车载激光雷达及车辆的制作方法

本实用新型属于车载设备技术领域，具体涉及一种车载激光雷达及车辆。

背景技术：

随着车辆及计算机技术的发展，车辆辅助驾驶/自动驾驶已成为热点研究领域。其中，辅助驾驶/自动驾驶的交通工具由于存在对周边障碍物和环境感知的需求，因而需要添设必要的传感设备来进行探测和感知。激光雷达凭借其在识别、测距和定位方面的优势，已经开始广泛应用于辅助驾驶/自动驾驶技术中。

相对于摄像头采集图像的识别处理，激光雷达的主要优点在于探测距离远、精度高、抗干扰能力强。具体地，根据发射的激光束数量和系统复杂度，激光雷达又进一步分为单线激光雷达和多线激光雷达。其中，单线激光雷达只发射一个激光束来进行探测，其具有结构简单、功耗低和使用方便等优点；而多线激光雷达是同时发射多条激光束来进行探测，其具有探测区域大、可探测被遮挡物等优点。通常情况下，车辆会根据系统需求选用一种激光雷达来配合摄像头一起工作。

但是，发明人在实现本实用新型的过程中发现，无论是单线激光雷达还是多线激光雷达，都存在一些难以忽视的缺陷。比如，单线激光雷达由于只能看到一个垂直角度(即只能在一个平面上进行探测)，无法识别物体高度和探测被遮挡物体；多线激光雷达虽然可部分解决上述问题，但其也有垂直角度的限制，超出这个角度之外的地方会成为探测盲区，无法进行有效的感知。此外，多线激光雷达还存在复杂度高、成本高、体积大和精度差的缺陷。

更进一步地，现有技术中的激光雷达通常是安装在固定位置的，比如单线激光雷达通常安装在车身前部，多线激光雷达通常安装在车顶前部；由于位置固定，激光雷达只能对前方进行较有效的扫描探测，侧方、后方区域都因探测盲区而无法感知。即便是前方区域，当地形出现较大变化时，比如在车辆开始上坡或下坡阶段，车辆前方也会有大片的探测盲区。因而现有技术中，激光雷达的感知能力会受到很大的限制，大范围的探测盲区会导致相应的定位和避障功能受到影响，严重影响辅助驾驶/自动驾驶的安全性和可靠性。

因此，如何有效提升激光雷达的探测区域，减小盲区对车辆行驶安全的影响，便成为了目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种车载激光雷达及车辆，以解决现有的激光雷达探测盲区较大的问题。

为解决上述技术问题，在本实用新型的一个方面，提供了一种车载激光雷达，包括：支撑限位部件、驱动部件和激光雷达；其中，

所述支撑限位部件包括多个安装部位，所述支撑限位部件通过一个或多个所述安装部位固定设置在车体上，所述支撑限位部件的形状与所述车体相适应；

所述驱动部件包括一个或多个连接端，所述驱动部件通过一个或多个所述连接端连接所述支撑限位部件和/或所述激光雷达；

所述激光雷达通过一个或多个所述安装部位设置在所述支撑限位部件上，和/或通过一个或多个所述连接端连接所述驱动部件。

可选地，所述支撑限位部件包括导轨，所述驱动部件包括驱动电机和滑动支架。

可选地，所述激光雷达为多线激光雷达，所述导轨设置在所述车体的顶部。

可选地，所述激光雷达为单线激光雷达，所述导轨设置在所述车体的中下部。

可选地，所述导轨的形状为直线、环形或多边形。

可选地，所述导轨贴近所述车体的平面并沿所述车体的平面伸展，所述导轨的形状覆盖一个或多个指定探测位置。

可选地，所述导轨在所述一个或多个指定探测位置处设置有稳定部件。

可选地，所述导轨上设置有一个或多个传感器件。

可选地，所述多个传感器件由一个驱动部件带动共同运动；或所述多个传感器件由多个驱动部件分别带动，复用所述导轨且各自独立运动。

可选地，所述多个传感器件包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达、红外传感器、超声波传感器、速度传感器、加速度传感器、卫星导航定位传感器和无线通信器件中的一种或多种。

可选地，所述支撑限位部件为一个或多个直臂和/或折臂；其中，所述直臂在所述驱动部件的带动下旋转，所述折臂在所述驱动部件的带动下弯曲、伸展和/或旋转。

可选地，所述直臂全向旋转或被限定在一个指定平面内旋转。

可选地，所述指定平面与所述车体的顶部平面、底部平面或多个车身平面中的一个临近并相互平行。

可选地，所述直臂的旋转长度或所述折臂的旋转和/或伸展长度不超出临近车体的外框架。

可选地，所述激光雷达为多线激光雷达，所述直臂和/或所述折臂设置在所述车体的顶部。

可选地，所述激光雷达为单线激光雷达，所述直臂和/或所述折臂设置在所述车体的中下部。

在本实用新型实施例的另一方面，还同时提供了一种车辆，所述车辆包括一个或多个如上所述的车载激光雷达。

可选地，所述车辆还包括：激光雷达控制单元，所述激光雷达控制单元与所述车载激光雷达通信连接，实时接收所述车载激光雷达的探测结果，并实时向所述车载激光雷达的驱动部件发送驱动控制信号。

可选地，所述车辆还包括：车辆控制单元，所述车辆控制单元与所述激光雷达控制单元通信连接，根据所述探测结果动态控制所述车辆的状态。

可选地，所述车辆还包括：通信单元，所述通信单元与所述车辆控制单元耦接，并按需与其他车辆、道路监控设备、服务器和移动终端中的一种或多种建立通信连接。

本实用新型实施例的方案提供了一种车载激光雷达及车辆，通过可控的机械部件扩大激光雷达的活动范围，使得激光雷达具有更大的探测自由度，能够按需动态地向目标区域调整并探测，从而在不显著增加成本和能耗的情况下，大幅提升激光雷达的探测区域，减小了探测盲区，保证了辅助驾驶/自动驾驶的安全性和可靠性。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例中车载激光雷达的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中车载激光雷达安装状态的结构示意图；

图3为本实用新型另一个实施例中车载激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

现有技术中，激光雷达普遍存在较为明显的探测盲区，在其固定安装位置往往不能有效检测车体周边的全部环境，会给车辆行驶安全带来一定的隐患。目前一种通用的减小盲区的做法是在不同位置安装两个或多个激光雷达，但该方式一方面会增加成本和能量消耗，另一方面需要更多的计算资源来进行处理。

在本实用新型实施例的技术方案中，采用特定结构的车载激光雷达，使得激光雷达具有更大的探测自由度，能够按需动态地向目标区域调整并探测，从而在不显著增加成本和能耗的情况下，大幅提升激光雷达的探测区域，减小了探测盲区，保证了辅助驾驶/自动驾驶的安全性和可靠性。

实施例一：

如图1、图3所示，在本实用新型的实施例中，一种车载激光雷达包括：支撑限位部件101、驱动部件102和激光雷达103；其中，

所述支撑限位部件101包括多个安装部位101a，所述支撑限位部件101通过一个或多个所述安装部位101a固定设置在车体1上，所述支撑限位部件101的形状与所述车体1相适应；

所述驱动部件102包括一个或多个连接端102a，所述驱动部件102通过一个或多个所述连接端102a连接所述支撑限位部件101和/或所述激光雷达103；

所述激光雷达103通过一个或多个所述安装部位101a设置在所述支撑限位部件101上，和/或通过一个或多个所述连接端102a连接所述驱动部件102；所述驱动部件102带动所述激光雷达103在所述支撑限位部件101所限定范围内运动。

在本实用新型的实施例中，支撑限位部件主要用于将车载激光雷达安装在车体上并对其形成支撑；此外，支撑限位部件的形状限定了激光雷达的活动范围。激光雷达可采用单线激光雷达、多线激光雷达或面阵激光雷达；其中，由于单线激光雷达只能在平面内扫描的局限性，优选单线激光雷达的活动范围被限制在车体的中下部；多线激光雷达或面阵激光雷达的活动范围通常不做限制，但为了获得更大的自由度和探测区域，优选将其设置在车体顶部。其中，图1-3中的箭头给出了示例性的激光雷达的活动方向。

典型的支撑限位部件包括导轨和机械臂；驱动部件为驱动电机，通过链条、齿轮、皮带、凸轮、连杆、活塞、液压、气压等方式传动，带动激光雷达在支撑限位部件限定的范围区域内活动。

实施例二：

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2所示，车载激光雷达设置在车体1的顶部，其中，支撑限位部件101为导轨，驱动部件102为带有驱动电机的滑动支架，激光雷达103为多线激光雷达。此外，图1中，激光雷达103进一步通过线缆103a连接其他车载设备。

进一步地，图2中，导轨为直线导轨，直线导轨的长度与车体顶部长度相适应，通过两端部固定在车体前后两端顶部的基座上；优选地，直线导轨的长度与车体顶部长度相当。多线激光雷达安装设置在滑动支架上。此外，导轨上设置有齿形链条，驱动电机通过齿轮传动，旋转的齿轮与链条啮合滚动，从而带动滑动支架及其上的激光雷达在导轨上前后移动。

在本实用新型的实施例中，通过在车体顶部设置贯穿车体顶部的直线导轨和滑动支架，使得激光雷达可以在车体顶部自由移动，并可在移动过程中对车辆周边进行探测，从而使得探测范围有限的激光雷达能完成对车辆周边全部区域的探测，从而在不显著增加成本和能耗的情况下，大幅提升激光雷达的探测区域，消除了探测盲区。

图1、图2的实施例描述了车载激光雷达的一种具体实现方式，但是本领域相关技术人员应能理解，本实用新型的技术方案还可在图1、图2实施例的基础上进行任意变形，图1、图2不应视为对本实用新型具体实施方式的限制。

比如，典型地，图2的实施例所针对的是多线激光雷达，由于多线激光雷达可探测一定的垂直角度，且体积较大，故优选将导轨设置在车体顶部；当使用单线激光雷达时，为保证激光雷达能准确探测到会影响到车辆行驶的障碍物(这类障碍物高度往往未必会高于车体顶部)，优选将导轨设置在车体中下部，如车底、车身侧面、车体A柱到C柱及其延伸或从车顶向下延伸到车头车尾等。

此外，在本实用新型的实施例中，除直线导轨外，导轨还可以是环形、也可以是四边形、星形、三角形等任意合理的形状，只要其与车体形状相适应，可以覆盖关键的探测位(包括但不限于车体前部、后部、左侧、右侧和各个边角等)即可。

进一步地，在本实用新型的实施例中，还可在导轨特定位置设置稳定部件，用于在激光雷达移动到该特定位置时稳定支撑激光雷达，以便激光雷达可进行安全稳固的探测。优选地，稳定部件包括但不限于限位块、卡榫、夹具、凹槽、微动开关等，特定位置包括但不限于车体顶部前/后端、车体顶部两侧边、车体顶部四角、车头中/下部、车尾中/下部、车身四边、车身侧面中/下部等。

通过导轨和稳定部件的配合，一方面，激光雷达可以大范围地移动探测，一个激光雷达即可实现对多个激光雷达的综合探测区域的覆盖，消除了探测盲区且显著降低了成本和能耗；另一方面，在关键位置通过稳定部件为激光雷达提供进一步的支撑，保证了激光雷达的安全性、稳定性和可靠性，提升了探测效率和精度。

实施例三：

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，车载激光雷达同样设置在车体1的顶部，但其中，支撑限位部件101为摇臂，驱动部件102仅为驱动电机。

进一步地，图3中，摇臂为旋转摇臂，旋转摇臂的长度与车体顶部长度相适应，旋转摇臂一端与驱动电机连接，通过驱动电机的底座设置在车体顶部中央；优选地，旋转摇臂的长度与车体顶部长度的一半相当。旋转摇臂的另一端连接激光雷达。旋转摇臂直接由驱动电机驱动而旋转，从而带动另一端的激光雷达在车体顶部前后端之间运动。

图3的实施例描述了车载激光雷达的一种具体实现方式，但是本领域相关技术人员应能理解，本实用新型的技术方案还可在图3实施例的基础上进行任意变形，图3不应视为对本实用新型具体实施方式的限制。

比如，典型地，图3的实施例中的旋转摇臂直接由电机驱动，仅可在一个平面内旋转；但实际上，在本实用新型的实施例中，旋转摇臂还可在电机的驱动下全向旋转，例如，驱动部件102包括驱动电机和云台，旋转摇臂安装在云台上，云台在电机的驱动下带动旋转摇臂向任意指定方向旋转。

当然，摇臂在旋转时需要一定的活动空间，为避免摇臂的旋转给车辆行驶带来安全隐患，或使设备受损，通常会限定摇臂的活动范围。比如，对于安装在车体顶部的多线激光雷达，优选将摇臂的旋转平面限定为与车顶平面相平行，即旋转摇臂被限制在一水平面内旋转。相应地，对于安装在车体侧面的激光雷达，优选将摇臂的旋转平面限定为与贴近的车身平面相平行，即旋转摇臂被限制在一垂直平面内旋转；对于安装在车底的激光雷达，优选将摇臂的旋转平面限定为与车底平面相平行。不过对于有活动空间的区域，比如轿车的发动机盖与前挡风玻璃之间的空间内，可不将摇臂的旋转限制在一个平面内，在不影响视线或其他设施工作的情况下，摇臂可全向旋转。

此外，摇臂也并非本实用新型实施例中支撑限位部件的唯一实施方式，理论上说，只要是可以带动激光雷达向指定方向运动的设施即可用于本实用新型的实施例中，其结构和/或形状并不仅限与图3所示的旋转摇臂。比如，除图3所示的旋转电机驱动的直臂式外，还可采用折臂式或采用其他方式驱动；典型地，如包括至少一个连接部(或称关节)的可弯折的机械臂。与折臂式机械臂相对应地，驱动部件可以是电机带动的连杆，也可以是液压(如油缸)、气压(如气缸)等驱动的，在此驱动部件的具体形式不应视作对本实用新型实施方式的限制。多关节和/或多自由度的机械臂同样适用于本实用新型的实施例，当然，基于上文中的分析，为保证行驶安全或避免设备受损，机械臂的运动方式应与活动空间相适应，其运动区域也不应超出一定范围，比如不应超出临近车体的外部框架所限定的范围(通常通过限制机械臂的旋转/伸展长度来实现)。

相对于导轨实施例的方式，摇臂/机械臂的实施例中，激光雷达活动的自由度更大，反应更为灵敏，探测效率相对更高，同时也无需严格限制其形状与车体形状相适应，只要求其长度处于可覆盖关键探测位置且不影响车辆行驶的长度范围内即可。

实施例四：

通常情况下，采用本实用新型实施例的方案，单个激光雷达即可实现大范围的探测，基本上消除了探测盲区；但相应地，由于要频繁移动激光雷达，可能使某些关键位置不能得到及时的探测。为解决这一问题，本实用新型实施例中也可采用多个激光雷达同时工作，以进一步提升效率。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，上述实施例中的车载激光雷达成套设置，可在车体的不同区域分别布设多套车载激光雷达，以同时扩大探测区域并提升探测效率。

在本实用新型的另一个实施例中，还可通过对部分部件进行复用的方式来设置多个激光雷达。比如，以环形导轨的实施方式为例，支撑限位部件为设置在车体顶部的环形导轨，导轨上可以同时设置多个激光雷达，每个激光雷达在其相应的驱动部件的带动下各自独立运动，复用所述导轨以实现同时多方位的探测。

在本实用新型的再一个实施例中，复用的导轨上可以同时设置多个相同和/或不同的传感器，比如同时设置激光雷达和摄像头，多个传感器可以有相同的驱动部件，也可以由不同的驱动部件分别驱动，多个传感器均沿着导轨运动，在导轨限定的范围内分别完成自身的信息采集工作。

综上所述，本实用新型实施例的方案提供了一种车载激光雷达及车辆，通过可控的机械部件扩大激光雷达的活动范围，使得激光雷达具有更大的探测自由度，能够按需动态地向目标区域调整并探测，从而在不显著增加成本和能耗的情况下，大幅提升激光雷达的探测区域，减小了探测盲区，保证了辅助驾驶/自动驾驶的安全性和可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。