车载导航定位全景云台的制作方法

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种车载导航定位全景云台。

背景技术：

随着近年来无人驾驶汽车的迅猛发展，对于车载环境感知系统的需求和性能要求也在加速增长。相关技术中，车载导航定位和视觉系统通常处于分立或初步整合状态，例如，大部分汽车内可能配备了独立工作的视觉记录仪、ADAS系统和GNSS导航定位系统。但是，相关技术存在的问题是，由于空间和成本原因不利于对云台进行减震处理，导致感知的准确性下降。

技术实现要素：

本申请提供一种车载导航定位全景云台，车载导航定位全景云台能够保持水平姿态，有效减少了外部振动干扰的影响，极大的提高了车载导航定位全景平台的检测精度，进而提升汽车对外籍环境的感知能力，提升了用户的体验。

本申请提供的一种车载导航定位全景云台,包括：水平底座；水平惯性伺服控制系统，所述水平惯性伺服控制系统设置于水平底座上，所述水平惯性伺服控制系统用于抑制外界振动干扰；其中，所述水平惯性伺服控制系统包括水平X轴内转子电机、水平Y轴内转子电机、惯性检测单元和控制器；所述水平X轴内转子电机与所述水平Y轴内转子电机相互垂直叠放在水平底座上，且水平X轴内转子电机设置在水平Y轴内转子电机上方；所述惯性检测单元设置于水平X轴内转子电机上，所述惯性检测单元用于检测所述车载导航定位全景云台的水平姿态角；所述控制器分别与所述水平X轴内转子电机、所述水平Y轴内转子电机和所述惯性检测单元相连，所述控制器用于获取所述惯性检测单元检测的所述车载导航定位全景云台的水平姿态角，并根据所述车载导航定位全景云台的水平姿态角控制所述水平X轴内转子电机与所述水平Y轴内转子电机转动，以使车载导航定位全景云台保持水平。

在一些实施例中，所述惯性检测单元可为IMU惯性测量单元。

在一些实施例中，所述IMU惯性测量单元可还用于IMU惯性导航。

在一些实施例中，所述车载导航定位全景云台还包括：垂直外转子电机，所述垂直外转子电机设置于所述水平惯性伺服控制系统上，所述垂直外转子电机用于带动视觉获取单元进行扫描式拍摄；视觉获取单元，所述视觉获取单元用于获取视觉图像，以获取视觉扫描图像。

在一些实施例中，所述视觉获取单元可包括RGB摄像头、深度摄像头、灰度摄像头以及红外摄像头。

在一些实施例中，所述控制器还可与所述垂直外转子电机相连，用于控制垂直外转子电机旋转，以带动视觉系统进行旋转扫描式拍摄，以进行视觉SLAM导航。

在一些实施例中，所述车载导航定位全景云台可还包括ADAS系统，所述ADAS系统与所述视觉获取单元相连，以获取视觉扫描图像；所述ADAS系统用于根据所述视觉扫描图像进行报警或制动干预。

在一些实施例中，车载导航定位全景云台可还包括：至少两个RTK天线，所述RTK天线用于卫星定位导航。

在一些实施例中，所述控制器可还用于获取视觉SLAM导航、所述卫星定位导航和所述IMU惯性导航结果，并根据所述视觉SLAM导航、所述卫星定位导航和所述IMU惯性导航结果进行EKF融合。

在一些实施例中，所述车载导航定位全景云台可通过固定吸盘固定于车顶。

依据上述实施例的车载导航定位全景云台，由于在车载导航定位全景云台水平底座上设置水平惯性伺服控制系统，使得车载导航定位全景云台能够保持水平姿态，有效减少了外部振动干扰的影响，极大的提高了车载导航定位全景平台的检测精度，进而提升汽车对外籍环境的感知能力，提升了用户的体验。

附图说明

图1为车载导航定位全景云台的结构示意；

图2为车载导航定位全景云台的水平惯性伺服控制系统的方框示意图；

图3为车载导航定位全景云台的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

随着近年来无人驾驶汽车的迅猛发展，对于车载环境感知系统的需求和性能要求也在加速增长。未来一辆无人驾驶汽车可能同时配备有GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)、RTK(Real-time Kinematic，载波相位差分技术)、IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)、视觉记录仪、ADAS(Advanced DriverAssistant Systems，高级驾驶辅助系统)系统、视觉SLAM(Simultaneous localization andmapping，即时定位于地图构建)系统，视觉深度学习识别系统、全景3D实景系统等；如google、百度等无人驾驶汽车设计，其导航定位视觉系统分工写作。未来的需求将会促使各个系统领域进行融合，因此，车载导航定位全景平台的可靠性更加重要。

下面参考附图说明本申请实施例的车载导航定位全景云台。

图1为车载导航定位全景云台的结构示意。

如图1-3所示，本申请实施例的车载导航定位全景云台，包括水平底座10、水平惯性伺服控制系统和控制器200。

其中，水平惯性伺服控制系统设置于水平底座10上，水平惯性伺服控制系统用于抑制外界振动干扰。

其中，水平惯性伺服控制系统包括水平X轴内转子电机30、水平Y轴内转子电机20、惯性检测单元50和控制器200；

水平X轴内转子电机30与水平Y轴内转子电机20相互垂直叠放在水平底座10上，且水平X轴内转子电机30设置在水平Y轴内转子电机20上方；

惯性检测单元50设置于水平X轴内转子电机30上，惯性检测单元50用于检测车载导航定位全景云台100的水平姿态角；

控制器200分别与水平X轴内转子电机30、水平Y轴内转子电机20和惯性检测单元50相连，控制器200用于获取惯性检测单元50检测的车载导航定位全景云台100的水平姿态角，并根据车载导航定位全景云台100的水平姿态角控制水平X轴内转子电机30与水平Y轴内转子电机20转动，以使车载导航定位全景云台保持水平。

需要说明的是，惯性检测单元50可为水平惯性伺服控制系统内的惯性器件例如陀螺仪和加速度计等，惯性器件用于能够检测系统外部的振动干扰角速度与角加速度，同时实时计算出水平倾斜角，根据检测到的速度反馈到控制器100，控制器100根据牛顿惯性定律控制水平X轴内转子电机30和水平Y轴内转子电机20转动，以提供反作用力矩，抑制外部的振动干扰信号产生的力矩。

由此，车载导航定位全景云台能够通过水平惯性伺服控制系统使得车载导航定位全景云台能够保持水平姿态，有效减少了外部振动干扰的影响，极大的提高了车载导航定位全景平台的检测精度，进而提升汽车对外籍环境的感知能力，提升了用户的体验。

在本申请一些实施例中，惯性检测单元50为IMU惯性测量单元。具体地，IMU惯性测量单元还用于IMU惯性导航。

在本申请一些实施例中，如图1和图3所示，车载导航定位全景云台还包括：垂直外转子电机40，垂直外转子电机40设置于水平惯性伺服控制系统上，垂直外转子电机40用于带动视觉获取单元60进行扫描式拍摄；视觉获取单元60，视觉获取单元60用于获取视觉图像，以获取视觉扫描图像。

具体地，视觉获取单元60包括RGB摄像头、深度摄像头、灰度摄像头以及红外摄像头。

由此，车载导航定位全景云台可通过垂直外转子电机带动视觉获取单元进行扫描式拍摄，从而增大视觉获取范围，减少视觉盲点，节约成本。

在本申请一些实施例中，控制器200还与垂直外转子电机40相连，用于控制垂直外转子电机40旋转，以带动视觉获取单元60进行旋转扫描式拍摄，以进行视觉SLAM导航。

具体地，垂直外转子电机40可在前进方向左右各60°的范围内匀速旋转扫描，也就是说，垂直外转子电机40的旋转角度可为120°，即视觉获取单元60可获取车辆前进方向120°的图像。

其中，车载导航定位全景云台100可通过视觉获取单元60获取的图像进行视觉SLAM导航。

具体而言，垂直外转子电机40带动视觉获取单元60转动进行扫描式拍摄，扫描获取的全部图像可合成汽车鸟瞰图，行进正前方的图像可进行视觉SLAM导航和深度学习物体检测识别。

在本申请一些实施例中，车载导航定位全景云台还包括ADAS系统，ADAS系统与视觉获取单元60相连，以获取视觉扫描图像；ADAS系统用于根据视觉扫描图像进行报警或制动干预。

也就是说，视觉获取单元60还可以获取汽车行进方向后侧图像，ADAS系统可通过获取的汽车行进方向后侧图像进行危险报警或制动干预。

在本申请一些实施例中，如图1和图3所示，车载导航定位全景云台还包括：至少两个RTK天线70，RTK天线70用于卫星定位导航。

在本申请一些实施例中，控制器200还用于获取视觉SLAM导航、卫星定位导航和IMU惯性导航结果，并根据视觉SLAM导航、卫星定位导航和IMU惯性导航结果进行EKF(ExtendedKalmanFilter)融合。

其中，视觉SLAM导航、GNSS RTK卫星定位导航和IMU惯性导航单独使用时各自存在缺点，例如GNSS RTK卫星定位导航虽然可以全天候导航并输出全局无累计误差坐标，但是依赖于卫星信号，如果汽车行驶至卫星信号不足路段，则可能造成无法继续导航的问题；IMU惯性导航以及视觉SLAM导航虽不依赖外部的信息进行导航，但是其坐标误差随实践累加且为局部坐标。因此，通过EKF融合可以实现缺点互补，输出更高带宽和平滑的导航定位数据，并且提高导航定位系统的鲁棒性。

在本申请一些实施例中，车载导航定位全景云台100通过固定吸盘80固定于车顶。

由此，能够将多种通过视觉采集导航的技术手段融合的目的，提高车载导航全景的准确性。

根据本申请的一个具体实施例，车载导航定位全景云台100上电运行，惯性检测单元50检测云台的角速度和角加速度，控制器200对惯性检测单元50检测的数据进行姿态融合并进行PID控制，即根据车载导航定位全景云台100的水平姿态角控制水平X轴内转子电机30与水平Y轴内转子电机20转动，以使车载导航定位全景云台100保持水平。车载导航定位全景云台100进行在水平状态下进行工作。车载导航定位全景平台100的垂直外转子电机40带动视觉获取单元60进行转动，获取汽车正前方图片和后视图片，其中，车载导航定位全景云台100通过正前图像进行视觉SLAM导航和深度学习物体检测识别，并同时将正前图片与后视图片融合生成汽车鸟瞰图，车载导航定位全景云台100的ADAS系统通过后视图片对汽车处于危险状态时进行警报或制动干预。

由此，通过在车载导航定位全景云台水平底座上设置水平惯性伺服控制系统，使得车载导航定位全景云台能够保持水平姿态，有效减少了外部振动干扰的影响，极大的提高了车载导航定位全景平台的检测精度，进而提升汽车对外籍环境的感知能力，提升了用户的体验。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。