一種帶L4級感知元件結構的無人車的制作方法
一種帶l4級感知元件結構的無人車
技術領域
1.本實用新型涉及無人車領域，尤其涉及一種帶l4級感知元件結構的無人車。
背景技術：
2.隨著汽車技術的不斷進步，及自動駕駛硬件成本的不斷下降，可滿足l4級自動駕駛的無人車應運而生。自動駕駛的環境感知硬件系統由激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、超聲波雷達等元件組成。
3.為滿足l4級自動駕駛的環境感知需求，有效識別道路、交通標識、信號燈、車輛、行人、動靜障礙物等，需對環境感知系統進行多冗余設計以確保安全。現有技術中的無人車上的感知元件有很多均是設置在無人車的貨箱上。這樣的設置不利于無人車貨箱的定制化設計和不同場景的使用需求。其次，根據無人車的功能及運行場景也需要制定合適的自動駕駛架構方案，為此，我們需要一種帶l4級感知元件結構的無人車。
技術實現要素：
4.(一)實用新型目的
5.有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種帶l4級感知元件結構的無人車，以滿足l4級自動駕駛的無人車運行需求。該方案的環境感知元件由4個激光雷達、1個毫米波雷達、11個攝像頭、12個超聲波雷達組成。通過對以上感知元件的合理布置，可實現l4級結構化道路的導航自動行駛和l4級非結構化道路預設線路自動行駛。
6.(二)技術方案
7.為達到上述技術目的，本實用新型提供了一種帶l4級感知元件結構的無人車：
8.其包括感知元件機構，所述感知元件機構包括四個激光雷達、毫米波雷達、十一個攝像頭、十二個超聲波雷達；所述感知元件機構不設置在無人車的貨箱上；
9.四個所述激光雷達包括兩個前向激光雷達和兩個側后向激光雷達，兩個前向激光雷達設置于無人車的車頭，且其探測面方向朝前設置，兩個側后向激光雷達設置于所述無人車的車頭兩側并向外伸出，且其探測面朝向側后方設置；
10.所述毫米波雷達設置于無人車的車頭，其探測面方向朝前，位于車輛中心位置；
11.十二個超聲波雷達設置于無人車的前保險杠、后保險杠及側裙上。
12.優選的，十一個所述攝像頭包括四個環視魚眼攝像頭、四個周視攝像頭、一個后視攝像頭和兩個前視攝像頭；
13.四個所述環視魚眼攝像頭包括安裝在車頭中間位置的前環視魚眼攝像頭、安裝在后保險杠中間位置的后環視魚眼攝像頭、分別安裝在側裙的中間位置的左視魚眼攝像頭和右視魚眼攝像頭。
14.優選的，四個所述周視攝像頭呈兩組分別設置在無人車兩側的側裙上，一組周視攝像頭的數量為兩個，所述周視攝像頭與所述環視魚眼攝像頭等高設置。
15.優選的，兩個所述前視攝像頭包括1個遠距離前視攝像頭和1個中距離前視攝像
頭，所述遠距離前視攝像頭和中距離前視攝像頭均設置于無人車的車頭上部。
16.優選的，十二個所述超聲波雷達包括八個upa超聲波雷達和四個apa超聲波雷達，八個upa超聲波雷達等分為兩組，兩組upa超聲波雷達分別設置于無人車的前保險杠和后保險杠上，四個所述apa超聲波雷達等分為兩組，分別在于汽車兩側的側裙上。
17.優選的，兩個所述側后向激光雷達的離地高度不大于0.5m，與車輛的俯仰角、偏航角為0
°
，側傾角為39
°
。
18.優選的，所述毫米波雷達的離地高度0.3m～0.8m，與車輛的俯仰角、偏航角、側傾角均為0
°
。
19.從以上技術方案可以看出，本技術具有以下有益效果：
20.本實用新型能夠進行車輛定位和前向障礙物感知，保證盲區小的同時盡可能覆蓋大范圍，能夠輔助車輛定位和換道時觀察側后方車輛，為安全換道提供依據。能夠通過環視拼接滿足人工遙控和人體感應等功能，還能夠實現高速開闊場景障礙物探測的功能，并實現補盲，探測周圍障礙物的功能。另外，本方案中所有感知元件機構不設置在無人車的貨箱上，能夠滿足無人車貨箱定制化設計和不同場景的使用需求。
21.本實用新型可實現車體360
°
全覆蓋，前方最大探測距離可達250m，后方及左右側的最大探測距離可達100m。適用于城市開放道路和封閉園區，如果僅對于封閉園區場景，出于成本考慮可以取消兩個側后激光雷達和一個前向4d毫米波雷達。
附圖說明
22.為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
23.圖1為本實用新型提供的一種帶l4級感知元件結構的無人車的結構示意圖。
24.圖2為本實用新型提供的一種帶l4級感知元件結構的無人車的前視示意圖。
25.圖3為本實用新型提供的一種帶l4級感知元件結構的無人車的后視示意圖。
26.圖4為本實用新型提供的一種帶l4級感知元件結構的無人車的俯視示意圖。
27.圖5為本實用新型提供的一種帶l4級感知元件結構的無人車的感知元件fov示意圖。
28.附圖說明：11、前向激光雷達；12、側后向激光雷達；2、毫米波雷達；31、遠距離前視攝像頭；32、中距離前視攝像頭；33、周視攝像頭；34、后視攝像頭；35、環視魚眼攝像頭；41、upa超聲波雷達；42、apa超聲波雷達；5、前大燈；6、前保險杠；7、后保險杠；8、側裙。
具體實施方式
29.下文的描述本質上僅是示例性的而并非意圖限制本公開、應用及用途。應當理解，在所有這些附圖中，相同或相似的附圖標記指示相同的或相似的零件及特征。各個附圖僅示意性地表示了本公開的實施方式的構思和原理，并不一定示出了本公開各個實施方式的具體尺寸及其比例。在特定的附圖中的特定部分可能采用夸張的方式來圖示本公開的實施方式的相關細節或結構。
30.實施例一
31.如圖1至圖4所示，自動駕駛的環境感知系統布置結構由4個激光雷達、1個毫米波雷達2、11個攝像頭、12個超聲波雷達組成，圖5為無人車感知元件fov示意圖，通過對以上感知元件的合理布置，保證360
°
無死角全方位覆蓋，可實現l4級結構化道路的導航自動行駛和l4級非結構化道路預設線路自動行駛。
32.具體地，激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、超聲波雷達通過線束與自動駕駛控制模塊聯接后為無人車自動駕駛提供決策依據。
33.具體地，依據環境感知元件的探測結果，通過傳感器融合算法，可實現自動變道、自動緊急制動、障礙物避障/微變向功能、全景環視監控、車道居中保持、減速帶/坑洞響應、交通標志識別等自動駕駛功能。
34.具體地，4個激光雷達出于成本考慮均為半固態激光雷達，有效范圍為半徑100m區域。其中2個為前向激光雷達11，用于車輛定位和前向障礙物感知，保證盲區小的同時盡可能覆蓋大范圍；另外2個為側后向激光雷達12，用于輔助車輛定位和換道時觀察側后方車輛，為安全換道提供依據。
35.具體地，如圖2所示，2個前向激光雷達11設置于無人車的車頭，探測面方向朝前，具體位于無人車前大燈5下方，前向激光雷達11離地高度不小于0.3m，前向激光雷達11隱藏設計，其fov與無人車的前保險杠6有10mm以上的安全距離，與車輛的俯仰角、偏航角、側傾角均為0
°
，2個前向激光雷達11車頭前的fov盲區小于0.3m。
36.具體地，2個側后向激光雷達12設置于無人車的車頭兩側并向外伸出，探測面朝向側后方，離地高度不大于0.5m，與車輛的俯仰角、偏航角為0
°
，側傾角為39
°
。
37.具體地，毫米波雷達2為4d毫米波雷達，有效范圍為半徑200m區域,可以利用時間來確定高度信息，適用于高速開闊場景障礙物探測。如圖2所示，毫米波雷達設置于無人車的車頭，探測面方向朝前，位于車輛中心位置，毫米波雷達2離地高度0.3m～0.8m，與車輛的俯仰角、偏航角、側傾角均為0
°
。
38.具體地，如圖1至圖4所示，11個攝像頭包括4個環視魚眼攝像頭35、4個周視攝像頭33、1個后視攝像頭34和2個前視攝像頭。環視魚眼攝像頭35通過環視拼接可滿足人工遙控，周視攝像頭33和后視攝像頭34可實現人工遙控、人體感應等功能，前視攝像頭可實現高速開闊場景障礙物探測的功能。
39.具體地，4個環視魚眼攝像頭35設置于無人車的前后左右，前環視魚眼攝像頭35安裝在車頭中間位置，后環視魚眼攝像頭35安裝在后保險杠7的中間位置，左右環視魚眼攝像頭35安裝在無人車下車體側裙8的中間位置。環視魚眼攝像頭35離地高度0.4～0.7m，光軸可以與地面有夾角以滿足光軸與地面線交點距車身最外側1～2m。為防止拍攝影像的改變，而導致全景影像無法拼接，環視魚眼攝像頭35應具有防旋轉的定位結構。
40.具體地，4個周視攝像頭33設置于無人車下車體側裙8的中間位置，左右側裙8分別設置2個周視攝像頭33，4個周視攝像頭33與左右環視魚眼攝像頭35等高布置，離地高度大于0.5m，周視攝像頭33光軸與地面夾角為零，同側的2個周視攝像頭33之間的fov盲區應小于0.3m。
41.具體地，1個后視攝像頭34設置于無人車下車體后保險杠7的中間位置，鏡頭朝后，離地高度大于0.5m，后視攝像頭34光軸與地面夾角為零。
42.具體地，2個前視攝像頭設置于無人車上車體接近車輛中間位置，鏡頭朝前，等高對稱布置，離地高度大于1.5m，攝像頭光軸與地面夾角為零。
43.具體地，2個前視攝像頭為1個遠距離前視攝像頭31和1個中距離前視攝像頭32。遠距離前視攝像頭31的水平視場角為28
°
，最大探測距離250m；中距離前視攝像頭32的水平視場角為120
°
，最大探測距離60m。
44.具體地，11個攝像頭除了2個前視攝像頭采用800萬像素攝像頭之外，其余9個攝像頭均采用200萬像素攝像頭。
45.具體地，12個超聲波雷達可實現補盲，探測周圍障礙物的功能。如圖1至圖4所示，超聲波雷達設置于無人車的前保險杠6、后保險杠7及側裙8上，超聲波雷達離地高度0.38m～0.45m，通過合理布置使得fov盲區盡量小。
46.具體地，12個超聲波雷達分為58khz的upa超聲波雷達41(超聲波駐車輔助)和48khz的apa超聲波雷達42(自動泊車輔助)兩種類型。upa超聲波雷達41安裝在前后保險杠處以探測汽車前后障礙，apa超聲波雷達42安裝在車身側裙8處以探測側方停車空間，最終構成前面和后面分別4個upa超聲波雷達、側面4個apa超聲波雷達的布置格局。
47.具體地，所有感知元件不設置在貨箱上，可以滿足貨箱定制化設計。布置時探測面或鏡頭前均應無遮擋。
48.通過以上感知元件的整車布置融合可實現車體360
°
全覆蓋，前方最大探測距離可達250m，后方及左右側的最大探測距離可達100m。為了保證安全性，每塊區域需要2個或2個以上的傳感器覆蓋，以便相互校驗，確保自動駕駛無人車在道路上安全行駛。該方案適用于城市開放道路和封閉園區，如果僅對于封閉園區場景，出于成本考慮可以取消兩個側后激光雷達和一個前向4d毫米波雷達。
49.上文中參照優選的實施例詳細描述了本公開所提出的方案的示范性實施方式，然而本領域技術人員可理解的是，在不背離本公開理念的前提下，可以對上述具體實施例做出多種變型和改型，且可以對本公開提出的各種技術特征、結構進行多種組合，而不超出本公開的保護范圍，本公開的保護范圍由所附的權利要求確定。
技術特征：
1.一種帶l4級感知元件結構的無人車，包括感知元件機構，其特征在于，所述感知元件機構包括四個激光雷達、毫米波雷達(2)、十一個攝像頭、十二個超聲波雷達；所述感知元件機構不設置在無人車的貨箱上；四個所述激光雷達包括兩個前向激光雷達(11)和兩個側后向激光雷達(12)，兩個前向激光雷達(11)設置于無人車的車頭，且其探測面方向朝前設置，兩個側后向激光雷達(12)設置于所述無人車的車頭兩側并向外伸出，且其探測面朝向側后方設置；所述毫米波雷達(2)設置于無人車的車頭，其探測面方向朝前，位于車輛中心位置；十二個超聲波雷達設置于無人車的前保險杠(6)、后保險杠(7)及側裙(8)上。2.根據權利要求1所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，十一個所述攝像頭包括四個環視魚眼攝像頭(35)、四個周視攝像頭(33)、一個后視攝像頭(34)和兩個前視攝像頭；四個所述環視魚眼攝像頭(35)包括安裝在車頭中間位置的前環視魚眼攝像頭、安裝在后保險杠(7)中間位置的后環視魚眼攝像頭、分別安裝在側裙(8)的中間位置的左視魚眼攝像頭和右視魚眼攝像頭。3.根據權利要求2所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，四個所述周視攝像頭(33)呈兩組分別設置在無人車兩側的側裙(8)上，一組周視攝像頭(33)的數量為兩個，所述周視攝像頭(33)與所述環視魚眼攝像頭(35)等高設置。4.根據權利要求2所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，兩個所述前視攝像頭包括1個遠距離前視攝像頭(31)和1個中距離前視攝像頭(32)，所述遠距離前視攝像頭(31)和中距離前視攝像頭(32)均設置于無人車的車頭上部。5.根據權利要求1所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，十二個所述超聲波雷達包括八個upa超聲波雷達(41)和四個apa超聲波雷達(42)，八個upa超聲波雷達(41)等分為兩組，兩組upa超聲波雷達(41)分別設置于無人車的前保險杠(6)和后保險杠(7)上，四個所述apa超聲波雷達(42)等分為兩組，分別在于汽車兩側的側裙(8)上。6.根據權利要求1所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，兩個所述側后向激光雷達(12)的離地高度不大于0.5m，與車輛的俯仰角、偏航角為0
°
，側傾角為39
°
。7.根據權利要求1所述的一種帶l4級感知元件結構的無人車，其特征在于，所述毫米波雷達(2)的離地高度0.3m～0.8m，與車輛的俯仰角、偏航角、側傾角均為0
°
。
技術總結
本實用新型公開了一種帶L4級感知元件結構的無人車，其包括感知元件機構，所述感知元件機構包括四個激光雷達、毫米波雷達、十一個攝像頭、十二個超聲波雷達；所述感知元件機構不設置在無人車的貨箱上；四個所述激光雷達包括兩個前向激光雷達和兩個側后向激光雷達，兩個前向激光雷達設置于無人車的車頭，且其探測面方向朝前設置，兩個側后向激光雷達設置于所述無人車的車頭兩側并向外伸出，且其探測面朝向側后方設置。本實用新型能夠進行車輛定位和前向障礙物感知，保證盲區小的同時盡可能覆蓋大范圍，能夠輔助車輛定位和換道時觀察側后方車輛，為安全換道提供依據。能夠通過環視拼接滿足人工遙控和人體感應等功能。滿足人工遙控和人體感應等功能。滿足人工遙控和人體感應等功能。
