CN110361016B - 一种建图方法和建图系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建图方法和建图系统，属于建图技术领域。该建图方法包括以下步骤：采集原始建图信息；依据道路场景需求将所述原始建图信息处理成与道路场景相关联的高级建图信息；根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图；获取世界地图，根据所述局部地图对世界地图进行更新。本发明还提供了执行上述建图方法的建图系统。本发明的建图方法和建图系统能够节约计算资源和存储资源并提地图传输的实时性。

Description

一种建图方法和建图系统

技术领域

本发明涉及建图技术领域，特别是涉及一种建图方法和建图系统。

背景技术

高精建图技术是自动驾驶落地的关键步骤，考虑到可以基于车路协同系统进行高精建图，车路协同系统具有设备分散和冗余特性可以极大提高自动驾驶建图的精确性和鲁棒性。车路协同系统使得各个车辆和路端设备和后台服务器实现信息共享，提高了信息资源的整合和利用效率。

自动驾驶在不同道路场景下对地图属性的需求是不同的。高速，城市快速路等人流，车流低的场景相比城市中心等人流，车流密集场景对地图属性的需求大大降低。

若采用当前主流的建图方法(保持地图属性一致)则会造成计算资源和存储资源的极大浪费，也降低了地图传输的实时性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种建图方法和建图系统，能够节约计算资源和存储资源并提地图传输的实时性。

本发明的另一个目的是要提供一种基于建图传感器的性能表现和道路场景需求的高精建图系统。

特别地，本发明提供了一种建图方法，包括以下步骤：

采集原始建图信息；

依据道路场景需求将所述原始建图信息处理成与道路场景相关联的高级建图信息；

根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图；

获取世界地图，根据所述局部地图对所述世界地图进行更新。

可选地，将所述原始建图信息处理成信息量与道路场景相关联的高级建图信息，包括：

在人车流密集的道路场景将所述原始建图信息处理成具有第一预设信息量的所述高级建图信息；

在人车流稀疏的道路场景将所述原始建图信息处理成具有第二预设信息量的所述高级建图信息；

所述原始建图信息为通过信息采集单元获取的原始数据，所述第一预设信息量大于所述第二预设信息量。

可选地，所述根据所述局部地图更新世界地图，包括：

对建立所述局部地图的所述信息采集单元的性能参数和采集时的环境信息进行建图信息评分；

对所述局部地图的地图信息与所述世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分；

在所述建图信息评分大于第一阈值且所述相似性评分大于第二阈值时采用所述局部地图的地图信息更新所述世界地图。

可选地，所述采集原始建图信息，包括：

通过设置于建图载体的信息采集单元采集所述原始建图信息，所述建图载体包括固定的路端设备和移动建图载体。

可选地，所述根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图，包括：

若分析所述移动建图载体不具备建图能力或所述移动建图载体不被允许建图，将所述高级建图信息发送至所述路端设备或后台服务器，且由所述路端设备或所述后台服务器建立所述局部地图。

可选地，该建图方法还包括：

发送所述移动建图载体定位导航所需的区域地图；

将所述高级建图信息与所述区域地图的相关区域的地图信息进行的相似性进行相似性评分；

在相似性评分低于第三阈值时，将所述区域地图判断为无效。

本发明还提供了一种建图系统，包括：

建图载体，设有用于采集原始建图信息的信息采集单元，并用于依据道路场景需求将所述原始建图信息处理成与道路场景相关联的高级建图信息；和

处理单元，用于根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图，并用于获取世界地图并根据所述局部地图对所述世界地图进行更新。

可选地，所述建图载体包括固定的路端设备和移动建图载体，且所述处理单元包括所述路端设备和后台服务器。

可选地，所述路端设备和所述后台服务器用于对建立所述局部地图的信息采集单元的参数进行建图信息评分，还用于对所述局部地图的地图信息与所述世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分，并在所述建图信息评分大于第一阈值且所述相似性评分大于第二阈值时采用所述局部地图的地图信息更新所述时间地图。

可选地，该建图系统还包括：

高精定位模块，用于获取所述移动建图载体的位置信息和姿态信息，以使得所述路端设备和所述后台服务器根据所述位置信息、所述姿态信息和所述信息采集单元的探测半径确定所述相关区域。

本发明的建图方法和建图系统基于道路场景的需求，建立了具有不同级别的地图属性的局部地图，并根据该局部地图更新世界地图，使得世界地图的地图信息具与道路场景相关，因此可以避免各个区域地图属性一致导致的计算资源和存储资源的极大浪费，同时提供了地图传输的实时性。

进一步地，根据道路场景的人车流密集程度来确定如何处理原始建图信息。在人车流密集程度高的区域，例如城市中心、交通事故频发路段建立地图属性高的地图，在人车流密集程度低的区域，例如高速公路、立交桥、城市快速路和高架等路段建立地图属性低的地图。这样根据道路场景对地图属性进行调整，可以减小部分局部地图和世界地图的体积，减小存储资源的占用，提高了地图传输的实时性。

进一步地，该建图方法融合了信息采集单元的性能参数、天气情况等环境信息以及比对新建的局部地图和世界地图相关区域得到的相似程度信息，世界地图是否更新取决于局部地图的建图信息评分和相似性评分是否满足条件，因此具有更高地可靠性和准确性，从而建立高精度的世界地图。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的建图方法的流程框图；

图2是根据本发明另一个实施例的建图方法的子流程框图；

图3是根据本发明另一个实施例的建图方法的相似性评分中的相关区域示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的建图方法的子流程框图；

图5是根据本发明一个实施例的建图系统的示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的建图系统的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的建图方法的流程框图。如图1所示，本发明提供了一种建图方法，其一般性地利用包括以下步骤：

S10：采集原始建图信息。

S20：依据道路场景需求将原始建图信息处理成与道路场景相关联的高级建图信息。

S30：根据高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图；

S40：获取世界地图，根据局部地图对世界地图进行更新。

本实施例的建图方法基于道路场景的需求，建立了具有不同级别的地图属性的局部地图，并根据该局部地图更新世界地图，使得世界地图的地图信息具与道路场景相关，因此可以避免各个区域地图属性一致导致的计算资源和存储资源的极大浪费，同时提供了地图传输的实时性。

一个实施例中，该地图属性包括地图精度、图层厚度和地图体积等参数。地图属性的级别越高，表示该地图具有更高的地图精度、更大的图层厚度(即包含了更多的地图信息)、更大的单位地图体积；地图属性低则反之。

另一个实施例中，S30包括：

在人车流密集的道路场景将原始建图信息处理成具有第一预设信息量的高级建图信息；在人车流稀疏的道路场景将原始建图信息处理成具有第二预设信息量的高级建图信息。其中，原始建图信息为通过信息采集单元获取的原始数据，第一预设信息量大于第二预设信息量。

也就是说，根据道路场景的人车流密集程度来确定如何处理原始建图信息。在人车流密集程度高的区域，例如城市中心、交通事故频发路段建立地图属性高的地图，在人车流密集程度低的区域，例如高速公路、立交桥、城市快速路和高架等路段建立地图属性低的地图。这样根据道路场景对地图属性进行调整，可以减小部分局部地图和世界地图的体积，减小存储资源的占用，提高了地图传输的实时性。

图2是根据本发明另一个实施例的建图方法的子流程框图。如图2所示，一个实施例中，S40包括：

S41：对建立局部地图的信息采集单元的性能参数和采集时的环境信息进行建图信息评分。

S42：对局部地图的地图信息与世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分。

S43：判断建图信息评分是否大于第一阈值。若是，进入S44；否则不更新世界地图。

S44：判断相似性评分是否大于第二阈值。若是，进入S45；否则不更新世界地图。

S45：采用局部地图的地图信息更新世界地图。

其中，第一阈值和第二阈值的具体数值可以通过算法的评分或者工程师的经验得到。

本实施例的建图方法融合了信息采集单元的性能参数、天气情况等环境信息以及比对新建的局部地图和世界地图相关区域得到的相似程度信息，世界地图是否更新取决于局部地图的建图信息评分和相似性评分是否满足条件，因此具有更高地可靠性和准确性，从而建立高精度的世界地图。

一个实施例中，S41中的建图信息评分包括激光雷达评分、摄像头评分和毫米波雷达评分等。具体的评分方式见下表1。

表1

表1中，function1，function2，function3，function4的具体数学描述可以通过工程师的经验获得。从表1的内容可知，建图信息评分考虑了各个传感器自身的性能参数以及环境因素，例如降雪等级、光照等级等，从而提高建图信息的可靠性。

在其他实施例中，建图信息评分还可以包括其他信息采集单元对应的评分。

一个实施例中，S42中的相似性评分可以根据地图类型有不同的方法，例如栅格地图可以使用ICP(Iterative Closest Point)或NDT(Normal Distribution Transform)等算法，矢量地图可以使用特征或标志匹配的方法例如匹配两张地图中车道线，路牌，建筑物的空间位置等，具体计算公式如下：

其中，Score_similarity表示相似性评分，a∩b表示a和b之间相似或相同的信息，即用比值的形式判断局部地图与世界地图中的相关区域的地图信息的相似性。

图3是根据本发明另一个实施例的建图方法的相似性评分中的相关区域示意图。S42中相关区域的确定，可以由高精定位模块和建图所用的传感器决定。具体地，如图3所示，通过高精定位模块获取自车的位置信息和姿态信息，以自车的位置A为中心，以建图所用的传感器的探测半径画圆(图3中的点画线圆)，相关区域即为外接于该圆的正方形区域(图3中的实线正方形)。

如图2所示，另一个实施例中，S40还包括：

S46：在建图信息评分不大于第一阈值或相似性评分不大于第二阈值时，判断是否根据局部地图强制更新世界地图。若是，进入S44；否则不更新世界地图。通过设置是否进行强制更新的判断步骤可以应对一下特殊情况，例如程序出错。

另一个实施例中，S10包括：通过设置于建图载体10的信息采集单元采集原始建图信息，建图载体10包括固定的路端设备11和移动建图载体12。

本实施例通过固定的路端设备11和移动建图载体12，例如车辆121、无人飞行器122等采集原始建图信息，形成车路协同的建图方法。联网的车辆121 或无人飞行器122可以共享建图信息，提高了资源的再利用率。所有联网的车辆121、无人飞行器122和路端设备11的自身信息和采集到的建图信息基于网络传输整合在一起做融合建图，规避了单车物理位置的局限性。

图4是根据本发明另一个实施例的建图方法的子流程框图。如图4所示，一个实施例中，S30包括：

S21：判断移动建图载体12是否具备建图能力。若是进入S22，否则进入 S23。

S22：判断是否允许移动建图载体12进行建图。若是进入S24，否则进入 S23。

S23：将高级建图信息发送至路端设备11或后台服务器21。然后进入S25。

S24：由移动建图载体12建立局部地图。

S25：通过路端设备11或后台服务器21建立局部地图。

一般地，路端设备11上布置有重量级的计算设备和建图传感器，后台服务器21布置有更为强大的计算设备集群。而移动建图载体12，例如车辆121，布置有建图传感器和轻量级计算设备。由于车辆121有限的计算能力，其只需建立局部地图或收集原始建图信息，在不具备建图能力时将高级建图信息上传到路端设备11或后台服务器21做进一步处理。这样可以更好地分配建图任务，各司其职，物尽其用，有利于提高建图精度。

一个实施例中，该建图方法还包括以下步骤：

发送移动建图载体12定位导航所需的区域地图。该区域地图是世界地图的一部分，用于车辆121在地图涵盖的区域内定位导航使用。

将高级建图信息与区域地图的相关区域的地图信息进行的相似性进行相似性评分，相关区域的确定和相似性评分方式见上述实施例。

在相似性评分低于第三阈值时，将区域地图判断为无效。

本实施例提供了一种地图的检查机制，将相似性不高的区域地图视为无效的地图信息，将不采用该区域地图，达到检查地图是否有效的作用。

图5是根据本发明一个实施例的建图系统100的示意图。如图5所示，本发明还提供了一种建图系统100，其一般性地可以包括建图载体10和处理单元 20。建图载体10设有用于采集原始建图信息的信息采集单元，并用于依据道路场景需求将原始建图信息处理成与道路场景相关联的高级建图信息。处理单元20用于根据高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图，还用于获取世界地图并根据局部地图对世界地图进行更新。

本实施例的建图系统100通过建图载体10建立了具有不同级别的地图属性的局部地图，通过处理单元20根据该局部地图更新世界地图，使得世界地图的地图信息具与道路场景相关，因此可以避免各个区域地图属性一致导致的计算资源和存储资源的极大浪费，同时提供了地图传输的实时性。

图6是根据本发明另一个实施例的建图系统100的示意图。如图6所示，建图载体10包括固定的路端设备11和移动建图载体12，且处理单元20包括路端设备11和后台服务器21。该移动建图载体12包括车辆121和无人飞行器 122等，每一移动建图载体12上可设有多个信息采集单元，即各种建图传感器，如前文所说的激光雷达、摄像头和毫米波雷达等。

本实施例通过固定的路端设备11和移动建图载体12采集原始建图信息，形成车路协同的建图方法。联网的车辆121或无人飞行器122可以共享建图信息，提高了资源的再利用率。所有联网的车辆121、无人飞行器122和路端设备11的自身信息和采集到的建图信息基于网络传输整合在一起做融合建图，规避了单车物理位置的局限性。

另外，路端设备11上通常布置有重量级的计算设备和建图传感器，后台服务器21布置有更为强大的计算设备集群。而移动建图载体12，例如车辆121，布置有建图传感器和轻量级计算设备。由于车辆121有限的计算能力，其只需建立局部地图或收集原始建图信息，在不具备建图能力时将高级建图信息上传到路端设备11或后台服务器21做进一步处理。这样可以更好地分配建图任务，各司其职，物尽其用，有利于提高建图精度。

另一个实施例中，路端设备11和后台服务器21用于对建立局部地图的信息采集单元的参数进行建图信息评分，还用于对局部地图的地图信息与世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分，并在建图信息评分大于第一阈值且相似性评分大于第二阈值时采用局部地图的地图信息更新时间地图。建图信息评分和相似性评分的具体方法可参见上述实施例，在此不再赘述。

本实施例融合了信息采集单元的性能参数、天气情况等环境信息以及比对新建的局部地图和世界地图相关区域得到的相似程度信息，世界地图是否更新取决于局部地图的建图信息评分和相似性评分是否满足条件，因此具有更高地可靠性和准确性，从而建立高精度的世界地图。

一个实施例中，该建图系统100还包括高精定位模块(未示出)，该高精定位模块用于获取移动建图载体12的位置信息和姿态信息，以使得路端设备 11和后台服务器21根据位置信息、姿态信息和信息采集单元的探测半径确定相关区域。相关区域的确定方式参见上述实施例，在此不再赘述。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种建图方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集原始建图信息；

依据道路场景需求将所述原始建图信息处理成信息量与道路场景相关联的高级建图信息；

根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图；

获取世界地图，根据所述局部地图对所述世界地图进行更新；

根据所述局部地图对所述世界地图进行更新的步骤，包括：

对建立所述局部地图的信息采集单元的性能参数和采集时的环境信息进行建图信息评分；

对所述局部地图的地图信息与所述世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分；

在所述建图信息评分大于第一阈值且所述相似性评分大于第二阈值时采用所述局部地图的地图信息更新所述世界地图。

2.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，将所述原始建图信息处理成信息量与道路场景相关联的高级建图信息，包括：

在人车流密集的道路场景将所述原始建图信息处理成具有第一预设信息量的所述高级建图信息；

在人车流稀疏的道路场景将所述原始建图信息处理成具有第二预设信息量的所述高级建图信息；

所述原始建图信息为通过信息采集单元获取的原始数据，所述第一预设信息量大于所述第二预设信息量。

3.根据权利要求1所述的建图方法，其特征在于，所述采集原始建图信息，包括：

通过设置于建图载体的信息采集单元采集所述原始建图信息，所述建图载体包括固定的路端设备和移动建图载体。

4.根据权利要求3所述的建图方法，其特征在于，所述根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图，包括：

若分析所述移动建图载体不具备建图能力或所述移动建图载体不被允许建图，将所述高级建图信息发送至所述路端设备或后台服务器，且由所述路端设备或所述后台服务器建立所述局部地图。

5.根据权利要求4所述的建图方法，其特征在于，还包括：

发送所述移动建图载体定位导航所需的区域地图；

将所述高级建图信息与所述区域地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分；

在相似性评分低于第三阈值时，将所述区域地图判断为无效。

6.一种建图系统，其特征在于，包括：

建图载体，设有用于采集原始建图信息的信息采集单元，并用于依据道路场景需求将所述原始建图信息处理成信息量与道路场景相关联的高级建图信息；和

处理单元，用于根据所述高级建图信息建立具有不同级别的地图属性的局部地图，并用于获取世界地图并根据所述局部地图对所述世界地图进行更新；

所述建图载体包括固定的路端设备和移动建图载体，且所述处理单元包括所述路端设备和后台服务器；

所述路端设备和所述后台服务器用于对建立所述局部地图的信息采集单元的参数进行建图信息评分，还用于对所述局部地图的地图信息与所述世界地图的相关区域的地图信息的相似性进行相似性评分，并在所述建图信息评分大于第一阈值且所述相似性评分大于第二阈值时采用所述局部地图的地图信息更新所述世界地图。

7.根据权利要求6所述的建图系统，其特征在于，还包括：

高精定位模块，用于获取所述移动建图载体的位置信息和姿态信息，以使得所述路端设备和所述后台服务器根据所述位置信息、所述姿态信息和所述信息采集单元的探测半径确定所述相关区域。

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