自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法，包括前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组；前摄像头用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头用于识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组包括多个短距毫米波雷达和一个或一个以上的中距毫米波雷达，短距毫米波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；中距毫米波雷达用于探测车辆前方的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；超声波雷达组包括多个超声波雷达，能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测障碍物。本发明专利技术提高了自动驾驶系统的可靠性，降低了安全风险。

Sensor module, automatic driving system and method for automatic driving system

The invention discloses a sensor module, an automatic driving system for automatic driving system and method, including the front camera, rear camera and millimeter wave radar, ultrasonic radar group; before the camera for lane recognition, the front of the vehicle traffic marking, traffic signs and obstacles; after the camera for the rear of the vehicle lane recognition and obstacles; millimeter wave radar group comprises a plurality of short millimeter wave radar and millimeter wave radar from one or more of the short millimeter wave radar can cover all areas around the vehicle 360 degrees, is used to detect the covered range of obstacles, and determine the position and velocity of the obstacle in the distance; millimeter wave radar for obstacle detection in front of the vehicle, and determine the position and velocity of the obstacle; ultrasonic radar group includes a plurality of ultrasonic radar, covering around 360 vehicles Any area of an angle used to detect obstacles. The invention improves the reliability of the automatic driving system and reduces the security risk.

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法
本专利技术属于自动驾驶技术，具体涉及一种自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法。
技术介绍
自动驾驶系统是一种主动安全系统，该系统能够自动控制车辆运行，包括行驶、换道、泊车等，提升了驾驶体验与舒适感，同时确保了驾驶的安全性。目前自动驾驶系统主要使用安装在车辆的传感器，如：毫米波雷达、激光雷达、摄像头和超声波雷达等，探测和识别驾驶环境，包括车道线、周围车辆、行人、障碍物、红绿灯、交通标志等，安全高效地自动控制车辆行驶，同时遵守交通规则。具体来说，在驾驶的时候，利用车辆前摄像头识别车道线，控制车辆行驶在车道正中；在换道的时候，识别车道线的类型和交通标志，判断是否可以换道；在存在碰撞危险的时候，车辆周围传感器及时探测，做出刹车操作，保证驾驶的安全。目前的自动驾驶系统主要使用毫米波雷达、激光雷达、摄像头和超声波雷达四种传感器，实现对驾驶环境360度范围的感知。具体来说有两种技术方案：第一种是车顶装激光雷达加前摄像头，激光雷达可扫描360度驾驶环境，覆盖范围达100米，但由于加装在车顶上，车辆周围5米范围内存在盲区，同时激光雷达成本高，受雨天现状，不适合于大规模装车量产。第二种是前毫米波雷达加前摄像头加车身超声波雷达，此方案利用前毫米波雷达和前摄像头识别前方驾驶环境（车道线、车辆、行人等），同时利用超声波雷达识别左、右和后方的驾驶环境。由于超声波雷达探测距离近（5米左右），探测角度相对较小（90度左右）。这种方案使用的传感器较少，但是对车辆车位环境探测不足，存在安全风险。因此，有必要开发一种新的自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动驾驶系统的传感器模块、自动驾驶系统及方法，能提高自动驾驶系统的可靠性，降低安全风险，以保证自动驾驶系统安全运行。本专利技术所述的自动驾驶系统的传感器模块，包括前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组；所述前摄像头用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；所述后摄像头用于识别车辆后方的车道线和障碍物；所述毫米波雷达组包括多个短距毫米波雷达和一个或一个以上的中距毫米波雷达，各短距毫米波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述中距毫米波雷达用于探测车辆前方的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述超声波雷达组包括多个超声波雷达，能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物。所述超声波雷达组包括十二个超声波雷达，分别为第一超声波雷达、第二超声波雷达、第三超声波雷达、第四超声波雷达、第五超声波雷达、第六超声波雷达、第七超声波雷达、第八超声波雷达、第九超声波雷达、第十超声波雷达、第十一超声波雷达、第十二超声波雷达，各超声波雷达的探测角度约为90度，探测距离约为5米；各超声波雷达的安装位置如下：第一超声波雷达安装在车辆左侧的前部；第二超声波雷达安装在车辆前方的左部；第三超声波雷达安装在车辆前方防撞横梁的正中间；第四超声波雷达安装在车辆前方的右部；第五超声波雷达安装在车辆右侧的前部；第六超声波雷达安装在车辆左侧的中部；第七超声波雷达安装在车辆右侧的中部；第八超声波雷达安装在车辆左侧的后部；第九超声波雷达安装在车辆后方的左部；第十超声波雷达安装在车辆后方防撞横梁的正中间；第十一超声波雷达安装在车辆后方的右部；第十二超声波雷达安装在车辆右侧的后部；通过以上十二个超声波雷达能在车辆四周5米范围内实现360度完全覆盖；所述毫米波雷达组包括五个短距毫米波雷达和一个中距毫米波雷达，五个短距毫米波雷达分别为第一毫米波雷达、第二毫米波雷达、第三毫米波雷达、第四毫米波雷达、第五毫米波雷达；所述第一毫米波雷达、第二毫米波雷达、第三毫米波雷达、第四毫米波雷达、第五毫米波雷达的探测角度为120度，探测距离约为60米，通过以上五个短距毫米波雷达在车辆四周60米范围内实现360度完全覆盖；安装位置如下：第一毫米波雷达安装在车辆左侧的前部；第二毫米波雷达安装在车辆右侧的前部；第三毫米波雷达安装在车辆左侧的后部；第四毫米波雷达在车辆后方防撞横梁的正中间；第五毫米波雷达安装在车辆右侧的后部；所述中距毫米波雷达安装在车辆前方的正中间，其具有中距和短距两种扫描模式，其中，中距扫描模式的探测角度约为18度，探测距离为160米；短距扫描模式的探测角度为120度，探测距离约为60米；所述前摄像头安装在车辆前侧的中部，其识别角度约为50度，识别距离约为100米；所述后摄像头安装在车辆后侧的中部，其识别角度约为90度，识别距离约为30米。本专利技术所述的自动驾驶系统，其特征在于：包括中央控制器、地图定位模块以及本专利技术所述的传感器模块；所述传感器模块、地图定位模块分别与中央控制器连接；所述地图定位模块用于从第一地点到第二地点的全局路径规划；所述中央控制器基于地图定位模块所输出的全局路径规划，以及传感器模块所检测的数据进行驾驶决策处理及车辆控制，使车辆进行自动驾驶。本专利技术所述的自动驾驶方法，采用本专利技术所述的自动驾驶系统，其方法包括以下步骤：步骤一、将车辆四周区域划分为八个子区域，分别为车辆左前方区域、车辆正前方区域、车辆右前方区域、车辆左侧区域、车辆右侧区域、车辆左后方区域，车辆正后方区域和车辆右后方区域；所述毫米波雷达组和超声波雷达组均能覆盖这八个子区域；步骤二、前摄像头识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组探测车辆四周区域的障碍物，并判断障碍物所在的位置和速度；超声波雷达组探测车辆四周区域的障碍物；步骤三、地图定位模块进行第一地点到第二地点的全局路径规划；步骤四、中央控制器基于地图定位模块所输出的全局路径规划，以及前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组所检测的数据进行驾驶决策处理及车辆控制，使车辆进行自动驾驶；其中，所述车辆控制包括对车辆的单车道驾驶控制、自动换道控制以及自动泊车控制。所述单车道驾驶控制包括：（11）自动启停控制：当同时满足以下条件时，自动驾驶系统自动启动；条件11a、整车状态正常；条件11b、车辆传感器状态正常；条件11c、当前位置的车道线清晰，能判断出车道；条件11d、当前天气状况良好且为白天；条件11e、车辆正前方区域没有车辆阻碍驾驶，若车辆正前方区域有阻碍车辆，则探测车辆左前方区域和车辆右前方区域是否允许通行，同时检测车辆前方车道线是否允许换道，如果均允许，则启动换道操作，优先从左侧换道，在换道完成后，再启动单车道自动驾驶；（12）自适应速度控制：根据驾驶员设定的速度，控制车辆行驶速度，当出现以下任一种或多种情况时，驾驶员设定速度控制不起作用；（12a）前车行驶缓慢，驾驶员不想换道，则调整车速，在车道内以前车的速度行驶；（12b）交通拥堵时，则跟着前车起停；（12c）识别到的限速标志小于驾驶员设定速度，则按照限速行驶；（12d）地图输入路段的限速小于驾驶员的设定速度，则按照地图限速行驶；（13）车道对中控制：驾驶过程中，实时监测车道线，判断行驶方向与车道线的夹角，通过此夹角实时控制车辆的电动助力转向系统，实现自动航向控制：（13a）如果车道线向左偏，则向电动助力转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动驾驶系统的传感器模块，其特征在于：包括前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）；所述前摄像头（10）用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；所述后摄像头（16）用于识别车辆后方的车道线和障碍物；所述毫米波雷达组（30）包括多个短距毫米波雷达和一个或一个以上的中距毫米波雷达，各短距毫米波雷达能覆盖车辆周围 360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述中距毫米波雷达用于探测车辆前方的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述超声波雷达组（31）包括多个超声波雷达，能覆盖车辆周围 360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物。

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶系统的传感器模块，其特征在于：包括前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）；所述前摄像头（10）用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；所述后摄像头（16）用于识别车辆后方的车道线和障碍物；所述毫米波雷达组（30）包括多个短距毫米波雷达和一个或一个以上的中距毫米波雷达，各短距毫米波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述中距毫米波雷达用于探测车辆前方的障碍物，并判断障碍物的位置和速度；所述超声波雷达组（31）包括多个超声波雷达，能覆盖车辆周围360°的所有区域，用于探测所覆盖范围内的障碍物。2.根据权利要求1所述的自动驾驶系统的传感器模块，其特征在于：所述超声波雷达组（31）包括十二个超声波雷达，分别为第一超声波雷达（2）、第二超声波雷达（3）、第三超声波雷达（5）、第四超声波雷达（6）、第五超声波雷达（8）、第六超声波雷达（9）、第七超声波雷达（11）、第八超声波雷达（14）、第九超声波雷达（15）、第十超声波雷达（18）、第十一超声波雷达（19）、第十二超声波雷达（21），各超声波雷达的探测角度约为90度，探测距离约为5米；各超声波雷达的安装位置如下：第一超声波雷达（2）安装在车辆左侧的前部；第二超声波雷达（3）安装在车辆前方的左部；第三超声波雷达（5）安装在车辆前方防撞横梁的正中间；第四超声波雷达（6）安装在车辆前方的右部；第五超声波雷达（8）安装在车辆右侧的前部；第六超声波雷达（9）安装在车辆左侧的中部；第七超声波雷达（11）安装在车辆右侧的中部；第八超声波雷达（14）安装在车辆左侧的后部；第九超声波雷达（15）安装在车辆后方的左部；第十超声波雷达（18）安装在车辆后方防撞横梁的正中间；第十一超声波雷达（19）安装在车辆后方的右部；第十二超声波雷达（21）安装在车辆右侧的后部；通过以上十二个超声波雷达能在车辆四周5米范围内实现360度完全覆盖；所述毫米波雷达组（30）包括五个短距毫米波雷达和一个中距毫米波雷达（4），五个短距毫米波雷达分别为第一毫米波雷达（1）、第二毫米波雷达（7）、第三毫米波雷达（13）、第四毫米波雷达（17）、第五毫米波雷达（20）；所述第一毫米波雷达（1）、第二毫米波雷达（7）、第三毫米波雷达（13）、第四毫米波雷达（17）、第五毫米波雷达（20）的探测角度为120度，探测距离约为60米，通过以上五个短距毫米波雷达在车辆四周60米范围内实现360度完全覆盖；安装位置如下：第一毫米波雷达（1）安装在车辆左侧的前部；第二毫米波雷达（7）安装在车辆右侧的前部；第三毫米波雷达（13）安装在车辆左侧的后部；第四毫米波雷达（17）在车辆后方防撞横梁的正中间；第五毫米波雷达（20）安装在车辆右侧的后部；所述中距毫米波雷达（4）安装在车辆前方的正中间，其具有中距和短距两种扫描模式，其中，中距扫描模式的探测角度约为18度，探测距离为160米；短距扫描模式的探测角度为120度，探测距离约为60米；所述前摄像头（10）安装在车辆前侧的中部，其识别角度约为50度，识别距离约为100米；所述后摄像头（16）安装在车辆后侧的中部，其识别角度约为90度，识别距离约为30米。3.一种自动驾驶系统，其特征在于：包括中央控制器（12）、地图定位模块（33）以及如权利要求1或2所述的传感器模块；所述传感器模块、地图定位模块（33）分别与中央控制器（12）连接；所述地图定位模块（33）用于从第一地点到第二地点的全局路径规划；所述中央控制器（12）基于地图定位模块（33）所输出的全局路径规划，以及传感器模块所检测的数据进行驾驶决策处理及车辆控制，使车辆进行自动驾驶。4.一种自动驾驶方法，其特征在于：采用如权利要求3所述的自动驾驶系统，其方法包括以下步骤：步骤一、将车辆四周区域划分为八个子区域，分别为车辆左前方区域（22）、车辆正前方区域（23）、车辆右前方区域（24）、车辆左侧区域（25）、车辆右侧区域（26）、车辆左后方区域（27），车辆正后方区域（28）和车辆右后方区域（29）；所述毫米波雷达组（30）和超声波雷达组（31）均能覆盖这八个子区域；步骤二、前摄像头（10）识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头（16）识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组（30）探测车辆四周区域的障碍物，并判断障碍物所在的位置和速度；超声波雷达组（31）探测车辆四周区域的障碍物；步骤三、地图定位模块（33）进行第一地点到第二地点的全局路径规划；步骤四、中央控制器（12）基于地图定位模块（33）所输出的全局路径规划，以及前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）所检测的数据进行驾驶决策处理及车辆控制，使车辆进行自动驾驶；其中，所述车辆控制包括对车辆的单车道驾驶控制、自动换道控制以及自动泊车控制。5.根据权利要求4所述的自动驾驶方法，其特征在于：所述单车道驾驶控制包括：（11）自动启停控制：当同时满足以下条件时，自动驾驶系统自动启动；条件11a、整车状态正常；条件11b、车辆传感器状态正常；条件11c、当前位置的车道线清晰，能判断出车道；条件11d、当前天气状况良好且为白天；条件11e、车辆正前方区域（23）没有车辆阻碍驾驶，若车辆正前方区域（23）有阻碍车辆，则探测车辆左前方区域（22）和车辆右前方区域（24）是否允许通行，同时检测车辆前方车道线是否允许换道，如果均允许，则启动换道操作，优先从左侧换道，在换道完成后，再启动单车道自动驾驶；（12）自适应速度控制：根据驾驶员设定的速度，控制车辆行驶速度，当出现以下任一种或多种情况时，驾驶员设定速度控制不起作用；（12a）前车行驶缓慢，驾驶员不想换道，则调整车速，在车道内以前车的速度行驶；（12b）...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊周兵，文滔，孔周维，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50