用于自动驾驶的环境感知系统布置结构技术方案

本发明专利技术公开了一种用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，包括设置于车头前部的一个摄像头、设置于车身上部的两个GPS天线和设置于车身周向的多个雷达传感器；所述雷达传感器包括至少两个激光雷达传感器和多个毫米波雷达传感器；多个所述雷达传感器的探测范围相互协同配合形成环绕车身的无死角检测区，使车身任意角度均位于至少两个雷达传感器照射视野内，且车头正前方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器和至少一个毫米波雷达传感器的视野内。本发明专利技术各传感器布置合理，彼此相互配合，可消除视野盲区，确保行车安全。

Layout structure of environmental awareness system for automatic driving

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶的环境感知系统布置结构
本专利技术涉及一种自动驾驶环境感知系统，特别是指一种用于自动驾驶的环境感知系统布置结构。
技术介绍
现今，不论乘用汽车还是轻型商用卡车，均使用到了环境感知系统辅助驾驶。环境感知系统是汽车上的一种感知系统，其可在行车过程中为驾驶员提供周围环境感知、车身定位、驾驶辅助等功能。L4级别自动驾驶是指在限定的道路以及环境中，车辆可完全不需要人为干预，自行完成驾驶。L4级别自动驾驶对环境感知系统的要求很高，包括：1)可对周围环境远近距离进行360°实时监测，预防突然出现的障碍物；2)可对前方障碍物进行识别，分辨障碍物类型；3)对自身位置进行实时检测，可确保自身行车位置安全。现有的环境感知系统的典型布置方案是在车身上布置5个检测周围的激光雷达，2根检测车辆位置的GPS天线，以及检测道路标志线的摄像头构成。其采用的激光雷达包括可检测到约20m范围的近距离激光雷达以及可检测到前方50m的远距离激光雷达两种，主要设置在车辆前后，车辆左右两侧一般不设置激光雷达，或者仅设置一个近距离激光雷达，同时车辆四角处也未设置激光雷达。而GPS天线则可以检测到车辆的前进方向，因此前方发动机罩以及后背分别配备了一根GPS天线。上述布置方案主要应用于自动驾驶轿车，能够在一定程度上起到降低事故发生概率的作用，如果将其应用于车身更长更宽的商用轻卡或其他车型，将面临如下问题：1)除前方有探测距离为50m距离的激光雷达以外，其余方向激光雷达覆盖范围仅在20m范围，无法探测其他方向较远距离的交通参与者，无法提前预估其他方向上的危险因素；2)除车身前方有部分区域同时有两个传感器监测以外，其余车身周边区域均只有1个近距离激光雷达监测，由于轻型卡车车身较长，宽度较大，这种布置使得车身侧面存在视觉盲区，在转弯时难以识别到障碍物甚至行人，导致事故的发生；3)激光雷达传感器容易受到自然光和热辐射的影响，如果在行车过程中个别传感器突然失效，将造成较大的视野盲区，无法感知盲区内的障碍物，发生危险；4)2个GPS天线布置于车身前部和后部可以检测车辆车身位置和前进方向，但由于商用轻卡车身后部为货物，货物可能对GPS信号形成一定的干扰。因此，这种布置方案无法满足商用轻卡等车型L4级别自动驾驶的需求。因此，如何改善环境感知系统布置结构，消除检测盲区，确保行车安全，满足L4级别自动驾驶需求，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可提高自动驾驶安全性的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构。为实现上述目的，本专利技术所设计的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，包括设置于车头前部的一个摄像头、设置于车身(含车头)上部的两个GPS天线和设置于车身周向的多个雷达传感器；所述雷达传感器包括至少两个激光雷达传感器和多个毫米波雷达传感器；多个所述雷达传感器的探测范围相互协同配合形成环绕车身的无死角检测区，使车身任意角度均位于至少两个雷达传感器的照射视野内(指角度方向线通过照射视野)，且车头正前方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器和至少一个毫米波雷达传感器的照射视野内。优选地，所述车身正后方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器和至少一个毫米波雷达传感器的照射视野内。优选地，所述车身两侧任意角度均至少位于一个激光雷达传感器或一个毫米波雷达传感器的照射视野内。优选地，所述车头前部中央和车身尾部中央均设置有一个所述激光雷达传感器和一个所述毫米波雷达传感器；所述车头两个前端角面向斜前方(向外侧)分别设置有一个所述毫米波雷达传感器，所述车身的两个后端角面向斜后方(向外侧)分别设置有一个所述毫米波雷达传感器。在车身前后四个端角处设置毫米波雷达传感器，有利于进一步减少检测盲区，并与其他雷达传感器重叠，提高检测可靠性。优选地，各所述端角处设置的毫米波雷达传感器的探测中心方向与车辆长度方向的夹角为30°～60°。优选地，所述车头前部中央处和车身尾部中央处的激光雷达传感器的最远探测距离为100m；所述车头前部中央处和车身尾部中央处的毫米波雷达传感器为最远探测距离160m的远距离毫米波雷达传感器，其他位置的毫米波雷达传感器为最远探测距离70m的中距离毫米波雷达传感器。优选地，所述雷达传感器还包括至少四个超声波雷达传感器，所述车身的左右两侧分别设置有至少两个所述超声波雷达传感器。优选地，所述车身左右两侧设置的超声波雷达传感器数量相同，且左右对称分布；所述超声波雷达传感器的最远探测距离为3m。优选地，两个所述GPS天线分别设置于车头顶部两侧。对于轻卡等车身宽度相较于乘用轿车更大的车辆，将GPS天线布置于车头两侧，即采用横向布置，可改善后方GPS天线因货物干扰带来的不利影响。优选地，所述远距离激光雷达为十六线激光雷达，所述毫米波雷达传感器为77GHz毫米波雷达传感器。本专利技术通过雷达传感器的布置，在车身周围形成全方位360°无死角的检测区，从而在车辆前进、后退及转弯过程中实现道路跟踪和对车身周围障碍物进行实时检测，将信息反馈给控制器，相当于无人驾驶汽车的‘眼睛’，实现L4级自动驾驶的辅助功能。与现有技术相比，本专利技术的主要有益效果如下：1)各传感器布置合理，相互配合，可消除视野盲区并确定车身位置，确保行车安全；2)车身周边区域均保持有2个以上雷达传感器进行检测，可预防个别雷达传感器突然失效带来的不利影响；3)车头正前方采用激光雷达传感器和毫米波雷达传感器叠加视野，激光雷达受到影响时可使用毫米波雷达进行探测感知，可改善由于激光雷达受到自然光和热辐射带来的不利影响；本专利技术提供的环境感知系统布置结构，针对L4级自动驾驶而设计，必要时也可用于其他级别，如L3级；主要用于轻型商用卡车等车身较长、宽度较大的自动驾驶汽车，当然也可以用于小型自动驾驶汽车。附图说明图1、图2分别为本专利技术所设计的环境感知系统布置结构的俯视、左视结构示意图。图3为图1中的各传感器的检测范围示意图。其中：车身1、激光雷达传感器2a、远距离毫米波雷达传感器2b、中距离毫米波雷达传感器2c、摄像头3、GPS天线4具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1、图2所示，本专利技术所设计的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，由激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达传感器三种雷达传感器，以及摄像头和GPS天线组成。具体地，车身1的前端中央布置的雷达传感器为十六线激光雷达传感器2a。十六线激光雷达传感器2a有效范围为半径100m区域，可以实时收发数据、360度全覆盖、3D距离测量、30度垂直视场角以及校准反射测量，因此将其布置于车身1的前端中央作为防撞传感器。由于激光雷达传感器价格昂贵，容易受到自然光和热辐射的影响，且车身1较宽，所以在车身1的前端中央十六线激光雷达传感器2a的正下方布置了77GHz的远距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，其特征在于：包括设置于车头前部的一个摄像头(3)、设置于车身(1)上部的两个GPS天线(4)和设置于车身(1)周向的多个雷达传感器；所述雷达传感器包括至少两个激光雷达传感器(2a)和多个毫米波雷达传感器；多个所述雷达传感器的探测范围相互协同配合形成环绕车身(1)的无死角检测区，使车身(1)任意角度均位于至少两个雷达传感器的照射视野内，且车头正前方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器(2a)和至少一个毫米波雷达传感器的照射视野内。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，其特征在于：包括设置于车头前部的一个摄像头(3)、设置于车身(1)上部的两个GPS天线(4)和设置于车身(1)周向的多个雷达传感器；所述雷达传感器包括至少两个激光雷达传感器(2a)和多个毫米波雷达传感器；多个所述雷达传感器的探测范围相互协同配合形成环绕车身(1)的无死角检测区，使车身(1)任意角度均位于至少两个雷达传感器的照射视野内，且车头正前方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器(2a)和至少一个毫米波雷达传感器的照射视野内。


2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，其特征在于：所述车身(1)的正后方1～70m、180°范围内任意位置同时位于至少一个激光雷达传感器(2a)和至少一个毫米波雷达传感器的照射视野内。


3.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，其特征在于：所述车身(1)的两侧任意角度均至少位于一个激光雷达传感器(2a)或一个毫米波雷达传感器的照射视野内。


4.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的环境感知系统布置结构，其特征在于：所述车头前部中央和车身(1)的尾部中央均设置有一个所述激光雷达传感器(2a)和一个所述毫米波雷达传感器；所述车头两个前端角面向斜前方分别设置有一个所述毫米波雷达传感器，所述车身(1)的两个后端角面向斜后方分别设置有一个所述毫米波雷达传感器。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹思维，付智俊，何薇，吴明瞭，郭启翔，谢斌，林凌，董庆大，赵拓，吴朝，
申请(专利权)人：东风汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42