一种车顶盒的制作方法

本实用新型涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种车顶盒。

背景技术：

近年来，随着计算机、人工智能等技术的不断发展，无人驾驶汽车技术和系统也逐渐成熟。无人驾驶技术的迅速发展给汽车工业带来新的变革和机会。

无人驾驶汽车的基本原理是通过车载传感系统感知道路周围环境，再由车载硬件进行自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标。无人驾驶汽车依赖的传感器包括雷达、惯性测量单元、全球导航卫星系统天线、全球导航卫星系统接收机以及摄像头等。

无人驾驶技术离不开监测识别装置对环境进行监测和识别，由于车顶具有良好的高度、开阔的视野、良好的安装空间，越来越多的监测识别装置会布置在汽车的车顶。如何将不同类型传感器合理的集成到无人驾驶汽车上成为传感器融合面临的问题之一。而现有技术的传感器组合装置通常采用凸起设计，其厚度普遍高于30厘米，使其外观极不美观。当汽车在雷雨、大风天气中行驶时，存在较大阻力。同时，也不便于汽车入库、过桥等。另外，由于传感器组合装置中传感器的布局不够合理，导致感知距离有限，不利于汽车行驶过程中的行为预测。

因此，减小传感器组合装置的厚度、以及使传感器布局合理是亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种车顶盒，车顶盒中的传感器组件布局合理的同时使车顶盒的断面高度达到最优。

本实用新型实施例提供一种车顶盒，所述车顶盒包括：

盒体，所述盒体包括用于将所述车顶盒安装于汽车车顶的底面、环绕所述底面设置的侧面、以及与所述底面相背设置的顶面，所述底面、所述侧面以及所述顶面共同形成收容腔；

定位组件，收容于所述盒体收容腔内；以及

传感器组件，安装于所述盒体并位于所述收容腔内，所述传感器组件包括安装于所述侧面的多个传感器。

上述车顶盒，将传感器组件、以及定位组件收容于车顶盒盒体的收容腔中，实现合理布局的同时减小了车顶盒的断面高度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的车顶盒的内部结构图。

图2为本实用新型实施例提供的车顶盒盒体的立体图。

图3为本实用新型实施例提供的车顶盒的安装示意图。

具体实施方式

为使得对本实用新型的内容有更清楚及更准确的理解，现将结合附图详细说明。说明书附图示出本实用新型实施例的示例，其中，相同的标号表示相同的元件。可以理解的是，说明书附图示出的比例并非本实用新型实际实施的比例，其仅为示意说明为目的，并非依照原尺寸作图。

请结合参看图1和图2，其为本实用新型实施例提供的车顶盒99的内部结构图和车顶盒99盒体10的立体图。车顶盒99包括盒体10、定位组件30、以及传感器组件20。

盒体10包括顶面13、底面11、以及侧面12。其中，底面11用于将车顶盒99安装于汽车(图未示)的车顶，侧面12环绕底面11设置，顶面13与底面11相背设置。顶面13和底面11均为平面。在本实施例中，侧面12为平面，在一些可行的实施例中，侧面12也可以为球面、凹面、弧面，在此不做限定。底面11、侧面12、以及顶面13共同形成收容腔100。盒体10采用具有耐腐蚀、抗变形、不易破损、重量轻等特点的材质制作而成。同时，盒体10具有密封性，达到户外安装的防水等级，以使得车顶盒99能够在雷雨、大风等恶劣天气中稳定运作。

侧面12包括前端面121、后端面122、第一长侧面123、第二长侧面124、以及第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、第四转角面128。具体地，后端面122与前端面121相对设置，当车顶盒99安装于汽车的车顶时，前端面121与汽车的车头朝向一致。第一长侧面123与第二长侧面124相对设置。第一转角面125连接于前端面121和第一长侧面123之间，第二转角面126连接于前端面121和第二长侧面124之间，第三转角面127连接于第一长侧面123和后端面122之间，第四转角面128连接于第二长侧面124和后端面122之间。第一转角面125和第二转角面126分别与前端面121的夹角为第三预设角度，第三转角面127和第四转角面128分别与后端面122的夹角为第四预设角度。其中，第三预设角度和第四预设角度的范围均为120～140度。优选地，第三预设角度和第四预设角度均为135度。在一些可行的实施例中，第三预设角度和第四预设角度也可以为其它角度，在此不做限定。

传感器组件20安装于盒体10并位于收容腔100内。传感器组件20包括安装于侧面12的多个传感器。设置于前端面121的传感器组件20朝向正前方，设置于第一转角面125和第二转角面126的传感器组件20的朝向分别与正前方的夹角为第一预设角度；设置于后端面122的传感器组件20朝向正后方，设置于第三转角面127和第四转角面128的传感器组件20的朝向分别与正后方的夹角为第二预设角度。其中，第一预设角度和第二预设角度的范围均为40～60度。具体地，第一预设角度和第三预设角度相配合，第一预设角度和第三预设角度相加的总和为180度；第二预设角度和第四预设角度相配合，第二预设角度和第四预设角度相加的总和为180度。优选地，第一预设角度和第二预设角度均为45度，以使得设置于第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、以及第四转角面128的传感器组件20的探测角度能够最大化应用于探测外界环境。在一些可行的实施例中，第一预设角度和第二预设角度也可以为其它角度，其余传感器组件20的朝向亦不限于此，在此不再赘述。

传感器组件20包括多个主探测传感器21。主探测传感器21为固态激光雷达。在一些可行的实施例中，主探测传感器21也可以为非固态激光雷达、超声波雷达、红外线雷达、微波雷达、毫米波雷达等具有探测能力的传感器，在此不做限定。主探测传感器21具有检测范围，多个检测范围共同覆盖达到预设检测角度范围。

具体地，主探测传感器21包括多个近距离探测传感器211。多个近距离探测传感器211设置于同一水平面，且多个近距离探测传感器211协同的检测角度范围为预设检测角度范围。其中，预设检测角度范围为250～360度。优选地，多个近距离探测传感器211协同的检测角度范围为360度，以使得车顶盒99的水平探测范围能够全覆盖。每个转角面和前端面121至少设置一个近距离探测传感器211。优选地，主探测传感器21包括五个近距离探测传感器211，五个近距离探测传感器211分别安装于前端面121、第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、以及第四转角面128。在本实施例中，近距离探测传感器211为近距离固态激光雷达，每一近距离固态激光雷达可以覆盖81.7度横向范围的水平视场。五个近距离固态激光雷达分别安装于盒体10的不同方位，且五个近距离固态激光雷达安装于盒体10的同一水平面上，使车顶盒99能够在横向范围的水平视场达到360度全覆盖。在一些可行的实施例中，每一近距离固态激光雷达可覆盖的横向范围水平视场不限于此，近距离固态激光雷达的数量不限于此，近距离固态激光雷达的安装位置亦不限于此，在此不再赘述。预设检测角度范围也可以为其它角度，在此不做限定。

主探测传感器21还包括至少一个远距离探测传感器212。在本实施例中，主探测传感器21包括一个远距离探测传感器212，远距离探测传感器212设置于前端面121。具体地，远距离探测传感器212设置于前端面的正中间。远距离探测传感器212能够从较远的距离开始探测到前方的障碍物、红绿灯等。优选地，远距离探测传感器212为远距离固态激光雷达。在一些可行的实施例中，远距离探测传感器212的数量不限于此，在此不再赘述。

传感器组件20还包括至少一个辅助探测传感器22。在本实施例中，辅助探测传感器22为毫米波雷达。在一些可行的实施例中，辅助探测传感器22也可以为激光雷达、超声波雷达、红外线雷达、微波雷达等具有探测能力的传感器，在此不做限定。

具体地，至少一个辅助探测传感器22设置于第三转角面127和第四转角面128，并分别与设置于第三转角面127和第四转角面128上的近距离探测传感器211形成换道探测组件。换道探测组件用于汽车换道时探测后方的车辆。优选地，两个辅助探测传感器22分别设置于第三转角面127和第四转角面128。在一些可行的实施例中，至少一个辅助探测传感器22可以设置于第三转角面127或者第四转角面128，在此不做限定。

至少一个辅助探测传感器22设置于第一长侧面123和第二长侧面124，并分别与设置于第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、以及第四转角面128的近距离探测传感器211形成转弯探测组件。转弯探测组件用于汽车转弯时探测侧方的车辆。优选地，两个辅助探测传感器22分别设置于第一长侧面123的正中间和第二长侧面124的正中间，且两个辅助探测传感器22位于同一轴线上。安装于第一长侧面123的辅助探测传感器22朝向正左方，安装于第二长侧面124的辅助探测传感器22朝向正右方。在一些可行的实施例中，两个辅助探测传感器22设置于第一长侧面123和第二长侧面124的位置不限于此，在此不再赘述。至少一个辅助探测传感器22可以设置于第一长侧面123或者第二长侧面124，在此不做限定。

至少一个辅助探测传感器22设置于前端面121和后端面122，并分别与设置于前端面121的近距离探测传感器211形成驻车探测组件。驻车探测组件用于汽车泊车。优选地，两个辅助探测传感器22分别设置于前端面121和后端面122。设置于后端面122的辅助探测传感器22还可用于探测后方的车辆。在一些可行的实施例中，至少一个辅助探测传感器22可以设置于前端面121或者后端面122，在此不做限定。

传感器组件20还包括至少一个图像探测传感器23。在本实施例中，图像探测传感器23为摄像头。在一些可行的实施例中，图像探测传感器23也可以为具有拍摄和采集外部环境的传感器，在此不做限定。

至少一个图像探测传感器23设置于第三转角面127和第四转角面128，并分别与设置于第三转角面127和第四转角面128上的近距离探测传感器211和辅助探测传感器22形成换道探测组件。设置于第三转角面127和第四转角面128的图像探测传感器23用于识别停车通道标识、路缘、以及附近车辆等。优选地，两个图像探测传感器23分别设置于第三转角面127和第四转角面128。具体地，两个近距离探测传感器211分别位于第三转角面127连接于第一长侧面123的一端、以及第四转角面128连接于第二长侧面123的一端。两个辅助探测传感器22分别位于第三转角面127和第四转角面128连接于后端面122的一端。两个图像探测传感器23位于近距离探测传感器211和辅助探测传感器22之间。在一些可行的实施例中，换道探测组件中的传感器组件20之间的位置不限于此，在此不再赘述。至少一个图像探测传感器23可以设置于第三转角面127或者第四转角面128，在此不做限定。

至少一个图像探测传感器23设置于第一长侧面123、第二长侧面124、以及第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、第四转角面128，并分别与设置于第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、以及第四转角面128的近距离探测传感器211和设置于第一长侧面123和第二长侧面124的辅助探测传感器22形成转弯探测组件。设置于第一长侧面123和第二长侧面124的图像探测传感器23用于识别停车通道标识、路缘、以及附近车辆等，设置于第一转角面125和第二转角面126的图像探测传感器23用于识别红绿灯、路面交通线、各种交通标识、以及前方的障碍物等。优选地，六个图像探测传感器23分别设置于第一长侧面123、第二长侧面124、以及第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、第四转角面128。具体地，两个近距离探测传感器211分别位于第一转角面125连接于第一长侧面123的一端、以及第二转角面126连接于第二长侧面123的一端。设置于第一转角面125和第二转角面126的图像探测传感器23分别位于近距离探测传感器211靠近前端面121的一侧。设置于第一长侧面123和第二长侧面124的图像探测传感器23分别位于辅助探测传感器22靠近前端面121的一侧，且两个图像探测传感器23位于同一轴线上。在一些可行的实施例中，转弯探测组件中的传感器组件20之间的位置不限于此，在此不再赘述。至少一个图像探测传感器23可以设置于第一长侧面123、第二长侧面124、第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、或者第四转角面128；至少一个图像探测传感器23也可以设置于第一长侧面123、第二长侧面124、第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、第四转角面128中的任意几个面，在此不做限定。

至少一个图像探测传感器23设置于前端面121和后端面122，并分别与设置于前端面121的近距离探测传感器211和设置于前端面121、后端面122的辅助探测传感器22形成驻车探测组件。设置于前端面121的图像探测传感器23用于识别红绿灯、路面交通线、各种交通标识、以及前方的障碍物等。且设置于前端面121的图像探测传感器23可以很直观地监控汽车正前方的障碍物。设置于后端面122的图像探测传感器23用于识别停车通道标识、路缘、以及附近车辆等。优选地，两个图像探测传感器23分别设置于前端面121和后端面122。具体地，设置于前端面121的近距离探测传感器211位于远距离探测传感器212靠近第一转角面125的一侧，设置于前端面121的辅助探测传感器22位于近距离探测传感器211远离远距离探测传感器212的一侧，设置于前端面121的图像探测传感器23位于远距离探测传感器212靠近第二转角面126的一侧。设置于后端面122的图像探测传感器23位于设置于后端面122的辅助探测传感器22靠近第三转角面127的一侧。在一些可行的实施例中，驻车探测组件中的传感器组件20之间的位置不限于此，在此不再赘述。至少一个图像探测传感器23可以设置于前端面121或者后端面122，在此不做限定。

定位组件30收容于盒体10收容腔100内。定位组件30包括惯性测量装置31和至少两个定位装置32。在本实施例中，惯性测量装置31为惯性测量单元(inertialmeasurementunit，imu)，定位装置32为全球导航卫星系统天线。在一些可行的实施例中，定位装置32也可以为北斗卫星导航系统天线等具有定位功能的装置，在此不做限定。具体地，惯性测量装置31设置于收容腔100中部，至少两个定位装置32分别设置于收容腔100的前部和后部。惯性测量装置31和至少两个定位装置32均位于前端面121中点和后端面122中点的连线上。优选地，两个定位装置32分别设置于收容腔100的前部和后部，且位于收容腔100前部的定位装置32与远距离探测传感器212电连接，位于收容腔100后部的定位装置32与惯性测量装置31电连接。定位组件30用于获取汽车的定位信息，而定位装置32和惯性测量装置31、远距离探测传感器212协同运作，能够更精确地获取汽车的方向和位置信息。两个定位装置32会提供两组定位信息，当两个定位装置32设置于同一轴线上时，根据两个定位装置32之间的距离可以更精确地计算出汽车的位置。

盒体10的侧面12与传感器组件20相对应的位置均设置有透明防护件19。其中，透明防护件19可以为但不限于具有高折射率和高透光率的玻璃，以确保传感器组件20可以透过透明防护件19精确地探测到外界信息。

此外，车顶盒99还包括清洁系统(图未示)和散热系统(图未示)。具体地，每一透明防护件19的位置均安装有清洁系统。汽车在行驶过程中，雨水、灰尘、飞虫、以及鸟类粪便等杂质会粘附于透明防护件19上，从而影响传感器组件20探测外界信息。清洁系统用于对透明防护件19进行清洁，从而减小杂质等对传感器组件20运作的影响。散热系统用于散除传感器组件20运作时产生的热量。具体地，传感器组件20运作时，主探测传感器21、以及惯性测量装置31为较大产热源。散热系统用于把主探测传感器21、以及惯性测量装置31运作时产生的热量传导至盒体10外，以减小热量对传感器组件20的影响。

在上述实施例中，将多种传感器组件以及定位组件集成于车顶盒中，具体地，定位装置分别与惯性测量装置、远距离探测传感器电连接，远距离探测传感器与近距离探测传感器电连接，近距离探测传感器分别与辅助探测传感器电连接。并通过合理的布局，使车顶盒达到360度的探测范围，最大程度地利用传感器组件感知周围环境，以保证汽车的行驶安全。同时，通过将多种传感器组件探测到的信息进行融合，可以提高车顶盒的可靠性。其中，主探测传感器为高精度传感器，辅助探测传感器为低精度传感器，两种传感器组件为补偿设计。由于高精度传感器造价较高，低精度传感器造价较低，在某些特定的情况下，车顶盒可以采用多个低精度传感器的相互配合替代高精度传感器，从而降低车顶盒的总体成本。此外，车顶盒中还设置有清洁系统和散热系统，以使得车顶盒具有自清洁功能以及散热功能。车顶盒充分利用有限空间，集多功能于一体，实现了平板式一体化设计，使其断面高度减小，外形美观。安装有车顶盒的汽车，在雷雨、大风天气中行驶时阻力较小，也便于汽车在限高区域(如桥洞、涵洞、车库等)行驶。

请参看图3，其为本实用新型实施例提供的车顶盒99的安装示意图。车顶盒99安装于汽车1000的车顶1100上。具体地，盒体10的底面用于将车顶盒99安装于车顶1100。当车顶盒99安装于汽车1000的车顶1100时，前端面121与汽车1000的车头1200朝向一致。

安装于盒体10收容腔100内的传感器组件(图未示)、定位组件(图未示)均与计算装置(图未示)电连接，传感器组件和定位组件获取的数据均会传输至计算装置。其中，计算装置可以收容于盒体10收容腔100内，也可以为外部设备。当计算装置收容于盒体10收容腔100内时，车顶盒99的散热系统(图未示)还用于将计算装置运作时产生的热量散除至盒体10外。当计算装置为外部设备时，计算装置可以为但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、以及个人数字等具有数据处理功能的电子设备。

传感器组件包括五个近距离探测传感器。其中，每个近距离探测传感器可以覆盖81.7度横向范围的水平视场。五个近距离探测传感器分别安装于盒体10的不同方位，使车顶盒99能够在横向范围的水平视场达到全覆盖。

传感器组件包括一个远距离探测传感器。远距离探测传感器安装于盒体10的前端面121的正中间，且远距离探测传感器从较远的距离开始就能探测到前方的障碍物、红绿灯等。计算装置根据远距离探测传感器探测到的信息提前做算法上的准备，以使得汽车1000能够对前方的障碍物、红绿灯等及时做出反应。

传感器组件包括由分别设置于第三转角面127和第四转角面128的两个近距离探测传感器211、两个辅助探测传感器22、以及两个图像探测传感器23形成的换道探测组件。换道探测组件可以在汽车1000进行换道时，探测后方是否有车辆，从而可以使汽车1000安全地换到左边或右边车道。

传感器组件包括由分别设置于第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、以及第四转角面128的四个近距离探测传感器211和分别设置于第一长侧面123、第二长侧面124的两个辅助探测传感器22和分别设置于第一长侧面123、第二长侧面124、以及第一转角面125、第二转角面126、第三转角面127、第四转角面128的六个图像探测传感器23形成的转弯探测组件。转弯探测组件可以在汽车1000从小路转弯到大路时，探测汽车侧方100米以外朝向汽车1000行驶而来的车辆。计算装置根据转弯探测组件探测到的信息进行决策规划，判断是否要加塞在大路上行驶的车流中。

传感器组件包括由设置于前端面121的一个近距离探测传感器211和分别设置于前端面121、后端面122的两个辅助探测传感器22和两个图像探测传感器23形成的驻车探测组件。驻车探测组件可以用于汽车1000的泊车。计算装置根据驻车探测组件探测到的相关信息进行决策规划，从而提供相应的输出。

当各种传感器组件配合进行运作时，计算装置将图像探测传感器拍摄到的图像信息和其它传感器组件探测到的信息数据进行整合，识别出物体的类型，从而进行更准确的物体行为预测。其中，整合包括前处理和后处理。前处理即是在拍摄到的图像信息和探测到的信息数据中，将关于物体的空间数据进行融合、时间数据进行同步。在后处理时，计算装置通过深度学习后，可以将图像探测传感器拍摄到的图像信息中的语义信息挖掘出来，从而做出更符合现实情况的决策。

定位组件包括一个惯性测量装置和两个定位装置。以汽车1000的车体为基坐标，通过惯性测量装置和定位装置的协同工作，计算输出汽车1000精准的方向和位置信息。汽车1000再根据方向、位置信息和计算装置中预先植入的高精度地图进行导航定位。

在上述实施例中，汽车通过车顶盒实现收集数据、感知分析、决策规划、导航、控制等功能。同时车顶盒中的传感器组件、定位组件与计算装置电连接配合，达到无人驾驶的目的。具体地，汽车利用传感器组件和定位组件收集关于汽车的位置、周围环境信息、交通运行等数据，并将数据同步传输至计算装置。计算装置通过对数据进行分析，根据当前的动态环境和静态环境，判断汽车是否继续前行、进行避让或变道并制定决策。根据决策和计算装置中预先植入的高精度地图，对汽车进行导航。以导航路径为依据，控制汽车相关部件驱动汽车正常行驶。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘且本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

以上所列举的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。