CN114026389A - 基于轨迹将多个地图的坐标系相适 - Google Patents

Abstract

公开一种用于尤其通过控制器对齐数字地图的方法，其中，接收第一地图的布置在第一坐标系中的数据和第二地图的布置在第二坐标系中的数据，根据所接收到的数据求取在第一地图内的至少一个轨迹和在第二地图内的至少一个轨迹，并且其中，基于对应的轨迹将第一坐标系的数据和第二坐标系的数据相互对齐。此外，公开一种移交装置、一种控制器、一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。

Description

基于轨迹将多个地图的坐标系相适

技术领域

本发明涉及一种用于对齐数字地图的方法、一种控制器、一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。

背景技术

为例如在全自动化的运行模式下自动化地运行车辆而使用高度准确的规划地图。这种规划地图例如能够包含可驶过的道路的车道的几何形状并将在车辆侧对车道的感知简化。通过使用规划地图尤其能够实现前瞻性的驾驶方式。

为在车辆的自动化运行中利用现有的地图信息，需要在规划地图内定位车辆。此外，为提高基于GPS的定位的精度和可用性而使用定位地图，所述定位地图包含可使用车辆传感装置检测的特征，而因此使得能够实现借助车辆传感装置对车辆的定位。

如果所有地图或者说地图层的坐标系正确地彼此协调，则能够有效地使用基于地图的定位。然而，常常与定位地图无关地所进行的对规划地图的创建是有问题的，由此可能在地图的坐标系中存在偏差。

发明内容

本发明所基于的问题可以视为提出一种用于对齐具有彼此不同的坐标系的地图的方法。

该任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是各个从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于对齐数字地图的方法。该方法优选能够通过控制器实施。

在一个步骤中，接收第一地图的布置在第一坐标系中的数据和第二地图的布置在第二坐标系中的数据。

根据所接收到的数据求取在第一地图内的至少一个轨迹和在第二地图内的至少一个轨迹。

随后基于对应的轨迹将第一坐标系的数据和第二坐标系的数据相互对齐。

通过该方法，能够将沿着所述地图的已经行驶的和/或可能的轨迹作为用于将对应的地图的坐标系相适(Angleichung)的判定标准来使用。随后，彼此相适的地图能够通过车辆进行使用或者能够被提供用于车辆中的使用。对相适地图的提供例如可以通过车辆外部的服务器单元来进行。

在此，车辆可以根据BASt(Bundesanstalt für Straβenwesen，德国联邦交通研究所)标准受辅助地、部分自动化地、高度自动化地和或完全自动化地或者说无驾驶员地运行。

根据本发明的另一方面，提供一种控制器，其中，该控制器设置为用于实施该方法。该控制器例如可以是车辆外部的控制器或者车辆外部的服务器单元，例如云系统。该控制器优选能够接收车辆传感器的测量数据或者数据库的数据。

此外，根据本发明的一个方面提供一种包括指令的计算机程序，所述指令在通过计算机或者控制器执行该计算机程序时促使计算机实施根据本发明的方法。根据本发明的另一方面，提供一种机器可读的存储介质，在存储介质上存储有根据本发明的计算机程序。

当例如存在规划地图然而不存在针对包含在规划地图中的元素的直接的传感器测量时，可以使用根据本发明的方法。此外，如果地图是通过不同的测量行驶、例如由不同的制造商所生成的，则能够通过该方法在地图的坐标系方面将至少两个地图相适。

地图相适的精度优选能够随着所求取到的或者说所提供的轨迹的数量的增加而增加。为此，所求取到的轨迹可以是沿着地图的可能的轨迹或者可以构型为已经行驶通过的行驶。

优选根据在第一地图和第二地图中的轨迹进行对第一地图和第二地图的对齐。在此，如此将所述地图转动和移位，使得轨迹近似地叠合而因此基本上重叠。在多个轨迹的情况下，可以将轨迹的分布以及平均值用于地图的相适。

通过将轨迹作为用于地图对齐的判定标准使用，也能够将不具有共同特征的地图相互对齐。例如即使存储在地图中的特征不能够实现直接对齐时，也仍能够进行地图融合。由于通过轨迹仅通过所行驶的轨迹的统计数据进行地图的或者说其地图坐标系的间接对齐，所以对于精度有利的是，使用足够大数量的轨迹。

根据一种实施方式，在平移地和/或转动地对齐所述地图时，使所求取到的在对应的地图中的轨迹至少近似地重叠。由此，地图的数据能够相对于彼此地移位和旋转，以便实现所求取到的在地图中的轨迹的优化的重叠。因此能够实现地图的坐标系的尤其精确的相适。

根据另一实施例，与地点相关地沿着所求取到的轨迹和/或沿着地图栅格执行地图的对齐。两个地图相对彼此的移位或者说相对偏差常常并非对于对应的地图的所有区域都相同。两个地图之间的偏差尤其可以是局部可变的。由此，并非需要单个地估计移位和/或转动，而是需要一个变换场，在该变换场中，地图的移位和/或转动与地点相关。地图的这种与地点相关的相适例如可以通过适合的平差计算和/或优化问题来实现，所述平差计算和/或优化问题的目的在于，将现有的测量优化地按统计学模型轨迹或者另一测量轨迹集合对齐。

根据另一实施例，测量、模拟或者计算所述第一地图的至少一个轨迹和/或所述第二地图的至少一个轨迹。除记录沿着地图的轨迹之外，也可以计算或者模拟至少一个可能的轨迹。现在，能够将这种静态的模型轨迹用于实施地图之间的变换。尤其能够将使用这种轨迹：对于所述轨迹，所测量的轨迹的概率针对所给定的车道被最大化。对变换进行估计的精度在此与统计学模型的精度或者说对模型轨迹的计算的精度以及与可供使用的所测量的轨迹的数量相关。

根据另一实施方式，通过机器学习在第一地图和/或第二地图中计算至少一个所求取到的轨迹。由此，可以将神经网络用于在至少一个地图内生成一个或者多个可能的轨迹。随后，所生成的轨迹作为用于地图的坐标系的相适的依据或者说判定标准使用。

这种模型轨迹能够借助机器学习方法从由具有在车道内的已知位置的轨迹所构成的测量序列中求取。为此可以将驾驶员、车辆大小、左侧方向盘或者右侧方向盘、靠左行驶或者靠右行驶、相邻车道、迎面车流、弯道曲率、当前车辆速度等考虑为影响因素。

根据另一实施方式，将第一坐标系的数据按第二坐标系的数据对齐，或者将第二坐标系的数据按第一坐标系的数据对齐。由此能够减小计算开销，因为仅将一个地图变换或者说匹配于另一地图。由此能够省去对两个地图的匹配。

根据另一实施例，为对齐地图，对第一地图的至少一个轨迹的和第二地图的至少一个轨迹的弯道和方向变化进行求取、相互比较和彼此相适。常常仅能够进行横向于行驶方向的对齐，因为朝行驶方向的移位通常对所测量的轨迹的概率不具有影响或者仅具有较小影响。仅仅在十字路口处或者在具有弯曲的道路走向的区域中才能够通过不同的可观察的方向来求取所述移位的完全可确定性。

因此，在假设两个地图坐标系之间的变换的平滑性的情况下，能够使用在不同的全局(globalen)方向上可确定的横向的、以及在十字路口处完全可确定的对齐，用于估计至少一个地图的变换。

根据另一实施例，第一地图构型为定位地图，其中，通过测量求取第一地图的至少一个轨迹。所述至少一个轨迹尤其可以作为已由车辆所行驶通过的行驶保存在存储器中或者可由控制器接收。此外，同样可以将用于创建定位地图的测量行驶考虑为轨迹。此外，定位地图可以包含地标，所述地标可通过车辆传感装置被求取，以便能够实现车辆的定位过程。

根据另一实施方式，第二地图构型为规划地图，其中，在规划地图内计算或者模拟第二地图的至少一个轨迹。规划地图例如可以具有车道的几何形状和走向作为定位元素。此外，定位元素可以构型为道路十字路口、标志性的景观特征等。定位地图例如可以作为雷达地图和/或作为所谓的视频道路特征(Video Road Signatur)实现。

根据另一实施例，基于一个车辆和/或多个车辆的已经行驶的路段来检测至少一个所求取到的轨迹。由此，所求取到的轨迹能够从不同的来源例如相邻车辆、外部的服务器单元等获得，并能够用于地图的坐标系的相适。随着所使用的轨迹的数量的增加，能够以更高的精度执行地图坐标系的相适。

附图说明

以下根据高度简化的示意图进一步阐述本发明的优选实施例。在此示出：

图1：具有根据本发明的一种实施方式的控制器的车辆的俯视图；

图2：用于说明根据一种实施方式的方法的道路区段的示意性俯视图，和

图3：用于说明根据一种实施方式的方法的轨迹的示意图。

具体实施方式

图1示出具有根据本发明的一种实施方式的控制器2的车辆1的俯视图。控制器2设置为用于实施用于对齐在图2中所示例性示出的数字地图4、6的方法。为此，控制器2与机器可读的存储介质8连接，在该存储介质上保存有计算机程序。

控制器2能够访问机器可读的存储介质8的数据和计算机程序，并且能够执行或者说利用这些数据和计算机程序。

此外，控制器2以传导数据的方式与车辆传感装置10连接。根据所示出的实施例，车辆传感装置10由雷达传感器组成。

替代或附加地，车辆传感装置10可以具有摄像机传感器、GNSS传感器、激光雷达传感器、超声波传感器等。

通过分析处理车辆传感装置10的测量数据，控制器2能够求取例如车辆1的轨迹并且将所述轨迹存储在机器可读的存储介质8中。因此，控制器2能够创建包含车辆传感装置10的测量数据的第一地图4。

在图2中示出用于说明说明该方法的道路区段12的示意性俯视图。示出有彼此叠加的两个地图4、6。

第一地图4构型为定位地图，并且具有在车辆1的行驶期间通过控制器2所记录的多个轨迹14。

此外，求取到在道路边缘处的定位元件16。定位元件16例如是通过车辆传感装置10所探测到的导向柱。

第二地图6是规划地图，并具有各个车道20的车道标记18和走向。

彼此上下叠置的地图4、6略微不统一，使得在例如第二地图6可通过控制器2被用于定位车辆1之前，必须首先使地图4、6的坐标系相互匹配。

为此，在一个步骤中例如通过控制器2计算一个或者多个模型轨迹22。例如可以根据车辆1的尺寸和车道20的维度及走向对模型轨迹22进行计算。在此，可以通过第二地图6模拟车辆1的理论行驶。

随后，将所测量的轨迹14和所计算的轨迹22作为用于将两个地图4、6的坐标系相适的判定标准使用。在此例如可以如此将地图4、6相对于彼此地移位或者旋转，直至轨迹14、22优化地处于彼此叠置。

为此能够根据轨迹14、22的走向将轨迹14、22相对彼此的平均偏差最小化。箭头23、25、27说明地图4、6的可能的变换方向。

在图3中示出用于说明该方法的另外的轨迹14、22的示意图。两个轨迹14、22说明第一地图4与第二地图6之间在弯道24处的坐标系区别。

尤其说明在沿着笔直的路段区段将轨迹14、22相适时的多义性。箭头27说明不可单义地确定的变换方向。这些多义性在弯道区域中能够被单义地解决。通过箭头29示出用于将轨迹14、22相适的对应的变换方向。因此能够通过在弯曲区域中进行相适来解决在笔直的路段区段的区域中的所谓孔径问题。

Claims (13)

1.一种用于尤其通过控制器(2)对齐数字地图(4，6)的方法，其中，

接收第一地图(4)的布置在第一坐标系中的数据和第二地图(6)的布置在第二坐标系中的数据，

根据所接收到的数据求取在所述第一地图(4)内的至少一个轨迹(14)和在所述第二地图(6)内的至少一个轨迹(22)，

基于对应的轨迹(14，22)将所述第一坐标系的数据和所述第二坐标系的数据相互对齐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在平移地和/或转动地对齐所述地图(4，6)时，使所求取到的在对应的地图(4，6)中的轨迹(14，22)至少近似地重叠。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与地点相关地沿着至少一个所求取到的轨迹(14，22)和/或沿着地图栅格执行对所述地图(4，6)的所述对齐。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，测量、模拟或者计算所述第一地图(4)的所述至少一个轨迹(14)和/或所述第二地图(6)的所述至少一个轨迹(22)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过机器学习在所述第一地图和/或所述第二地图中计算至少一个所求取的轨迹(14，22)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将所述第一坐标系的数据按所述第二坐标系的数据对齐，或者将所述第二坐标系的数据按所述第一坐标系的数据对齐。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，为对齐所述地图(4，6)，对所述第一地图(4)的所述至少一个轨迹(14)的和所述第二地图(6)的所述至少一个轨迹(22)的弯道(24)和方向变化进行求取、相互比较和彼此相适。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一地图(4)构型为定位地图，其中，通过测量求取所述第一地图(4)的所述至少一个轨迹(14)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第二地图(6)构型为规划地图，其中，在所述规划地图内计算或者模拟所述第二地图(6)的所述至少一个轨迹(22)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，基于一个车辆(1)和/或多个车辆的已经行驶的路段来检测至少一个所求取到的轨迹(14，22)。

11.一种控制器(2)，其中，所述控制器(2)设置为用于实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

12.一种包括指令的计算机程序，所述指令在通过计算机或者控制器(2)执行所述计算机程序时促使所述计算机实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.一种机器可读的存储介质(8)，在所述存储介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。

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