CN111024095A - 用于定位车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于定位车辆的方法(100)，所述方法具有以下方法步骤：‑提供第一地图(11)、参考地图(10)和第一变换地图(21)，其中，所述第一变换地图(21)包含至少一个与地点有关的、从所述第一地图(11)的姿态到所述参考地图(10)的相应姿态的第一变换(31)，‑关于所述第一地图(11)来求取所述车辆的第一姿态(41)，‑借助第一变换(31)将所述第一姿态(41)变换到所述参考地图(10)上。

Description

用于定位车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于定位车辆的方法。
背景技术
由公开文本DE 10 2012 016 800 A1已知一种用于对要在被绘制地图的环境中的预给定行驶区域内定位的车辆的车辆位置进行求取的方法。通过对至少一个预确定的车辆部件的位置数据的分析评估来确定车辆位置。位置数据由固定布置在被绘制地图的环境内的多个位置感测传感器来提供。
由公开文本DE 10 2016 117 123 A1已知一种用于定位自动化车辆的方法，其中，基于雷达感知信息和其它与导航相关的数据来确定车辆的地点。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种用于定位车辆的改进方法。该任务通过用于定位车辆的本发明方法来解决。在优选实施方式中给出本发明的有利扩展方案。
用于定位车辆的方法包括以下方法步骤：提供第一地图、参考地图和第一变换地图。第一变换地图包含至少一个与地点有关的、从第一地图的姿态(Pose)到参考地图的相应姿态的第一变换。关于第一地图来求取车辆的第一姿态。该第一姿态借助第一变换被变换到参考地图上。
有利地，通过所述方法可以对车辆持续定位，尽管第一地图和参考地图相对彼此可能有偏差。代替关于参考地图来匹配第一地图本身，在所述方法中仅考虑，如何能够将第一姿态从第一地图的坐标系换算到参考地图的坐标系中。由此，可以有利地省去将第一地图匹配于参考地图或者省去将参考地图匹配于第一地图。
在一个实施方式中，第一变换包括平移和/或旋转。有利地，可以通过平移和/或旋转来补偿第一地图与参考地图之间的、复杂且与地点有关的偏差。
在一个实施方式中，所述方法包括在求取车辆的第一姿态之前的以下附加方法步骤：对第一地图和第一变换地图进行更新。有利地，可以通过更新第一地图和第一变换地图保证，即使在匹配了第一地图的情况下也还能持续地借助参考地图来利用第一地图。
在一个实施方式中，提供第一变换地图包括以下方法步骤：提供另外的地图、另外的变换地图和附加的变换地图。另外的变换地图包含至少一个与地点有关的、从第一地图的姿态到另外的地图的相应姿态的另外变换。附加的变换地图包含至少一个与地点有关的、从另外的地图的姿态到参考地图的相应姿态的附加变换。通过将另外的变换地图与附加的变换地图关联来提供第一变换地图。
有利地，如果另外的变换地图和附加的变换地图可用，那么可以提供第一变换地图，而不必对该第一变换地图进行地图绘制。
在一个实施方式中，提供多个地图和多个对应于所述地图的变换地图。每个变换地图包含至少一个与地点有关的、从对应的地图的姿态到参考地图的相应姿态的变换。车辆的多个姿态被求取。每个姿态分别涉及一个地图。每个姿态借助对应的变换被变换到参考地图上。
有利地，由此能够实现车辆的多模块化定位，即基于多个定位系统的定位。多个地图例如可以包括定位地图。定位地图例如可以构造为雷达定位地图、摄像机定位地图或激光雷达定位地图。这些定位地图中的每一个包含一些特征，这些特征构造为地图特定的签名并且分别能够借助地图特定的车辆传感器单元来感测。由此可以求取车辆的多个姿态，其中，所求取的姿态分别涉及一个定位地图。
在一个实施方式中，所述方法包括以下另外的方法步骤：通过将多个姿态融合来求取总姿态。有利地，可以通过求取总姿态来改善车辆的定位精度。
在一个实施方式中，通过求取加权平均值来对多个姿态进行融合。有利地，在定位车辆时可以通过求取加权平均值考虑所求取的姿态的精度。
本发明的上述特性、特征和优点以及类型和方式如已被实现那样在理解上结合对实施例的以下描述更清楚和明确，这些实施例将结合附图来阐述。
附图说明
在此，在各个示意图中示出：
图1用于定位车辆的方法的方法步骤，
图2所述方法的图示，
图3根据所述方法的一个扩展方案的对第一变换地图的提供，和
图4根据另一扩展方案的方法的图示。
具体实施方式
在图1中示出用于定位车辆的方法100。
所述车辆可以是任意一种机动车。所述车辆例如可以构造为自动化车辆。自动化车辆可以借助自动驾驶功能来控制。在下面的说明书中，车辆始终被称为自动化车辆。然而，下面的说明书不局限于自动化车辆而是也适用于一般车辆。
为了能够在自动化车辆的运行中利用现有的地图信息，需要在地图上定位自动化车辆。这例如可以借助GPS或DGPS(差分GPS)来进行。在此，在规划地图上定位自动化车辆。
为了提高定位的精度和可用性，通常使用附加的定位地图。定位地图包含在自动化车辆的环境中能够借助自动化车辆的传感器单元感测的特征。这使得能够借助传感器单元来定位自动化车辆。
定位地图例如可以构造为雷达定位地图、摄像机定位地图或激光雷达定位地图。雷达定位地图包含构造为雷达签名的特征，所述特征能够借助自动化车辆的雷达传感器单元来感测。摄像机定位地图包含能够借助自动化车辆的摄像机来感测的特征。激光雷达定位地图包含能够借助自动化车辆的激光雷达传感器单元来感测的特征。
在定位自动化车辆时对于多个地图的可用性而言的前提在于，使不同的地图彼此校准(ausrichten)。如果各个地图来自不同的制造者，那么这些地图可能彼此不是被校准的。可能不能够容易地实现地图的校准。例如可能的是，没有共同的参考对象能够被选择或者应被选择用于这些地图。即使所有制造者致力于实现正确的地图，也可能由于不同的优化法而出现偏差。此外可能的是，不能访问地图的数据来执行所述校准。
用于定位图1的自动化车辆的方法100提供以下可能性：在定位自动化车辆时将不同的地图彼此组合并且对不同地图之间的偏差进行补偿，而不必校准地图。由此能够持续地定位自动化车辆。
在所述方法100的第一方法步骤1中，提供第一地图、参考地图和第一变换地图。第一地图例如可以是定位地图。然而，第一地图也可以是规划地图。参考地图例如可以是规划地图。然而，参考地图也可以是定位地图。
第一变换地图包含至少一个与地点有关的、从第一地图的姿态到参考地图的相应姿态的第一变换。第一变换将第一地图的姿态变换到参考地图的相应姿态。第一变换例如可以分别包括平移和/或旋转。然而第一变换也可以包括其他运算。例如，第一变换也可以分别包括缩放。第一变换是从第一地图的坐标系到参考地图的坐标系中的坐标变换。在特殊情况下，第一变换地图可以包含与地点无关的、用于所有姿态的第一变换。
一般，第一变换与地点有关。在第一变换地图的不同区域中，第一变换可以不同地构造。其原因在于，第一地图和参考地图之间的差别可能由于与地点有关的系统性偏差而出现。
在第二方法步骤2中，关于第一地图来求取自动化车辆的第一姿态。第一姿态由自动化车辆的位置和取向组成。在此，所述位置和取向涉及第一地图。如果第一地图是定位地图，那么可以通过以下方式求取第一姿态：借助自动化车辆的传感器单元识别包含在第一地图中的至少一个特征。由此，可以关于所述至少一个特征来求取自动化车辆的位置和取向，由此第一姿态是关于第一地图所求取的。如果第一地图是规划地图，那么在规划地图在全球正确校准的情况下例如可以借助GPS或DGPS求取第一姿态。
在第三方法步骤3中，借助第一变换将第一姿态变换到参考地图上。代替关于参考地图来匹配第一地图本身，在方法100中仅考虑，如何能够将第一姿态从第一地图的坐标系换算到参考地图的坐标系中。由此，可以有利地持续定位自动化车辆，尽管第一地图和参考地图可能彼此有偏差。
在方法100的一个可选的第四方法步骤4中，在求取自动化车辆的第一姿态之前对第一地图和第一变换地图进行更新。有利地，可以通过更新第一地图和第一变换地图保证，在匹配了第一地图的情况下还能够持续地借助参考地图来利用第一地图。也可以省去第四方法步骤4。
图2示出图1的方法100的图示。
在提供第一地图11、参考地图10并且提供包含与地点有关的、从第一地图11的姿态到参考地图10的相应姿态的第一变换31的第一变换地图21之后，求取自动化车辆的第一姿态41。因为第一姿态41涉及第一地图11，所以第一姿态41在图2中以布置在第一地图11内的方式示出。随后，将第一姿态41变换到参考地图10上，由此求取出经变换的第一姿态51。在此，第一姿态41的变换借助第一变换31来进行，该第一变换包含在第一变换地图21中。经变换的第一姿态51涉及参考地图10。
图3示意性地阐述根据方法100的扩展方案提供第一变换地图21，其中，对第一变换地图21的提供包括附加的方法步骤。
对第一变换地图21的提供包括提供另外的地图14、另外的变换地图24和附加的变换地图25。另外的变换地图24包含至少一个与地点有关的、从第一地图11的姿态到另外的地图14的姿态的另外变换34。附加的变换地图25包含至少一个与地点有关的、从另外的地图14的姿态到参考地图10的相应姿态的附加变换35。通过将另外的变换地图24与附加的变换地图25关联来提供第一变换地图21。在此，将另外的变换34与附加的变换35关联，由此求取第一变换31。
另外的变换34和附加的变换35例如可以分别包括平移和/或旋转。然而，另外的变换34和附加的变换35例如也可以包括运算。例如，另外的变换34和附加的变换35也可以分别包括缩放。可选地，也可以在求取自动化车辆的第一姿态41之前更新另外的地图14、另外的变换地图24和附加的变换地图25。
图4示出根据一个扩展方案的方法100的图示。
在此，提供多个地图11,12,13和对应于所述地图11,12,13的多个变换地图21,22,23。每个变换地图21,22,23包含至少一个与地点有关的、从对应的地图11,12,13的姿态到参考地图10的相应姿态的变换31,32,33。自动化车辆的多个姿态41,42,43被求取。每个姿态41,42,43分别涉及一个地图11,12,13。每个姿态41,42,43借助对应的变换31,32,33被变换到参考地图10上。由此，关于参考地图10来求取经变换的多个位置51,52,53。
例如，在图4中借助三个地图11,12,13和三个对应的变换地图21,22,23示出所述方法的该另外的扩展方案。然而，可以使用任意多个地图11,12,13和变换地图21,22,23。
变换31,32,33例如可以分别包括平移和/或旋转。然而，变换31,32,33也可以包括运算。例如，变换31,32,33也可以分别包括缩放。可选地，也可以在求取自动化车辆的姿态41,42,43之前更新地图11,12,13和变换地图21,22,23。
第一地图11例如可以是雷达定位地图。在该情况下，借助至少一个包含在雷达定位地图11中的特征来求取第一姿态41。该特征可以借助自动化车辆的雷达传感器单元来感测。由此，可以关于至少一个包含在雷达定位地图11中的特征来求取自动化车辆的第一姿态41，由此，第一姿态41是关于雷达定位地图11被求取的。
第二地图12例如可以是激光雷达定位地图。在该情况下，借助至少一个包含在激光雷达定位地图12中的特征来求取第二姿态42。该特征可以借助自动化车辆的激光雷达传感器单元来感测。由此，可以关于至少一个包含在激光雷达定位地图12中的特征来求取自动化车辆的第二姿态42，由此，第二姿态42是关于激光雷达定位地图12被求取的。
第三地图13例如可以是摄像机定位地图。在该情况下，借助至少一个包含在摄像机定位地图13中的特征来求取第三姿态43。该特征可以借助自动化车辆的摄像机来感测。由此，可以关于至少一个包含在摄像机定位地图13中的特征来求取自动化车辆的第三姿态43，由此，第三姿态43是关于摄像机定位地图13被求取的。
参考地图10例如可以是规划地图。然而也可以使用其他地图。所述地图11,12,13之一也可以是规划地图。参考地图10也可以是定位地图11,12,13之一。也可以使用其他定位地图。
每个姿态41,42,43涉及地图11,12,13之一。每个姿态41,42,43借助对应的变换31,32,33被变换到参考地图10上。由此，关于参考地图10来求取多个经变换的位置51,52,53。
在可选的方法步骤中，通过将多个姿态41,42,43融合来求取总姿态50。由此，能够持续地定位自动化车辆。例如可以通过求取加权平均值来对多个姿态41,42,43进行融合。通过对姿态41,42,43求取加权平均值，可以改进自动化车辆的定位精度。为了给各个姿态41,42,43加权重，例如可以考虑各种定位方法的精度。例如也可以考虑定位方法的可靠性。例如可能的是，可以在自动化车辆的运行中暂时不使用传感器单元。例如可能的是，障碍物、例如载重车处于摄像机的感测范围内并且由此使可靠定位变困难。这可以在求取加权平均值时被考虑。
为了求取总姿态50，除了求取加权平均值外也可以使用用于对多个姿态41,42,43进行融合的其它方法。例如，可以使用基于滤波器的方法。例如可以使用用于对姿态41,42,43进行融合的卡尔曼滤波器。也可以使用基于优化的方法用于对姿态41,42,43进行融合。例如，基于优化的方法可以包括图形优化。
用于定位车辆的方法100不局限于自动化车辆。方法100也可以用于定位非自动化车辆。例如，方法100使得能够为非自动化车辆的驾驶员提供车道精确的驾驶提示。方法100例如也可以用于非自动化车辆的车道变换建议系统。

Claims (7)

1.一种用于定位车辆的方法(100)，具有以下方法步骤：
-提供第一地图(11)、参考地图(10)和第一变换地图(21)，其中，所述第一变换地图(21)包含至少一个与地点有关的、从所述第一地图(11)的姿态到所述参考地图(10)的相应姿态的第一变换(31)，
-关于所述第一地图(11)来求取所述车辆的第一姿态(41)，
-借助第一变换(31)将所述第一姿态(41)变换到所述参考地图(10)上。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述第一变换(31)包括平移和/或旋转。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，具有在求取所述车辆的第一姿态之前的以下附加方法步骤：
-更新所述第一地图(11)和所述第一变换地图(21)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，提供所述第一变换地图(21)包括以下方法步骤：
-提供另外的地图(14)、另外的变换地图(24)和附加的变换地图(25)，其中，所述另外的变换地图(24)包含至少一个与地点有关的、从所述第一地图(11)的姿态到所述另外的地图(14)的相应姿态的另外的变换(34)，其中，所述附加的变换地图(25)包含至少一个与地点有关的、从所述另外的地图(14)的姿态到所述参考地图(10)的相应姿态的附加变换(35)，
-通过将所述另外的变换地图(24)与所述附加的变换地图(25)关联来提供所述第一变换地图(21)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，提供多个地图(11,12,13)和多个对应于所述地图(11,12,13)的变换地图(21,22,23)，其中，每个变换地图(21,22,23)分别包含至少一个与地点有关的、从对应的所述地图(11,12,13)的姿态到所述参考地图(10)的相应姿态的变换(31,32,33)，其中，所述车辆的多个姿态(41,42,43)被求取，其中，每个姿态(41,42,43)分别涉及一个地图(11,12,13)，其中，每个姿态(41,42,43)借助对应的变换(31,32,33)被变换到所述参考地图(10)上。
6.根据权利要求5所述的方法(100)，具有以下另外的方法步骤：
-通过将所述多个姿态(41,42,43)融合来求取总姿态(50)。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，通过求取加权平均值来对所述多个姿态(41,42,43)进行所述融合。
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