[發明專利]一種基于多傳感器的汽車感知系統及感知方法

有效

• 申請號: 201410080250.0
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103913748B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 劉建國;章輝;李雪松;賈波;李希;王光偉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01S15/93
• 分類號: G01S15/93;G01S17/93
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 鐘鋒

1.一種基于多傳感器的汽車感知系統，其特征在于，包括設置在汽車車身四個面的多個超聲波傳感器、微控制單元MCU，設置在汽車車頂的四路伺服舵機和四路一維激光雷達；所述超聲波傳感器與微控制單元MCU通過I2C總線連接，四路伺服舵機和四路一維激光雷達與微控制單元MCU分別連接，伺服舵機通過轉軸和四路一維激光雷達連接。

2.根據權利要求1所述的汽車感知系統，其特征在于，所述超聲波傳感器的設置條件為：兩個傳感器之間最小距離為?,車身四個面需要傳感器總個數為；其中為超聲波傳感器的檢測盲區,?為超聲波傳感器的最大檢測角，為車寬,?為車長。

3.根據權利要求1或2所述的汽車感知系統的感知方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）根據駕駛車型的體積和所能接受超聲波傳感器最小的檢測盲區確定設置在汽車車身四個面的超聲波傳感器的個數，并對超聲波傳感器進行編號；

（2）確定多個超聲波傳感器組成的超聲波傳感器陣列的輪詢檢測的控制策略和控制最小時間周期；

（3）通過超聲波陣列所反饋的障礙物距離信息和傳感器編號確定障礙物所在的大致方位和距離；

（4）微控制單元MCU根據接收的超聲波傳感器反饋的方位和距離信息進行計算，根據計算結果控制伺服舵機控制激光雷達進行精確定位；

（5）對激光雷達和超聲波傳感器陣列返回微控制單元MCU的信息進行比較，若兩者方位和距離數據相符，則顯示掃描信息，否則，通過伺服舵機微調激光雷達掃描角度，轉入步驟（4）；

（6）激光雷達在近距離定位完成后在各自0至90°的方位范圍內進行逐度掃描，獲取遠距離障礙物定位信息。

4.根據權利要求3所述的感知方法，其特征在于，所述步驟(2)中確定輪詢檢測的控制策略和控制最小時間周期的方法為：

以車體某一面傳感器個數為M計算，由于每個超聲波傳感器具有波束角θ，在傳感器能測量的最大半徑L米的地方可能有X個傳感器的測量區域重疊，那么有M/X個傳感器發射和接收超聲波信號相互不影響，那么傳感器編號為1，X+1，2X+1……的傳感器可以同時工作；根據外界條件可以知道聲速為V,以最大測量距離可以算出一次測量周期時間長度不短于t=2*?R/V=14/V,?R為測距范圍，通常設為7米；那么車體這一面的傳感器全部完成一次發射和接收總時間周期為T=X*t=14X/V。

5.根據權利要求4所述的感知方法，其特征在于，所述步驟(3)中確定障礙物所在的大致方位和距離的具體步驟為：

傳感器進行車身周邊障礙物掃描，傳感器編號為n，n+1，n+2…n+m?（m<X）都得到一個測量距離，其中最小測量距離為Lsmin，則其距車身周邊距離為Lsmin，可以通過查表的方式確定此障礙物的方位，所述表的制定按照超聲波傳感器測量的某一距離和這一距離所覆蓋的范圍確定。

6.根據權利要求3所述的感知方法，其特征在于，所述步驟（4）中MCU通過使用數字PID控制方式改變伺服舵機PWM的脈沖寬度比，使伺服舵機迅速精確的擺到相應位置進行測量，使用的數字PID算法：

。

7.根據權利要求3所述的感知方法，其特征在于，步驟（6）中所述近距離為距車身0至7米范圍，遠距離為距車身7至60米范圍。