一种带L4级感知元件结构的无人车的制作方法
一种带l4级感知元件结构的无人车
技术领域
1.本实用新型涉及无人车领域，尤其涉及一种带l4级感知元件结构的无人车。
背景技术：
2.随着汽车技术的不断进步，及自动驾驶硬件成本的不断下降，可满足l4级自动驾驶的无人车应运而生。自动驾驶的环境感知硬件系统由激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达等元件组成。
3.为满足l4级自动驾驶的环境感知需求，有效识别道路、交通标识、信号灯、车辆、行人、动静障碍物等，需对环境感知系统进行多冗余设计以确保安全。现有技术中的无人车上的感知元件有很多均是设置在无人车的货箱上。这样的设置不利于无人车货箱的定制化设计和不同场景的使用需求。其次，根据无人车的功能及运行场景也需要制定合适的自动驾驶架构方案，为此，我们需要一种带l4级感知元件结构的无人车。
技术实现要素：
4.(一)实用新型目的
5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种带l4级感知元件结构的无人车，以满足l4级自动驾驶的无人车运行需求。该方案的环境感知元件由4个激光雷达、1个毫米波雷达、11个摄像头、12个超声波雷达组成。通过对以上感知元件的合理布置，可实现l4级结构化道路的导航自动行驶和l4级非结构化道路预设线路自动行驶。
6.(二)技术方案
7.为达到上述技术目的，本实用新型提供了一种带l4级感知元件结构的无人车：
8.其包括感知元件机构，所述感知元件机构包括四个激光雷达、毫米波雷达、十一个摄像头、十二个超声波雷达；所述感知元件机构不设置在无人车的货箱上；
9.四个所述激光雷达包括两个前向激光雷达和两个侧后向激光雷达，两个前向激光雷达设置于无人车的车头，且其探测面方向朝前设置，两个侧后向激光雷达设置于所述无人车的车头两侧并向外伸出，且其探测面朝向侧后方设置；
10.所述毫米波雷达设置于无人车的车头，其探测面方向朝前，位于车辆中心位置；
11.十二个超声波雷达设置于无人车的前保险杠、后保险杠及侧裙上。
12.优选的，十一个所述摄像头包括四个环视鱼眼摄像头、四个周视摄像头、一个后视摄像头和两个前视摄像头；
13.四个所述环视鱼眼摄像头包括安装在车头中间位置的前环视鱼眼摄像头、安装在后保险杠中间位置的后环视鱼眼摄像头、分别安装在侧裙的中间位置的左视鱼眼摄像头和右视鱼眼摄像头。
14.优选的，四个所述周视摄像头呈两组分别设置在无人车两侧的侧裙上，一组周视摄像头的数量为两个，所述周视摄像头与所述环视鱼眼摄像头等高设置。
15.优选的，两个所述前视摄像头包括1个远距离前视摄像头和1个中距离前视摄像
头，所述远距离前视摄像头和中距离前视摄像头均设置于无人车的车头上部。
16.优选的，十二个所述超声波雷达包括八个upa超声波雷达和四个apa超声波雷达，八个upa超声波雷达等分为两组，两组upa超声波雷达分别设置于无人车的前保险杠和后保险杠上，四个所述apa超声波雷达等分为两组，分别在于汽车两侧的侧裙上。
17.优选的，两个所述侧后向激光雷达的离地高度不大于0.5m，与车辆的俯仰角、偏航角为0
°
，侧倾角为39
°
。
18.优选的，所述毫米波雷达的离地高度0.3m～0.8m，与车辆的俯仰角、偏航角、侧倾角均为0
°
。
19.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：
20.本实用新型能够进行车辆定位和前向障碍物感知，保证盲区小的同时尽可能覆盖大范围，能够辅助车辆定位和换道时观察侧后方车辆，为安全换道提供依据。能够通过环视拼接满足人工遥控和人体感应等功能，还能够实现高速开阔场景障碍物探测的功能，并实现补盲，探测周围障碍物的功能。另外，本方案中所有感知元件机构不设置在无人车的货箱上，能够满足无人车货箱定制化设计和不同场景的使用需求。
21.本实用新型可实现车体360
°
全覆盖，前方最大探测距离可达250m，后方及左右侧的最大探测距离可达100m。适用于城市开放道路和封闭园区，如果仅对于封闭园区场景，出于成本考虑可以取消两个侧后激光雷达和一个前向4d毫米波雷达。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型提供的一种带l4级感知元件结构的无人车的结构示意图。
24.图2为本实用新型提供的一种带l4级感知元件结构的无人车的前视示意图。
25.图3为本实用新型提供的一种带l4级感知元件结构的无人车的后视示意图。
26.图4为本实用新型提供的一种带l4级感知元件结构的无人车的俯视示意图。
27.图5为本实用新型提供的一种带l4级感知元件结构的无人车的感知元件fov示意图。
28.附图说明：11、前向激光雷达；12、侧后向激光雷达；2、毫米波雷达；31、远距离前视摄像头；32、中距离前视摄像头；33、周视摄像头；34、后视摄像头；35、环视鱼眼摄像头；41、upa超声波雷达；42、apa超声波雷达；5、前大灯；6、前保险杠；7、后保险杠；8、侧裙。
具体实施方式
29.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。
30.实施例一
31.如图1至图4所示，自动驾驶的环境感知系统布置结构由4个激光雷达、1个毫米波雷达2、11个摄像头、12个超声波雷达组成，图5为无人车感知元件fov示意图，通过对以上感知元件的合理布置，保证360
°
无死角全方位覆盖，可实现l4级结构化道路的导航自动行驶和l4级非结构化道路预设线路自动行驶。
32.具体地，激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达通过线束与自动驾驶控制模块联接后为无人车自动驾驶提供决策依据。
33.具体地，依据环境感知元件的探测结果，通过传感器融合算法，可实现自动变道、自动紧急制动、障碍物避障/微变向功能、全景环视监控、车道居中保持、减速带/坑洞响应、交通标志识别等自动驾驶功能。
34.具体地，4个激光雷达出于成本考虑均为半固态激光雷达，有效范围为半径100m区域。其中2个为前向激光雷达11，用于车辆定位和前向障碍物感知，保证盲区小的同时尽可能覆盖大范围；另外2个为侧后向激光雷达12，用于辅助车辆定位和换道时观察侧后方车辆，为安全换道提供依据。
35.具体地，如图2所示，2个前向激光雷达11设置于无人车的车头，探测面方向朝前，具体位于无人车前大灯5下方，前向激光雷达11离地高度不小于0.3m，前向激光雷达11隐藏设计，其fov与无人车的前保险杠6有10mm以上的安全距离，与车辆的俯仰角、偏航角、侧倾角均为0
°
，2个前向激光雷达11车头前的fov盲区小于0.3m。
36.具体地，2个侧后向激光雷达12设置于无人车的车头两侧并向外伸出，探测面朝向侧后方，离地高度不大于0.5m，与车辆的俯仰角、偏航角为0
°
，侧倾角为39
°
。
37.具体地，毫米波雷达2为4d毫米波雷达，有效范围为半径200m区域,可以利用时间来确定高度信息，适用于高速开阔场景障碍物探测。如图2所示，毫米波雷达设置于无人车的车头，探测面方向朝前，位于车辆中心位置，毫米波雷达2离地高度0.3m～0.8m，与车辆的俯仰角、偏航角、侧倾角均为0
°
。
38.具体地，如图1至图4所示，11个摄像头包括4个环视鱼眼摄像头35、4个周视摄像头33、1个后视摄像头34和2个前视摄像头。环视鱼眼摄像头35通过环视拼接可满足人工遥控，周视摄像头33和后视摄像头34可实现人工遥控、人体感应等功能，前视摄像头可实现高速开阔场景障碍物探测的功能。
39.具体地，4个环视鱼眼摄像头35设置于无人车的前后左右，前环视鱼眼摄像头35安装在车头中间位置，后环视鱼眼摄像头35安装在后保险杠7的中间位置，左右环视鱼眼摄像头35安装在无人车下车体侧裙8的中间位置。环视鱼眼摄像头35离地高度0.4～0.7m，光轴可以与地面有夹角以满足光轴与地面线交点距车身最外侧1～2m。为防止拍摄影像的改变，而导致全景影像无法拼接，环视鱼眼摄像头35应具有防旋转的定位结构。
40.具体地，4个周视摄像头33设置于无人车下车体侧裙8的中间位置，左右侧裙8分别设置2个周视摄像头33，4个周视摄像头33与左右环视鱼眼摄像头35等高布置，离地高度大于0.5m，周视摄像头33光轴与地面夹角为零，同侧的2个周视摄像头33之间的fov盲区应小于0.3m。
41.具体地，1个后视摄像头34设置于无人车下车体后保险杠7的中间位置，镜头朝后，离地高度大于0.5m，后视摄像头34光轴与地面夹角为零。
42.具体地，2个前视摄像头设置于无人车上车体接近车辆中间位置，镜头朝前，等高对称布置，离地高度大于1.5m，摄像头光轴与地面夹角为零。
43.具体地，2个前视摄像头为1个远距离前视摄像头31和1个中距离前视摄像头32。远距离前视摄像头31的水平视场角为28
°
，最大探测距离250m；中距离前视摄像头32的水平视场角为120
°
，最大探测距离60m。
44.具体地，11个摄像头除了2个前视摄像头采用800万像素摄像头之外，其余9个摄像头均采用200万像素摄像头。
45.具体地，12个超声波雷达可实现补盲，探测周围障碍物的功能。如图1至图4所示，超声波雷达设置于无人车的前保险杠6、后保险杠7及侧裙8上，超声波雷达离地高度0.38m～0.45m，通过合理布置使得fov盲区尽量小。
46.具体地，12个超声波雷达分为58khz的upa超声波雷达41(超声波驻车辅助)和48khz的apa超声波雷达42(自动泊车辅助)两种类型。upa超声波雷达41安装在前后保险杠处以探测汽车前后障碍，apa超声波雷达42安装在车身侧裙8处以探测侧方停车空间，最终构成前面和后面分别4个upa超声波雷达、侧面4个apa超声波雷达的布置格局。
47.具体地，所有感知元件不设置在货箱上，可以满足货箱定制化设计。布置时探测面或镜头前均应无遮挡。
48.通过以上感知元件的整车布置融合可实现车体360
°
全覆盖，前方最大探测距离可达250m，后方及左右侧的最大探测距离可达100m。为了保证安全性，每块区域需要2个或2个以上的传感器覆盖，以便相互校验，确保自动驾驶无人车在道路上安全行驶。该方案适用于城市开放道路和封闭园区，如果仅对于封闭园区场景，出于成本考虑可以取消两个侧后激光雷达和一个前向4d毫米波雷达。
49.上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
技术特征：
1.一种带l4级感知元件结构的无人车，包括感知元件机构，其特征在于，所述感知元件机构包括四个激光雷达、毫米波雷达(2)、十一个摄像头、十二个超声波雷达；所述感知元件机构不设置在无人车的货箱上；四个所述激光雷达包括两个前向激光雷达(11)和两个侧后向激光雷达(12)，两个前向激光雷达(11)设置于无人车的车头，且其探测面方向朝前设置，两个侧后向激光雷达(12)设置于所述无人车的车头两侧并向外伸出，且其探测面朝向侧后方设置；所述毫米波雷达(2)设置于无人车的车头，其探测面方向朝前，位于车辆中心位置；十二个超声波雷达设置于无人车的前保险杠(6)、后保险杠(7)及侧裙(8)上。2.根据权利要求1所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，十一个所述摄像头包括四个环视鱼眼摄像头(35)、四个周视摄像头(33)、一个后视摄像头(34)和两个前视摄像头；四个所述环视鱼眼摄像头(35)包括安装在车头中间位置的前环视鱼眼摄像头、安装在后保险杠(7)中间位置的后环视鱼眼摄像头、分别安装在侧裙(8)的中间位置的左视鱼眼摄像头和右视鱼眼摄像头。3.根据权利要求2所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，四个所述周视摄像头(33)呈两组分别设置在无人车两侧的侧裙(8)上，一组周视摄像头(33)的数量为两个，所述周视摄像头(33)与所述环视鱼眼摄像头(35)等高设置。4.根据权利要求2所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，两个所述前视摄像头包括1个远距离前视摄像头(31)和1个中距离前视摄像头(32)，所述远距离前视摄像头(31)和中距离前视摄像头(32)均设置于无人车的车头上部。5.根据权利要求1所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，十二个所述超声波雷达包括八个upa超声波雷达(41)和四个apa超声波雷达(42)，八个upa超声波雷达(41)等分为两组，两组upa超声波雷达(41)分别设置于无人车的前保险杠(6)和后保险杠(7)上，四个所述apa超声波雷达(42)等分为两组，分别在于汽车两侧的侧裙(8)上。6.根据权利要求1所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，两个所述侧后向激光雷达(12)的离地高度不大于0.5m，与车辆的俯仰角、偏航角为0
°
，侧倾角为39
°
。7.根据权利要求1所述的一种带l4级感知元件结构的无人车，其特征在于，所述毫米波雷达(2)的离地高度0.3m～0.8m，与车辆的俯仰角、偏航角、侧倾角均为0
°
。
技术总结
本实用新型公开了一种带L4级感知元件结构的无人车，其包括感知元件机构，所述感知元件机构包括四个激光雷达、毫米波雷达、十一个摄像头、十二个超声波雷达；所述感知元件机构不设置在无人车的货箱上；四个所述激光雷达包括两个前向激光雷达和两个侧后向激光雷达，两个前向激光雷达设置于无人车的车头，且其探测面方向朝前设置，两个侧后向激光雷达设置于所述无人车的车头两侧并向外伸出，且其探测面朝向侧后方设置。本实用新型能够进行车辆定位和前向障碍物感知，保证盲区小的同时尽可能覆盖大范围，能够辅助车辆定位和换道时观察侧后方车辆，为安全换道提供依据。能够通过环视拼接满足人工遥控和人体感应等功能。满足人工遥控和人体感应等功能。满足人工遥控和人体感应等功能。
