一种面向低速自动驾驶的多传感器平台的制作方法

本实用新型涉及组合导航系统、激光雷达传感器和视觉传感器，尤其是一种适用于搭载多传感器的低速自动驾驶车辆平台，通过多种设备的数据融合与处理，再配合其它部件(比如编码器、车辆嵌入式系统)实现稳定且鲁棒的低速自动驾驶。

背景技术：

自动驾驶是未来汽车发展的必然趋势，而探索自动驾驶技术则需要一个稳定可靠的车辆平台，为了更加深入研究自动驾驶技术，研发此面向低速自动驾驶的多传感器平台，可以根据需要调整传感器数量，甚至更改传感器种类。整体多传感器的兼容性好，能够提高使用效率。

技术实现要素：

为了直观研究自动驾驶技术，本实用新型的目的是提供一种高兼容性且高精度的面向低速自动驾驶的多传感器平台，该平台不仅有较高的集成度，而且也有开放的接口。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向低速自动驾驶的多传感器平台，包括工控机、组合导航系统、激光雷达传感器、视觉传感器、编码器、嵌入式控制系统和外围框架，所述工控机连接激光雷达传感器、视觉传感器、嵌入式控制系统以及组合导航系统，所述工控机与组合导航系统主机直接固定在外围框架之中，组合导航系统天线、激光雷达传感器和视觉传感器通过支架固定在外围框架上，外围框架与车辆底盘直接固联，在车辆底盘之中，搭载着嵌入式控制系统、编码器、电池以及供电系统。

进一步，所述组合导航系统用于实时返回车辆的经纬度位置和航向信息，所述组合导航系统包括主机模块、主辅天线模块和4G天线模块，主机模块摆放位置为以车辆朝向为参考系的外围框架的靠后中心处，其Y轴方向与车辆朝向保持平行，主天线安装在支架上法兰盘的左侧，辅天线则安装在支架上法兰盘的右侧，4G天线安装在车辆底盘之上，主天线到辅天线矢量方向应指向主机模块的Y轴正方向，所以在上述的天线安装方式之下需要进行角度补偿和杆臂补偿。

再进一步，激光雷达传感器装配在外围框架的支架顶上，保持较高的高度，并且激光雷达传感器下的托盘可以调节角度，激光雷达传感器返回路面信息与周边环境外轮廓数据，工控机将对这些数据进行处理。

更进一步，视觉传感器采集视觉区域中的路面图像，总共六个视觉传感器分别安置在支架上的法兰盘上并均匀分布。路面图像被用来检测车辆可行使区域。

外围框架应固联在车辆底盘之上，支架固定在外围框架的中心横梁上，外围框架中的空间应当稍大于上述设备所会占据的空间。

所述工控机为ubuntu16.04系统，利用串口和网口通信来控制或接收所有的传感器、组合导航系统和嵌入式控制系统。在车辆进行低速自动驾驶时，组合导航系统输出车辆经纬度位置和航向信息，工控机结合预定的经纬度坐标将这些信息处理成速度和转向角度输出到车辆嵌入式控制系统，车辆嵌入式控制系统在接收到速度和转向角度信息后将直接控制车辆电机运作，对于视觉传感器采集到的图像，工控机通过深度学习和路面检测算法来获取路面信息而得到可行驶区域。激光雷达传感器返回的点云信息用来判断车辆低速自动驾驶过程中障碍物的情况，当有障碍物出现在车辆前方运行轨迹上时，工控机便向车辆嵌入式控制系统输出刹车命令。

本实用新型的有益效果主要表现在：具有较高的设备载荷和兼容性，更具有使用价值且更有利于自动驾驶研究开发。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。其中：1.激光雷达传感器，2. 组合导航系统天线，3.视觉传感器，4.工控机，5.嵌入式控制系统， 6.组合导航系统，7.编码器，8.外围框架。

图2为本实用新型的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1和图2，一种面向低速自动驾驶的多传感器平台，包括工控机4、组合导航系统6、激光雷达传感器1、视觉传感器3、编码器7、嵌入式控制系统5和外围框架8，所述工控机连接激光雷达传感器、视觉传感器、嵌入式控制系统以及组合导航系统，所述工控机与组合导航系统主机直接固定在外围框架之中，组合导航系统天线、激光雷达传感器和视觉传感器通过支架固定在外围框架上，外围框架与车辆底盘直接固联，在车辆底盘之中，搭载着嵌入式控制系统、编码器、电池以及供电系统。

进一步，所述组合导航系统用于实时返回车辆的经纬度位置和航向信息，所述组合导航系统包括主机模块、主辅天线模块和4G天线模块，主机模块摆放位置为以车辆朝向为参考系的外围框架的靠后中心处，其Y轴方向与车辆朝向保持平行，主天线安装在支架上法兰盘的左侧，辅天线则安装在支架上法兰盘的右侧，4G天线安装在车辆底盘之上，主天线到辅天线矢量方向应指向主机模块的Y轴正方向，所以在上述的天线安装方式之下需要进行角度补偿和杆臂补偿。

再进一步，激光雷达传感器装配在外围框架的支架顶上，保持较高的高度，并且激光雷达传感器下的托盘可以调节角度，激光雷达传感器返回路面信息与周边环境外轮廓数据，工控机将对这些数据进行处理。

更进一步，视觉传感器采集视觉区域中的路面图像，总共六个视觉传感器分别安置在支架上的法兰盘上并均匀分布。路面图像被用来检测车辆可行使区域。

外围框架应固联在车辆底盘之上，支架固定在外围框架的中心横梁上，外围框架中的空间应当稍大于上述设备所会占据的空间。

所述工控机为ubuntu16.04系统，利用串口和网口通信来控制或接收所有的传感器、组合导航系统和嵌入式控制系统。在车辆进行低速自动驾驶时，组合导航系统输出车辆经纬度位置和航向信息，工控机结合预定的经纬度坐标将这些信息处理成速度和转向角度输出到车辆嵌入式控制系统，车辆嵌入式控制系统在接收到速度和转向角度信息后将直接控制车辆电机运作，对于视觉传感器采集到的图像，工控机通过深度学习和路面检测算法来获取路面信息而得到可行驶区域。激光雷达传感器返回的点云信息用来判断车辆低速自动驾驶过程中障碍物的情况，当有障碍物出现在车辆前方运行轨迹上时，工控机便向车辆嵌入式控制系统输出刹车命令。

如图1所示，工控机4同时连接激光雷达传感器1、视觉传感器 3.嵌入式控制系统5和组合导航系统6主机。等待组合导航系统6主机完成初始化进入精确定位状态。在工控机4中加载预定的经纬度坐标轨迹，将该轨迹与组合导航系统6主机输出的实时定位信息做计算处理，输出的控制信息将由串口传输给嵌入式控制系统5处理，再由 5.嵌入式控制系统控制车辆电机达到车辆开动的目的。

在车辆沿预定轨迹的低速自动驾驶中，激光雷达传感器1一直在返回距离车辆的周边三维信息，该三维信息经过工控机4的处理可识别一般障碍物，只要障碍物出现在车辆前方运行轨迹上，工控机4 便向嵌入式控制系统5输出刹车命令。视觉传感器3始终采集图像传输给工控机4，工控机4通过深度学习和路面检测算法得到实际可行使的安全区域。编码器7的信息输出到嵌入式控制系统5，用来计算里程或轮胎转向角度。车辆会在到达最后一个经纬度坐标后停下，并保持传感器运作状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施事例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。