CN114385661A

CN114385661A - 一种基于v2x技术的高精地图更新的系统

Info

Publication number: CN114385661A
Application number: CN202210111560.9A
Authority: CN
Inventors: 陈墨; 任凡; 李健
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2022-01-29
Filing date: 2022-01-29
Publication date: 2022-04-22

Abstract

本发明公开了一种基于V2X技术的高精地图更新的系统，包括车载终端、路侧终端和边缘云计算平台，其中，车载终端和路侧终端通过V2X获取并分享信息，再将获取的信息发送至边缘云计算平台，边缘云计算平台通过计算分析对高精地图进行实时更新后，将更新后的高精地图数据发送至车载终端进行展示。本发明可实现高频次、低延时、低功耗的大数据并行计算实时更新高精地图的系统方案，充分满足高速公路智能网联车及自动驾驶车辆的信息需求。

Description

一种基于V2X技术的高精地图更新的系统

技术领域

本发明涉及V2X智能网联通信技术领域，具体涉及一种基于V2X技术的高精地图更新的系统。

背景技术

高精度电子地图(HD Map，High Definition Map)，也叫高精地图，是一种具备高定位精度、能实时更新数据的地图。高精地图相比于普通导航电子地图具有高精度、高动态、多维度的特点。高精度即精度达到厘米级级别；高动态是指高精地图数据的实时性，未来应对各类突发状况，高速恶劣环境下行驶的车辆及自动驾驶车辆都需要高精地图的数据具有较好的实时性；多维度则是指地图中不仅包含有详细的车道模型、道路组件信息，还包括与交通安全相关的一些道路属性信息，如道路施工及道路拥堵状态等。高精地图可以分为四个基本层级，由底层到上层分别为静态地图、准静态地图、准动态地图和动态地图。静态地图包含道路网、车道网及道路设施的几何、属性信息。车道线、车道中心线以及曲率、坡度、航向等信息构成了道路和车道模型，帮助自动驾驶车辆进行精确的智能决策与控制执行，包括转向、驱动、刹车（制动）等。准静态地图包含交通标志牌、路面标志灯道路信息部件信息，可以用于自动驾驶车辆的辅助定位。同时，道路受到外界因素（如日常磨损、天气、外界碰撞、人为修改等）的影响会发生变化，如道路标线磨损及重漆、交通标志牌移位或变形等信息也体现在准静态高精地图中，确保自动驾驶车辆的安全。准动态地图包含道路拥堵、施工、交通管制、天气等信息，可以用于自动驾驶车辆的实时动态路径规划（全局路径规划和局部路径规划），提升自动驾驶车辆运行安全与效率。动态地图包含周边车辆、行人、交通事故等实时性较高信息，可以用于自动驾驶车辆的局部路径规划信息与决策辅助，增加信息冗余，提升自动驾驶的安全度。

高精地图的数据需要保证高频的流动和更新服务，这也决定了后期的维护更新会占据大量的工作量，业内已经形成共识，相比与前期劳动密集型的绘图与制图工作，高精地图后期的维护更新才是核心竞争点。现如今采用众包模式实现高精地图的快速更新已经成为主流方案，具体而言，就是把地图更新的任务交给道路上行驶的大量非专业采集车辆，利用车载传感器实时检测环境变化，并与高精地图进行比对，当发现道路变化时，将数据上传至云平台，再下发更新给车辆，从而实现地图数据的快速更新。但是这对于车端的算力、检测要素变化数据量的大小、上传的带宽速率以及云端的处理速率都有限制要求，这也导致现有的高精地图存在无法实现非静态信息实时更新的问题，同时也无法及时获取高速公路和城市快速路上突发的恶劣气候信息，导致难以保证车辆及时同行以及行程安全等需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于V2X技术的高精地图更新的系统，以解决现有技术中高精度地图无法实现的非静态信息实时更新、以及高速公路和城市快速路上恶劣环境下行车安全及效率难以保证的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于V2X技术的高精地图更新的系统，包括车载终端、路侧终端和边缘云计算平台，其中，车载终端和路侧终端通过V2X获取并分享信息，再将获取的信息发送至边缘云计算平台，边缘云计算平台通过计算分析对高精地图进行实时更新后，将更新后的高精地图数据发送至车载终端进行展示；

其中，车载终端用于发送本车的信息并接收其它网联车辆共享的信息；

路侧终端用于与路侧设备或基础设施相连，发送其所在位置实时的信息至过往车辆；

边缘云计算平台用于接收车载终端和路侧终端发送的信息，并对信息进行分析处理，将变化的信息更新至已存储的高精地图中，最后对车载终端中原有的高精地图进行更新。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明主要借助V2X辅助驾驶技术、全息感知技术、高精定位及高精地图技术以及边缘计算技术来保证高频次实时动态更新高精地图，从而保证包含自动驾驶车辆在内的全车种、全风险类别的公路实现全天候自动驾驶通行目标。

2、本发明以较低的成本、较高的精确度实现全路段气象监测，并以此为依据，进行相关交通信息管控；并提出基于多源感知数据进行道路监测，从而应用与车道诱导，提高道路的整体通行能力；通过路侧设备更新高精地图，并下发实时动态信息提供全路段智能网联车预警功能，增加道路的通行及安全效率。

附图说明

图1为本发明提供的V2X高精地图更新系统架构示意图。

图2为本发明提供的气象感知系统组成架构图。

图3为本发明提供的道路监测系统组成架构图。

图4为本发明提供的神经网络模型训练及预测方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，包括车载终端、路侧终端和边缘云计算平台，其中，车载终端和路侧终端通过V2X获取并分享信息，再将获取的信息发送至边缘云计算平台，边缘云计算平台通过计算分析对高精地图进行实时更新后，将更新后的高精地图数据发送至车载终端进行展示；

在具体实施时，如图1所示，本发明所述系统主要有两部分组成，即智能车载终端和智能路侧终端。所述车载终端OBU配备车载GNSS天线模块和车载V2X天线模块，车载GNSS天线模块定位搭载RTK差分定位服务功能用于高精度定位，车载V2X天线模块用于向其它车载终端发送信息，并接收其它车载终端通过V2X分享的信息，同时接收路侧终端分享的实时信息并向路侧终端发送本车的信息。车载终端通过V2X与路侧终端进行数据交流，即将车载终端获取的信息通过V2X发送至路侧终端，使路侧终端获取该路段的实时交通状况，同时，车载终端通过V2X从路侧终端获取信息，以了解其它路段的实时交通状况，最终车载终端和路侧终端将各自获取的信息通过以太网上传至边缘云计算平台进行分析处理。

所述路侧终端包括路侧GNSS天线模块和路侧V2X天线模块，用于接收并分享车载终端发送的标准信息集以及其它路侧设备发送的标准消息，即路侧终端通过V2X能够与其它路侧设备进行数据交流，同时也能够通过V2X与车载终端进行数据交流。其中，车载终端发送的标准信息集包括车辆的实时位置、速度、加速度、历史轨迹、预测轨迹、车灯状态以及车型信息，路侧设备发送的标准信息包括地图消息、信号灯相位与配时消息、路侧消息、路侧安全消息。车载终端通过can协议实时收集车辆的can信息，且can信息通过车载终端内部的协议栈进行解析，得到标准消息集。路侧终端上RSU单元收到标准消息集解析成对应的数据发送至对应的MEC边缘云计算平台，RSU通过搭载的路侧GNSS天线模块和路侧V2X天线模块接收车载终端通过V2X发送的标准消息集，以及其它路侧感知设备通过V2X发送的消息，通常的路侧设备会发送的标准消息包含：MAP(地图消息)、SPAT（信号灯相位与配时消息）、RSI（路侧消息）、RSM（路侧安全消息），这些消息可以使得车辆根据当前的位置及红绿灯消息来判断是否要激活闯红灯预警或者绿波车速引导等预警功能。

其中，所述路侧设备通过图像获取装置以及雷达识别所在区域内行人、车辆和障碍物，并记录其数据，将数据发送至路侧终端和边缘云计算平台。路侧设备配备有雷达、相机以及气象感知等监测设备，雷达和相机可以感知并识别邻近区域的行人和车辆或者锥筒等障碍物，实时监测违法违章现象以及危险事故，气象感知设备可以检测临近道路气象状况，预测未来天气变化规律，这些感知结果发送给MEC边缘计算平台。

本发明所述系统还包括气象感知系统，所述气象感知系统用于检测道路气象状况，并将检测数据发送至边缘云计算平台。所述气象感知系统通过气象检测器获取气象数据，并将气象数据发送至边缘云计算平台。如图2所示，气象感知系统由气象检测器和V2X车路协同系统共同组成，主要用于检测道路的气象状况，并将检测数据上传至边缘云计算平台，边缘云计算平台接收信息后，更新至已存储的高精地图动态图层中，或者同时发送天气预警信息至道路标志牌和网联车辆中。气象检测方法如下：

通过气象检测器检测道路能见度、气象六要素等数据，并将数据提供给后台，结合雷达、卫星云图等宏观天气变化规律，预测暴雨、雷暴、大雾、寒潮等恶劣天气、实现天气共享；最后利用热谱地图技术，构建模型，将共享数据信息与高速地理网络信息输入模型运算，得出路段的路面温度变化规律，预测路面温度，有效扩大气象检测器预警预报路域范围，节约建设成本。同时，配合全息感知系统、传统交通流量检测装置以及V2X，路侧终端通过V2X与车载终端进行数据交互，从而实现对道路车辆的交通情况进行检测，并将检测数据发送路侧边缘云或者边缘云计算平台进行建模计算，根据计算结果更新至边缘云计算平台存储的高精地图准动态图层中，得出各路段各车道的交通流情况，此数据一方面有利于平台对路面的监控，便于平台下发车道诱导信息，特别是出现突发恶劣天气时，能够及时更新存在的危险路段，为车辆安全行驶提供及时有效的信息，另一方面，对于自动驾驶车辆根据更新后的实时高精地图信息提前预知交通状况并进行规划决策，保证了车辆的安全和高效行驶。

本发明所述系统还包括道路监测系统，用于获取道路上各目标的位置及速度信息，对目标进行跟踪并更新实时状态信息，并将获取的信息发送至边缘云计算平台。所述道路监测系统通过图像获取装置以及雷达对道路上的各目标进行检测跟踪，获取所述目标的数据，并将目标数据发送至路侧终端和边缘云计算平台。如图3所示，道路监测系统包括摄像头、V2X、毫米波雷达、激光雷达等图像获取装置和雷达，各设备原始数据以激光雷达为基础进行融合，结合视觉帧，对各目标进行检测跟踪，获取目标的位置、大小、颜色、速度、运动轨迹等数据。毫米波雷达用于检测动态目标的速度信息。感知设备经过多传感器融合得到目标结果，并对目标进行跟踪，并实时更新其状态信息，最终输出至路侧终端以及边缘云计算平台。同时，路侧终端也能够获取其所在位置附近网联车发送的V2X感知结果，融合道路监测系统获取所有车辆的车道级位置、运动方向、速度等状态信息，然后对车辆去重融合后，非网联车信息根据置信度模型更新至高精度中，网联车将包含融合后的历史路径信息发送至MEC边缘云计算平台。MEC边缘云计算平台进行大数据分析处理，根据多车相同时间段内的历史轨迹同路网进行关联匹配，匹配完成后，同车道计算速度、流量、占有率、排队长度和延误率，设置参考优先级以及评价参数，用于判断当前车道或者当前路段的交通拥堵程度，更新车道的实时状况信息至平台中的高精地图对应的图层位置中，再发送至车载终端进行更新展示。

参照图4，对于道路施工信息以及其它交通违章危险驾驶信息，则需要通过摄像机和雷达感知检测，提取其中的车辆特征、驾驶行为特征、驾驶特点等，在边缘云计算平台中建立深度学习模型，预测实时道路交状况，提取影响范围的中心点，影响范围半径以及所影响的车道路径，并将这些数据更新至边缘云计算平台已存储的高精地图对应图层中。

本发明主要借助V2X辅助驾驶技术、全息感知技术、高精定位及高精地图技术以及边缘计算技术来保证高频次实时动态更新高精地图，从而保证包含自动驾驶车辆在内的全车种、全风险类别的公路实现全天候自动驾驶通行目标。本发明以较低的成本、较高的精确度实现全路段气象监测，并以此为依据，进行相关交通信息管控；并提出基于多源感知数据进行道路监测，从而应用与车道诱导，提高道路的整体通行能力；通过路侧设备更新高精地图，并下发实时动态信息提供全路段智能网联车预警功能，增加道路的通行及安全效率。

如上所述，本发明的提醒系统不限于所述配置，其它可以实现本发明的实施例的系统均可落入本发明所保护的范围内。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，包括车载终端、路侧终端和边缘云计算平台，其中，车载终端和路侧终端通过V2X获取并分享信息，再将获取的信息发送至边缘云计算平台，边缘云计算平台通过计算分析对高精地图进行实时更新后，将更新后的高精地图数据发送至车载终端进行展示；

2.根据权利要求1所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，所述车载终端包括车载GNSS天线模块和车载V2X天线模块，车载GNSS天线模块定位搭载RTK差分定位用于高精度定位，车载V2X天线模块用于向其它车载终端发送并接收信息，同时接收路侧终端分享的实时信息并向路侧终端发送本车的信息。

3.根据权利要求2所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，所述路侧终端包括路侧GNSS天线模块和路侧V2X天线模块，用于接收并分享车载终端发送的标准信息集以及其它路侧设备发送的标准消息，其中，车载终端发送的标准信息集包括车辆的实时位置、速度、加速度、历史轨迹、预测轨迹、车灯状态以及车型信息，路侧设备发送的标准信息包括地图消息、信号灯相位与配时消息、路侧消息、路侧安全消息。

4.根据权利要求3所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，车载终端通过can协议实时收集车辆的can信息，且can信息通过车载终端的协议栈解析得到标准消息集。

5.根据权利要求1所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，所述路侧设备通过图像获取装置以及雷达识别所在区域内行人、车辆和障碍物，并记录其数据，将数据发送至路侧终端和边缘云计算平台。

6.根据权利要求1所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，还包括气象感知系统，所述气象感知系统用于检测道路气象状况，并将检测数据发送至边缘云计算平台。

7.根据权利要求6所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，所述气象感知系统通过气象检测器获取气象数据，并将气象数据发送至边缘云计算平台。

8.根据权利要求1所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，还包括道路监测系统，用于获取道路上各目标的位置及速度信息，对目标进行跟踪并更新实时状态信息，并将获取的信息发送至边缘云计算平台。

9.根据权利要求8所述基于V2X技术的高精地图更新的系统，其特征在于，所述道路监测系统通过图像获取装置以及雷达对道路上的各目标进行检测跟踪，获取所述目标的数据，并将目标数据发送至路侧终端和边缘云计算平台。