用于操作自动驾驶车辆的可伸缩传感器的系统和方法与流程 专利技术说明

车辆装置的制造及其改造技术用于操作自动驾驶车辆的可伸缩传感器的系统和方法1.文献引用和优先权要求2.本专利文件要求于2020年11月6日提交的第17/090,998号美国专利申请的优先权，该专利申请通过引用并入本文。背景技术：3.本文说明一种涉及升降由自动驾驶车辆用来沿着行驶路径导航的可伸缩传感器的系统和方法。4.自动驾驶车辆依靠一组广泛的感测模态来控制车辆的各种自动驾驶功能。自动驾驶车辆可以包括各种车顶安装型传感器，需要这些传感器来捕获地面覆盖(即，传感器的视野与地平面相交的地面上的点)，防止车辆自我遮挡，并将车辆的整体高度保持在基础设施(例如停车库)所施加的限制之下。这些传感器要求可能相互冲突。例如，获得地面覆盖可以部分地通过提高一些传感器的高度来实现。但是，增加传感器的高程会增加车辆的高度，而这会增加与低悬伸基础设施发生碰撞的风险。因此，为了安全可靠地操作车辆，传感器组需要满足可能根本不兼容的工程方案的多种要求。5.本文说明了旨在解决至少一些上述问题的方法和系统。技术实现要素：6.在一些实施例中，提供了一种操作具有车顶安装型传感器装置的车辆的方法。所述方法可以包括通过车顶安装型传感器装置的可伸缩传感器来捕获关于沿着车辆行驶路径的环境的数据。所述方法可以包括通过车辆的位置传感器确定车辆沿着路径的位置。所述方法可以包括通过车辆的计算装置访问与位置和路径对应的地图，确定在路径上的临近位置前方有具有最小离地高度的结构，以及确定该最小离地高度小于或等于可伸缩传感器的高程。所述方法可以包括在车辆到达临近位置之前通过车辆的计算装置自动操作车顶安装型传感器装置的升降元件，以将可伸缩传感器收回到传感器装置的壳体中，使得可伸缩传感器的高程小于所述结构的最小离地高度。7.在多种实施例中，所述可伸缩传感器可以包括光检测和测距(lidar)传感器。8.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的摄像头捕获路径的临近路径部分的图像。所述方法还可以包括通过车辆的计算装置检测图像中的关注物体，对关注物体进行分类，以及控制车辆沿着临近路径部分的运动以避免与被分类的关注物体碰撞。9.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的计算装置存储地图的道路上方的具有悬伸部分的结构的最小离地高度。10.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的计算装置识别路径上的结构是否具有可变离地高度。所述方法还可以包括：响应于确定该结构具有可变离地高度，通过车辆的计算装置执行所识别的结构的最小离地高度测量；以及用测量的最小离地高度更新存储的最小离地高度。11.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的计算装置确定车辆的当前位置。所述方法还可以包括通过车辆的计算装置基于所确定的当前位置调节升降元件，以相对于车顶安装型传感器装置的传感器壳体缩回或伸出所述可伸缩传感器。12.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的计算装置确定由可伸缩传感器捕获的数据表现出指示可伸缩传感器的镜头结构变脏的质量状况。所述方法还可以包括：响应于确定所述数据表现出质量状况，通过车辆的计算装置调节升降元件，以将所述可伸缩传感器缩回壳体中。所述方法可以包括当可伸缩传感器缩回到壳体中时通过壳体中的传感器清洁元件清洁镜头。13.在多种实施例中，所述方法还可以包括通过车辆的计算装置确定清洁可伸缩传感器的镜头结构的清洁时机。所述方法还可以包括：基于所确定的清洁时机，通过车辆的计算装置调节升降元件，以将可伸缩传感器缩回到壳体中，使得镜头结构邻近壳体中的清洁元件；以及操作升降元件以沿着清洁元件移动镜头。14.在多种实施例中，所述方法还可以包括由车辆的计算装置确定车辆的休眠模式或停车模式。所述方法还可以包括：基于确定车辆处于休眠模式或停车模式，通过车辆的计算装置调节升降元件，以将可伸缩传感器缩回到壳体中。15.在多种实施例中，所述升降元件的调节可以包括将可伸缩传感器的镜头移动到壳体中的清洁元件附近，以使用清洁元件清洁镜头。16.在一些实施例中，提供了一种用于自动驾驶车辆的车顶安装型传感器系统。该传感器系统可以包括被配置成安装在车辆的车顶上的系统壳体。该壳体可以包括顶部孔口和面向前的孔口、以及可伸缩传感器装置。所述可伸缩传感器装置可以包括具有第一传感器的可伸缩传感器主体和升降装置，所述第一传感器在位于操作位置时从顶部孔口伸出壳体，所述升降装置可操作以在操作位置与至少部分位于壳体内的缩回位置之间移动可伸缩传感器主体。所述可伸缩传感器装置可以包括可操作以操作升降装置的电动机和位于系统壳体内并被配置成通过所述面向前的孔口捕获数据的第二传感器。17.在多种实施例中，所述可伸缩传感器装置还可以包括清洁元件，该清洁元件被布置成当可伸缩传感器主体从操作位置移动至缩回位置时清洁可伸缩传感器主体。18.在多种实施例中，所述清洁元件可以包括以下装置中的一种或更多种：被布置成当lidar传感器在操作位置与缩回位置之间移动时接触并刮擦lidar传感器的镜头结构的刮板；或被布置成当lidar传感器在操作位置与缩回位置之间移动时接触并刷擦lidar传感器的镜头结构的刷子。19.在多种实施例中，所述升降装置可以包括以下装置中的一种或更多种：一个或更多个伸缩支撑柱；剪式升降装置；或螺旋支撑结构。20.在多种实施例中，所述第二传感器可以包括被配置成通过面向前的孔口捕获图像的摄像头。所述系统还可以包括形成在系统壳体内并且被配置成容纳可伸缩传感器和升降装置的传感器壳体。21.在多种实施例中，所述系统还可以包括通信耦接至可伸缩传感器装置的可伸缩传感器控制器。所述控制器可以被配置成访问与自动驾驶车辆行驶路径上的位置对应的地图，确定在路径的临近位置前方有具有最小离地高度的结构，并且确定该最小离地高度小于或等于可伸缩传感器的高程。所述控制器可以被配置成在车辆到达临近位置之前使电动机自动操作升降装置，以将可伸缩传感器收回到传感器壳体中，使得可伸缩传感器的高程小于结构的最小离地高度。22.在多种实施例中，所述系统还可以包括安装至传感器壳体的内表面的清洁元件。所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成确定清洁可伸缩传感器的镜头结构的清洁时机。所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成基于所确定的清洁时机调节升降元件，以将可伸缩传感器缩回到传感器壳体中，使得镜头结构邻近壳体中的清洁元件。所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成操作升降元件以沿着清洁元件移动镜头结构。23.在多种实施例中，所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成确定车辆的休眠模式或停车模式。所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成基于确定车辆处于休眠模式或停车模式调节升降元件，以将可伸缩传感器缩回到传感器壳体中。24.在多种实施例中，所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成检测可伸缩传感器装置的手动控制的激活。所述可伸缩传感器控制器还可以被配置成基于检测到手动控制的激活控制升降元件相对于传感器壳体缩回或伸出可伸缩传感器。附图说明25.图1a是本公开的多种实施例的用于自动驾驶车辆的车顶安装型可伸缩传感器系统的一个实例，其中可伸缩传感器装置处于完全缩回位置。26.图1b是本公开的多种实施例的用于自动驾驶车辆的车顶安装型可伸缩传感器系统的一个实例，其中可伸缩传感器装置处于操作位置。27.图2a-2b示出了本公开的多种实施例的图1a的可伸缩传感器装置的实例在处于第一清洁位置和第二清洁位置的形态。28.图3是本公开的多种实施例的用于诸如自动驾驶车辆等车辆以控制至少一个自主导航操作的系统架构的一个实例。29.图4是本公开的多种实施例的控制车顶安装型可伸缩传感器系统的升降装置的可伸缩传感器控制器和接口的框图。30.图5a-5b是本公开的多种实施例的操作具有车顶安装型传感器装置的车辆的方法的流程图。31.图6示出了具有变脏的镜头的示例性传感器主体。32.图7是检测到异常的示例性三维图像。33.图8a-8b示出了使用螺旋支撑结构作为升降元件的可伸缩传感器装置的实例分别处于缩回位置和操作位置时的形态。34.图9是具有剪式升降元件的升降装置的一个实例。35.图10是结构的一个实例。具体实施方式36.除非上下文另行明确规定，否则在本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代。除非另行限定，否则在本文中所用的所有技术和科学术语应理解为具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。在本文中使用时，术语“包括”或其语法变化形式意指“包括但不限于”。当在本文中使用时，术语“示例性”意指“举例来说”，并且并非意图表明特定示例性项目是优选或必要的。37.与本公开相关的其它术语在详细说明部分的末尾定义。38.图1a-1b示出了多种实施例的用于自动驾驶车辆12的车顶安装型可伸缩传感器系统100的实例，其中可伸缩传感器装置120分别处于完全缩回位置和操作位置。车顶安装型传感器系统100可以包括被配置成安装到车辆12的车顶15上的车顶安装型壳体102。车顶安装型壳体102可以包括形成具有内部腔体106的外壳的壳体表面104。壳体102可以包括顶部孔口114和面向前的孔口116。39.传感器系统100可以包括被配置成安装在内部腔体106中的可伸缩传感器装置120。作为一个非限制性实例，可伸缩传感器装置120可以是光检测和测距(lidar)传感器，当处于操作位置时，该传感器从顶部孔口114延伸并穿过顶部孔口114，并且从壳体102伸出，如图1b中最佳地所示。40.可伸缩传感器装置120可以包括被配置成容纳一个或更多个传感器125的传感器主体123，出于示例的目的，这些传感器以虚线表示。可伸缩传感器装置120可以包括镜头结构124，该镜头结构124包括任何数量的镜头。作为一个非限制性实例，所述一个或更多个传感器125位于镜头结构124之后，所述一个或更多个传感器125通过镜头结构124接收感测的信号。作为一个非限制性实例，传感器125可以包括发射器和接收器。所述一个或更多个传感器125是可伸缩传感器。所述感测的信号可以代表形成三维点云的脉冲激光反射。该三维点云可以代表捕获的图像。41.可伸缩传感器装置120可以包括被配置成与内部腔体106成一体的传感器壳体126。传感器壳体126可以与顶部孔口114对准，从而能够通过顶部孔口114将传感器125移入和移出传感器壳体126。可伸缩传感器装置120可以包括位于传感器壳体126内并且被配置成清洁镜头结构124的传感器清洁元件128，这将参照图2a-2b更详细地说明。可伸缩传感器装置120可以包括任何数量的电连接至传感器125以提供电力和/或数据通信能力的传感器电缆140。电缆140被示为盘绕电缆，该盘绕电缆被配置成随着可伸缩传感器装置120的升降而扩张和收缩。应理解，也可以使用其它电缆配置。42.可伸缩传感器装置120可以包括升降装置130，该升降装置130可操作以在操作位置(图1b)与缩回位置(图1a)之间移动传感器125。升降装置130可以包括耦接至电动机134的升降元件132，该电动机134可操作以使升降元件132提升。在多种实施例中，升降元件132可以包括一个或更多个伸缩支撑柱(如图1a-1b所示)、剪式升降装置(如图9所示)、或螺旋支撑结构(如图8a-8b所示)。升降装置130可以包括位置跟踪器136，该位置跟踪器136被配置成跟踪传感器主体123和/或镜头结构124相对于升降元件132的高度的位置，例如竖向位置。作为一个非限制性实例，位置跟踪器136可以包括旋转编码器螺杆、光学传感器、或可以嵌入到传感器壳体126内的其它检测器。43.传感器系统100可以包括附加的车顶安装型传感器150和/或152，该传感器被布置在壳体102的封壳中，以通过面向前的孔口116捕获数据。车顶安装型传感器150和/或152可以包括摄像头或成像装置。车顶安装型传感器150和/或152具有从车辆12向前延伸一段距离的视野，以捕获环境数据，并且在某些情况下捕获临近结构或障碍物的数据。应理解，传感器系统100可以包括附加的车顶安装型传感器，该传感器被结合到壳体102中或者使用另一个壳体安装到车辆12的车顶15上。传感器系统100可以与至少一个自动驾驶车辆导航控制器320和/或可伸缩传感器控制器321通信连接，以控制传感器系统100的数据捕获，这将参照图3进行说明。44.图2a-2b示出了多种实施例的图1a的可伸缩传感器装置120的实例处于第一清洁位置和第二清洁位置时的形态。传感器主体123包括顶部段222和底部段226。镜头结构124被配置成位于顶部段222和底部段226之间。在一些实施例中，镜头结构124具有在镜头结构124的顶部边缘212与底部边缘214之间测量的高度h1，例如竖向长度。在图1b的操作位置，传感器主体123从壳体102和传感器壳体126中升起，使得至少镜头结构124的底部边缘214高于壳体102的最高平面，以防止阻挡穿过镜头的视野。具体而言，在操作位置，底部段226的至少一部分可以被提升到壳体102的最高平面上方。顶部段222包括顶面224，当顶面224位于顶部孔口114的平面上方时，顶面224可用于限定可伸缩传感器装置120的高程。45.在图2a中，可伸缩传感器装置120被示为处于第一清洁位置，该位置可以将传感器主体123定位成使得镜头结构124的顶部边缘212邻近并接触清洁元件128，以进行清洁操作。在图2b中，可伸缩传感器装置120被示为处于第二清洁位置，该位置可以将传感器主体123定位为使得镜头结构124邻近并接触清洁元件128，以对镜头结构124的邻近区域进行清洁操作。应理解，其它清洁位置可以从图2a所示的位置延伸到清洁元件128接触镜头结构124的底部边缘214的位置。当传感器主体123被升降装置130上下移动时，可以有任何数量的中间清洁位置，以通过清洁元件128沿着镜头结构124和/或传感器主体123清洁镜头结构124。46.此外，清洁元件128可以包括刮板、刮片和/或刀片，该刮板、刮片和/或刀片被布置成当可伸缩传感器装置120在操作位置(图1b)与缩回位置(图1a)之间移动时至少接触并刮擦镜头结构124的外表面。清洁元件128围绕传感器壳体126的内表面沿周向布置。清洁元件128可以从该内表面向壳体126的中心突出，以在镜头结构124经过清洁元件128时至少与镜头结构124接触。清洁元件128可以包括刷子，该刷子被布置成当传感器主体123在操作位置(图1b)与缩回位置(图1a)之间移动时至少接触并刷擦镜头结构124的外表面。在一些实施例中，所述刷子可以是可旋转的，从而在刷子与镜头接触时刷子可以在镜头的外表面上旋转。所述刷子可以包括多个刷子，从而选定的刷子被独立地激活，以在镜片的外表面上被确定为具有粘附在镜片上的污垢的区域处旋转。在多种实施例中，清洁元件128可以包括喷嘴，该喷嘴被布置成当传感器主体123在操作位置(图1b)与缩回位置(图1a)之间移动时将加压空气至少导向镜头结构124。如果所述清洁元件是喷嘴，那么需要提供空气源并适当地启动空气源。47.图3示出了用于车辆12(例如自动驾驶车辆或半自动驾驶车辆)的系统架构300。车辆12可以包括发动机或电动机302以及用于测量车辆和/或其环境的各种参数的多种传感器。两种类型的车辆所共有的运转参数传感器325包括例如：位置传感器336，例如加速度计、陀螺仪和/或惯性测量单元；速度传感器338；以及里程表传感器340。车辆12还可以具有时钟342，系统架构300在运行期间使用该时钟242来确定车辆时间。时钟342可以被编码到车辆的车载计算装置310中，所述时钟可以是独立装置，或者也可以有多个时钟。48.车辆12还可以包括用于收集关于车辆的行驶环境的信息的多种传感器。这些传感器例如可以包括：位置传感器360，例如gps装置；物体检测传感器，例如一个或更多个摄像头150、152；可伸缩传感器装置120(即，lidar传感器)、雷达和/或声纳系统366。在本公开中，至少所述一个或更多个摄像头150、152和可伸缩传感器装置120(即，lidar传感器)是在上文中与图1a-1b和2a-2b相关联地说明的车顶安装型传感器系统100的一部分。摄像头150、152和可伸缩传感器装置120用虚线、点、点框表示，以表示这些传感器是车顶安装型传感器系统100的一部分。应理解，在多种实施例中，所述物体检测传感器中的任何一种都可以是车顶安装传感器系统100的一部分。49.传感器325还可以包括环境传感器368，例如降水传感器和/或环境温度传感器。降水可以包括但不限于雨、毛毛雨、雪、冰雹或雨夹雪。传感器325可以提供由车载计算装置310用于确定至少一个自动驾驶导航操作的数据。所述物体检测传感器可以使车辆12能够检测任何方向上在车辆12的给定距离或范围内的物体，同时所述环境传感器收集关于车辆的行驶区域内的环境条件的数据。系统架构300还可以包括一个或更多个用于捕获环境图像的摄像头150、152。应理解，传感器325中的一种或更多种可以是车辆的一部分，但是对于车辆导航的自主控制仍然是必要的。此外，应理解，传感器325可以包括在本文中没有公开的附加传感器。车辆可以包括其它传感器(未示出)，例如便利传感器，以使车辆配有辅助人类驾驶员的便利特征。50.车载计算装置310可以包括自动驾驶车辆导航控制器(avnc)320，该自动驾驶车辆导航控制器被配置成响应于来自各种传感器325的实时信息来控制车辆沿着规划路线的导航，例如沿着街道、道路、桥梁和在悬伸结构下的导航。在操作期间，信息从传感器325传送至车载计算装置310的自动驾驶车辆导航控制器320。自动驾驶车辆导航控制器320分析由传感器捕获的数据，并可选地基于分析结果控制车辆的操作。例如，基于分析，自动驾驶车辆导航控制器320可以使车载计算装置310控制以下操作中的一个或更多个：通过制动控制器322制动；经由转向控制器324控制方向；经由节气门控制器326(在燃气动力车辆中)或电动机速度控制器328(例如电动车辆中的电流水平控制器)控制速度和加速度；差速齿轮控制器330(在具有变速器的车辆中)；和/或其它控制器，例如辅助设备控制器354。51.可以将地理位置信息从位置传感器360传送至车载计算装置310，车载计算装置220然后可以从存储器370访问与地点信息对应的环境地图，以确定环境的已知固定特征，例如街道、建筑物、停止标志、停止/通行信号灯、和/或悬伸结构。悬伸结构是车辆12有时可能在其下行驶的环境基础设施的一部分，例如但不限于树木、桥梁和停车结构。从摄像头150、152捕获的图像和/或从可伸缩传感器装置120(例如lidar传感器)捕获的物体检测信息被从这些传感器传送至车载计算装置310。自动驾驶车辆导航控制器320可以处理和分析物体检测信息和/或捕获的图像，以检测车辆12附近的物体，例如用于避免碰撞和/或导航和运动控制。移动车辆以避免与物体碰撞的方法包括使制动控制器降低车辆速度或停止车辆，或者在车辆沿着路径到达物体之前使转向控制器将车辆移离物体。或者或另外，车辆12可以将任何数据传送至远程服务器系统(未示出)以进行处理。用于基于传感器数据和/或捕获的图像进行物体检测的任何已知或将来的技术都可以用在本文所公开的实施例中。作为一个非限制性实例，其它传感器可以包括路缘感测器或路缘检测器。52.车载计算装置310可以包括可伸缩传感器控制器(rsc)321，该可伸缩传感器控制器被配置成控制升降装置(la)130，以将可伸缩传感器装置120缩回到传感器系统100的(系统)壳体102中，从而：(i)可伸缩传感器装置120的高程小于临近结构的最小离地高度；(ii)可以清洁可伸缩传感器装置120的镜头结构124；和/或(iii)可以保护可伸缩传感器装置120，以确保安全。可伸缩传感器控制器(rsc)321被示为经由有线或无线通信链路与自动驾驶车辆导航控制器320通信。但是，控制器321和控制器320可以集成到单个控制器中。在多种实施例中，控制器321做出的决定可以依赖于控制器320的操作功能。下面将参照图4说明控制升降装置130的细节。将参照图10说明最小离地高度的实例。53.上面公开的特征和功能及其替代形式可以结合到许多其它不同的系统或应用中。各种部件(即，控制器320、321和计算装置310)可以通过硬件或软件或嵌入式软件实现。本领域技术人员可能做出各种目前无法预料或未预料到的替换、修改、变化或改进，但任何此类替换、修改、变化或改进也被公开的实施例所涵盖。54.图4是多种实施例的用于控制可伸缩传感器装置120的升降装置130的示例性可伸缩传感器控制器321和接口的框图。例如，可伸缩传感器控制器321可以与耦接至电动机134的位置跟踪器136接口。例如，可伸缩传感器控制器321可以与传感器325和自动驾驶车辆导航控制器320接口。可伸缩传感器控制器321可以与存储器370接口，以访问路线坐标470和地图数据库475，所述地图数据库475以下有时被称为“地图475”。55.可伸缩传感器控制器321可以使用硬件、固件、软件或它们的任何组合来实现。例如，可伸缩传感器控制器321可以被实现为微控制器、处理器和/或图形处理单元的一部分。可伸缩传感器控制器321可以包括传感器碰撞规避模块402。传感器碰撞规避模块402可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时控制传感器主体123向传感器壳体126中缩回一定量，以避免传感器主体123与悬伸结构碰撞。用于缩回传感器主体123的指令可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述指令在被执行时使控制升降装置130的电动机134减小升降元件132的长度，或者使传感器主体123沿着升降元件132的长度降低。因此，能够降低或减小传感器主体123的高度(例如竖向位置)，这使传感器主体123缩回到传感器壳体126中。例如，利用伸缩升降装置，可以减小所述一个或更多个伸缩式支柱的长度，如图1a-1b所示。56.传感器碰撞规避模块402可以包括实时传感器高程确定单元412。高程确定单元412可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述指令在被执行时计算或确定传感器主体123的顶面224(图1b)的高程。在一些实施例中，位置跟踪器136可以向控制器321和/或传感器高程确定单元412提供跟踪的位置数据。作为一个非限制性实例，顶面224的高程(参见图2a-2b)可以是其在地面和/或车辆12的车顶15上方的高程的函数。传感器的高程可以基于由升降装置130提供的信息。在多种实施例中，电动机134可以提供表示传感器主体123相对于车顶15的高程或高度的信息。57.传感器碰撞规避模块402可以包括高程图查询单元414。控制器320可产生控制信号，以在车辆12沿着路线或路径行进时控制车辆12的导航。可以用存储在存储器370中的一组路线坐标470来规划路径或路线。高程图查询单元414可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置或与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时进行沿着路线的高程离地高度482的查询。例如，查询可以包括基于与路线坐标470匹配的地图475的地图坐标480搜索高程离地高度482。结构的高程离地高度482有时被称为“最小离地高度”。可以在数据存储装置中记录或标记与地图坐标480相关联的结构，以识别障碍物/结构是否具有可变的高程离地高度。作为一个非限制性的实例，树木可以具有可变的离地高度，因为它具有生长能力，而停车场的入口具有固定的离地高度。应理解，一些结构的尺寸是固定的，并且悬伸在路线上的任何部分具有固定的高程离地高度。应理解，无论是固定的还是可变的高程离地高度都与具有悬伸在车辆12将在其下行驶的道路、街道或车道部分上方的结构部分的结构或障碍物相关联。58.控制器320可以包括图像分析模块490、物体检测模块493和分类器495。应理解，控制器320可以包括其它模块和部件，为了简洁起见，在本文中没有说明这些模块和部件。作为一个非限制性实例，分类器495可以对由物体检测模块493检测到的关注物体进行分类。例如，关注物体可以包括路径上临近十字路口处的信号灯装置。59.图像分析模块490可以捕获代表具有可变离地高度的临近结构的实时(当前)高程的图像。物体检测模块493可以确定临近结构的实时(实测)高程发生了变化，并导致地图475的更新。在一些实施例中，控制器321可以使控制器320执行图像分析，以确定被指示为具有可变离地高度的临近结构的当前高程。控制器320可以基于由图像分析模块490进行的图像分析来更新地图475中的高程，并确定坐标处的高程变化。可以用当前测量的高程离地高度更新地图475中存储的高程离地高度。60.传感器碰撞规避模块402可以包括坐标离地高度确定单元416。坐标离地高度确定单元416可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时确定在具有最小离地高度的临近路径部分的前方有与地图坐标480相关联的结构。坐标离地高度确定单元416可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时确定最小离地高度小于或等于传感器主体123的高程。最小离地高度可以被定义为从地平面到悬伸于路径的一部分之上的结构的最低高程点的距离。61.传感器碰撞规避模块402可以包括传感器高度调节确定单元418。传感器高度调节确定单元418可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时确定传感器主体123的调节量以避免传感器主体123与结构碰撞，该调节量例如等于传感器主体123的顶面224的当前高程(参见图2a-2b)与最小离地高度之间的差。62.可伸缩传感器控制器321可以包括控制信号发生器420。控制信号发生器420包括清洁模式422、缩回模式424和伸出模式426。可以基于来自车载计算装置310的控制信号激活伸出模式426，例如响应于车辆的发动机/电动机302的启动来进行，以使可伸缩传感器装置120部署到操作位置或其它中间位置。63.在清洁模式422中产生的控制信号导致传感器主体123在清洁循环中缩回和/或升高，从而可以清洁镜头结构124的外表面。在清洁模式422中产生的控制信号可以是镜头结构124的高度和镜头结构124的当前位置的函数。清洁模式422可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时产生清洁控制信号，以控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作，从而在清洁循环期间清洁镜头结构124。64.在缩回模式424中产生的控制信号在各种操作情景下是传感器主体123的顶面224的当前高度的函数，并且导致传感器主体123向传感器壳体126中缩回一定的量。在一些变化形式中，缩回模式424可以将传感器主体123完全缩回到传感器壳体126中，这在下文中更详细地说明。应理解，虽然说明描述的是将传感器主体123缩回到传感器壳体126中，但是也可以仅降低传感器主体123以避免碰撞，而镜头结构124的任何部分都不在传感器壳体126内。在伸出模式424中产生的控制信号在各种操作情景下可以是传感器主体123的顶面224的当前高度的函数，并且导致传感器主体123伸出一定的量，例如将传感器主体123或其一部分伸出到传感器壳体126上方。缩回或伸出的量是传感器主体123和镜头结构124的当前位置的函数。65.缩回模式424可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/数据存储装置，或者与该寄存器和/数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时在车辆12到达确定的临近位置(即，坐标)之前产生缩回控制信号以控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作。作为一个非限制性实例，缩回控制信号实现升降元件132的自动操作，以在车辆12到达确定的临近位置之前抽回/缩回可伸缩传感器装置120，使得可伸缩传感器装置120的高度小于结构的最小离地高度，以避免与结构碰撞。根据控制信号发生器的缩回模式424产生缩回控制信号，为了安全和保障，可以将传感器主体123部分地或全部缩回壳体126中。66.伸出模式426可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时产生伸出控制信号，以控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作，例如将处于操作位置或其它中间位置的传感器主体123移出传感器壳体126。伸出控制信号实现升降元件132的自动操作，以伸出传感器主体123，从而在一些情景下所述升高使镜头结构124的底部边缘214处于壳体102的最高平面上方。在伸出模式426中，可以移除传感器主体123，以进行维护、修理或更换。67.现在将说明操作具有车顶安装型传感器系统100的车辆的方法。以下方法中的一个或更多个步骤可以按所示的顺序、不同的顺序或同时执行。所述方法的一个或更多个步骤可以在某些重复中省略。可以向所述方法添加或从所述方法删除所述步骤中的一个或更多个。68.图5a-5b是多种实施例的操作具有车顶安装型传感器系统100的车辆12的方法500的流程图。车辆12和传感器325的操作可以由车载计算装置310控制，该车载计算装置310可以包括控制器320和控制器321。方法500可以包括使用车辆12的车顶安装型可伸缩传感器装置120来捕获关于行驶的车辆12所沿的路径的环境或临近路径部分的第一组数据(框502)。在多种实施例中，方法500还可以包括使用车辆12的第二车顶安装型传感器(例如摄像头150)来捕获关于路径的环境或临近路径部分的第二组数据(框504)。69.方法500可以包括通过位置传感器360确定车辆12沿着路径的位置(框506)。方法500可以包括通过控制器321访问与位置和路径对应的地图475(框508)。方法500可以包括通过控制器321或控制器320确定在路径的临近位置前方有具有最小离地高度的结构(框510)。应理解，在路径的临近路径部分中或沿着路径的临近路径部分可以有多个结构。控制器321可以接收或确定临近路径中的所有结构的离地高度。在一些实施例中，调节或缩回传感器主体123，以避免与具有最小离地高度的结构碰撞。70.方法500可以包括通过控制器320执行捕获数据的图像分析(框512)。方法500可以包括通过控制器320检测图像中的关注物体(框514)并对关注物体进行分类(框516)。图像分析和物体检测可以采用特征提取算法，所述算法可以包括但不限于边缘检测、角部检测、模板匹配、动态纹理处理、分割图像处理、运动检测、物体跟踪、背景减除、物体识别和分类等。71.在某些情况下，最小离地高度(即，高程离地高度)可以是可变的离地高度。方法500可以包括确定最小离地高度是否是可变的高程离地高度(框518)。若确定为“是”，则方法500可以包括将高程(最小)离地高度更新为检测到的物体离地高度(框520)，并前进至框522。若确定为“否”，则方法500可以前进至框522。72.更新高程(最小)离地高度的更新过程例如可以包括使用图像分析(框512)和物体检测(框514)来测量当前高程离地高度并更新存储器中的高程离地高度。应理解，测得的当前高程离地高度可以增大或减小。73.方法500可以包括通过控制器321确定最小离地高度小于或等于可伸缩传感器装置120的高程(框522)。在一些变化形式中，最小离地高度可以是更新的最小离地高度。方法500可以包括在车辆12到达临近位置之前使用控制器321自动操作升降装置130以抽回或缩回传感器主体123，使得传感器系统100的高度小于结构的最小离地高度(框524)。在多种实施例中，传感器主体123将其全部或部分长度缩回到传感器壳体126中。方法500可以包括在传感器主体123已经抽回或缩回之后使用控制器320控制车辆12沿着临近路径部分的导航和运动(框526)。缩回量用于避免与临近结构碰撞。74.当车辆12运行时，可伸缩传感器控制器321可按连续调节模式操作，从而能够自动调节可伸缩传感器装置120的高度。75.再次参考图4，可伸缩传感器控制器321可以包括清洁模式430、休眠模式440、停车模式450和手动模式460。休眠模式440、停车模式450和手动模式460中的一个或更多个可以包括清洁模式和缩回操作模式。清洁模式430、休眠模式440、停车模式450和手动模式460中的每一个都产生控制信号，以控制所述控制信号发生器420的模式。应理解，控制信号发生器420的功能可以全部或部分地集成到清洁模式430、休眠模式440、停车模式450、手动模式460和碰撞规避模块402的每一个中。手动模式460还可以包括伸出模式466。76.控制信号发生器可以响应于从清洁模式430接收控制信号而产生清洁控制信号。清洁模式430可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时使得控制信号发生器420产生清洁控制信号，以使得控制信号发生器根据清洁过程来控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作。清洁过程可以包括自动控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作，以将传感器主体123从操作位置(如图1b所示)收回到传感器壳体126中，使得清洁元件128沿着镜头结构124的高度h1移动。高度h1可以在顶部边缘212与底部边缘214之间。这样，在一些实施例中，清洁过程可以包括自动控制升降元件132的操作，以将传感器主体123升回操作位置，使得底部边缘214在传感器壳体126或其它中间位置上方。清洁过程可能需要激活清洁元件。77.清洁过程可以包括重复传感器主体123的缩回和提升(伸出)多次，使得清洁元件128在镜头结构124的外表面上来回通过，以完成单个清洁循环。清洁过程可以进行一段时间。可以基于各种因素启动清洁模式430，例如但不限于检测到的天气状况(即，降水)、预定的清洁过程和/或镜头结构124上的污垢检测。降水可以由环境传感器368检测。在处理和分析图像时，控制器320可以检测污垢，这将参照图6和图7进行更详细的说明。78.清洁模式430可以包括确定通过清洁循环清洁传感器125或镜头结构124的时机的时机确定单元435。清洁时机可以与不需要可伸缩传感器装置120向控制器320的管道提供数据以产生导航和运动控制决策的时间对应。在清洁过程中，清洁元件128在一段时间内在镜头结构124上进行清洁动作。因此，当确定清洁机会是否存在时，时机确定单元435可以考虑执行清洁过程的估计清洁时间，包括将传感器主体123置于清洁元件128附近的时间、通过相对于清洁元件128移动镜头来清洁镜头结构124的时间、以及将传感器主体123返回到传感器主体123的操作位置或其它中间位置的时间。将清洁时间与该时机的预测时机时间段进行比较，以确定预测时机时间段是否大于或等于估计清洁时间。若估计的时机时间段小于时机清洁时间，则时机确定单元435通过向控制信号发生器420发送控制信号，以通过清洁模式422产生清洁控制信号来启动清洁循环。79.例如，控制器320可以确定因所遵循的路径、交通状况、交通灯分类等导致的车辆将停止或具有零速度的预测时机时间量。预测时机时间量可以由控制器320发送至控制器321。控制器321基于可伸缩传感器装置的当前状态确定预测的时机时间量是否是执行清洁循环的足够时间量。如果有足够的时间，那么控制器321可以根据清洁周期执行清洁过程。80.例如，在一些实施例中，在清洁过程中，传感器主体123可以沿着顺时针或逆时针方向旋转。传感器主体123可以安装在允许传感器主体123顺时针或逆时针旋转的平台(未示出)上。在多种实施例中，清洁元件128可以包括刷子，清洁过程可以包括激活一个或更多个刷子，例如当镜头邻近刷子时。81.可以基于确定已经检测到数据或图像质量状况437来启动清洁模式430。例如，控制器320可以确定由传感器125捕获的图像或点云数据因镜头结构124上的灰尘而劣化。控制器320例如可以通过执行图像分析来确定捕获图像的图像质量状况。控制器320可以确定是否可以通过清洁镜头结构来改善状况，如参照图6和图7所述。因此，控制器320可以向控制器321通知质量状况，从而可以开始清洁循环，以通过清洁元件128清洁镜头结构124。82.图6是在镜头124上有灰尘650的示例性传感器主体123。使用清洁元件128的清洁过程被配置成从镜头结构124的表面去除灰尘650。图7是检测到异常750的示例性三维图像700，该异常750可能代表污垢650。控制器320可以对由可伸缩传感器装置120捕获的信息进行分析490，例如通过确定一个或更多个lidar传感器没有接收到反射信号来进行。异常可能是由粘附在镜头结构124上的物质引起的，该物质阻止脉冲激光反射穿过该物质到达镜头结构124。基于质量状况437的清洁可以采用与基于时机的清洁循环不同的清洁循环。作为一个非限制性实例，在基于质量状况437进行的清洁循环之后，可以进行图像分析，以检测是否已从镜头结构124清除污垢。若镜头结构124未被清洁，则可以立即执行或在下一个时机执行后续的清洁循环。83.再次回到图4，休眠模式440可以包括清洁模式442和缩回模式444。休眠模式440可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时使得控制信号发生器420产生控制信号，以在车辆12处于休眠模式440时控制(车顶安装型)可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作。休眠模式440可以包括在缩回模式444中自动控制升降元件132的操作，以将传感器主体123完全抽回或缩回到传感器壳体126中。缩回模式444可以通过将传感器主体123隐藏在保护壳体(即，壳体102或传感器壳体126)内来确保可伸缩传感器装置120的安全性。传感器主体123缩回到保护壳体中可以使车辆易于运输，而无需对运输媒介(公路运输、火车车厢或集装箱)进行特殊布置。84.休眠模式440可以与车辆12的空闲周期对应，在该周期中，车辆可以切换到节电模式(即，休眠)。可以通过在一段时间内检测由速度传感器338感测到的零速度来确定空闲周期。休眠模式440可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时，使得控制信号发生器420产生清洁控制信号，以在车辆12被置于休眠模式440时控制可伸缩传感器装置120的升降元件的操作，从而清洁镜头结构124。例如，在休眠模式440中，控制器321可以首先启动清洁模式442，随后启动缩回模式444，在缩回模式444中，传感器主体123保持得到保护，直到车辆12再次运动。85.可以基于由控制器320进行的坐标或图像分析来启动停车模式450。图像分析或坐标可以确定车辆停在停车场或停车库中。在多种实施例中，可以通过关闭车辆12来启动停车模式450。86.停车模式450可以包括清洁模式452和缩回模式454。在停车模式450中，缩回的传感器装置120可以防止或阻止对传感器的破坏或盗窃。停车模式450可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时使得控制信号发生器420产生缩回控制信号，以在车辆12处于停车模式450时控制(车顶安装型)可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作。停车模式450可以包括自动控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作，以将传感器主体123从如图1b所示的操作位置或其它中间位置完全抽回或缩回传感器壳体126中。在清洁模式452中。停车模式450可以包括用于存储数据和编程指令的寄存器和/或数据存储装置，或者与该寄存器和/或数据存储装置接口，所述编程指令在被执行时使得控制信号发生器420产生清洁控制信号，以在车辆12被置于停车模式450时控制可伸缩传感器装置120的升降元件132的操作，从而根据清洁循环清洁镜头结构124。87.控制器321可以检测可伸缩传感器装置的手动控制的激活，并且根据检测到的手动模式460来操作可伸缩传感器装置。例如，基于检测到手动控制的激活，控制器321可以控制升降元件132，以相对于传感器壳体126缩回或伸出可伸缩传感器。激活可以包括手动控制按钮(未示出)，该控制按钮允许用户在清洁模式462中启动可伸缩传感器装置120的清洁循环，在缩回模式464中缩回传感器主体123，和/或在伸出模式466中伸出传感器主体123。清洁模式和缩回模式在前文中已经说明。伸出模式466包括控制升降元件132以将传感器主体123升出传感器壳体126。88.图8a-8b示出了使用螺旋支撑结构833作为升降元件832的可伸缩传感器装置820的实例分别处于缩回位置和操作位置时的形态。对于具有螺旋支撑结构833的升降装置830，电动机834可以使传感器主体823向下移动或旋转一段螺旋支撑结构833的长度，使得传感器主体823下降到内部腔体106中(图1a)。相反，电动机834可以使传感器主体823向上移动或旋转一段螺旋支撑结构833的长度，使得传感器主体823被升高到内部腔体106上方(图1a)。在图8b中，可伸缩传感器装置820完全伸出并处于操作位置。升降装置830可以包括位置跟踪器836，以跟踪传感器主体823或镜头结构124(图2a)的位置。在图8a-8b的实施例中，传感器主体823围绕螺旋支撑结构833沿顺时针或逆时针方向之一旋转。89.图9是具有剪式升降元件932的升降装置930的一个实例。图9所示的剪式升降元件932包括彼此叠置的剪式连杆933。剪式升降元件932的长度增加以升高传感器主体，或者减少以降低主体。每个剪式连杆933包括彼此交叉并围绕中心枢轴938枢转的剪式构件937。剪式连杆933包括连杆枢轴939。每个连杆枢轴939位于剪式构件937的自由端上，以连接至相邻剪式连杆933的相邻剪式构件937的自由端。90.升降装置930可以包括提升机构934，以使剪式连杆933与剪式升降元件932的其它连杆933一致地伸展或接触。要缩短连杆933时，可以减小剪式构件937相对于水平面的角度。要延长连杆933时，可以增大剪式构件937相对于水平面的角度。换句话说，随着同一个连杆的剪式构件937之间的角度α增大，连杆933的高度或高程增加。此外，随着同一个连杆的剪式构件937之间的角度α减小，连杆933的高度或高程减小。91.图10是车辆在临近路径中可能遇到的结构1000的一个实例。作为一个非限制性实例，结构1000是具有悬伸部分1003的树，该悬伸部分1003具有最小离地高度1007。所述树位于与小巷、街道或道路1005相邻的侧道1004上。道路1005可以具有路缘1006，使得侧道1004稍微高于道路1005的地平面1009。结构1000包括悬于小巷、街道或道路1005的一部分之上的悬伸部分1003。当车辆沿着小巷、街道或道路1005行驶时，车辆可能需要在悬伸部分1003下方行驶。因此，当车辆在悬伸部分1003下方行驶时，传感器主体123可能需要缩回。92.在这个实例中，结构1000可以具有可变的(最小)离地高度。当最小离地高度接近不能避免碰撞的点时，控制器320可以使得路线被调整以避开结构1000，直到最小离地高度被调整到允许避免碰撞的高度水平。93.在本文所论述的各种实施例中，在说明中可能陈述车辆或车辆的车载计算装置可以实施编程指令，该编程指令使得车辆的车载计算装置做出决策并使用该决策来控制一个或更多个车辆系统的操作。但是，实施例不限于这种布置，因为在各种实施例中，分析、决策和/或操作控制可以全部或部分地由与车辆的车载计算装置进行电子通信的其它计算装置处理。这种其它计算装置的例子包括与乘坐在车辆中的人相关联的电子装置(例如智能手机)、以及经由无线通信网络与车辆进行电子通信的远程服务器系统。94.上面公开的特征和功能以及其替代形式可以结合到许多其它不同的系统或应用中。各种部件可以在硬件或软件或嵌入式软件中实现。本领域技术人员可能做出各种目前无法预料或未预料到的替换、修改、变化或改进，但任何此类替换、修改、变化或改进也被公开的实施例所涵盖。95.与在上文中提供的公开内容相关的术语包括：[0096]“自动化装置”或“机器人装置”指包括处理器、编程指令和一个或更多个部件的电子装置，这些部件基于来自处理器的命令能够在最少人工或没有人工干预的情况下执行至少一些操作或任务。例如，自动化装置可以执行一个或更多个自动功能或功能集。这种操作、功能或任务的例子可以包括但不限于导航、运输、驾驶、交付、装载、卸载、与医疗相关的过程、与建造相关的过程等。示例性的自动化装置可以包括但不限于自动驾驶车辆、无人驾驶飞机和其它自主机器人装置。[0097]术语“车辆”指能够运载一个或更多个乘员和/或货物并且由任何形式的能量驱动的任何移动形式的运输工具。术语“车辆”包括但不限于汽车、卡车、货车、火车、自动驾驶汽车、飞机、无人驾驶飞机等。“自动驾驶车辆”是具有处理器、编程指令和传动系统部件的车辆，这些传动系统部件可以由处理器控制，而不需要人类操作员。自动驾驶车辆可以是完全自主的，因为它不需要人类操作员来处理大多数或所有的驾驶状况和功能，或者，自动驾驶车辆可以是半自主的，因为在某些条件下或对于某些操作可能需要人类操作员，或者人类操作员可以超越车辆的自主系统并且可以接管车辆的控制。自动驾驶车辆还包括其中的自主系统增强车辆的人工操作的车辆，例如具有驾驶员辅助转向、速度控制、制动、停车和其它系统的车辆。[0098]在本文中，术语“街道”、“车道”和“交叉路口”是通过在一条或多条道路上行驶的车辆的例子来说明的。但是，这些实施例意图包括其它地点(例如停车场)的车道和交叉口。此外，对于被设计成室内使用的自动车辆(例如仓库中的自动拣选装置)，街道可以是仓库的过道，而车道可以是过道的一部分。如果自动驾驶车辆是无人驾驶飞机或其它飞行器，那么术语“街道”可以表示航路，而车道可以是航路的一部分。如果自动驾驶车辆是船只，那么术语“街道”可以代表航道，而车道可以是航道的一部分。[0099]在本文中，除了特别声明之外，在使用诸如“第一”和“第二”等术语来修饰名词时，这种使用仅仅是为了将一个项目与另一个项目区分开来，而不是意图要求顺序。术语“近似”在与数值结合使用时意图包括接近但不完全是该数字的值。例如，在一些实施例中，术语“近似”可以包括在该值的±10％内的值。[0100]此外，诸如“顶”和“底”、“上方”和“下方”等术语以及描述位置的其它术语旨在具有相对于地面的相对含义，而非绝对含义。例如，如果两个结构并排，并且从观察者的角度来看第一结构看起来覆盖第二结构(即，观察者可能更靠近第一结构)，那么第一结构可能在第二结构的“上方”。[0101]“电子装置”或“计算装置”指包含处理器和存储器的装置。每个装置可以具有其自己的处理器和/或存储器，或者处理器和/或存储器可以是与其它装置共享的，如在虚拟机或容器布置形式中。存储器会包含或接收编程指令，该编程指令在被处理器执行时使得电子装置根据编程指令执行一个或更多个操作。[0102]在本文中，术语“存储器”、“存储装置”、“数据存储装置”、“数据存储设施”等分别指在其上存储计算机可读数据、编程指令或这两者的非暂时性装置。除非特别声明，否则术语“存储器”、“存储装置”、“数据存储装置”、“数据存储设施”等意图包括单个装置的实施例、多个存储装置一起或共同存储一组数据或指令的实施例、以及这些装置内的各个扇区。[0103]在本文中，术语“处理器”和“处理装置”指电子装置的被配置成执行编程指令的硬件部件。除非特别声明，否则单数术语“处理器”或“处理装置”意图包括单个处理装置的实施例和多个处理装置一起或共同执行过程的实施例。[0104]此外，诸如“竖直”和“水平”或“前”和“后”等相对位置术语在使用时是相对于彼此而言的，不一定必须是绝对的，并且仅指与这些术语相关联的装置的一个可能位置，这取决于装置的取向。当本文使用术语“前面”、“后面”和“侧面”来指代车辆的某个区域时，它们指相对于车辆的默认行驶区域的车辆区域。例如，汽车的“前面”是较靠近车辆的头灯而不是车辆的尾灯的区域，而汽车的“后面”是较靠近车辆的尾灯而不是车辆的头灯的区域。此外，术语“前面”和“后面”不一定限于面向前或面向后的区域，而是还分别包括较靠近前面而不是后面的侧面区域或者较靠近后面而不是前面的侧面区域。车辆的“侧面”指车辆的最前部与最后部之间的面向侧面的部分。[0105]上面公开的特征和功能以及其替代形式可以结合到许多其它不同的系统或应用中。本领域技术人员能够做出各种替代、修改、变化或改进，但任何此类替代、修改、变化或改进也被公开的实施例所涵盖。









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