CN207106327U - 基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，包括大灯、对汽车前方路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达、处理三维点云数据获得处理结果的处理单元和分析处理结果获得路面坡度状况和坡度角度的控制单元，控制单元与上下调光单元连接并控制大灯灯光高度。还涉及一种汽车调光方法，包括：激光雷达对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据；处理单元处理三维点云数据，获得处理结果；控制单元分析处理结果，获得路面坡度状况和坡度角度，并向上下调光单元发出灯光高度调节指令；上下调光单元接收并响应于灯光高度调节指令调节灯光。可照亮坡路以提醒驾驶员注意，降低事故发生率。

Description

基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统及方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理为：向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达广泛应用于扫描监测目标障碍物尺寸及与其它物体之间的距离、以及目标障碍物的运行速度。

目前，激光雷达在汽车上的应用越来越普遍，但通常只是用来监测汽车与前车之间的距离及前车速度，以防止与前车发生碰撞。而实际行驶过程中，前方的路面可能存在上坡或下坡路况，在夜间行驶时，如果驾驶员不能及早注意到这些路况，很有可能发生意外事故，因为在上坡前大灯灯光不上调，会导致在坡面上的照明距离缩短，在下坡前大灯灯光不下调，则会导致相向行驶的对面上坡车辆的炫目，从而影响行车安全。如果能够及早监测到前方的路面坡度状况，并根据实际路况调节大灯灯光的高度，则能大大降低事故发生率。然而目前对激光雷达的应用还不能实现这一功能。

现有技术中有利用摄像头对路况进行扫描分辨的方法，然而摄像头由于受制于夜间光线弱，不能准确判断路况，反而增加了误判的可能性，可靠性不好。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统及方法，能够监测汽车前方的路面坡度状况，并根据路面坡度状况控制调节大灯灯光的高度，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，设于汽车前部，包括大灯、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达、用于接收并处理三维点云数据获得处理结果的处理单元以及用于接收并分析处理结果获得路面坡度状况和坡度角度的控制单元，大灯内设有用于调节大灯灯光高度的上下调光单元，控制单元与上下调光单元连接并根据路面坡度状况和坡度角度控制上下调光单元调节大灯灯光的高度。

优选地，大灯包括灯罩和设置在灯罩内的灯体，激光雷达设于灯罩内。

优选地，路面坡度状况包括没有坡路路段的平整路况和具有坡路路段的坡面路况，控制单元具有与上下调光单元连接的输出端，输出端用于在路面坡度状况为坡面路况时根据坡面路况的坡路路段的坡度角度以及汽车距离坡路路段的距离向上下调光单元发出相应的灯光高度调节指令。

优选地，输出端用于在汽车行驶至距离坡面路况的坡路路段预设距离时开始向上下调光单元发出灯光高度调节指令。

优选地，预设距离不小于50m。

优选地，预设范围为汽车前方50m-200m。

一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光方法，包括：步骤S1、由设于汽车前部的激光雷达对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据，并将三维点云数据输送至处理单元；步骤S2、由处理单元接收三维点云数据，对三维点云数据进行处理，获得处理结果，并将处理结果发送至控制单元；步骤S3、由控制单元接收处理结果，对处理结果进行分析，获得路面坡度状况和坡度角度，并根据路面坡度状况和坡度角度向设于大灯内的上下调光单元发出灯光高度调节指令；步骤S4、上下调光单元接收灯光高度调节指令，并响应于灯光高度调节指令调节大灯灯光的高度。

优选地，将所述激光雷达设置在大灯的灯罩内。

优选地，在所述步骤S3中，所述路面坡度状况包括没有坡路路段的平整路况和具有坡路路段的坡面路况，当所述路面坡度状况为所述平整路况时，所述控制单元无动作；当所述路面坡度状况为所述坡面路况时，所述控制单元根据所述处理结果计算所述坡面路况的坡路路段的坡度角度以及所述汽车距离所述坡路路段的距离，并向所述上下调光单元发出相应的灯光高度调节指令。

优选地，在所述步骤S3中，所述控制单元在所述汽车行驶至距离所述坡面路况的坡路路段预设距离时开始向所述上下调光单元发出灯光高度调节指令。

与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：

通过激光雷达对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元和控制单元对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元能够对路面坡度状况和坡度角度做出准确判断，并根据判断结果控制上下调光单元对大灯灯光的高度进行调节，从而调节大灯灯光的照射角度，当前方存在上坡路段时，控制单元可控制上下调光单元向上调节大灯灯光，以增加大灯灯光在上坡路段上的照明距离，从而保证驾驶员的视野范围；当前方存在下坡路段时，控制单元可控制上下调光单元向下调节大灯灯光，以防止大灯灯光造成相向行驶的对面上坡车辆的炫目。由此可大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。并且，利用激光雷达扫描路面，不受夜间光线弱的影响，误判路面状况的概率极低，因此能够保证对路面坡度状况判断的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统的控制流程图。

图中：

100、激光雷达 200、处理单元

300、控制单元 400、上下调光单元

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本实用新型基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统的一种实施例。本实施例的汽车调光系统设于汽车前部，包括大灯、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达100、用于接收并处理所述三维点云数据获得处理结果的处理单元200以及用于接收并分析所述处理结果获得路面坡度状况和坡度角度的控制单元300，大灯内设有用于调节大灯灯光高度的上下调光单元400，控制单元300与上下调光单元400连接并根据所述路面坡度状况和坡度角度控制上下调光单元400调节大灯灯光的高度。

具体地，本实施例中，激光雷达100具有输出端，用于输出其扫描获得的三维点云数据；处理单元200具有输入端和输出端，处理单元200的输入端与激光雷达100的输出端相连接，用于接收激光雷达100的输出端输出的三维点云数据，处理单元200对接收到的三维点云数据进行处理，获得相应的处理结果，处理单元200的输出端则将该处理结果输出；控制单元300具有输入端和输出端，控制单元300的输入端与处理单元200的输出端相连接，用于接收处理单元200的输出端输出的处理结果，控制单元300对接收到的处理结果进行分析，获得相应的路面坡度状况和坡度角度，并根据路面坡度状况和坡度角度生成相应的灯光高度调节指令，控制单元300的输出端用于输出该灯光高度调节指令；上下调光单元400具有输入端，上下调光单元400的输入端与控制单元300的输出端相连接，用于接收控制单元300的输出端输出的灯光高度调节指令，上下调光单元400响应于接收到的灯光高度调节指令调节大灯灯光的高度，从而调节大灯灯光的照射角度。

由此，本实施例的汽车调光系统通过激光雷达100对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元200和控制单元300对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元300能够对路面坡度状况和坡度角度做出准确判断，并根据判断结果控制上下调光单元400对大灯灯光的高度进行调节，从而调节大灯灯光的照射角度，当前方存在上坡路段时，控制单元300可控制上下调光单元400向上调节大灯灯光，以增加大灯灯光在上坡路段上的照明距离，从而保证驾驶员的视野范围；当前方存在下坡路段时，控制单元300可控制上下调光单元400向下调节大灯灯光，以防止大灯灯光造成相向行驶的对面上坡车辆的炫目。由此可大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。并且，利用激光雷达100扫描路面，不受夜间光线弱的影响，误判路面状况的概率极低，因此能够保证对路面坡度状况判断的准确性和可靠性。

优选地，本实施例中的大灯包括灯罩和设置在灯罩内的灯体，激光雷达100设于灯罩内。将激光雷达100安装在大灯灯罩内，可以避免在汽车外部增设用于安装激光雷达100的部件，保证汽车外形整体的美观性，并减小汽车运行时的阻力，同时便于在清洁维护大灯时也对激光雷达100进行清洁维护。

进一步，在本实施例中，路面坡度状况包括没有坡路路段的平整路况和具有坡路路段的坡面路况，控制单元300的输出端用于在路面坡度状况为坡面路况时根据坡面路况的坡路路段的坡度角度以及汽车距离坡路路段的距离向上下调光单元400发出相应的灯光高度调节指令。即，当控制单元300分析处理单元200的处理结果、得出路面坡度状况为平整路况时，此时无需对大灯灯光高度进行调节，因此控制单元300无动作。当控制单元300分析处理单元200的处理结果、得出路面坡度状况为坡面路况时，则有必要对大灯灯光的高度进行调节，此时控制单元300根据处理结果计算坡面路况的坡路路段的坡度角度以及汽车距离坡路路段的距离，并向上下调光单元400发出相应的灯光高度调节指令，上下调光单元400接收并响应于该灯光高度调节指令调节大灯灯光的高度。随着汽车的前进，汽车与坡路路段之间的距离不断缩小，相应地，控制单元300生成的灯光高度调节指令也不断随之变化，由此可以实现汽车在行驶过程中逐渐接近坡路路段以及到达坡路路段后对大灯灯光高度的动态调节。

具体地，坡面路况的坡路路段包括上坡路段和下坡路段。当坡路路段为上坡路段时，在汽车到达上坡路段之前，控制单元300根据计算得出的上坡路段的坡度角度以及汽车距离上坡路段的距离，生成向上调节大灯灯光以增加大灯灯光高度的灯光高度调节指令，上下调光单元400接收并响应于该灯光高度调节指令，增加大灯灯光的高度，从而增加大灯灯光在上坡路段上的照明距离，保证驾驶员的视野范围；当控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出汽车已行驶到上坡路段上时，则生成向下调节大灯灯光以使大灯灯光恢复至汽车正常行驶于平整路况上时的高度的灯光高度调节指令，上下调光单元400接收并响应于该灯光高度调节指令，使行驶于上坡路段上的汽车大灯灯光能够有效照亮上坡路段。当坡路路段为下坡路段时，在汽车到达下坡路段之前，控制单元300根据计算得出的下坡路段的坡度角度以及汽车距离下坡路段的距离，生成向下调节大灯灯光以降低大灯灯光高度的灯光高度调节指令，上下调光单元400接收并响应于该灯光高度调节指令，降低大灯灯光的高度，从而防止大灯灯光造成相向行驶的对面上坡车辆的炫目，保障行车安全；当控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出汽车已行驶到下坡路段上时，则生成向上调节大灯灯光以使大灯灯光恢复至汽车正常行驶于平整路况上时的高度的灯光高度调节指令，上下调光单元400接收并响应于该灯光高度调节指令，使行驶于下坡路段上的汽车大灯灯光能够有效照亮下坡路段。

进一步，在本实施例中，控制单元300的输出端用于在汽车行驶至距离坡面路况的坡路路段预设距离时开始向上下调光单元400发出灯光高度调节指令，即，当控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出汽车与坡路路段之间的距离为一预设距离时才开始控制上下调光单元400对大灯灯光的高度进行动态调节。该预设距离使坡面路况的坡路路段位于大灯灯光的照明射程范围之内，且坡路路段与汽车之间的间隔距离为驾驶员留有足够的反应动作时间。优选地，该预设距离不小于50m。

进一步，本实施例中的激光雷达100对汽车前方50m-200m的预设范围内的路面进行扫描。当路面坡度状况为坡面路况时，控制单元300的输出端在汽车行驶至距离坡面路况的坡路路段50m的预设距离时开始向大灯发出灯光高度调节指令。

基于上述基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，本实施例还提供了一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光方法。如图1所示，本实施例的汽车调光方法包括以下步骤：

步骤S1、由设于汽车前部的激光雷达100对汽车前方预设范围内的路面进行扫描，获得三维点云数据，并将三维点云数据输送至处理单元200。

优选地，将激光雷达100设置在大灯的灯罩内。

优选地，激光雷达100对汽车前方50m-200m的预设范围内的路面进行扫描。

步骤S2、由处理单元200接收三维点云数据，对三维点云数据进行处理，获得处理结果，并将处理结果发送至控制单元300。

步骤S3、由控制单元300接收处理结果，对处理结果进行分析，获得路面坡度状况和坡度角度，并根据路面坡度状况和坡度角度向设于大灯内的上下调光单元400发出灯光高度调节指令。

路面坡度状况包括没有坡路路段的平整路况和具有坡路路段的坡面路况，当路面坡度状况为平整路况时，控制单元300无动作；当路面坡度状况为坡面路况时，控制单元300根据处理结果计算坡面路况的坡路路段的坡度角度以及汽车距离坡路路段的距离，并向上下调光单元400发出相应的灯光高度调节指令。随着汽车的前进，汽车与坡路路段之间的距离不断缩小，相应地，控制单元300生成的灯光高度调节指令也不断随之变化，由此可以实现汽车在行驶过程中逐渐接近坡路路段以及到达坡路路段后对大灯灯光高度的动态调节。

坡面路况的坡路路段包括上坡路段和下坡路段。当坡路路段为上坡路段时，在汽车到达上坡路段之前，控制单元300根据计算得出的上坡路段的坡度角度以及汽车距离上坡路段的距离，生成向上调节大灯灯光以增加大灯灯光高度的灯光高度调节指令；当控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出汽车已行驶到上坡路段上时，则生成向下调节大灯灯光以使大灯灯光恢复至汽车正常行驶于平整路况上时的高度的灯光高度调节指令。当坡路路段为下坡路段时，在汽车到达下坡路段之前，控制单元300根据计算得出的下坡路段的坡度角度以及汽车距离下坡路段的距离，生成向下调节大灯灯光以降低大灯灯光高度的灯光高度调节指令；当控制单元300根据处理单元200的处理结果计算得出汽车已行驶到下坡路段上时，则生成向上调节大灯灯光以使大灯灯光恢复至汽车正常行驶于平整路况上时的高度的灯光高度调节指令。

优选地，控制单元300在汽车行驶至距离坡面路况的坡路路段预设距离时开始向上下调光单元400发出灯光高度调节指令。即控制单元300根据处理单元200的处理结果计算汽车与坡面路况的坡路路段之间的距离，当控制单元300计算得出的汽车与坡面路况的坡路路段之间的距离达到所述预设距离时，控制单元300开始向上下调光单元400发出灯光高度调节指令，以对大灯灯光高度进行动态调节。优选地，该预设距离不小于50m。本实施例中，该预设距离设为50m。

步骤S4、上下调光单元400接收灯光高度调节指令，并响应于灯光高度调节指令调节大灯灯光的高度。

需要说明的是，本实施例基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统及汽车调光方法中的上下调光单元400，可以通过调光马达的位移实现大灯灯光高度的调节，具体地，上下调光单元400可以包括调光马达和驱动所述调光马达移动的驱动器。驱动器具有输入端和输出端，驱动器的输入端与控制单元300的输出端相连接，用于接收控制单元300的输出端输出的灯光高度调节指令，驱动器将接收到的灯光高度调节指令转换成相应的调光马达移动指令，驱动器的输出端用于输出该调光马达移动指令；调光马达具有接收端，调光马达的接收端与驱动器的输出端相连接，用于接收驱动器的输出端输出的调光马达移动指令，调光马达响应于接收到的调光马达移动指令而发生位移，从而实现大灯灯光高度的调节。通过调光马达的移动来调节大灯灯光的高度是本领域的现有技术，其原理本文不予赘述。

本实施例中的激光雷达100可以采用机械式激光雷达或混合式激光雷达或固态激光雷达。处理单元200可以采用现有技术中的处理器，例如Master ECU，控制单元300可以采用现有技术中的控制器，例如单片机。驱动调光马达移动的驱动器可以采用现有技术中的驱动器，例如Slave ECU马达驱动控制单元。当然，处理单元200、控制单元300和驱动器均不局限于本实施例所列举型号的处理器、控制器和驱动器，也可以采用其它型号或类型的处理器、控制器和驱动器。

综上所述，本实施例的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统及汽车调光方法，通过激光雷达100对汽车前方路面进行扫描并获得三维点云数据，由处理单元200和控制单元300对所述三维点云数据进行处理分析后即可得到路面状况的三维呈现，从而使控制单元300能够对路面坡度状况和坡度角度做出准确判断，并根据判断结果控制上下调光单元400对大灯灯光的高度进行调节，从而调节大灯灯光的照射角度，当前方存在上坡路段时，控制单元300可控制上下调光单元400向上调节大灯灯光，以增加大灯灯光在上坡路段上的照明距离，从而保证驾驶员的视野范围；当前方存在下坡路段时，控制单元300可控制上下调光单元400向下调节大灯灯光，以防止大灯灯光造成相向行驶的对面上坡车辆的炫目。由此可大大降低事故发生率，保证汽车行驶安全。将激光雷达100安装在大灯灯罩内，则可以避免在汽车外部增设用于安装激光雷达100的部件，保证汽车外形整体的美观性，并减小汽车运行时的阻力，同时便于在清洁维护大灯时也对激光雷达100进行清洁维护。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，设于汽车前部，其特征在于，包括大灯、用于对汽车前方预设范围内的路面进行扫描获得三维点云数据的激光雷达(100)、用于接收并处理所述三维点云数据获得处理结果的处理单元(200)以及用于接收并分析所述处理结果获得路面坡度状况和坡度角度的控制单元(300)，所述大灯内设有用于调节所述大灯灯光高度的上下调光单元(400)，所述控制单元(300)与所述上下调光单元(400)连接并根据所述路面坡度状况和坡度角度控制所述上下调光单元(400)调节所述大灯灯光的高度。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，其特征在于，所述大灯包括灯罩和设置在所述灯罩内的灯体，所述激光雷达(100)设于所述灯罩内。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，其特征在于，所述路面坡度状况包括没有坡路路段的平整路况和具有坡路路段的坡面路况，所述控制单元(300)具有与所述上下调光单元(400)连接的输出端，所述输出端用于在所述路面坡度状况为所述坡面路况时根据所述坡面路况的坡路路段的坡度角度以及所述汽车距离所述坡路路段的距离向所述上下调光单元(400)发出相应的灯光高度调节指令。

4.根据权利要求3所述的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，其特征在于，所述输出端用于在所述汽车行驶至距离所述坡面路况的坡路路段预设距离时开始向所述上下调光单元(400)发出灯光高度调节指令。

5.根据权利要求4所述的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，其特征在于，所述预设距离不小于50m。

6.根据权利要求1所述的基于激光雷达探测路面上下坡的汽车调光系统，其特征在于，所述预设范围为汽车前方50m-200m。