一种用于自动驾驶的传感器制造技术

一种用于自动驾驶的传感器，其特征是在交通工具上设置至少一个朝向前方地面的线状激光发射装置1，在交通工具前部低于或高于线状激光发射装置处设置至少一个数字成像模块2，数字成像模块2主要用于将线状激光线1在交通工具前方投影位置的投影线摄入成像模块的CCD或CMOS感光元件上，根据该激光线在感光元件上的位置形状，就能判别激光线在地面的投影线有没有被障碍物遮挡住,线状激光发射装置1为设置在一圆形转盘上的多个点状激光发射头，用连续旋转的点状激光发射头不仅可射出一条激光线，可保证线状激光的亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于自动驾驶的传感器，主要用于汽车在自动驾驶过程中或辅助驾驶系统中检测前方整个投影面上可能碰到的障碍物，也可适应于火车、船舶等交通工具的自动驾驶或辅助驾驶中。
技术介绍
目前自动驾驶的汽车正成为研发的热点，对于汽车移动方向（一般是前方）上障碍物的检测主要依赖雷达、激光扫描测距、视频摄像头等方式，其中视频摄像头一般为检测道路标志线、信号灯之类，延伸的使用方式是检测人、其他汽车等（依赖大数据的完善），目前最成功的无人驾驶汽车靠的是LIDAR，即激光雷达传感器，它也被称为无人驾驶汽车的眼睛。LIDAR是个合成词，取自“light”（光）和“radar”（雷达）。顾名思义，此类传感器是靠向物体发出光，通过测量光反射所用的时间来检视周围坏境的。用在无人驾驶汽车上，功能很强大，只是目前LIDAR的设计笨重且价格不菲。谷歌早期的无人驾驶汽车只在LIDAR上就花了8万美元。不仅如此，现在的自动驾驶汽车往往在有明显标志线的结构性道路上行驶，技术并不是很成熟。
技术实现思路
本专利技术是这样设计的：一种用于自动驾驶的传感器，其特征是在交通工具上设置至少一个朝向前方地面的线状激光发射装置1，在交通工具前部低于或高于线状激光发射装置处设置至少一个数字成像模块2，数字成像模块2主要用于将线状激光线1在交通工具前方投影位置的投影线摄入成像模块的CCD或CMOS感光元件上，根据该激光线在感光元件上的位置形状，就能判别激光线在地面的投影线有没有被其他物体（障碍物）遮挡住，除了激光线（合作目标），其他物体（非合作目标）在感光元件上的成像可被忽略。因为一般的障碍物都落地（有脚），尤其汽车的轮子，在前方地面上能被检测到，那么障碍物也就存在。所述的线状激光发射装置为设置在一转盘上的呈圆环形分布的多个点状激光发射头12，每个点状激光发射头12背离圆心，设置在一个箱体10或罩壳内，箱体10或罩壳内前部有透光的窗口19，转盘由电机驱动。所述的线状激光发射装置1有多个，每个朝向前方不同的水平角度。所述的线状激光发射装置1还带有上下角度偏转机构5，偏转机构5转动时将线状激光装置1发射的线状激光朝向前方不同的水平角度。所述的线状激光发射装置1还带有升降机构9，升降机构9能调整线状激光发射装置1位于交通工具上的高度。所述的线状激光发射装置1也可安装在交通工具上的固定高度。数字成像模块2大致设置的位置是交通工具的半高位置，可以兼顾成像模块的视角。一般线状激光发射装置1设置在交通工具顶部，所发出的线状激光朝向交通工具前下方，投射面垂直于交通工具的中轴线所在的平面。用连续旋转的点状激光发射头不仅可射出一条激光（断续）线，还可保证线状激光的亮度，在较远处还能在数字成像模块2中看到激光线。附图说明图1（a、b、c、d）为前方障碍物判别示意图（其中a’、b’、c’、d’分别为a、b、c、d的成像示意图）。图2为本专利技术前方障碍物距离计算原理图。图3为本专利技术的传感器在轿车上的安装结构示意图，其中图3a为结构侧面图，图3b为结构俯视图。图4（a、b）、5为线状激光发射装置结构示意图。图6（a、b）~7（a、b、c）为升降杆工作示意图（7c为局部放大图）。图8为一种升降架示意图。实施例：在交通工具上设置至少一个朝向前方地面的线状激光发射装置1，在交通工具前面板附近低于或高于线状激光发射装置处设置至少一个数字成像模块2，大致设置的位置是交通工具的半高位置，可以兼顾成像模块的视角，数字成像模块主要用于将线状激光线在交通工具前方投影位置的投影线摄入成像模块的CCD（或CMOS）感光元件上，根据该激光线在感光元件上的位置形状，就能判别激光线在地面的投影线有没有被其他物体（障碍物）遮挡住，除了激光线（合作目标），其他物体（非合作目标）在感光元件上的成像可被忽略。因为一般的障碍物都落地（有脚），尤其汽车的轮子，在前方地面上能被检测到，那么障碍物也就存在。所述的线状激光发射装置1为设置在一转盘（一般为圆形）17上的呈圆环形分布的多个点状激光发射头12，每个点状激光发射头12背离圆心（朝向外侧），设置在一个箱体10或罩壳内，箱体10或罩壳内前部有透光的窗口19，转盘17由电机驱动。一般线状激光发射装置1设置在交通工具顶部，所发出的线状激光朝向交通工具前下方，投射面垂直于交通工具的中轴线所在的平面，如图3。旋转的激光的投影线其实是弧线，投射距离较远时可看作近似的直线，在成像模块上的近距离的识别需要作为圆弧线处理。无障碍时，地面上的激光线稳定投影在固定位置（因为马路有一定的斜度，投影的激光线并不一定是一直线），如图1a/1a’，有障碍凸起时，一部分激光线照在凸起的障碍上，其在成像模块上的投影会上移（记录下首次上移的时间），如图1b/1b’、1c/1c’，根据上移的偏移量，能计算出障碍物的距离，并根据交通工具移动速度，可计算交通工具多长时间会遇到该障碍，交通工具应该如何动作，如果前方道路上有坑（台阶），那么在预期位置上应该有的激光线就会下移或者看不见，如图1d/1d’，这种情况也表明前方有障碍，不能跨越（也可通过计算下移的偏移量，根据经验值确定这个落差交通工具能通过）。进一步，根据线状激光发射头的斜向下的角度、感光元件上的线状激光线投影位置，甚至能够计算出障碍物离交通工具的位置，如图2线状激光发射装置的出光处为A（离地高度为AB），射出的光线照到路面上D点，一旦遇到路上的障碍物（比如一个路障），部分光会被挡住，在L处出现亮点（线段），成像装置的镜头E中心点为O，该点离地高度为OG；感光元件C（CCD）水平方向对应O点处为Q点，D点在Ｃ上的成像处为Ｒ点，L点在Ｃ上的成像处为Ｐ点（其实D、L、N、R、P点并不在一个平面上，图中为这些点的投影面），DR与障碍物LM（取其高度）相交于N点，AD与地面的夹角为α，DR与地面的夹角为β。根据焦距与放大倍数计算所得的放大比例为k，的其中AB、OG、GB、OQ为已知（固定值），RQ、PQ根据像素点的密度（及像素点间隔的距离），在C上绝对的长度可以计算得知，实际长度（代入下来公式时）还要乘上放大比例k，看做可知（已知），假设障碍物LM离D的距离为x，即DM的长度为x则，图中方便起见默认放大比例k为1：∵tgβ=MN/DM=RQ/OQ=OG/DG∴DG=OG*OQ/RQ∵tgα=AB/DB即tgα=AB/（DG+GB）=AB/（OG*OQ/RQ+GB）∵LN=LM-MN=x*（tgα-tgβ）∵（DG-DM）/OQ=LN/RP即（DG-x）/OQ=LN/RP∴（DG-x）/OQ=x*（tgα-tgβ）/RP即（DG-x）/OQ=x*（AB/（DG+GB）-RQ/OQ）/RPx=(RP*DG/((AB*OQ/(DG+GB))-(RQ-RP))其中RQ-RP=PQ，所以简化后：x=RP*DG/(AB*OQ/(DG+GB)-PQ);DG=OG*OQ/RQ∴x=RP*OG*OQ/(RQ*(AB*OQ/(OG*OQ/RQ+GB)-PQ))DG-x即OG*OQ/RQ-RP*OG*OQ/(RQ*(AB*OQ/(OG*OQ/RQ+GB)-PQ))为障碍物离交通工具前端（镜头）的距离。根据当时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动驾驶的传感器，其特征是在交通工具上设置至少一个朝向前方地面的线状激光发射装置(1)，在交通工具前部低于或高于线状激光发射装置(1)处设置至少一个数字成像模块(2)，数字成像模块(2)主要用于将线状激光线(1)在交通工具前方投影位置上的投影线摄入成像模块的CCD或CMOS感光元件上，所述的线状激光发射装置(1)为设置在一圆形转盘(17)上的呈圆环形分布的多个点状激光发射头(12)，每个点状激光发射头(12)背离圆心，设置在一个箱体(10)或罩壳内，箱体(10)或罩壳前部有透光的窗口(19)，转盘(17)由电机驱动，转盘(17)旋转时激光发射头(12)一起转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于自动驾驶的传感器，其特征是在交通工具上设置至少一个朝向前方地面的线状激光发射装置(1)，在交通工具前部低于或高于线状激光发射装置(1)处设置至少一个数字成像模块(2)，数字成像模块(2)主要用于将线状激光线(1)在交通工具前方投影位置上的投影线摄入成像模块的CCD或CMOS感光元件上，所述的线状激光发射装置(1)为设置在一圆形转盘(17)上的呈圆环形分布的多个点状激光发射头(12)，每个点状激光发射头(12)背离圆心，设置在一个箱体(10)或罩壳内，箱体(10)或罩壳前部有透光的窗口(19)，转盘(17)由电机驱动，转盘(17)旋转时激光发射头(12)一起转动。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舒怡，
申请(专利权)人：张舒怡，
类型：发明
国别省市：江苏;32