WO2023217569A1 - Method for incrementally recording a road map according to a consensus protocol - Google Patents

Method for incrementally recording a road map according to a consensus protocol Download PDF

Info

Publication number
WO2023217569A1
WO2023217569A1 PCT/EP2023/061460 EP2023061460W WO2023217569A1 WO 2023217569 A1 WO2023217569 A1 WO 2023217569A1 EP 2023061460 W EP2023061460 W EP 2023061460W WO 2023217569 A1 WO2023217569 A1 WO 2023217569A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
road map
list
blockchain
data
list entry
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061460
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Monninger
Peter Hurt
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes-Benz Group AG filed Critical Mercedes-Benz Group AG
Publication of WO2023217569A1 publication Critical patent/WO2023217569A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804—Creation or updating of map data
    • G01C21/3833—Creation or updating of map data characterised by the source of data
    • G01C21/3841—Data obtained from two or more sources, e.g. probe vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804—Creation or updating of map data
    • G01C21/3859—Differential updating map data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/12—Applying verification of the received information
    • H04L63/123—Applying verification of the received information received data contents, e.g. message integrity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/50—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using hash chains, e.g. blockchains or hash trees
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/84—Vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for the incremental acquisition of a digital road map.
  • road maps that are highly up-to-date and correct are required.
  • the data usually comes from a homogeneous source, such as a manufacturer's fleet. They are also integrated into the map in a central, manual process. The resulting poor coverage and long update cycles miss the goal of being highly up-to-date.
  • Digital street maps are generated by a map manufacturer. This checks incoming map data, for example map data recorded with measuring vehicles, for accuracy and integrates the changes into the map. This is a centralized, manual process with long update cycles. In addition, homogeneous data sources, for example vehicles from a manufacturer's vehicle fleet, are usually used as input data. This limits the amount of data available, so that changes are recognized poorly and only late.
  • the document DE 102015206 519 A1 describes a method for providing updated map data for map tiles of digital maps for transmission to vehicles, the vehicle comprising a digital map with map tiles and version identifications assigned to the map tiles, the method comprising: providing or receiving a version identification of a map tile from a vehicle; determining a change identification for the map tile based on the version identification; determining the change in map data between the map tile included in the vehicle and a reference map tile using the change identification; Sending the change in map data to the vehicle.
  • the document DE 102019 120 937 A1 describes a semi-public blockchain that includes data for maintaining a global map of a predetermined geographical area.
  • the blockchain also includes a variety of records, each record being related to an update to a global map.
  • the nodes of the blockchain determine a consensus by evaluating the map update, the evaluation including performing a variety of proofs, including a location proof, a repeat proof, a physical proof delivery and a safety certificate.
  • a record associated with the map update is created and added to the blockchain with a timestamp and a link to previous records in the blockchain.
  • the document US 2019/0279247 A1 describes a device and a method for rewarding the collection of content for high-resolution maps.
  • the device includes at least a sensor, a communication interface and a device processor.
  • the sensor is set up to collect location-related sensor data to describe features on roads.
  • the communication interface is set up for communication with at least one other device.
  • the device processor is set up to generate an observation data packet based on the sensor data, with a spatial data query based on the position being carried out by a blockchain which is set up to store a plurality of data entries.
  • the data query is used to determine whether data entries exist for the observation data package in the blockchain. If no data entries exist, the device processor creates a new data entry inserted into the blockchain based on the observation data package. If a data entry exists, the observation data package is validated and overlaid on the existing data entry.
  • the document DE 102019 115 367 A1 describes a system for updating a distributed navigation map for a motor vehicle.
  • the system includes one or more sensors that evaluate and characterize an environment around the motor vehicle, and a discrepancy detector that detects differences in the environment compared to a known navigation map based on information received from the one or more sensors. The differences are transferred to a blockchain card network.
  • the document US 2019/0301883 A1 describes a method with which map data from a map service provider is received by a data collector.
  • the card service provider is connected to a blockchain.
  • the card data is transferred to a data service provider for processing.
  • Non-crowdsourced data is obtained from the map service provider by a data provider.
  • the non-crowdsourced data is transferred to the data service provider for processing with the card data.
  • the processed map data is generated from the map data and the non-crowdsourced data is obtained from the data service provider.
  • the processed card data is transmitted to the card service user.
  • the document US 2021/0364303 A1 describes a device for determining a route between two traversable map elements (TME) based on map data from a digital map available in a network.
  • TEM traversable map elements
  • the document WO 2017/180382 A1 describes a device and a method for validating data in decentralized sensor networks.
  • local identification tokens can be used together with storing data in a local environment as a local database.
  • a peer network can include sensor nodes and local infrastructure that handles data relevant to a local area.
  • a vehicle can connect to the nearest infrastructure point in the peer network. The vehicle loads the corresponding database for navigation.
  • a vehicle sensor detects a new event, such as a new traffic sign, and creates a measurement transaction.
  • Another vehicle traveling on the road section can connect to the local infrastructure point and receive the new transaction and the associated local identification token. Data from the second vehicle is uploaded.
  • the sensor node's local identification token is provided to the downstream infrastructure equipment, which then validates the local identification token and correlates the measurements to determine whether the measurements are correct.
  • the invention is based on the object of specifying an improved method for the incremental acquisition of a digital road map, with which road maps are spatially (geographically) expanded to previously unmapped areas or changes in which a differential description of the difference to a previous status is very extensive or would be complicated, can be simplified.
  • first road map data is recorded at a first point in time and embedded or encoded in a first block.
  • the first block is assigned to a list node of a first list entry of a blockchain, which represents the digital road map.
  • the first list entry includes a hash value that is formed from the first list node.
  • the hash value can be designed as a digital signature over the first block.
  • an initially unsigned hash value formed over the first block is then subjected to digital signing.
  • a further block is provided as a change candidate for inclusion in the digital road map, which describes at least one change in the digital road map compared to a status recorded by a reference list entry in the blockchain.
  • Any list entry preferably the most recently recorded list entry on the blockchain, can be selected.
  • Candidates for change can be provided by actors who can at least partially record the information recorded in the digital road map, for example about the course of lanes, traffic regulation or road construction features, and assign it to a position in the digital road map.
  • Actors can, for example, be designed as vehicles or drones that are equipped with an environment detection sensor system set up to record road map data and a geoposition sensor and that send the road map data at least partially automatically.
  • actors can be trained as smartphone users or as users of augmented reality (AR) glasses.
  • AR augmented reality
  • Change candidates with the same content which include the same change to the road map data based on the same reference list entry, can be proposed several times, for example by different actors.
  • the inclusion of such a change candidate provided as a further block in the blockchain is decided on the basis of a decentralized voting procedure according to a consensus protocol.
  • Validators prefer to decide whether to include a change candidate based on the frequency with which a change candidate is reported. Change candidates that are reported particularly frequently are viewed as particularly trustworthy and are preferred to be included in the blockchain over change candidates that are reported less frequently.
  • Each further block intended as a change candidate for inclusion in the blockchain is included as a list entry after the reference list entry to which the change in the road map data relates, such a list entry each comprising a list node comprising the further block and the reference list entry assigned hash value.
  • the list node of the new list entry added to the blockchain includes the hash value that can be used to identify and locate the predecessor of this new list entry in the blockchain.
  • the newly inserted list entry includes a hash value formed over this list node.
  • This hash value is formed in the same way as for the first list node. This hash value is therefore particularly suitable for identifying the newly inserted list entry and making it accessible for list entries subsequently inserted into the blockchain.
  • the method according to the invention eliminates the need for a central control instance for checking changes to road map data. This reduces the cost of producing updates. In addition, shorter change cycles can be achieved.
  • the process enables trustworthy collaboration between actors from heterogeneous organizations without an additional authorization process.
  • different data sources can be used, such as smartphone users or data from vehicle fleets from different manufacturers.
  • each user can verify the integrity of all individual differential map changes described by a block in a blockchain list entry. This can prevent manipulation of the road map data.
  • the method also enables better protection against manipulation than the checksums known from the prior art, which only protect the transmission route from the map manufacturer to the user, but not errors when recording the road map data.
  • errors such as incorrect manual assignment or incorrect modeling of a traffic sign by the user, cannot be detected and can only be corrected with a considerable delay through a centralized update.
  • the method according to the invention offers the advantage of a particularly rapid detection and correction of such errors by providing corresponding change candidates by a large number of actors and incorporating them into the blockchain in accordance with the consensus protocol.
  • users of a digital road map independently integrate the change candidates confirmed by the validators into their local copy of the blockchain. This simplifies and speeds up the rollout of updates to road map data compared to a central update by a map manufacturer.
  • a further block is provided as a change candidate, which includes further road map data without reference to a previous reference list entry.
  • subsequent changes to the road map data can also be recorded in the blockchain in a non-differential manner. This allows road maps to be spatially (geographically) expanded to include previously unmapped areas. Furthermore, this makes it possible to simplify changes where a differential description of the difference to a reference list entry would be very extensive or complicated.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a sequence of changes to road map data
  • Figure 2 is a schematic representation of a linked list representing such changes.
  • Figure 1 shows a section of a road map in which two opposing lanes 1, 2 are recorded at successive times t1 to t3.
  • the road map section is described by the road map data D1, D2, D3, which are each assigned to a time t1 to t3 and which change over time.
  • a lane feature 3 is newly recorded in the second road map data D2 (which is assigned to the second time t2) compared to the first road map data D1 (which is assigned to the first time t1), which was newly assigned to a lane of the first directional road 1.
  • Such a lane feature 3 could, for example, describe a structural change, a speed limit or an indication of a dangerous situation in the marked area of the first lane 1.
  • a road feature 4 has been newly recorded compared to the second time t2 as a further feature, which extends over both directional roads 1, 2 and which could, for example, mark a traffic sign bridge .
  • features may also be removed or changed.
  • Such changes may be based on actual changes in the physical world to be represented by the road map data D1 to D3, for example structural changes or changes to traffic regulation or signage.
  • it is also possible that such changes only serve to correct the road map data D1 to D3, for example to include a feature that was actually already present in the physical world at the previous time t1 to t3 but had not yet been recorded in the road map data D1 to D3 up to that point or remove a feature that was previously recorded incorrectly.
  • the invention is based on the idea of depicting the state of a road map related to the current time t1 to t3 in a modular manner as a result of all incremental changes that are related to the previous time t1, t2, t3.
  • a road map is preferably designed to be modular not only in terms of time but also in space, in that such changes are recorded on a predetermined road map section (a so-called road map tile).
  • the street map sections are geographically assigned (and therefore also in their... local assignment to each other) across all times t1 to t3 and form the road map in its entirety.
  • Changes are recorded by observing entities, which are referred to as actors and can be designed, for example, as a vehicle with environmental sensors for feature detection, as a smartphone user, as a user of augmented reality (AR) glasses or as a drone. Actors generate suggestions, so-called change candidates. If these change candidates are adopted, new road map data D1 to D3 are created, which describe a more current and/or corrected state of physical reality.
  • actors which are referred to as actors and can be designed, for example, as a vehicle with environmental sensors for feature detection, as a smartphone user, as a user of augmented reality (AR) glasses or as a drone.
  • Actors generate suggestions, so-called change candidates. If these change candidates are adopted, new road map data D1 to D3 are created, which describe a more current and/or corrected state of physical reality.
  • the invention is further based on the idea of forming blocks B1 to B3 in such a way that each block B1 to B3 encodes the change in the road map data D1 to D3 from the previous to the current time t1 to t3.
  • a “block” is understood to mean a binary representable data structure that can be stored and managed in list nodes 112 to 132 of a list 100, described in more detail below.
  • FIG. 1 shows that a first block B1 records all of the first road map data D1 recorded at the first time t1.
  • the first block B1 can therefore be viewed as the basic road map of the assigned geographical area, that is to say: as the first ever available version of road map data D1 to D3 for this geographical area.
  • the first block B1 thus comprises the entirety of the first road map data D1, which can be interpreted as a change compared to an imaginary empty initial state (to which no road map data D1 or features are assigned), which does not have to be coded separately.
  • the difference between the first and the second road map data D1 to D2 is encoded in the second block B2.
  • the second block B2 only encodes the lane feature 3 that was newly added at the second time t2, but not the original first road map data D1 of the base map.
  • Changes to the road map data D1 to D3 can be embedded in a block B1 to B3 using different coding methods.
  • the lane feature 3 can be used as a vector description of the recorded as a polygon assigned spatial area, preferably recorded as a circumscribing rectangle and assigned to this a feature code which records the type and, if applicable, the attributes of the lane feature 3.
  • the road feature 4 is recorded in a third block B3, which describes the change in the third road map data D3 compared to the second road map data D2.
  • blockchain technology is used according to the invention, with only the blocks B1 to B3 rated as trustworthy or correct being incorporated into a blockchain representing the digital road map 100 will be included.
  • the evaluation of a change candidate coded as blocks B1 to B3, that is, the decision about rejection or inclusion in the blockchain 100 is determined in a decentralized voting process that follows a consensus protocol.
  • a consensus protocol represents an algorithmic procedure for voting on whether a block B1 to B3 should be included in a blockchain 100.
  • a road map maintained using the method according to the invention is a volatile, continuous data structure that is subject to changes, which can reflect the dynamics of change in reality and thus meets the requirements for timeliness.
  • the invention also allows trustworthy collaboration between heterogeneous organizations without an authorization process, so that different data sources can be used, such as smartphone users or cross-manufacturer fleet data.
  • Figure 2 shows schematically a blockchain 100 implemented as a linked list 100, which depicts the status of the digital road map at the third time t3.
  • the linked list 100 includes a first to third list entry 110 to 130.
  • each list entry 120, 130 is connected to a preceding list entry 110, 120 via a reference 150.
  • the reference 150 is designed to be unidirectional, so that navigation from the end of the list to the beginning of the list is possible.
  • a list entry 110 to 130 each includes a list node 112 to 132, each with an assigned block B1 to B3. Furthermore, each list entry 110 to 130 includes a hash value m to 131, which is generated as an identifying (that is: unique, distinguishable from the hash values 111 to 131 of all other list entries 110 to 130) binary value based on the respectively assigned block B1 to B3.
  • such a hash value 111 to 131 and/or the respective associated block B1 to B3 is preferably also digitally signed, so that list entries 110 to 120 can only be created and added to a blockchain 100 by authorized entities, for example only by those entities that have a digital signature offered by a certification service provider.
  • Each list node 122 to 132 with the exception of the first list node 112 at the beginning of the list includes, in addition to the assigned block B1 to B3, also the hash value 111 to 131 of its predecessor in the list 100.
  • a signature of the hash values 111 to 131 prevents unauthorized changes from being inserted into this sequence and thereby falsifying the road map data D1 to D3. Furthermore, each change encoded by a block B1 to B3 can be assigned to a specific entity (for example the respective owner of the qualified electronic signature) in order to prevent misuse. Thus, each recipient of the blockchain 100 can check the integrity and correctness of this sequence of incremental changes without having to rely on a single electronic document certified by a central authority.

Abstract

The invention relates to a method for incrementally recording a digital road map, in which method, at a first point in time (t1), first road map data (D1) are recorded as a first block (B1) and assigned to a list node (112) of a first list entry (110) of a blockchain (100), wherein a first hash value (111) formed from the first list node (112) is assigned to the first list entry (110). At at least one subsequent point in time (t2, t3), a further block (B2, B3) is provided in each case, which records at least one change in comparison to a reference list entry (110, 120, 130) of an earlier reference point in time (t2, t3). A decision as to whether to include a further block (B2, B3) in the blockchain (100) is made on the basis of a decentralized voting method according to a consensus protocol. Each further block (B2, B3) provided for inclusion is inserted into the blockchain (100) as a further list entry (120, 130) after the reference list entry (110 to 130). Each further list entry (120, 130) comprises a list node (122, 132) comprising the further block (B2, B3), as well as the hash value (111, 121, 131) assigned to the reference list entry (110, 120, 130), and a hash value (121, 131) formed above this list node (122, 132).

Description

Verfahren zur inkrementellen Erfassung einer Straßenkarte nach einem Konsensprotokoll Method for the incremental acquisition of a road map according to a consensus protocol
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inkrementellen Erfassung einer digitalen Straßenkarte. The invention relates to a method for the incremental acquisition of a digital road map.
Das automatisierte und autonome Fahren erfordert hochgenaue Straßenkarten, deren Inhalte korrekt und aktuell sind. Die Norm SAE J3016 Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles beschreibt Anwendungsfälle mit einer Stufe 2 oder höher, die eine Vielzahl an geometrischen Objekten aus einer digitalen Straßenkarte benötigen. Dabei wächst die erforderliche Informationsdichte mit der Stufe des zugeordneten Anwendungsfalls. Automated and autonomous driving requires highly accurate road maps whose content is correct and up-to-date. The SAE J3016 Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles standard describes use cases with a level 2 or higher that require a variety of geometric objects from a digital road map. The required information density increases with the level of the assigned use case.
Um assistiertes und autonomes Fahren zu ermöglichen, werden Straßenkarten mit hoher Aktualität und Korrektheit gefordert. Die Daten stammen normalerweise aus einer homogenen Quelle, beispielsweise der Flotte eines Herstellers. Außerdem werden sie in einem zentralen, manuellen Prozess in die Karte integriert. Die daraus resultierende schlechte Abdeckung und lange Aktualisierungszyklen verfehlen das Ziel der hohen Aktualität. In order to enable assisted and autonomous driving, road maps that are highly up-to-date and correct are required. The data usually comes from a homogeneous source, such as a manufacturer's fleet. They are also integrated into the map in a central, manual process. The resulting poor coverage and long update cycles miss the goal of being highly up-to-date.
Digitale Straßenkarten werden von einem Kartenhersteller generiert. Dieser prüft eingehende Kartendaten, beispielsweise mit Messfahrzeugen erfasste Kartendaten, auf Korrektheit und integriert die Änderungen in die Karte. Dies ist ein zentraler, manueller Prozess mit langen Aktualisierungszyklen. Zudem werden üblicherweise homogene Datenquellen, beispielsweise Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte eines Herstellers, als Eingangsdaten genutzt. Dies limitiert die verfügbare Datenmenge, so dass Änderungen schlecht und erst spät erkannt werden. Das Dokument DE 102015206 519 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bereitstellen aktualisierter Kartendaten für Kartenkacheln digitaler Landkarten zur Übertragung an Fahrzeuge, wobei das Fahrzeug eine digitale Landkarte mit Kartenkacheln und den Kartenkacheln jeweils zugeordneten Versionsidentifikationen umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen oder Empfangen einer Versionsidentifikation einer Kartenkachel von einem Fahrzeug; Bestimmen einer Änderungsidentifikation für die Kartenkachel anhand der Versionsidentifikation; Bestimmen der Änderung der Kartendaten zwischen der im Fahrzeug umfassten Kartenkachel und einer Referenzkartenkachel mittels der Änderungsidentifikation; Senden der Änderung der Kartendaten an das Fahrzeug. Digital street maps are generated by a map manufacturer. This checks incoming map data, for example map data recorded with measuring vehicles, for accuracy and integrates the changes into the map. This is a centralized, manual process with long update cycles. In addition, homogeneous data sources, for example vehicles from a manufacturer's vehicle fleet, are usually used as input data. This limits the amount of data available, so that changes are recognized poorly and only late. The document DE 102015206 519 A1 describes a method for providing updated map data for map tiles of digital maps for transmission to vehicles, the vehicle comprising a digital map with map tiles and version identifications assigned to the map tiles, the method comprising: providing or receiving a version identification of a map tile from a vehicle; determining a change identification for the map tile based on the version identification; determining the change in map data between the map tile included in the vehicle and a reference map tile using the change identification; Sending the change in map data to the vehicle.
Das Dokument DE 102019 120 937 A1 beschreibt eine halböffentliche Blockchain, die Daten zum Unterhalt einer globalen Karte eines vorbestimmten geografischen Bereichs umfasst. Die Blockchain umfasst auch eine Vielzahl von Datensätzen, wobei jeder Datensatz im Zusammenhang mit einer Aktualisierung einer globalen Karte steht. Wenn eine im Zusammenhang mit einer Kartenaktualisierung für die globale Karte stehende Nachricht empfangen wird, bestimmen die Knoten der Blockchain einen Konsens durch Auswertung der Kartenaktualisierung, wobei die Auswertung das Durchführen einer Vielzahl von Nachweisen umfasst, einschließlich eines Ortsnachweises, eines Wiederholungsnachweises, eines Nachweises einer physischen Lieferung und eines Sicherheitsnachweises. Wenn ein Konsens erzielt wurde und die Kartenaktualisierung validiert ist, wird ein mit der Kartenaktualisierung in Zusammenhang stehender Datensatz erzeugt und der Blockchain mit einem Zeitstempel und einer Verknüpfung zu früheren Datensätzen in der Blockchain hinzugefügt. The document DE 102019 120 937 A1 describes a semi-public blockchain that includes data for maintaining a global map of a predetermined geographical area. The blockchain also includes a variety of records, each record being related to an update to a global map. When a message related to a map update for the global map is received, the nodes of the blockchain determine a consensus by evaluating the map update, the evaluation including performing a variety of proofs, including a location proof, a repeat proof, a physical proof delivery and a safety certificate. When a consensus is reached and the map update is validated, a record associated with the map update is created and added to the blockchain with a timestamp and a link to previous records in the blockchain.
Das Dokument US 2019/0279247 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Belohnung für das Sammeln von Inhalten für hochaufgelöste Karten. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Sensor, eine Kommunikationsschnittstelle und einen Geräteprozessor. Der Sensor ist zur Erfassung von ortsbezogenen Sensordaten zur Beschreibung von Merkmalen an Straßen eingerichtet. Die Kommunikationsschnittstelle ist zur Kommunikation mit mindestens einem weiteren Gerät eingerichtet. Der Geräteprozessor ist für die Generierung eines Beobachtungsdatenpakets basierend auf den Sensordaten eingerichtet, wobei eine auf der Position basierende räumliche Datenabfrage von einer Blockchain erfolgt, welche zur Speicherung einer Mehrzahl von Dateneinträgen eingerichtet ist. Mit der Datenabfrage wird ermittelt, ob für das Beobachtungsdatenpaket in der Blockchain Dateneinträge existieren. Falls keine Dateneinträge existieren, wird von dem Geräteprozessor ein neuer Dateneintrag basierend auf dem Beobachtungsdatenpaket in die Blockchain eingefügt. Wenn ein Dateneintrag existiert, wird das Beobachtungsdatenpaket validiert und dem existierenden Dateneintrag überlagert. The document US 2019/0279247 A1 describes a device and a method for rewarding the collection of content for high-resolution maps. The device includes at least a sensor, a communication interface and a device processor. The sensor is set up to collect location-related sensor data to describe features on roads. The communication interface is set up for communication with at least one other device. The device processor is set up to generate an observation data packet based on the sensor data, with a spatial data query based on the position being carried out by a blockchain which is set up to store a plurality of data entries. The data query is used to determine whether data entries exist for the observation data package in the blockchain. If no data entries exist, the device processor creates a new data entry inserted into the blockchain based on the observation data package. If a data entry exists, the observation data package is validated and overlaid on the existing data entry.
Das Dokument DE 102019 115 367 A1 beschreibt ein System zur Aktualisierung einer verteilten Navigationskarte für ein Kraftfahrzeug, Das System beinhaltet einen oder mehrere Sensoren, die eine Umgebung um das Kraftfahrzeug herum bewerten und charakterisieren, und einen Diskrepanzdetektor, der Unterschiede in der Umgebung im Vergleich zu einer bekannten Navigationskarte basierend auf Informationen identifiziert, die von dem einen oder den mehreren Sensoren empfangen werden. Die Unterschiede werden an ein Blockchain-Kartennetzwerk übertragen. The document DE 102019 115 367 A1 describes a system for updating a distributed navigation map for a motor vehicle. The system includes one or more sensors that evaluate and characterize an environment around the motor vehicle, and a discrepancy detector that detects differences in the environment compared to a known navigation map based on information received from the one or more sensors. The differences are transferred to a blockchain card network.
Das Dokument US 2019/0301883 A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem Kartendaten von einem Kartendienstanbieter von einem Datenerfasser empfangen werden. Der Kartendienstanbieter ist mit einer Blockchain verbunden. Die Kartendaten werden an einen Datendienstanbieter zur Verarbeitung übertragen. Nicht-Crowdsourced-Daten werden bei dem Kartendienstanbieter von einem Datenanbieter. Die Nicht-Crowdsourced- Daten werden an den Datendienstanbieter zur Verarbeitung mit den Kartendaten übertragen. Die verarbeiteten Kartendaten werden aus den Kartendaten generiert und die Nicht-Crowdsourced-Daten werden von dem Datendienstanbieter abgerufen. Die verarbeiteten Kartendaten werden an den Kartendienstnutzer übertragen. The document US 2019/0301883 A1 describes a method with which map data from a map service provider is received by a data collector. The card service provider is connected to a blockchain. The card data is transferred to a data service provider for processing. Non-crowdsourced data is obtained from the map service provider by a data provider. The non-crowdsourced data is transferred to the data service provider for processing with the card data. The processed map data is generated from the map data and the non-crowdsourced data is obtained from the data service provider. The processed card data is transmitted to the card service user.
Das Dokument US 2021/0364303 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Route zwischen zwei traversierbaren Kartenelementen (TME) basierend auf Kartendaten einer digitalen, in einem Netzwerk verfügbaren Karte. The document US 2021/0364303 A1 describes a device for determining a route between two traversable map elements (TME) based on map data from a digital map available in a network.
Das Dokument WO 2017/180382 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Validierung von Daten in dezentralen Sensornetzwerken. Beispielhaft können lokale Identifizierungstokens zusammen mit der Speicherung von Daten in einer lokalen Umgebung als lokale Datenbank genutzt werden. Ein Peer-Netzwerk kann Sensorknoten und lokale Infrastruktur umfassen, welche für einen lokalen Bereich relevante Daten behandelt. Ein Fahrzeug kann sich mit dem nächstliegenden Infrastrukturpunkt in dem Peer-Netzwerk verbinden. Das Fahrzeug lädt die korrespondierende Datenbank zur Navigation. Ein Fahrzeugsensor erfasst ein neues Ereignis, beispielsweise ein neues Verkehrszeichen, und erzeugt eine Messwerttransaktion. Ein weiteres Fahrzeug, welches den Straßenabschnitt befährt, kann sich mit dem lokalen Infrastrukturpunkt verbinden und die neue Transaktion sowie das zugeordnete lokale Identifizierungstoken empfangen. Daten des zweiten Fahrzeugs werden hochgeladen. Das lokale Identifizierungstoken des Sensorknotens wird der nachgeordneten Infrastruktur-Ausrüstung bereitgestellt, welche daraufhin das lokale Identifizierungstoken validiert und die Messwerte korreliert, um zu ermitteln, ob die Messwerte korrekt sind. The document WO 2017/180382 A1 describes a device and a method for validating data in decentralized sensor networks. For example, local identification tokens can be used together with storing data in a local environment as a local database. A peer network can include sensor nodes and local infrastructure that handles data relevant to a local area. A vehicle can connect to the nearest infrastructure point in the peer network. The vehicle loads the corresponding database for navigation. A vehicle sensor detects a new event, such as a new traffic sign, and creates a measurement transaction. Another vehicle traveling on the road section can connect to the local infrastructure point and receive the new transaction and the associated local identification token. Data from the second vehicle is uploaded. The sensor node's local identification token is provided to the downstream infrastructure equipment, which then validates the local identification token and correlates the measurements to determine whether the measurements are correct.
Da der Nutzer einer Straßenkarte, insbesondere beim assistierten und autonomen Fahren, auf deren Datenintegrität und Datenkonsistenz vertrauen muss, versehen aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren digitale Straßenkarten mit Prüfsummen, die an den Endnutzer übertragen werden und von diesem verifiziert werden können, um Manipulationen zu erkennen. Since the user of a road map, especially in assisted and autonomous driving, must trust its data integrity and data consistency, methods known from the prior art provide digital road maps with checksums that are transmitted to the end user and can be verified by the end user in order to prevent manipulation recognize.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur inkrementellen Erfassung einer digitalen Straßenkarte anzugeben, mit dem Straßenkarten räumlich (geografisch) auf bislang nicht kartierte Bereiche erweitert werden oder Änderungen, bei denen eine differenzielle Beschreibung des Unterschieds zu einem vorhergehenden Stand sehr umfangreich oder kompliziert wäre, vereinfacht werden können. The invention is based on the object of specifying an improved method for the incremental acquisition of a digital road map, with which road maps are spatially (geographically) expanded to previously unmapped areas or changes in which a differential description of the difference to a previous status is very extensive or would be complicated, can be simplified.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Bei einem Verfahren zur inkrementellen Erfassung einer digitalen Straßenkarte werden zu einem ersten Zeitpunkt erste Straßenkartendaten erfasst und in einem ersten Block eingebettet oder kodiert. Der erste Block wird einem Listenknoten eines ersten Listeneintrags einer Blockchain zugeordnet, welche die digitale Straßenkarte repräsentiert. Der erste Listeneintrag umfasst neben dem ersten Listenknoten mit dem ersten Block einen Hashwert, der aus dem ersten Listenknoten gebildet wird. Der Hashwert kann als digitale Signatur über dem ersten Block ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch ein über dem ersten Block gebildeter, zunächst unsignierter Hashwert danach einer digitalen Signierung unterzogen. In a method for the incremental acquisition of a digital road map, first road map data is recorded at a first point in time and embedded or encoded in a first block. The first block is assigned to a list node of a first list entry of a blockchain, which represents the digital road map. In addition to the first list node with the first block, the first list entry includes a hash value that is formed from the first list node. The hash value can be designed as a digital signature over the first block. Preferably, however, an initially unsigned hash value formed over the first block is then subjected to digital signing.
Darauffolgend wird zu mindestens einem nachfolgenden Zeitpunkt als Änderungskandidat zur Aufnahme in die digitale Straßenkarte jeweils ein weiterer Block bereitgestellt, der mindestens eine Änderung in der digitalen Straßenkarte gegenüber einem durch einen Referenz-Listeneintrag der Blockchain erfassten Stand beschreibt. Als Referenz- Listeneintrag kann ein beliebiger, vorzugsweise der zuletzt erfasste Listeneintrag der Blockchain ausgewählt werden. Subsequently, at at least one subsequent point in time, a further block is provided as a change candidate for inclusion in the digital road map, which describes at least one change in the digital road map compared to a status recorded by a reference list entry in the blockchain. For reference- Any list entry, preferably the most recently recorded list entry on the blockchain, can be selected.
Änderungskandidaten können von Akteuren bereitgestellt werden, die die in der digitalen Straßenkarte verzeichneten Informationen, beispielsweise zum Verlauf von Fahrspuren, zur Verkehrsregelung oder zu straßenbaulichen Merkmalen, mindestens teilweise erfassen und einer Position in der digitalen Straßenkarte zuordnen können. Akteure können beispielsweise als Fahrzeuge oder Drohnen ausgebildet sein, die mit einer zur Erfassung von Straßenkartendaten eingerichteten Umfelderfassungssensorik und einem Geopositionssensor ausgestattet sind und die Straßenkartendaten mindestens teilweise automatisch senden. Candidates for change can be provided by actors who can at least partially record the information recorded in the digital road map, for example about the course of lanes, traffic regulation or road construction features, and assign it to a position in the digital road map. Actors can, for example, be designed as vehicles or drones that are equipped with an environment detection sensor system set up to record road map data and a geoposition sensor and that send the road map data at least partially automatically.
Alternativ oder zusätzlich können Akteure als Smartphone-Nutzer oder als Nutzer von Augmented Reality (AR) Brillen ausgebildet sein. Alternatively or additionally, actors can be trained as smartphone users or as users of augmented reality (AR) glasses.
Inhaltlich gleiche Änderungskandidaten, die bezogen auf den gleichen Referenz- Listeneintrag eine gleiche Änderung der Straßenkartendaten umfassen, können mehrfach, beispielsweise von verschiedenen Akteuren, vorgeschlagen werden. Change candidates with the same content, which include the same change to the road map data based on the same reference list entry, can be proposed several times, for example by different actors.
Erfindungsgemäß wird über die Aufnahme eines derartigen, als weiterer Block bereitgestellten Änderungskandidaten in die Blockchain anhand eines dezentralen Votierungsverfahrens nach einem Konsensprotokoll entschieden. Bevorzugt entscheiden Validatoren anhand der Häufigkeit der Meldung eines Änderungskandidaten über die Aufnahme. Besonders häufig gemeldete Änderungskandidaten werden als besonders vertrauenswürdig angesehen und gegenüber weniger häufig gemeldeten Änderungskandidaten bevorzugt in die Blockchain aufgenommen. According to the invention, the inclusion of such a change candidate provided as a further block in the blockchain is decided on the basis of a decentralized voting procedure according to a consensus protocol. Validators prefer to decide whether to include a change candidate based on the frequency with which a change candidate is reported. Change candidates that are reported particularly frequently are viewed as particularly trustworthy and are preferred to be included in the blockchain over change candidates that are reported less frequently.
Besonders bevorzugt werden Änderungskandidaten aufgenommen, die mehrfach von verschiedenen, räumlich (geographisch) einander benachbarten Akteuren gemeldet wurden. Auf diese Weise wird statistisch sichergestellt, dass nur wahrheitsgemäße oder mindestens vertrauenswürdige Änderungskandidaten in die Blockchain aufgenommen werden. Particular preference is given to including candidates for change that have been reported multiple times by different actors who are spatially (geographically) adjacent to one another. This statistically ensures that only truthful or at least trustworthy change candidates are included in the blockchain.
Jeder als Änderungskandidat für eine Aufnahme in die Blockchain vorgesehene weitere Block wird als Listeneintrag nach dem Referenz-Listeneintrag, auf den sich die Änderung der Straßenkartendaten bezieht, aufgenommen, wobei ein solcher Listeneintrag jeweils einen Listenknoten umfassend den weiteren Block sowie den dem Referenz-Listeneintrag zugeordneten Hashwert umfasst. Mit anderen Worten, der Listenknoten des neu in die Blockchain eingefügten Listeneintrags umfasst den Hashwert, anhand dessen der Vorgänger dieses neuen Listeneintrags in der Blockchain identifiziert und aufgefunden werden kann. Each further block intended as a change candidate for inclusion in the blockchain is included as a list entry after the reference list entry to which the change in the road map data relates, such a list entry each comprising a list node comprising the further block and the reference list entry assigned hash value. In other words, the list node of the new list entry added to the blockchain includes the hash value that can be used to identify and locate the predecessor of this new list entry in the blockchain.
Darüber hinaus umfasst der neu eingefügte Listeneintrag einen über diesem Listenknoten gebildeten Hashwert. Dieser Hashwert wird in gleicher Weise gebildet wie für den ersten Listenknoten. Somit ist dieser Hashwert insbesondere dafür geeignet, den neu eingefügten Listeneintrag zu identifizieren und für nachfolgend in die Blockchain eingefügte Listeneinträge zugreifbar zu machen. In addition, the newly inserted list entry includes a hash value formed over this list node. This hash value is formed in the same way as for the first list node. This hash value is therefore particularly suitable for identifying the newly inserted list entry and making it accessible for list entries subsequently inserted into the blockchain.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erübrigt sich eine zentrale Kontrollinstanz für die Überprüfung von Änderungen an Straßenkartendaten. Dadurch werden die Kosten für die Herstellung von Updates verringert. Zudem können kürzere Änderungszyklen erreicht werden. The method according to the invention eliminates the need for a central control instance for checking changes to road map data. This reduces the cost of producing updates. In addition, shorter change cycles can be achieved.
Ferner ermöglicht das Verfahren die vertrauenswürdige Zusammenarbeit von Akteuren heterogener Organisationen ohne einen zusätzlichen Autorisierungsprozess. Dadurch können verschiedene Datenquellen verwendet werden, wie beispielsweise Smartphone- Nutzer oder Daten von Fahrzeugflotten verschiedener Hersteller. Furthermore, the process enables trustworthy collaboration between actors from heterogeneous organizations without an additional authorization process. This means that different data sources can be used, such as smartphone users or data from vehicle fleets from different manufacturers.
Zudem kann durch die Verkettung der einzelnen Blöcke jeder Nutzer die Integrität aller einzelnen, durch einen Block jeweils eines Listeneintrags der Blockchain beschriebenen, differenziellen Kartenänderungen verifizieren. Dadurch kann eine Manipulation der Straßenkartendaten verhindert werden. In addition, by linking the individual blocks, each user can verify the integrity of all individual differential map changes described by a block in a blockchain list entry. This can prevent manipulation of the road map data.
Das Verfahren ermöglich zudem eine bessere Absicherung gegen Manipulationen als die aus dem Stand der Technik bekannten Prüfsummen, die nur die Übertragungsstrecke vom Kartenhersteller zum Nutzer schützen, nicht jedoch Fehler bei der Erfassung der Straßenkartendaten. Insbesondere können derartige Fehler, beispielsweise eine falsche manuelle Zuordnung oder eine falsche Modellierung eines Verkehrszeichens durch den Nutzer nicht festgestellt und nur mit erheblicher Verzögerung durch ein zentralisiertes Update berichtigt werden. Demgegenüber bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil einer besonders schnellen Erkennung und Berichtigung solcher Fehler, indem durch eine Vielzahl von Akteuren entsprechende Änderungskandidaten bereitgestellt und gemäß dem Konsensprotokoll in die Blockchain aufgenommen werden. In einer Ausführungsform integrieren Nutzer einer digitalen Straßenkarte die von den Validatoren bestätigten Änderungskandidaten eigenständig in ihre lokale Kopie der Blockchain. Dadurch wird das Ausrollen von Updates von Straßenkartendaten im Vergleich zu einer zentralen Aktualisierung durch einen Kartenhersteller vereinfacht und beschleunigt. The method also enables better protection against manipulation than the checksums known from the prior art, which only protect the transmission route from the map manufacturer to the user, but not errors when recording the road map data. In particular, such errors, such as incorrect manual assignment or incorrect modeling of a traffic sign by the user, cannot be detected and can only be corrected with a considerable delay through a centralized update. In contrast, the method according to the invention offers the advantage of a particularly rapid detection and correction of such errors by providing corresponding change candidates by a large number of actors and incorporating them into the blockchain in accordance with the consensus protocol. In one embodiment, users of a digital road map independently integrate the change candidates confirmed by the validators into their local copy of the blockchain. This simplifies and speeds up the rollout of updates to road map data compared to a central update by a map manufacturer.
Erfindungsgemäß wird zu einem nachfolgenden (das heißt: zeitlich nach der Erfassung der ersten Straßenkartendaten liegenden) Zeitpunkt jeweils ein weiterer Block als Änderungskandidat bereitgestellt, der weitere Straßenkartendaten ohne Bezug zu einem davor liegenden Referenz-Listeneintrag umfasst. Mit anderen Worten: es können auch nachträglich Änderungen an den Straßenkartendaten in nicht-differenzieller Weise in die Blockchain aufgenommen werden. Dadurch können Straßenkarten räumlich (geografisch) auf bislang nicht kartierte Bereiche erweitert werden. Ferner ist es dadurch möglich, Änderungen, bei denen eine differenzielle Beschreibung des Unterschieds zu einem Referenz-Listeneintrag sehr umfangreich oder kompliziert wäre, zu vereinfachen. According to the invention, at a subsequent time (i.e. after the acquisition of the first road map data) a further block is provided as a change candidate, which includes further road map data without reference to a previous reference list entry. In other words: subsequent changes to the road map data can also be recorded in the blockchain in a non-differential manner. This allows road maps to be spatially (geographically) expanded to include previously unmapped areas. Furthermore, this makes it possible to simplify changes where a differential description of the difference to a reference list entry would be very extensive or complicated.
Selbstverständlich lässt sich das anhand einer Straßenkarte beschriebene Verfahren ebenso auf Teile oder Ausschnitte von Straßenkarten oder auf so genannte Kartenkacheln anwenden. Of course, the method described using a street map can also be applied to parts or sections of street maps or to so-called map tiles.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen: Show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abfolge von Änderungen an Straßenkartendaten und Fig. 1 is a schematic representation of a sequence of changes to road map data and
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer verketteten Liste, die derartige Änderungen repräsentiert. Figure 2 is a schematic representation of a linked list representing such changes.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Straßenkarte, in dem zwei gegenläufige Richtungsfahrbahnen 1 , 2 zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t1 bis t3 erfasst sind. Der Straßenkartenausschnitt wird durch die Straßenkartendaten D1 , D2, D3 beschrieben, die jeweils einem Zeitpunkt t1 bis t3 zugeordnet sind und die sich im Zeitverlauf ändern. Beispielhaft ist in den zweiten Straßenkartendaten D2 (die dem zweiten Zeitpunkt t2 zugeordnet sind) ein Fahrspurmerkmal 3 gegenüber den ersten Straßenkartendaten D1 (die dem ersten Zeitpunkt t1 zugeordnet sind) neu aufgenommen, das einer Fahrspur der ersten Richtungsfahrbahn 1 neu zugeordnet wurde. Ein solches Fahrspurmerkmal 3 könnte beispielsweise eine bauliche Änderung, eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder einen Hinweis auf eine Gefahrensituation in dem markierten Bereich der ersten Richtungsfahrbahn 1 beschreiben. Corresponding parts are provided with the same reference numbers in all figures. Figure 1 shows a section of a road map in which two opposing lanes 1, 2 are recorded at successive times t1 to t3. The road map section is described by the road map data D1, D2, D3, which are each assigned to a time t1 to t3 and which change over time. By way of example, a lane feature 3 is newly recorded in the second road map data D2 (which is assigned to the second time t2) compared to the first road map data D1 (which is assigned to the first time t1), which was newly assigned to a lane of the first directional road 1. Such a lane feature 3 could, for example, describe a structural change, a speed limit or an indication of a dangerous situation in the marked area of the first lane 1.
Als weiteres Beispiel ist in den dritten Straßenkartendaten D3 (die dem dritten Zeitpunkt t3 zugeordnet sind) als ein weiteres Merkmal ein Fahrbahnmerkmal 4 gegenüber dem zweiten Zeitpunkt t2 neu aufgenommen worden, das sich über beide Richtungsfahrbahnen 1 , 2 erstreckt und das beispielsweise eine Verkehrszeichenbrücke markieren könnte. As a further example, in the third road map data D3 (which is assigned to the third time t3), a road feature 4 has been newly recorded compared to the second time t2 as a further feature, which extends over both directional roads 1, 2 and which could, for example, mark a traffic sign bridge .
In ähnlicher Weise können zusätzlich zu oder anstelle von neu hinzugefügten Merkmalen in Straßenkartendaten D1 bis D3 auch Merkmale entfernt oder verändert werden. Derartige Änderungen können auf tatsächlichen Änderungen in der physikalischen Welt, die durch die Straßenkartendaten D1 bis D3 abgebildet werden soll, beruhen, beispielsweise auf baulichen Änderungen oder auf Änderungen an der Verkehrsregelung oder -beschilderung. Es ist aber auch möglich, dass solche Änderungen nur einer Berichtigung der Straßenkartendaten D1 bis D3 dienen, beispielsweise ein in der physikalischen Welt zum vorangegangenen Zeitpunkt t1 bis t3 tatsächlich zwar schon vorhandenes, in den Straßenkartendaten D1 bis D3 bis dahin aber noch nicht erfasstes Merkmal aufnehmen oder ein bis dahin falsch erfasstes Merkmal entfernen. Similarly, in addition to or instead of newly added features in road map data D1 to D3, features may also be removed or changed. Such changes may be based on actual changes in the physical world to be represented by the road map data D1 to D3, for example structural changes or changes to traffic regulation or signage. However, it is also possible that such changes only serve to correct the road map data D1 to D3, for example to include a feature that was actually already present in the physical world at the previous time t1 to t3 but had not yet been recorded in the road map data D1 to D3 up to that point or remove a feature that was previously recorded incorrectly.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, den auf den aktuellen Zeitpunkt t1 bis t3 bezogenen Zustand einer Straßenkarte modular als Folge aller inkrementellen Änderungen abzubilden, die auf den jeweils vorangegangenen Zeitpunkt t1 , t2, t3 bezogen sind. Bevorzugt ist eine Straßenkarte nicht nur zeitlich, sondern auch räumlich modular ausgebildet, indem derartige Änderungen jeweils auf einen vorbestimmten Straßenkartenausschnitt (eine so genannte Straßenkartenkachel) erfasst werden. Die Straßenkartenausschnitte sind in ihrer geografischen Zuordnung (und somit auch in ihrer örtlichen Zuordnung zueinander) über alle Zeitpunkte t1 bis t3 hinweg festgelegt und bilden in ihrer Gesamtheit die Straßenkarte. The invention is based on the idea of depicting the state of a road map related to the current time t1 to t3 in a modular manner as a result of all incremental changes that are related to the previous time t1, t2, t3. A road map is preferably designed to be modular not only in terms of time but also in space, in that such changes are recorded on a predetermined road map section (a so-called road map tile). The street map sections are geographically assigned (and therefore also in their... local assignment to each other) across all times t1 to t3 and form the road map in its entirety.
Änderungen werden von observierenden Entitäten erfasst, die als Akteure bezeichnet werden und beispielsweise als Fahrzeug mit einer Umfeldsensorik zur Merkmalserfassung, als Smartphone - Nutzer, als Nutzer von Augmented Reality (AR) - Brillen oder als Drohne ausgebildet sein können. Akteure generieren Vorschläge, so genannte Änderungskandidaten. Werden diese Änderungskandidaten übernommen, so entstehen neue Straßenkartendaten D1 bis D3, die einen aktuelleren und/oder berichtigten Stand der physikalischen Realität beschreiben. Changes are recorded by observing entities, which are referred to as actors and can be designed, for example, as a vehicle with environmental sensors for feature detection, as a smartphone user, as a user of augmented reality (AR) glasses or as a drone. Actors generate suggestions, so-called change candidates. If these change candidates are adopted, new road map data D1 to D3 are created, which describe a more current and/or corrected state of physical reality.
Der Erfindung liegt ferner die Idee zu Grunde, Blöcke B1 bis B3 derart zu bilden, dass jeder Block B1 bis B3 die Änderung der Straßenkartendaten D1 bis D3 vom vorangegangenen auf den aktuellen Zeitpunkt t1 bis t3 kodiert. Unter einem „Block“ ist hierbei eine binär repräsentierbare Datenstruktur zu verstehen, die in Listenknoten 112 bis 132 einer nachfolgend noch genauer beschriebenen Liste 100 gespeichert und verwaltet werden kann. The invention is further based on the idea of forming blocks B1 to B3 in such a way that each block B1 to B3 encodes the change in the road map data D1 to D3 from the previous to the current time t1 to t3. A “block” is understood to mean a binary representable data structure that can be stored and managed in list nodes 112 to 132 of a list 100, described in more detail below.
Beispielhaft stellt Figur 1 dar, dass ein erster Block B1 die Gesamtheit aller zum ersten Zeitpunkt t1 erfassten ersten Straßenkartendaten D1 erfasst. Der erste Block B1 kann somit als die Basis - Straßenkarte des zugeordneten geografischen Bereichs angesehen werden, das heißt: als die erste überhaupt verfügbare Version von Straßenkartendaten D1 bis D3 für diesen geografischen Bereich. Somit umfasst der erste Block B1 die Gesamtheit der ersten Straßenkartendaten D1 , die sich als Änderung gegenüber einem gedachten leeren Ausgangszustand (dem keinerlei Straßenkartendaten D1 oder Merkmale zugeordnet sind) auffassen lassen, der nicht gesondert kodiert werden muss. As an example, FIG. 1 shows that a first block B1 records all of the first road map data D1 recorded at the first time t1. The first block B1 can therefore be viewed as the basic road map of the assigned geographical area, that is to say: as the first ever available version of road map data D1 to D3 for this geographical area. The first block B1 thus comprises the entirety of the first road map data D1, which can be interpreted as a change compared to an imaginary empty initial state (to which no road map data D1 or features are assigned), which does not have to be coded separately.
Nachfolgend wird zum zweiten Zeitpunkt t2 der Unterschied zwischen den ersten und den zweiten Straßenkartendaten D1 bis D2 in dem zweiten Block B2 kodiert. Mit anderen Worten: der zweite Block B2 kodiert nur das zum zweiten Zeitpunkt t2 neu hinzugekommene Fahrspurmerkmal 3, nicht jedoch die ursprünglichen ersten Straßenkartendaten D1 der Basiskarte. Subsequently, at the second time t2, the difference between the first and the second road map data D1 to D2 is encoded in the second block B2. In other words: the second block B2 only encodes the lane feature 3 that was newly added at the second time t2, but not the original first road map data D1 of the base map.
Änderungen an den Straßenkartendaten D1 bis D3 können über unterschiedliche Kodierungsverfahren in einem Block B1 bis B3 eingebettet werden. Beispielsweise kann das Fahrspurmerkmal 3 als vektorielle Beschreibung des als Polygon erfassten zugeordneten räumlichen Bereichs, bevorzugt als umschreibendes Rechteck erfasst und diesem ein Merkmalscode zugeordnet sein, der die Art und gegebenenfalls die Attribute des Fahrspurmerkmals 3 erfasst. Changes to the road map data D1 to D3 can be embedded in a block B1 to B3 using different coding methods. For example, the lane feature 3 can be used as a vector description of the recorded as a polygon assigned spatial area, preferably recorded as a circumscribing rectangle and assigned to this a feature code which records the type and, if applicable, the attributes of the lane feature 3.
Beispielhaft ist analog das Fahrbahnmerkmal 4 in einem dritten Block B3 erfasst, der die Änderung der dritten Straßenkartendaten D3 gegenüber den zweiten Straßenkartendaten D2 beschreibt. By way of example, the road feature 4 is recorded in a third block B3, which describes the change in the third road map data D3 compared to the second road map data D2.
Indem die Akteure (das heißt: verteilt agierende Beobachtungsinstanzen) Änderungen gegenüber dem aktuell verfügbaren Stand der Straßenkartendaten D1 bis D3 als Änderungskandidaten in Blöcken B1 bis B3 kodieren, wird die Möglichkeit geschaffen, derartige Änderungen entweder als falsch oder nicht vertrauenswürdig zurückzuweisen oder aber als richtig oder vertrauenswürdig anzunehmen und auf diese Weise einen neuen Stand einer digitalen Straßenkarte zu erstellen. By the actors (i.e. distributed observation entities) encoding changes compared to the currently available status of the road map data D1 to D3 as change candidates in blocks B1 to B3, the possibility is created of rejecting such changes either as incorrect or untrustworthy or as correct or trustworthy and in this way create a new version of a digital road map.
Zu Erstellung einer digitalen Straßenkarte aus der Abfolge von (durch Blöcke B1 bis B3 kodierte) Änderungen von Straßenkartendaten D1 bis D3 wird erfindungsgemäß eine Blockchain - Technologie eingesetzt, wobei nur die als vertrauenswürdig oder richtig bewerteten Blöcke B1 bis B3 in ein die digitale Straßenkarte repräsentierende Blockchain 100 aufgenommen werden. To create a digital road map from the sequence of changes to road map data D1 to D3 (encoded by blocks B1 to B3), blockchain technology is used according to the invention, with only the blocks B1 to B3 rated as trustworthy or correct being incorporated into a blockchain representing the digital road map 100 will be included.
Erfindungsgemäß wird die Bewertung eines als Block B1 bis B3 kodierten Änderungskandidaten, das heißt: die Entscheidung über Rückweisung oder Aufnahme in die Blockchain 100, in einem dezentralen Votierungsverfahren ermittelt, das einem Konsensprotokoll folgt. Ein Konsensprotokoll stellt ein algorithmisches Verfahren zur Abstimmung darüber dar, ob ein Block B1 bis B3 in eine Blockchain 100 aufgenommen werden soll. According to the invention, the evaluation of a change candidate coded as blocks B1 to B3, that is, the decision about rejection or inclusion in the blockchain 100, is determined in a decentralized voting process that follows a consensus protocol. A consensus protocol represents an algorithmic procedure for voting on whether a block B1 to B3 should be included in a blockchain 100.
Durch die Wahl des Konsensprotokolls lässt sich statistisch sicherstellen, dass die wahrheitsgemäßen (d.h. die häufig gemeldeten) Änderungskandidaten in die Blockchain 100 integriert werden und so eine korrekte Kartenaktualisierung vorgenommen wird. Beispielsweise können Blöcke B1 bis B3, die von besonders vielen verschiedenen Akteuren gemeldet werden, übernommen werden. By choosing the consensus protocol, it is possible to statistically ensure that the truthful (i.e. frequently reported) change candidates are integrated into the blockchain 100 and thus a correct map update is carried out. For example, blocks B1 to B3 that are reported by a particularly large number of different actors can be adopted.
Dabei wird keine zentrale Kontrollinstanz benötigt, die beispielsweise durch den Hersteller der ursprünglichen Basiskarte (das heißt: der ersten Straßenkartendaten D1) besetzt werden könnte. Dies spart Kosten und senkt die Aktualisierungszeit der digitalen Straßenkarte drastisch, da die Konsensbildung zu jeder Zeit und dezentral stattfindet. Als Konsequenz ist eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gepflegte Straßenkarte eine volatile, fortlaufenden Änderungen unterworfene Datenstruktur, die die Änderungsdynamik der Realität abbilden kann und damit den Anforderungen an Aktualität gerecht wird. There is no need for a central control instance, which could be staffed, for example, by the manufacturer of the original base map (that is, the first road map data D1). This saves costs and reduces the update time of the digital Road map drastic, as consensus building takes place at any time and in a decentralized manner. As a consequence, a road map maintained using the method according to the invention is a volatile, continuous data structure that is subject to changes, which can reflect the dynamics of change in reality and thus meets the requirements for timeliness.
Die klassische Schleife über einen Straßenkartenhersteller mit entsprechend langem Änderungszyklus wird nicht mehr benötigt, da jeder Teilnehmer der Blockchain Änderungs-Kandidaten dezentral selbst integriert. The classic loop via a road map manufacturer with a correspondingly long change cycle is no longer needed, as each participant in the blockchain integrates change candidates in a decentralized manner.
Die Erfindung erlaubt ferner die vertrauenswürdige Zusammenarbeit heterogener Organisationen ohne Autorisierungsprozess, so dass verschiedene Datenquellen verwendet werden können, wie Smartphone-Nutzer oder herstellerübergreifende Flottendaten. The invention also allows trustworthy collaboration between heterogeneous organizations without an authorization process, so that different data sources can be used, such as smartphone users or cross-manufacturer fleet data.
Figur 2 zeigt schematisch eine als verkettete Liste 100 umgesetzte Blockchain 100, die den Stand der digitalen Straßenkarte zum dritten Zeitpunkt t3 abbildet. Die verkettete Liste 100 umfasst einen ersten bis dritten Listeneintrag 110 bis 130. Mit Ausnahme des ersten Listeneintrags 110 am Listenanfang ist jeder Listeneintrag 120, 130 mit je einem vorausgehenden Listeneintrag 110, 120 über einen Verweis 150 verbunden. Vorliegend ist der Verweis 150 unidirektional ausgebildet, so dass eine Navigation vom Listenende bis zum Listenanfang möglich ist. Es ist aber auch möglich, den Verweis 150 bidirektional auszubilden, so dass eine Navigation sowohl zum Nachfolger als auch zum Vorgänger eines Listeneintrags 110 bis 130 möglich ist. Figure 2 shows schematically a blockchain 100 implemented as a linked list 100, which depicts the status of the digital road map at the third time t3. The linked list 100 includes a first to third list entry 110 to 130. With the exception of the first list entry 110 at the beginning of the list, each list entry 120, 130 is connected to a preceding list entry 110, 120 via a reference 150. In the present case, the reference 150 is designed to be unidirectional, so that navigation from the end of the list to the beginning of the list is possible. However, it is also possible to make the reference 150 bidirectional, so that navigation to both the successor and the predecessor of a list entry 110 to 130 is possible.
Ein Listeneintrag 110 bis 130 umfasst jeweils einen Listenknoten 112 bis 132 mit je einem zugeordneten Block B1 bis B3. Ferner umfasst jeder Listeneintrag 110 bis 130 je einen Hashwert m bis 131, der basierend auf dem jeweils zugeordneten Block B1 bis B3 als identifizierender (das heißt: einzigartiger, von den Hashwerten 111 bis 131 aller anderen Listeneinträge 110 bis 130 unterscheidbarer) Binärwert erzeugt wird. A list entry 110 to 130 each includes a list node 112 to 132, each with an assigned block B1 to B3. Furthermore, each list entry 110 to 130 includes a hash value m to 131, which is generated as an identifying (that is: unique, distinguishable from the hash values 111 to 131 of all other list entries 110 to 130) binary value based on the respectively assigned block B1 to B3.
Darüber hinaus wird ein solcher Hashwert 111 bis 131 und/oder der jeweils zugeordnete Block B1 bis B3 bevorzugt auch digital signiert, so dass Listeneinträge 110 bis 120 nur von autorisierten Instanzen erstellt und einer Blockchain 100 hinzugefügt werden können, beispielsweise nur von solchen Instanzen, die über eine von einem Zertifizierungsdienstleister angebotene digitale Signatur verfügen. Jeder Listenknoten 122 bis 132 mit Ausnahme des ersten Listenknotens 112 am Listenanfang umfasst neben dem zugeordneten Block B1 bis B3 auch den Hashwert 111 bis 131 seines Vorgängers in der Liste 100. Auf diese Weise sind eine Vorgänger - Nachfolgerbeziehung der Listenknoten 112 bis 132, und damit auch die Abfolge der inkrementellen, durch die jeweiligen Blöcke B1 bis B3 kodierten Änderungen der Straßenkartendaten D1 bis D3 in den Listenknoten 112 bis 132 selbst erfasst. Somit kann, ausgehend vom Listenende, die Abfolge der inkrementellen Änderungen aufgerollt werden und dadurch der aktuelle Stand der Straßenkartendaten D1 bis D3 erzeugt werden. In addition, such a hash value 111 to 131 and/or the respective associated block B1 to B3 is preferably also digitally signed, so that list entries 110 to 120 can only be created and added to a blockchain 100 by authorized entities, for example only by those entities that have a digital signature offered by a certification service provider. Each list node 122 to 132 with the exception of the first list node 112 at the beginning of the list includes, in addition to the assigned block B1 to B3, also the hash value 111 to 131 of its predecessor in the list 100. In this way, a predecessor - successor relationship of the list nodes 112 to 132, and thus The sequence of incremental changes to the road map data D1 to D3, encoded by the respective blocks B1 to B3, is also recorded in the list nodes 112 to 132 themselves. Thus, starting from the end of the list, the sequence of incremental changes can be rolled up and the current status of the road map data D1 to D3 can be generated.
Durch eine Signatur der Hashwerte 111 bis 131 wird verhindert, dass nicht autorisierte Änderungen in diese Abfolge eingefügt und dadurch die Straßenkartendaten D1 bis D3 verfälscht werden. Ferner kann eine jede durch einen Block B1 bis B3 kodierte Änderung einer konkreten Instanz (beispielsweise dem jeweiligen Inhaber der qualifizierten elektronischen Signatur) zugeordnet werden, um einen Missbrauch zu verhindern. Somit kann jeder Empfänger der Blockchain 100 die Integrität und Korrektheit dieser Abfolge von inkrementellen Änderungen prüfen, ohne hierbei auf eine einziges, von einer zentralen Instanz beglaubigtes elektronisches Dokument angewiesen zu sein. A signature of the hash values 111 to 131 prevents unauthorized changes from being inserted into this sequence and thereby falsifying the road map data D1 to D3. Furthermore, each change encoded by a block B1 to B3 can be assigned to a specific entity (for example the respective owner of the qualified electronic signature) in order to prevent misuse. Thus, each recipient of the blockchain 100 can check the integrity and correctness of this sequence of incremental changes without having to rely on a single electronic document certified by a central authority.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur inkrementellen Erfassung einer digitalen Straßenkarte, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem ersten Zeitpunkt (t1) erste Straßenkartendaten (D1) als erster Block (B1) erfasst und einem Listenknoten (112) eines erstenClaims Method for the incremental acquisition of a digital road map, characterized in that at a first time (t1) first road map data (D1) is recorded as a first block (B1) and a list node (112) of a first
Listeneintrags (110) einer Blockchain (100) zugeordnet werden, wobei dem ersten Listeneintrag (110) ein aus dem ersten Listenknoten (112) gebildeter erster Hashwert (111) zugeordnet wird, zu mindestens einem nachfolgenden Zeitpunkt (t2, t3) jeweils ein weiterer Block (B2, B3) bereitgestellt wird, der mindestens eine Änderung gegenüber einem Referenz-Listeneintrag (110, 120, 130) eines davor liegenden Referenz- Zeitpunktes (t2, t3) erfasst, über die Aufnahme eines weiteren Blocks (B2, B3) in die Blockchain (100) anhand eines dezentralen Votierungsverfahrens nach einem Konsensprotokoll entschieden wird, List entry (110) of a blockchain (100) are assigned, wherein the first list entry (110) is assigned a first hash value (111) formed from the first list node (112), at least one subsequent time (t2, t3) in each case a further block (B2, B3) is provided, which detects at least one change compared to a reference list entry (110, 120, 130) of a previous reference time (t2, t3), via the inclusion of a further block (B2, B3) in the Blockchain (100) is decided using a decentralized voting process according to a consensus protocol,
- jeder für eine Aufnahme vorgesehene weitere Block (B2, B3) als weiterer Listeneintrag (120, 130) jeweils umfassend o einen Listenknoten (122, 132) umfassend den weiteren Block (B2, B3) sowie den dem Referenz-Listeneintrag (110, 120, 130) zugeordneten Hashwert (111 , 121 , 131) und o einen über diesem Listenknoten (122, 132) gebildeten - each further block (B2, B3) intended for recording as a further list entry (120, 130), each comprising a list node (122, 132) comprising the further block (B2, B3) and the reference list entry (110, 120 , 130) assigned hash value (111, 121, 131) and o one formed above this list node (122, 132).
Hashwert (121 , 131) nach dem Referenz-Listeneintrag (110 bis 130) in die Blockchain (100) eingefügt wird, wobei zu mindestens einem nachfolgenden Zeitpunkt (t2, t3) jeweils ein weiterer Block (B2, B3) bereitgestellt wird, der Straßenkartendaten (D1 bis D3) ohne Bezug zu einem Referenz-Listeneintrag (110 bis 130) erfasst. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Konsensprotokoll einen weiteren Block (B2, B3) zur Aufnahme in die Blockchain (100) dann präferiert, wenn der weitere Hash value (121, 131) is inserted into the blockchain (100) after the reference list entry (110 to 130), with a further block (B2, B3) of the road map data being provided at at least one subsequent time (t2, t3). (D1 to D3) without reference to a reference list entry (110 to 130). Method according to claim 1, characterized in that the consensus protocol prefers a further block (B2, B3) for inclusion in the blockchain (100) if the further one
Block (B2, B3) von einer Mehrzahl räumlich benachbarter Akteure bereitgestellt wird. Block (B2, B3) is provided by a plurality of spatially neighboring actors.
PCT/EP2023/061460 2022-05-10 2023-05-02 Method for incrementally recording a road map according to a consensus protocol WO2023217569A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022001638.9A DE102022001638A1 (en) 2022-05-10 2022-05-10 Method for incremental acquisition of a street map according to a consensus protocol
DE102022001638.9 2022-05-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023217569A1 true WO2023217569A1 (en) 2023-11-16

Family

ID=81972500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/061460 WO2023217569A1 (en) 2022-05-10 2023-05-02 Method for incrementally recording a road map according to a consensus protocol

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022001638A1 (en)
WO (1) WO2023217569A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206519A1 (en) 2015-04-13 2016-10-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Updating of map data of a navigation device for vehicles
WO2017180382A1 (en) 2016-04-12 2017-10-19 Pcms Holdings, Inc. System and method for data validation in a decentralized sensor network
US20180356236A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. System and method for dynamically authenticating map data using blockchains
US20190279247A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Here Global B.V. Crowd-sourced mapping
US20190301883A1 (en) 2018-12-29 2019-10-03 Alibaba Group Holding Limited Blockchain-based crowdsourcing of map applications
US20200042012A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Nvidia Corporation Method and apparatus for enabling map updates using a blockchain platform
DE102019115367A1 (en) 2018-10-01 2020-04-02 GM Global Technology Operations LLC DECENTRALIZED DISTRIBUTED CARD USING BLOCKCHAIN
US20210364303A1 (en) 2020-05-20 2021-11-25 Here Global B.V. Encoding a route using a probabilistic encoding data structure

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206519A1 (en) 2015-04-13 2016-10-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Updating of map data of a navigation device for vehicles
WO2017180382A1 (en) 2016-04-12 2017-10-19 Pcms Holdings, Inc. System and method for data validation in a decentralized sensor network
US20180356236A1 (en) * 2017-06-12 2018-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. System and method for dynamically authenticating map data using blockchains
US20190279247A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Here Global B.V. Crowd-sourced mapping
US20200042012A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Nvidia Corporation Method and apparatus for enabling map updates using a blockchain platform
DE102019120937A1 (en) 2018-08-02 2020-02-06 Nvidia Corporation METHOD AND DEVICE FOR PROVIDING CARD UPDATES USING A BLOCK CHAIN PLATFORM
DE102019115367A1 (en) 2018-10-01 2020-04-02 GM Global Technology Operations LLC DECENTRALIZED DISTRIBUTED CARD USING BLOCKCHAIN
US20190301883A1 (en) 2018-12-29 2019-10-03 Alibaba Group Holding Limited Blockchain-based crowdsourcing of map applications
US20210364303A1 (en) 2020-05-20 2021-11-25 Here Global B.V. Encoding a route using a probabilistic encoding data structure

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022001638A1 (en) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019120937A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PROVIDING CARD UPDATES USING A BLOCK CHAIN PLATFORM
EP3688742B1 (en) System for producing and/or updating a digital model of a digital map
EP2191233B1 (en) Apparatus and method for updating map data
EP1224645B2 (en) Method for coding and decoding objects in a road traffic network
EP3436782B1 (en) Updating an electronic map
DE10149283A1 (en) Method and arrangement for determining a map route corresponding to a route actually covered by a mobile system in a map
EP3625725A1 (en) Method, device, and system for determining a road construction site
WO2020120696A1 (en) Method, device, and computer program for a vehicle
DE102018212238A1 (en) ACCOUNT SYSTEM, VENDOR TERMINAL, USER DEVICE, AND NODES
DE102012013492A1 (en) Method for determining travelling position of vehicle e.g. car in lane, involves comparing determined arrangement and sequence of image features with stored arrangement and sequence of comparison features respectively
DE102017205479A1 (en) Method for predicting a mobile signal strength of a mobile radio connection of a motor vehicle and server device for carrying out the method
DE102012004625A1 (en) Method for creating and updating map information for use in driver assistance system in motor vehicle, involves determining attribute from driving history data, which is assigned defined route section determined by route section information
DE102013107960B4 (en) Method for updating a database as well as device and computer program
EP3388307A2 (en) Merging of infrastructure-related data, in particular of infrastructure-related data for railway vehicles
DE112016003148B4 (en) ROUTE EVALUATION DEVICE AND ROUTE EVALUATION METHOD
DE102004017602B4 (en) Method and arrangement for a communication network with direct vehicle-to-vehicle communication
DE102021127139A1 (en) SYSTEMS AND PROCEDURES FOR SAFELY RESTRICTING THE OPERATION OF A VEHICLE BY DISABLED USERS
DE102017202255A1 (en) A method of updating a digital map of an off-board server device
WO2023217569A1 (en) Method for incrementally recording a road map according to a consensus protocol
DE102020213831B4 (en) Method for determining an existence probability of a possible element in an environment of a motor vehicle, driver assistance system and motor vehicle
DE102021006166A1 (en) Procedure for data transfer between two digital road maps
DE102017217299A1 (en) Method and device
DE102017010484A1 (en) Method for consistent updating of parts of a road map
DE102012220357A1 (en) Method for outputting vehicle velocity information to central unit of information system for motor vehicle, involves determining current velocity data of vehicle based on received speed data, and transmitting speed data to onboard unit
EP2936471B1 (en) Method and system for generating traffic information for at least one vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23722892

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1