CN109084784B

CN109084784B - 用于建立用于自动化车辆的数字地图的方法

Info

Publication number: CN109084784B
Application number: CN201810612614.3A
Authority: CN
Inventors: A·阿劳耶; D·曹姆; P·C·阿贝林
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2024-03-08
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: US11163308B2; US20180364720A1; DE102017210070A1; CN109084784A; JP2019002925A

Abstract

本发明涉及一种用于建立用于自动化车辆(F₁…F_n)的数字地图(HAD)的方法，该方法具有以下步骤：‑通过第二车辆(F₂)识别第一车辆(F₁)或者通过第一车辆(F₁)识别第二车辆(F₂)，其中，所述第一车辆(F₁)和/或所述第二车辆(F₂)被识别为所述数字地图(HAD)的建立过程的数据采集参与者，‑求取所述第一车辆(F₁)相对于所述第二车辆(F₂)的间距(D)和/或所述第二车辆(F₂)相对于所述第一车辆(F₁)的间距(D)，和‑将所述车辆(F₁,F₂)的限定的数据和所述车辆(F₁,F₂)之间的距离(D)传输给用于建立所述数字地图(HAD)的建立装置(240)。本发明还涉及一种相应的设备和一种计算机程序产品。

Description

用于建立用于自动化车辆的数字地图的方法

技术领域

本发明涉及一种用于建立用于自动化车辆的数字地图的方法。本发明还涉及一种用于建立用于自动化车辆的数字地图的设备。此外，本发明涉及一种计算机程序产品。

背景技术

已知来自同时定位和地图建立(英文：simultaneous localization andmapping，SLAM)领域的技术，以便借助传感器数据建立用于单独测量车辆或大车队的环境地图。相应的应用首要地存在于机器人、物流、车辆技术、航天、消费品等领域中。

为了根据车辆传感器观察(例如呈雷达、视频、激光雷达等形式)建立准确的环境地图，尤其执行基于图形的SLAM方法。

所述方法的缺点在图1中示出，图1示出没有地点参照的SLAM原理。在此，自动化测量车辆(例如未示出的机器人)沿着具有限定的测量位置x₀…x₃的未知路径运动，其中，测量车辆可以通过运动估计u₀…u₃来估计其运动(例如借助惯性传感装置、车轮转动传感装置等)。根据每个位置，测量车辆借助一系列测量通过针对识别到的对地标L₀…L₁₆的观察来求取该测量车辆的环境。这些地标中的每一个也许可以从每个观察点被多次观察到，因此存在比实际地标更多的地标测量。

图形SLAM或完整SLAM(用箭头标明)的目的是，根据测量车辆的在图1上部分中示出的测量求取测量车辆的通过环境已接收到的真正路径x₀…x_n或求取环境的真实位置y₀…y₈。这通过对在每个测量点上求出的地标进行比较来执行。在该过程中，也应求取环境的真正地图。这通过对从不同测量点对同一地标进行的对应测量来实现，其中，这些测量点被用于同时执行测量车辆路径估计和环境识别。

用于借助装入在车辆中的传感器(例如摄像机、雷达传感器、超声波传感器等)对驶过道路进行地图建立的方法和系统是已知的。除了所述传感器以外，这些系统通常也具有用于将所测量的传感器数据传送给服务器的无线电接口(其例如通过连接单元(英文：connectivity-unit)来实现)。以该方式，车队可以借助车辆传感器对它的全部环境进行地图建立，其方式是：车队将其传感器数据例如传送给服务器。这种所谓的“车队地图建立数据”的传送是已知的。

在服务器上收集传感器数据并且根据多个行驶和/或车辆的数据生成用于相关路段的数字地图。以该方式求取的数字地图(也称为HAD地图、AD地图或HD地图)在其他方面被用于以下情况：可以在数字地图中定位自动行驶的车辆(例如用于求取轨迹)。在此，使用所谓的地标，这些地标的优点在于它们在数字地图中具有精确的地理位置。

典型的地标例如是行车道标记、道路指示牌、护栏等。如果自动行驶的车辆借助车辆传感装置识别到一个或多个地标并且可以在数字地图中明确地找到这些地标，那么可以根据这些地标推导出车辆相对于数字地图的地标的非常准确的相对位置。因此，地标的密度和质量主要在所求取的位置的精度方面影响本地定位的质量。在实际中，存在一些道路区段，在这些道路区段中存在许多能被很好地使用的地标，以及存在一些区段，在这些区段中存在很差的地标覆盖，使得在其他情况下根据这些地标可能造成很差的定位质量。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于建立用于自动化车辆的数字地图的改进方法。

根据第一方面，借助用于建立用于自动化车辆的数字地图的方法来解决该任务，所述方法具有以下步骤：

-通过第二车辆识别第一车辆或者通过第一车辆识别第二车辆，其中，第一车辆和/或第二车辆被识别为数字地图的建立过程的、数据采集的参与者，

-求取第一车辆相对于第二车辆的间距和/或第二车辆相对于第一车辆的间距，和

-将车辆的限定数据和所述车辆之间的距离传输给用于建立数字地图的建立装置。

以该方式，将所求取的与其他车辆的间距转化成SLAM图形的被添加到图形中的边(Kante)，由此，结果能够更好地优化数字地图。有利地，以该方式可以为建立装置提供更多数据，使得能够更好地优化数字地图。有利地，该方法不需要绝对的定位数据并且由此可以被用于内部空间定位地图。

根据第二方面，借助用于建立用于自动化车辆的数字地图的设备来解决该任务，所述设备具有：

-布置在第二车辆中的用于通过第二车辆识别第一车辆并且用于求取第二车辆相对于第一车辆的间距的检测元件，和/或

-布置在第一车辆中的用于通过第一车辆识别第二车辆并且用于求取第一车辆相对于第二车辆的间距的检测元件，和

-布置在第二车辆中的用于将车辆的限定数据传输给用于建立数字地图的建立装置的传输元件，和/或

-布置在第一车辆中的用于将车辆的限定数据传输给用于建立数字地图的建立装置的传输元件。

优选实施方式是该方法的有利扩展构型。

该方法的一个有利扩展构型设置，借助以下中的至少一个求取车辆之间的间距：视频、雷达、超声波、激光、无线电、测方位。以该方式可以使用用于求取车辆的相互间距的不同方法，由此可利用不同的传感器拓扑用于该方法。

该方法的另一有利扩展构型设置，借助对车辆号码牌的识别和/或借助无线电标识来识别车辆。由此可以利用用于识别车辆的不同方式。

该方法的另一有利扩展构型设置，检测车辆的GPS数据并且将其传输给建立装置。以该方式可以在SLAM过程中更进一步地改进数字地图的建立。

该方法的另一有利扩展构型设置，在传送给建立装置之前将车辆的数据暂时存储在所述车辆中。以该方式可以实时地或者时间延迟地传输所检测的数据。有利地，在第二变型方案中不必实时地传送数据。

公开的方法特征类似地由公开的设备特征得到，并且反之。这尤其意味着，涉及方法的特征、技术优点和实施以类似的方式由涉及用于建立用于自动化车辆的数字地图的设备的相应实施、特征和优点得到，并且反之。

附图说明

下面借助进一步的特征和优点根据多个附图详细描述本发明。在附图中示出：

图1SLAM作用方式的原理图，

图2具有位置参考的传统SLAM方法的作用方式的原理图，

图3具有位置参考的所提出的SLAM方法的作用方式的原理图，

图4所提出的用于执行所提出的方法的设备的方框图，

图5所提出的用于建立数字地图的方法的流程图。

具体实施方式

下面，自动化机动车也可以同义地理解为部分自动化的机动车、自主机动车和部分自主机动车。

本发明尤其包括这样的构思：按照SLAM原理更好地建立用于自动化车辆的数字地图。

已知的图形SLAM算法可以分成两个原理步骤：

1.SLAM前端

在该步骤中，通过比较所观察的地标来求取同一区域的两个行驶之间的相同测量位置。来自不同行驶的所述测量位置之间的识别出的关系作为间距(边)来表述地在图形示图中给出。

2.SLAM后端

在该步骤中，以以下目的来优化由前面进行的前端步骤产生的图形：找到满足所有边界条件的优化解决方案。

在图2中示出传统SLAM前端步骤的作用方式。

在此示出两个路径W1,W2的区段，所述路径分别由一个自动化车辆驶过。在此，路径W1包括测量点P₁₀、P₁₁、P₁₂、P₁₃，路径W2包括P₂₀、P₂₁、P₂₂、P₂₃等。

从所述测量点由车辆借助传感装置检测地标，例如从测量点P₁₀检测地标L₁并且从测量点P₁₁检测地标L_2a、L_2b。从测量点P₁₂由第一车辆检测地标L_3a、L_3b。由第二车辆从测量点P₂₂检测地标L_4a、L_4b。自此，SLAM方法的任务是根据地标L_3a、L_3b、L_4a、L_4b的数据判定是否所述四个地标L_3a、L_3b、L_4a、L_4b被误认为是同一地标。

基于车辆的求取装置的观察执行该求取，其中，根据所检测的地标的数据求取两个车辆在测量位置P₁₂、P₂₂处的相对位置，其中，将相应的间距D保存在SLAM图形中。该间距D可以被用于执行数字地图的优化。

在根据图2的现有技术中，通常时间延迟地由车辆检测地标，其中，两个车辆不知道它们彼此的存在，其中，所检测的数据在不同时间点被传输给建立装置(例如未示出的服务器)并且由该建立装置处理成数字地图。

在此提出，充分利用以下情况：两个求取车辆在同一时间执行用于求取地标的测量行驶并且在此可以相互“看到”或者说可以相互检测到或者说可以明确地相互识别到。这在原理上在图3中被阐明，该图3在原理上阐述所提出的方法的原理作用方式。

图3示出如图2那样的类似场景，它们的区别在于，在此两个车辆F₁和F₂位于有效检测范围内并且由此可以相互看到，其中，两个车辆F₁和F₂检测至少一个共同的地标L。在图3的所述场景的情况下，第二车辆F₂在第一车辆F₁的测量行驶期间识别到它。尤其，第二车辆F₂识别到第一车辆F₁检测地标L，由此可以直接求取与第一车辆F₁的相对位置。将该相对求取加入到数据组中，该数据组使第二车辆F₂有助于SLAM图形并且该数据组由所有车辆测量建立。

因此，在图形SLAM处理中可以有利地利用这些信息，以便建立车辆F₁,F₂的测量位置(例如P₁₁、P₂₁)之间的联合，而不必执行这些地标测量的如在传统上根据图2所必需的关联。

这在附加信息可被提供用于数字地图的优化之后有利地造成数字地图的改进的优化。此外，这在需要将涉及地标比较的更少距离添加给SLAM图形之后有利地造成用于执行所述优化的减少的过程时间。

在该情况下，将两个车辆F₁、F₂之间的间距D传输给建立装置(未示出)，其中，这些数据被用于优化数字地图。基于“两个车辆F₁、F₂几乎同时识别到同一地标L”的事实，可以求取，上述情况必须是在哪个位置中进行的。因此，间距D可以被用于处理两个车辆F₁、F₂的位置，并且从而可以根据多个测量行驶建立数字地图。

必需的是，两个车辆可以相互“看到”并且这两个车辆检测到至少一个共同的地标L。必需的是，这两个车辆停留在一个区域中，其中，第一车辆可以检测与第二车辆的相对位置，和/或反之，其中，至少对于测量行驶的一个区段必须存在该前提。此外第一车辆必须能够例如借助视觉检验或通过检测号码牌、车辆身份、车辆无线电标识等毫无疑问地识别出第二车辆。当然，可借助多于两个车辆来执行所提出的方法。

虽然前面谈论通过第二车辆F₂来识别第一车辆F₁，当然也可以通过第一车辆F₁识别第二车辆F₂和/或通过这两个车辆F₁、F₂相互识别来实现所述方法。此外，当然这两个车辆可以是联合车队(Flottenverband)的参与者，在该联合车队中可以存在许多相互识别的车辆，这些车辆执行所提出的方法。

有利地，所提出的方法可以作为具有用于在电子计算设备上运行的程序代码单元的软件来实现，由此支持所述方法的容易的可改变性和可适配性。

图4示出用于建立用于自动化车辆的数字地图HAD的设备200的简化方框图。

可看到布置在第一车辆F₁中的检测元件210a，该检测元件用于在测量行驶期间检测地标(未示出)并且用于求取与第二车辆F₂的间距D。检测元件210a可以构造成以下中的一个：视频元件、雷达元件、超声波元件、激光雷达元件、无线电元件、测方位元件。此外，检测元件210a设置用于识别第二车辆F₂，其中，尤其设置，将第二车辆F₂识别成数字地图HAD的建立过程的数据采集参与者。所述识别例如可以借助识别第二车辆F₂的号码牌、第二车辆F₂的无线电标识等来执行。

此外，可看到布置在第一车辆F₁中的传输元件220a，该传输元件与检测元件210a功能连接并且设置用于(优选无线地)传输所检测的数据并且用于将车辆F₁、F₂的限定数据传输给用于建立数字地图HAD的建立装置230。

此外，可看到布置在第二车辆F₂中的用于检测地标并且用于求取与第一车辆F₁的间距D的检测元件210b。此外，可看到传输元件220b，其设置用于传输所检测的数据并且将车辆F₁、F₂的数据传输给用于建立数字地图HAD的建立装置230。

可以在车辆F₁、F₂的测量行驶期间实时地传输所检测的数据。替代或附加地也能够将数据存储在车辆F₁、F₂的暂时存储装置(未示出)中并且在测量行驶结束之后才将这些数据传输给建立装置230。

有利地，所提出的具有所述元件的设备200可以作为具有用于在建立设备230上运行的程序代码单元的软件来实现，由此支持所述设备的容易的可改变性和可适配性。

图5示出具有本发明方法的完成的实施的流程的原理。

在步骤100中，通过第二车辆F₂识别第一车辆F₁或者通过第一车辆F₁识别第二车辆F₂，其中，第一车辆F₁和/或第二车辆F₂被识别为数字地图HAD的建立过程的数据采集参与者。

在步骤110中，求取第一车辆F₁与第二车辆F₂的间距D和/或第二车辆F₂与第一车辆F₁的间距D。

在步骤120中，将车辆F₁、F₂的限定数据和车辆F₁、F₂之间的距离D传输给用于建立数字地图HAD的建立装置240。

专业人员将会以合适的方式改变和/或相互组合本发明特征，而不会偏离本发明的核心。

Claims

1.一种用于建立用于自动化车辆(F₁…F_n)的数字地图(HAD)的方法，具有以下步骤：

通过第二车辆(F₂)识别第一车辆(F₁)或者通过第一车辆(F₁)识别第二车辆(F₂)，其中，所述第一车辆(F₁)和/或所述第二车辆(F₂)被识别为所述数字地图(HAD)的建立过程的数据采集参与者；

求取所述第一车辆(F₁)相对于所述第二车辆(F₂)的间距(D)和/或所述第二车辆(F₂)相对于所述第一车辆(F₁)的间距(D)；和

将所述车辆(F₁,F₂)的限定数据和所述车辆(F₁,F₂)之间的距离(D)传输给用于建立所述数字地图(HAD)的建立装置(240)；

其中，所述第一车辆(F₁)和所述第二车辆(F₂)位于有效检测范围内并且能够识别到彼此，所述第一车辆(F₁)和所述第二车辆(F₂)同时检测到至少一个共同的地标(L)，

其中，所述第二车辆(F₂)识别到第一车辆(F₁)对所述地标(L)进行检测或者所述第一车辆(F₁)识别到所述第二车辆(F₂)对所述地标(L)进行检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助视频、雷达、超声波、激光、无线电、测方位中的至少一个求取所述车辆(F₁,F₂)之间的间距(D)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助对所述车辆(F₁,F₂)的号码牌的识别和/或借助无线电标识来识别所述车辆(F₁,F₂)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测所述车辆(F₁,F₂)的GPS数据并且将其传输给所述建立装置(240)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在传送给所述建立装置(240)之前将所述车辆(F₁,F₂)的数据暂时存储在所述车辆(F₁,F₂)中。

6.一种用于建立用于自动化车辆(F₁…F_n)的数字地图(HAD)的设备(200)，具有：

布置在第二车辆(F₂)中的用于通过所述第二车辆(F₂)识别第一车辆(F₁)并且用于求取所述第二车辆(F₂)相对于所述第一车辆(F₁)的间距(D)的检测元件(210b)；和/或

布置在所述第一车辆(F₁)中的用于通过所述第一车辆(F₁)识别所述第二车辆(F₂)并且用于求取所述第一车辆(F₁)相对于所述第二车辆(F₂)的间距(D)的检测元件(210a)；和

布置在所述第二车辆(F₂)中的用于将所述车辆(F₁,F₂)的限定数据传输给用于建立所述数字地图(HAD)的建立装置(230)的传输元件(220b)；和/或

布置在所述第一车辆(F₁)中的用于将所述车辆(F₁,F₂)的限定数据传输给用于建立所述数字地图(HAD)的建立装置(230)的传输元件(220a)；

其中，所述第一车辆(F₁)和所述第二车辆(F₂)位于其有效检测范围内并且能够识别到彼此，所述第一车辆(F₁)和所述第二车辆(F₂)同时检测到至少一个共同的地标(L)，

7.一种计算机可读的数据载体，在其上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于当其在用于建立数字地图(HAD)的设备(200)上运行时执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的程序代码单元。