CN112284416A - 一种自动驾驶定位信息校准装置、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动驾驶定位信息校准装置、方法及可读存储介质，通过图像采集装置采集到的车辆两侧车道线图片配合高精度地图计算车辆在道路中的精确位置，配合低精度惯性导航设备获取的低精度定位信息，得到高精度的定位信息，解决了现有技术中存在的高精度定位依赖高精度激光雷达的技术问题，达到了以较低的成本实现了高精度定位的效果，扩大了适用范围，提高了卫星定位信号较差的地方的定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种自动驾驶定位信息校准装置、方法及存储介质。
背景技术
近年来，随着自动驾驶技术的不断进步与发展，如何实现全场景的低成本高精度定位已经成为制约自动驾驶发展的难题。
面对这样的难题现有的主流解决方法是基于激光雷达的高精地图定位，依赖于预先记录好的3D高分辨率地图，而这些地图是使用配备激光雷达的车辆预先捕获的。自动驾驶车辆可以使用其自身配备的激光雷达设备获取周边环境的信息，与预先制作的高精地图进行比对，判断环境是否已经改变，然后在地图涵盖区域内实现自动驾驶。这显示了相对来说更加广泛的自动驾驶策略。为了保持地图的准确性和车辆的可用性，需要市政当局和汽车制造商之间更广泛的合作，以创建和维护新的高精度地图供车辆使用。
然而激光雷达设备高昂的价格和低生产率难以解决低成本化和量产化的问题，面对此种行业困境，以特斯拉为首的车企开发出了毫米波雷达搭配摄像头的技术方案，然而其性能距离采用激光雷达的方案仍有较大的差距， 3D激光雷达配合高精度导航地图以及云计算的方式依然被行业认为是未来理想的综合性解决方案。
发明内容
本发明提供一种自动驾驶定位信息校准装置、方法及存储介质，以解决现有技术中存在的无人机与无人船在水域清理时协同效率不高的技术问题。
本发明解决上述技术问题，本发明提出一种自动驾驶定位信息校准装置，包括图像采集装置、低精度惯性导航设备及数据处理装置；所述图像采集装置安装于车辆侧方，所述低精度惯性导航设备安装于所述车辆的中轴线上，所述数据处理装置安装于车辆内部；
所述图像采集装置，用于采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备，用于获取未经校准的车辆定位信息；
所述数据处理装置，用于接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
优选地，还包括高级辅助驾驶系统，所述高级辅助驾驶系统包括毫米波雷达及车载双目相机，用于获取辅助定位信息；
所述数据处理装置，还用于以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
本申请还提出一种自动驾驶定位信息校准方法，包括以下步骤：
所述图像采集装置采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备获取未经校准的车辆定位信息；
所述数据处理装置接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
优选地，所述自动驾驶定位信息校准方法还包括以下步骤：
所述高级辅助驾驶系统获取辅助定位信息；
所述数据处理装置以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
优选地，所述数据处理装置接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息的步骤，具体包括：
接收所述车辆两侧车道线图片，识别所述车辆两侧车道线图片中的车道线，并计算所述图像采集装置与车道线的相对坐标；
根据高精度地图中的车道线信息及图像采集装置与车道线的相对坐标，获取所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息；
根据所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息与所述采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置，确定所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息；
根据所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息校准所述未经校准的车辆定位信息，获得校准后的车辆定位信息。
优选地，接收所述车辆两侧车道线图片，识别所述车辆两侧车道线图片中的车道线，并计算所述图像采集装置与车道线的相对坐标的步骤，具体包括：
确定所述图像采集装置的具体参数；
根据所述具体参数结合感知算法对参考图片进行计算，得到参考车道线像方坐标；
根据实地测量的车道线与图像采集装置的物方坐标及参考车道线像方坐标建立从像方坐标到图像采集装置物方坐标的转换关系；
接收所述车辆两侧车道线图片，建立车道线像方坐标并根据所述转换关系得到对应的图像采集装置物方坐标；
根据所述对应的图像采集装置物方坐标得到图像采集装置与车道线的相对坐标。
优选地，根据所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息与所述采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置，确定所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息的步骤，具体包括：
根据所述图像采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置利用杆臂值量算，获得所述图像采集装置物方坐标与所述低精度惯性导航设备坐标系之间的坐标系转换关系；
根据所述坐标系转换关系及所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息得到所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息。
本发明还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有自动驾驶定位信息校准计算程序，所述自动驾驶定位信息校准计算程序被处理器执行时实现如上所述的自动驾驶定位信息校准方法的步骤。
本发明通过使用图像采集装置采集车辆两侧的车道线图片，并通过低精度的惯性导航设备获取精度较低的定位信息，而后通过车道线图片及高精度地图中的车道线获取车辆在路面的高精度位置信息，配合精度较低的定位信息，实现高精度的定位效果，解决了现有技术存在的高精度定位依赖高精度激光雷达的技术问题，达到了以较低的成本实现了高精度定位的效果，扩大了适用范围，提高了卫星定位信号较差的地方的定位精度。
附图说明
图1是本发明自动驾驶定位信息校准装置的结构示意图；
图2为本发明自动驾驶定位信息校准方法一实施例的流程示意图；
图3为本发明自动驾驶定位信息校准方法另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参照图1，图1为本申请自动驾驶定位信息校准装置的结构示意图，所述自动驾驶车辆定位信息校准装置包括图像采集装置、低精度惯性导航设备及数据处理装置；所述图像采集装置安装于车辆侧方，所述低精度惯性导航设备安装于所述车辆的中轴线上，所述数据处理装置安装于车辆内部；其中，
所述图像采集装置，用于采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备，用于获取未经校准的车辆定位信息；
所述数据处理装置，用于接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
易于理解的是，本实施例使用图像采集装置采集道路较为明显的特征与高精度地图中的对应特征进行匹配，通常情况下，在车辆行驶过程中，易于采集的特征为车道线，且绝大部分的车道线均为可以被图像处理软件所识别的显著分界线，同时当路过部分车道线磨损较严重的路面时，采集的图像中的车道线无法被图像处理软件所识别，可以通过采集道路边界及护栏等方式对车辆在道路中的精确位置进行计算。
本实施例通过利用较为便宜的图像采集装置采集车道线的方式，代替了现有技术中激光雷达的使用，以较低的成本实现了同样的定位精度，解决了现有技术中存在的高精度定位依赖高精度激光雷达的技术问题，达到了以较低的成本实现了高精度定位的效果，扩大了适用范围，提升了高精度定位汽车的产量。
进一步地，还包括高级辅助驾驶系统，所述高级辅助驾驶系统包括毫米波雷达及车载双目相机，用于获取辅助定位信息；
所述数据处理装置，还用于以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
需要说明的是，数据处理装置还包括时间同步系统，用于同步整车所有数据的生成时间，在所有传感器之间保持可靠的数据关联，确定所有传感器测定的是同一时刻的车辆状态，则进一步校准的过程为将同一时刻产生的定位信息进行匹配，并将匹配后的信息进行相互校准，例如，采用低精度的惯性导航设备测算米级的定位信息，采用同一时刻的高级辅助驾驶系统得到的定位信息作为分米级的定位信息，将图像采集装置采集到的车道线图片及高精度地图匹配得出的定位信息作为厘米级的定位信息，相互之间校验补充，得到更高精度的定位信息；同时，上述系统配套使用后，不但可以替代行驶过程中的高精度激光雷达，还可以替代测试过程中的高精度惯性导航设备，使得本申请应用技术方案应用在研发与测试过程中。
易于理解的是，现有的自动驾驶汽车均安装有高级辅助驾驶系统，其通过内部安装的毫米波雷达及车载双目相机配合卫星定位系统可以实现分米级的车辆定位，而通过本申请技术方案得到的校准后的车辆定位信息其误差仅有几个厘米，在车道线明显的地区，误差甚至低于一厘米，然而低精度惯性导航设备的定位误差仅能实现米级的定位，因此使用校准后的车辆定位信息对辅助定位信息进行校准，可以实现更加精准的车辆定位，避免由于低精度惯性导航设备的高误差，降低最终的定位精度。
本实施例通过引入自动驾驶汽车中安装的高级辅助驾驶系统，获取基于高级辅助驾驶系统的辅助定位信息对校准后的车辆定位信息进行进一步的优化，避免了由于低精度惯性导航设备的高误差，降低最终的定位精度，一定程度上提高了
本申请还提出一种自动驾驶车辆定位信息校准方法，包括以下步骤：
所述图像采集装置采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备获取未经校准的车辆定位信息；
需要说明的是，低精度惯性导航设备获取的车辆定位信息通常误差在米级，然而现代自动驾驶所需要的定位精度最好达到厘米级别，但是使用低精度惯性导航设备能够大大降低产品的成本并提高产品的量产能力。
所述数据处理装置接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
值得强调的是，本申请使用额外的图像采集装置加上低精度惯性导航设备的成本依然低于使用高精度惯性导航设备的成本，且现有的自动驾驶汽车大都安装有两侧的摄像头，可以直接进行利用而不增加额外的成本。
具体地，所述自动驾驶车辆定位信息校准方法还包括以下步骤：
所述高级辅助驾驶系统获取辅助定位信息；
所述数据处理装置以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
需要说明的是，提供辅助定位信息仅是高级辅助驾驶系统的功能之一，实施例技术方案利用现有的高级辅助驾驶系统提供的辅助定位信息进一步提高了本申请技术方案得到的定位信息的精确程度。
本实施例通过车辆两侧的图像采集装置收集车辆两侧的图像，并通过对图像中的车道线进行识别，并根据高精度地图获取图像采集装置与道路的相对坐标，配合低精度惯性导航设备及高级辅助驾驶采集的辅助定位信息达到高精度的效果。
参照图2，所述的自动驾驶车辆定位信息校准方法，具体包括：
S10、接收所述车辆两侧车道线图片，识别所述车辆两侧车道线图片中的车道线，并计算所述图像采集装置与车道线的相对坐标；
易于理解的是，现有技术已存在多种车道线的识别方法本申请使用现有的车道线识别方法对其进行识别。
S20、根据高精度地图中的车道线信息及图像采集装置与车道线的相对坐标，获取所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息；
需要说明的是，调取高精度地图时，会先调取低精度惯性导航设备的定位信息，并依据该定位信息调取高精度地图，再和图像采集装置与车道线的相对坐标进行比对，确定图像采集装置在高精度地图中的坐标信息。
S30、根据所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息与所述采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置，确定所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息；
易于理解的是，仅需将图像采集装置在高精度地图中的坐标信息加上图像采集装备与低精度惯性导航设备的坐标差即可，本实施例将低精度惯性导航设备的坐标点视为整车的坐标点。
S40、根据所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息校准所述未经校准的车辆定位信息，获得校准后的车辆定位信息。
易于理解的是，在米级采用低精度惯性导航设备的数据，并在米级以下采用上述步骤获取的数据，即可得到校准后的车辆定位信息。
参照图3，所述的自动驾驶车辆定位信息校准方法，具体包括：
S11、确定所述图像采集装置的具体参数；
需要说明的是，图像采集装置的视角及像素数量以及物镜都能够影响车道线到图像采集装置之间的距离。
S12、根据所述具体参数结合感知算法对参考图片进行计算，得到参考车道线像方坐标；
值得强调的是，像方空间坐标系是指描述单张像片上像点在像方空间位置的右旋直角坐标系，而像方坐标则是图像采集装置与车道线在像方空间坐标系中的坐标值。
S13、根据实地测量的车道线与图像采集装置的物方坐标及参考车道线像方坐标建立从像方坐标到图像采集装置物方坐标的转换关系；
易于理解的是，在获取到像方坐标系后，仅需对实际的车道线与图像采集装置的相对位置进行测量，即可得到二者的转换关系，物方坐标则包含了实际的车道线与图像采集装置的相对位置等数据。
S14、接收所述车辆两侧车道线图片，建立车道线像方坐标并根据所述转换关系得到对应的图像采集装置物方坐标；
S15、根据所述对应的图像采集装置物方坐标得到图像采集装置与车道线的相对坐标。
具体的，所述的自动驾驶车辆定位信息校准方法包括：
根据所述图像采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置利用杆臂值量算，获得所述图像采集装置物方坐标与所述低精度惯性导航设备坐标系之间的坐标系转换关系；
需要说明的是，杆臂为传感器之间的相对位置关系，本申请对传感器之间的相对位置关系值进行量算，得到传感器之间的相对坐标信息，即可将图像采集装置的坐标系转换为低精度惯性导航设备的坐标系。
根据所述坐标系转换关系及所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息得到所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息。
本实施例通过公开根据车辆两侧车道线图片与高精度地图及未经校准的车辆信息转换为校准后的车辆信息的具体方法，完善了技术方案，并在一定程度上提高了定位精度，还通过建立从像方坐标到图像采集装置物方坐标的转换关系及从图像采集装置物方坐标与所述低精度惯性导航设备坐标系之间的坐标系转换关系，降低了重复计算，减少了算例消耗，提升了本申请技术方案的计算速度，进一步提高了高精度定位信息的实时性，解决了现有技术中存在的高精度定位依赖高精度激光雷达的技术问题，达到了以较低的成本实现了高精度定位的效果，扩大了适用范围，提高了卫星定位信号较差的地方的定位精度。
本发明还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有自动驾驶定位信息校准计算程序，所述自动驾驶定位信息校准计算程序被处理器执行时实现如上所述的自动驾驶定位信息校准方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自动驾驶定位信息校准装置，其特征在于，所述自动驾驶定位信息校准装置包括图像采集装置、低精度惯性导航设备及数据处理装置；所述图像采集装置安装于车辆侧方，所述低精度惯性导航设备安装于所述车辆的中轴线上，所述数据处理装置安装于车辆内部；其中，
所述图像采集装置，用于采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备，用于获取未经校准的车辆定位信息；
所述数据处理装置，用于接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶定位信息校准装置，其特征在于，还包括高级辅助驾驶系统，所述高级辅助驾驶系统包括毫米波雷达及车载双目相机，用于获取辅助定位信息；
所述数据处理装置，还用于以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
3.一种自动驾驶定位信息校准方法，其特征在于，所述自动驾驶定位信息校准方法包括以下步骤：
所述图像采集装置采集车辆两侧车道线图片并发送至所述数据处理装置；
所述低精度惯性导航设备获取未经校准的车辆定位信息；
所述数据处理装置接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶定位信息校准方法，其特征在于，所述自动驾驶定位信息校准方法还包括以下步骤：
所述高级辅助驾驶系统获取辅助定位信息；
所述数据处理装置以时间同步的形式，根据同一车辆平台的所述辅助定位信息进一步校准所述校准后的车辆定位信息。
5.根据权利要求3所述的自动驾驶定位信息校准方法，其特征在于，所述数据处理装置接收所述车辆两侧车道线图片，同时读取所述未经校准的车辆定位信息，并根据所述车辆两侧车道线图片及高精度地图中的车道线信息校准所述未经校准的车辆信息，得到校准后的车辆定位信息的步骤，具体包括：
接收所述车辆两侧车道线图片，识别所述车辆两侧车道线图片中的车道线，并计算所述图像采集装置与车道线的相对坐标；
根据高精度地图中的车道线信息及图像采集装置与车道线的相对坐标，获取所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息；
根据所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息与所述采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置，确定所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息；
根据所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息校准所述未经校准的车辆定位信息，获得校准后的车辆定位信息。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶定位信息校准方法，其特征在于，接收所述车辆两侧车道线图片，识别所述车辆两侧车道线图片中的车道线，并计算所述图像采集装置与车道线的相对坐标的步骤，具体包括：
确定所述图像采集装置的具体参数；
根据所述具体参数结合感知算法对参考图片进行计算，得到参考车道线像方坐标；
根据实地测量的车道线与图像采集装置的物方坐标及参考车道线像方坐标建立从像方坐标到图像采集装置物方坐标的转换关系；
接收所述车辆两侧车道线图片，建立车道线像方坐标并根据所述转换关系得到对应的图像采集装置物方坐标；
根据所述对应的图像采集装置物方坐标得到图像采集装置与车道线的相对坐标。
7.根据权利要求6所述的自动驾驶定位信息校准方法，其特征在于，根据所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息与所述采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置，确定所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息的步骤，具体包括：
根据所述图像采集装置在车辆侧向的安装位置，及低精度惯性导航设备在车辆的安装位置利用杆臂值量算，获得所述图像采集装置物方坐标与所述低精度惯性导航设备坐标系之间的坐标系转换关系；
根据所述坐标系转换关系及所述采集装置在所述高精度地图中的坐标信息得到所述低精度惯性导航设备在所述高精度地图中的坐标信息。
8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有自动驾驶定位信息校准控制程序，所述自动驾驶定位信息校准控制程序被处理器执行时实现根据权利要求3至7中任意一项所述的自动驾驶定位信息校准方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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