探测器的控制装置和车辆 |
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| 申请号 | CN202023334284.8 | 申请日 | 2020-12-31 | 公开(公告)号 | CN214607324U | 公开(公告)日 | 2021-11-05 |
| 申请人 | 北汽福田汽车股份有限公司; | 发明人 | 李佳; 况爱珍; | ||||
| 摘要 | 本公开涉及一种探测器的控制装置和车辆，涉及车辆控制领域，控制装置设置在车辆上，该控制装置包括：信息采集器、 控制器 和 电机 ，控制器分别与信息采集器和电机连接，电机与探测器连接。信息采集器，用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段的目标 曲率 半径，信息采集器，还用于将道路信息、车辆信息和目标 曲率半径 发送至控制器。控制器用于根据目标曲率半径和预设的半径 阈值 ，确定是否调整探测器的探测 角 度，控制器还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整 电流 发送至电机。电机用于根据调整电流带动探测器旋转调整角度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种探测器的控制装置，其特征在于，所述控制装置(100)设置在车辆(200)上，包括：信息采集器(101)、控制器(102)和电机(103)，所述控制器(102)分别与所述信息采集器(101)和所述电机(103)连接，所述电机(103)与探测器(300)连接，所述探测器(300)设置在所述车辆(200)的头部； |
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| 说明书全文 | 探测器的控制装置和车辆技术领域[0001] 本公开涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种探测器的控制装置和车辆。 背景技术[0002] 随着社会的快速发展，车辆的保有量在不断增加，车辆的智能驾驶技术也得到了广泛的应用。目前，车辆上通常会配备有各种探测器(例如：摄像头、测距雷达等)，以检测车辆在行驶过程中前方是否存在障碍物，车辆根据探测器返回的信息进行自动控制，例如发出危险报警或者自动刹车。但是，通常情况下，探测器只能探测到车辆正前方的物体，当车辆进入弯道之后，车辆的正前方，与车辆行驶过程中需要观测的区域之间可能存在偏差，探测器可能存在探测盲区，降低了探测器的识别效率，导致车辆无法获得车辆进行自动控制所需的全部信息，存在安全隐患。实用新型内容 [0003] 本公开的目的是提供一种探测器的控制装置和车辆，用于提高探测器的识别效率。 [0004] 根据本公开实施例的第一方面，提供一种探测器的控制装置，所述控制装置设置在车辆上，包括：信息采集器、控制器和电机，所述控制器分别与所述信息采集器和所述电机连接，所述电机与探测器连接，所述探测器设置在所述车辆的头部； [0005] 所述信息采集器，用于采集道路信息和车辆信息，并根据所述道路信息和车辆信息，确定所述车辆前方路段的目标曲率半径； [0006] 所述信息采集器，还用于将所述道路信息、所述车辆信息和所述目标曲率半径发送至所述控制器； [0008] 所述控制器，还用于在确定调整所述探测角度的情况下，根据所述目标曲率半径和所述车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将所述调整角度对应的调整电流发送至所述电机； [0009] 所述电机，用于根据所述调整电流带动所述探测器旋转所述调整角度，以使所述探测器按照旋转后的探测角度进行探测。 [0010] 可选地，所述道路信息包括：所述车辆前方预设距离范围内的路网拓扑结构，和所述路网拓扑结构中每个位置对应的曲率半径，所述车辆信息包括所述车辆的位置坐标； [0011] 所述信息采集器用于： [0012] 根据所述路网拓扑结构和所述位置坐标，确定所述车辆在所述路网拓扑结构中的目标位置； [0013] 将所述目标位置对应的曲率半径作为所述目标曲率半径。 [0014] 可选地，所述车辆信息还包括所述车辆的行驶方向；所述控制器用于：根据所述目标位置和所述行驶方向，确定旋转方向，并将所述调整角度和所述旋转方向对应的所述调整电流发送至所述电机，所述调整电流的大小根据所述调整角度确定，所述调整电流的正负根据所述旋转方向确定； [0015] 所述电机，用于根据所述调整电流带动所述探测器按照所述旋转方向旋转所述调整角度。 [0016] 可选地，所述信息采集器与所述控制器通过CAN总线连接。 [0017] 可选地，所述电机为步进电机。 [0019] 可选地，所述控制器用于： [0020] 若所述目标曲率半径小于或等于所述半径阈值，确定调整所述探测角度； [0021] 若所述目标曲率半径大于所述半径阈值，将回正电流发送至所述电机； [0022] 所述电机，用于根据所述回正电流带动所述探测器旋转至初始位置。 [0023] 可选地，所述控制器用于： [0024] 根据所述目标曲率半径和所述车速，确定所述车辆的角速度； [0025] 根据所述角速度，确定所述调整角度。 [0026] 根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆，所述车辆上设置有本公开实施例的第一方面中任一项所述的探测器的控制装置和探测器，所述探测器设置在所述车辆的头部。 [0027] 通过上述技术方案，控制装置设置在车辆上，该控制装置包括：信息采集器、控制器和电机，控制器分别与信息采集器和电机连接，电机与探测器连接，探测器设置在车辆的头部。信息采集器用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段的目标曲率半径，信息采集器还用于将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器。控制器用于根据目标曲率半径和预设的半径阈值，确定是否调整探测器的探测角度，控制器还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机。电机用于根据调整电流带动探测器旋转调整角度，以使探测器按照旋转后的探测角度进行探测。本公开中控制器根据信息采集器采集的道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段是否需要调整探测器，并在需要调整的情况下，根据前方路段的目标曲率半径和车速，通过电机控制探测器的调整角度，以使探测器能够沿着道路的方向进行探测，提高了探测器的识别效率。 [0030] 图1是一种车辆的框图； [0031] 图2是根据一示例性实施例示出的一种探测器的控制装置的框图； [0032] 图3是根据图2实施例示出的一种探测器的探测范围的示意图； [0033] 图4是根据一示例性实施例示出的一种确定调整角度的示意图。 [0034] 附图标记说明 [0035] 控制装置100 车辆200 [0036] 探测器300 信息采集器101 [0037] 控制器102 电机103 具体实施方式[0038] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。 [0039] 在介绍本公开提供的探测器的控制装置和车辆之前，首先对本公开各个实施例所涉及的应用场景进行介绍。该应用场景可以是一种车辆200，如图1所示，该车辆200上设置有探测器300和控制装置100，控制装置100包括信息采集器101、控制器102和电机103。探测器300可以用于探测车辆200前方的物体，信息采集器101可以用于采集信息(如下文提到的道路信息和车辆信息)，控制器102可以接收信息采集器101发送的信息，并通过电机103控制探测器300进行旋转。其中，探测器300可以是摄像头，也可以是雷达，还可以是任一种可以识别前方物体的装置。 [0040] 图2是根据一示例性实施例示出的一种探测器的控制装置的框图，如图2所示，控制装置100设置在车辆200上，包括：信息采集器101、控制器102和电机103，控制器102分别与信息采集器101和电机103连接，电机103与探测器300连接，探测器300设置在车辆200的头部。 [0041] 信息采集器101，用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆200前方路段的目标曲率半径。 [0042] 举例来说，车辆200上设置有控制装置100，控制装置100可以包括：信息采集器101、控制器102和电机103。信息采集器101例如可以是电子地平线，用于采集道路信息和车辆信息。控制器102例如可以是车辆200上设置的AEB(英文：Autonomous Emergency Braking，中文：自动制动系统)中的ECU(英文：Electronic Control Unit，中文：电子控制单元)，控制器102可以通过总线与信息采集器101连接，用于接收信息采集器101发送的道路信息和车辆信息，其中，总线可以是CAN(英文：Controller Area Network，中文：控制器局域网络)总线、I2C(英文：Inter‑Integrated Circuit)总线、SMBus(英文：System Management Bus，中文：系统管理总线)、SPI(英文：Serial Peripheral Interface，中文： 串行外设接口)总线等，本公开对此不做具体限定。控制器102还可以与电机103连接，用于通过电机103控制探测器300进行旋转。电机103可以与探测器300连接，探测器300可以设置在车辆200的头部，例如可以是AEB中的测距模块。 [0043] 信息采集器101可以采集地图信息，并根据地图信息构建车辆200前方预设距离(如两公里)以内的道路信息(如路网拓扑结构和路网拓扑结构中每个位置的曲率半径)，信息采集器101还可以采集车辆信息(如车速和车辆的位置坐标)，并根据车辆信息，确定车辆200在路网拓扑结构中的位置，之后根据路网拓扑结构中每个位置与曲率半径之间的对应关系，确定车辆200前方路段的目标曲率半径。目标曲率半径可以理解为，车辆200前方当前行驶的路段的曲率半径。 [0044] 信息采集器101，还用于将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器102。 [0045] 控制器102，用于根据目标曲率半径和预设的半径阈值，确定是否调整探测器300的探测角度。 [0046] 示例的，信息采集器101在确定目标曲率半径之后，可以将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器102，控制器102可以将目标曲率半径和预设的半径阈值进行比较，在目标曲率半径小于或等于半径阈值的情况下，可以确定需要调整探测器300的探测角度，其中，半径阈值例如可以是300m。在目标曲率大于半径阈值的情况下，可以确定不需要调整探测器300的探测角度。 [0047] 控制器102，还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机103。 [0048] 示例的，控制器102在确定调整探测角度的情况下，可以根据目标曲率半径和车辆信息中的车速，得到探测器300的调整角度。其中，调整角度可以理解为，探测器300在一个调整周期之前的探测角度的基础上，需要旋转的角度。调整周期可以理解为，控制器102按照调整周期(例如可以是0.5s或者1s)重复执行本实施例中，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机103的动作，使得探测器300可以实时根据车辆200前方当前行驶的路段，对探测角度进行调整。 [0049] 具体的，可以预先设定探测角度的调整周期为T，即以T为周期调整探测器300的探测角度。调整角度Δα与目标曲率半径R和车速v之间的关系可以如公式1所示： [0050] Δα＝Tv/R (公式1) [0051] 例如，当调整周期T为1s时，Δα＝v/R。当T＝1s，v＝20m/s，R＝200m时，调整角度Δα＝0.1rad，即在调整周期为1s的情况下，车辆200在曲率半径为200m的弯道上，以20m/s的速度行驶时，探测器300的调整角度为0.1rad。 [0052] 进一步的，在确定旋转角度之后，可以控制探测器300在原来的探测角度的基础上，旋转调整角度。具体的，可以根据调整角度确定对应的调整电流，之后通过向控制探测器300的电机103发送调整电流，其中，调整角度与调整电流之间的对应关系可以是预先建立调整角度与调整电流的映射表，在确定旋转角度之后，在映射表中查找对应的调整电流。也可以是预先通过实验拟合出调整角度与调整电流之间的关系函数，根据关系函数得到对应的调整电流。 [0053] 电机103，用于根据调整电流带动探测器300旋转调整角度，以使探测器300按照旋转后的探测角度进行探测。 [0054] 示例的，电机103在接收到控制器102发送的调整电流之后，可以根据调整电流，带动探测器300旋转对应的调整角度，其中，电机103可以是步进电机。这样，探测器300就可以按照旋转后的探测角度进行探测，从而始终能够沿着道路的方向进行探测，也就是说探测器300始终能够探测车辆200行驶过程中需要观测的区域，提高了探测器300的识别效率。车辆200在弯道上行驶时，探测器300始终探测车辆200正前方(即不对探测器300进行调整的场景)的探测范围如图3(a)所示，探测器300按照旋转后的探测角度进行探测的探测范围如图3(b)所示，可知，探测器300按照旋转后的探测角度进行探测，始终能够探测车辆200行驶过程中需要观测的区域。 [0055] 综上所述，控制装置设置在车辆上，该控制装置包括：信息采集器、控制器和电机，控制器分别与信息采集器和电机连接，电机与探测器连接，探测器设置在车辆的头部。信息采集器用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段的目标曲率半径，信息采集器还用于将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器。控制器用于根据目标曲率半径和预设的半径阈值，确定是否调整探测器的探测角度，控制器还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机。电机用于根据调整电流带动探测器旋转调整角度，以使探测器按照旋转后的探测角度进行探测。本公开中控制器根据信息采集器采集的道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段是否需要调整探测器，并在需要调整的情况下，根据前方路段的目标曲率半径和车速，通过电机控制探测器的调整角度，以使探测器能够沿着道路的方向进行探测，提高了探测器的识别效率。 [0056] 在一种应用场景中，道路信息包括：车辆200前方预设距离范围内的路网拓扑结构，和路网拓扑结构中每个位置对应的曲率半径，车辆信息包括车辆200的位置坐标。 [0057] 信息采集器101用于： [0058] 根据路网拓扑结构和位置坐标，确定车辆200在路网拓扑结构中的目标位置。 [0059] 将目标位置对应的曲率半径作为目标曲率半径。 [0060] 示例的，信息采集器101采集的道路信息可以包括，根据地图信息构建的车辆前方预设距离范围内(如两公里)的路网拓扑结构，和路网拓扑结构中每个位置对应的曲率半径，车辆信息可以包括车辆200的位置坐标(可以理解为GPS坐标，或者经纬度)和车速。需要说明的是，信息采集器101可以按照第一预设周期，更新路网拓扑结构、路网拓扑结构中每个位置对应的曲率半径、车辆200的位置坐标和车速，其中，第一预设周期和上述调整周期可以相同，也可以不同，例如可以是1s。 [0061] 进一步的，信息采集器101可以先根据路网拓扑结构和车辆200位置坐标，确定车辆200在路网拓扑结构中的目标位置，之后可以通过路网拓扑结构与路网拓扑结构中每个位置对应的曲率半径之间的关系，确定目标位置对应的目标曲率半径。具体的，信息采集器101可以预先建立路网拓扑结构中每个位置和对应的曲率半径的预设关系表，在确定车辆 200在路网拓扑结构中的目标位置之后，可以根据预设关系表查找对应的目标曲率半径。 [0062] 在另一种应用场景中，车辆信息还包括车辆200的行驶方向。控制器102用于：根据目标位置和行驶方向，确定旋转方向，并将调整角度和旋转方向对应的调整电流发送至电机103，调整电流的大小根据调整角度确定，调整电流的正负根据旋转方向确定。 [0063] 电机103，用于根据调整电流带动探测器300按照旋转方向旋转调整角度。 [0064] 示例的，信息采集器101采集的车辆信息还可以包括车辆200的行驶方向，控制器102在确定调整角度之后，可以先根据车辆200在路网拓扑结构中的目标位置和车辆200的行驶方向，确定探测器300的旋转方向，之后根据调整角度确定对应的调整电流的大小，并根据旋转方向确定对应的调整电流的正负，例如，当旋转方向为向左旋转时，可以确定调整电流为正，当旋转方向为向右旋转时，可以确定调整电流为负。之后控制器102可以将调整角度和旋转方向对应的调整电流发送至电机103，以使电机103根据调整电流的大小和正负，带动探测器300按照旋转方向(左或者右)，旋转相应的调整角度。 [0065] 具体的，以旋转方向为向左旋转时确定调整电流为正、旋转方向为向右旋转时确定调整电流为负为例来举例说明，如果车辆200在路网拓扑结构中沿顺时针方向行驶，那么可以确定旋转方向为向右旋转，调整电流为负，如果车辆200在路网拓扑结构中沿逆时针方向行驶，那么可以确定旋转方向为向左旋转，调整电流为正。 [0066] 在另一种应用场景中，控制器102用于： [0067] 若目标曲率半径小于或等于半径阈值，确定调整探测角度。 [0068] 若目标曲率半径大于半径阈值，将回正电流发送至电机103。 [0069] 电机103，用于根据回正电流带动探测器300旋转至初始位置。 [0070] 示例的，控制器102在接收到信息采集器101发送的目标曲率半径之后，可以将目标曲率半径与半径阈值进行比较，如果目标曲率半径小于或等于半径阈值，那么可以确定需要调整探测器300的探测角度，如果目标曲率半径大于半径阈值，那么可以将回正电流发送至电机103，电机103可以根据回正电流带动探测器300旋转至初始位置，其中，回正电流可以理解为，可以控制电机103带动探测器300回到初始位置的电流，初始位置可以理解为探测器300的探测区域为车辆200正前方的位置，半径阈值例如可以是300m。 [0071] 具体的，以半径阈值为300m为例来举例说明，当目标曲率半径为200m时，控制器102可以确定需要调整探测角度，当目标曲率半径为400m时，控制器102可以将回正电流发送至电机103，以使电机103根据回正电流控制探测器300旋转至初始位置。 [0072] 在另一种应用场景中，控制器102用于： [0073] 根据目标曲率半径和车速，确定车辆200的角速度。 [0074] 根据角速度，确定调整角度。 [0075] 示例的，控制器102在确定需要调整探测角度的情况下，可以根据目标曲率半径和车速，得到车辆200的角速度，其中，车辆200的角速度ω与目标曲率半径R和车速v的关系可以如公式2所示： [0076] v＝ωR (公式2) [0077] 进一步的，控制器102可以预先设定探测角度的调整周期T，通过将角速度与探测角度的调整周期相乘，可以得到探测器300的调整角度。 [0078] 具体的，如图4所示，曲线C为路网拓扑结构中的一部分，车辆200在调整周期T内从M点行驶至M’点，经过的弧长为Δs，曲线C在M’点处的切线与x轴之间的夹角，和在M点处的切线与x轴之间的夹角之差(即调整角度)为Δα。根据曲率半径R可以得到曲率K。其中，曲率半径R与曲率K之间关系如公式3所示： [0079] K＝1/R (公式3) [0080] 曲率K与Δs和Δα之间关系如公式4所示： [0081] K＝Δα/Δs (公式4) [0082] 车辆200在调整周期T内经过的弧长Δs与调整周期T、车辆200的角速度ω和曲率半径R之间的关系如公式5所示： [0083] Δs＝ωTR (公式5) [0084] 那么，根据公式3、公式4和公式5可以得到调整角度Δα与车辆200的角速度ω和调整周期T之间的关系，如公式6所示： [0085] Δα＝Tω (公式6) [0086] 因此，将公式2代入公式6可以得到公式1，即：Δα＝Tω＝Tv/R。 [0087] 例如，当调整周期T为1s时，Δα＝ω。当T＝1s，ω＝0.1rad/s时，调整角度Δα＝0.1rad，即在调整周期为1s的情况下，车辆200在曲率半径为200m的弯道上，以20m/s的速度行驶时，探测器300的调整角度为0.1rad。 [0088] 综上所述，控制装置设置在车辆上，该控制装置包括：信息采集器、控制器和电机，控制器分别与信息采集器和电机连接，电机与探测器连接，探测器设置在车辆的头部。信息采集器用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段的目标曲率半径，信息采集器还用于将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器。控制器用于根据目标曲率半径和预设的半径阈值，确定是否调整探测器的探测角度，控制器还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机。电机用于根据调整电流带动探测器旋转调整角度，以使探测器按照旋转后的探测角度进行探测。本公开中控制器根据信息采集器采集的道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段是否需要调整探测器，并在需要调整的情况下，根据前方路段的目标曲率半径和车速，通过电机控制探测器的调整角度，以使探测器能够沿着道路的方向进行探测，提高了探测器的识别效率。 [0089] 在一示例性实施例中，还提供一种车辆200，车辆200的框图如图1所示，车辆200上设置有上述实施例中所示的探测器的控制装置100和探测器300，探测器300设置在车辆200的头部。 [0090] 上述实施例中的车辆200上设置的探测器的控制装置100的具体结构已经在有关该控制装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。 [0091] 综上所述，控制装置设置在车辆上，该控制装置包括：信息采集器、控制器和电机，控制器分别与信息采集器和电机连接，电机与探测器连接，探测器设置在车辆的头部。信息采集器用于采集道路信息和车辆信息，并根据道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段的目标曲率半径，信息采集器还用于将道路信息、车辆信息和目标曲率半径发送至控制器。控制器用于根据目标曲率半径和预设的半径阈值，确定是否调整探测器的探测角度，控制器还用于在确定调整探测角度的情况下，根据目标曲率半径和车辆信息中包括的车速，确定调整角度，并将调整角度对应的调整电流发送至电机。电机用于根据调整电流带动探测器旋转调整角度，以使探测器按照旋转后的探测角度进行探测。本公开中控制器根据信息采集器采集的道路信息和车辆信息，确定车辆前方路段是否需要调整探测器，并在需要调整的情况下，根据前方路段的目标曲率半径和车速，通过电机控制探测器的调整角度，以使探测器能够沿着道路的方向进行探测，提高了探测器的识别效率。 [0092] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。 [0093] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。 [0094] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。 |
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