感知融合装置及具有其的车辆的制作方法

1.本实用新型涉及智能感知装置技术领域，尤其是涉及一种感知融合装置及具有其的车辆。


背景技术：

2.在现有技术中，智能化装置的使用在日常生活中越来越频繁可见。在相关技术中，通常是采用分散式设计，也就是在车辆上各位置分散设计有多个传感器，各传感器将其感知数据传递到控制器上进行分析处理以实现智能化使用。但是，采用分散式设计的话，其会将传感器分散布置在车辆上，占用车辆空间。同时，将多个传感器的感知数据直接传递到控制器上进行运算处理，会对控制器的处理运算性能要求较高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种感知融合装置，所述感知融合装置的集成度高、占用空间小，且还具有数据处理能力，可以将多个环境感知模块的感知数据处理后将结果传递至控制器，减轻控制器的数据处理压力。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆，所述车辆内设有如上所示的感知融合装置。
5.根据本实用新型实施例的感知融合装置，包括：主控板、多个环境感知模块和处理器，所述主控板上设计有通信接口，所述通信接口与控制器连接，多个所述环境感知模块设计于所述主控板上，所述处理器设于所述主控板上，所述处理器分别与所述环境感知模块和所述通信接口通信连接。
6.根据本实用新型实施例的感知融合装置，由于使用多个环境感知装置集成设计在主控板上以构成感知融合装置，以使感知融合装置的占用空间得以降低，从而便于感知融合装置在车辆上的布置。不仅如此，通过在主控板上设有处理器，处理器能够将环境感知模块对环境的检测结果进行初步处理，并将处理后的信息通信到控制器上进行后续处理，减轻控制器的数据处理压力，且让处理器与控制器的信息交互通信数据量得以降低，以降低控制器的运算能力要求，进而降低感知融合装置的生产设计成本。同时，将多个感知融合装置的所处理过的信息传递到同一控制器内，以实现统一中央信息处理方式，提升信息处理效率。此外，由于控制器仅需对在处理器内得以经过初步处理的信息进行处理，以使感知融合装置的开发过程中的设计开发难度得以降低，节省开发资源投入、缩减开发周期。
7.在一些实施例中，所述处理器包括soc芯片和fpga芯片，所述soc芯片和所述fpga芯片间隔设置在所述主控板上，所述fpga芯片与所述soc芯片电连接。
8.在一些实施例中，还包括：gnss定位模块、imu惯性测量单元和uwb定位模块，所述gnss定位模块设计于所述主控板上，所述gnss定位模块与所述soc芯片电连接，所述imu惯性测量单元设计于所述主控板上，所述imu惯性测量单元与所述soc芯片电连接，所述uwb定
位模块设计于所述主控板上，所述uwb定位模块与所述soc芯片电连接。
9.在一些实施例中，多个所述环境感知模块包括：光学图像传感器模块、毫米波雷达模块和激光雷达模块。
10.在一些实施例中，所述光学图像传感器模块包括：光学图像线路板、光学图像传感器和光学镜头模组，所述光学图像传感器设计于所述光学图像线路板上，所述光学镜头模组设置于所述光学图像传感器的前方，所述光学图像线路板连接于所述主控板上；
11.所述毫米波雷达模块包括：毫米波雷达信号处理板和毫米波雷达封装天线板，所述毫米波雷达封装天线板设计于所述毫米波雷达信号处理板上，所述毫米波雷达处理板连接于所述主控板上；
12.所述激光雷达模块包括：激光雷达信号处理板、激光发射阵列模组、激光接收阵列模组、激光发射光学镜头模组和激光接收光学镜头模组，所述激光发射阵列模组和所述激光接收阵列模组设计于所述激光雷达信号处理板上，所述激光发射光学镜头模组设置于所述激光发射阵列模组的前方，所述激光接收光学镜头模组设置于所述激光接收阵列模组的前方。
13.在一些实施例中，所述光学图像传感器模块、所述毫米波雷达模块和所述激光雷达模块均为多个，所述光学图像传感器模块和所述毫米波雷达模块交替排布，所述激光雷达模块位于所述光学图像传感器模块和所述毫米波雷达模块的外侧。
14.在一些实施例中，所述主控板上设计有通信接口，所述通信接口为以太网通信接口或can fd通信接口。
15.在一些实施例中，所述主控板上设计有多个信号连接器，多个所述信号连接器与多个所述环境感知模块一一对应地连接。
16.根据本实用新型实施例的车辆，包括：控制器和所述的感知融合装置，多个所述感知融合装置均与所述控制器电连接，不同的所述感知融合装置用于感知所述车辆不同侧的环境。
17.根据本实用新型实施例的车辆，通过在车辆上设有感知融合装置，由于使用多个环境感知装置集成设计在主控板上以构成感知融合装置，以使感知融合装置的占用空间得以降低，从而便于感知融合装置在车辆上的布置。不仅如此，通过在主控板上设有处理器，处理器能够将环境感知模块对环境的检测结果进行初步处理，并将处理后的信息通信到控制器上进行后续处理，从而让处理器与控制器的信息交互通信数据量得以降低，以降低控制器的运算能力要求，进而降低感知融合装置的生产设计成本。同时，将多个感知融合装置的所处理过的信息传递到同一控制器内，以实现统一中央信息处理方式，提升信息处理效率。此外，由于控制器仅需对在处理器内得以经过初步处理的信息进行处理，以使感知融合装置的开发过程中的设计开发难度得以降低，节省开发资源投入、缩减开发周期。
18.在一些实施例中，多个所述感知融合装置设于所述车辆长度方向的两端，和/或多个所述感知融合装置设于所述车辆宽度方向的两端。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是根据本实用新型实施例的感知融合装置的结构示意图；
22.图2是根据本实用新型实施例的感知融合装置的结构示意图；
23.图3是根据本实用新型实施例的感知融合装置的结构示意图；
24.图4是根据本实用新型实施例的环境感知模块的结构示意图；
25.图5是根据本实用新型实施例的感知车辆的结构示意图；
26.图6是根据本实用新型实施例的感知车辆的结构示意图；
27.图7是根据本实用新型实施例的感知融合装置的工作流程示意图。
28.附图标记：
29.感知融合装置10，
30.主控板100，通信接口110，信号连接器120，
31.环境感知模块200，光学图像传感器模块210，光学图像线路板211，光学图像传感器212，光学镜头模组213，毫米波雷达模块220，毫米波雷达信号处理板221，毫米波雷达封装天线板222，激光雷达模块230，激光雷达信号处理板231，激光发射阵列模组232，激光接收阵列模组233，激光发射光学镜头模组234，激光接收光学镜头模组235，超声波雷达模块240，
32.处理器300，soc芯片310，fpga芯片320，
33.gnss定位模块500，
34.imu惯性测量单元600，
35.uwb定位模块700,
36.车辆20，控制器21.
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
38.下面参考图1-图7描述根据本实用新型实施例的感知融合装置10，包括：主控板100、多个环境感知模块200和处理器300，主控板110上设计有通信接口110，通信接口110与控制器21连接，多个环境感知模块200设计于主控板100上，多个环境感知模块200为至少两种类型的环境感知模块200；处理器300设于主控板100上，处理器300分别与环境感知模块200和通信接口110通信连接。
39.需要说明的是，本实用新型所提及的感知融合装置10适于构建在产品的四周，以对产品的运转情况进行检测，并通过检测结果对产品的环境情况以及使用情况进行判断，并根据判断结果调整产品的后续使用情况，从而让产品的使用更为可靠。当然，本技术所提及的感知融合装置10具有通用性，可适用于智能驾驶车辆20的传感器，也可广泛适用于道路基础设施，军事、工农业自动化智能设备，以及家用智能机器人。
40.可以理解的是，多个环境感知模块200适于对车辆20环境情况进行检测，并将其反馈到主控板100的上的soc芯片310(system on chip系统级芯片，也称片上系统)以及fgpa
band，超宽带)定位模块，uwb定位模块700设计于主控板100上，uwb定位模块700与soc芯片310电连接。这样，通过在感知融合装置10上uwb定位模块700，uwb定位模块700用于室内定位，能够辅助imu惯性测量单元600的使用，从而提升定位精度。
47.在一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，多个环境感知模块200包括：光学图像传感器模块210、毫米波雷达模块220和激光雷达模块230。可以理解的是，光学图像传感器模块210用于采集光信号，将传输到光学图像传感器模块210的光学信号进行光电转换，并将其传递到主控板100上进行图像信号处理以及多感知融合处理；毫米波雷达模块220，能够发出与接收毫米波雷达信号，并将信号传递到主控板100同步出发启动与分析；激光雷达模块230适于发出与接收激光，通过激光返回时间的不同，判定环境内物品的距离与方位，其数据信号传递至主控板100进行分析与多融合处理。当然，本技术的环境感知模块200所包括的模块不限于此，其可以根据对应产品以及使用需求进行增添与删改，如还可包括超声波雷达模块240。
48.在一些实施例中，如图1所示，光学图像传感器模块210包括：光学图像线路板211、光学图像传感器212和光学镜头模组213，光学图像传感器212设计于光学图像线路板211上，光学镜头模组213设置于光学图像传感器212的前方，光学图像线路板211连接于主控板100上；这样，光学镜头模组213所接收到的光学影像适于在光学图像线路板211上进行光电转换，并传递到光学图像线路板211上，通过光学图像线路板211传递至主控板100上并实现多融合处理。
49.毫米波雷达模块220包括：毫米波雷达信号处理板221和毫米波雷达封装天线板222，毫米波雷达封装天线板222设计于毫米波雷达信号处理板221上，毫米波雷达处理板连接于主控板100上；需要说明的是，毫米波雷达封装天线板222上集成有板载前端微波集成芯片，有多路毫米波雷达信号发射和接收，且内置adc和低噪声压控振荡，低噪声放大器(lna)、功率放大器、混频器等功能，毫米波信号适于在毫米波雷达处理班上进行信号传递并传递到主控板100上。
50.激光雷达模块230包括：激光雷达信号处理板231、激光发射阵列模组232、激光接收阵列模组232、激光发射光学镜头模组234和激光接收光学镜头模组234，激光发射阵列模组232和激光接收阵列模组232设计于激光雷达信号处理板231上，激光发射光学镜头模组234设置于激光发射阵列模组232的前方，激光接收光学镜头模组234设置于激光接收阵列模组232的前方。具体来说，激光发射阵列模组232适于提供多点激光发射光源，所提供的激光适于通过激光发射光学镜头模组234进行偏转定向透射；之后激光适于通过激光接收光学镜头模组234进行汇聚，并传递到激光接收阵列模组232，并通过激光雷达信号处理板231处理后将信号传递到主控板100上。
51.在一些实施例中，如图4所示，光学图像传感器模块210、毫米波雷达模块220和激光雷达模块230均为多个，光学图像传感器模块210和毫米波雷达模块220交替排布，激光雷达模块230位于光学图像传感器模块210和毫米波雷达模块220的外侧。可以理解的是，构成上述感知融合装置10的环境感知模块200可根据应用场景需要，配以有不同的组合进行使用，如此一来，由于环境感知模块200可以进行多组合应用，可扩展传感器探测角度，提升探测精度，控测覆盖范围和距离，提升感知融合装置10的使用性能。
52.在一些实施例中，如图2所示，主控板100上设计有通信接口110，通信接口110为以
太网通信接口或者can fd通信接口。这样，通过设有通信接口110，可以让感知融合装置10实现数据通信，以便于处理器300与控制器21之间的信息交互。而采用以太网通信接口或者can fd通信接口，可以应对高速大容量数据通信的同时，还能实现监测、诊断、配置、控制以及关键信息备份传输等通信功能。
53.在一些实施例中，如图1所示，主控板100上设计有多个信号连接器120，多个信号连接器120与多个环境感知模块200一一对应地连接。这样，通过设有多个信号连接器120，能够便于多个环境感知模块200的组装构建，让信号能够更为可靠的传递到主控板100上，以提升感知融合装置10的使用性能，实现多感知融合处理。
54.根据本实用新型实施例的车辆20，包括：控制器21和如上任一项的感知融合装置10，多个感知融合装置10均与控制器21电连接，不同的感知融合装置10感知车辆20不同侧的环境。这样，通过在车辆20上设有感知融合装置10，由于使用多个环境感知装置200集成设计在主控板100上以构成感知融合装置200，以使感知融合装置200的占用空间得以降低，从而便于感知融合装置200在车辆上的布置。不仅如此，通过在主控板100上设有处理器300，处理器300能够将环境感知模块200对环境的检测结果进行初步处理，并将处理后的信息通信到控制器21上进行后续处理，减轻控制器21的数据处理压力，且让处理器300与控制器21的信息交互通信数据量得以降低，以降低控制器21的运算能力要求，进而降低感知融合装置100的生产设计成本。同时，将多个感知融合装置100的所处理过的信息传递到同一控制器21内，以实现统一中央信息处理方式，提升信息处理效率。此外，由于控制器21仅需对在处理器300内得以经过初步处理的信息进行处理，以使感知融合装置100的开发过程中的设计开发难度得以降低，节省开发资源投入、缩减开发周期。
55.在一些实施例中，多个感知融合装置10设于车辆20长度方向的两端，和/或多个感知融合装置10设于车辆20宽度方向的两端。可以理解的是，每个感知融合装置10上集成有多个环境感知模块200，以使每个感知融合装置10在使用的过程中能够对车辆20一侧的情况进行全方面立体式的检测与判断。这样，在车辆20内如上所示的感知融合装置100时，可以通过在车辆20的长度方向和宽度方向上分别设有相对设置的两个感知融合装置10即可满足车辆20智能驾驶的传感需求。
56.在一些具体的实施例中，本实用新型的感知融合装置10的同步与融合流程，如图7所示。
57.s01,硬件同步统一时钟源触发。感知融合与运算主控板100板载gnss模块，可接收来自卫星的原子钟授时，校正秒脉冲发生器时钟。本实用新型有多类型多传感器组合，所有传感器每次数据采集起始，可由感知融合装置10与运算主控板100硬件触发控制，时间直接配准方法，让全部传感器启动时刻对齐。
58.s02，传感器信号采集。各相对独立传感器，在触发启动后，执行环境感知信息采集工作。图像传感器执行光电转换，将光影像转为电信号，再由模拟到数字转换，生成raw格式数据串行数据流，通过mipi等通信方式，传输至感知融合与运算主控板100。固态激光雷达激光发射输出，同时开启激光接收光电转换，采用tof或fmcw测距方式，确定被测物方位与距离，直至完成一帧，面范围激光扫描。数据同步处理串行传输至感知融合与运算主控板100。毫米波雷达由同步触发信号启动，通过多输入多输出封装天线阵列，构建多虚拟通道，发射与接收雷达波电磁波信号，经高精度adc采样，结合虚拟孔径成像软件算法，生成宽动
态成像雷达数据，通过板间数据通信，传输至感知融合与运算主控板100。
59.s03，原始数据时间与空间同步。感知融合与运算主控板100，将来自各传感器采集的标记有时间戳数据，修正采集数据时间同步。同时，已标定的空间同步算法与参数，处理数据空间同步。
60.s04，感知数据融合。各传感器同步后数据，激光雷达与毫米波雷达点云数据，投影到图像像素上，与图像像素匹配，构成多层复合信息数据。
61.s05，ai运算数据识别与标注。多感知融合后数据，经ai芯片训练过的神经网络算法模型，对数据分析并判断目标概率，生成数据识别和标注结果。之后，识别标注信息优先，与压缩感知融合数据，加时间戳，经以太网传输至驾驶控制器21。重要标注信息，也通过can fd备份发送。深层次的整车目标任务识别、环境规划、行为推理、避障等决策，由驾驶控制器21处理，生成车辆20驾驶执行控制。
62.根据本实用新型实施例的车辆20的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
64.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。