CN111474557A - 复合探测装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合探测装置及车辆。复合探测装置包括：固定支架；发光组件，设于所述固定支架，用于同时发射可见光及不可见光；信号接收处理模块，设于所述固定支架，用于接收被外界物体反射的可见光及不可见光并生成图像数据，并且所述信号接收处理模块能够基于接收所述不可见光处理得到所述物体的距离信息。本实施例利用同一个光源发出的光线同时实现照明、距离探测以及获取图像数据，不可见光既可以用于距离探测，也能够用于生成灰度图像数据，集成多种功能于一体；布置紧凑，不需要在车辆上的不同位置安装多个传感器或探测部件，只需安装一个装置即可，操作更加简便快捷；相较于购买多个传感器来说降低了成本。

Description

复合探测装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆辅助驾驶领域，特别是涉及复合探测装置及车辆。

背景技术

无论在有驾驶员驾驶的车辆、带有自动泊车功能的车辆或是无人驾驶车辆，当车辆需要倒车时，必须要有足够的环境数据支持来保障倒车时的行车安全。从最早的反光镜，到倒车超声波雷达，再到后视的倒车影像、流媒体后视镜等，都是起到观察车辆后方路况和环境的作用；此外，在自动驾驶车辆中，还配备有后视的激光雷达。

同时，为了提醒行人注意到倒车车辆，车辆尾部还必须配备有倒车灯以引起行人注意，从而避免出现危险。

传统倒车程序中，为了获得足够的环境数据支持以完成一个倒车的动作，需要在车上安装多个传感器，这些传感器分散布置于车尾，集成度非常低，各个传感器的功能也相对单一，安装操作复杂且元件成本很高。此外，各部件设于车辆尾部后，线路布置也影响了车辆的外观，如超声波传感器需要在后保险杠开孔，激光雷达则会凸出在车辆尾部，影响整体造型；摄像头、超声波、激光雷达布置分散，走线复杂。

发明内容

基于此，有必要针对传统辅助倒车部件安装复杂且成本高的问题，提供一种复合探测装置及车辆。

一种复合探测装置，包括：

固定支架；

发光组件，设于所述固定支架，用于同时发射可见光及不可见光；

信号接收处理模块，设于所述固定支架，用于接收被外界物体反射的可见光及不可见光并生成图像数据，并且所述信号接收处理模块能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离信息和外界物体上不同部位的深度信息。

上述复合探测装置，至少具有以下有益的技术效果：

本实施例能够同时生成彩色、灰度图像数据，以及距离、3D深度图像数据信息。生成的彩色、灰度图像数据可以输出至显示器直观地显示，也可输入到算法模块中进行识别，最终将识别的结果输出至自动驾驶车辆的控制系统用于日间和夜间辅助驾驶；获得的距离信息和3D深度图像数据信息同时输至自动驾驶车辆的控制系统可用于辅助驾驶。因此基于本实施例可以获得足够的环境数据，从而为自动泊车、倒车提供全方位的数据支持，保障倒车时的行车安全，可以适用于各类车辆及各自动驾驶级别的车辆。此外，发出的可见光具有倒车时辅助倒车和提示行人注意的警示功能。

本实施例中，利用同一个光源发出的光线同时实现照明、获取图像数据以及距离深度探测，不可见光既可以用于生成灰度图像数据，也能够用于生成3D深度信息、距离探测，集成多种功能于一体。利用固定支架作为载体，将发光组件、信号接收处理模块共同集成设于固定支架上，布置紧凑，不需要在车辆上的不同位置安装多个传感器或探测部件，只需安装一个装置即可，操作更加简便快捷；相较于购买多个传感器来说降低了成本。

本实施例只需集成设置一个装置，且连接线可以隐藏于车体，不会明显突出于车辆尾部的多个部位，也无需增加额外的走线与后保险杠开孔，从而保证了车辆外观造型的整体感和美观性。

在其中一个实施例中，所述信号接收处理模块包括：

镜头单元，用于收集被外界物体反射的可见光及不可见光；

处理单元，用于接收被外界物体反射并经所述镜头单元收集的可见光及不可见光,继而生成图像数据，并且所述信号接收处理模块能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离和外界物体上不同部位的深度信息。

在其中一个实施例中，所述处理单元包括RGBCMOS/CCD芯片与ToFCMOS/CCD芯片的组合；或者，所述信号接收处理模块包括RGBDCMOS/CCD芯片。

在其中一个实施例中，所述复合探测装置还包括主控板，设于所述固定支架的背面，所述主控板与所述发光组件通讯连接，用于控制所述发光组件发射可见光及不可见光，并且所述主控板与所述信号接收处理模块通讯连接，用于接收并向外传输所述信号接收处理模块生成的图像数据及距离、深度信息。

在其中一个实施例中，所述发光组件包括：

双波长光源，用于同时发射可见光及红外激光；

匀光透镜，设于所述双波长光源发光方向的前方，用于供所述可见光及所述红外激光通过并将所述可见光及所述红外激光匀化形成特定光斑。

在其中一个实施例中，所述双波长光源发射的红外激光为间隔光脉冲或连续波。

在其中一个实施例中，所述双波长光源发射的红外激光的波长为905nm、940nm或1550nm。

在其中一个实施例中，所述复合探测装置还包括保护盖，覆盖于所述固定支架表面，所述保护盖上设有供所述可见光及所述不可见光通过的通孔。

在其中一个实施例中，所述复合探测装置还包括散热风扇单元，设于所述固定支架后部，用于驱动空气流动以提供散热。

一种车辆，包括车体及以上任一所述的复合探测装置，所述复合探测装置设于所述车体的后部中间。

附图说明

图1为本发明一实施例提供复合探测装置的结构示意图；

图2为图1中复合探测装置的分解图；

图3为图1中复合探测装置安装于车体的立体示意图。

图中，1、车体；

10、复合探测装置；

100、固定支架；110、散热器；

200、发光组件；210、双波长光源；220、匀光透镜；

300、信号接收处理模块；310、镜头单元；320、处理单元；

400、主控板；

500、保护盖；510、通孔；

600、散热风扇单元；610、电连接线；620、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明权利要求所限定的各种实施例进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例，其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例作出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。

对本领域技术人员显而易见的是，提供对本发明的各种实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本发明。

贯穿本申请文件的说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”以及词语的变型，例如“包括有”和“包括”意味着“包含但不限于”，而不意在(且不会)排除其他部件、整体或步骤。结合本发明的特定的方面、实施例或示例所描述的特征、整体或特性将被理解为可应用于本文所描述的任意其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。

应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数的指代，除非上下文明确地另有其他规定。在本发明中所使用的表述“包含”和/或“可以包含”意在表示相对应的功能、操作或元件的存在，而非意在限制一个或多个功能、操作和/或元件的存在。此外，在本发明中，术语“包含”和/或“具有”意在表示申请文件中公开的特性、数量、操作、元件和部件，或它们的组合的存在。因此，术语“包含”和/或“具有”应当被理解为，存在一个或多个其他特性、数量、操作、元件和部件、或它们的组合的额外的可能性。

在本发明中，表述“或”包含一起列举的词语的任意或所有的组合。例如，“A或B”可以包含A或者B，或可以包含A和B两者。

应当理解的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”或“耦合”另一个元件，它可以是直接或耦合到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员所通常理解的含义相同。还应理解的是，术语(比如常用词典中限定的那些术语)，应解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的意义来解释，除非在本文中明确地这样限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明一实施例中，提供一种复合探测装置10，包括固定支架100、发光组件200和信号接收处理模块300。发光组件200设于所述固定支架100，用于同时发射可见光及不可见光。信号接收处理模块300设于所述固定支架100，用于接收被外界物体反射的可见光及不可见光并生成图像数据，并且所述信号接收处理模块300能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离信息和外界物体上不同部位的深度信息。

具体的，信号接收处理模块300接收可见光后能生成彩色图像数据，接收不可见光后能生成灰度图像数据用于夜视。

与此同时，信号接收处理模块300接收被外界物体反射的不可见光后，能够根据接收所述不可见光与发射不可见光之间的时间差计算得到所述外界物体的距离信息；还能获知外界物体表面各个部位与信号接收处理模块300之间的距离，生成3D深度图像数据信息，从而实现3D点云识别和深度信息探测。

基于上述原理，本实施例中，生成的彩色、灰度图像数据可以输出至显示器直观地显示，也可输入到算法模块中进行识别，最终将识别的结果输出至自动驾驶车辆的控制系统用于日间和夜间辅助驾驶；获得的距离信息和3D深度图像数据信息同时输至自动驾驶车辆的控制系统用于辅助驾驶，所得到的3D深度图像数据还可以进行SLAM(simultaneouslocalization and mapping，即时定位与地图构建)处理，形成用于倒车或自动泊车的环境3D数据，用于车辆的精准操作。因此基于本实施例可以获得足够的环境数据，从而为自动泊车、倒车提供全方位的数据支持，保障倒车时的行车安全，可以适用于各类车辆及各自动驾驶级别的车辆。此外，发出的可见光具有倒车时辅助倒车和提示行人注意的警示功能。

本实施例中，利用同一个光源发出的光线同时实现照明、获取图像数据以及距离深度探测，不可见光既可以用于生成灰度图像数据，也能够用于生成3D深度信息、距离探测，集成多种功能于一体。利用固定支架100作为载体，将发光组件200、信号接收处理模块300共同集成设于固定支架100上，布置紧凑，不需要在车辆上的不同位置安装多个传感器或探测部件，只需安装一个装置即可，操作更加简便快捷；相较于购买多个传感器来说降低了成本。

本实施例只需集成设置一个装置，且连接线可以隐藏于车体1，不会明显突出于车辆尾部的多个部位，也无需增加额外的走线与后保险杠开孔，从而保证了车辆外观造型的整体感和美观性。

参考图2，在一些实施例中，所述信号接收处理模块300包括：

镜头单元310，用于收集被外界物体反射的可见光及不可见光；

处理单元320，设于所述匀光透镜220后侧，用于接收被外界物体反射并经所述镜头单元310收集的可见光及不可见光，继而生成图像数据，并且所述信号接收处理模块300能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离信息和外界物体上不同部位的深度信息。

被外界物体反射的可见光及不可见光从镜头单元310中穿过时，镜头单元310可调节光线使其以特定的角度被处理单元320接收并处理。

参考图2，在一些实施例中，所述处理单元320包括RGB CMOS/CCD芯片与ToF CMOS/CCD芯片的组合；或者，所述信号接收处理模块300包括RGBD CMOS/CCD芯片。

具体的，以不可见光为红外光为例，信号接收处理模块300采用常规RGB CMOS/CCD芯片+ToF CMOS/CCD芯片方案时，RGB CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)或CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)芯片可用于生成彩色图像，ToF CMOS或ToF CCD芯片可接收红外光并生成深度和灰度图像，通过校核像素的方式可将彩色图像与灰度图像数据融合，ToF CMOS或ToF CCD芯片接收红外光还可处理得到距离信息。ToF(time of Flight，飞行时间)原理：向目标物体连续发送不可见光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行往返时间来得到目标物距离，通过探测物体各个部位反射的光线还能获知物体表面各个部位与信号接收处理模块300之间的距离，并可以获得表征不同部位距离的深度图像，从而实现3D点云识别和深度信息探测。

信号接收处理模块300采用RGBD CMOS或RGBD CCD芯片该方案时，既对可见光有响应，也对于红外光有响应，因此从可以通过该芯片同时输出彩色、深度(灰度)图像、距离信息，并且还能同时输出彩色视频图像。

参考图2，在一些实施例中，复合探测装置10还包括主控板400，设于所述固定支架100的背面，所述主控板400与所述发光组件200通讯连接，用于控制所述发光组件200发射可见光及不可见光，并且所述主控板400与所述信号接收处理模块300通讯连接，用于接收所述信号接收处理模块300生成的图像数据及距离、深度信息，并将所述图像数据及距离、深度信息向外传输。具体的，控制信号输至主控板400后，主控板400可控制发光组件200发射可见光及不可见光，光线接触到外界物体后被反射；信号接收处理模块300接收被外界物体反射的可见光及不可见光并得到图像数据及距离、深度图像数据信息后传输至主控板400；主控板400将图像数据输出至显示器直观地显示，也可输入到算法模块中进行识别，最终将识别的结果输出至自动驾驶车辆的控制系统用于日间和夜间辅助驾驶，主控板400同时将距离信息和深度信息输至自动驾驶车辆的控制系统用于辅助驾驶。

参考图2，在一些实施例中，所述发光组件200包括：

双波长光源210，用于同时发射可见光及红外激光；

匀光透镜220，设于所述双波长光源210发光方向的前方，用于供所述可见光及所述红外激光通过并将所述可见光及所述红外激光匀化形成光斑以达到需要的光斑、光强及发散均匀度；

具体的，双波长光源210可通过固定板设于固定支架100表面，主控板400可通过驱动器驱动双波长光源210发光。双波长光源210发射的红外激光被信号接收处理模块300接收后，一方面用于生成灰度图像，另一方面红外激光可以用于实现红外面阵探测，信号接收处理模块300通过接收红外面阵激光的反射光可以生成距离信息用于距离探测，即组成flash LiDAR(泛光面阵式激光雷达)。当信号接收处理模块300中采用ToF CMOS或ToF CCD芯片时，距离信息的生成主要基于ToF(time of Flight，飞行时间)原理：通过向目标物体连续发送不可见光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行往返时间来得到目标物距离。其中，在脉冲间接飞行时间的测量中，物体的距离是通过距离选通法进行感知和探测的。当然，信号接收处理模块300中还可采用APD阵列、PIN阵列等其他形式的光电探测器件用于获取距离信息，此处不作限制。

双波长光源210发射的可见光及不可见光从匀光透镜220中穿过时，匀光透镜220可将光线匀化形成光斑以达到需要的光强及发散均匀度；均匀分布的光斑照射到外界物体表面被反射后得到的反射光强度也更均匀，反射光被信号接收处理模块300接收后处理得到的数据稳定性较好、数值更加精确。

优选的，所述双波长光源210发射的红外激光为间隔光脉冲或连续波。发射光脉冲时,可对于脉冲的脉宽进行特殊的调制，可保证在多台设备同时运行的情况下设备之间不互相干扰。

进一步的，所述双波长光源210发射的红外激光的波长可有多种，优选905nm、940nm或1550nm，经试验，采用905nm和940nm波长的红外激光位于太阳光各波长能量分布的薄弱部分，可以增加系统的信噪比；采用1550nm的优势不仅在于其位于太阳光波长能量分布更弱的部分，更在于其对于人眼更加安全，可以进一步提升发射功率输出，达到更远的探测距离。

当然，在其他一些实施例中，红外激光还可以用其他波长的不可见光替代用于实现图像生成和距离探测，此处不作限制。

参考图2，在一些实施例中，所述双波长光源210有两个，对称设于所述信号接收处理模块300水平方向的两侧。具体的，两个双波长光源210同时发射光信号，可以有效提升发光强度，信号接收处理模块300同时接收对称设置的双波长光源210发射的光线，能够处理得到更精确稳定的辅助驾驶数据信息。

值得说明的是，在其他一些实施例中，可以在车辆内部设置可发射双波长光的光源总成，光源总成通过光纤连接发光单元从而直接发出可见光和不可见光。

参考图1，在一些实施例中，所述复合探测装置10还包括保护盖500，覆盖于所述固定支架100表面以保护所述发光组件200及信号接收处理模块300，所述保护盖500上设有供所述可见光及所述不可见光通过的通孔510。保护盖500通过覆盖发光组件200及信号接收处理模块300以保护发光组件200及信号接收处理模块300，避免部件受碰撞或其他外部因素影响，延长了使用寿命。

参考图1和图2，在一些实施例中，所述固定支架100包括散热支架。具体的，固定支架100后部安装散热器110即可形成散热支架，散热器110可以由多个散热片堆叠组成。行车时，发光组件200、信号接收处理模块300需要持续运行以为驾驶系统提供数据支持，持续运行会产生很大的热量，热量可以通过散热支架及时向外发散，从而可以有效延长装置的使用寿命。

参考图2，在一些实施例中，所述复合探测装置10还包括散热风扇单元600，设于所述固定支架100后部，用于驱动空气流动以提供散热。具体的，散热风扇可通过螺栓620与固定支架100连接，散热风扇单元600驱动空气流动，从而将热量通过流动的空气及时向外发散，达到提升散热效果的作用。优选的，散热风扇单元600有两个，左右对称设于所述固定支架100后部，每个散热风扇单元600通过电连接线610与电源相连。

本发明另一实施例中，提供一种车辆，包括车体1及以上所述的复合探测装置10，所述复合探测装置10设于所述车体1的后部中间。

以上描述中，尽管可能使用例如“第一”和“第二”的表述来描述本发明的各个元件，但它们并未意于限定相对应的元件。例如，上述表述并未旨在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述用于将一个部件和另一个部件区分开。

本文中在本发明的说明书中所使用的术语集仅是为了描述特定的实施例的目的，而并非意在限制本发明。单数的表述包含复数的表述，除非在其间存在语境、方案上的显著差异。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

本领域技术人员可以理解的是，以上所述实施例的各技术特征可以相应地省去、添加或者以任意方式组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，并且，本领域技术人员能够想到的简单变换方式以及对现有技术做出适应性和功能性的结构变换的方案，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，虽然已经参考各种实施例示出和描述了本发明，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干形式和细节上的各种变形和改进，而不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合探测装置，其特征在于，包括：

固定支架；

发光组件，设于所述固定支架，用于同时发射可见光及不可见光；

信号接收处理模块，设于所述固定支架，用于接收被外界物体反射的可见光及不可见光并生成图像数据，并且所述信号接收处理模块能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离信息和外界物体上不同部位的深度信息。

2.根据权利要求1所述的复合探测装置，其特征在于，所述信号接收处理模块包括：

镜头单元，用于收集被外界物体反射的可见光及不可见光；

处理单元，用于接收被外界物体反射并经所述镜头单元收集的可见光及不可见光,继而生成图像数据，并且所述信号接收处理模块能够基于接收所述不可见光处理得到所述外界物体的距离和外界物体上不同部位的深度信息。

3.根据权利要求2所述的复合探测装置，其特征在于，所述处理单元包括RGB CMOS/CCD芯片与ToF CMOS/CCD芯片的组合；或者，所述信号接收处理模块包括RGBD CMOS/CCD芯片。

4.根据权利要求1所述的复合探测装置，其特征在于，所述复合探测装置还包括主控板，设于所述固定支架的背面，所述主控板与所述发光组件通讯连接，用于控制所述发光组件发射可见光及不可见光，并且所述主控板与所述信号接收处理模块通讯连接，用于接收并向外传输所述信号接收处理模块生成的图像数据及距离、深度信息。

5.根据权利要求1所述的复合探测装置，其特征在于，所述发光组件包括：

双波长光源，用于同时发射可见光及红外激光；

匀光透镜，设于所述双波长光源发光方向的前方，用于供所述可见光及所述红外激光通过并将所述可见光及所述红外激光匀化形成特定光斑。

6.根据权利要求5所述的复合探测装置，其特征在于，所述双波长光源发射的红外激光为间隔光脉冲或连续波。

7.根据权利要求6所述的复合探测装置，其特征在于，所述双波长光源发射的红外激光的波长为905nm、940nm或1550nm。

8.根据权利要求1所述的复合探测装置，其特征在于，所述复合探测装置还包括保护盖，覆盖于所述固定支架表面，所述保护盖上设有供所述可见光及所述不可见光通过的通孔。

9.根据权利要求1所述的复合探测装置，其特征在于，所述复合探测装置还包括散热风扇单元，设于所述固定支架后部，用于驱动空气流动以提供散热。

10.一种车辆，其特征在于，包括车体及如权利要求1-9中任一所述的复合探测装置，所述复合探测装置设于所述车体的后部中间。

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