数据采集装置和用于确定传感器的姿态的方法与流程

1.本公开涉及智能交通领域，特别涉及数据采集技术，具体涉及一种数据采集装置和用于确定传感器的姿态的方法。


背景技术：

2.可以利用安装有各种传感器(如图像传感器、定位传感器等)的数据采集装置采集环境信息。当数据采集装置被安装在交通工具上时，可以利用数据采集装置采集交通工具移动路径周围的环境信息，从而生成相应的地图信息。
3.在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。


技术实现要素：

4.根据本公开的一个方面，提供了一种用于安装在交通工具上的数据采集装置，包括：安装部件；固定在所述安装部件上的传感器，所述传感器相对于地面以预定姿态取向，并被配置用于当所述交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描所述数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，所述姿态使得所述传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨所述点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。
5.根据本公开的另一方面，提供了一种用于确定安装在交通工具上的传感器的姿态的方法，其中所述传感器被固定在安装于所述交通工具的安装部件上，所述方法包括：确定所述传感器的有效视场角和扫描频率；基于所述交通工具的预定最大速度以及所述传感器的有效视场角和扫描频率确定所述姿态，其中所述传感器相对于地面以所述姿态取向，并被配置用于当所述交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描所述数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，所述姿态使得所述传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨所述点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。
6.根据本公开的另一方面，提供了一种数据采集装置，包括：壳体；支架，所述支架固定在所述壳体上并且具有倾斜的表面；安装在所述壳体内的远距激光雷达，旋转激光雷达，所述旋转激光雷达安装在所述倾斜的表面上，其中，所述倾斜的表面的倾斜度使得当所述数据采集装置移动时，旋转激光雷达的有效视场角的覆盖范围跨旋转激光雷达采集的点云数据帧序列中的相邻的帧是连续的。
7.根据本公开的另一方面，提供了一种车辆系统，包括车辆，以及安装在车辆上如本公开所描述的数据采集装置。
8.根据本公开的一个或多个实施例，通过配置传感器的预定姿态使得传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的，能够使得数据采集装置在和交通工具一起进行移动时，传感器能够完整地采集到交通工具周围的环境信息，避免出现数据采集的缺失或错误。
9.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
10.附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
11.图1示出了根据示例性实施例的数据采集装置的框图；
12.图2示出了根据本公开的实施例的用于确定安装在交通工具上的传感器的姿态的方法的示例性流程图；
13.图3示出了根据本公开实施例的安装在交通工具上的传感器的操作原理的示意图；
14.图4示出了根据本公开的实施例的数据采集装置的结构示意图。
具体实施方式
15.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
16.在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
17.在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
18.现有的安装在交通工具上的数据采集装置大多采用各种传感器组合来实现，但数据采集装置的传感器安装集成度不高，生产一致性不易保证，并且安装困难。此外，数据采集装置可以通过激光雷达(lidar)采集环境信息。当安装有激光雷达的交通工具是车辆时，如果lidar采用水平安装的方式，将导致难以采集到路面或路灯、路牌等位置较高的标志物。如果为了兼顾位置较高的路灯、路牌等标志物的信息采集而将lidar倾斜安装，当车速较快时将导致lidar采集的地面点云不均匀或高处路牌采集不完整。
19.为了解决上述问题，本公开的实施例提供了一种新的数据采集装置。下文中将结合附图描述本公开的原理。
20.图1示出了根据示例性实施例的数据采集装置的框图。
21.如图1所示，数据采集装置100包括安装部件110和固定在安装部件110上的传感器120。当数据采集装置100被安装在交通工具(如轿车、卡车、飞行器等)上时，传感器120相对于地面以预定姿态取向，并且传感器120被配置用于当交通工具在地面上移动时以扫描频
率扫描数据采集装置100的周围环境以获得点云数据帧序列。传感器120的姿态使得传感器120的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。
22.如前所述，在lidar倾斜安装的情况下，交通工具的速度过快将导致lidar采集的环境信息的数据不完整。利用本公开提供的方法，通过将传感器配置成预定姿态，可以使得在交通工具移动过程中始终能够获取周围环境的连续信息。
23.在一些实施例中，传感器120的预定姿态可以包括传感器的安装高度和传感器的安装倾角至少其中之一。其中，在交通工具是车辆的情况下，上述安装高度可以是传感器120相对于地面的高度。上述安装倾角可以是传感器相对于竖直方向的角度。例如，当传感器被固定在安装于交通工具上的安装部件上时，上述高度可以是安装部件110在交通工具上的第一安装高度和传感器120在安装部件110上的第二安装高度的总和。其中，第一安装高度和第二安装高度可以是固定的，也可以是可变的。上述安装倾角可以是传感器110的安装平面的延伸方向和竖直方向的夹角。
24.在一些实施例中，传感器120的预定姿态可以是基于交通工具的预定最大速度以及传感器120的有效视场角和扫描频率确定的。其中，当交通工具以预定最大速度行驶时，传感器的姿态使得传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。这样，当交通工具以小于预定最大速度的速度进行行驶时，由于行驶速度更慢，传感器采集到的周围环境的数据的重复程度将更高，从而不会导致无法完整采集周围环境信息的结果。下文中将结合图2描述基于交通工具的预定最大速度以及传感器120的有效视场角和扫描频率确定传感器120的预定姿态的具体过程，在此不加以赘述。
25.传感器120可以是激光雷达(例如旋转激光雷达)，其水平视场角可以是360度，垂直视场角可以为大于20度小于120度的任意值，或者大于30度且小于90度的任意值，例如其垂直视场角可以是40度。
26.对于激光雷达来说，在垂直视场角范围内，其发射的线束在视场的中心区域分辨率较高，因此激光雷达的该高分辨率的部分可以被称作是中心致密区，相应的，激光雷达在视场的边缘区域发射的线束分辨率较低，因此激光雷达的该低分辨率的部分可以被称作是稀疏区。由于稀疏区的线束分辨率较低，其对应的点云数据的信息较少，因此在一些示例中，可以认为激光雷达的有效视场角仅包括中心致密区而不包括稀疏区。在这种情况下，传感器120的有效视场角可以指的是激光雷达的中心致密区。
27.在一些实施例中，可以按照预定分辨率来区分激光雷达的中心致密区和稀疏区。在垂直视场角范围内，分辨率大于该预定分辨率的区域或视场为中心致密区，其它部分为稀疏区，该预定分辨率例如可以是预定的度数(例如1度)或者可以是最大分辨率的预定的分数(例如，最大分辨率的二分之一)。在一些实施例中，传感器120可以是第一传感器。在这种情况下，数据采集装置100还可以包括更多数量的其他传感器。其中，其他传感器可以是与传感器120相同类型的传感器，也可以是与传感器120不同类型的传感器。
28.在一些实现方式中，数据采集装置100还可以包括第二传感器和第三传感器。其中第二传感器可以是图像传感器，其可以被配置成采集交通工具周围的环境图像，第三传感器可以是定位传感器，其可以被配置成获取交通工具的地理位置。在此不限定图像传感器和定位传感器的具体形式。例如，图像传感器可以是电荷耦合器件(ccd)图像传感器、互补金属氧化物半导体(cmos)传感器等。定位传感器可以是全球定位系统(gps)传感器、全球导
航卫星系统(gnss)传感器等。
29.在一些实现方式中，数据采集装置100还可以包括第四传感器。第四传感器可以被配置成获取交通工具前方的点云数据。第四传感器可以是激光雷达。第四传感器的最大感知距离可以大于第一传感器的最大感知距离。第四传感器的水平视场角和垂直视场角分别小于第一传感器的水平视场角和垂直视场角。第四传感器的水平视场角可以是大于10度小于30度的任意值，或者大于10度且小于20度的任意值，垂直视场角可以为大于10度小于30度的任意值，或者大于10度且小于20度的任意值。
30.数据采集装置100还可以包括处理单元，其可以被配置成基于第四传感器获取的点云数据确定交通工具的地理位置。在一些示例中，处理单元可以是与数据采集装置100集成的本地处理单元。在另一些示例中，处理单元可以是相对于数据采集装置100的远程处理单元。数据采集装置100可以包括用于将第四传感器获取的点云数据发送给处理单元并从处理单元接收相应的处理结果的数据通信部件。
31.其中，基于第四传感器获取的点云数据确定交通工具的地理位置可以通过以下步骤实现：确定第一时刻交通工具的第一地理位置；确定第一时刻所述第四传感器获取的交通工具前方第一点云数据；确定第二时刻第一传感器获取的交通工具周围的第二点云数据；通过对第一点云数据与第二点云数据进行配准，基于第一地理位置确定第二时刻所述交通工具的第二地理位置。
32.其中，可以利用数据处理装置中的定位传感器(如前述第三传感器)在第一时刻获取的地理位置确定交通工具的第一地理位置。当交通工具位于开阔地区时，定位传感器可以接收到良好的定位信号，从而能够较为准确地确定第一地理位置。
33.然而，在一些情况下，如果交通工具行驶到了定位信号较弱的位置(如隧道)，可能难以继续通过定位传感器获取的定位信号确定交通工具的地理位置。因此，在本公开提供的方法中，通过设置用于获取表示交通工具前方环境信息的点云数据的第四传感器，可以对交通工具进行辅助定位。
34.如前所述，在第一时刻定位信号良好的情况下，能够利用定位信号确定交通工具的准确的第一地理位置。同时，在第一时刻还可以利用第四传感器获取交通工具前方的第一点云数据，从而获取位于第一地理位置前方预定距离以内的环境信息。接下来，交通工具继续向前方行驶，并且在行驶过程中不断利用第一传感器获取交通工具周围的点云数据。可以利用对第一传感器获取的点云数据和第四传感器在第一时刻获取的第一点云数据进行配准。当第一传感器在第二时刻获取的第二点云数据和第四传感器在第一时刻获取的第一点云数据配准成功后，可以认为交通工具在第二时刻来到了第四传感器在第一时刻获取的与第一地理位置相距第一距离的第二地理位置处。利用第四传感器获取的第一点云数据可以确定第二地理位置的环境对象(如路牌等)相对于第一地理位置的方位和距离。由此，可以基于第一地理位置和第一距离确定第二时刻交通工具的第二地理位置。利用这种方式，即使第二时刻数据采集装置无法获取良好的定位信号，也可以较为准确地确定第二地理位置。
35.图2示出了根据本公开的实施例的用于确定安装在交通工具上的传感器的姿态的方法的示例性流程图。
36.如图2所示，在步骤s202中，确定传感器的有效视场角和扫描频率。其中，传感器可
以是旋转激光雷达。传感器的有效视场角可以是旋转激光雷达的中心致密区。激光雷达可以以预定的扫描频率采集交通工具周围的环境信息的点云数据。
37.在步骤s204中，基于交通工具的预定最大速度以及传感器的有效视场角和扫描频率确定传感器的姿态。
38.其中传感器相对于地面以确定的姿态取向，并被配置用于当交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，该姿态使得传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。
39.图3示出了根据本公开实施例的安装在交通工具上的传感器的操作原理的示意图。
40.如图3所示，传感器310(如旋转激光雷达)被安装在交通工具(如车辆)上，其中，传感器310相对于交通工具在其上进行移动的地面的安装高度为h，线条320和线条330限定了传感器310的有效视场角的区域。其中，线条320与竖直方向的夹角为θ1，线条330与竖直方向的夹角为θ2。同时假设传感器310的有效视场角相对于传感器310的轴线350上下对称。如图3所示出的，传感器的有效视场角在地面的投影距离为l。基于几何关系可以得出：
41.l＝h
×
(tanθ1-tanθ2)(1)
42.经过时间t后，传感器310随着交通工具的前进移动至图3中示出的虚线位置处。为了使得传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的，当时间t等于点云数据帧序列中相邻帧之间的时间采集间隔
△
t时，交通工具的前进距离应当小于等于l。可以基于传感器的扫描频率确定
△
t。因此，交通工具行驶的最大速度可以被确定为：
[0043]vmax
＝l/
△
t＝(h
×
(tanθ1-tanθ2))/
△
t(2)
[0044]
其中，传感器的安装倾角可以是传感器相对于竖直方向的角度，即传感器的有效视场角的中心方向相对于竖直方向的角度。因此，传感器的安装倾角可以被确定为：
[0045]
α＝(θ1+θ2)/2(3)
[0046]
由此，在交通工具的最大速度是预定的最大速度v
max
的情况下，可以基于公式(2)、(3)确定传感器的安装高度与安装倾角之间的关系。进一步地，当传感器的安装高度和安装倾角中的一个参数被确定的情况下，可以确定另一参数的具体数值。例如，以传感器的安装高度为车辆顶部为例，在传感器的安装高度不可调节的情况下，由于车辆顶部与地面之间的高度差是固定的，因此可以确定传感器安装在车辆顶部时与地面之间的安装高度h。进一步地，可以基于车辆预计将要行驶的路段的限速信息确定车辆的预定最大速度v
max
。在已知安装高度h、车辆的预定最大速度v
max
以及传感器的有效视场角和扫描频率的情况下，可以确定传感器合适的安装倾角α。又例如，与上述方法类似，在已知传感器的安装部件能够提供的安装倾角α的情况下，也可以确定传感器合适的安装高度h。利用这种方式，可以使得车辆能够以预定的最大速度进行行驶而不会导致传感器采集到的周围环境信息的数据出现缺失。
[0047]
当传感器以安装高度h、安装倾角α的姿态安装在车辆上时，可以基于上述公式(2)、(3)确定车辆的最大行驶速度。进一步地，当检测到车辆的当前行驶速度高于基于公式(2)、(3)确定的最大行驶速度时，可以向用户发出提示信息，避免车辆长时间以高于能够完整采集周围环境信息的最大行驶速度进行行驶，而导致无法获取该路段的有效的环境信
息。
[0048]
例如，基于公式(2)，可以确定当传感器以安装高度h、安装倾角α的姿态安装在车辆上时，能够保证传感器采集的周围信息完整的车辆最高行驶速度vm由下式确定：
[0049]vm
＝h
×
(tan(α+β)-tan(α-β))/
△
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0050]
其中h是传感器的安装高度，α是传感器的安装倾角，β是传感器的有效视场角的一半，即β＝(θ1-θ2)/2,
△
t是基于传感器的扫描频率确定的点云数据帧序列中相邻帧之间的时间采集间隔。
[0051]
利用公式(4)计算的结果，可以向用户发出提示信息告知用户为了能够获取车辆周围的连续环境信息的最大车辆行驶速度，并提示用户将车辆的行驶速度控制在小于或等于vm的范围内。在一些实施例中，数据采集装置还可以与车辆通信以获得车辆的行驶速度，当数据采集装置判断车辆的行驶速度大于vm时，数据采集装置向车辆发送信息，以提示用户将车辆的行驶速度控制在小于或等于vm的范围内。或者，当车辆的行驶速度大于vm时，数据采集装置向车辆的自动驾驶系统或者辅助驾驶系统发送信息，以便车辆的自动驾驶系统或者辅助驾驶系统将车辆的行驶速度控制在小于或等于vm的范围内。
[0052]
在另一些示例中，可以为传感器提供可变形的机械结构以改变传感器的安装高度和安装倾角中的至少一个。例如，当检测到车辆的行驶速度高于能够完整采集周围环境信息的最大行驶速度时，可以通过操作上述机械结构改变传感器的安装高度和安装倾角中的至少一个以使得传感器改变后的姿态能够在车辆的当前行驶速度下采集到完整的环境信息，即改变后的姿态使得传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。
[0053]
图4示出了根据本公开的实施例的数据采集装置的结构示意图。可以利用图4中示出的数据采集装置400实现图1中描述的安装在交通工具上的数据采集装置100。
[0054]
如图4所示，数据采集装置400包括安装部件500，该安装部件可以包括用于安装传感器的机械结构，以感测数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的周围环境信息。例如，安装部件上安装的传感器可以包括惯性测量单元(imu)、gnss接收机(例如全球定位系统(gps)接收机)、无线电探测和测距装置(radar，简称为雷达)、激光探测及测距系统(lidar，简称为激光雷达)、声学传感器、超声波传感器以及图像采集设备(例如相机)。这些传感器可以被单独驱动或者被集体驱动，以更新一个或多个传感器的位置、方向，或者这二者。
[0055]
imu可以包括传感器的结合(例如加速器和陀螺仪)，用于基于惯性加速来感测数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的位置变化和方向变化。gnss接收机可以是任何用于估计数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的地理位置的传感器。需要说明的是，gnss接收机可以包括gps接收机，北斗卫星导航系统接收机或者伽利略卫星导航系统接收机。雷达单元可以使用无线电信号来感应数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)所在环境中的对象。在一些实施例中，除感应对象之外，雷达单元还可以用于感应接近数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的物体的速度和前进方向。lidar可以是任何使用光来感应数据采集装置(或者数据采集装置安装于其上的车辆)所在环境中的物体的传感器。在一个实施例中，lidar可以包括激光源、激光扫描仪、以及探测器。数据采集装置可以包括图像采集设备，用于捕捉数据采集装置(或者数据
采集装置安装于其上的车辆)所在环境的多个图像。
[0056]
安装部件500可以包括第一壳体600、第二壳体700。第二壳体700上可以固定有支架450，其中支架450可以具有倾斜的表面。在支架450的倾斜表面上可以安装有旋转激光雷达(如图4中示出的lidar 520)，在第二壳体内可以安装有远距激光雷达(如图4中示出的lidar 550)。其中支架450的倾斜表面的倾斜度使得当数据采集装置400移动时，旋转激光雷达的有效视场角的覆盖范围跨旋转激光雷达采集的点云数据帧序列中的相邻的帧是连续的。当利用图4中示出的数据采集装置400实现前述数据采集装置100时，可以基于支架450的倾斜表面453的倾斜度确定lidar 520的安装倾角α。在一些实施例中，支架450包括可变形的机械结构以改变lidar 520的安装高度和安装倾角中的至少一个。
[0057]
在支架430上安装有例如gnss等的天线510。线缆(图中未示出)可以穿过顶盖410上的开口，以将天线510与安装部件500中的相关设备(例如gnss接收机)连接。
[0058]
支架450可以至少部分地固定在第二壳体700的侧板462上并且至少部分地固定在第二壳体700的顶盖410上。这样的设计有利于数据采集装置的小型化。在支架450上可以安装传感器，例如lidar 520。可以利用lidar 520实现前述传感器120或传感器310。支架450可以具有倾斜的表面453，并且lidar 520可以安装在支架450的倾斜表面453上。在一些实施例中，可以设置安装表面453的倾斜度和支架430的高度，使得安装表面453上安装的lidar发出的光不会到达支架430以及支架430上安装的天线510，这样避免支架430以及支架430上安装的天线510对lidar 520的干扰。线缆(图中未示出)可以穿过顶盖410上的开口，以将lidar 520与安装结构100中的相关设备(例如控制设备362)连接。
[0059]
第二壳体700内部也可以安装传感器。例如，可以在第二壳体700内安装图像采集设备以及lidar等。如图4所示，包括图像采集设备的图像采集模块530固定在侧板462上，该图像采集设备的一部分(例如，镜头部件)穿过侧板462和支架450的开口，并位于lidar 520下方。包括图像采集设备的图像采集模块540安装在侧板464上，该图像采集设备的一部分(例如，镜头部件)穿过侧板464的开口。这样布置图像采集设备有利于数据采集装置400的小型化。
[0060]
需要说明的是，在图4中，图像采集模块530被支架450和第二壳体700遮挡，因此以虚线示出，同样，在图4中，图像采集模块540一部分被第二壳体700遮挡，这部分也以虚线示出。
[0061]
还需要说明的是，虽然图4中只示出两个图像采集模块，但是本领域的技术人员可以理解可以有更多或更少的图像采集模块，例如可以在侧板462上安装两个、三个或更多个图像采集模块，同样，侧板464上也可以安装两个、三个或更多个图像采集模块。在其他实施例中，可以在第二壳体的其他侧板(例如与侧板462或侧板464垂直的侧板)上安装一个或多个图像采集模块。在其他实施例中，可以在第一壳体上安装一个或多个图像采集模块。
[0062]
lidar 550可以安装或固定在侧板464上。在图4中，lidar 550被第二壳体700遮挡，因此以虚线示出。lidar 550的发射口对准第二壳体700的开口，并位于图像采集模块540的下方。需要说明的是，第二壳体的开口可以根据lidar 550的发射口的形状而具有不同的形状，例如正方形、长方形、圆形或椭圆形。
[0063]
lidar 550可以安装在安装板上，安装板固定在第二壳体700上。在一些实施例中，lidar 550可以通过垫片固定在安装板上，安装板上可以具有环状挡板，以防止车辆震动时
lidar 550脱落。挡板一侧可以具有开口，lidar 550安装在安装板上时，挡板的开口与lidar 550的发射口对准。
[0064]
根据本技术的一些实施例，lidar 550的视场角(fov)小于lidar 520的视场角。例如，lidar 520可以具有360度的水平视场角(lidar 520水平放置时)，lidar 520的垂直视场角可以小于60度、或者小于45度、或者小于30度。当lidar 520安装在支架450的倾斜安装表面453上时，其在与安装表面453平行的平面上具有360度的视场角。lidar 550的水平视场角和垂直视场角可以均小于30度，或者均小于20度。
[0065]
还需要说明的是，虽然图4中只示出两个lidar，但是本领域的技术人员可以理解可以有更多或更少的lidar，这些lidar可以有相同或不同的视场角，可以安装在第二壳体的不同侧板上，或者可以安装在第一壳体上。
[0066]
数据采集装置400还包括安装在第一壳体600中的通信设备361、散热设备367、控制设备362以及定位设备。这些设备中的一些可以安装在第一壳体600的底板或侧板上，另一些可以安装在安装板315上。例如，如图4所示，通信设备361安装在一个安装板上，控制设备362安装在另一个安装板上，定位设备安装在第一壳体600的底板上，散热设备367安装在第一壳体600的一个侧板上，并靠近通风孔。散热设备367例如可以是风扇。定位设备例如可以包括gnss接收机364和imu 363。在一些实施例中，第一壳体600中还安装有保险丝365。在第一壳体600侧板的开口上还可以安装电源接口359、数据传输接口357以及开关358等部件，图4用虚线圆示出这些部件的布置。电源接口359用于与外部电源连接，以为数据采集装置400的各个设备提供电力，数据传输接口357可以为数据采集装置400的相关设备提供与其他装置或设备的有线通信，开关358用于控制数据采集装置400处于打开或关闭状态，并且可以具有显示功能，例如通过显示不同的颜色以指示打开或者关闭状态。
[0067]
通信设备361可以为数据采集装置400的一个或多个设备提供相互通信的方式，或者为数据采集装置400提供与周围其它装置进行通信的方式。在一个示例性的实施例中，通信设备361可以直接或者通过通信网络与一个或多个设备或装置进行通信。通信设备361例如可以是无线通信设备。例如，通信设备可以使用3g蜂窝通信(例如cdma、evdo、gsm/gprs)或者4g蜂窝通信(例如wimax或lte)，还可以使用5g蜂窝通信。可选地，通信设备可以与无线本地局域网(wlan)进行通信(例如，使用)。在一些实施例中，通信设备361可以直接与一个或多个设备或者周围其它装置进行通信，例如，使用红外线，或者zigbee。其它无线协议，例如各种车载通信系统，也在本技术公开的范围之内。例如，通信设备可以包括一个或多个专用短程通信(dsrc)装置、v2v装置或者v2x装置，这些装置会与车辆和/或路边站进行公开或私密的数据通信。在一些实施例中，通信设备可以与车辆(即数据采集装置安装于其上的车辆)通信以获得车辆的行驶速度。
[0068]
控制设备362能控制数据采集装置400的部分或者全部功能。在一些实施例中，控制设备362用于将来自传感器的数据，例如gnss接收机的数据、雷达数据、lidar数据、图像采集设备数据、以及其它数据结合起来，来分析数据采集装置400(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的周围的环境信息，并生成地图数据。
[0069]
数据采集装置400生成的地图数据可以包括：
[0070]
道路数据：例如路面状况、车道线颜色、车道线类型以及车道的坡度、曲率等属性数据；
[0071]
道路的固定对象信息：例如交通标志、交通信号灯、车道限高、下水道口、障碍物、防护栏、道路边缘类型、路边地标等信息；
[0072]
动态交通信息：道路拥堵情况、施工情况、交通事故、交通管制情况、天气情况等；
[0073]
道路周边对象信息：例如道路周围建筑物、植被等。
[0074]
控制设备362可以包括非易失性计算机可读介质和至少一个处理器(其可以包括至少一个微处理器)，处理器执行存储在非易失性计算机可读介质(例如数据存储装置或存储器)中的处理指令(即机器可执行指令)。处理器可以实现上文描述的处理单元。控制设备362也可以是多个控制设备，这些控制设备分布式地控制数据采集装置400的各个设备。在一些实施例中，存储器中可以包含被处理器执行来实现数据采集装置400的各种功能的处理指令(例如，程序逻辑)。控制设备362以及传感器的数据可以通过通信设备361或者通过数据传输接口357传输给其他装置或设备。
[0075]
存储器还可以包括其它指令，包括用于数据发送的指令、用于数据接收的指令、用于互动的指令、或者用于控制传感器的指令。
[0076]
除存储处理指令之外，存储器可以存储多种信息或数据，例如图像处理参数、道路地图等。这些信息可以被控制设备362用来分析数据采集装置400(或者数据采集装置安装于其上的车辆)的周围的环境信息所使用。
[0077]
根据本技术的数据采集装置400，将传感器、天线、控制设备、以及通信设备等集成在安装部件500中，相对于传统技术这些设备分散在车辆的不同位置，可以简化设备间的布线，从而减少由于复杂布线导致的故障。而且由于各个传感器固定在安装部件500上，当将数据采集装置400从一个车辆迁移到另一个车辆上时，不需要对传感器以及天线等的相对方位或角度重新调整，可以节省大量时间和劳动力。
[0078]
虽然已经参照附图描述了本公开的实施例或示例，但应理解，上述的方法、系统和设备仅仅是示例性的实施例或示例，本发明的范围并不由这些实施例或示例限制，而是仅由授权后的权利要求书及其等同范围来限定。实施例或示例中的各种要素可以被省略或者可由其等同要素替代。此外，可以通过不同于本公开中描述的次序来执行各步骤。进一步地，可以以各种方式组合实施例或示例中的各种要素。重要的是随着技术的演进，在此描述的很多要素可以由本公开之后出现的等同要素进行替换。

技术特征：
1.一种用于安装在交通工具上的数据采集装置，包括：安装部件；固定在所述安装部件上的传感器，所述传感器相对于地面以预定姿态取向，并被配置用于当所述交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描所述数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，所述姿态使得所述传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨所述点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。2.如权利要求1所述的数据采集装置，其中所述姿态是基于所述交通工具的预定最大速度以及所述传感器的有效视场角和扫描频率确定的。3.如权利要求1所述的数据采集装置，其中所述姿态包括所述传感器的安装高度和所述传感器的安装倾角。4.如权利要求3所述的数据采集装置，其中所述交通工具是车辆，所述安装高度是所述传感器相对于地面的高度，所述安装倾角是所述传感器相对于竖直方向的角度。5.如权利要求1所述的数据采集装置，其中所述传感器是旋转激光雷达，所述有效视场角对应于所述旋转激光雷达的中心致密区。6.如权利要求1-5中任一项所述的数据采集装置，其中所述传感器是第一传感器，所述数据采集装置还包括：第二传感器，被配置成采集所述交通工具周围的环境图像；以及第三传感器，被配置成获取所述交通工具的地理位置。7.如权利要求1所述的数据采集装置，其中所述传感器是第一传感器，所述数据采集装置还包括：第四传感器，被配置成获取所述交通工具前方的点云数据；以及处理单元，被配置成基于所述第四传感器获取的点云数据确定所述交通工具的地理位置。8.如权利要求7所述的数据采集装置，其中，基于所述第四传感器获取的点云数据确定所述交通工具的地理位置包括：确定第一时刻所述交通工具的第一地理位置；确定所述第一时刻所述第四传感器获取的所述交通工具前方第一点云数据；确定第二时刻所述第一传感器获取的所述交通工具周围的第二点云数据；通过对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行配准，基于所述第一地理位置确定所述第二时刻所述交通工具的第二地理位置。9.如权利要求8所述的数据采集装置，其中，确定第一时刻所述交通工具的第一地理位置包括：基于定位传感器在所述第一时刻获取的地理位置确定所述第一地理位置。10.如权利要求7所述的数据采集装置，其中所述第四传感器是前向远距激光雷达。11.一种用于确定安装在交通工具上的传感器的姿态的方法，其中所述传感器被固定在安装于所述交通工具的安装部件上，所述方法包括：确定所述传感器的有效视场角和扫描频率；基于所述交通工具的预定最大速度以及所述传感器的有效视场角和扫描频率确定所述姿态，
其中所述传感器相对于地面以所述姿态取向，并被配置用于当所述交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描所述数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，所述姿态使得所述传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨所述点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。12.如权利要求11所述的方法，其中所述姿态包括所述传感器的安装高度和所述传感器的安装倾角。13.如权利要求12所述的方法，其中所述交通工具是车辆，所述安装高度是所述传感器相对于地面的高度，所述安装倾角是所述传感器相对于竖直方向的角度。14.如权利要求11所述的方法，其中所述传感器是旋转激光雷达，所述有效视场角对应于所述旋转激光雷达的中心致密区。15.一种数据采集装置，包括：壳体；支架，所述支架固定在所述壳体上并且具有倾斜的表面；安装在所述壳体内的远距激光雷达；旋转激光雷达，所述旋转激光雷达安装在所述倾斜的表面上，其中，所述倾斜的表面的倾斜度使得当所述数据采集装置移动时，旋转激光雷达的有效视场角的覆盖范围跨旋转激光雷达采集的点云数据帧序列中的相邻的帧是连续的。16.如权利要求15所述的数据采集装置，其中所述支架至少部分地固定在所述壳体的侧板上并且至少部分地固定在所述壳体的顶盖上。17.如权利要求16所述的数据采集装置，还包括：第一图像采集设备，其中所述第一图像采集设备安装在所述壳体的所述侧板上；以及第二图像采集设备，其中所述第二图像采集设备安装在与所述侧板相对的另一侧板上。18.如权利要求17所述的数据采集装置，其中所述侧板包括位于所述第二图像采集设备下方的开口，所述远距激光雷达靠近所述开口安装。19.一种车辆系统，包括车辆，以及安装在车辆上的如权利要求1-10以及权利要求15-18中任一项所述的数据采集装置。

技术总结
本公开涉及一种数据采集装置和用于确定传感器的姿态的方法。本公开提供的数据采集装置包括：安装部件；固定在所述安装部件上的传感器，所述传感器相对于地面以预定姿态取向，并被配置用于当所述交通工具在地面上移动时以扫描频率扫描所述数据采集装置的周围环境以获得点云数据帧序列，所述姿态使得所述传感器的有效视场角在地面上的覆盖范围跨所述点云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。云数据帧序列中的时间相邻的帧是连续的。


技术研发人员：计平元 吴君 何小康 王亚甲
受保护的技术使用者：北京图森智途科技有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/22