CN111947669A - 用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将基于特征的定位地图用于车辆(300)的方法，所述方法具有以下步骤：a)提供传感器感测数据b)提供基于特征的定位地图的地图数据；c)求取所述传感器感测数据和所述地图数据之间的限定的偏差；d)实施对所述地图数据的评价；和e)提供所述评价的结果。本发明还涉及一种相应的设备、计算机程序和机器可读的存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法。本发明还涉及一种用于将基于特征的定位地图用于车辆的设备。此外，本发明涉及一种计算机程序。此外，本发明还涉及一种机器可读的存储介质。
背景技术
具有基于特征的数字定位地图的、用于确定车辆位置和车辆取向的定位系统是自动化行驶功能的中央系统部件。
DE 10 2017 004 721 A1公开了一种用于定位车辆的方法和对应的系统，其中，借助车辆自身的传感装置来感测车辆周围环境的周围环境数据，并且与来自数字周围环境地图的信息关联，并且根据关联的结果确定车辆在周围环境地图中的位置。
DE 10 2016 210 495 A1公开了一种用于创建用于车辆的经优化的定位地图的方法，在所述方法中使用雷达卫星数据。
DE 10 2016 212 774 A1公开了一种用于产生环境地图以及用于定位车辆的方法和设备。
发明内容
本发明的任务是，提出一种用于将基于特征的定位地图用于车辆的改进方法。
根据第一方面，借助一种用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法来解决该任务，所述方法具有以下步骤：
a)提供传感器感测数据；
b)提供基于特征的定位地图的地图数据；
c)求取所述传感器感测数据和所述地图数据之间的限定的偏差；
d)实施对所述地图数据的评价；和
e)提供所述评价的结果。
以这种方式，能够有利地识别出车辆定位系统中由带有错误的、基于特征的定位地图所引起的错误。结果，与根据现有技术提供“耐用的地图”不同，以这种方式实施对定位地图的评价。以这种方式实现与安全性相关的ASIL措施(ASIL：Automotive SafetyIntegration Level，汽车安全完整性等级)的一部分，其中，防止了在创建定位地图时出现的错误延及到整个车辆系统。在此认为，传感器感测数据比基于特征的定位地图的数据具有更少的错误。
根据第二方面，借助一种用于将基于特征的定位地图用于车辆的设备来解决该任务，所述设备设置为用于实施所提出的用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法。
根据第三方面，借助一种包括指令的计算机程序来解决该任务，在通过计算机执行该计算机程序时所述指令安排该计算机程序实施所提出的方法。
根据第四方面，借助一种机器可读的存储介质来解决该任务，在所述机器可读的存储介质上存储有计算机程序。
所述方法的有利扩展方案是优选实施方式的内容。
所述方法的一个有利扩展方案设置，在步骤d)中确定彼此对齐(aneinanderausgerichtet)的地图数据与传感器感测数据之间的相似性值。以这种方式求取出，所述传感器感测数据是否与所述地图数据匹配。
所述方法的另一有利扩展方案设置，借助相似性度量或借助用于机器学习的方法(例如在借助神经网络的情况下)求取彼此对齐的地图数据与传感器感测数据之间的相似性值。由此，有利地提供用于求取相似性值的多种不同方法，其中，优选从测试运行中求取用于相似性度量的参数和极限值。
所述方法的另一有利扩展方案设置，使用豪斯多夫度量(Hausdorff metric)或者使用所求取的在地图数据和传感器感测数据之间的方差作为相似性度量。有利地，由此提供多种方法用于确定地图数据与传感器感测数据之间的限定的相似性。通过分析评估多个相似性度量，可以提高识别出偏差的概率。可以通过用于机器学习的方法来解释相似性值的不同组合。
所述方法的另一有利扩展方案设置，在步骤e)中提供基于特征的定位地图的状态。以这种方式，可以基于所述地图数据的状态使用基于特征的定位地图。以这种方式有利地改进了地图数据的可用性或者说有用性。
所述方法的另一有利扩展方案设置，在地图状态不利(negativ)的情况下，基于特征的定位地图不用于或有保留条件地用于定位车辆。以这种方式，例如可以在使用测距数据的情况下实施车辆定位，以便以这种方式估计车辆的位置。此外也可能的是，在知道借助地图数据来定位是不可信的或仅受限地可信的情况下，继续利用定位地图的地图数据。这种信息对于更高级别的后续车辆功能、例如高速公路辅助可以非常有价值。
所述方法的另一有利扩展方案设置，在步骤b)中，借助基于无线电的接口将车辆的每个区段式行驶路段的地图数据分别传输给车辆。以这种方式，可以将地图数据区段式地传输给车辆，由此支持车辆中的地图数据的高度实时性并且有利地限制地图数据的待传输的数据量。
所述方法的另一有利扩展方案设置，求取基于特征的定位地图的评价结果的时间顺序。该时间顺序可以用作附加的有用信息，由该有用信息例如可以得出地图错误以哪种方式发展。
附图说明
下面，参照附图与对本发明优选实施例的说明一起详细示出改进本发明的进一步措施。在附图中示出：
图1具有将基于特征的定位地图用于车辆的传统方法的图示的系统图表；
图2用于原理性示出基于特征的过时的定位地图的问题的图表；
图3具有将基于特征的定位地图用于车辆的传统方法的图示的系统图表；和
图4所提出的用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法的原理流程。
具体实施方式
图1示出具有传统方法的原理系统图，该传统方法将基于特征的定位地图用于车辆、尤其是自动化车辆。在此，对于自动化行驶功能的运行通常有对功能安全性的高要求或者说严格要求。这些高要求延及到车辆的定位系统。除了当前的传感器测量以外，基于特征的定位系统的最重要的输入信号还可以是基于特征的定位地图。在现代传感器系统中，存在许多满足功能安全性要求的传感器的示例(例如，与按照ISO 26262规定的ASIL有关地明确定义的安全目标)。
由于不同原因，例如地图可能“过时”(过时地图：环境改变了而地图保持不变)或者地图更新可能例如由于经济原因而不能被实时地实施等，即使地图创建没有错误，也不能生成具有充分完整性的地图信号。
借助本发明提出一种在车辆侧对基于特征的定位地图进行的检验过程。
图1示出创建装置10，其中，在步骤1中，借助车队的地图绘制车辆100实施对静态的、即不能运动的周围环境特征的识别(即静态感知)并实施车辆运动估计。在步骤2中，将以这种方式感测的数据上传到云中，在步骤3中，在云中例如借助高性能的电子计算机设备创建和/或更新和/或扩展基于特征的定位地图等。
在步骤11中，借助传输装置20将地图数据以基于无线电的方式传输给用户车辆300。例如，这可以在每个区段式行驶路段上进行，使得将针对行驶路段的部分区段的高度实时地图数据分别传输给用户车辆300。
在用户车辆300上实现地图装置30，在所述地图装置中，在步骤21中感测静态的周围环境特征。由此，在用户车辆300中以电子形式提供基于特征的定位地图，并且该定位地图可以以本身已知的方式由用户车辆300利用。在此，在步骤21中，用户车辆300借助至少一个传感器(例如，雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器、摄像机等)来感测静态的环境数据(例如，建筑物、交通指示牌、基础设施对象等)，并且实施对车辆运动的估计。在步骤23中，通过与基于特征的定位地图的地图数据的协作来求取用户车辆300的高精度位置。
为了该目的，在步骤22中将地图数据与所感测的环境数据融合，并且在输出步骤23中求取用户车辆300的位置和取向(“车辆姿势”)。在下一个步骤中，可以将提及的数据例如转发给上级功能(例如自动化行驶功能)。
因此，在传统地图装置30中没有设置对基于特征的定位地图的地图数据的实时性/有用性/可用性等进行检验，使得在基于特征的定位地图过时的情况下可能出现如下面参考图2所示的问题。
图2示出，用户车辆300在使用基于特征的定位地图的情况下在周围环境中被确定位置或者说被定位。由于周围环境的改变、例如由于施工工地而存在改变后的道路走向S′。由此，借助基于特征的定位地图不再能准确地定位用户车辆300，因为所述基于特征的定位地图是针对原始道路走向S所设计的而尚未匹配于改变后的道路走向S'。
借助本发明提出一种检验过程，该检验过程在原理上在图3的概述图中示出。图3示出与图1基本相同的传统系统配置。
然而，在图3中能看到附加步骤24，该附加步骤是检验步骤，并且在该附加步骤中相对于以传感器方式感测到的静态周围环境特征检查先前以基于无线电的方式传输给用户车辆300的地图数据的正确性或者说限定的一致性程度。为了该目的，计算相似性度量和/或求取所提及数据之间的方差。此外，为了该目的也可以使用提前训练过的神经网络。此后才在步骤22中将以这种方式检验的地图数据与静态的传感器感测数据融合。
结果，在步骤23中，将车辆的位置连同其取向并还将与基于特征的定位地图的地图数据有关的状态信息输出，用于在后级系统中进一步使用。
对于使用基于特征的定位地图的地图状态，能考虑多个可能性。例如可以设置，地图数据虽然在用户车辆300中被继续使用，然而在减小的状态或者说低状态的保留条件下被使用。
此外，也可以设置，基于所求取的状态停用并且不利用基于特征的定位地图的地图数据，使得用户车辆300在一定时间内仅借助测距数据(例如转向角、制动数据、转速数据等)来确定位置。
以这种方式，所提出的方法支持可靠的车辆定位。为此，尤其提出一种具有地图监测装置的合适的系统架构。为此，将当前的传感器感测数据与输入的、基于特征的定位地图的数据进行比较。如果两个信号相符或者说在限定的程度上一致，则将实时的车辆位置估计与相应的状态消息一起输出。
因此，所提出的系统包含以下步骤：
通过无线通信接口将基于特征的定位地图(地图信号)提供给车辆侧定位系统。该定位系统必须满足对(例如按照ASIL规定的)功能安全性的要求，其中，地图信号本身不满足安全性要求。
所述监测可以通过至少两个有利的系统构型来实现：
为了监测定位地图而设置的传感器数据(借助ASIL)与从定位地图所观察的区段重叠。基于相似性度量来确定两个数据集(地图数据，传感器数据)之间的一致性程度。如果一致性程度太低，则将定位系统的状态例如设设定为“定位地图过时”。以这种方式，可以在ASIL等效的意义上实现定位系统的可靠表现。
在另一有利变型中，可以由用于机器学习的方法(例如神经网络)来替代(例如呈豪斯多夫度量形式的)先前使用的经典相似性度量或者通过求取地图数据与传感器数据之间的方差来补充或替代该经典相似性度量。
对在限定时间点分析评估相似性度量补充地，也可以考察分析评估结果的时间顺序，以便提高对地图错误的识别率和/或以便由此获得定位地图的历史记录。
所提出的方法的优点尤其在于，以没有安全性认证的、基于特征的定位地图为基础在提供规定的安全性方面(例如按照ASIL)的情况下提供车辆定位。此外，在非安全性相关的定位系统中，提早识别出定位错误也可以导致有利地影响输出信号的完整性并从而改进车辆的定位。
图4示出用于将基于特征的定位地图用于车辆的方法的原理流程。
在步骤400中，提供传感器感测数据。
在步骤410中，提供基于特征的定位地图的地图数据。
在步骤420中，求取传感器感测数据和地图数据之间的限定的偏差。
在步骤430中，实施对该地图数据的评价。
在步骤440，提供该评价的结果。
有利地，地图装置30的步骤24可以在软件中实现，由此，支持了该方法的高效且容易的适配性。
本领域技术人员在实现本发明时也可以如前所述实现未阐述的实施方式。
Claims (11)
1.一种用于将基于特征的定位地图用于车辆(300)的方法，所述方法具有以下步骤：
a)提供传感器感测数据；
b)提供所述基于特征的定位地图的地图数据；
c)求取所述传感器感测数据和所述地图数据之间的限定的偏差；
d)实施对所述地图数据的评价；和
e)提供所述评价的结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤d)中确定彼此对齐的所述地图数据与所述传感器感测数据之间的相似性值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，借助相似性度量或借助用于机器学习的方法来求取彼此对齐的所述地图数据与所述传感器感测数据之间的相似性值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用豪斯多夫度量或者使用所述地图数据与所述传感器感测数据之间的方差的求取作为相似性度量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤e)中，提供所述基于特征的定位地图的状态。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在地图状态不利的情况下，所述基于定位特征的定位地图不用于或有保留地用于定位车辆。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中，借助基于无线电的接口将所述车辆的每个区段式行驶路段的地图数据分别传输给所述车辆。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，求取对所述基于特征的定位地图的评价结果的时间顺序。
9.一种设备，其设置为用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种计算机程序，包括指令，在由计算机执行所述计算机程序时所述指令安排所述计算机程序实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
11.一种机器可读的存储介质，在其上存储有根据权利要求10所述的计算机程序。
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