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原文传递一种基于硬件同步的无人驾驶感知系统及其工作方法

专利名称：	一种基于硬件同步的无人驾驶感知系统及其工作方法
摘要：	本发明公开了一种基于硬件同步的无人驾驶感知系统及其工作方法，装置包括至少一个以上激光雷达、至少一个以上彩色视觉相机、至少一个灰度视觉相机、至少一个以上惯性测量单元(IMU)，至少以一个以上的硬件同步电路板，包含有激光雷达、视觉软件运行的系统环境的工业计算机等，本发明对惯性测量单元、激光雷达和视觉相机同时尽行了硬件同步，同步的传感器类型多，获得的数据种类丰富，采用高性能单片机对信号进行处理，由硬件本身产生的时间差为微秒级，同步精度高。本发明将所有的传感器和控制处理系统集成在一个可移动平台上，方便对传统的汽车进行改造和安装该基于硬件同步的无人驾驶感知系统。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	熊蓉;唐立;韩福长
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910528198.3
公开号：	CN110217178A
代理机构：	杭州中成专利事务所有限公司
代理人：	李亦慈;唐银益
分类号：	B60R11/00(2006.01);B;B60;B60R;B60R11
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，所述的装置包括至少一个以上激光雷达(3)、至少一个以上彩色视觉相机(2)、至少一个灰度视觉相机(1)、至少一个以上惯性测量单元(4)(IMU)，至少以一个以上的硬件同步电路板(6)，包含有激光雷达(3)、视觉软件运行的系统环境的工业计算机(5)，所述的激光雷达(3)、彩色视觉相机(2)、灰度视觉相机(1)、硬件同步电路板(6)均与工业计算机(5)相连，所述的惯性测量单元(4)与硬件同步电路板(6)相连，以上部件均设置于车载支架平台上。 2.根据权利要求1所述的基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，所述车载支架平台固定于汽车顶部，其四周无遮挡。 3.根据权利要求2所述的基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，所述的激光雷达(3)固定于车载支架平台上表面的中心线上，其中至少一个垂直放置于车载支架平台上中心线的中间段，至少一对激光雷达(3)与车载支架平台呈45度角分列于左右两侧段。 4.根据权利要求2所述的基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，所述彩色视觉相机(2)至少一对位于车载支架平台前侧，所述灰度视觉相机(1)至少一对分别而位于车载支架平台左右两侧，至少一个灰度相机位于车载平台后方，所述灰度视觉相机(1)至少一对位于车载平台支架平台前侧。 5.根据权利要求1所述的基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，本发明所述同步硬件电路板分为电源模块、控制芯片模块、转换模块、USB模块、触发信号输出模块及IMU输入端，所述的电源模块包括电源输入和电源输出，所述的触发信号输出模块包括触发信号输出端1和触发信号输出端2，所述的惯性测量单元(4)通与IMU输入端相连，所述的转换模块与USB模块和控制芯片模块信号相连，所述的USB模块与工业计算机(5)相连，所述的控制芯片模块分别于触发信号输出端1和触发信号输出端2相连，所述的触发信号输出端1与视觉相机相连，触发信号输出端2与激光雷达(3)相连。 6.根据权利要求1所述的基于硬件同步的无人驾驶感知装置，其特征在于，所述的硬件同步电路板(6)的电源模块利用车载电源供电，降压后输出电流给控制芯片以及外部传感器供电。 7.一种基于硬件同步的无人驾驶感知装置的工作方法，其特征在于，具体步骤如下： 1)、硬件同步电路板(6)的IMU输入端接收惯性测量单元(4)发送来的采集信息，包括角速度、加速度和已经发送的数据包个数等以及用于同步的固定频率的脉冲信号； 2)、对相机进行同步，将相机设置成外部触发模式，确保其可以在外部有上升沿信号的时候触发相机采集图像，计算惯性测量单元(4)已发送的数据包个数，当其为相机分频数整数倍时，对相机输出一个高电平的脉冲触发信号，触发相机进行图像采集，其中相机分频数为惯性测量单元(4)发送的脉冲触发频除以相机采集频率得到的值； 3)、对激光雷达(3)进行同步，对已经得到的惯性测量单元(4)发送数据包个数执行以下处理步骤：利用数据包个数得到一个含有UTC时间的NMEA语句，其中UTC为hh:mm:ss格式，hh为小时数，mm为分钟数，ss为秒数，将hh和mm转换成秒数，即分别乘以3600和60，同ss相加得到一个总秒数S，令S等于当前得到的惯性测量单元(4)已经发送的数据包个数，激光雷达(3)在收到惯性测量单元(4)降频脉冲信号和NMEA语句时进行时间同步。 8.根据权利要求6所述基于硬件同步的无人驾驶感知装置的工作方法，其特征在于，所述的惯性测量单元(4)产生脉冲信号，经过硬件同步电路板(6)转换输出给激光雷达(3)，从而对激光雷达(3)进行同步，所述的惯性测量单元(4)每次发送数据时获得当前惯性测量单元(4)已经发送的数据包数以及当前数据包数对应的采样时间。 9.根据权利要求6所述基于硬件同步的无人驾驶感知装置的工作方法，其特征在于，根据惯性测量单元(4)发送的数据包数得出一个时间，以RS232信号的形式发送给激光雷达(3)，脉冲信号到来的时候将该时间逆向推理得到对应的惯性测量单元(4)数据包数，再根据已经接收到IMU该数据包的时间戳，作为当前激光雷达(3)的时间戳。 10.根据权利要求6所述基于硬件同步的无人驾驶感知装置的工作方法，其特征在于，用所述脉冲信号的频率除以视觉相机的采样频率得到该相机的分频数，得到的惯性测量单元(4)发送的数据包总数为该相机的分频数的整数倍时输出一个高电平信号触发该相机进行图像采集。
所属类别：	发明专利