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一種基于afs的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于：所述的雷達(dá)探測系統(tǒng)為控制器通過CAN總線連接車速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，接收車速信號以及方向盤轉(zhuǎn)角信號；控制器的輸出端連接有電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)帶動激光雷達(dá)探測器的前大燈，激光雷達(dá)探測器的探測方向與前大燈同步轉(zhuǎn)動，探測彎道上的障礙物距離。由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明作為AFS的輔助設(shè)施，消除AFS的視覺死角，可以在彎道中提前發(fā)現(xiàn)障礙物，保證安全；而且整體造價(jià)較低，適合在中低檔汽車上推廣。
【專利說明】一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車行駛安全控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]AFS又叫自適應(yīng)轉(zhuǎn)向大燈系統(tǒng)，它能夠根據(jù)汽車方向盤角度、車輛偏轉(zhuǎn)率和行駛速度，不斷對大燈進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，適應(yīng)當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角，保持燈光方向與汽車的當(dāng)前行駛方向一致，以確保對前方道路提供最佳照明并對駕駛員提供最佳可見度，它能夠根據(jù)行車速度、轉(zhuǎn)向角度等自動調(diào)節(jié)大燈的偏轉(zhuǎn)，以便能夠提前照亮〃未到達(dá)〃的區(qū)域，提供全方位的安全照明，從而顯著增強(qiáng)了黑暗中駕駛的安全性。在路面無(弱)燈或多彎道的路況中，擴(kuò)大駕駛員的視野，而可提前提醒對方來車。AFS種類可分為三種，一種是轉(zhuǎn)向頭燈形式的，就是頭燈內(nèi)燈具可以左右旋轉(zhuǎn)8°至15°照明彎道死角。另一種是利用獨(dú)立彎道照明系統(tǒng)的，就是在燈具里有一個固定的燈泡照向彎道，轉(zhuǎn)彎時候自動點(diǎn)亮。第三種是利用左右霧燈進(jìn)行彎道時候照明，轉(zhuǎn)向時候?qū)?yīng)彎內(nèi)側(cè)霧燈亮起，照明彎道死角。AFS系統(tǒng)利用可變的光學(xué)系統(tǒng)、電子控制、隨動系統(tǒng)技術(shù)，可根據(jù)道路和天氣狀況，自動地改變前照燈的光形，把有限的光投向更需要照明的地方，大幅度地提高夜間行駛的安全性。但現(xiàn)有AFS在工作過程中還存在一定的死角難以看到，從而在夜間行駛時帶來了一定安全隱患。
[0003]針對上述問題提供一種新型的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，作為AFS的輔助設(shè)施，消除AFS的視覺死角，提高車輛夜間行駛的安全性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，作為AFS的輔助設(shè)施，消除AFS的視覺死角，提高車輛夜間行駛的安全性。。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的雷達(dá)探測系統(tǒng)為控制器通過CAN總線連接車速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，接收車速信號以及方向盤轉(zhuǎn)角信號；控制器的輸出端連接有電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)帶動激光雷達(dá)探測器的前大燈，激光雷達(dá)探測器的探測方向與前大燈同步轉(zhuǎn)動，探測彎道上的障礙物距離。
[0006]所述的激光雷達(dá)探測器為單片機(jī)發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器，經(jīng)激光驅(qū)動器調(diào)整后輸出給激光二極管，激光二極管發(fā)射激光并且經(jīng)過發(fā)射鏡片，激光二極管發(fā)射出激光脈沖的同時觸發(fā)光電光轉(zhuǎn)換電路工作；接收板接收到光電光轉(zhuǎn)換電路發(fā)送的光信號后開始計(jì)時，作為start計(jì)時點(diǎn)；激光二極管發(fā)射出去的激光經(jīng)過障礙物折回后，接收板上的PIN管再次感知到此信號后經(jīng)過放大濾波整形送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，此時即為stop計(jì)時點(diǎn)；單片機(jī)根據(jù)start計(jì)時點(diǎn)和stop計(jì)時點(diǎn)的時間差計(jì)算出障礙物與車輛之間的距離。
[0007]所述的PIN管位于激光二極管的正下方。
[0008]所述的光電光轉(zhuǎn)換電路為PIN管首次導(dǎo)通之后三極管驅(qū)動電路驅(qū)動紅外二極管導(dǎo)通，發(fā)射紅外光到接收板的PIN管后經(jīng)放大濾波整形，再傳送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0009]所述的紅外二極管位于發(fā)射板與接收板的銜接處，接收鏡片的下方，發(fā)射板和接收板通過軟排線相連。
[0010]所述的激光雷達(dá)探測器為三路激光二極管分別經(jīng)過各自的PIN管接入模擬開關(guān)的三個輸入端通過前置放大器接入放大濾波電路后送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0011]所述的模擬開關(guān)在處理完一路激光信號后，單片機(jī)發(fā)送信號對下一路激光電路信號進(jìn)行處理。
[0012]一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明作為AFS的輔助設(shè)施，消除AFS的視覺死角，可以在彎道中提前發(fā)現(xiàn)障礙物，保證安全；而且整體造價(jià)較低，適合在中低檔汽車上推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)的雷達(dá)測量范圍示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)中激光雷達(dá)探測器的原理圖；
[0017]圖4為本發(fā)明一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)中激光雷達(dá)探測器的三路激光測距原理圖；
[0018]在圖1-4中，1、單片機(jī)；2、激光驅(qū)動器；3、激光二極管；4、光電光轉(zhuǎn)換電路；5、鏡片；6、障礙物；7、PIN管；8、放大濾波電路；9、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器；10、發(fā)射板；11、接收板；12、前置放大器；13、模擬開關(guān)；14、控制器；15、車速傳感器；16、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；17、電機(jī)；18、傳動機(jī)構(gòu)；19、前大燈；20、激光雷達(dá)探測器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明包括與CAN總線連接的車速傳感器15和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器16，與CAN總線連接并且接收車速傳感器15和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器16所采集的信息的控制器14，與控制器14的輸出端還連接有電機(jī)17、傳動機(jī)構(gòu)18和帶有激光雷達(dá)探測器20的前大燈19。根據(jù)AFS的轉(zhuǎn)向隨動功能，在燈光隨方向盤轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)到的同時，激光雷達(dá)探測器20的探測方向與大燈同步轉(zhuǎn)動，用來探測彎道上的障礙物距離。本系統(tǒng)由電動機(jī)17、傳動機(jī)構(gòu)18、前大燈19和激光雷達(dá)探測器20、車速傳感器15、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器16和控制器14組成?？刂破?4根據(jù)車速和方向盤轉(zhuǎn)角，計(jì)算出駕駛者期望觀察的方向，然后控制電動機(jī)17，通過傳動機(jī)構(gòu)18拖動前大燈19與激光雷達(dá)探測器20照射到某個方向上。前大燈19與激光雷達(dá)探測器20共同與傳動機(jī)構(gòu)18相連，可以在水平方向上轉(zhuǎn)動。
[0020]具體如圖1-2所示，本發(fā)明為控制器14通過CAN總線連接車速傳感器15和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器16，接收車速信號以及方向盤轉(zhuǎn)角信號；控制器14的輸出端連接有電機(jī)17和傳動機(jī)構(gòu)18，傳動機(jī)構(gòu)18帶動激光雷達(dá)探測器20的前大燈19，激光雷達(dá)探測器20的探測方向與前大燈19同步轉(zhuǎn)動，探測彎道上的障礙物距離。
[0021]如圖3所示，激光雷達(dá)探測器20主要包括發(fā)射板10和接收板11。發(fā)射部分包括單片機(jī)1、激光驅(qū)動器2、激光二極管3、鏡片5和光電光轉(zhuǎn)換電路4，接收部分包括時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9、放大濾波電路8、PIN管7和鏡片5。單片機(jī)I發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器2，經(jīng)激光驅(qū)動器2調(diào)整后輸出給激光驅(qū)動器2，激光二極管2發(fā)射激光并且經(jīng)過發(fā)射鏡片5，激光二極管2發(fā)射出激光脈沖的同時觸發(fā)光電光轉(zhuǎn)換電路4工作；接收板11接收到光電光轉(zhuǎn)換電路4發(fā)送的光信號，開始計(jì)時，作為start計(jì)時點(diǎn)。發(fā)射出去的激光經(jīng)過障礙物6折回后，接收板11上的PIN管7再次感知到此信號，經(jīng)過放大濾波整形后送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9，此時即為stop計(jì)時點(diǎn)。單片機(jī)I負(fù)責(zé)與時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9的通信以及發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器2，脈沖的寬度以及脈沖的上升時間與激光二極管3的發(fā)射功率相關(guān)，脈沖寬度越寬，脈沖上升時間越短，激光二極管3的發(fā)射功率越大。激光驅(qū)動器2將單片機(jī)I發(fā)來的脈沖整形成能驅(qū)動激光二極管3的發(fā)射脈沖。由于激光二極管3從接收到發(fā)射脈沖到真正發(fā)射出激光有一個不確定的延時，這個延時是由于激光二極管3本身的溫度漂移引起的，所以本系統(tǒng)采集部分發(fā)射光，通過光-電-光這樣一個連續(xù)轉(zhuǎn)換，確定了這個延時的時間差，從而在計(jì)算飛行時間時可以準(zhǔn)確的標(biāo)定出。光電光轉(zhuǎn)換電路4包含PIN管7、三極管驅(qū)動電路、紅外二極管。PIN管7位于激光二極管的正下方，鏡片5只需要簡單處理就可以讓部分發(fā)射光照射到此PIN管7，PIN管7導(dǎo)通后三極管驅(qū)動電路開始工作，緊接著紅外二極管導(dǎo)通，發(fā)射紅外光，鏡片5采集到紅外光后經(jīng)放大濾波整形，再傳送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9計(jì)時開始(start)。由于紅外二級管不受溫度影響，三極管采用快速三極管，延時從而可以準(zhǔn)確的標(biāo)定。此轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)簡單，相比純粹用光學(xué)儀器搭建的內(nèi)光路來說，體積更小。相比單片機(jī)I在發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器2的同時發(fā)送start信號給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9，更能準(zhǔn)確的定義激光發(fā)射的初始時刻。發(fā)射出去的激光經(jīng)障礙物6后折回，PIN管7接收到微弱信號，經(jīng)放大濾波電路8整形后，送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9計(jì)時終止(stop)。飛行時間即可由此推算出來:TSt0p-TStart。單片機(jī)I通過SPI與時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9進(jìn)行通信，同時負(fù)責(zé)發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器2，脈沖的寬度與周期內(nèi)脈沖的個數(shù)可以通過單片機(jī)I編程實(shí)現(xiàn)。激光驅(qū)動器2接收到單片機(jī)I發(fā)送來的脈沖后，將其整形成符合激光二極管的驅(qū)動要求的脈沖，激光驅(qū)動器2采用的是IXD604，最大可提供4A的峰值驅(qū)動電流，滿足激光二極管的功率要求。激光二極管3采用的是歐司朗SPL LL90_3,峰值功率為80W，波長905nm。鏡片5除了具有衍射的作用，還可以將發(fā)射光的部分折射到位于激光二極管3正下方的PIN管7。PIN管7接收到發(fā)射光后導(dǎo)通，光電光轉(zhuǎn)換電路4開始工作，紅外二極管導(dǎo)通，發(fā)射紅外光，此二極管位于發(fā)射板10和接收板11的銜接處，鏡片5的下方，發(fā)射板10和接收板11通過軟排線相連，鏡片5接收到紅外管發(fā)射的紅外光后，聚焦到接收PIN管7上，PIN管7輸出微弱信號，經(jīng)放大濾波整形后發(fā)送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9，此時記作start時刻。發(fā)射光照射到前方障礙物6后折回來，鏡片5再次感知此光波信號，聚焦到接收PIN管7上，輸出微弱信號，經(jīng)放大濾波整形后發(fā)送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器9，此時記作stop時刻。時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用的是GP21，單通道模式測量精度為90ps，雙通道模式測量精度為45ps。
[0022]如圖4所示，本發(fā)明中激光測距采用多路激光方式實(shí)現(xiàn)，具體多路激光接收電路架構(gòu)如圖所示，本發(fā)明采用三路，該三路激光分別由各自的PIN管7轉(zhuǎn)化成電流信號后輸入至高速模擬開關(guān)13的三個輸入端，單片機(jī)I發(fā)送控制信號選擇哪一路激光電流信號被送入前置放大器12。待前置放大器12及后續(xù)電路處理完成這一路激光信號后，由單片機(jī)I發(fā)送信號選擇下一路激光電路信號送入后續(xù)電路處理，待處理完畢后，再選擇下一路，如此循環(huán)，從而只利用一路處理電路完成對多路激光接收的電流信號進(jìn)行處理，大大節(jié)省了系統(tǒng)硬件成本和布置空間，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。如圖2所示，激光雷達(dá)的測量范圍可以隨著AFS系統(tǒng)的輸出而改變，使用同樣的功率可以測量更大的范圍。而且，可以在彎道中提前發(fā)現(xiàn)障礙物，保證安全。
[0023]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的雷達(dá)探測系統(tǒng)為控制器(14)通過CAN總線連接車速傳感器(15)和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(16)，接收車速信號以及方向盤轉(zhuǎn)角信號；控制器(14)的輸出端連接有電機(jī)(17)和傳動機(jī)構(gòu)(18)，傳動機(jī)構(gòu)(18)帶動激光雷達(dá)探測器(20)的前大燈(19)，激光雷達(dá)探測器(20)的探測方向與前大燈(19)同步轉(zhuǎn)動，探測彎道上的障礙物距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光雷達(dá)探測器為單片機(jī)(I)發(fā)送脈沖給激光驅(qū)動器(2)，經(jīng)激光驅(qū)動器(2)調(diào)整后輸出給激光二極管(3)，激光二極管(3)發(fā)射激光并且經(jīng)過鏡片(5)，激光二極管(3)發(fā)射出激光脈沖的同時觸發(fā)光電光轉(zhuǎn)換電路(4)工作；接收板(11)接收到光電光轉(zhuǎn)換電路(4)發(fā)送的光信號后開始計(jì)時，作為start計(jì)時點(diǎn)；激光二極管(3)發(fā)射出去的激光經(jīng)過障礙物(6)折回后，接收板(11)上的PIN管(7)再次感知到此信號后經(jīng)過放大濾波電路(8)送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(9),此時即為stop計(jì)時點(diǎn)；單片機(jī)⑴根據(jù)start計(jì)時點(diǎn)和stop計(jì)時點(diǎn)的時間差計(jì)算出障礙物(6)與車輛之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的PIN管(7)位于激光二極管(3)的正下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的光電光轉(zhuǎn)換電路(4)為PIN管(7)首次導(dǎo)通之后三極管驅(qū)動電路驅(qū)動紅外二極管導(dǎo)通，發(fā)射紅外光到接收板(11)的PIN管(7)后經(jīng)過放大濾波電路(8)傳送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的紅外二極管位于發(fā)射板(10)與接收板(11)的銜接處，鏡片(5)的下方，發(fā)射板(10)與接收板(11)通過軟排線相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光雷達(dá)探測器為三路激光二極管⑶分別經(jīng)過各自的PIN管(7)接入模擬開關(guān)(13)的三個輸入端通過前置放大器(12)接入放大濾波電路(8)后送給時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于AFS的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，其特征在于:所述的模擬開關(guān)(13)在處理完一路激光信號后，單片機(jī)(I)發(fā)送信號對下一路激光電路信號進(jìn)行處理。
【文檔編號】G01S17/88GK104192054SQ201410494431
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】王新果, 陳效華, 賽影輝 申請人:奇瑞汽車股份有限公司