头共存的趋势。

如何在自动驾驶车辆上合理部署激光雷达，使其发挥最佳探测功能，降低其使用成本，以及降低其对整车其它设计的影响，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

在此部分中描述的技术手段不一定是之前已经设想到或采用的技术手段。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何技术手段仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

实用新型内容

本公开提供了一种车载激光雷达系统及自动驾驶车辆。

根据本公开的一方面，提供了一种车载激光雷达系统，包括：一个或多个支架，固定于车辆的内侧顶部并且毗邻所述车辆的前风挡；一个或多个激光雷达，一一对应地固定于所述一个或多个支架，每个所述激光雷达的前端朝向所述前风挡；以及，增透膜，设于所述前风挡并且覆盖所述一个或多个激光雷达的前端。

在一些实施例中，每个所述支架包括：相对的两个侧板，用于通过紧固件与所述车辆的内侧顶部固定连接；以及，U型固定板，包括底部以及与所述两个侧板一一相对的两个侧部，其中，所述底部用于承载所述激光雷达并通过紧固件与所述激光雷达固定连接，每个所述侧部设有定位孔和弧形长圆孔，并且每个所述侧部通过分别设于所述定位孔和所述弧形长圆孔处的紧固件与对应的所述侧板固定连接。

在一些实施例中，所述一个或多个激光雷达中的至少一个激光雷达的前端设有光罩，所述光罩与所述前风挡之间的间距不小于5毫米且不大于10毫米。

在一些实施例中，所述一个或多个激光雷达中的至少一个激光雷达的前端不设光罩并且与所述前风挡之间设有密封胶圈。

在一些实施例中，所述增透膜为镀膜，或者，所述增透膜贴附于所述前风挡。

在一些实施例中，所述增透膜设于所述前风挡的内侧表面和/或外侧表面。

在一些实施例中，所述增透膜呈横条状并且沿所述前风挡的上缘设置。

在一些实施例中，所述增透膜适用的透射光波段为905±50纳米或者1550±50纳米；和/或，所述增透膜适用的透射光波段的透过率不小于98％。

在一些实施例中，所述车载激光雷达系统包括并排设置多个激光雷达以及与所述多个激光雷达一一对应设置地多个支架，其中，任意两个所述激光雷达的探测视场不同。

根据本公开的一方面，提供了一种自动驾驶车辆，包括前述任一实施例的车载激光雷达系统。

根据本公开的一个或多个实施例，可以实现激光雷达在自动驾驶车辆上的合理部署，使其发挥最佳探测功能，并降低其使用成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。

图1为本公开一些实施例的车载激光雷达系统应用于自动驾驶车辆的示意图；

图2为本公开一些实施例中车载激光雷达系统与前风挡的位置关系示意图；

图3为本公开一些实施例中激光雷达与支架安装的立体结构示意图；

图4为本公开一些实施例中激光雷达与支架安装的侧视结构示意图；

图5为本公开一些实施例中车载激光雷达系统与前风挡的的侧视结构图；以及

图6为本公开一些实施例中增透膜对应不同波长光波的透过率曲线图。

附图标记：

100-车载激光雷达系统

110-支架

130-前风挡

150-激光雷达

131-增透膜

111-侧板

112-U形固定板

121-底部

122-侧部

123-定位孔

124-弧形长圆孔

125a,125b,125c,125d-紧固件

152-光罩

153-密封胶圈

300-自动驾驶车辆

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

激光雷达的工作原理是向目标发射激光光束,然后对反射的回波进行分析计算，从而可以得到目标的距离、方位、高度和运动状态等信息。利用激光雷达可以实现对目标的高精度探测识别，而且不会受到光线等环境因素的影响。

车载激光雷达(LiDAR)因具有可准确获取目标的三维信息、分辨率高、抗干扰能力强、探测范围广、近全天候工作等优点，在智能驾驶环境感知系统中占据了重要地位。

在一些相关技术中，车载激光雷达安装在自动驾驶车辆的车顶上方，其至少具有以下缺陷：对于防水、防尘等防护等级的要求较高，清洁成本也较高；导致整车高度增加，不但影响车辆美观，而且会影响到车顶结构的刚性，还会带来一定的风阻；因与天窗设计位置干涉导致车辆无法设计天窗。

基于此，本公开实施例提供了一种车载激光雷达系统及自动驾驶车辆，以在自动驾驶车辆上合理部署激光雷达，使其发挥最佳探测功能，降低其使用成本，以及降低对车辆其它方面设计的影响。

如图1和图2所示，本公开实施例提供的车载激光雷达系统100，可以应用于自动驾驶车辆300。车载激光雷达系统100包括：一个或多个支架110，固定于车辆的内侧顶部并且毗邻车辆的前风挡130；一个或多个激光雷达150，一一对应地固定于前述一个或多个支架110，每个激光雷达150的前端朝向前风挡130；以及增透膜131，设于前风挡130并且覆盖一个或多个激光雷达150的前端。

本公开实施例的车载激光雷达系统100，激光雷达150通过支架110固定于车辆的内侧顶部，靠近车辆的前风挡130(即前挡风玻璃)并且位于前风挡130的内侧。相比相关技术中将激光雷达暴露在车体外部，至少具有以下优势：

激光雷达150可以免受户外雨渍、尘土、泥点等的侵蚀，因而使用寿命较长；无需使用专门的清洁设备来清理激光雷达150，因而清洁成本较低；不会影响车辆的整体外观，不会导致风阻增加，不破坏车顶结构，与天窗的设计位置也没有干涉；前风挡130上增透膜131的设计可以增加激光的透射，减少其反射，从而使激光雷达150可以获得最佳探测性能；支架110有利于激光雷达150的散热，并且可以适用多种类型激光雷达的安装，通用性较强，从而可以增加车载激光雷达系统100的可拓展性；激光雷达150和支架110可以根据需要配置一个或多个，从而更适合复杂多变的城区交通场景。

本公开对于支架110的具体结构形式不做限定。如图3和图4所示，在本公开的一些实施例中，支架110包括：相对的两个侧板111，用于通过紧固件125a与车辆的内侧顶部固定连接；以及U型固定板112，包括底部121以及与两个侧板111一一相对的两个侧部122，其中，底部121用于承载激光雷达150并通过紧固件125b与激光雷达150固定连接，每个侧部122设有定位孔123和弧形长圆孔124，并且每个侧部122通过分别设于定位孔123和弧形长圆孔124处的紧固件125c、125d与对应的侧板111固定连接。

紧固件可以根据需要选用螺钉、铆钉或者螺栓组件。该实施例支架110的设计可以实现激光雷达150的俯仰角度的调节。在一些实施例中，激光雷达150的安装操作步骤如下：

首先，使用紧固件125b将激光雷达150固定在支架110的U型固定板112的底部121；

然后，使用紧固件125a将支架110的两个侧板111与车辆内侧顶部毗邻前风挡130的位置固定连接(安装位置和螺纹孔需要预先设计好)，并使激光雷达150的前端朝向前风挡130；

然后，根据激光雷达150的前端与前风挡130内侧表面的实际相对位置(例如间距、相对倾角)，调节紧固件125d在弧形长圆孔124中的相对位置，使激光雷达150和U型固定板112相对两个侧板111绕着定位孔123的中心轴线旋转至合适角度，从而实现俯仰角度的调节。通过对激光雷达150的俯仰角度进行调节，可以使激光雷达150处于最佳的探测视角。

如图3所示，在本公开的一些实施例中，前述一个或多个激光雷达150中的至少一个激光雷达150的前端设有光罩152。光罩152用于透射激光并且为激光雷达150的内部提供机械保护，此外，光罩152还可以具有增透、防刮擦、耐老化、防指纹等效果。在本公开的一些实施例中，激光雷达150在安装后，其光罩152与前风挡130之间的间距不小于5毫米并且不大于10毫米。光罩152与前风挡130之间的间距设置合理，可以减少激光传播损耗，提高激光从前风挡130出射的效率，从而有利于提高激光雷达150的探测精度。

在本公开的一些实施例中，前述一个或多个激光雷达150中的至少一个激光雷达150的前端也可以不设光罩152，如图5所示，在激光雷达150的前端与前风挡130之间设置了密封胶圈153。通过适当调节激光雷达150的俯仰角度，可以使密封胶圈153在激光雷达150的前端与前风挡130之间起到良好的密封作用，可以避免灰尘、异物等进入到激光雷达150内部。该实施例由于取消了光罩，不但可以降低激光雷达150的成本，还可以相应减少激光在经过光罩时的传播损耗，从而可以提高车载激光雷达系统100的激光出射效率，进而提高激光雷达150的探测精度。

在本公开的一些实施例中，增透膜131可以为镀膜，直接镀在前风挡130的内侧表面和/或外侧表面。在本公开的一些实施例中，增透膜131还可以为贴膜，通过背胶(如OCA光学胶)贴附在前风挡130的内侧表面和/或外侧表面。

由于增透膜131主要用于增加激光的透射，因此其可以在前风挡130上局部设置。在本公开的一些实施例中，如图1和图2所示，增透膜131呈横条状并且沿前风挡130的上缘设置。

在自动驾驶领域，激光雷达通常采用905纳米和1550纳米两种激光波长。905纳米波长激光雷达的探测范围一般为150米～200米。1550纳米波长激光雷达的探测范围一般为200米～300米。

在本公开的一些实施例中，增透膜131适用的透射光波段为905±50纳米或者1550±50纳米。

在本公开的一些实施例中，增透膜131适用的透射光波段的透过率不小于98％，使得车载激光雷达系统100具有较高的激光出射效率，从而可以获得较高的探测精度。

如图6所示，为本公开一些实施例中所使用的增透膜对于不同波长光波的透过率曲线图。从图中可以看出，增透膜对于波长在905±50纳米内的光具有极高的透射率，可达98％以上，而对于可见光波段(400纳米～760纳米)的光却有明显限制通过的作用。

增透膜131可以具有叠层结构，例如可以包括折射率不同的多个子层，其中，具有较高折射率的子层的材料可以选自ZnSe、TiO₂、ZnS、Ta₂O₅、Ti₃O₅、ZrO₂、HfO₂和Si₃N₄中的至少一种，折射率的范围为1.7～2.7，具有较低折射率的子层的材料可以选自MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、MgO、AlF₃、YbF₃、YF₃中的至少一种，折射率的范围为1.3～2.0。

在本公开的一些实施例中，车载激光雷达系统100可以包括一个激光雷达150和用于安装激光雷达150的支架110。

在本公开的另一些实施例中，如图1所示，车载激光雷达系统100包括并排设置的多个激光雷达150(例如图中左、右两个激光雷达150)以及与多个激光雷达150一一对应设置地多个支架110，其中，任意两个激光雷达150的探测视场不同。

在这些实施例中，车载激光雷达系统100的芯片可以运用一定的算法将多个激光雷达150的探测视场进行拼接，从而可以获得更宽探测视场内目标的信息。在一些实施例中，车载激光雷达系统100包括并排设置的2个或3个激光雷达150，可以实现180度视角、前方150米～300米距离内的目标探测。

如图1所示，本公开实施例还提供一种自动驾驶车辆300，包括前述任一实施例的车载激光雷达系统100。该自动驾驶车辆300基于前述实施例车载激光雷达系统100的设计，可以获得相应的有益效果。

自动驾驶车辆300的具体产品类型不限，例如可以为自动驾驶公交车、自动驾驶出租车、自动驾驶商务车、自动驾驶售卖车等等。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车载激光雷达系统，其特征在于，包括：

一个或多个支架，固定于车辆的内侧顶部并且毗邻所述车辆的前风挡；

一个或多个激光雷达，一一对应地固定于所述一个或多个支架，每个所述激光雷达的前端朝向所述前风挡；以及

增透膜，设于所述前风挡并且覆盖所述一个或多个激光雷达的前端，所述增透膜适用的透射光波段为905±50纳米或者1550±50纳米。

2.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，每个所述支架包括：

相对的两个侧板，用于通过紧固件与所述车辆的内侧顶部固定连接；以及

U型固定板，包括底部以及与所述两个侧板一一相对的两个侧部，其中，所述底部用于承载所述激光雷达并通过紧固件与所述激光雷达固定连接，每个所述侧部设有定位孔和弧形长圆孔，并且每个所述侧部通过分别设于所述定位孔和所述弧形长圆孔处的紧固件与对应的所述侧板固定连接。

3.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述一个或多个激光雷达中的至少一个激光雷达的前端设有光罩，所述光罩与所述前风挡之间的间距不小于5毫米且不大于10毫米。

4.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述一个或多个激光雷达中的至少一个激光雷达的前端不设光罩并且与所述前风挡之间设有密封胶圈。

5.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述增透膜为镀膜，或者，所述增透膜贴附于所述前风挡。

6.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述增透膜设于所述前风挡的内侧表面和/或外侧表面。

7.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述增透膜呈横条状并且沿所述前风挡的上缘设置。

8.根据权利要求1所述的车载激光雷达系统，

所述增透膜适用的透射光波段的透过率不小于98％。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的车载激光雷达系统，其特征在于，

所述车载激光雷达系统包括并排设置多个激光雷达以及与所述多个激光雷达一一对应设置地多个支架，其中，任意两个所述激光雷达的探测视场不同。

10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的车载激光雷达系统。

Images