一种车载移动高精度采集装置的制作方法

本发明涉及一种车载移动高精度采集装置。

背景技术：

近年来，随着社会发展和科技不断进步，城市交通智能化、人工智能技术的发展，无人驾驶技术逐渐成为国内外研究的热点，而高精度空间数据的准确获取作为无人驾驶的基础，数据的采集、测量和分析就显得尤为重要。

传统的地图采集一般采用测绘的方式通过常规工程测量和摄影测量与遥感获取，前者主要通过全球卫星导航系统，(globalnavigationsatellitesystem，gnss)、全站仪以及其他常规地面测量方式采用逐点采集空间坐标及属性信息。后者则利用航空航天遥感大范围影像信息，通过一定的方法提取几何信息和物理特性信息。传统地图采集模式虽然精度高，但是周期长、耗费的人力、物力成本大，不适应当今数据更新速度的要求。

目前，国内外均采用普通车辆作为移动测量的载体，将gnss、激光雷达、摄像头、gps天线安装于车的顶部进行移动采集，可以提供连续的位置和姿态信息，通过复杂的后处理过程对点云数据和影像数据进行直接的分析，从而获得目标地物的空间信息和属性信息。

目前的移动车载采集装置普遍采用的技术主要有以下几种：

(1)利用高杆支撑起摄像头、激光雷达、imu(有的放在车顶)，激光雷达有倾斜和水平放置，仅仅依靠三根小圆柱支撑，激光雷达为了记录车前后左右360度角度的地理三维信息，倾斜放置是为了记录前上方或者后下方的地理三维信息；雷达和相机采用高杆支撑是为了避开车头和车尾，并能记录更远距离的车道或者其他要素信息，imu放置在车顶行李架上，用于感知车辆姿态和位置。

(2)gps天线通过磁铁吸附在车顶后部，确保在gps天线周围120°仰角空间内无遮挡。

(3)摄像头的固定、激光雷达的固定均采用直接螺钉固定的方式，通过杠杆螺钉连接形式，摄像头没有滤镜做保护，imu直接裸露在外。

现有技术中的移动车载采集装置主要存在以下缺陷，

(1)结构上没有一体化设计，模块安装会导致杆臂误差以及重复性不好，例如相机安装的时候采用压接，如果没压紧可能会导致相机撞击损坏，螺钉固定会产生一定的杆臂值误差对数据的后解算产生影响，对精度有影响。

(2)大部分采用杠杆连接，如雷达的安装和相机的安装固定均采用杠杆，在车辆快速加速或减速过程可能会产生震荡，也就是悬臂梁效应，导致杆臂出现相对运动，gps通过磁铁吸附在车顶，没考虑到车顶在车经过凹凸不平的道路时会上下左右颠簸，如果车顶不是特别厚的铁质材料会使gps产生相对振动，如果磁铁吸力在经过雨水浸透后会降低吸力使gps产生相对滑动，对后解算数据影响很大。

(3)防水做不到ip68，雨天不可以采集，也影响采集效率；另外防水做不好，雨水会渗透螺钉，导致螺钉变松，如果有铁质金属则会生锈，影响设备的紧固性，最终导致设备出现故障及损坏，以及数据不可用。

(4)另外国内大部分采集装置只考虑了车前或者车后的地理信息，一次采集无法将车道周围所有的标志物采集进去，必须在车道来回进行采集，影响采集效率。

因此，需要一种新型的车载移动高精度采集装置以解决或至少减轻一种或几种上述缺陷。

技术实现要素：

为此，本发明提出了一种能够大大提高采集的精度和稳定性及防水效果的新型结构的车载移动高精度采集装置。

本发明的车载移动高精度采集装置包括平台本体、相机采集模块、gps信息采集模块、雷达模块、惯性测量单元及数据处理与采集模块，所述相机采集模块包括前相机及后相机，所述前相机与后相机分别设置在所述平台本体的前、后两侧，所述gps信息采集模块及雷达模块分别设置在所述平台本体的顶部，所述惯性测量单元及所述数据处理与采集模块设置在所述平台本体内部。

在一个实施方式中，所述平台本体的内部为腔体，所述平台本体的腔体内部通过隔板分隔成若干腔室，所述平台本体的前后两侧分别为安装所述前相机及所述后相机的相机室。

在一个实施方式中，gps信息采集模块包括gps天线及gps接收机，所述gps天线固定在所述平台本体的顶部，所述gps接收机设置在所述平台本体的某一腔室内。

在一个实施方式中，所述雷达模块包括激光雷达以及激光雷达控制盒，所述激光雷达设置在所述平台本体的顶部与所述gps天线间隔一段距离设置，确保激光雷达的水平激光线束不覆盖到gps天线，并向后下方倾斜8-25°，所述激光雷达控制盒设置在所述平台本体的某一腔室内。

在一个实施方式中，所述平台本体的壳体在平台本体的腹部处向下凸出形成凸形部，与所述凸形部相对应的平台本体的顶部设置有凹槽，所述凹槽上方设置有与其相适配的防水盖，所述惯性测量单元设置在位于所述凹槽下方的腔室内，并固定在所述凹槽底部，所述惯性测量单元的安装定位是依靠销钉孔完成。

在一个实施方式中，所述平台本体的前相机室和后相机室分别设置有40～45度的倒角。

在一个实施方式中，所述车载移动高精度采集装置还包括安装支架，所述平台本体固定在所述安装支架上，所述安装支架包括底板以及相对设置在底板两侧的挡板，所述平台本体设置在两块挡板之间并分别与两块挡板固定在一起。

在一个实施方式中，所述安装支架为三角支架，所述挡板为三角形。

在一个实施方式中，所述平台本体的前相机室的相机孔与后相机室的相机孔之间距离为0.8～1.5米，优选为1.0～1.1米。

与现有技术相比，本发明的车载移动高精度采集装置，采用一体化结构安装方式，将采集装置的关键部件，如前后相机、激光雷达、gps天线等安装在一块完整的结构体上，既增强了结构的强度，又保证了各部分的杆臂值稳定，各部分之间相对不会产生较大的相对位移和振动；本发明采用前后相机与激光雷达分开的方式兼顾车道前后的地理特征采集，另外防水做到高可靠达到ip68等级，既保护了电气设备和安装在关键部件上的紧固件不受雨水侵蚀，又保证了雨水天气采集设备照常采集，使得采集效率大大提升。

上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的车载移动高精度采集装置的结构示意图；

图2为图1所示的的车载移动高精度采集装置的底部结构示意图。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

图中，附图标记为：

100、车载移动高精度采集装置；1、平台本体；2、前相机；3、后相机；4、gps天线；5、激光雷达；6、gps接收机；7、imu惯导；8、数据处理与采集卡；9、激光雷达控制盒；10、安装支架、11～13、腔室；14、凹槽；15、凸形部；16、底板；17、挡板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

如图1和图2所示，本发明的车载移动高精度采集装置100包括平台本体1、相机采集模块、gps信息采集模块、雷达模块、惯性测量单元及数据处理与采集模块，其中，相机采集模块包括前相机2及后相机3，前相机2与后相机3分别设置在平台本体1的前、后两侧，gps信息采集模块及雷达模块分别安装在平台本体1的顶部，惯性测量单元及数据处理与采集模块固定在平台本体1的内部。

本发明的车载移动高精度采集装置从结构安装上整合了采集所有的关键部件，即所有的关键部件都安装在一块完整的金属结构上，他们之间的各种杆臂值不会受到车载振动，雨水影响等因素影响，从而保证了采集数据的正确性，大大提高了采集的精度和稳定性。前、后相机的设置既可以采集车前地理信息也可以同时采集车尾部侧部信息。

在一个可选地实施例中，平台本体1的内部为腔体，且平台本体1的腹部凸出形成凸形部15，平台本体1的腔体内部通过隔板分隔成若干腔室，在本实施例中，分为了三个腔室。在其他实施例中，可以根据需要分隔成多个腔室。在平台本体1的前后两侧分别为安装前相机2及后相机3的相机室。优选地，前相机室与后相机室与平台本体1是一体成型结构。其中，前相机3主要是采集车前车道线的信息和车前方的灯杆，路牌等信息，后相机3是为了采集车道两侧栅栏和灯杆路标牌的信息。优选地，前相机室的相机孔与后相机室的相机孔之间距离为0.8～1.5米，优选为1.0～1.1米。更优选地，平台本体1长1.0～1.1米，宽0.2～0.22米，高0.18～0.21米。前相机2与后相机3分别安装在相机室内，这种结构形式既可以采集车前地理信息也可以同时采集车尾部侧部信息，同时避免了现有技术中因为压接或杠杆产生的震荡，确保了采集的数据范围以及采集数据的精确性。

在一个可选的实施例中，gps信息采集模块包括gps天线4及gps接收机6，gps天线4固定在平台本体1的顶部，gps接收机6设置在平台本体的某一腔室11内。其中，gps天线4是接收全球gps、伽利略、北斗、glonass等卫星信号，gps接收机6是将卫星定位信息进行存储和实时处理成定位信息和提供给imu和激光雷达精确的秒脉冲时间。

在一个具体的实施例中，gps天线4通过螺纹连接到平台本体1的顶部靠前的螺纹孔内；在平台本体1的腔室11内，gps接收机6通过螺钉孔与腔室11内的四个螺钉安装孔进行螺纹连接。

在一个可选的实施例中，所述雷达模块包括激光雷达5以及激光雷达控制盒9，激光雷达5设置在平台本体1的顶部，并向后下倾斜8-25°，激光雷达控制盒9设置在平台本体1的某一腔室13内。优选地，激光雷达5与gps天线3间隔一段距离设置，确保激光雷达5的水平激光线束不覆盖到gps天线4，以防止激光雷达5与gps天线3采集时相互干扰。例如，激光雷达5与gps天线3可以分别设置在平台本体1的前端和后端。采用倾斜的激光雷达形式可以方便把密度高的点云集中在车前上方的灯杆标牌的信息的采集与识别，以及车尾部侧部的栅栏马路牙子的信息采集与识别。

在一个具体的实施例中，激光雷达7可以通过销钉定位孔及安装孔与平台本体1的顶部的销钉定位销及各安装孔通过螺纹连接；激光雷达控制盒9与腔室13通过螺纹连接。

在本装置中，相机及雷达模块不再采用杠杆连接，避免了车辆采集过程中可能产生的悬梁臂效应，提高了采集数据的精确度。gps也不再采用磁铁吸附的安装方式，减少了gps与车顶之间的相对振动，提高了采集数据的精确度。

在一个可选的实施例中，数据处理与采集模块包括数据处理与采集卡8，惯性测量单元，即imu惯导7以及数据处理与采集卡8分别设置在平台本体1的某一腔室中。

在一个优选地实施例中，平台本体1的壳体在平台本体的腹部处向下凸出形成凸形部15，与凸形部15相对应的平台本体1的顶部设置有凹槽14，imu惯导7设置在腹部的腔室12内，并固定在凹槽14的底部，凹槽14的上方设置有与其相适配的防水盖，为了方便通过螺钉固定imu和加盖防水需要。高精度的imu采集前只需要简短几分钟的静止对准就可以，所以对采集前车辆所需要的的场地没有太大要求，便于采集员操作。

在一个具体的实施例中，imu惯导7通过定位销与安装孔与平台本体1腔室12内的销钉定位销及安装孔通过螺纹连接；数据处理与采集卡8通过安装孔与平台本体1的腔室内的螺钉柱进行螺纹连接。

其中，在工作时，通过imu惯导7记录车载移动装置的三轴角速度和三轴加速度，数据处理与采集卡8将imu的陀螺和加速度计的实时数据进行采集存储，并同时将gps接收机6的pps时间和相机的触发时间进行同步，而且将gps位置和imu进行组合导航，并通过rs232输出实时姿态和位置信息更新给计算机。激光雷达5采集车前方和上方的地理特征信息和车后方车道及两侧的地理特征信息，主要是三维点云，其时间通过gps接收机6进行同步。在正常工作时gps接收机本身可以存储卫星定位信息，激光雷达5通过网络把实时点云数据传送给计算机。

在一个可选的实施例中，平台本体1的前相机室和后相机室分别设置有40～45度的倒角。

在一个可选的实施例中，如图2所示，车载移动高精度采集装置100还包括安装支架10，平台本体1固定在安装支架10上，安装支架10包括底板16以及相对设置在底板16两侧的挡板17，平台本体1设置在两块挡板17中间并分别与两块挡板17固定在一起。优选地，挡板17固定在平台本体1的凸形部15处。在一个更优选的实施例中，安装支架10为三角支架，挡板17为三角形。三角支架可以增加支架的稳定性，从而能够防止采集装置采集时的晃动，提高采集精度。

在一个具体的实施例中，安装支架10与平台本体1通过螺纹连接固定在一起。

此外，本发明的车载移动高精度采集装置的防水等级能做到ip68，在雨水天气也可以采集，同时大大提高了采集效率，减小了关键电气设备由于暴露空气中而导致的损坏的可能，提高产品的可靠性，也相当于降低了维护成本。

至此，本领域技术人员应该认识到，虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。