专利名称：放置在牌照与车体之间的激光雷达设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及 安装在车辆中并用于探测对应的车辆周围的各个目标的激光雷达(激光定位器)设备。
背景技术：
已经存在用于辅助机动车辆的驾驶员来检查道路的目标部分上的交通的驾驶员辅助系统，目标部分诸如是盲十字路口(blind crossroad)、盲丁字路口(blindT-junction)等。该驾驶员辅助系统设计为监视道路的目标汇接点的右和左侧道路的交通以及沿对应机动车辆的行进方向的交通。例如，这些驾驶员辅助系统中的一种装备有侧景监视设备；在日本实用新型申请公开NO.H05-41970中公开了此设备。该设备包括放置在机动车辆的前牌照的背面上的一对自动聚焦相机。该设备设计为在自动调整该设备的透镜系统的位置以便所述至少一个目标在焦点上时，驱动每个自动聚焦相机来拍摄机动车辆的前面部分的右和左侧中的对应一侧上的至少一个目标的图像。具体地，该设备设计为根据从其至对应的至少一个目标的距离来自动调整每个自动聚焦相机的透镜系统的位置。从而，该设备能够基于在至少一个目标在焦点上时每个自动聚焦相机的透镜系统的位置来容易地探测从该设备至所述对应的至少一个目标的距离。
发明内容
然而，因为普通自动聚焦相机必需装备复杂的致动机构来调整对应的透镜系统的位置，它们可以具有低的耐久性。另外，以上提出的侧景监视设备必需在计算从其至对应的至少一个目标的距离时将每个自动聚焦相机聚焦在对应的至少一个目标上。从而，如果围绕对应的机动车辆的环境每时每刻在变化，则侧景监视设备需要一些时间来将每个自动聚焦相机聚焦在对应的至少一个目标上。为此原因，侧景监视设备可以需要一些时间来计算从其至至少一个目标的距离，导致需要大量时间来监视道路的目标汇接点的右和左侧道路上的交通。考虑到以上提出的环境，本发明的一方面寻求提供设计为处理至少一个以上提出的问题的激光雷达设备。具体地，本发明的替代方面旨在提供这样的激光雷达设备与以上提出的使用自动聚焦相机的侧景监视设备相比，其结构更简单并且具有更高的耐久性，并且能够减少获得从其至至少一个目标的距离所需的时间。从而，本申请的发明人创建了本发明的第一方面，其提供激光雷达(激光定位器)设备来代替使用自动聚焦相机的该侧景监视设备。以下将描述其原因具体地，激光雷达设备包括发射诸如激光脉冲的激光波的发射器，和接收来自目标的回波的接收器，回波基于所发出的激光波之一。激光雷达设备设计为测量所发射的激光波中的所述一个的发射定时与回波的接收定时之间的时间差，并将所测得的时间差的一半乘以激光波的传播速度，从而计算从其至目标的距离。与需要聚焦的自动聚焦相机相比，该激光雷达设备的设计能够减少计算从激光雷达设备至目标的距离所需的时间。另外，激光雷达设备比自动聚焦相机结构更简单并且耐用性更高。 在本发明的第一方面，具有外壳的激光雷达设备安装在机动车辆中，外壳放置在机动车辆的前牌照的背面上。换句话说，激光雷达设备安装在机动车辆中，外壳由前牌照和机动车辆的一个纵向端夹住，机动车辆的一个纵向端即机动车辆的前保险杠。具体地，激光雷达设备的激光脉冲照射窗口和回波接收窗口形成于外壳的一个侧壁上，作为从发射器发出的激光波的范例的激光脉冲通过激光脉冲照射窗口发射，回波由接收器通过回波接收窗口接收。以下，其上形成有激光雷达设备的激光脉冲照射窗口和回波接收窗口的外壳的侧壁以下将称作激光进入/离开侧壁。另外，外壳的激光进入/离开侧壁放置为靠近牌照的中心并远离牌照的对应于外 壳的激光进入/离开侧壁的一侧。外壳的激光进入/离开侧壁的此布置的目的是降低归因于例如雨的经由分别的激光脉冲照射窗口和回波接收窗口对发射器和接收器的不利影响。例如，图14A至14C示意性地示例激光雷达设备的布置的范例。在图14A至14C中的每一个中，参考数字90表示根据本发明的第一方面的激光雷达设备，并且参考数字92表示对应的机动车辆的前牌照。参考数字94表示对应的机动车辆的前保险杠。激光脉冲从激光雷达设备90的发射器93a经由激光雷达设备90的外壳H的激光进入/离开侧壁Hs发出，并且基于所发出的激光脉冲的回波通过激光进入/离开侧壁Hs进入到激光雷达设备90的接收器93b中。然而，参照图14A，如果从发射器93a经由激光进入/离开侧壁Hs发出的激光脉冲被前牌照92的背面反射，则由前牌照92的背面对激光脉冲的反射而生成的回波LI可以直接由接收器93b接收。另外，参照图14B和14C，如果从发射器93a经由激光进入/离开侧壁Hs发出的激光脉冲被前牌照92的背面和前保险杠94多重反射，则由牌照92的背面和前保险杠94之间的激光脉冲的多重反射而生成的回波L2和L3可以由接收器93b接收。以下，由牌照对激光脉冲的直接反射而生成的该回波将称为“直接回波”。另外，由牌照的背面和前保险杠之间的激光脉冲的多重反射而生成的回波以下将称作“多重回波”。本申请的发明人已经检查了这些直接回波和/或多重回波如何影响激光雷达设备。以下将参照图15A至I 描述检查的结果。图15A至I 示例在激光雷达设备接收直接回波或多重回波时引起的问题。在图15A至15D中的每一个中，目标设置为距对应的机动车辆5m远。在图15A至15D中的每一个中，从设置为距对应的机动车辆5m远的目标反射的回波的接收定时定义为在对应的接收信号上升至预设定信号水平时的定时。例如，在图15B中，其中从示例的目标反射的回波的接收定时表示为tl。当发射器在时间t0响应于触发器信号的上升定时发出激光脉冲时,基于由目标对发射的激光脉冲的反射而生成的回波由接收器在作为接收定时的时间tl接收(见图15B)，触发信号即图15A中示例的电压信号。那时，能够基于作为发射定时的时间t0与接收定时tl之间的差来计算从激光雷达设备至目标的距离。对应于从激光雷达设备至目标的距离的时间差将称作时间差Tdl。然而，当发射器在时间t0响应于触发信号的上升定时而发出激光脉冲时，可以由接收器在作为接收定时的时间t2接收直接回波或多重回波(见图15C)，触发信号即图15A中示例的电压信号。在此情况下，基于来自目标的发出的激光脉冲的反射而生成的回波和直接或多重回波可以彼此交叠。例如，从发射器发出的每个激光脉冲的宽度设定为40纳秒。在此情况下，当目标设置为距以上提出的对应的车辆5m远时，则通过以激光脉冲的预定传播速度除目标与激光雷达设备之间的来回旅程的距离而获得的时间差Tdl为33纳秒，该来回距离即10m，预定传播速度即光速。相反，直接回波或多重回波的发射定时t0与接收定时t2之间的差基本为O纳秒，因为在发射定时to发出的激光脉冲和对应的直接或多重回波的路径的总长度非常短。对应于发出的激光脉冲和对应的直接或多重回波的路径的总长度的时间差将称作时间差Td2。如上所述，让我们考虑发出的激光脉冲的发射定时与基于目标对发出的激光脉冲 的反射的回波的接收定时之间的时间差Tdl小于每个激光脉冲的脉冲宽度的情况。此情况能够以另一方式表述为目标设置为靠近激光雷达设备的情况，例如设置为离激光雷达设备数米远。设置为靠近激光雷达设备的该目标将称作近目标。在此情况下，彼此交叠的基于实际窄目标对发出的激光脉冲的反射而生成的回波和直接或多重回波可以如图I 中所示例地合并到一个合成回波中。这可以使得称为t3的合成回波的接收定时与基于目标对发出的激光脉冲的反射而生成的回波的接收定时tl大大不同。这可以导致基于发出的激光脉冲的发射定时与合成回波的接收定时t3之间的时间差Td3的从激光雷达设备至错误目标的距离与从激光雷达设备至实际目标的距离之间的大的差异。S卩，由激光雷达设备的接收器实际接收的直接回波和/或多重回波可以使得激光雷达设备不正确地测量从激光雷达设备至近目标的距离，导致近目标的距离的测量精度的减小。考虑到以上提出的检查结果，本发明的另一方面的目的是至少处理以上提出的问题。具体地，本发明的另一方面的目的是提供安装在车辆中的该激光雷达设备，器能够减小由车辆的牌照和一个纵向端之间的激光雷达设备的布置引起的不利影响。根据本发明的第一范例方面，提供了一种安装于车辆(10)中的激光雷达设备(30，30A, 30B, 30B1,30C, 30D, 30E1-30E5)。所述车辆具有连接至所述车辆的一个纵向端
(14)并沿所述车辆的宽度方向延伸的牌照(12)。所述激光雷达设备包括外壳(31，423)，所述外壳(31，423)放置在所述牌照(12)与所述一个纵向端(14)之间。所述激光雷达设备包括发射器(42，42A)，所述发射器(42，42A)安装在所述外壳中并具有预定照射视野(Al)。所述发射器配置为通过所述外壳的照射部分(33al，33a2)沿所述照射视野(Al)发射激光波。所述照射视野(Al)沿相对于所述车辆的行进方向的至少一个侧方向定义。所述激光雷达设备包括接收器(44，44A)，所述接收器(44，44A)安装在所述外壳中并具有对应于所述照射视野(Al)的预定接收视野(AR)。所述接收器配置为以所述预定接收视野来接收通过所述外壳的接收部分(34al，34a2)的回波。所述回波从所述照射视野到达所述接收器，并且基于所发出的激光波。所述牌照具有第一光反射部分(12BA)，并且所述一个纵向端具有第二光反射部分(14A)。所述外壳的所述照射部分和所述接收部分设置为比靠近沿所述车辆的所述宽度方向的所述牌照(12)的侧边更靠近沿所述车辆的所述宽度方向的所述牌照(12)的中间部分。所述牌照(12)的所述侧边对应于所述照射视野的所述至少一个侧方向。所述照射视野和所述接收视野中的至少之一相对于所述第一和第二光反射部分(12BA和14A)具有预定位置关系，并且即使在从所述发射器发射的激光波由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分(12BA和14A)中的至少之一反射时，所述预定位置关系也将防止所述接收器接收基于由所述第一光反射部分(12BA)和所述第二光反射部分(14A)中的所述至少之一对所述激光波的反射的回波。根据本发明的第一范例方面的激光雷达设备的配置减小了来自诸如雨的外部环境的不利影响。根据第一范例方面的激光雷达设备的配置减少了归因于 牌照(12)和/或车辆的纵向端(14)的回波。这使得即使在目标靠近所述车辆设置时，可靠地探测从目标对发射的激光波的反射引起的回波成为可能。这导致从激光雷达设备至各目标的距离的测量精度的提闻。第一范例方面的第一实施例是，所述收发器和所述接收器布置为使得所述照射视野和所述接收视野中的至少之一消除与所述第一光反射部分(12BA)和所述第二光反射部分(14A)中的每一个的交叠。具体地，在第一范例方面的第一实施例中，照射视野和接收视野中的每一个具有沿所述车辆的纵向方向的第一边(Al，A2)和第二边(BI，B2)。所述第一边比靠近所述车辆的纵向端(14)更靠近所述牌照(12)，并且所述第二边比靠近所述牌照(12)更靠近所述纵向端(14)。所述收发器和所述接收器布置为使得所述照射视野和所述接收视野中的至少之一的所述第一边与所述第一光反射部分(12BA)间隔开，并且所述照射视野和所述接收视野中的所述至少之一的所述第二边与所述第二光反射部分(14A)间隔开。如果所述照射视野的所述第一边与所述第一光反射部分(12BA)间隔开，并且其所述第二边与所述第二光反射部分(14A)间隔开，则防止归因于所述牌照(12)和/或所述车辆的所述纵向端(14)的回波的发生是可能的。这防止了所述接收器接收归因于所述牌照
(12)和/或所述车辆的所述纵向端(14)的直接回波和多重回波(见图15C)。另外，如果所述接收视野的所述第一边与所述第一光反射部分(12BA)间隔开，并且其所述第二边与所述第二光反射部分(14A)间隔开，则即使由所述发射器发射的激光波被所述第一光反射部分(12BA)和/或所述第二光反射部分(14A)反射时，防止归因于所述牌照(12)和/或所述车辆的所述纵向端(14)的回波的发生也是可能的。从而，减少所述接收器接收归因于所述牌照(12)和/或所述车辆的所述纵向端(14)的直接回波和多重回波是可能的(见图15C)。在第一范例方面的第二实施例中，所述照射部分和所述接收部分沿所述车辆的高度方向对准。与所述照射部分和所述接收部分沿所述车辆的纵向方向对准的情况相比，所述照射部分和所述接收部分的此对准扩展了搜索区域的有效角度范围。所述搜索区域的所述有效角度范围由所述照射视野内的第一角度范围与所述接收视野内的第二角度范围之间的交叠定义。所述第一角度范围定义为所述照射视野内未受所述牌照或所述车辆的所述一个纵向端遮挡的角度范围。所述第二角度范围定义为所述接收视野内未受所述牌照或所述车辆的所述一个纵向端遮挡的角度范围。将参照图16A和16B详细描述所述交叠。图16A不出了激光雷达设备的外壳90a放置在牌照92与作为车辆的一个纵向端的保险杠94之间。另外，图16A中，发射器82和接收器84布置为使得照射部分82a和接收部分84a沿车辆的前进-后退方向，即车辆的纵向方向，对准。在图16A中示例的此布置中，发射器82的照射视野Fl的前部受到牌照92的遮挡，使得照射视野Fl变窄。这缩小了照射视野Fl的有效角度范围，导致照射视野Fl和接收视野F2的交叠85的减小。相反，在图16B中，发射器82和接收器84布置为使得照射部分82a和接收部分84a沿车辆的高度方向对准。在图16B中示例的此布置中，发射器82的照射视野Fl和接收器84的接收视野F2 均不受牌照92和保险杠94的遮挡。这使得使用整个照射视野Fl与整个接收视野F2之间的交叠86作为搜索区域的有效角度范围成为可能。从而，根据第一范例方面的第二实施例的激光雷达设备提供了宽的搜索区域，且外壳的尺寸沿车辆的前进-后退方向紧凑。另一方面，如果污物沉积在照射部分或接收部分上，则根据第一范例方面的激光雷达设备的目标测量精度将减小。为此原因，需要擦拭照射部分和接收。此时，外壳的照射部分和接收部分设置为比靠近沿车辆的宽度方向的牌照的侧边更靠近沿车辆的宽度方向的牌照(12)的中间部分。牌照(12)的侧边对应于照射视野的右侧方向和左侧方向中的至少之一。外壳的照射部分和接收部分的此设置使得用户在擦拭外壳的照射部分和接收部分时，将他们的手从牌照(12)的外部插入到牌照(12)的中间部分中。为此原因，牌照的所述一端的模糊可以阻碍用户擦拭外壳的照射部分和接收部分。考虑到这些环境，在第一范例方面的第三实施例中，所述牌照具有面对所述车辆的所述一个纵向端(14)的表面(12BA)，并且所述外壳安装在所述牌照(12)的所述表面(12BA)上。所述激光雷达设备还包括盖部件(393，76)，所述盖部件(393，76)至少安装在所述牌照(12)的所述侧边的所述表面(12BA)上，并配置为至少覆盖所述牌照(12)的所述侧边的所述表面(12BA)。这使得减小在用户擦拭外壳的照射部分和接收部分时使牌照(12)的侧边模糊的不利影响成为可能，因为用户擦拭外壳的照射部分和接收部分时无需直接接触牌照(12)的侧边。第一范例方面的第四实施例包括激光吸收体，所述激光吸收体至少形成在所述牌照(12)的所述侧边上并适于在光撞击所述激光吸收体时吸收光。所述光具有包括光学波长段、红外波长段、以及紫外波长段的波长段中的任一波长段。除以上提出的技术效果外，根据第四实施例的激光雷达设备的配置还能够实现至少一个技术效果。具体地，即使归因于例如牌照(12)的变形或牌照(12)的表面上的外壳的未对准，牌照(12)的侧边的部分包括在照射视野或接收视野内，激光吸收体也能够工作以吸收撞击激光吸收体的激光波，从而减少了来自激光吸收体的回波。作为第一范例方面的第五实施例，所述发射器包括设置在所述外壳中并配置为发出所述激光波的发光元件(42a)，并且所述照射视野是基于所述发光元件的位置的调整确定的。作为第一范例方面的第六实施例，所述接收器包括设置在所述外壳中并配置为接收所述回波的接收元件(44a)，并且所述接收视野是基于所述接收元件的位置的调整确定的。另外，作为第一范例方面的第七实施例，所述发射器包括设置在所述外壳中并配置为发出所述激光波的发光元件(42a)，并且所述照射视野是基于所述发光元件的位置确定的。作为第一范例方面的第八实施例，所述接收器包括设置在所述外壳中并配置为接收所述回波的接收元件(44a)，并且所述接收视野是基于所述接收元件的位置确定的。作为第一范例方面的第九实施例，所述发射器包括适于调整所述照射视野以使得所述照射视野不包括所述牌照和所述一个纵向端中的至少之一激光波调整器(425)。作为第一范例方面的第十实施例，所述接收器包括适于调整所述接收视野以使得所述接收视野不包括所述牌照和所述一个纵向端中的至少之一的激光波调整器(435)。在第一范例方面中，所述照射视野能够沿所述车辆的右侧方向设置，或沿所述车辆的左侧方向设置。 作为本发明的第二范例方面，所述至少一个侧方向包括相对于所述车辆的所述行进方向的右侧方向和左侧方向。所述照射视野包括第一照射视野和第二照射视野。所述第一照射视野沿所述右侧方向定义，且所述第二照射视野沿所述左侧方向定义。所述照射部分定义为所述外壳的第一照射部分和第二照射部分。所述发射器配置为通过所述外壳的所述第一照射部分沿所述第一照射视野发射所述激光波，并且通过所述外壳的所述第二照射部分沿所述第二照射视野发射所述激光波。所述接收视野定义为所述外壳的第一接收视野和第二接收视野。所述第一充实视野预先确定为对应于所述第一照射视野，所述第二接收视野预先确定为对应于所述第二照射视野。所述牌照的所述侧边定义为对应于所述第一照射视野的所述右侧方向的第一侧边，和对应于所述第二照射视野的所述左侧方向的第二侧边。所述外壳的所述第一照射部分和所述第一接收部分设置为比靠近所述牌照的所述第一侧边更靠近所述牌照的所述中间部分。所述外壳的所述第二照射部分和所述第二接收部分设置为比靠近所述牌照的所述第二侧边更靠近所述牌照的所述中间部分。所述第一照射视野和所述第一接收视野中的至少之一以及所述第二照射视野和所述第二接收视野中的至少之一相对于所述第一和第二光反射部分具有预定位置关系，并且即使在从所述发射器发射的所述激光波由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的至少之一反射时，所述预定位置关系也将防止所述接收器接收基于由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的所述至少之一对所述激光波的反射的所述回波。
根据参照附图的实施例的以下描述，本发明的其它方面将变得明显，其中图I是示意性地示例根据本发明的第一实施例的驾驶员辅助系统和其搜索视野设置于车辆的平面视图上的平面视图；图2是示意性地示例相对于车辆的行进方向，沿车辆的右侧方向和左侧方向中的每一个具有盲区的交叉路口；图3是示意性地示例图I中示例的激光雷达设备的安装布置的范例的透视图；图4是示意性地示例驾驶员辅助系统的功能结构和激光雷达设备的功能结构的范例的框图5A是示意性地示例激光雷达设备的右距离测量模块的发射器和接收器的布置的范例的部分横截面视图；图5B是沿图5A中的线VB-VB取得的横截面视图；图6A是发射器的第二范例布置的横截面视图；图6B是发射器的第三范例布置的横截面视图；图6C是发射器的第四范例布置的横截面 视图；图7A是接收器的第六范例布置的横截面视图；图7B是接收器的第七范例布置的横截面视图；图7C是接收器的第八范例布置的横截面视图；图8A是示意性地示例根据第一实施例的修改例的激光雷达设备的安装布置的范例的透视图；图8B是沿对应于图5B的图8A中的线VIIIB-VIIIB取得的横截面视图；图9A是示意性地示例根据本发明的第二实施例的激光雷达设备的外壳的横截面视图；图9B是沿图9A中的线IXB-IXB取得的横截面视图；图IOA是根据本发明的第三实施例的激光雷达设备的横截面视图；图IOB是根据第三实施例的修改例的激光雷达设备的横截面视图；图IlA是根据本发明的第四实施例的激光雷达设备的横截面视图；图IlB是图IlA中示例的激光雷达设备的正视图；图IlC是根据第四实施例的修改例的激光雷达设备的横截面视图；图IlD是图IlC中示例的激光雷达设备的正视图；图12A是示意性地示例根据第一至第四实施例中的每一个的激光雷达设备的第一修改结构的视图；图12B是示意性地示例根据第一至第四实施例中的每一个的激光雷达设备的第二修改结构的视图；图12C是示意性地示例根据第一至第四实施例中的每一个的激光雷达设备的第三修改结构的视图；图12D是示意性地示例根据第一至第四实施例中的每一个的激光雷达设备的第四修改结构的视图；图12E是示意性地示例根据第一至第四实施例中的每一个的激光雷达设备的第五修改结构的视图；图13是根据第一至第四实施例中的每一个的修改例的激光雷达设备的一个侧视图；图14A是示意性地示例激光雷达设备的布置的范例的横截面视图；图14B是示意性地示例激光雷达设备的布置的替代范例的横截面视图；图14C是示意性地示例激光雷达设备的布置的另一范例的横截面视图；图15A至I 是示意性地示例在激光雷达设备接收直接回波或多重回波时引起的问题的视图；以及图16A和16B是示意性地示例根据本发明的第一范例方面的第二实施例的激光雷达设备的特征的视图。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的实施例。在这些实施例及它们的修改例中，其间省略或简化了分配有相似参考符号的相似部分以避免冗余的描述。第一实施例以下将描述施加有根据本发明的第一实施例的激光雷达设备的驾驶员辅助系统
Io参照图1，驾驶员辅助系统I安装在车辆10中并包括激光雷达设备30和报警模块 20。激光雷达设备30设计为发出激光波，特别是激光脉冲。激光雷达设备30还设计为接收基于发出的激光脉冲的回波，并使用所接收的回波来探测预定搜索区域内的目标。报警模块20安装在车辆驾驶室内部，并且设计为给予车辆10的占据者，特别是驾驶员，表示至少一个目标在至少一个搜索区域内的可见或可听信息。激光雷达设备30放置在连接至车辆10的主体IOA的前端的牌照12与主体IOA的前端之间。特别是，根据此实施例的激光雷达设备30放置在牌照12与机动车辆MV的保险杠14之间；保险杠14至少构成主体IOA的前端。需要注意，在此实施例中，车辆10的相对于车辆10的前进方向的右侧方向，其平行于车辆10的宽度方向(水平方向)，有时将称为车辆10的右方向。车辆10的相对于车辆10的前进方向的左侧方向，其平行于车辆10的宽度方向(水平方向)，有时将称作车辆10的左方向。激光雷达设备30提供右搜索区域SR和左搜索区域SL作为所述至少一个搜索区域。右搜索区域SR是从其上安装了激光雷达设备30的车辆10的主体IOA的头部起的右侧景；右搜索区域SR由沿激光雷达设备30的右侧方向发出的激光脉冲形成。左搜索区域SL是从其上安装了激光雷达设备10的主体IOA的头部起的左侧景；左搜索区域SL由沿激光雷达设备30的左侧方向发出的激光脉冲形成。例如，右搜索区域SR基本上覆盖沿平行于车辆10的宽度方向的水平方向，预定在车辆10的前面的从参考线RLl至线LI的扇形形状(见图I)。例如，参考线RLl沿右侧方向延伸且通过激光雷达设备30的右侧激光脉冲发出点，而线LI也通过右侧激光脉冲发出点。形成于参考线RL与线LI之间的中心角Θ I预设定为例如15度。类似地，左搜索区域SL基本上覆盖沿平行于车辆10的宽度方向的水平方向，预定在车辆10的前面的从参考线RL2至线L2的扇形形状(见图I)。参考线RL2沿左侧方向延伸且通过激光雷达设备30的左侧激光脉冲发出点。线L2也通过左侧激光脉冲发出点。形成于参考线RL2与线L2之间的中心角Θ 2预设定为例如15度。能够确定沿右侧方向的右搜索区域SR的延伸范围，以辅助车辆10的驾驶员18对车辆10前面的右侧盲区的可见性。类似地，能够确定沿左侧方向的左搜索区域SL的延伸范围，以辅助车辆10的驾驶员18对车辆10前面的左侧盲区的可见性。以与平行于车辆10的宽度方向的水平方向相同的方式，右和左搜索区域SR和SL中的每一个沿平行于车辆10的高度方向的竖直方向覆盖基本扇形的形状。具体地，参照图2，当车辆10接近例如作为道路的目标区段的盲丁字路口时，激光雷达设备30设计为使得右和左搜索区域SR和SL覆盖用于图2中示例的驾驶员18的任何盲区的至少部分。这容许激光雷达设备30探测存在于右侧盲区中的障碍19。需要注意，丁字路口定义为其中一条道路与另一条道路以直角接合但不与该另一条道路交叉的道路交汇处。图3示意性地示例从牌照12的后面观看时，车体10的主体IOA的头部上的激光雷达设备30的安装布置的范例。参照图3，激光雷达设备30包括具有基本矩形的空心平行六面体形状的外壳31。外壳31具有一对主侧壁3Ial和31a2和四个次侧壁31b。每个主侧壁3Ial和31a2的面积设定为小于牌照12的背面12BA的面积。激光雷达设备30的外壳31以其主侧壁31al安装在牌照12的背面12BA的中心上，使得一对次侧壁31bl平行于车辆10的宽度方向，该一对次侧壁31bl的面积大于另一对次侧壁31b2的面积。外壳31也具有形成于构成外壳31的右侧壁的一个次侧壁31b2上的照射窗口 33al和接收窗口 34al。照射窗口 33al和接收窗口 34al布置在右侧壁31b2上，使得照射窗口 33al沿车辆10的高度方向在接收窗口 34al以上。具体地，照射窗口 33al用于沿右侧方向经其照射从激光雷达设备30发出的激光脉冲。沿右侧方向经照射窗口 33al照射的激光脉冲提供右搜索区域SR。接收窗口 34al用于经其接收由设置于右搜索区域SR内的目标对激光脉冲的反射而生成的回波。S卩，激光雷达设备30的激光脉冲离开部分和回波进入部分沿车辆10的高度方向对准。类似地,外壳31具有形成于构成外壳31的左侧壁的另一次侧壁31b2上的照射窗口 33a2和接收窗口 34a2(见图4)。照射窗口 33a2和接收窗口 34a2也布置在左侧币31b2上，使得照射窗口 33a2沿车辆10的高度方向在接收窗口 34a2以上。S卩，右侧照射窗口 33al和接收窗口 34al沿车辆10的高度方向对准，并且左侧照射窗口 33a2和接收窗口 34a2沿车辆10的高度方向对准。这使得与右侧窗口对33al和34al以及左侧窗口对33a2和34a2中的每一个沿车辆10的前进和后退方向布置的情况相t匕，扩展分别的右和左搜索区域SR和SL的有效角度范围成为可能。这导致激光雷达设备10的目标探测范围的扩展。下面将充分描述分别的右和左搜索区域SR和SL的有效角度范围。牌照12设置有一对穿过牌照12的顶部形成的孔12a和12b。外壳31设置有穿过外壳31的顶部形成的与该一对孔12a和12b对准的一对孔35和36。将一对螺杆插入孔12a和12b和对应的孔35和36并进入保险杠14中并将螺杆紧固到保险杠14中容许牌照12与激光雷达设备30 —起螺纹安装到保险杠14。如上所述，因为主侧壁31al和31a2中的每一个的面积小于牌照12的背面12BA的面积，所以外壳31安装在牌照12的背面12BA内。即，形成在右侧壁31b2上的右侧窗口对33al和34al设置为靠近牌照12的背面12BA的中心并远离牌照12的一侧；牌照12的该一侧对应于沿车辆10的宽度方向的右侧壁 31b2。类似地，形成在左侧壁31b2上的左侧窗口对33a2和34a2设置为靠近牌照12的背面12BA的中心并远离牌照12的一侧；牌照12的另一侧对应于沿车辆10的宽度方向的左侧壁31b2。
图4示意性地示例了驾驶员辅助系统I的功能结构以及外壳31中安装的激光雷达设备30的功能结构的范例。激光雷达设备30包括右距离测量模块40、左距离测量模块50、以及信号处理模块60 ;这些模块40、50和60安装在外壳31中。需要注意，图3的示例中省略了模块40、50和60以简单地示例外壳31的结构。右距离测量模块40设计为探测右搜索区域SR内的目标，并且左距离测量模块50设计为探测左搜索区域SL内的目标。具体地，右距离测量模块40设置有发射器42、接收器44、以及距离计算器48。发射器42用于发射激光脉冲，且接收器44用于接收由目标对发射的激光脉冲的反射而生成的回波。
例如，发射器42包括例如发光元件42a和透镜系统42b (见图5A)。在每次发射定时信号从距离计算器48或信号处理模块60输入至发光元件42a时，发光元件42a发出激光脉冲，使得发出的激光脉冲经由透镜系统42b形成覆盖右搜索区域SR的扇形激光束。扇形形状的右搜索区域SR划分成多个单元区段，每个单元区段具有预设定的中心角。接收元件44a布置为独立接收从右搜索区域SR的单元区段中的对应的一个区段到达的回波。接收器44包括例如接收元件44a和透镜系统44b。接收元件44a包括由例如沿车辆10的宽度方向对准的光电二极管阵列构成的多个独立的光接收区。具体地，接收元件44a的光接收区布置为分别对应于单元区段，使得从每个单元区段到达的回波经由透镜系统44b由接收元件44a的独立的接收区中的对应的一个接受区接收。另外，接收元件44a的独立的接收区中的每一个设计为接收对应的回波，生成具有取决于对应的回波的强度的电压水平的接收信号，并放大接收信号，从而将放大的接收信号供应至距离计算器48。S卩，全部投射在右搜索区域SR上的光通过接收元件44a的光接收区接收，且基本同时或逐个部分地扫描接收元件44a的光接收区，使得获得对应于右搜索区域SR的单元区段的接收信号。以上提出的基于发射器42和接收器44的结构的激光束发射和接收方法将称作批扫描方法。距离计算器48用于基于来自目标的对应回波测量从每个激光脉冲的输出至对应的放大的接收信号。距离计算器48还用于基于测量的时间长度来计算从设备30至对应的目标的距离，对应的目标存在于沿车辆10的宽度方向的对应的回波的到达方位上。然后，距离计算器48用于向信号处理器60供应针对对应的回波的从设备30至对应的目标的距离。左距离测量模块50以与右距离测量模块40相同的结构设置有发射器52、接收器54、以及距离计算器58。右距离测量模块40的描述能够适用于左距离测量模块50，只要以左搜索区域SL代替右搜索区域SR，并且以发射器52、接收器54、以及距离计算器58代替发射器42、接收器44、以及距离计算器48即可。从而，省略了左距离测量模块50的描述。需要注意，发射器42和52中的每一个具有预定的照射视野，从发射器42和52中对应的一个发射的激光脉冲照射该照射视野。另外，接收器44和54中的每一个具有预定的接收视野，预定的接收视野定义为使得其能够接收照射在对应的接收视野内的任何激光脉冲。以下，将详细描述发射器42的照射视野、接收器44的接收视野、发射器42的右搜索区域SR之间的关系。发射器的照射视野具有关于从发射器的发射的激光束的光轴，即中心轴，对称的基本扇形的形状；扇形形状具有给定的中心角。即，发射器的照射视野是可由发射器发射的激光脉冲的预定水平和竖直角度范围的组合。可由发射器发射的激光脉冲的水平和竖直角度范围以下称作发射器的水平和竖直角度范围。发射器的水平和竖直角度范围中的每一个取决于对应的发射体42a和对应的光学系统42b的组合的特性而变化。通常，发射器的照射视野不包括杂散光，换句话，对应光学系统和/或对应发出器内的光的散射成分，所照射至的任何视野。光的该散射成分通常可以具有小的量，但是可以在对应的发射器的宽的水平和竖直角度范围上照射。
作为考虑发射器的特性的结果，根据此实施例的发射器的照射视野定义为发射器的限定的水平和竖直角度范围。从发射器发射的限定的水平和竖直角度范围内的激光脉冲的强度等于或大于沿作为参考方向的给定方向照射的激光脉冲的最大强度的分数。例如，根据此实施例的从发射器42发射的激光脉冲的强度等于或大于沿参考方向照射的激光脉冲的最大强度的1/2、Ι/e或1/e2 ；e为奈培常数，即自然对数的底。接收器的接收视野具有关于接收器的光轴对称的基本扇形的形状作为水平和竖直束轮廓中的每一个；扇形形状具有给定的中心角。即，接收器的接收视野是可由接收器接收的回波的预定水平和竖直角度范围的组合。可由接收器接收的回波的水平和竖直角度范围以下将称作接收器的水平和竖直角度范围。接收器的水平和竖直角度范围中的每一个根据对应的接收元件44a和对应的透镜系统44b的组合的特性变化。通常，接收器不接收许多杂散光，换句话说，来自对应的光学系统和/或对应的接收元件内部的散射光。典型地，仅少量的散射光由接收器接收，但它们可以是从接收器的宽的水平和素质角度范围上接收的。作为考虑接收器的特性的结果，根据此实施例的接收器的接收视野定义为接收器的限定的水平和竖直角度范围。由接收器接收的限定的水平和竖直角度范围内的回波的强度等于或大于沿作为参考方向的给定方向接收的回波的最大强度的分数。例如，根据此实施例的由接收器44接收的回波的强度等于或大于沿参考方向接收的回波的最大强度的1/2、Ι/e 或 1/e2。需要注意，根据此实施例的右搜索区域SR的有效角度范围由照射视野内的第一角度范围和接收视野内的第二角度范围之间的交叠定义。第一角度范围定义为照射视野内未受牌照12或保险杠14遮挡的角度范围。第二角度范围定义为接收视野内未受牌照12或保险杠14遮挡的角度范围。S卩，右搜索区域SR由照射视野内确定的第一角度范围和接收视野内确定的第二角度范围的组合定义。第一角度范围确定为使得在第一角度范围内照射的激光脉冲不受牌照12或保险杠14的遮挡。第二角度范围定义为使得在第二角度范围内接收的回波未受到牌照12或保险杠14的遮挡。具体地，根据此实施例的激光雷达设备30设计为使得定义右搜索区域SR的参数被调整为实现期望的视野来作为右搜索视野SR。参数包括发射器42的照射视野的第一角度范围以及接收器44的接收视野的第二角度范围。参数还包括右侧壁31b2与牌照12的对应的侧壁之间的位置关系，诸如其间的距离；以及外壳31的厚度，换句话说，牌照12与保险杠14之间的距离。接下来，以下将描述如何将发射器42和接收器44设置在车辆10的主体IOA的头部中，换句话说，根据此实施例如何确定参数。图5A示意性地示例从牌照12的后侧观看时，主体IOA的头部中的右距离测量模块40的发射器42和接收器44的布置的范例。图5B是沿图5A中的线VB-VB取得的横截面视图。需要注意，左距离测量模块50的发射器52和接收器54的布置与右距离测量模块40的发射器42和接收器44的布置基本相同。为此原因，后面将典型地描述右距离测量模块40的发射器42和接收器44的布置。即，省略左距离测量模块50的发射器52和接收器54的布置的描述。另外，需要注意，沿车辆10的行进方向，即前进-后退方向，车辆10的前侧将简单 地称作前侧，并且沿车辆10的行进方向，车辆10的后侧将简单地称作后侧。图5A示意性地示例沿车辆10的竖直方向，右距离测量模块40的发射器42的照射视野Al的第一轮廓，并且图5B示意性地示例沿车辆10的水平方向，右距离测量模块40的发射器42的照射视野Al的第二轮廓。类似地，图5A示意性地示例沿车辆10的竖直方向，右距离测量模块40的接收器44的接收视野AR的第一轮廓，并且图5B示意性地示例沿车辆10的水平方向，右距离测量模块40的接收器44的接收视野AR的第二轮廓。右搜索区域SR由照射视野Al与接收视野AR之间的交叠的组合定义。例如，激光雷达设备30配置为例如沿竖直和水平方向中的每一个调整从发射器42照射的激光脉冲的光轴相对于车辆10的前进-后退方向的梯度以及接收器44的光轴相对于车辆10的前进-后退方向的梯度。特别是，如图5B中示例的，沿车辆10的前进-后退方向的照射视野Al的前边Al相对于牌照12的背面12BA设置于后面，即设置于牌照12的背面12BA的空间。沿车辆10的前进-后退方向的照射视野Al的后边BI相对于保险杠14的前端14A设置于前面，即与保险杠14的前端14A间隔开。类似地，如图5B中所示例，沿车辆10的前进-后退方向的接收视野AR的前边A2相对于牌照12的背面12BA设置于后面，即，与牌照12的背面12BA间隔开。沿车辆10的前进-后退方向的接收视野AR的后边B2相对于保险杠14的前端14A设置于前面，即与保险杠14的前端14A间隔开。右距离测量模块40的发射器42的布置容许发射器42的沿车辆10的右侧方向扩展的照射视野Al与牌照12的背面12BA和保险杠14的前端14A中的每一个都不交叠。右距离测量模块40的接收器44的布置也容许接收器44的沿车辆10的右侧方向扩展的接收视野AR与牌照12的背面12BA和保险杠14的前端14A中的每一个都不交叠。即，甚至在由对发射器42照射的激光脉冲的直接反射生成“直接回波”和/或由对发射器42照射的激光脉冲的多重反射生成“多重回波”时，照射视野Al和接收视野AR中的至少之一相对于牌照的背面12BA和保险杠14的前端14A的位置关系也将防止接收器44接收直接回波和/或多重回波。图5B中示例的沿车辆10的水平方向的发射器42和接收器44的布置是它们的各种布置的范例。以下，将描述作为图5B中示例的布置的修改例的发射器42和接收器44的其它布置。图6A至6C示例沿车辆10的水平方向的其它照射视野AIA至AIC，其能够由发射器42的其它布置形成。以下，图5B中所示例的照射视野Al的前边Al和后边BI不与牌照12的背面12BA和保险杠14的前端14A交叠的发射器42的布置称作第一范例布置。另外，图6A至6C中所示例的发射器42的布置分别称为第二至 第四范例布置。图6A示意性地示例第二范例布置，其中，发射器42设置成使得从发射器42发射的激光脉冲照射至牌照12的部分。在第二范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的发射器42的第二照射视野AIA的前边Al与牌照12的背面12BA交叠。沿车辆10的前进-后退方向的照射视野AIA的后边BI相对于保险杠14的前端14A设置于前面。需要注意，沿车辆10的前进-后退方向的发射器42的照射视野AIA的前边Al与牌照12的背面12BA交叠的陈述意指牌照12的背面12BA的部分设置于照射视野AIA内。图6B示意性地示例第三范例布置，其中，发射器42设置成使得从发射器42发射的激光脉冲照射至保险杠14的前端14A的部分。在第三范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的照射视野AIB的前边Al相对于牌照12的背面12BA设置于后面。沿车辆10的前进-后退方向的照射视野AIB的后边BI与保险杠14的前端14A交叠。需要注意，沿车辆10的前进-后退方向的发射器42的照射视野AIB的后边BI与保险杠14的前端14A交叠的陈述意指保险杠14的前端14A的部分设置于照射视野AIB内。图6C示意性地示例第四范例布置，其中，发射器42设置成使得从发射器42发射的激光脉冲照射至牌照12的背面12BA的部分和保险杠14的前端14A的部分。在第四范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的照射视野AIC的前边Al与牌照12的背面12BA交叠，且沿车辆10的前进-后退方向的照射视野AIC的后边BI与保险杠14的前端14A交叠。图7A至7C示例沿车辆10的水平方向的其它接收视野ARA至ARC，其能够由接收器44的其它布置形成。以下，图5B中所示例的接收视野AR的前边A2和后边B2不与牌照12的背面12BA和保险杠14的前端14A交叠的接收器44的布置称作第五范例布置。另外，图7A至7C中示例的接收器44的布置分别称为第六至第八范例布置。图7A示意性地示例第六范例布置，其中接收器44设置成使得牌照12的部分包括在接收视野ARA内。具体地，在第六范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的接收器44的接收视野ARA的前边A2与牌照12的背面12BA交叠，即牌照12的背面12BA的部分设置于接收视野ARA内。沿车辆10的前进-后退方向的接收视野ARA的后边BI相对于保险杠14的前端14A设置在前面。图7B示意性地示例第七范例布置，其中接收器44设置成使得保险杠14的部分包括在第二接收视野ARB内。具体地，在第七范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的接收视野ARB的前边A2相对于牌照12的背面12BA设置于后面。沿车辆10的前进-后退方向的接收视野ARB的后边B2与保险杠14的前端14A交叠。需要注意，沿车辆10的前进-后退方向的接收器44的接收视野ARB的后边B2与保险杠14的前端14A交叠的陈述意指保险杠14的前端14A的部分设置于接收视野ARB内。图7C示意性地示例第八范例布置，其中接收器44设置成使得牌照12的背面12BA的部分以及保险杠14的前端14A的部分包括在接收视野ARC内。在第八范例布置中，沿车辆10的前进-后退方向的接收视野ARC的前边A2与牌照12的背面12BA交叠，且沿车辆10的前进-后退方向的接收视野ARC的后边B2与保险杠14的前端14A交叠。以下表I示出了发射器42的第一至第四范例布置和接收器44的第五至第八范例布置的组合。表I
权利要求
1.一种安装于车辆中的激光雷达设备，所述车辆具有连接至所述车辆的一个纵向端并沿所述车辆的宽度方向延伸的牌照，所述激光雷达设备包括 外壳，放置在所述牌照与所述一个纵向端之间； 发射器，安装在所述外壳中并具有预定照射视野，所述发射器配置为通过所述外壳的照射部分沿所述照射视野发射激光波，所述照射视野沿相对于所述车辆的行进方向的至少一个侧方向定义；以及 接收器，安装在所述外壳中并具有对应于所述照射视野的预定接收视野，所述接收器配置为以所述预定接收视野来接收通过所述外壳的接收部分的回波，所述回波从所述照射视野到达所述接收器，并且基于所发出的激光波，所述牌照具有第一光反射部分，所述一个纵向端具有第二光反射部分， 其特征在于，所述外壳的所述照射部分和所述接收部分设置为比靠近沿所述车辆的所述宽度方向的所述牌照的侧边更靠近沿所述车辆的所述宽度方向的所述牌照的中间部分，所述牌照的所述侧边对应于所述照射视野的所述至少一个侧方向，并且 所述照射视野和所述接收视野中的至少之一相对于所述第一光反射部分和所述第二光反射部分具有预定位置关系，并且即使在从所述发射器发射的激光波由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的至少之一反射时，所述预定位置关系也将防止所述接收器接收基于由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的所述至少之一对所述激光波的反射的回波。
2.根据权利要求I所述的激光雷达设备，其特征在于，所述收发器和所述接收器布置为使得所述照射视野和所述接收视野中的至少之一消除与所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的每一个的交叠。
3.根据权利要求I或2所述的激光雷达设备，其特征在于，所述照射视野和所述接收视野中的每一个具有沿所述车辆的纵向方向的第一边和第二边，所述第一边比靠近所述车辆的所述一个纵向端更靠近所述牌照，所述第二边比靠近所述牌照更靠近所述车辆的所述一个纵向端，并且所述收发器和所述接收器布置为使得所述照射视野和所述接收视野中的至少之一的所述第一边与所述第一光反射部分间隔开，并且所述照射视野和所述接收视野中的所述至少之一的所述第二边与所述第二光反射部分间隔开。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述照射部分和所述接收部分沿所述车辆的高度方向对准。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述牌照具有面对所述车辆的所述一个纵向端的表面，并且所述外壳安装在所述牌照的所述表面上，所述激光雷达设备还包括 盖部件，至少安装在所述牌照的所述侧边的表面上，并适于至少覆盖所述牌照的所述侧边的所述表面。
6.根据权利要求5所述的激光雷达设备，其特征在于，所述外壳具有安装在所述牌照的所述表面上的一个侧壁，并且所述盖部件是从所述外壳的所述一个侧壁的外边延伸并安装在所述牌照的所述侧边的所述表面上的凸缘。
7.根据权利要求5所述的激光雷达设备，其特征在于，所述牌照由具有第一硬度的第一部件制成，并且所述盖部件由具有比所述第一硬度低的第二硬度的第二部件制成。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的激光雷达设备，还包括 激光吸收体，形成在所述盖部件上并适于吸收撞击所述激光吸收体的光，所述光具有包括光学波长段、红外波长段、以及紫外波长段的波长段中的任一波长段。
9.根据权利要求I至5中的任一项所述的激光雷达设备，还包括 激光吸收体，至少形成于所述牌照的所述侧边上，并且适于吸收撞击所述激光吸收体的光，所述光具有包括光学波长段、红外波长段、以及紫外波长段的波长段中的任一波长段。
10.根据权利要求I至5和9中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述发射器包括设置在所述外壳中并配置为发出所述激光波的发光元件，并且其特征在于，所述照射视野是基于所述发光元件的位置确定的。
11.根据权利要求I至5、9和10中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述接收器包括设置在所述外壳中并配置为接收所述回波的接收元件，并且其特征在于，所述接收视野是基于所述接收元件的位置确定的。
12.根据权利要求I至5和9至11中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述发射器包括适于调整所述照射视野以使得所述照射视野不包括所述牌照和所述一个纵向端中的至少之一的激光波调整器。
13.根据权利要求I至5和9至12中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述接收器包括适于调整所述接收视野以使得所述接收视野不包括所述牌照和所述一个纵向端中的至少之一的激光波调整器。
14.根据权利要求I至5和9至12中的任一项所述的激光雷达设备，其特征在于，所述至少一个侧方向包括相对于所述车辆的所述行进方向的右侧方向和左侧方向； 所述照射视野包括第一照射视野和第二照射视野，所述第一照射视野沿所述右侧方向定义，所述第二照射视野沿所述左侧方向定义； 所述照射部分定义为所述外壳的第一照射部分和第二照射部分，所述发射器配置为通过所述外壳的所述第一照射部分沿所述第一照射视野发射所述激光波，并且通过所述外壳的所述第二照射部分沿所述第二照射视野发射所述激光波； 所述接收视野定义为所述外壳的第一接收视野和第二接收视野，所述第一充实视野预先确定为对应于所述第一照射视野，所述第二接收视野预先确定为对应于所述第二照射视野； 所述牌照的所述侧边定义为对应于所述第一照射视野的所述右侧方向的第一侧边，和对应于所述第二照射视野的所述左侧方向的第二侧边； 所述外壳的所述第一照射部分和所述第一接收部分设置为更靠近所述牌照的所述中间部分而不是所述牌照的所述第一端； 所述外壳的所述第二照射部分和所述第二接收部分设置为更靠近所述牌照的所述中间部分而不是所述牌照的所述第二端；以及 所述第一照射视野和所述第一接收视野中的至少之一以及所述第二照射视野和所述第二接收视野中的至少之一相对于所述第一光反射部分和所述第二光反射部分具有预定位置关系，并且即使在从所述发射器发射的所述激光波由所述第一光反射部分和所述第二光反射部分中的至少之一反射时，所述预定位置关系也将防止所述接收器接收基于由所述第一光反射部 分和所述第二光反射部分中的所述至少之一对所述激光波的反射的所述回波。
全文摘要
在激光雷达设备中，牌照具有第一光反射部分，且一个纵向端具有第二光反射部分。照射视野和接收视野中的至少之一相对于第一光反射部分和第二光反射部分具有预定位置关系。即使在从发射器发射的激光波由第一光反射部分和第二光反射部分中的至少之一反射时，预定位置关系也将防止接收器接收基于由第一光反射部分和第二光反射部分中的所述至少之一对激光波的反射的回波。
文档编号B60R11/00GK102879789SQ201210241770
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者筈见浩史 申请人:株式会社电装