[實用新型]一種用于無人駕駛的四自由度三維激光雷達傳感裝置

有效

• 申請號: 201922046022.2
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN210941580U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 陳齊平;謝銀飛;邵昊;陳立偉;萬銳;劉權
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: B60R11/00
• 分類號: B60R11/00;B60R16/023;G01S17/931;G01S7/481
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種用于無人駕駛的四自由度三維激光雷達傳感裝置，包括車架模塊、四自由度三維激光雷達模塊、電源模塊和控制模塊。所述車架模塊用于執行智能駕駛指令；所述電源模塊用于為控制模塊供電；所述控制模塊用于接收信號并發出控制指令；所述四自由度三維激光雷達模塊采用滾珠絲桿螺母傳動，使得傳感裝置可橫向和縱向自由移動，實現了對車身四周復雜環境的實時檢測，并采用前后差動升降臂，使得三維激光雷達收發器可根據道路坡度實時調整俯仰角度，為無人車及時避障提供關鍵信息。同時利用過度空間坐標法將四自由度三維激光雷達與車體進行動態聯合標定，顯著提高了信息標定效率。本實用新型的傳感裝置可以對復雜環境進行精準地、實時地檢測，大大提高了無人駕駛汽車的安全性和可靠性。

技術領域

本實用新型涉及一種無人駕駛汽車裝用的雷達傳感裝置，尤其是一種四自由度的三維激光雷達傳感裝置，屬于智能傳感技術領域。

背景技術

環境感知是實現無人駕駛的核心技術之一，用于基于自身行駛性能和共識規則，能夠實時、可靠、準確地識別并規劃出可保證車輛規范、安全、迅速到達目的地的行駛路徑。其中，三維激光雷達是基于激光雷達獲取車輛周邊環境二維或三維距離信息，通過距離分析識別技術對行駛環境進行感知。其對障礙物檢測的精準性和實時性直接影響到無人駕駛系統能否及時地制定正確的車輛路徑規劃，使無人駕駛汽車達到安全可靠。

三維激光雷達的安裝位置及其俯仰角等外部因素都會使三維激光雷達的精度受到一定程度的干擾，從而影響無人駕駛汽車的安全性。中國專利授權公告號CN104636763B公開了“一種基于無人駕駛車的道路與障礙物檢測方法”，該方法采用四線激光雷達作為距離傳感器，根據路面上各個數據點在其不同檢測層上的位置關系，在安全行駛的區域中計算路面的坡度信息，但其后期數據處理的算法過于復雜，且其采用的傳統三維激光雷達傳感器與車體之間是固定連接的，傳感器在車身上的位姿是不變的，無法完成對車身周圍環境的實時檢測。中國專利公開號CN105699985A公開了“一種單線激光雷達裝置”，該裝置包括雷達安裝裝置、單線激光雷達和載體架，共設有七條單線激光雷達，均布于無人車車身四周。但恰恰由于其設置的激光雷達傳感器數量過多，致使多傳感器之間的信息融合就顯得十分繁雜。

為了在不顯著增加多傳感器信息融合和數據處理算法的復雜性的前提下，能夠進一步提高三維激光雷達在車輛行駛過程中對障礙物檢測的精度和實時性，實現無人駕駛汽車在復雜的交通環境下的安全行駛，本實用新型將傳統的三維激光雷達進行機械結構優化設計，提出了一種用于無人駕駛的四自由度三維激光雷達傳感裝置，大大提高了無人駕駛汽車的安全性和可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種在復雜交通環境下能安全行駛的無人駕駛車輛障礙物檢測裝置，具備對障礙物檢測精度高、實時性強的優點，解決了無人駕駛汽車在進行左右拐彎，或左拐返回，或攀爬山路上下坡，以及行駛在非結構化的越野道路上等復雜的交通環境下時，如果對車輛前方或兩側的障礙物的檢測不準確、不及時，將會導致無人駕駛系統做出錯誤的路徑規劃，從而引發意外的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種用于無人駕駛的四自由度三維激光雷達傳感裝置。

本實用新型可分為四大模塊，分別是車架模塊、四自由度三維激光雷達模塊、電源模塊和控制模塊。

所述車架模塊包括車身、前導向輪和后驅動輪組成。所述車身底部安裝有四個車輪，兩個驅動輪安裝在后部，用于驅動無人車行駛，兩個導向輪安裝在前面，用于無人車的轉向。該方案具備較好的穩定性、動力性和制動性。對于無人駕駛汽車而言，能夠行駛平穩，制動性能好，凸顯駕駛安全性是非常重要的一項性能指標。

所述四自由度三維激光雷達模塊包括軸承座、縱向滾珠絲桿、縱移樁、橫移電機、滾動軸承、三維激光雷達傳感裝置、橫向滾珠絲桿、縱移電機。所述縱移電機分左右兩個，分別與左右兩根縱向滾珠絲桿相連接，帶動左右兩根縱向滾珠絲桿同步轉動，實現三維激光雷達傳感裝置的平穩縱向移動。