LIDAR传感器对准系统的制作方法

本公开涉及一种光检测和测距(lidar)传感器对准系统，并且更具体地涉及用于自动车辆的跟踪系统的lidar传感器对准系统。

现代车辆的操作变得越来越自主，这使得驾驶员的干预减少。各种控制特征变得越来越复杂，而车辆精度、效率和可靠性至少应保持不变。这种自动系统的复杂性质可能会要求大量传感器。这种传感器可能会变得未对准。如果不进行校准，则这种未对准可能会降低最优车辆性能。

技术实现要素：

在本公开的一个非限制性示例性实施例中，一种光检测和测距(lidar)传感器对准系统包括第一lidar传感器和第二lidar传感器、以及控制器。所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器各自被配置成监测相应的第一区域和第二区域并且输出与这些区域相关联的相应的第一lidar信号和第二lidar信号。所述控制器被配置成接收这些信号，识别由所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器两者所检测到的目标，利用与所述第一区域相关联的第一坐标图来确定所述目标的第一映射位置，利用与所述第二区域相关联的第二坐标图来确定所述目标的第二映射位置，并且将所述第一映射位置和所述第二映射位置相关联以判定所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器是否被对准。

在另一个非限制性实施例中，一种自动车辆包括第一lidar传感器、第二lidar传感器、以及控制器。所述第一lidar传感器被配置成监测第一区域并且输出与所述第一区域相关联的第一lidar信号。所述第二lidar传感器被配置成监测第二区域并且输出与所述第二区域相关联的第二lidar信号。当所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器两者被对准时，所述第一区域的第一区段与所述第二区域的第二区段完全重叠。所述控制器包括处理器和电子存储介质。所述处理器被配置成接收并处理所述第一lidar信号和所述第二lidar信号，识别由所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器两者所检测到的目标，利用与所述第一区域相关联并且存储在所述电子存储介质中的第一坐标图来确定所述目标的第一映射位置，确定所述目标的与被定向为同所述第一坐标图呈预编程的对准配置的第二坐标图相关联的第二假定位置，利用与所述第二区域相关联并且存储在所述电子存储介质中的所述第二坐标图来确定所述目标的第二映射位置，并且将所述第二假定位置与所述第二映射位置进行比较以便判定所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器是否被对准。

在另一个非限制性实施例中，一种计算机软件产品由自动车辆的控制器执行，所述自动车辆包括被配置成输出与相应的第一区域和第二区域相关联的相应的第一lidar信号和第二lidar信号的第一lidar传感器和第二lidar传感器。所述计算机软件产品包括预编程的数据库、识别模块、位置分配模块、和比较模块。所述预编程的数据库包括与相应的所述第一区域和所述第二区域相关联的预编程的第一坐标图和第二坐标图、以及指示所述第一坐标图和所述第二坐标图被对准的对准模型。所述识别模块被配置成接收所述第一lidar信号和所述第二lidar信号并且识别由所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器两者所检测到的目标。所述位置分配模块被配置成：分配所述目标相对于所述第一坐标图的第一映射位置；当不与所述第二区域相关联时并且当利用所述对准模型时，分配所检测目标相对于所述第一映射位置和所述第二坐标图的经模型计算(model)的第二位置；并且，当相对于所述第二区域利用所述第二坐标图时并且无论所述第二lidar传感器是对准还是未对准的情况，分配所述所检测目标的真实第二映射位置。所述比较模块被配置成将所述经模型计算的第二映射位置与所述真实第二映射位置进行比较以便判定所述第一lidar传感器和所述第二lidar传感器是否被对准。

根据下文结合附图进行的说明，这些和其他优点及特征将变得更加明显。

附图说明

在本说明书结尾处的权利要求书中特别指出并明确要求了被视为本发明的主题。根据结合附图进行的以下具体实施方式，本发明的上述和其他特征、以及优点变得明显，在附图中：

图1是描绘有lidar传感器对准系统的主车辆的俯视图，所述lidar传感器对准系统具有经对准的lidar传感器；

图2是具有lidar传感器对准系统的主车辆的俯视图，所述lidar传感器对准系统具有未经对准的lidar传感器；并且

图3是具有lidar传感器对准系统的主车辆的示意图。

具体实施方式

图1展示了半自主式车辆或自主式车辆20(下文称为自动车辆或主车辆)的非限制性示例，所述主车辆可以包括可有助于进行主车辆20的部分或完全自动操作的不同系统和组件。这些不同组件和/或系统可以控制对于主车辆20例如在一般情况下沿着道路行进而言所必需的车辆操作的速度方面、方向(例如，转向)方面、刹车方面以及其他方面。这种车辆行进可能不需要主车辆20内的乘员(未示出)的交互。

可以例如是另一车辆的一角的目标24一般情况下可以位于主车辆20的前方。主车辆20的有助于进行主车辆的自动操作方面的这些不同组件和/或系统一般情况下可以对目标24进行检测、感测、和/或成像，以便实现主车辆20的期望响应。

主车辆20包括光检测和测距(lidar)传感器对准系统22。lidar传感器对准系统22可以包括第一lidar传感器26、第二lidar传感器28、至少一个安装设备30、以及控制器32。在图1中，第一lidar传感器26可以是对准的lidar传感器、或者位于不太可能未对准的位置中的传感器。第二lidar传感器28一般情况下可以在对准位置与未对准位置之间移动。当第二lidar传感器28未对准时，这两个lidar传感器26、28可能无法一起操作到它们的最优潜力。在图1中，lidar传感器26、28被展示在期望的对准位置中。在图2中，第二lidar传感器28被展示在相对于第一lidar传感器26的未对准位置中。

安装设备30可以附接到主车辆20的第二lidar传感器28和本体34上，并且可以在其之间延伸。安装设备30可以被适配成调节第二lidar传感器28的定位。在一个实施例中，这种调节可以手动执行，并且在另一实施例中，安装设备30可以包括被构造成使第二lidar传感器28自动对准的电对准驱动器、或电机。

每个lidar传感器26、28包括相应视场或区域36、38，所述相应视场或区域一般情况下被构建成监测这两个区域36、38中的一个或两个内的对象或目标24。例如，每个lidar传感器26、28可以包括视场36、38，所述视场一般情况下与大约四十五度的相应视角(见箭头40、42)相关联。在本示例中，lidar传感器26、28可以彼此分离，并且安装在主车辆20的相反向前角上。利用这种配置，与仅一个传感器相比，对准的lidar传感器26、28一起可以观看到更大的面积。进一步展示了，区域36、38可以重叠，在车辆20前方一定距离处开始。因此，每个区域36、38可以包括彼此完全重叠的相应重叠区段40、42。此重叠的一般面积随着lidar传感器26、28之一从对准位置移动到未对准位置而改变。

lidar传感器对准系统22可以进一步包括可以是有线或无线的通信通道44、46、47。第一通道44可以在控制器32与第一lidar传感器26之间延伸。第二通道46可以在控制器32与第二lidar传感器28之间延伸，并且第三通道47可以在控制器32与安装设备30之间延伸。

参照图1和图3，并且如之前所述，主车辆20可以是半自主式或全自主式的。lidar传感器对准系统22的不同组件一般情况下可以起到至少两种功能。例如，第一lidar传感器26和第二lidar传感器28可以起到检测在移动的主车辆20的路径中对象的存在的主要功能。这种检测可以由控制器32来处理，所述控制器然后可以发起用于自动产生主车辆20的适当响应的各种命令。

在半自主式主车辆20的示例中，主车辆通常可以由操作员48来驾驶。在这种情况下，自动化系统(未示出)可以为操作员48提供辅助。这种辅助可以是仅仅激活警告设备50(参见图3)，或者可以包括激活控制超控(override)单元52，所述控制超控单元临时接管对通常由操作员48使用的手动控件54的控制。这种手动控件54可以包括主车辆20的方向单元54a(例如，转向单元)、加速单元54b、以及刹车单元54c。警告设备50可以包括或者可以是：听觉设备50a、视觉设备50b和/或触觉设备50c。在全自主式主车辆20的示例中，自动化系统可以简单地连续地命令控件54，而无需明显的操作员干预。

参照图3，lidar传感器对准系统22可以进一步包括警告设备50。控制器32可以包括处理器56和电子存储介质58。如本领域技术人员已知的，处理器56可以是微处理器或其他控制电路系统，诸如包括用于处理数据的专用集成电路(asic)的模拟和/或数字控制电路系统。控制器32的存储介质58可以是非易失性存储器，如用于存储下文被称为应用程序60(例如，计算机软件产品)的一个或多个例程、阈值和所捕获数据的电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。应用程序60可以由控制器32的处理器56执行，以便至少识别lidar传感器26、28之一何时失准。

lidar传感器26、28一般情况下对于本领域技术人员而言是已知的，并且当处于对准位置中时，被配置成至少协助检测和监测对象24。更具体地，每个lidar传感器26、28可以包括较大阵列的单独光束或激光束，这些光束或激光束以预定频率脉冲化。作为lidar传感器26、28的一部分而被包括的(多个)传感器被配置成检测所反射或所返回的光。光的初始脉冲化与所感测到的光返回之间的时间用来计算反射对象表面的距离。可以对lidar传感器26、28的快速脉冲化以及所获得的信息进行处理，以便确定所检测对象24的移动。类似地，并且在任何给定时刻，可以在三维空间内确定对象24的位置。

应用程序60可以包括数据库62、识别模块64、位置分配模块66和比较模块68。识别模块64被配置成在相应通道44、46上接收来自相应lidar传感器26、28的第一lidar信号和第二lidar信号(参见箭头70、72)。一旦接收到信号70、72，识别模块64就对这些信号进行处理以便识别目标。为了传感器对准的目的，模块68可以识别由这两个传感器26、28在给定的奇异时刻所检测到的目标24。

位置分配模块66被配置成利用存储于数据库62中的第一坐标图74来确定并分配目标24的第一映射位置75。例如，本文为了说明性目的，在图1和图2中，与由第一lidar传感器26监测的第一区域36相关联的第一映射位置75可以被分配以(e，6)的坐标。位置分配模块66可以进一步被配置成利用存储于数据库62中的第二坐标图76来确定并分配与由第二lidar传感器28监测的第二区域38相关联的第二映射位置78(即，真实第二映射位置)。在图1中，第二lidar传感器28对准，并且第二映射位置78可以被分配以大约(e，vi)的坐标。在图2中，第二lidar传感器28未对准，并且第二映射位置78可以被标识、或分配以大约(d，iii)的坐标。虽然说明性示例被描绘为二维阵列，但是应当设想和理解的是，同样的原理可以应用于三维、或体积空间。

在本示例中，第一lidar传感器26可以被假设为是对准的，并且因此用作用于确定第二lidar传感器28的对准的基准。为了帮助进行这种执行，位置分配模块66可以进一步利用被预编程到电子存储介质58的数据库62中的对准模型80。对准模型80一般情况下是对第一坐标图74和第二坐标图76相对于彼此进行定向的基准，假设第一lidar传感器26和第二lidar传感器28被对准。利用第一映射位置75和模型80，位置分配模块66可以确定经模型计算的第二位置82(参见图2)。也就是，经模型计算的第二位置82是在lidar传感器26、28被对准的情况下真实第二映射位置78所应为的位置。

比较模块68被配置成将真实第二映射位置78与经模型计算的第二位置82进行比较。如果这两个位置78、82一般情况下匹配，则应用程序58可以确定lidar传感器26、28被对准。如果这两个位置78、82不匹配，则应用程序58可以利用坐标来确定第二lidar传感器28失准多远以及在哪个方向上失准。

参照图1和图3，并且在操作lidar传感器对准系统22时，所述系统可以自动地并且周期性地启动应用程序58的执行，以便验证lidar传感器26、28的对准。在另一个示例中，可以经由例如车辆技术人员的请求而操作系统22。无论如何启动应用程序58的执行，lidar传感器26、28检测目标24并且向控制器32发送相应信号70、72以供识别模块64处理。位置分配模块66然后利用第一坐标图74、第二坐标图76、以及模型80来确定第二lidar传感器28的对准。图74、78和模型80可以被预编程到电子存储介质58中。

如果第二lidar传感器28未对准，则控制器32可以通过在通道47上向安装设备30发送命令信号(参见箭头84)来发起动作，并且所述命令信号可以使得安装设备30按照可以通过对位置78、82进行比较而确定的大小和方向来使lidar传感器28重新对准。在另一实施例中，作为动作，可以向警告设备50发送命令信号(参见箭头86)，以便向操作员48通知未对准。

相应地，用于主车辆20的自动操作的lidar传感器对准系统22通过使得系统、应用程序、或控制器能够执行自诊断从而提高总体车辆精度、效率和可靠性来发展自动车辆现有技术。

上文描述的各种功能可以由计算机程序来实现或支持，所述计算机程序由计算机可读程序代码形成、并且在计算机可读介质中实施。计算机可读程序代码可以包括源代码、目标代码、可执行代码以及其他。计算机可读介质可以是能够由计算机访问的任何类型的介质，并且可以包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、硬盘驱动器、致密盘(cd)、数字视频光盘(dvd)或其他形式。

本文所使用的如组件、应用程序、模块、系统等术语旨在指代计算机相关实体，或者是硬件、硬件与软件的组合、或者是软件执行。举例来讲，应用程序可以是但不限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序、和/或计算机。应当理解的是，服务器上运行的应用程序以及所述服务器可以是组件。一个或多个应用程序可以驻留在进程和/或执行线程内，并且应用程序可以局部化于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。

虽然仅结合有限数量的实施例已经详细描述了本发明，但应当易于理解的是，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可以修改本发明以并入迄今为止未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、更改、替换或等效安排。另外，虽然已经描述了本发明的各个实施例，但应理解的是，本发明的各方面可以仅包括所描述实施例中的一些。相应地，本发明不应被视为受到前述说明书的限制。