[发明专利]清洁车辆视觉传感器表面或信号传输表面的系统和方法

说明书

利用合成射流致动器对光学表面和传感器表面的传输表面进行清洁的系统和方法，以便在各种天气条件和环境条件下保持最佳性能。所述致动器可以根据环境条件发出水射流或空气射流，可以根据颗粒的特性和传输信号质量调整致动器的波形、频率、振幅，以便更好地清洁所述表面。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2018年7月27日提交的第62/711,037号美国临时专利申请的权益和优先权，所述美国临时专利申请以整体引用的方式纳入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于防止由于环境条件而造成的无线电和光穿过传输表面的传输损耗的系统和方法，更具体地，涉及使用一个或多个致动器产生空气和/或液体射流以清洁表面并且去除积聚在传输表面上的任何颗粒和环境污染物。

背景技术

近几十年来，在无数旨在增强人类活动的应用中，光波和无线电波的使用取得了重大进展，如使用各种类型的传感器感应车辆周围的物体、使用光伏面板收集太阳能、以及使用大型周边幕墙来保持建筑物地面的自然照明。对于这些应用，通常存在介于外部环境条件(从其接收光或雷达或传输光或雷达的位置)和内部空间或内部容积(发生与信号和无线电的接收或传输相关的活动的位置)之间的表面。

所述表面通常是透明或半透明的，由玻璃、聚碳酸酯、塑料或其他材料制成。在大多数情况下，所述表面旨在作为免受外部环境影响的保护层。在某些情况下，所述表面在信号接收和/或信号传输中起作用，如聚光、反射等。

这些应用中的关键担忧是在各种天气条件下保持信号传输通过表面。表面的外部部分的灰尘、雪和冰所造成的颗粒积累和污染会显著地降低光信号和雷达信号通过所述表面的能力。此外，降水期间在表面上形成的水膜也会使信号恶化，使得所述信号不再可靠，并且所述信号携带的数据也不再足以执行视觉传感器被指派的基本功能(诸如物体检测)，从而确保车辆安全。

在汽车工业中，维护清洁的表面是非常重要的，因为在汽车工业中，为了控制机动车辆并且安全地为所述机动车辆进行导航，检测物体(通过人或设备/传感器)是非常重要的。汽车雷达传感器在20世纪80年代首次用于巡航控制系统。最近，汽车雷达传感器的使用已扩展到自主智能巡航控制(AICC)系统和撞击缓解(CM)系统中，以便提高车辆的安全性、有效性和经济性，这致使各种类型的汽车传感器被开发，包括微波雷达和毫米波雷达。

与毫米波雷达传感器类似，基于红外线的传感器(诸如激光雷达) 也被用于环境识别，考虑到所需的性能和可行性，特别是用于自适应巡航控制(ACC)系统。基于红外线的雷达传感器和毫米波雷达传感器均能提供车辆前方目标的范围信息、速度信息和角度信息。这些信息与车辆动态数据一起使用，以使预测的车辆路径和检测到的障碍物位置相关联。产生的数据被用来控制车辆的油门、刹车、转向以及车辆的传动。 ACC系统根据前方车辆的速度调整车辆的速度，以便保持两车辆之间的恒定距离。驾驶员设定所需的最大速度和最小间距。两种传感器系统还可以用来定位和跟踪前方道路上的多个目标，以预测行驶车道上的交通状况。当前，毫米波传感器和基于红外线的传感器在ACC系统中的应用是作为一种舒适和便利的选择而推向市场的，而并不是作为安全的选择推向市场的。其在汽车上的应用仍然存在安全风险。由于雷达传感器和激光雷达传感器对ACC系统的影响至关重要，因此在开发、生产和安装的各个阶段中对系统进行准确的校验和校准是重要的。

新一代的系统利用多个传感器将ACC系统延伸至城市行驶或走走停停的行驶、预碰撞感应、碰撞预警和预防系统(CWAS)应用中。这些都是典型的短范围应用，并且可以使用各种类型的传感器，包括红外传感器、视觉传感器、超声波传感器和微波雷达传感器。对于高速公路 ACC系统以外的大多数应用，必须将多个传感器系统与远距离ACC激光雷达传感器或毫米波雷达传感器结合使用。这些技术的结合是实现高层次环境识别和推进自动驾驶目标的关键。

这些未来面向安全的应用中的大多数与在任何交通和天气情况下提高环境识别传感器的更高性能和可靠性的需求有关。