车辆传感器操作的制作方法

2021-02-03 18:02:14|

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本公开涉及车辆传感器的领域。

背景技术：

传感器收集车辆周围的数据并将所述数据传输到车辆计算机。车辆计算机可以使用所述数据来操作一个或多个车辆部件。所述数据可以包括例如道路、道路上和/或在道路附近的物体、其他车辆等的数据。所述计算机可以利用所述数据构建周围环境的虚拟表示。

技术实现要素：

一种系统包括传感器和车辆计算机。所述传感器包括多个按顺序布置的发射器。车辆计算机与传感器进行通信。所述系统包括：用于根据所述发射器的非顺序数值次序来布置由所述发射器收集的数据的装置；用于根据安全协议传输所述非顺序数值次序的装置；以及用于将所述数据传输到所述车辆计算机的装置。

所述系统还可以包括用于根据所传输的非顺序数值次序来读取所传输的数据的装置。

所述系统还可以包括用于传输多个数据包的装置，每个数据包具有根据不同的非顺序数值次序布置的相应数据。

每个发射器可以相对于在传感器的基部与传感器的顶部之间延伸的轴线以不同的角度布置。

所述系统还可以包括用于基于与每个发射器相对应的非顺序数值次序中的数字来识别所述发射器的角度的装置。

一种系统包括计算机，所述计算机包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令可由所述处理器执行以：根据传感器中的多个按顺序布置的发射器的非顺序数值次序来布置由所述发射器收集的数据，根据安全协议将所述非顺序数值次序传输到车辆计算机，并且将所述数据传输到所述车辆计算机。

所述车辆计算机可以被编程为根据所传输的非顺序数值次序来读取所传输的数据。

所述车辆计算机可以被编程为基于所述数据生成点云。

所述系统还可以包括用于传输多个数据包的指令，每个数据包具有根据不同的非顺序数值次序布置的相应数据。

所述指令还可以包括以所述非顺序数值次序致动所述发射器的指令。

所述车辆计算机可以被编程为在接收到所述非顺序数值次序时向所述计算机发送确认回执。

所述传感器可以是激光雷达。

每个发射器可以相对于在传感器的基部与传感器的顶部之间延伸的轴线以不同的角度布置。

所述计算机可以被编程为基于与每个发射器相对应的非顺序数值次序中的数字来识别所述发射器的角度。

所述指令还可以包括用于利用随机数生成器程序确定所述非顺序数值次序的指令。

一种方法包括：根据传感器中的多个按顺序布置的发射器的非顺序数值次序来布置由所述发射器收集的数据；根据安全协议将所述非顺序数值次序传输到车辆计算机；以及将所述数据传输到所述车辆计算机。

所述方法还可以包括传输多个数据包，每个数据包具有根据不同的非顺序数值次序布置的相应数据。

所述方法还可以包括以所述非顺序数值次序致动所述发射器。

所述方法还可以包括基于与每个发射器相对应的非顺序数值次序中的数字来识别所述发射器的角度。

所述方法还可以包括利用随机数生成器程序确定所述非顺序数值次序。

还公开了一种计算装置，所述计算装置被编程为执行上述方法步骤中的任一者。还公开了一种车辆，所述车辆包括所述计算装置。还公开了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读介质，所述计算机可读介质存储指令，所述指令可由计算机处理器执行以执行上述方法步骤中的任一者。

附图说明

图1是用于操作车辆中的激光雷达传感器的示例性系统的图示。

图2是具有激光雷达传感器的示例性车辆的侧视图。

图3是激光雷达传感器的放大视图。

图4是用于操作激光雷达传感器的示例性过程的图示。

具体实施方式

激光雷达传感器从多个发射器发射激光以识别车辆附近的物体的表面。通过识别物体，车辆可以在避开物体的同时沿着道路移动。激光雷达传感器收集数据并将所述数据传输到车辆计算机。对数据的加密可能会延迟数据的传输并且需要激光雷达传感器进行额外的计算，从而增加激光雷达传感器的功耗。为了保护数据在传输到车辆计算机期间不被拦截，激光雷达传感器可以按非顺序数值次序布置来自每个发射器的数据。截取数据的窃听者不可能将数据重新布置成正确的数值顺序，并且所得的点云不太可能显示车辆附近的物体，从而提高数据的安全性。激光雷达传感器可以利用安全协议(例如，利用加密)将非顺序数值次序传输到车辆计算机。由于非顺序数值次序在计算机存储器中比数据占用更少的空间，因此加密非顺序数值次序将不会显著增加激光雷达传感器的计算量。所述车辆计算机可以根据非顺序数值次序读取所传输的数据以检测车辆附近的物体。

图1示出了示例性车辆100。车辆100包括计算机105。计算机105被编程为从一个或多个传感器110接收所收集的数据115。例如，车辆100的数据115可以包括车辆100的位置、关于车辆100周围的环境的数据、关于车辆外部的物体(诸如另一车辆)的数据等。车辆100的位置通常以常规形式提供，例如地理坐标，诸如经由使用全球定位系统(gps)的导航系统获得的纬度和经度坐标。数据115的另外的示例可以包括车辆100的系统和部件的测量结果，例如，车辆100的速度、车辆100的轨迹等。

计算机105通常被编程为用于在车辆100的网络(例如，包括常规的车辆100的通信总线)上进行通信。经由网络、总线和/或其他有线或无线机制(例如，车辆100中的有线或无线局域网)，计算机105可向车辆100中的各种装置(例如，控制器、致动器、传感器等，包括传感器110)传输消息和/或从所述各种装置接收消息。替代地或另外地，在其中计算机105实际上包括多个装置的情况下，车辆网络可用于在本公开中表示为计算机105的装置之间的通信。另外，计算机105可被编程为用于与可包括各种有线和/或无线联网技术(例如蜂窝、低功耗(ble)、有线和/或无线分组网络等)的网络(如下文所描述)通信。

当计算机105部分地或完全地操作车辆100时，车辆100是“自主”车辆100。出于本公开的目的，术语“自主车辆”用于指代以完全自主模式操作的车辆100。完全自主模式被定义为其中车辆推进、制动和转向中的每一者都由计算机105控制的模式。半自主模式是其中车辆推进、制动和转向中的至少一者至少部分地由计算机105而非人类操作员控制的模式。在非自主模式(即，手动模式)下，车辆推进、制动和转向由人类操作员控制。

数据存储装置106可以是任何类型的，例如硬盘驱动器、固态驱动器、服务器或任何易失性或非易失性介质。数据存储装置106可以存储从传感器110发送的所收集的数据115。

传感器110可包括多种装置。例如，车辆100中的各种控制器可作为传感器110操作以经由车辆100的网络或总线提供数据115，例如与车辆速度、加速度、位置、子系统和/或部件状态等有关的数据115。此外，其他传感器110可包括相机、运动检测器等，即，用于提供数据115以评估部件的位置、评估道路的坡度等的传感器110。传感器110还可包括但不限于短程雷达、远程雷达、激光雷达和/或超声换能器。每个传感器110可以包括处理器120和存储器125。处理器120收集数据115并将数据115传输到计算机105。

所收集的数据115可包括在车辆100中收集的多种数据。上面提供了所收集的数据115的示例，并且此外，数据115通常是使用一个或多个传感器110来收集，并且可以另外包括在计算机105中根据其计算出的数据。一般来讲，所收集的数据115可包括可由传感器110采集和/或根据此类数据计算出的任何数据。数据115可以存储在存储器125和/或数据存储装置106中。

图2是具有激光雷达传感器110的示例性车辆100的侧视图。激光雷达传感器110发射激光并接收从车辆100附近的物体(未示出)反射的光。基于所接收的光，计算机105可以确定车辆100与物体之间的距离，如下所述。车辆100可以包括多个激光雷达传感器110以获得数据115以识别车辆100周围的环境中的物体。激光雷达传感器110可以设置在车辆100的车顶上，以在没有来自车辆100车身的干扰的情况下收集车辆100周围的数据115。在检测到车辆100附近的物体时，计算机105可以致动一个或多个部件以避免和/或减轻与物体的交互。例如，计算机105可以在接近车辆100前方的物体时致动制动器以使车辆100减速和/或停止。在另一个示例中，计算机105可以致动转向部件以使车辆100转向相邻的行车道以避开物体。

图3是激光雷达传感器110的放大视图。激光雷达传感器110包括多个发射器300。每个发射器300都发射激光。发射器300以顺序次序布置并相应地编号，例如，用连续整数编号。例如，图3中所示的发射器300编号为1至16，并且处理器120可以按顺序次序致动发射器300。也就是说，在从计算机105接收到收集数据115的指令时，处理器120可以致动标记为1的发射器300，然后致动标记为2的发射器300，然后致动标记为3的发射器300等等，直到致动标记为16的发射器。在图3的示例中，激光雷达传感器110具有16个发射器300，并且激光雷达传感器110可以具有不同数量的发射器300，例如32个、64个、128个等。

每个发射器300都具有方位角α指定的垂直角度ω。“方位角”α是以度数测量的从预定基准o关于激光雷达传感器110的垂直轴线a的角度。在操作期间，激光雷达传感器110相对于车辆100(例如，相对于车辆100的车顶)旋转，并且方位角α随着激光雷达传感器110旋转而改变。在图3的示例中，发射器1-8具有零度的方位角α，并且发射器9-16具有180度的方位角α。在致动发射器300发射激光之前，处理器120可以基于激光雷达传感器110相对于车辆100的旋转角度(例如，基于从激光雷达传感器110与车辆100的车顶之间的角度传感器110接收的数据115)来确定每个发射器300的方位角α。“垂直角度”ω是发射器300相对于轴线b引导其相应的激光的角度，所述轴线b从激光雷达传感器110的在激光雷达传感器110的基部305与顶部310之间的中部延伸。例如，发射器1-4、9-12具有大于零的垂直角度ω，因为发射器1-4、9-12将它们相应的激光引导到轴线b上方，并且发射器5-8、13-16具有小于零的垂直角度ω因为发射器5-8、13-16将它们相应的激光引导到轴线b下方。处理器120可以将每个发射器300的方位角α和垂直角度ω传输到计算机105。

激光雷达传感器110可以检测车辆100周围的物体。对于具有方位角α和垂直角度ω的每个发射器300，处理器120可以利用常规的坐标变换来确定在激光雷达传感器110处具有原点的坐标系中的x，y，z笛卡尔坐标：

x＝rcos(ω)sin(α)(1)

y＝rcos(ω)cos(α)(2)

z＝rsin(ω)(3)

其中r是激光雷达传感器110与检测到的物体之间的直线(或最短)距离。处理器120可以将r确定为光速乘以从发射器300发射激光与接收到反射激光之间的时间差，即，直接飞行时间技术。x，y，z坐标是由激光雷达传感器110通过从物体反射的激光检测到的数据115点的空间坐标。在收集多个数据115点时，计算机105可以检测反射由发射器300发射的激光的物体的表面，如下所述。为了减少由处理器120传输到计算机105的数据115的量，对于每个发射器300，处理器120可以仅传输x，y，z坐标中的一个，例如，坐标x。计算机105可以基于由处理器120针对每个发射器300发送的α，ω的值和坐标x的接收值来确定距离r和其他坐标y，z：

替代地，处理器120可以向计算机105发送y，z坐标中的任一者或两者，或者全部三个x，y，z坐标。

基于坐标x，y，z，计算机105可以生成点云以识别车辆100周围的物体。也就是说，计算机105可以根据每个点的相应坐标x，y，z在三维地图中绘制所识别的点。地图(即，“点云”)示出了将激光反射到激光雷达传感器110的物体的表面。因此，通过分析点云，计算机105可以检测车辆100附近的物体。也就是说，计算机105可以利用点云来检测车辆100附近的物体的表面，并且利用一种或多种常规的物体躲避算法来操作一个或多个部件以避开在点云中检测到的物体。计算机105可以指示激光雷达传感器110在车辆100正运动时收集数据115，以更新点云并检测车辆100附近的物体。

处理器120可以确定发射器300的非顺序数值次序。在这种背景下，“非顺序数值次序”是与发射器300相关联的数字的列表，其不是顺序次序，即，因为如果数字根据其值从最低到最高排序(或者反之亦然)，则所述数字将是有序的。也就是说，非顺序数值次序是除顺序数值次序之外与发射器300相关联的数字的任何次序。在图3的示例中，数字1至16的非顺序数值次序可以是例如[10、16、9、7、11、12、4、2、3、8、1、15、5、14、13、6]。如下所述，处理器120可以根据非顺序数值次序在存储器125中布置数据115，以提高数据115向计算机105传输的安全性。替代地，处理器120可以根据非顺序数值次序来致动发射器300。也就是说，处理器120可以致动发射器10，然后致动发射器16，然后致动发射器9等，直到已经致动了所有十六个发射器300。处理器120可以按接收次序(即，按照处理器120接收到由发射器300以非顺序数值次序发射的激光的次序)记录数据115。处理器120可以利用常规的随机或伪随机数生成器程序(例如，fips186-4标准算法、nistsp800-90a算法、流密码、yarrow算法、fortuna算法、ansix9.17标准算法等)来确定非顺序数值次序。

处理器120可以根据安全协议将非顺序数值次序传输到计算机105。在这种背景下，“安全协议”是用于发送数据115的协议，所述协议加密或以其他方式保护数据115免受拦截器的影响。安全协议可以是常规协议，例如，传输控制协议(tcp)、传输层安全性(tls)、安全套接层(ssl)等。安全协议可以包括用于使计算机105在接收到非顺序数值次序时发送确认回执的指令。也就是说，计算机105可以被编程为将确认回执发送到处理器120以确认接收到所述非顺序数值次序。使用安全协议可以保护非顺序数值次序免受拦截器的影响。由于处理器120仅根据安全协议传输非顺序数值次序，因此与对所有数据115进行加密相比，由处理器120执行的处理量减少。

处理器120可以根据非顺序数值次序将数据115布置成消息。处理器120可以将消息构造为数据115的多个段，每个段对应于来自发射器300中的一个的数据115。例如，处理器120可以根据上述示例中所示的非顺序数值次序构造消息，所述消息以来自发射器10的数据115开始，然后是来自发射器16的数据115，然后是来自发射器9的数据115，等等。因此，如果消息被拦截，则拦截器将不太可能能够重新布置消息，使得数据115处于顺序数值顺序，并且从数据115生成的数据云将不会示出车辆100附近的物体。也就是说，对于16个发射器，存在超过2×10¹³个非顺序数值次序的排列，并且用于确定由处理器120确定的特定非顺序数值次序的蛮力算法极有可能花费的时间比数据115可能保持相关更长，例如，在常规计算速度下需要几千年。当数据115处于非顺序数值次序时，用数据115生成点云将导致地图看起来像是噪声和/或随机选择的点，因此以非顺序数值次序布置数据115提高了数据115的安全性。替代地，处理器120可以根据如上所述的非顺序数值次序来致动发射器300，并且按发射器300的致动次序来布置数据115。

处理器120可以根据常规协议(例如，用户数据报协议(udp))传输消息。由于常规协议可能不包括用于对消息进行加密的加密算法，因此与在发送消息之前用加密算法对消息进行加密相比，用常规协议传输消息允许处理器120更快地将消息传输到计算机105。如上所述，如果由于常规协议缺少加密算法而拦截消息，则拦截器可能将无法使用消息中的数据115，因为所得的点云可能看起来是噪声和/或随机选择的点。由于处理器120将非顺序数值次序发送到计算机105，因此计算机105可以读取消息并根据非顺序数值次序读取数据115以生成点云。

处理器120可以在消息中传输多个数据115包。在这种背景下，数据115的“数据包”是根据非顺序数值次序布置的来自发射器300的一组数据115。也就是说，处理器120可以不止一次致动发射器300，并且每个数据包包括从发射器300的一次致动接收的数据115。在具有16个发射器300的图3的示例中，每个数据115包可以包括来自16个发射器300中的每一个的一个数据点。处理器120可以确定每个数据115包的非顺序数值次序，并且根据相应的非顺序数值次序将数据115布置在数据包内。也就是说，消息可以包括两个数据115包，每个数据包根据不同的非顺序数值次序进行布置。处理器120可以将非顺序数值次序发送到计算机105，并且计算机105可以根据数据包的相应非顺序数值次序来读取每个数据包，如下所述。

计算机105可以根据非顺序数值次序来读取消息。也就是说，计算机105读取消息中的数据115的每个点，并且将数据115的每个点与以非顺序数值次序编号的发射器300相关联。例如，计算机105可以读取数据115的第一点和非顺序数值次序的相关联编号，例如，发射器10。因此，计算机105可以确定由数据115检测到的物体的坐标x，y，z，其中方位角α和垂直角度ω与发射器10相关联。计算机105可以利用相关联的发射器300确定消息中的剩余数据115集中的每一个的坐标x，y，z，以生成示出由激光雷达传感器110检测到的物体的点云。

图4是用于操作车辆100中的激光雷达传感器110的示例性过程400的图示。过程400在框405中开始，其中激光雷达传感器110的处理器120确定非顺序数值次序。如上所述，非顺序数值次序允许处理器120布置与顺序地布置的发射器300相对应的数据115。

接下来，在框410中，处理器120致动发射器300以收集数据115。发射器300发射从附近物体的表面反射并返回到发射器300的激光。基于发射激光与接收激光之间的飞行时间，处理器120可以确定发射器300与物体之间的距离。如上所述，处理器120可以按顺序(即，按顺序数值次序)致动发射器300。替代地，处理器120可以按非顺序数值次序来致动发射器300。

接下来，在框415中，处理器120将数据115布置成消息。处理器120可以根据非顺序次序来布置数据115。也就是说，处理器120可以根据非顺序次序将按顺序记录的数据115布置成消息。替代地，如果处理器120根据非顺序次序来致动发射器300，则处理器120可以按数据115的接收次序将数据115布置成消息。

接下来，在框420中，处理器120将非顺序次序传输到车辆100的计算机105。如上所述，处理器120可以根据安全协议传输非顺序次序，以提高传输的安全性。安全协议可以是常规协议，例如，传输控制协议(tcp)、传输层安全性(tls)、安全套接层(ssl)等。安全协议可以包括用于使计算机105在接收到非顺序数值次序时发送确认回执的指令。也就是说，计算机105可以被编程为将确认回执发送到处理器120以确认接收到所述非顺序数值次序。

接下来，在框425中，处理器120将消息传输到计算机105。处理器120可以根据常规协议来传输消息，而无需另外的安全措施。也就是说，通过以非顺序数值次序布置数据115，处理器120提高了消息的安全性，而无需应用诸如可以是计算密集型的加密算法的安全措施。

接下来，在框430中，计算机105可以根据非顺序次序来读取消息。如上所述，计算机105可以读取消息中的数据115，并且将每个数据点与非顺序数值次序的相应数字相关联。例如，当非顺序数值次序开始[10,16,9]时，计算机105可以将数据点与发射器10相关联，将第二数据点与发射器16相关联，并且将第三数据点与发射器9相关联。因此，计算机105可以生成点云并且识别车辆100附近的物体。

接下来，在框435中，处理器120确定是否继续过程400。当计算机105指示处理器120收集更多数据115时，处理器120可以确定继续过程400。如果处理器120确定继续，则过程400返回到框405。否则，过程400结束。

如本文所使用的，修饰形容词的副词“基本上”意指形状、结构、测量结果、值、计算等可能偏离精确描述的几何形状、距离、测量结果、值、计算等，这是因为材料、机加工、制造、数据收集器测量结果、计算、处理时间、通信时间等存在缺陷。

本文中所讨论的计算装置(包括计算机105)包括处理器和存储器，所述存储器通常各自包括可由一个或多个计算装置(诸如上面识别的那些计算装置)执行的并且用于实施上述过程的框或步骤的指令。计算机可执行指令可以由使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解译，所述编程语言和/或技术包括但不限于单独或组合的java^tm、c、c++、visualbasic、javascript、python、perl、html等。一般来说，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括本文所描述的过程中的一个或多个。可使用各种计算机可读介质来存储和传输此类指令和其他数据。计算机105中的文件通常是存储在计算机可读介质(诸如存储介质、随机存取存储器等)上的数据的集合。

计算机可读介质包括参与提供可由计算机读取的数据(例如，指令)的任何介质。这种介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质等。非易失性介质包括例如光盘或磁盘和其他持久性存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(dram)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、cdrom、dvd、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、ram、prom、eprom、快闪eeprom、任何其他存储器芯片或盒式磁带、或计算机可从中读取的任何其他介质。

关于本文所描述的介质、过程、系统、方法等，应理解，虽然此类过程等的步骤已被描述为根据某一有序的顺序发生，但是此类过程可在以本文描述的次序以外的次序执行所描述步骤的情况下来实践。还应理解，可以同时执行某些步骤、可以添加其他步骤，或者可以省略本文所述的某些步骤。例如，在过程400中，可以省略一个或多个步骤，或者可以与图4中所示不同的次序执行所述步骤。换句话说，本文对系统和/或过程的描述是为了示出某些实施例而提供，而决不应将其理解为对所公开的主题进行限制。

因此，应理解，包括以上描述和附图以及所附权利要求的本公开意图是说明性的而非限制性的。通过阅读以上描述，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明的范围不应参考以上描述来确定，而是应参考所附的和/或基于此包括在非临时专利申请中的权利要求连同此类权利要求所赋予权利的等效物的全部范围来确定。预期并期望本文所讨论的领域未来将有所发展，并且所公开的系统和方法将并入此类未来的实施例中。总而言之，应理解，所公开的主题能够进行修改和变化。

除非另有说明或上下文另有要求，否则修饰名词的冠词“一个”应被理解为是指一个或多个。短语“基于”涵盖部分地或全部地基于。

根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：传感器，所述传感器包括多个按顺序布置的发射器；与所述传感器通信的车辆计算机；用于根据所述发射器的非顺序数值次序布置由所述传感器收集的数据的装置；用于根据安全协议传输所述非顺序数值次序的装置；以及用于将所述数据传输到所述车辆计算机的装置。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于用于根据所传输的非顺序数值次序来读取所传输的数据的装置。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于用于传输多个数据包的装置，每个数据包具有根据不同的非顺序数值次序布置的相应数据。

根据一个实施例，每个发射器相对于在传感器的基部与传感器的顶部之间延伸的轴线以不同的角度布置。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于用于基于与每个发射器相对应的所述非顺序数值次序中的数字来识别所述发射器的角度的装置。

根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：计算机，所述计算机包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令可由所述处理器执行以：根据传感器中的多个按顺序布置的发射器的非顺序数值次序来布置由所述发射器收集的数据；根据安全协议将所述非顺序数值次序传输到车辆计算机；以及将所述数据传输到所述车辆计算机。

根据一个实施例，所述车辆计算机被编程为根据所传输的非顺序数值次序来读取所传输的数据。

根据一个实施例，所述车辆计算机被编程为基于所述数据生成点云

根据一个实施例，所述指令还包括用于传输多个数据包的指令，每个数据包具有根据不同的非顺序数值次序布置的相应数据。

根据一个实施例，所述指令还包括用于以所述非顺序数值次序致动所述发射器的指令。

根据一个实施例，所述车辆计算机被编程为在接收到所述非顺序数值次序时向所述计算机发送确认回执。