一种自动驾驶汽车环境感知系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自动驾驶汽车环境感知系统，属于汽车自动驾驶技术领域。该系统包括自动驾驶数据处理单元、固定式数码摄像头、GPS卫星定位模块和拟生电子眼，其中：固定式数码摄像头、GPS卫星定位模块和拟生电子眼分别与自动驾驶数据处理单元连接。所述拟生电子眼还包括一个小型激光雷达，小型激光雷达是单线激光雷达或多线激光雷达。本发明专利技术可以提高自动驾驶汽车环境感知系统感知周围环境的能力，从而提高了自动驾驶汽车的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶汽车环境感知系统
本专利技术涉及一种自动驾驶汽车环境感知系统，属于汽车自动驾驶

技术介绍
自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车拥有环境感知、路径规划和控制车辆动作的能力，让电脑自动地操作机动车辆。2014年，美国汽车工程师学会（SAE）制订了一套自动驾驶汽车分级标准，其对自动驾驶的描述分为5个等级。目前世界上最先进的自动驾驶汽车也只是处于3级自动驾驶阶段，即必须在人类驾驶员的监控下运行，在遇到无法处理的情况时，必须由人类驾驶员接管车辆。自动驾驶汽车在进行自主行驶的时候需要对周围环境进行感知，进而根据所得到的环境信息做出行为决策。环境感知能力是实现自动驾驶的前提，只有对汽车周围的环境进行准确和快速的感知，自动驾驶才可能得以实现。自动驾驶汽车通过车上安装的各类传感器来获取周围环境信息，常用的传感器包括：激光雷达、数码摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、GPS卫星定位模块、声音传感器等。这些传感器依据不同的原理获取环境数据并发送到自动驾驶电脑系统，自动驾驶电脑系统获取环境数据之后还需要采用一定的方法提取出数据中对于智能行为决策有用的信息，比如探测障碍物、检测车道线、识别交通标志、车辆定位、识别环境声音等。自动驾驶汽车中通常都包括自动驾驶电脑系统和环境传感器。其中摄像头、GPS卫星定位模块是关键传感器，所有的自动驾驶汽车都离不开这两种传感器。在此基础上，再根据需要在自动驾驶汽车中配置超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等传感器。以下是几种有代表性的自动驾驶汽车的传感器配置方案：1、2016年以来，美国自动驾驶汽车公司Waymo与菲亚特—克莱斯勒（FCA）公司联合开发了一款无人驾驶汽车，这款汽车是在克莱斯勒Pacifica商务车上安装了自动驾驶系统。这套自动驾驶系统包括：3个覆盖短、中、长距离的激光雷达，其中包括一个安装在车辆顶部的360°扫描激光雷达；8个摄像模块；以及毫米波雷达。2、2016年，美国福特汽车公司发布了新一代能够实现自动驾驶功能的混动版Fusion汽车，在车顶行李架上安装了6个摄像头，在汽车A柱上安装了2个VelodyneLidar公司生产的16线激光雷达，还在汽车上安装了毫米波雷达。3、在2015年底，日产汽车发布自动驾驶系统PilotedDrive1.0，搭载在其旗下电动车聆风（Leaf）车上，该系统需要在汽车上安装12个摄像头、5个毫米波雷达、4个Ibeo公司的4线激光雷达。4、美国特斯拉汽车公司(Tesla)在ModelS汽车上配置了自动驾驶辅助系统Autopilot2.0，该自动驾驶辅助系统包括覆盖车辆周围360°可视范围的8个摄像头、1个安装在车辆前端的毫米波雷达和安装在车身周围的12个超声波传感器。这8个摄像头中有3个摄像头是朝向车辆前方的，其中一个是长焦摄像头，一个是中等焦距摄像头，还有一个是广角摄像头。特斯拉汽车公司没有在自动驾驶系统中采用激光雷达。汽车要拥有可靠的自动驾驶能力，首先要能准确、快速地感知周围环境，以便为自动驾驶电脑系统提供决策依据。在目前已公布的自动驾驶技术方案中，对汽车周围环境的感知能力还有明显的不足，难以满足汽车在复杂的路况条件下安全地自动驾驶的要求，存在的主要问题有：1、固定式摄像头无法拍摄出近景和远景都清晰的视频。“景深”是摄影方面的术语，“景深”是指在摄像机镜头前方能够取得被拍摄物体的清晰图像的前后距离，也是指能使被拍摄物体清晰成像的空间深度，在景深范围内的物体可以在摄像机中清晰成像，景深范围外的物体成像不清晰。在目前的自动驾驶技术方案中，自动驾驶汽车上安装的摄像头的拍摄角度和焦距都是固定的（将这种摄像头称为“固定式摄像头”）。在固定式摄像头拍摄的汽车周围景物的视频中，处于“景深”范围内的物体是清晰的，处于“景深”范围外的物体是不清晰的。因此，固定式摄像头难以满足自动驾驶电脑系统感知周围环境的需要。2、自动驾驶汽车上的固定式摄像头缺少有效的防抖功能。在现有的自动驾驶技术方案中，摄像头都是固定在车身上，在拍摄视频的时候，如果道路不平整，随着车辆的颠簸，摄像头会产生抖动，拍摄的视频图像就会变模糊。3、固定式摄像头缺少对特定目标进行重点观察和追踪的能力。自动驾驶汽车在行驶中，需要通过摄像头对路上出现的影响行车的物体和行人等目标进行精确识别。比如，自动驾驶汽车正在以每小时30KM的速度行驶，前方80米有一个人站在路边，但是不确定这个人是否要横穿马路，为了确保不出现危险的情况，就需要弄清楚这个人的性别、表情和肢体动作等信息，这就需要用摄像头对这个行人进行持续的跟踪，并取得这个行人的比较清晰的视频信息，然后判断该行人下一步的动作。但是，在现有的自动驾驶技术方案中，摄像头的拍摄角度和焦距都是固定的，在汽车和行人之间的距离不断变化的情况下，固定式摄像头没有追踪行人进行拍摄的能力。4、在车辆快速行驶时，汽车周围的物体在固定式摄像头拍摄的视频图像中会比较模糊。在现有的自动驾驶技术方案中，摄像头的拍摄角度和焦距都是固定的，当汽车行驶速度比较快的时候，车辆周围的物体和摄像头之间距离在快速变化，导致车辆周围的物体在摄像头拍摄的视频图像中会比较模糊，这种情况给自动驾驶电脑系统分析汽车周围的环境造成了障碍。5、自动驾驶汽车上的激光雷达的探测能力容易受到外界环境的影响。在现有的自动驾驶方案中，激光雷达都是安装在汽车车身外部，当遇到下雨、下雪等恶劣天气或外部尘土较多时，激光雷达将会被雨水、雪花或尘土遮挡，导致探测能力下降。在汽车通过颠簸的路面时，汽车产生的振动会降低激光雷达生成的激光点云的准确度。6、固定式摄像头和激光雷达难以识别汽车远处的体积较小的物体。在车辆远处的体积较小的物体（如：前方道路上的石块）在摄像头拍摄的图像中较小，难以识别。多线激光雷达发射的激光束呈发散状，距离越远生成的激光点云越稀疏，因此难以探测到远处的体积较小的物体。7、价格昂贵的激光雷达成为大规模制造自动驾驶汽车的障碍。激光雷达可以为自动驾驶汽车提供可靠的3D环境信息，但是目前高性能的激光雷达价格昂贵。要使用激光雷达对汽车周围的环境实现360°扫描，则需要安装一个或数个激光雷达，需要增加数千至数万美元的成本，从而使得自动驾驶汽车的整体成本过高。
技术实现思路
本专利技术提出了一种自动驾驶汽车环境感知系统，可以提高自动驾驶汽车环境感知系统感知周围环境的能力，从而提高了自动驾驶汽车的安全性和可靠性。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案：一种自动驾驶汽车环境感知系统，包括自动驾驶数据处理单元、固定式数码摄像头、GPS卫星定位模块和拟生电子眼，其中：固定式数码摄像头、GPS卫星定位模块和拟生电子眼分别与自动驾驶数据处理单元连接；所述自动驾驶数据处理单元用于接收各种传感器输入的信息，并对获取到的各种信息进行分析和整合，从而实时生成汽车周围环境的信息；所述固定式数码摄像头至少包括一个朝向汽车前方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车后方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车左侧的固定式数码摄像头和一个朝向汽车右侧的固定式数码摄像头，这些摄像头拍摄的视频合成在一起，生成汽车周围360°的全景影像，被传输给自动驾驶数据处理单元；所述GPS卫星定位模块用于向自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动驾驶汽车环境感知系统，其特征在于，包括自动驾驶数据处理单元（31）、固定式数码摄像头（22）、GPS卫星定位模块（51）和拟生电子眼（23），其中：固定式数码摄像头（22）、GPS卫星定位模块（51）和拟生电子眼（23）分别与自动驾驶数据处理单元（31）连接；所述自动驾驶数据处理单元（31）用于接收各种传感器输入的信息，并对获取到的各种信息进行分析和整合，从而实时生成汽车周围环境的信息；所述固定式数码摄像头（22）至少包括一个朝向汽车前方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车后方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车左侧的固定式数码摄像头和一个朝向汽车右侧的固定式数码摄像头，这些摄像头拍摄的视频合成在一起，生成汽车周围360°的全景影像，被传输给自动驾驶数据处理单元（31）；所述GPS卫星定位模块（51）用于向自动驾驶数据处理单元（31）提供车辆的位置信息；所述拟生电子眼（23）用于将探测到的自动驾驶汽车（10）周围环境的信息传送给自动驾驶数据处理单元（31）并根据自动驾驶数据处理单元（31）发出的指令适时调整自身参数。

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶汽车环境感知系统，其特征在于，包括自动驾驶数据处理单元（31）、固定式数码摄像头（22）、GPS卫星定位模块（51）和拟生电子眼（23），其中：固定式数码摄像头（22）、GPS卫星定位模块（51）和拟生电子眼（23）分别与自动驾驶数据处理单元（31）连接；所述自动驾驶数据处理单元（31）用于接收各种传感器输入的信息，并对获取到的各种信息进行分析和整合，从而实时生成汽车周围环境的信息；所述固定式数码摄像头（22）至少包括一个朝向汽车前方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车后方的固定式数码摄像头、一个朝向汽车左侧的固定式数码摄像头和一个朝向汽车右侧的固定式数码摄像头，这些摄像头拍摄的视频合成在一起，生成汽车周围360°的全景影像，被传输给自动驾驶数据处理单元（31）；所述GPS卫星定位模块（51）用于向自动驾驶数据处理单元（31）提供车辆的位置信息；所述拟生电子眼（23）用于将探测到的自动驾驶汽车（10）周围环境的信息传送给自动驾驶数据处理单元（31）并根据自动驾驶数据处理单元（31）发出的指令适时调整自身参数。2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶汽车环境感知系统，其特征在于，该系统还包括毫米波雷达，所述毫米波雷达与自动驾驶数据处理单元（31）连接。3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶汽车环境感知系统，其特征在于，所述拟生电子眼（23）包括一个三轴增稳云台（240），所述三轴增稳云台（240）包括一个控制电路盒（235）和一个安装板（234），所述安装板（234）用于将拟生电子眼（23）固定在自动驾驶汽车（10）上，所述控制电路盒（235）上有通讯接口（23...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏磊，魏凡晶，
申请(专利权)人：徐州艾特卡电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32