DE102020212771A1 - Computer-implemented method and computer program for trajectory planning for an automated system and computing system embedded in an automated system for trajectory planning and/or regulation and/or control - Google Patents
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Abstract
Computerimplementiertes Verfahren zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System umfassend die Schritte in einer Offline-Verarbeitung von High-Definition-Karten (HD Karte) Berechnen von geometrischen Figuren umfassend Punkte von Abschnitten von jeweils Geraden (g), Kurven (cur), Spiralen (sp) und Polynomen (poly) und Orientierungen (ψ) dieser Abschnitte und Speichern der Figuren zusammen mit Gitterzelleninformationen und Informationsanbindungen zwischen einzelnen der Figuren in einem Rasterformat in einem externen Speicher (12) (V1), in einer Online-Verarbeitung Auswählen der Figuren aus dem Rasterformat in Abhängigkeit von Positionsdaten des automatisierten Systems, der Gitterzelleninformationen und der Informationsanbindungen und Übertragen der ausgewählten Figuren in einen internen Speicher (14) des automatisierten Systems (V2), in einem Rechensystem (10) des automatisierten Systems Verbinden der ausgewählten Figuren und Erzeugen von Fahrspuren (FS) (V3).Computer-implemented method for trajectory planning for an automated system comprising the steps in offline processing of high-definition maps (HD maps) calculation of geometric figures comprising points of sections of straight lines (g), curves (cur), spirals (sp) and polynomials (poly) and orientations (ψ) of these sections and storing the figures together with grid cell information and information links between individual ones of the figures in a raster format in an external memory (12) (V1), in online processing selecting the figures from the raster format depending on the position data of the automated system, the grid cell information and the information connections and transferring the selected figures to an internal memory (14) of the automated system (V2), in a computing system (10) of the automated system connecting the selected figures and generating lanes ( FS) (V3).
Description
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren und ein Computerprogramm zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System und ein Rechensystem eingebettet in ein automatisiertes System zur Trajektorienplanung und/oder Regelung und/oder Steuerung.The invention relates to a computer-implemented method and a computer program for trajectory planning for an automated system and a computing system embedded in an automated system for trajectory planning and/or regulation and/or control.
Hochauflösende Karten, oder high-definition maps genannt, abgekürzt HD-Karten, sind eine Voraussetzung für automatisierte Systeme zum hochautomatisierten Fahren. Es sind HD-Karten bekannt mit zentimetergenauer Auflösung aller Straßendetails umfassend beispielsweise 3D Posen aller Straßengeometrien, Verkehrsschilder, Straßenmarkierungen, Lichtanlagen und Fußgängerüberquerungen. Üblicherweise werden die HD-Karten einem Fahrzeug laufend per Mobilfunk über eine Backend-Anbindung, beispielsweise über eine V2V / V2X ECU, zugespielt. Damit ergibt sich ein großer Speicherbedarf zum Speichern und Nutzen von HD-Karten und eine hohe Bandbreite zum Übertragen von HD-Karten.High-resolution maps, or high-definition maps, or HD maps for short, are a prerequisite for automated systems for highly automated driving. HD maps are known with centimeter-precise resolution of all road details, including, for example, 3D poses of all road geometries, traffic signs, road markings, lighting systems and pedestrian crossings. Usually, the HD maps are continuously fed to a vehicle via mobile communications via a backend connection, for example via a V2V / V2X ECU. This results in a large memory requirement for storing and using HD maps and a high bandwidth for transferring HD maps.
Aufgabe der Erfindung war es, die Handhabung von HD-Karten zu verbessern, insbesondere effizienter zu gestalten.The object of the invention was to improve the handling of HD cards, in particular to make them more efficient.
Die Gegenstände der Ansprüche 1, 9 und 10 lösen diese Aufgabe.The objects of
Nach einem Aspekt stellt die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren bereit zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System. Das Verfahren umfasst die Schritte
- • in einer Offline-Verarbeitung von High-Definition-Karten Berechnen von geometrischen Figuren umfassend Punkte von Abschnitten von jeweils Geraden, Kurven, Spiralen und Polynomen und Orientierungen dieser Abschnitte und Speichern der Figuren zusammen mit Gitterzelleninformationen und Informationsanbindungen zwischen einzelnen der Figuren in einem Rasterformat in einem externen Speicher,
- • in einer Online-Verarbeitung Auswählen der Figuren aus dem Rasterformat in Abhängigkeit von Positionsdaten des automatisierten Systems, der Gitterzelleninformationen und der Informationsanbindungen und Übertragen der ausgewählten Figuren in einen internen Speicher des automatisierten Systems,
- • in einem Rechensystem des automatisierten Systems Verbinden der ausgewählten Figuren und Erzeugen von Fahrspuren.
- • in an offline processing of high-definition maps, computing geometric figures comprising points of sections of straight lines, curves, spirals and polynomials, respectively, and orientations of these sections and storing the figures together with grid cell information and information links between individual of the figures in a raster format an external memory,
- • in online processing, selecting the figures from the grid format depending on the position data of the automated system, the grid cell information and the information links and transferring the selected figures to an internal memory of the automated system,
- • in a computing system of the automated system, connecting the selected figures and creating lanes.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Rechensystem einbettbar in ein automatisiertes System bereit zur Trajektorienplanung und/oder Regelung und/oder Steuerung. Das Rechensystem umfasst
- • wenigstens ein Modul, das ausgeführt ist, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen,
- • eine Schnittstelle zu einem externen Speicher, in dem geometrische Figuren umfassend Punkte von Abschnitten von jeweils Geraden, Kurven, Spiralen und Polynomen und Orientierungen dieser Abschnitte aus High-Definition-Karten extrahiert und zusammen mit Gitterzelleninformationen und Informationsanbindungen zwischen einzelnen der Figuren in einem Rasterformat gespeichert sind,
- • ein zweites Modul, das in einer Online-Verarbeitung Positionsdaten verarbeitet und das System lokalisiert,
- • einen internen Speicher,
- • ein als Kommunikationsmodul ausgebildetes drittes Modul, das in Abhängigkeit der Lokalisierung des Systems ausgewählte Figuren aus dem externen Speicher in den internen Speicher überträgt und
- • ein viertes Modul, das basierend auf den ausgewählten Figuren Fahrspuren generiert.
- • at least one module that is designed to carry out the steps of the method according to the invention,
- • an interface to an external memory in which geometric figures comprehensively extracts points from sections of lines, curves, spirals and polynomials, respectively, and orientations of these sections from high-definition maps and stores them in a raster format together with grid cell information and information connections between individual figures are,
- • a second module that processes position data online and localizes the system,
- • an internal memory,
- • a third module designed as a communication module, which transfers selected figures from the external memory to the internal memory depending on the localization of the system and
- • a fourth module that generates lanes based on the selected characters.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogramm bereit zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die bewirken, dass ein Computer
- • aus einem externen Speicher, in dem geometrische Figuren umfassend Punkte von Abschnitten von jeweils Geraden, Kurven, Spiralen und Polynomen und Orientierungen dieser Abschnitte aus High-Definition-Karten extrahiert und zusammen mit Gitterzelleninformationen und Informationsanbindungen zwischen einzelnen der Figuren in einem Rasterformat gespeichert sind, in Abhängigkeit von Positionsdaten des automatisierten Systems, der Gitterzelleninformationen und der Informationsanbindungen einzelne der Figuren in einen internen Speicher des Computers übertragt und
- • der Computer basierend auf den einzelnen Figuren Fahrspuren generiert,
- • from an external memory in which geometric figures comprehensively extracts points of sections of straight lines, curves, spirals and polynomials, respectively, and orientations of these sections from high-definition maps and are stored in a raster format together with grid cell information and information links between individual ones of the figures, depending on position data of the automated system, the grid cell information and the information links, transmit individual ones of the figures to an internal memory of the computer and
- • the computer generates lanes based on the individual figures,
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Definitionen, Unteransprüchen, der Zeichnung und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Advantageous refinements of the invention result from the definitions, dependent claims, the drawing and the description of preferred exemplary embodiments.
Automatisierte Systeme umfassen automatisierte Fahrzeuge, beispielsweise PKWs, LKWs, Busse, People Mover, Transportsysteme und mobile Plattformen, insbesondere vollautomatisierte oder autonome, und Roboter, beispielsweise Roboter, die Post zustellen, insbesondere vollautomatisierte oder autonome.Automated systems include automated vehicles, such as cars, trucks, buses, people movers, transportation systems and mobile platforms, especially fully automated or autonomous, and robots, such as robots that deliver mail, especially fully automated or autonomous.
Als Orientierung der jeweiligen Abschnitte dient beispielsweise ein Gierwinkel.A yaw angle, for example, serves as orientation for the respective sections.
Der externe Speicher ist nach einem Aspekt der Erfindung als ein Server oder ein Cloud basierter Speicher realisiert. In dem externen Speicher wird eine Zwischenkarte, auch spare map genannt, gespeichert. Die Zwischenkarte umfasst nicht den vollen Informationsgehalt der HD-Karte, sondern nur die aus der HD-Karte extrahierten geometrischen Figuren.According to one aspect of the invention, the external memory is implemented as a server or a cloud-based memory. An intermediate map, also known as a spare map, is stored in the external memory. The intermediate map does not contain the full information content of the HD map, but only the geometric figures extracted from the HD map.
Online-Verarbeitung bezieht sich auf eine Verarbeitung von Daten während einer Fahrt des automatisierten Systems.Online processing refers to processing of data during a drive of the automated system.
Das Rechensystem ist beispielsweise in ein elektronisches Steuergerät, auch electronic control unit genannt, abgekürzt ECU, des automatisierten Systems einbettbar oder eingebettet, beispielsweise in eine autonomous driving ECU eines automatisierten Fahrzeuges. Beispielsweise steht das Rechensystem bei Verwendung in Signalaustausch mit einem Datenbus des automatisierten Systems, beispielsweise mit einem CAN-Bus oder FlexRay. Nach einem Aspekt der Erfindung ist das Rechensystem ein system on the chip, abgekürzt SoC, umfassend ein oder mehrere CPUs, GPUs, FGPAs, ASICs, Datenbusse, Speichermodule, Kommunikationsschnittstellen und/oder weitere elektronische Bauteile.The computing system can be embedded or embedded, for example, in an electronic control unit, also known as an electronic control unit, or ECU for short, of the automated system, for example in an autonomous driving ECU of an automated vehicle. For example, when used, the computing system exchanges signals with a data bus of the automated system, for example with a CAN bus or FlexRay. According to one aspect of the invention, the computing system is a system on the chip, SoC for short, comprising one or more CPUs, GPUs, FGPAs, ASICs, data buses, memory modules, communication interfaces and/or other electronic components.
Das oder die Module des Rechensystems nach einem Aspekt der Erfindung Hardwaremodule in Form einzelner elektronischer Bauteile, beispielsweise einzelner ASICS oder ICs. Das erste Modul ist beispielsweise ein Geometrie-Extraktions-Modul, das heißt eine separate Recheneinheit in Form eines elektronischen Bauteils, das ausgeführt ist, in HD-Karten geometrische Figuren zu berechnen und zu extrahieren. Entsprechend ist das zweite Modul ein Lokalisierungs-Modul, dass beispielsweise Positionsdaten des automatisierten Systems, umfassend Daten von Satellitennavigationssystemen, beispielsweise NAVSTAR GPS (USA), GLONASS (Russland), Galileo (EU), Beidou (China), Indian Regional Navigation Satellite System (Indien), Quasi-Zenti-Satelliten-System (Japan), und Odometrie-Daten des automatisierten Systems einliest und die Position des automatisierten Systems bestimmt. Entsprechend ist das dritte Modul ein Kommunikations-Modul und das vierte Modul ein Fahrspur-Generator-Modul. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die einzelnen Module entsprechende Softwaremodule und/oder die Hardwaremodule führen ihrer Aufgabe oder Funktion entsprechende Software aus.The module or modules of the computing system according to one aspect of the invention are hardware modules in the form of individual electronic components, for example individual ASICS or ICs. The first module is, for example, a geometry extraction module, ie a separate computing unit in the form of an electronic component that is designed to calculate and extract geometric figures in HD maps. Accordingly, the second module is a localization module that, for example, position data of the automated system, including data from satellite navigation systems, such as NAVSTAR GPS (USA), GLONASS (Russia), Galileo (EU), Beidou (China), Indian Regional Navigation Satellite System ( India), quasi-centi-satellite system (Japan), and reads automated system odometry data and determines the position of the automated system. Correspondingly, the third module is a communication module and the fourth module is a lane generator module. According to a further aspect of the invention, the individual modules are corresponding software modules and/or the hardware modules execute software corresponding to their task or function.
Die Befehle des erfindungsgemäßen Computerprogramms umfassen Maschinenbefehle, Quelltext oder Objektcode geschrieben in Assemblersprache, einer objektorientierten Programmiersprache, beispielsweise C++, oder in einer prozeduralen Programmiersprache, beispielsweise C. Das Computerprogramm wird ganz oder teilweise auf dem automatisierten System oder in einem Remote-System umfassend eine Cloud ausgeführt.The instructions of the computer program according to the invention include machine instructions, source text or object code written in assembly language, an object-oriented programming language, such as C++, or in a procedural programming language, such as C. The computer program is fully or partially on the automated system or in a remote system comprising a cloud executed.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist es, dass zum Generieren von Fahrspuren und der Trajektorienplanung weniger Daten übertragen werden müssen. Erfindungsgemäß werden lediglich ausgewählte Figuren und keine kompletten oder vollständigen HD-Karten oder Ausschnitte aus HD-Karten übertragen. Damit wird der Informationsgehalt von HD-Karten reduziert bei gleichbleibender Genauigkeit der Fahrspur-Erzeugung. Ferner ist der Informationsgehalt speicherbar in internen Speichern mit vergleichsweise geringem Speichervolumen. Erfindungsgemäß werden damit Datenübertragungen mit vergleichsweise niedriger Bandbreite möglich. Damit wird eine Kommunikation zwischen einem Backend, beispielsweise einem Server, beispielsweise einem Cloud basierten Server, und dem automatisierten System nahtlos und Kosten günstig. Der erfindungsgemäße Gegenstand ermöglicht eine rapide Handhabung von Informationen aus HD-Karten während der Fahrt von automatisierten Systemen, die hochgenaue Erzeugung von Fahrspuren während der Fahrt ohne Vorprozessierung und eine Datenübertragung mit vergleichsweise geringen Latenzzeiten aufgrund des übertragenen niedrigeren Datenvolumens.The advantage of the subject matter according to the invention is that less data has to be transmitted in order to generate lanes and plan the trajectory. According to the invention, only selected figures and no complete or complete HD maps or excerpts from HD maps are transmitted. This reduces the information content of HD maps while maintaining the same level of accuracy in lane generation. Furthermore, the information content can be stored in internal memories with a comparatively small storage volume. According to the invention, data transmissions with a comparatively low bandwidth are thus possible. This makes communication between a backend, for example a server, for example a cloud-based server, and the automated system seamless and inexpensive. The subject of the invention enables rapid handling of information from HD maps while driving by automated systems, highly accurate generation of lanes while driving without pre-processing and data transmission with comparatively low latency times due to the lower data volume transmitted.
Nach einem Aspekt der Erfindung werden
- • bei Geraden, Kurven, Spiralen und/oder Polynomen Punkte von jeweiligen Abschnitten in globalen und lokalen Koordinaten, Längen der jeweiligen Abschnitte, Fahrspur-Kennung, Punkt-Kennung in einem Gitter, Gitter-Kennung, Kennung von vorangehenden Punkten und/oder Kennung von nachfolgenden Punkten,
- • bei Kurven jeweils eine Krümmung und/oder bei Spiralen jeweils die Krümmung bei einem ersten Punkt der Spirale und/oder die Krümmung bei einem zweiten Punkt der Spirale und/oder
- • bei Polynomen jeweils die Polynomkoeffizienten gespeichert.
- • in the case of straight lines, curves, spirals and/or polynomials, points of respective sections in global and local coordinates, lengths of the respective sections, lane identifier, point identifier in a grid, grid identifier, identifier of previous points and/or identifier of following points,
- • in the case of curves, in each case a curvature and/or in the case of spirals, in each case the curvature at a first point of the spiral and/or the curvature at a second point of the spiral and/or
- • In the case of polynomials, the polynomial coefficients are saved.
Der erste Punkt der Spirale ist beispielsweise der Anfangspunkt der Spirale. Der zweite Punkt der Spirale ist beispielsweise der Endpunkt der Spirale.For example, the first point of the spiral is the starting point of the spiral. For example, the second point of the spiral is the endpoint of the spiral.
Die Fahrspur-Kennung oder Lane-ID ist die Kennung der Fahrspur aus der HD-Karte, analog die Punkt-Kennung oder Point oder Pose ID. Die Gitter Kennung oder Grid-ID ist entsprechend die eindeutige Kennung eines Gitters oder Gitterelements des Rasterformats. Die Gitter-ID ermöglicht ein schnelleres Suchen nach Anbindungspunkten der einzelnen geometrischen Figuren. Die Lane-ID, Point-ID und Grid-ID sind Beispiele für Gitterzelleninformationen. Die Kennung von vorangehenden Punkten und/oder Kennung von nachfolgenden Punkten sind Beispiele für die erfindungsgemäße Informationsanbindungen. Durch die Informationsanbindungen sind Aufteilungen oder Spaltungen von Straßensegmenten bekannt. Durch diese Informationen werden die einzelnen Abschnitte der extrahierten geometrischen Figuren punktweise miteinander verbunden, um vollständige Fahrspuren zu generieren.The lane identifier or lane ID is the identifier of the lane from the HD map, analogous to the point identifier or point or pose ID. Accordingly, the grid identifier or grid ID is the unique identifier of a grid or grid element of the grid format. The grid ID enables a faster search for connection points of the individual geometric figures. The Lane ID, Point ID and Grid ID are examples of grid cell information. The identification of preceding points and/or the identification of subsequent points are examples of the information links according to the invention. Due to the information connections, divisions or splits of road segments are known. This information connects the individual sections of the extracted geometric figures point by point in order to generate complete lanes.
Diese Art der Informationsspeicherung stellt eine neue und vorteilhafte Struktur der Datenspeicherung von HD-Karten dar und ermöglicht eine für die Trajektorienplanung verlustfreie Komprimierung des Informationsinhalts von HD-Karten. Ferner stellt diese Informationsspeicherung ein effizientes Format zur Speicherung von HD-Karten dar und ermöglicht ein rapides Zwischenspeichern in den automatisierten Fahrsystemen.This type of information storage represents a new and advantageous structure for data storage of HD maps and enables lossless compression of the information content of HD maps for trajectory planning. Furthermore, this information storage represents an efficient format for storing HD maps and enables rapid caching in the automated driving systems.
In einer weiteren Ausgestaltung basiert die Trajektorienplanung auf einer Fahrspurmitte oder auf Fahrspurgrenzen. Bei Fahrspurmitte werden die Fahrspurbreiten der jeweiligen Abschnitte und bei Fahrspurgrenzen die Fahrspurbreiten und Kennungen von Nachbarpunkten gespeichert. Damit wird eine Trajektorienplanung auf zwei alternativen Wegen ermöglicht.In a further refinement, the trajectory planning is based on a lane center or on lane boundaries. In the case of the middle of the lane, the lane widths of the respective sections are saved, and in the case of lane boundaries, the lane widths and identifiers of neighboring points are saved. This enables trajectory planning in two alternative ways.
Nach einem weiteren Aspekt sind Diskretisierungsstufen des Rasterformats wählbar. Die ausgewählten Figuren werden in einer anwendungsspezifischen Diskretisierung übertragen. Damit ist die Diskretisierung skalierbar. Beispielsweise benötigt automatisiertes und/oder autonomes Fahren in ländlichen Gebieten keine HD-Karte mit hohem Informationsgehalt auf jedem halben Meter, wohingegen in städtischen Gebieten eine derartige Diskretisierung erforderlich ist. Für die Anwendung Fahren über Land oder auf Autobahnen wird beispielsweise eine Diskretisierung von 1 m Abstand zwischen zwei Gitterpunkten gewählt. Für die Anwendung Fahren in städtischen Umgebungen wird beispielsweise eine Diskretisierung von 0,5 m Abstand zwischen zwei Gitterpunkten gewählt. Automatisierte und/oder autonome Roboter, die beispielsweise Pakete und weitere Post zustellen, benötigen hochgenaue Informationen auf Skalen unterhalb einem halben Meter. Für derartige Anwendungen wird beispielsweise eine Diskretisierung von 0,2 m Abstand zwischen zwei Gitterpunkten gewählt. Durch die wählbaren Diskretisierungsstufen ist der Gegenstand der Erfindung für mehrere Straßenanwendungen einsetzbar.According to a further aspect, discretization levels of the raster format can be selected. The selected figures are transferred in an application-specific discretization. The discretization is thus scalable. For example, automated and/or autonomous driving in rural areas does not need an HD map with high information content every half meter, whereas in urban areas such a discretization is required. For example, a discretization of 1 m distance between two grid points is selected for driving over country or on freeways. For example, for driving in urban environments, a discretization of 0.5 m distance between two grid points is chosen. Automated and/or autonomous robots that deliver parcels and other mail, for example, require highly accurate information on scales below half a meter. For such applications, for example, a discretization of 0.2 m distance between two grid points is selected. Due to the selectable discretization levels, the subject of the invention can be used for a number of road applications.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in dem Rasterformat Verkehrszeichen, Fahrspurmarkierungen und/oder Orientierungspunkte gespeichert und werden in Abhängigkeit der ausgewählten Figuren übertragen. Dies verbessert die Trajektorienplanung. Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Verkehrszeichen, Fahrspurmarkierungen und/oder Orientierungspunkte als weitere Informationsanbindungen gespeichert.According to a further aspect of the invention, traffic signs, lane markings and/or orientation points are stored in the raster format and are transmitted as a function of the selected figures. This improves trajectory planning. According to one aspect of the invention, the traffic signs, lane markings and/or orientation points are stored as additional information links.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden basierend auf den erzeugten Fahrspuren Trajektorien für das automatisierte System bestimmt und/oder Objekte vorhergesagt. Damit wird eine Trajektorienplanung für das automatisierte System verbessert.According to a further aspect of the invention, trajectories for the automated system are determined and/or objects are predicted based on the lanes generated. This improves trajectory planning for the automated system.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das automatisierte System basierend auf den erzeugten Fahrspuren geregelt und/oder gesteuert. Beispielsweise werden Aktuatoren für Längs- und/oder Querführung des automatisierten Systems derart geregelt und/oder gesteuert, dass das automatisierte System in den erzeugten Fahrspuren fährt.According to a further aspect of the invention, the automated system is regulated and/or controlled based on the generated lanes. For example, actuators for longitudinal and/or lateral guidance of the automated system are regulated and/or controlled in such a way that the automated system drives in the lanes generated.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die High-Definition-Karten intern durch Sensordaten-Fusion des automatisierten Systems erstellt oder extern bereitgestellt. Beispielsweise werden Lidar-, Radar- und/oder Kameradaten des automatisierten Systems fusioniert oder eine HD-Karte von einem Drittanbieter bereitgestellt.According to a further aspect of the invention, the high-definition maps are created internally by sensor data fusion of the automated system or are provided externally. For example, lidar, radar and/or camera data from the automated system are merged or an HD map is provided by a third party.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein computerlesbarer Datenträger zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Der computerlesbare Datenträger ist beispielsweise ein random access memory Speicher, ein Nur-Lese-Speicher, ein Flash Speicher, ein USB-Stick, eine SD-Karte, eine CD, DCD oder BluRay. Falls das automatisierte System bei Auslieferung nicht mit dem erfindungsgemäßen Gegenstand ausgestattet ist, kann es mittels des computerlesbaren Datenträgers nachgerüstet werden.A further aspect of the invention is a computer-readable data carrier for trajectory planning tion for an automated system on which the computer program according to the invention is stored. The computer-readable data carrier is, for example, a random access memory, a read-only memory, a flash memory, a USB stick, an SD card, a CD, DCD or BluRay. If the automated system is not equipped with the object according to the invention when it is delivered, it can be retrofitted using the computer-readable data carrier.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Datenträgersignal zur Trajektorienplanung für ein automatisiertes System. Das Datenträgersignal überträgt das erfindungsgemäße Computerprogramm. Durch das Datenträgersignal kann das Computerprogramm heruntergeladen werden, beispielsweise über ein Netzwerk, beispielsweise über das Internet, mittels Funktechnologie, beispielsweise WLAN, und Software-asa-Service bereitgestellt werden.Another aspect of the invention is a data carrier signal for trajectory planning for an automated system. The data carrier signal transmits the computer program according to the invention. The data carrier signal can be used to download the computer program, for example via a network, for example via the Internet, using radio technology, for example WLAN, and software-as-a-service.
Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Rechensystems, -
2 Ausführungsbeispiele geometrischer Figuren, -
3 ein Ausführungsbeispiel von erfindungsgemäß verbundenen geometrischen Figuren aus2 , -
4 ein Ausführungsbeispiel einer High-Definition-Karte, -
5 ein Ausführungsbeispiel der High-Definition-Karte aus 4 nach erfindungsgemäßer Extraktion von geometrischen Figuren und -
6 eine detailliertere schematische Darstellung der1 .
-
1 a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention and an embodiment of the computing system according to the invention, -
2 Examples of geometric figures, -
3 an exemplary embodiment of geometric figures connected according to theinvention 2 , -
4 an embodiment of a high-definition card, -
5 an embodiment of thehigh definition card 4 after extraction of geometric figures according to the invention and -
6 a more detailed schematic of the1 .
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber werden in den einzelnen Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile hervorgehoben.In the figures, the same reference symbols denote the same or functionally similar reference parts. For the sake of clarity, only the relevant reference parts are highlighted in the individual figures.
Gemäß der Übersicht der
Während der Fahrt des automatisierten Systems, das heißt online, wird in einem Verfahrensschritt V2 mit Hilfe eines zweiten Moduls 13 in Form eines Lokalisierungs-Moduls das automatisierte System lokalisiert und basierend auf der Lokalisierung aus dem externen Speicher 12 diejenigen extrahierten Figuren ausgewählt, deren Position in dem Rasterformat der Position des automatisierten Systems entsprechen oder die sich basierend auf den Informationsanbindungen in einer einstellbaren Umgebung der Position des automatisieren Systems befinden. Hierbei werden globale Koordinaten x, y zur Positionsangabe des automatisierten Systems und lokale Koordinaten s, t zum Referenzieren in der HD-Karte und der Zwischenkarte ineinander transformiert. Die ausgewählten geometrischen Figuren werden über ein drittes Modul 15, das ein Kommunikationsmodul, beispielsweise ein Funkmodul, darstellt, aus dem externen Speicher 12 in einen intern Speicher 14 des automatisierten Systems übertragen. Da nur bestimmte geometrische Figuren und kein voller Informationsgehalt der HD-Karte übertragen werden, werden hier geringere Bandbreiten zur Datenübertragung und geringere Latenzzeiten bei der Datenübertragung möglich und vergleichsweise kleine interne Speicher 14.While the automated system is moving, i.e. online, in a method step V2 the automated system is localized with the aid of a
Das Rechensystem10 des automatisierten Systems umfasst ferner ein viertes Modul 16 ausgeführt als Spur-Generator, das in einem Verfahrensschritt V3 die übertragenen geometrischen Figuren unter Ausnutzung der Gitterzelleninformationen und der Informationsanbindungen verbindet und die Fahrspuren FS erzeugt in Abhängigkeit der eingestellten Diskretisierungsstufe. Die erfindungsgemäß erzeugten Fahrspuren FS werden einer Trajektorienplanung bereitgestellt, um eine Mission des automatisierten Systems zu planen und/oder Objekte auf prädizierten Pfaden vorher zu sagen. Die Trajektorienplanung ist nach einem Aspekt der Erfindung ein Software- oder Hardwaremodul des Rechensystems 10. Alternativ umfasst das Rechensystem 10 eine Schnittstelle zu der Trajektorienplanung.The
- • ein Punkt eines Abschnittes s einer Geraden g mit Koordinaten x, y und Gierwinkel ψ,
- • ein Punkt eines Abschnittes s einer Spiralen sp mit Koordinaten x, y und Gierwinkel ψ,
- • ein Punkt eines Abschnittes s einer Kurve cur mit Koordinaten x, y und Gierwinkel ψ,
- • ein Punkt eines Abschnittes s eine s Polynoms poly mit Koordinaten x, y und Gierwinkel ψ.
- • a point of a section s of a straight line g with coordinates x, y and yaw angle ψ,
- • a point of a section s of a spiral sp with coordinates x, y and yaw angle ψ,
- • a point of a section s of a curve cur with coordinates x, y and yaw angle ψ,
- • a point of a section s of a s polynomial poly with coordinates x, y and yaw angle ψ.
Die einzelnen geometrischen Figuren werden erfindungsgemäß mit folgenden Informationen gespeichert und im weiteren Verlauf des Verfahrens dargestellt:
- • Gerade g: [x, y, ψ, s, Länge des Abschnitts, Spur-ID, Punkt-ID, Grid-ID, Vorgänger-ID, Nachgänger-ID, weitere Eigenschaften],
- • Spirale sp: [x, y, ψ, s, Länge des Abschnitts, Spur-ID, Punkt-ID, Grid-ID, Vorgänger-ID, Nachgänger-ID, weitere Eigenschaften, Start der Krümmung, Ende der Krümmung],
- • Kurve cur: [x, y, ψ, s, Länge des Abschnitts, Spur-ID, Punkt-ID, Grid-ID, Vorgänger-ID, Nachgänger-ID, weitere Eigenschaften, Krümmung],
- • Polynom poly: [x, y, ψ, s, Länge des Abschnitts, Spur-ID, Punkt-ID, Grid-ID, Vorgänger-ID, Nachgänger-ID, weitere Eigenschaften, a_i].
- • Line g: [x, y, ψ, s, length of segment, track ID, point ID, grid ID, predecessor ID, successor ID, other properties],
- • Spiral sp: [x, y, ψ, s, length of section, track ID, point ID, grid ID, predecessor ID, successor ID, other properties, start of curvature, end of curvature],
- • Curve cur: [x, y, ψ, s, length of section, track ID, point ID, grid ID, predecessor ID, successor ID, other properties, curvature],
- • Polynomial poly: [x, y, ψ, s, length of section, track ID, point ID, grid ID, predecessor ID, successor ID, other properties, a_i].
Dabei sind a_i die Polynomkoeffizienten des Polynoms P(x)=a_0 + a_1 *x + a_2*x^2 + ... + a_n*x^n, n>=0.where a_i are the polynomial coefficients of the polynomial P(x)=a_0 + a_1 *x + a_2*x^2 + ... + a_n*x^n, n>=0.
Erfindungsgemäß werden nur die Punkte an den internen Speicher 14 des automatisierten Systems gesendet, an denen sich die Eigenschaften der geometrischen Figuren ändern, wie dies in
Basierend auf den Lokalisierungsdaten werden Gitterzellen in dem Rasterformat aus dem externen Speicher 12 ausgewählt. Wenn sich das automatisierte System in der Nähe des Punktes Punkt-ID:1 befindet, wobei nach einem Aspekt ein Radius für eine Umgebung um den jeweiligen Aufenthaltspunkt wählbar, beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit des automatisierten Systems, ist, werden Gitterzellen um den Punkt Punkt-ID: 1 herum anwendungsspezifisch ausgewählt. Beispielsweise erfordert eine Fahrt auf einer Autobahn eine größere Anzahl von Gitterzellen, beispielsweise 100x200, im Vergleich zu einer Fahrt in einem städtischen Gebiet, für die eine Anzahl von beispielsweise 100x100 ausreichend ist. Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Anzahl der auszuwählenden Gitterzellen des Rasterformats ein weiterer konfigurierbarer Parameter des Gegenstandes der Erfindung.Grid cells in the grid format are selected from the
Beispielsweise werden den internen Speicher 14, der beispielsweise ein lokaler Zwischenspeicher oder Cache Speicher ist, nur die in
BezugszeichenlisteReference List
- HD-KarteHD map
- High-Definition-KarteHigh definition map
- 1010
- Rechensystemcomputing system
- 1111
- erstes Modulfirst module
- 1212
- externer Speicherexternal storage
- 1313
- zweites Modulsecond module
- 1414
- interner SpeicherInternal memory
- 1515
- drittes Modulthird module
- 1616
- viertes Modulfourth module
- gG
- GeradeJust
- curcur
- KurveCurve
- spsp
- Spiralespiral
- polypoly
- Polynompolynomial
- x, yx, y
- globale Koordinatenglobal coordinates
- s, ts, t
- lokale Koordinatenlocal coordinates
- ψψ
- Gierwinkelyaw angle
- Spur itrack i
- Fahrspur-Kennung, i = 1, 2, 3Lane identifier, i = 1, 2, 3
- Punkt-ID: iPoint ID: i
- Punkt-Kennung, i = 1, 2, 3Point identifier, i = 1, 2, 3
- Grid-IDGrid ID
- Gitter-Kennunggrid identifier
- FSFS
- Fahrspurlane
- V1-V3V1-V3
- Verfahrensschritteprocess steps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- CN 106441319 [0002]CN106441319 [0002]
- WO 2018104563 A2 [0003]WO 2018104563 A2 [0003]
- US 2017010617 A1 [0004]US2017010617A1[0004]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020212771.9A DE102020212771A1 (en) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Computer-implemented method and computer program for trajectory planning for an automated system and computing system embedded in an automated system for trajectory planning and/or regulation and/or control |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102020212771.9A DE102020212771A1 (en) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Computer-implemented method and computer program for trajectory planning for an automated system and computing system embedded in an automated system for trajectory planning and/or regulation and/or control |
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Family
ID=81184066
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Citations (3)
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US20170010617A1 (en) | 2015-02-10 | 2017-01-12 | Mobileye Vision Technologies Ltd. | Sparse map autonomous vehicle navigation |
CN106441319A (en) | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | System and method for generating lane-level navigation map of unmanned vehicle |
WO2018104563A2 (en) | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Tomtom Global Content B.V. | Method and system for video-based positioning and mapping |
-
2020
- 2020-10-09 DE DE102020212771.9A patent/DE102020212771A1/en active Pending
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