一種用于自動駕駛的傳感器制造技術

一種用于自動駕駛的傳感器，其特征是在交通工具上設置至少一個朝向前方地面的線狀激光發射裝置1，在交通工具前部低于或高于線狀激光發射裝置處設置至少一個數字成像模塊2，數字成像模塊2主要用于將線狀激光線1在交通工具前方投影位置的投影線攝入成像模塊的CCD或CMOS感光元件上，根據該激光線在感光元件上的位置形狀，就能判別激光線在地面的投影線有沒有被障礙物遮擋住,線狀激光發射裝置1為在同一平面上并列設置的多個張角小的一字線激光發射頭11，用多個張角小的一字線激光發射頭不僅可將一字線延長，還可提高每一段線狀激光的亮度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于自動駕駛的傳感器，主要用于汽車在自動駕駛過程中或輔助駕駛系統中檢測前方整個投影面上可能碰到的障礙物，也可適應于火車、船舶等交通工具的自動駕駛或輔助駕駛中。
技術介紹
目前自動駕駛的汽車正成為研發的熱點，對于汽車移動方向（一般是前方）上障礙物的檢測主要依賴雷達、激光掃描測距、視頻攝像頭等方式，其中視頻攝像頭一般為檢測道路標志線、信號燈之類，延伸的使用方式是檢測人、其他汽車等（依賴大數據的完善），目前最成功的無人駕駛汽車靠的是LIDAR，即激光雷達傳感器，它也被稱為無人駕駛汽車的眼睛。LIDAR是個合成詞，取自“light”（光）和“radar”（雷達）。顧名思義，此類傳感器是靠向物體發出光，通過測量光反射所用的時間來檢視周圍壞境的。用在無人駕駛汽車上，功能很強大，只是目前LIDAR的設計笨重且價格不菲。谷歌早期的無人駕駛汽車只在LIDAR上就花了8萬美元。不僅如此，現在的自動駕駛汽車往往在有明顯標志線的結構性道路上行駛，技術并不是很成熟。
技術實現思路
本專利技術是這樣設計的：一種用于自動駕駛的傳感器，其特征是在交通工具上設置至少一個朝向前方地面的線狀激光發射裝置1，在交通工具前部低于或高于線狀激光發射裝置處設置至少一個數字成像模塊2，數字成像模塊2主要用于將線狀激光線1在交通工具前方投影位置的投影線攝入成像模塊的CCD或CMOS感光元件上，根據該激光線在感光元件上的位置形狀，就能判別激光線在地面的投影線有沒有被其他物體（障礙物）遮擋住，除了激光線（合作目標），其他物體（非合作目標）在感光元件上的成像可被忽略。因為一般的障礙物都落地（有腳），尤其汽車的輪子，在前方地面上能被檢測到，那么障礙物也就存在。所述的線狀激光發射裝置1為在同一平面上并列設置的多個張角小的一字線激光發射頭11，每個一字線激光發射頭11的一字線張角同向，這些并列的一字線激光發射頭11設置在一個箱體10或框架上。所述的線狀激光發射裝置1有多個，每個朝向前方不同的水平角度。所述的線狀激光發射裝置1還帶有上下角度偏轉機構5，偏轉機構5轉動時將線狀激光裝置1發射的線狀激光朝向前方不同的水平角度。所述的線狀激光發射裝置1還帶有升降機構9，升降機構9能調整線狀激光發射裝置1位于交通工具上的高度。所述的線狀激光發射裝置1也可安裝在交通工具上的固定高度。數字成像模塊2大致設置的位置是交通工具的半高位置，可以兼顧成像模塊的視角。一般線狀激光發射裝置1設置在交通工具頂部，所發出的線狀激光朝向交通工具前下方，投射面垂直于交通工具的中軸線所在的平面。用多個張角小的一字線激光發射頭不僅可將一字線延長，還可提高每一段線狀激光的亮度，保證整段線狀激光總的張角的同時，在較遠處還能在數字成像模塊2中看到激光線。附圖說明圖1（a、b、c、d）為前方障礙物判別示意圖（其中a’、b’、c’、d’分別為a、b、c、d的成像示意圖）。圖2為本專利技術前方障礙物距離計算原理圖。圖3為本專利技術的自動駕駛的傳感器的傳感器在轎車上的安裝結構示意圖，其中圖3a為結構側面圖，圖3b、3c為兩種結構俯視圖。圖4為在轎車上帶升降桿的線狀激光發射裝置安裝示意圖（圓圈內為局部放大圖）。圖5（a、b、c、d、e、f）為帶上下角度偏轉機構的線狀激光發射裝置的示意圖。圖6（a、b）~7（a、b、c）為升降桿工作示意圖（7c為局部放大圖）。圖8為一種升降架示意圖。實施例：在交通工具上設置至少一個朝向前方地面的線狀激光發射裝置1，在交通工具前面板附近低于或高于線狀激光發射裝置處設置至少一個數字成像模塊2，大致設置的位置是交通工具的半高位置，可以兼顧成像模塊的視角，數字成像模塊主要用于將線狀激光線在交通工具前方投影位置的投影線攝入成像模塊的CCD（或CMOS）感光元件上，根據該激光線在感光元件上的位置形狀，就能判別激光線在地面的投影線有沒有被其他物體（障礙物）遮擋住，除了激光線（合作目標），其他物體（非合作目標）在感光元件上的成像可被忽略。因為一般的障礙物都落地（有腳），尤其汽車的輪子，在前方地面上能被檢測到，那么障礙物也就存在。線狀激光發射裝置1為在同一平面上設置的多個并列的張角小的一字線激光發射頭11的組合，這些并列的一字線激光發射頭11設置在一個箱體10內，每個一字線激光發射頭11可以互相平行，或略向外傾斜（呈扇形）設置，每個一字線激光發射頭11的張角為同一的方向（張角的邊在同一平面上），一般線狀激光發射裝置1設置在交通工具頂部，所發出的線狀激光朝向交通工具前下方，投射面垂直于交通工具的中軸線所在的平面，如圖3。無障礙時，地面上的激光線穩定投影在固定位置（因為馬路有一定的斜度，投影的激光線并不一定是一直線），如圖1a/1a’，有障礙凸起時，一部分激光線照在凸起的障礙上，其在成像模塊上的投影會上移（記錄下首次上移的時間），如圖1b/1b’、1c/1c’，根據上移的偏移量，能計算出障礙物的距離，并根據交通工具移動速度，可計算交通工具多長時間會遇到該障礙，交通工具應該如何動作，如果前方道路上有坑（臺階），那么在預期位置上應該有的激光線就會下移或者看不見，如圖1d/1d’，這種情況也表明前方有障礙，不能跨越（也可通過計算下移的偏移量，根據經驗值確定這個落差交通工具能通過）。進一步，根據線狀激光發射頭的斜向下的角度、感光元件上的線狀激光線投影位置，甚至能夠計算出障礙物離交通工具的位置，如圖2線狀激光發射裝置的出光處為A（離地高度為AB），射出的光線照到路面上D點，一旦遇到路上的障礙物（比如一個路障），部分光會被擋住，在L處出現亮點（線段），成像裝置的鏡頭E中心點為O，該點離地高度為OG；感光元件C（CCD）水平方向對應O點處為Q點，D點在Ｃ上的成像處為Ｒ點，L點在Ｃ上的成像處為Ｐ點（其實D、L、N、R、P點并不在一個平面上，圖中為這些點的投影面），DR與障礙物LM（取其高度）相交于N點，AD與地面的夾角為α，DR與地面的夾角為β。根據焦距與放大倍數計算所得的放大比例為k，的其中AB、OG、GB、OQ為已知（固定值），RQ、PQ根據像素點的密度（及像素點間隔的距離），在C上絕對的長度可以計算得知，實際長度（代入下來公式時）還要乘上放大比例k，看做可知（已知），假設障礙物LM離D的距離為x，即DM的長度為x則，圖中方便起見默認放大比例k為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，所以簡化后：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\本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于自動駕駛的傳感器，其特征是在交通工具上設置至少一個朝向前方地面的線狀激光發射裝置(1)，在交通工具前部低于或高于線狀激光發射裝置(1)處設置至少一個數字成像模塊(2)，數字成像模塊(2)主要用于將線狀激光線(1)在交通工具前方投影位置上的投影線攝入成像模塊的CCD或CMOS感光元件上，所述的線狀激光發射裝置(1)為在同一平面上設置的多個張角小的一字線激光發射頭(11)，每個一字線激光發射頭(11)的一字線張角同向，這些并列的一字線激光發射頭(11)設置在一個箱體(10)或框架上。

【技術特征摘要】
1.一種用于自動駕駛的傳感器，其特征是在交通工具上設置至少一個朝向前方地面的線狀激光發射裝置(1)，在交通工具前部低于或高于線狀激光發射裝置(1)處設置至少一個數字成像模塊(2)，數字成像模塊(2)主要用于將線狀激光線(1)在交通工具前方投影位置上的投影線攝入成像模塊的CCD或CMOS感光元件上，所述的線狀激光發射裝置(1)為在同一平面上設置的多個張角小的一字線激光發射頭(11)，每個一字線激光發射頭(11)的一字線張角同向，這些并列的一字線激光發射頭(11)設置在一個箱體(10)或框架上。2.根據權利要求1所述的一種用于自動駕駛的傳感器，其特征是所述的線狀激光發射裝置(1)有多個，每個朝向前方不...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張舒怡，
申請(專利權)人：張舒怡，
類型：發明
國別省市：江蘇;32