CN107000752B - 用于在其周围环境中定位车辆的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明由用于车辆在其周围环境中定位的一种方法和一种设备，其中，所述车辆使用周围环境传感装置，所述周围环境传感装置在第一时刻借助所述周围环境传感装置检测周围环境视图为传感装置视图并且将所述周围环境视图输送给分析处理装置，以及另外使用通信接口，通过所述通信接口，将在第二时刻的、在所述车辆的当前车辆周围环境方面的最新周围环境数据传输给所述分析处理装置，并且所述车辆的定位通过以下方式实现：在所述分析处理装置中，将所述通过所述周围环境传感装置在第一时刻已检测的周围环境数据和所述通过所述通信接口已传输的在时间上对应的周围环境数据彼此叠加。当识别到以下信息时：借助所述传感装置检测的周围环境数据中的特征和/或通过所述通信接口输送的周围环境数据中的特征多次在属于一个时刻的数据中出现并且所述特征代表一个或多个对象，则将所述特征给所述分析处理装置仅传输一次，并且在所述特征所述属于一个时刻的数据中重复出现时，仅将所述重复出现的对象的位置数据重新传输。

Description

用于在其周围环境中定位车辆的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于在其周围环境中定位车辆的设备和方法，其中，车辆具有周围环境传感装置，所述周围环境传感装置在第一时刻借助周围环境传感装置检测周围环境视图并且将所述周围环境视图输送给分析处理装置，车辆还另外使用通信接口，通过所述通信接口，将在第二时刻的、在车辆的最新车辆周围环境方面的最新周围环境数据传输给分析处理装置。车辆的定位通过以下方式实现：在分析处理装置中，将通过周围环境传感装置在第一时刻已检测的周围环境数据和通过通信接口已传输的、在时间上对应的周围环境数据彼此叠加。当识别到以下信息时：借助传感装置检测的周围环境数据中的特征和/或通过通信接口输送的周围环境数据的特征多次地在属于一个时刻的数据中出现并且代表一个或多个对象，则将所述特征给分析处理装置仅传输一次，并且在所述特征在属于一个时刻的数据中重复出现时，仅将重复出现的对象的位置数据重新传输。
背景技术
从DE 10 2004 075 922 A1中已知一种用于将图像数据从在车辆中安装的视频摄像机传输给在车辆中远离视频摄像机安装的图像分析处理装置的装置，其中，空间上临近视频摄像机地设置有用于数据简化的装置，该装置与图像分析处理装置相匹配地将由视频摄像机产生的图像数据简化，并且将所简化的图像数据发送至图像分析处理装置。
发明内容
现代的驾驶员辅助系统和高度自动化地或自主地引导车辆的车辆引导系统需要在其周围环境中尽可能精确地定位车辆。本发明的核心是，通过以下方式改善在其周围环境中定位车辆：借助周围环境传感装置检测车辆的周围环境视图并且将其输送给分析处理装置。通过通信接口，传输在当前车辆周围环境方面的最新周围环境数据并且因此能够实现车辆的高度准确的定位，其中，在此，在不必须忍受在所传输的信息方面的损失的情况下，同时可以简化从周围环境传感装置至分析处理装置的数据传输和/或从通信接口至分析处理装置的数据传输和/或从基础设施装置至车辆的通信接口的数据传输。
在此，将如下图像信息中的特征多次地传输：所述图像信息例如从在车辆中安装的视频摄像机传输给同样在车辆中安装的分析处理装置。在传输所述信息时，必须将所述传输图像特征中的每个单独地传输，这使待传输的并且待处理的信息的量非常大。通过以下方式：将图像特征中的每个仅传输一次并且在所述特征在图像中重复出现时仅将特征在所述图像中的新位置附加地一起传输，可以明显地缩减待传输并且待分析处理的图像信息的规模。
在此，所描述的想法不仅限于视频传感装置和传输图像信息，而是同样可以是立体视频传感装置或雷达传感装置、激光雷达传感装置、超声传感装置或从中的组合，通过以下方式传输：将车辆周围环境中的对象探测——借助所述对象探测可以推断对象类型——的相应的特征传输并且进一步处理。
多次在传感装置视图中存在的特征以有利的方式涉及对象，如斑马线横条、护栏区段、护栏固定在其上的护栏立柱，用于限界相邻行车道的断续的车道标记、标记行车道的边缘的导引柱、行车道上的信号化相应的行车道上的行驶方向的方向箭头或传感装置信息内的类似的、多次并且重复出现的特征。在此，可以设置，在根据本发明的方法开始之前，对传感装置信息中的相应的特性进行确定并且编程。另外，也可以设想，在本发明的范畴内，运行算法，所述算法在传感装置信息中寻找规律地反复出现的对象图样并且只要这些对象足够经常地出现，则自己通过所述软件提取相应的对象特性并且在多次存在的特征的数据库中存储并且补充，使得多次存在的特征的数量可以持续提高并且与相应的情况相匹配。
另外，有利的是，借助与一个或与多个对象相匹配的滤波器求取传感装置数据中经常且规律地出现的特征。为此，使用卡尔曼滤波器或有能力识别规律地反复出现的图样的数据处理算法尤其适合。
另外有利的是，第一时刻和第二时刻相同。由此实现，一次借助传感装置从车辆周围环境中已获得的并且第二次通过通信接口接收的用于定位车辆的数据涉及相同的时刻，并且因此两个信息源描述相同的时刻并且因此可以将所述两个信息源叠加。由此能够实现，还更准确地确定车辆在其周围环境中的停留位置。
另外，能够实现：车辆的定位是高度准确的定位，并且可以使车辆独立地、即没有驾驶员干预地、自主地或自动化地在当前车辆周围环境中运动。在自动化或自主的驾驶干预的情况下——在所述情况下，驾驶员不直接参与驾驶任务，车辆周围环境的高度准确的认识是必要的，为此，可以有利地使用不同信息源的多个信息的叠加。
另外，有利的是，高度准确的定位是车辆在其车辆周围环境中的当前停留位置的确定，其具有大约+/-10厘米的准确度。所述准确度是特别有利的，因为它非常近似于人类驾驶员的间距估计能力。
另外，有利的是，所述方法附加地使用GPS信号或DGPS(差分GPS)信号。替代GPS(Global Positioning System)信号，也可以使用Glonass信号、Eureka信号或其他卫星定位系统的信号，或同时使用多个所述信号。
另外，有利的是，由传感装置检测周围环境数据，所述传感装置是雷达传感装置、激光雷达传感装置、视频传感装置、超声传感装置或所述传感装置类型的组合。尤其在自主或自动化驾驶的范围内，彼此不同的多个传感装置类型的组合是必要的，所述组合可以通过叠加提供车辆周围环境的可靠情况。
另外，有利的是，通过通信接口传输给车辆的最新周围环境数据是由其他车辆的车辆传感装置已检测的周围环境数据。在此，其他车辆是以下交通参与者：所述交通参与者在自身车辆不久前已行驶过相同的车辆周围环境，并且在此借助其车辆传感装置已收集周围环境数据并且已将所述周围环境数据通过通信接口发送给数据基础设施装置。在现在的时刻行驶相同的车辆周围环境的自身车辆通过基础设施装置获得之前检测的数据并且因此可以高度准确地求取自身车辆位置。在此重要的是：仅使用还始终最新的数据，即来自不久之前已行驶过相同的车辆周围环境的车辆的车辆传感装置的数据。特别有利的是：持续时间——在其中，将周围环境数据视为还始终最新的——是直至最多为5分钟、10分钟或15分钟的时间段。有利地，不再能够将比此时间段更旧的周围环境数据视为当前的并且因此也不再考虑。
另外，有利的是，最新周围环境数据是由之前已检测相同的车辆周围环境的车辆的车辆传感装置已检测并且已提供的信息。由此，存在自动检测目前周围环境情况并且提供给后续车辆的基础设施服务商，其中，后续车辆再次检测数据并且将其再次提供给在之后的时刻经过相同位置的车辆。通过所述措施，可以更新在变化的周围环境情况方面的数据并且始终提供最新数据。将所述数据上传、存储到数据服务器上，并且为由在之后的时刻行驶相同路段的其他交通参与者下载而准备好。
另外有利的是，通信接口是移动无线电连接或数字无线网络或车到基础设施网络(C2I网络)或车到车网络(C2C网络)或至导航系统的接口。作为导航系统，尤其可以设置具有所存储的数字地图的车辆，或者完全或至少部分地通过至数据云端的接口使用数字地图数据的车辆。
特别重要地，根据本发明的方法以控制元件的形式实现，控制元件设置用于机动车的自适应的间距调节或速度调节的控制装置。在此，在控制元件上存储有程序，所述程序在计算装置上——尤其在微处理器或信号处理器上——有运行能力并且适合于实施根据本发明的方法。在所述情况下，通过在控制元件上存储的程序实现本发明，使得设有该程序的所述控制元件以相同的方式示出本发明，如所述方法，所述程序适合于所述方法的实施。作为控制元件，尤其可以应用电存储介质，例如只读存储器。
本发明的其他特征、应用可行方案和优点由本发明的实施例的以下描述中得出，本发明的实施例在附图的图像中示出。在此，所有描述的或示出的特征单独地或任意组合地构成本发明的主题，而与其在权利要求或权利要求的引用关系中的总结无关，以及与其在说明书或附图中的表达或示出无关。
附图说明
以下根据附图阐述本发明的实施例。
附图示出：
图1：根据本发明的设备的一种实施方式的示意性方框图；
图2：用于阐述根据本发明的方法的传感装置数据的示例性视图；
图3：根据本发明的方法的示意性流程图；
图4：根据本发明的方法的另一实施方式的另一示意性流程图。
具体实施方式
在图1中示出分析处理装置1，该分析处理装置有利地布置在车辆内，但是替代地也可以在车辆外设置在附近或在外部服务器上。所述分析处理装置1包括输入电路2，借助该输入电路，输入数据可以输送给分析处理装置1。可以将第一周围环境传感装置3的信号输送给输入电路2作为输入数据，该第一周围环境传感装置例如可以是检测车辆前方的车辆周围环境的视频传感装置。另外，将第二周围环境传感装置4的数据输送给输入电路2，其中，周围环境传感装置的数量不必须限于两个，而是可以包括任意多的不同的传感装置类型。在示出的实施例中，第二周围环境传感装置实施为雷达传感装置。激光雷达传感装置和/或超声传感装置可以设置为其他周围环境传感装置，所述其他周围环境传感装置检测车辆周围环境并且将其输送给输入电路2。另外，将接收天线5的数据输送给输入电路2。接收天线5包括天线和接收装置并且在车到车解决方案(C2C)的情况下得到其他交通参与者的数据或在车到基础设施解决方案(C2I)的情况下得到基础设施装置的数据，基础设施装置收集并且准备好周围环境信息——所述周围环境信息来自不久之前已经驶过当前车辆周围环境的车辆——并且将其求取的周围环境数据直接传送给基础设施服务商或其他车辆参与者。另外，将来自位置确定装置6的位置信号输送给输入电路2。所述位置确定装置6例如可以是卫星定位系统，该卫星定位系统基于卫星接收信号求取自身的位置坐标或者可以借助另一不受卫星支持的位置信号确定当前车辆情况。借助数据交换装置7——该数据交换装置尤其可以是数据总线——将输送给输入电路2的数据输送给计算装置8，该计算装置可以实施为微处理器、数字信号处理器或ASIC。在计算装置8上，根据本发明的方法有利地以软件形式运行并且由所输送的输入数据求取输出信号，将输出信号从计算装置8通过数据交换装置7传递给输出电路9。通过输出电路9，例如将输出信号发送给发送天线10，由此，将在计算装置8中求取的、当前周围环境数据输送给其他交通参与者或基础设施服务商，该基础设施服务商可以实施为外部数据服务器。另外设置：当计算装置8已求取：应该降低当前车辆速度时，通过输出电路9，将控制信号输出给车辆的延迟装置11。另外设置：当计算装置8已确定：应该提高当前车辆速度时，输出电路9将输出信号输出给车辆驱动装置的确定功率的执行元件12。作为另一输出信号设置，输出电路9将执行信号输出给转向执行器13，由此，可以改变车轮的转向角并且可以改变车轮的当前行驶的方向。将车辆周围环境中借助周围环境传感装置3或4检测的对象以对象数据的形式输送给输入电路2，其中，将多次在图像中出现的对象——多次在图像中出现的对象例如可以是斑马线横条、断续的车道标记或护栏区段——仅传输一次，并且在所述对象在对象数据中重复出现时，仅仅重新传输识别的对象的位置和类型。可以同样对于最新周围环境数据通过接收装置5的传送以及对于从接受装置5至输入电路2的传输实现这种数据简化。也可以对于这种多次出现的对象的从输入电路9至发送装置10或者从发送装置10至其他交通参与者或至外部数据服务商的传输来应用这种数据简化。由此可以提高传输速度和处理速度。
在图2中示出车辆的示例性的周围环境视图，如借助根据前面校准(ausgerichtet)的视频摄像机可以检测的那样。在此，示出图像局部14，该图像局部透视地显示在行驶方向上的行驶道路。在此，示出位于前方的行车道15，该位于前方的行车道在其中间通过断续的车道标记19并且在边缘处通过护栏17、18以及通过导向柱19限界。另外，在所识别的车辆周围环境中示出斑马线16以及在行车道上绘制有方向箭头21。在其传输给下级分析处理装置时，根据本发明可以通过以下方式简化传感装置视图中多次存在的特征的数据量：将所述对象仅传输一次并且在重复出现时仅传输其新的位置和其对象类型。对象类型可以理解为：是否涉及方向箭头、导向柱或类似的对象。在示出的示例中，斑马线通过水平并排布置的多个斑马线横条16组成，只要将透视视图换算成俯视图，其形状、颜色、性质和大小是相同的。根据本发明，将这种斑马线横条16仅传输一次给下级的计算装置8，并且在传输其他图像内容时在再识别到相同对象时——即在本情况下在再识别到另一斑马线横条16时——仅传输以下信息：再次涉及斑马线横条16、以及重新识别到的重复出现位置。同样地，在示出的图像局部中，可以识别两个护栏立柱之间的护栏区段17并且将其仅传输一次，并且在所述护栏区段17重复出现时进行数据简化。同样地，在示出的图像局部中，可以将护栏立柱18的数据仅必须传输一次并且在护栏立柱18在图像局部14中重复出现时仅传输其重新的位置。以相同的方式，可以传输将两个行车道彼此分开的断续的车道标记19，同样以相同的方式使用数据简化用于图像信息的传输。作为另一示例，在左侧车道边缘处示出一排导向柱20，所述导向柱的性质同样是相同的，并且因此也可以在其上应用根据本发明的简化方法。作为图像局部14中的另一对象，方向箭头21在行车道上示出，所述方向箭头被检测为呈现规律的间距，并且例如只要可以使用如下导航数据，就能实现车辆在横向方向上的准确定位，所述导航数据提供存在的车道的数量和方向。
在图3中借助流程图示出根据本发明的方法的第一实施例。但是，示出的流程图是示意性的，并且在车辆的行驶运行期间不断重新地运行。为此设置，在步骤S11中，借助车辆传感装置系统3、4检测周围环境视图。在将车辆周围环境数据传送给分析处理装置1的输入电路2之前，在步骤S12中求取：确定的对象特征是否在传感装置数据中例如通过以下方式多次出现：存在多个导向柱20、多个斑马线横条16、多个车道标记19、多个护栏立柱18、多个护栏区段17或多个方向箭头21。如果已识别到：这种特征多次出现，那么通过以下方式简化数据流量用于将数据传递给分析处理装置1的输入电路2：将所述特征的每个仅传输一次并且在所述对象在周围环境数据中重复出现时，仅重新传输其类型和其在周围环境视图中的重新的位置。同时，根据步骤S13，从其他车辆或外部数据服务商接收周围环境数据，所述周围环境数据例如是最新周围环境数据，所述最新周围环境数据不久之前已由行驶过相同的车辆周围环境的车辆提供。在接下来的步骤S14中，同样在周围环境数据内寻找确定的对象的多次出现，使得可以为了求取周围环境数据从数据服务器至车辆的通信接口以及或替代地从车辆的通信接口至分析处理装置1进行数据简化。因此，在步骤S15中，在分析处理装置1中，将车辆传感装置数据和所提供的车辆周围环境数据彼此叠加，使得基于两个数据源的叠加，可以在其车辆周围环境中精确地定位车辆。另外，可以可选地设置：附加地使用卫星导航信号，例如GPS信号、DGPS(差分GPS)信号、Glonass信号或Eureka信号，以便可以尽可能准确地在其车辆周围环境中定位车辆。因为步骤S16是可选地设置的，所以其边框在图3中仅虚线地示出。另外，步骤S17同样可以是可选地设置的，所以该步骤也仅虚线地在图3中示出。根据可选的步骤S17可以设置：可以将具有高度准确的车辆定位的、在车辆中最新地存在的周围环境数据通过发送装置10提供给在不久的将来经过相同的车辆周围环境的其他交通参与者，其方式是：借助车到车网络将所述数据直接传输给车辆的接收装置或者借助车到基础设施通信间接地传输给外部的数据服务器，在那里更新并且为其他交通参与者准备好以用于调用。
在图4中示出根据本发明的方法的另一实施方式，其中，在此，不在传送给分析处理装置1前简化传感装置数据，而是在传感装置数据与周围环境数据叠加之后——即在输送给其他交通参与者前——才进行数据简化。因此，替代图3的方法可以使用根据图4的方法，或者但也能与图3的方法的组合。
在图4的步骤S21中，再次借助车辆传感装置3、4求取车辆周围环境中的周围环境数据，并且将所述车辆周围环境中的周围环境数据由车辆传感装置3、4传输给分析处理装置1的输入电路2。同时，根据步骤S22，从如下交通参与者接收数据：所述交通参与者不久前已经经过相同的车辆周围环境并且其数据还是最新的。为此，从所述车辆直接给自身车辆传输周围环境数据，或者但是通过外部数据服务器间接地执行其他交通参与者的经更新的(aktualisiert)数据，使得在数据服务器上将经更新的数据上传并且在那里为其他交通参与者准备好。描述车辆周围环境的外部车辆数据通过车辆的接收装置5接收并且通过输入电路2输送给分析处理装置1。根据步骤S23，在分析处理装置1中，进行传感装置数据与外部输送的周围环境数据的叠加，由此可以在车辆周围环境区域中精确地定位车辆。与在根据图3的实施例中类似地，在此也可以可选地设置：根据步骤S24，例如提供GPS信号、DGPS(差分GPS)信号、Glonass信号或Eureka信号，并且附加地使用所述信号用于在车辆周围环境中精确地定位车辆。如果已经根据步骤S23执行车辆的定位，那么在以下的步骤S25中在周围环境数据中求取：确定的对象特征是否多次地存在。所述对象特征可以是在斑马线横条16方面、在车道标记19方面、在导向柱20方面、在行驶方向箭头21方面、在护栏区段17或护栏立柱18方面的对象数据。如果在周围环境数据中多次确定这种对象，那么将其周围环境数据仅传输一次并且在周围环境数据中的重新出现的位置方面仅传输重新的位置，由此达到数据简化。在接下来的步骤S26中，可以借助发送装置10将根据本发明而简化的周围环境数据直接地传递给其他交通参与者或者通过交通基础设施服务商借助外部数据服务器将其间接地传递给其他交通参与者，其方式是：更新所述数据并且为在之后的时刻将经过相同的车辆周围环境的其他交通参与者准备好。

Claims (13)

1.一种用于在车辆的周围环境中定位所述车辆的方法，其中，所述车辆具有周围环境传感装置(3，4)，所述周围环境传感装置在第一时刻借助所述周围环境传感装置(3，4)检测周围环境视图并且将所述周围环境视图输送给分析处理装置(1)，其中，所述车辆具有通信接口(5，10)，通过所述通信接口，将在第二时刻的、在所述车辆的当前车辆周围环境方面的最新周围环境数据传输给所述分析处理装置(1)，并且所述车辆的定位通过以下方式实现：在所述分析处理装置(1)中，将通过所述周围环境传感装置(3，4)在第一时刻已检测的周围环境数据和通过所述通信接口(5，10)已传输的、在时间上对应的周围环境数据彼此叠加，其特征在于，
将借助所述传感装置(3，4)检测的周围环境数据中的多次在属于一个时刻的数据中出现并且代表一个或多个对象的特征和/或通过所述通信接口(5)输送的周围环境数据中的多次在属于一个时刻的数据中出现并且代表一个或多个对象的特征仅传输一次，并且在所述特征在所述属于一个时刻的数据中重复出现时，仅将重复出现的对象的位置数据重新传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在传感装置视图中多次存在的特征涉及
斑马线横条(16)，
护栏区段(17)，
护栏立柱(18)，
断续的车道标记(19)，
导引柱(20)，
行车道上的方向箭头(21)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助与所述一个或多个对象相匹配的滤波器在传感装置数据中求取经常且规律地出现的特征。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一时刻和所述第二时刻相同。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述车辆的定位是高度准确的定位，以便使车辆独立地、没有驾驶员干预地、自主地或自动化地在当前车辆周围环境中运动。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法附加地使用GPS信号或差分GPS信号。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由传感装置检测所述周围环境数据，所述传感装置是雷达传感装置、激光雷达传感装置、视频传感装置、超声传感装置或这些传感装置类型的组合。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述通信接口(5)传输给所述车辆的所述最新周围环境数据是如下周围环境数据：所述周围环境数据由之前驶过相同的车辆周围环境的车辆的车辆传感装置已检测并且还始终是最新的。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，最新周围环境数据是如下信息：所述信息由之前已经检测相同的车辆周围环境的车辆的车辆传感装置已检测并且已提供。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通信接口(5，10)是移动无线电连接或数字无线网络或车到基础设施网络(C2C)或车到车网络(C2I)或至导航系统的接口或至数据云端的接口。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助卡尔曼滤波器在所述传感装置数据中求取经常且规律地出现的特征。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述导航系统具有在所述车辆中存储的数字地图。
13.一种用于在车辆的周围环境中定位所述车辆的设备，其中，所述车辆具有周围环境传感装置(3，4)，所述周围环境传感装置在第一时刻借助所述周围环境传感装置(3，4)检测周围环境视图并且将所述周围环境视图输送给分析处理装置(1)，其中，所述车辆具有通信接口(5，10)，通过所述通信接口，在第二时刻的、在所述车辆的当前车辆周围环境方面的最新周围环境数据被传输给所述分析处理装置(1)，并且所述车辆的定位通过以下方式实现：在所述分析处理装置(1)中，通过所述周围环境传感装置(3，4)在第一时刻已检测的周围环境数据和通过所述通信接口(5，10)已传输的、在时间上对应的周围环境数据彼此叠加，其特征在于，
所述分析处理装置(1)构造用于检测借助所述传感装置(3，4)检测的周围环境数据中的特征和/或通过所述通信接口(5，10)输送的周围环境数据中的特征是否多次在属于一个时刻的数据中出现并且代表一个或多个对象，并且仅被传输一次，并且在所述特征在所述属于一个时刻的数据中重复出现时，仅重复出现的对象的位置数据被重新传输。
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