CN109313646A - 用于创建经优化的定位地图的方法和设备和用于创建用于车辆的定位地图的方法 - Google Patents

用于创建经优化的定位地图的方法和设备和用于创建用于车辆的定位地图的方法 Download PDF

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Abstract

在此提出的方案涉及一种用于创建用于车辆(138)的经优化的定位地图(105)的方法。所述方法包括提供至少一个定位地图(115)的步骤，所述至少一个定位地图代表地标(137)的由车辆读取单元(135)读取的至少一个位置。此外，所述方法包括通过接口(110)读取雷达地图(120)的步骤，其中，所述雷达地图(120)具有或者描绘所述地标(137)在所述雷达地图(120)中的借助通过卫星(145)进行的雷达测量提供的至少一个另外的位置(505)。最后，所述方法包括以下步骤：在使用所述定位地图(115)和所述雷达地图(120)的情况下生成(315)和存储经优化的定位地图(105)，其中，在生成所述经优化的定位地图(105)时，在使用所述另外的位置的情况下将所述地标(137)的所读取的位置(500)改变和存储为所述地标(137)的经改变的位置(700)，以便创建所述经优化的定位地图(105)。

Description

用于创建经优化的定位地图的方法和设备和用于创建用于车 辆的定位地图的方法
技术领域
本方案从根据独立权利要求的类型的一种设备和一种方法出发。一种计算机程序也是当前的方案的主题。
背景技术
现代的驾驶员辅助系统(英语：Advanced Driver Assistance Systems，简称ADAS)和用于UAD(英语：urban automated driving，城市自动驾驶)、即自动驾驶的高度自动化的车辆系统越来越多地以关于车辆周围环境的详细的知识和状况觉知为前提。为此目的，准确的定位是必要的。存在用于从道路的航拍中提取地标的设备。将这些地标存储在地图中并且接着用于车辆定位。
发明内容
在此背景下，借助在此提出的方案提出根据独立权利要求的、一种用于创建经优化的定位地图的方法、一种使用所述方法的设备、一种用于创建定位地图的方法以及一种相应的计算机程序。通过在从属权利要求中举出的措施能够实现在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进。
提出一种用于创建用于车辆的经优化的定位地图的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：
提供至少一个定位地图，所述至少一个定位地图代表地标的由车辆读取单元读取的至少一个位置；
通过接口读取雷达地图，其中，所述雷达地图具有或者描绘所述地标在所述雷达地图中的借助通过卫星进行的雷达测量提供的至少一个另外的位置；以及
在使用所述定位地图和所述雷达地图的情况下生成和存储经优化的定位地图，其中，在生成所述经优化的定位地图时，在使用所述另外的位置的情况下将所述地标的所读取的位置改变和存储为所述地标的经改变的位置，以便创建所述经优化的定位地图。
所述方法可以例如以软件或者硬件或者以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制设备中执行。
任何以下静态对象可以理解为地标：所述静态对象可以用于车辆定位和/或导航，例如基础设施元件，如交通指示牌或者路灯的杆或者桥形地标牌。经优化的定位地图可以理解为以下地图：在所述地图中，通过考虑来自雷达地图的位置以及来自定位地图的位置来确定地标的至少一个位置。在大多数情况下，所确定的位置非常接近地标的实际的地理位置。因此，所提出的方法用于，在使用雷达地图的情况下优化定位地图。这是有用的，因为例如借助车辆上的车辆读取单元的或车辆中的传感器系统的车辆传感器信号已经生成的定位地图通常是不准确的。因为通过所提出的方案，不准确的定位地图也可以用于创建高度准确的经优化的定位地图，所以在车辆中不需要用于创建定位地图的成本密集的车辆读取单元。
在提供的步骤中，在所述提供的步骤中，所读取的位置代表作为地标的交通基础设施元件的地理位置、尤其杆的杆位置，和/或，在所述读取的步骤中，所述另外的位置可以代表作为地标的交通基础设施元件的地理位置、尤其杆的杆位置，尤其其中，所述杆可以是交通基础设施装置的承载元件。杆、如例如固定在杆上的交通指示牌对于在道路交通中的取向是重要的。但是，路灯和/或电线杆也可以理解为杆。杆由于在大多数情况下高的金属成分也能够被卫星通过雷达很好地识别出。
有利的是，在所述生成的步骤中，在使用所计算的旋转矩阵和/或所计算的平移向量和/或所计算的缩放因子的情况下生成所述经改变的位置。以此方式，在经优化的定位地图中的经改变的位置可以是例如在来自定位地图的位置和来自雷达地图的位置之间的中间值。
在读取的步骤中，在所述读取的步骤中，作为雷达地图可以读取借助TerraSAR-X卫星提供的雷达地图，尤其其中，读取所述地标在所述雷达地图中的借助雷达检测到的另外的位置。该卫星提供地标的高度准确的位置，所述高度准确的位置理想地可以作为取向值用于生成经改变的位置。
此外，可以考虑在此提出的方法的一种实施方式，其具有向布置在所述车辆外部的中央计算机传送所述经优化的定位地图的步骤，尤其其中，在使用无线传输方法的情况下执行所述传送的步骤。以此方式，也可以在另外的车辆中使用在车辆中一次地生成的经优化的定位地图，而在该车辆中不需要生成相应地优化的定位地图。那么可以例如直接从中央计算机下载经优化的定位地图。由此，在此提出的方案的优点也可以应用在以下车辆中：所述车辆未配备有在使用来自雷达地图的数据的情况下优化定位地图的特性。
根据一种另外的实施方式，在此也提出一种用于创建用于车辆的定位地图的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：
通过接口读取在所述车辆的周围环境中的地标的至少一个位置；以及，
在使用所述地标的所读取的位置的情况下产生所述定位地图。
所述方法可以用于提供对于先前提出的方法所需的定位地图。
在此提出的方案的一种这样的实施方式是特别有利的，在所述实施方式中，在所述读取的步骤中，读取所述地标的借助光学的、激光雷达支持的和/或雷达支持的传感器系统或者所述车辆的车辆读取单元检测到的位置。在大多数情况下，可以以此方式多次地使用成批地安装在车辆中的传感器，以便在在此提出的方案中例如同样地创建定位地图。
此外，在此提出一种设备，所述设备具有构造用于实现和/或实施在此提出的方法的实施方式的步骤的单元或者接口。通过所述方案的、以设备形式的实施变型方案也可以快速和高效地解决所述方案所基于的任务。
为此，所述设备可以布置在车辆中或者构造成被布置在车辆中。
一种具有程序代码的计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或者存储介质，如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且尤其用于当在计算机或者设备上执行程序产品或者程序时实施、实现和/或控制根据先前描述的实施方式之一的方法的步骤。
附图说明
在图中和在接下来的描述中详细地阐述在此提出的方案的实施例。
图1示出根据一个实施例的、用于创建经优化的定位地图的设备的示意性的示图；
图2示出根据一个实施例的设备的示意性的示图；
图3示出根据一个实施例的、用于创建经优化的定位地图的方法的流程图；
图4示出根据一个实施例的、用于创建定位地图的方法的流程图；
图5示出根据一个实施例的、地标在定位地图上的位置的和地标在雷达地图上的另外的位置的示意性的示图；
图6示出根据一个实施例的、在位置和另外的位置之间的关系的示意性的示图；以及
图7示出根据一个实施例的、在经优化的定位地图中的经改变的位置的示意性的示图。
在当前方案的有利的实施例的后续描述中，对于在不同附图中示出并且起类似作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中，不重复描述这些元件。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的、用于创建经优化的定位地图105的设备100的示意性的示图。设备100包括用于读取定位地图115的接口110、用于读取雷达地图120的接口110和生成装置125。根据该实施例，设备100包括仅仅一个用于读取的接口110，该接口构造用于，作为接口110用于读取定位地图115和雷达地图120。根据一个替代的实施例，设备100也可以具有两个单独的、用于读取定位地图115和雷达地图120的接口110。
用于读取定位地图115的接口110构造用于提供至少一个定位信号130，所述至少一个定位信号代表定位地图，在所述定位地图中，描绘地标137在所述定位地图115中的由车辆读取单元135读取的位置。根据该实施例，地标137作为交通指示牌构成。根据该实施例，车辆读取单元135布置在车辆138上或者车辆138中并且构造用于读取车辆传感器信号139并且由该车辆传感器信号138产生定位地图115，其中，车辆传感器信号139代表地标137的位置。车辆传感器信号139可以例如通过车辆138的光学的、雷达支持的或者激光雷达支持的传感器系统产生，其方式是，例如检测到如作为地标137的交通指示牌的杆这样的交通基础设施元件的地理坐标并且将其记录到地图中。为此，可以例如使用定位系统如GPS、GLONASS或者GALLILEO定位系统，以便辨识车辆138的当前的地理位置并且在使用地标137的、来自车辆传感器系统(所述车辆传感器系统可以通过车辆读取单元135构成)的定位数据的情况下求取地标在定位地图115中的地理位置。
用于读取雷达地图120的接口110构造用于读取至少一个雷达地图信号140，所述至少一个雷达地图信号代表通过卫星145产生和提供的雷达地图120，其中，在该雷达地图120中，已经被用于产生定位地图120的地标137现在作为地标137的另外的位置记录在雷达地图120中。以此方式，可以通过不同的测量、即一方面通过借助车辆传感器系统的定位和另一方面通过借助卫星145的雷达的定位来求取地标137的地理位置。
生成装置125构造用于在使用定位地图115和雷达地图120的情况下生成和存储经优化的定位地图105，其中，在生成315经优化的定位地图105时，在使用另外的位置的情况下将地标137的所读取的位置改变和存储为地标137的经改变的位置，以便创建经优化的定位地图105。
此外，设备100构造用于从定位地图115读取信息，所述信息例如不可以直接通过传感机构如所述车辆的或者一个车辆138的车辆读取单元135来察觉和/或读取。例如关于在传感器探测区域之外的行车道走向以及关于交通法规的信息属于此，所述信息可以存储在定位地图115中。这些信息也可以存储在经优化的定位地图105中。
接下来，还一次地更准确地阐述根据图1已经描述的细节：
所述方案能够实现，通过与更准确的雷达地图120匹配、即比较来优化定位地图115。因此，雷达地图120是在至例如用于车辆138的高度自动化的车辆系统的途中的决定性的组成部分。在此，在经优化的定位地图105中的经改变的位置比以下这样的位置准确得多和可靠得多：所述位置已经例如仅仅借助用于执行具有大约0.3m的标准偏差的定位的应用的GPS求取到，或者借助高度准确的dGPS模块求取到，所述dGPS模块虽然在理论上达到0.02m的准确度，但由于多路传播和屏蔽效应而在城市的环境中仅仅不可靠地起作用。
到目前为止，高度准确的定位地图115的创建意味着非常高的成本花费，因为在此其中必须注意以下方面。不允许出现定位地图115的失真，也就是说，在定位地图115中在对象、即地标137之间的间距不允许承受强的误差。此外，重要的是，以确定的准确性记载作为地标137记录在定位地图115中的对象。
所提出的方案因此在恰好该处着手。在此，通过以在车辆138上的车辆读取单元135形式的常规的传感机构记录定位地图115，并且在使用例如TerraSAR-X卫星145的高度准确的雷达地图120的情况下优化定位地图115。借助TerraSAR-X卫星145可以在最短的时间内创建高度准确的雷达地图120。单单雷达地图120的详细内容不足够，因为仅仅如杆、例如路灯和指示牌这样的地标137在确定的条件下好地可见。在此，以另外的位置形式的高度准确的杆位置可以在全球坐标中说明。又使用雷达地图信号140，以便优化较不准确的、通过车辆138记录的定位地图115。附加地，可以使用以在车辆138中的车辆读取单元135形式的、更简单和因此成本更便宜的测量结构并且因此优化地图材料的成本和质量。
所提出的设备100构造用于，创建高度准确的地图、经优化的定位地图105以便创建车辆定位。为此，首先借助车辆138、例如测量车辆创建周围环境的定位地图115。定位地图115根据车辆读取单元135还是带有不准确性的/带有噪声的。因此，使用具有用于各个地标类型的高度准确的位置信息的地图、雷达地图120。利用与雷达地图120相应的雷达地图信号140或者保存在雷达地图120中的另外的位置，以便改进定位地图115的准确性。通过该改进，可以根据经优化的定位地图105的必需的准确性来使用成本便宜的传感机构来创建定位地图115。因此，所述方案有助于有利地影响定位地图115的准确性并且有助于减小用于地图创建的成本。
定位地图115可以包括激光雷达传感器的所标记的云点或者静态对象的位置的列表。所述方案能够实现，避免例如由于在匹配传感器测量时的不准确性引起的、传感机构的测量噪声以及在经优化的定位地图105上的失真。
图2示出根据一个实施例的设备100的示意性的示图。在此，这可以涉及根据图1描述的设备100，在这里，示出所述设备仅仅为了更好的清晰性。
图3示出根据一个实施例的、用于创建经优化的定位地图的方法300的流程图。在此，可以涉及一种方法300，所述方法可以由根据之前的附图描述的设备实施。
在提供的步骤305中，至少提供所述一个定位地图115，所述一个定位地图代表地标137的由车辆读取单元135读取的至少一个位置。在读取的步骤310中，通过接口110读取雷达地图120，其中，雷达地图120具有或者描绘地标137在雷达地图120中的借助通过卫星145进行的雷达测量提供的至少一个另外的位置。最后，在生成和存储的步骤315中，在使用定位地图115和雷达地图120的情况下生成和存储经优化的定位地图105，其中，在生成315经优化的定位地图105时在使用另外的位置的情况下将地标137的所读取的位置改变和存储为地标137的经改变的位置700，以便创建经优化的定位地图105。
图4示出根据一个实施例的、用于创建定位地图的方法400的流程图。在此，可以涉及一种方法400，所述方法构造用于，创建根据图1描述的定位地图。
在读取的步骤405中，可以通过接口110读取地标137在车辆138的周围环境中的至少一个位置。在产生定位地图115的步骤410中，现在，可以在使用地标137的所读取的位置的情况下产生定位地图。
图5示出根据一个实施例的、地标在定位地图115上的位置500和地标在雷达地图120上的另外的位置505的示意性的示图。在此，可以涉及根据图1描述的定位地图115和雷达地图120。根据该实施例，地标位置510表明地标的实际位置。根据图5可看到，与在雷达地图120中的另外的位置505偏离在雷达地图120中的地标位置510相比，在定位地图115中的位置500更强地偏离在定位地图115中的地标位置510。
图6示出根据一个实施例的、在位置500和另外的位置505之间的关系600的示意性的示图。在此，可以涉及根据图5示出的位置500和另外的位置505，所述位置和所述另外的位置在这里相互重叠地示出。在使用所计算的旋转矩阵和/或所计算的平移向量和/或所计算的缩放因子的情况下生成根据图7示出的经改变的位置，所述旋转矩阵/平移向量/缩放因子代表位置500与另外的位置505的关系600。
在生成经改变的位置时，使用匹配算法，以便使地标的位置500与地标的另外的位置505匹配和对应，即确定在定位地图中和在雷达地图120中的地标之间的关系600，定位地图也可以称作车辆地图，雷达地图也可以称作卫星地图。结果是旋转矩阵、平移向量和缩放因子。根据所计算的旋转和平移可以确定定位地图的全球的定向。通过缩放可以校正定位地图。在该过程之后，已知世界坐标。此外，已经校正经优化的定位地图，从而经优化的定位地图的准确性和一致性被改进。
通过经优化的定位地图的生成可以使经优化的定位地图的准确性与定位地图的准确性相比显著地改进。这能够实现在创建定位地图时的多个要点：
在根据先前描述的途径在创建定位地图和进行其优化时使用高度准确的传感机构和优化方法的情况下，可以创建高度准确的经优化的定位地图。
在根据以上描述的途径使用不准确的传感机构和优化方法用于创建定位地图和进行其经优化的情况下，可以创建准确的经优化的定位地图。
因此，在配备例如测量车辆和用于创建定位地图的其他硬件时的节省是可能的。
所述方案的优点在于降低用于高度准确的定位地图的创建的成本以及在于通过经改变的位置改进定位地图的位置500在全球的坐标中绝对的准确性以及相对于其他的地标的准确性。
与用于从道路的航拍中提取地标的设备不同，所述方案旨在，通过借助高度准确的雷达地图创建经优化的定位地图来优化定位地图的准确性。
图7示出根据一个实施例的、在经优化的定位地图105中的经改变的位置700的示意性的示图。在此，可以涉及根据以上的附图描述的经优化的定位地图105。
概括地，大致地绘出在此提出的方案。首先，由卫星记录一些雷达地图或者至少一个雷达地图并且提取地标。在这里，例如钢箭的足点由于在雷达辐射中特别的反射特性而可以被视为地标。该雷达地图然后设有相对少、但是高度准确的、基于地理坐标的地标，所述地标在这里称作另外的位置。并行地或者在时间上在前或者在时间上在后地，车辆可以记录测量数据并且生成定位地图。该定位地图相当不准确，因为可能没有使用过参考传感机构。现在，定位地图借助雷达地图来优化，但也可以被用于探测定位地图的改变。通过该优化获得的地图在此称作经优化的定位地图。经优化的定位地图例如由后端服务器提供给任意的车辆系统以供使用，以便使车辆系统的定位模块能够进行定位。
如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，则这可以解读如下：所述实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征，而且具有第二特征；并且根据另一种实施方式或者仅仅具有第一特征，或者仅仅具有第二特征。

Claims (11)

1.一种用于创建用于车辆(138)的经优化的定位地图(105)的方法(300)，其中，所述方法(300)至少包括以下步骤：
提供(305)至少一个定位地图(115)，所述至少一个定位地图代表地标(137)的由车辆读取单元(135)读取的至少一个位置(500)；
通过接口(110)读取(310)雷达地图(120)，其中，所述雷达地图(120)具有或者描绘所述地标(137)在所述雷达地图(120)中的借助通过卫星(145)进行的雷达测量提供的至少一个另外的位置(505)；以及
在使用所述定位地图(115)和所述雷达地图(120)的情况下生成(315)和存储经优化的定位地图(105)，其中，在生成(315)所述经优化的定位地图(105)时，在使用所述另外的位置的情况下将所述地标(137)的所读取的位置(500)改变和存储为所述地标(137)的经改变的位置(700)，以便创建所述经优化的定位地图(105)。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，在所述提供(305)的步骤中，所读取的位置(500)代表作为地标(137)的交通基础设施元件的地理位置、尤其杆的杆位置，和/或，在所述读取(310)的步骤中，所述另外的位置(505)代表作为地标(137)的交通基础设施元件的地理位置、尤其杆的杆位置，尤其其中，所述杆是交通基础设施装置的承载元件。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法(300)，其中，在所述生成(315)的步骤中，在使用所计算的旋转矩阵和/或所计算的平移向量和/或所计算的缩放因子的情况下生成所述经改变的位置(700)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法(300)，其中，在所述读取(310)的步骤中，作为雷达地图(120)读取借助TerraSAR-X卫星(145)提供的雷达地图(120)，尤其其中，读取所述地标(137)在所述雷达地图(120)中的借助雷达检测到的另外的位置(505)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法(300)，其具有向布置在所述车辆(138)外部的中央计算机传送所述经优化的定位地图(105)的步骤，尤其其中，在使用无线传输方法的情况下执行所述传送的步骤。
6.一种用于创建用于车辆(138)的定位地图(115)的方法(400)，其中，所述方法(400)至少包括以下步骤：
通过接口(110)读取(405)在所述车辆(138)的周围环境中的地标(137)的至少一个位置(500)；以及，
在使用所述地标(137)的所读取的位置(500)的情况下产生(410)所述定位地图(115)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述读取(405)的步骤中，读取所述地标(137)的借助光学的、激光雷达支持的和/或雷达支持的传感器系统或者所述车辆(138)的车辆读取单元(137)检测到的位置(500)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(300)，其中，应用在使用根据权利要求6或7所述的方法(400)的情况下创建的定位地图(115)。
9.一种设备(102)，其具有至少一个接口(110)和装置(125)，所述装置构造用于实施和/或控制根据以上权利要求1至5或权利要求6至7中任一项所述的方法(300，400)中的一种。
10.一种计算机程序，所述计算机程序设置用于实施和/或控制根据权利要求1至5中任一项所述的方法(300)和/或根据权利要求6或7所述的方法(400)。
11.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求10所述的计算机程序。
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