DE102018008904A1 - Method for locating a vehicle in a high definition map based on landmark objects and sensor fusion module for such a method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines entlang eines Fahrwegs (3) bewegten Fahrzeugs auf einer High Definition (HD) Karte, wobei eine Geoposition des Fahrzeugs ermittelt wird, ein potenzielles Landmarkenobjekt (2.2') mittels eines Umgebungserfassungsmoduls (1.1) in einem Fahrzeugkoordinatensystem (4) erfasst und mit mindestens einem Landmarkenobjekt (2.2) der High Definition (HD) Karte registriert wird und daraus eine gegenüber der Geoposition genauere Lokalisierung des Fahrzeugs ermittelt wird. Bei dem Verfahren werden eine entlang des Fahrwegs (3) angeordnete Referenzlinie (3.1) ermittelt, das potenzielle Landmarkenobjekt (2.2') sowie das mindestens eine Landmarkenobjekt (2.2) auf die Referenzlinie (3.1) projiziert und entlang der Referenzlinie (3.1) registriert. Die Erfindung betrifft ferner ein Sensorfusionsmodul (1.2') zur Fusion von Daten von Umgebungssensoren eines Umgebungserfassungsmoduls (1.1) für ein solches Verfahren.The invention relates to a method for localizing a vehicle moving along a travel path (3) on a high definition (HD) map, wherein a geoposition of the vehicle is determined, a potential landmark object (2.2 ') by means of an environment detection module (1.1) in a vehicle coordinate system ( 4) and registered with at least one landmark object (2.2) of the High Definition (HD) map and from this a more accurate location of the vehicle than the geoposition is determined. In the method, a reference line (3.1) arranged along the travel path (3) is determined, the potential landmark object (2.2 ') and the at least one landmark object (2.2) are projected onto the reference line (3.1) and registered along the reference line (3.1). The invention further relates to a sensor fusion module (1.2 ') for the fusion of data from environmental sensors of an environment detection module (1.1) for such a method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Sensorfusionsmodul zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for locating a vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a sensor fusion module for carrying out such a method.
Verfahren zum automatisierten Fahren (automated driving, AD Verfahren) eines Fahrzeugs beruhen in hohem Maß auf hochaufgelösten Karten (high definition map, HD Karten). Um HD Karten für ein AD Verfahren nutzbar zu machen, muss die Position eines Fahrzeugs auf der HD Karte bestimmt werden. Für georeferenzierte HD Karten mit zugeordneten Geopositionen ist eine Positionsbestimmung mittels eines Globalen Satellitennavigationssystems (global navigation satellite system, GNS System) möglich. Zur Verbesserung der Genauigkeit gegenüber einer solchen Positionsbestimmung mittels eines GNS Systems verwenden aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zusätzlich stationäre Landmarken, deren jeweilige Geoposition entlang des Fahrwegs bekannt ist.Automated driving (AD) methods of a vehicle rely heavily on high definition maps (HD maps). In order to use HD cards for an AD procedure, the position of a vehicle on the HD card must be determined. For georeferenced HD maps with assigned geopositions, a position determination by means of a global navigation satellite system (GNS system) is possible. To improve the accuracy against such a position determination by means of a GNS system, methods known from the prior art additionally use stationary landmarks whose respective geoposition along the travel path is known.
Derartige Landmarken können beispielsweise als Lichtsignalanlage, Pfosten oder Verkehrszeichenbrücke ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Landmarken basierend auf abstrakteren Merkmalen möglich. Landmarken können mit Umgebungssensoren eines Fahrzeugs erkannt werden. Umgebungssensoren können beispielsweise als Kamera, als Radarsensor oder als light detection and ranging (LIDAR) Sensor ausgebildet sein.Such landmarks may be formed, for example, as a traffic signal, posts or traffic sign bridge. However, landmarks based on more abstract features are also possible. Landmarks can be detected with environmental sensors of a vehicle. Environmental sensors can be designed, for example, as a camera, as a radar sensor or as a light detection and ranging (LIDAR) sensor.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung wird mittels eines GNS Systems die Position eines Fahrzeugs in einer georeferenzierten HD Karte näherungsweise ermittelt und das der näherungsweise ermittelten Position zugeordnete Straßensegment einschließlich der Landmarken, die entlang dieses Straßensegments angeordnet sind, bereitgestellt. Umgebungssensoren des Fahrzeugs erfassen die Fahrzeugumgebung. Daten verschiedener Umgebungssensoren und/oder Daten, die an verschiedenen Orten entlang des Fahrwegs eines Fahrzeugs bestimmt wurden, werden mittels eines Sensor Fusion Verfahrens zusammengefügt, verfolgt und gefiltert.In the position determination method known from the prior art, the position of a vehicle in a georeferenced HD map is approximately determined by means of a GNS system and the road segment associated with the approximately determined position, including the landmarks arranged along this road segment, is provided. Environmental sensors of the vehicle detect the vehicle environment. Data from various environmental sensors and / or data determined at various locations along the travel path of a vehicle are merged, tracked and filtered by a Sensor Fusion method.
Anhand der Daten der Umgebungssensoren erfasste Landmarken werden mit den auf der HD Karte im zugeordneten Straßensegment verzeichneten Landmarken abgeglichen. Aus diesem Abgleich wird die Position des Fahrzeugs in der HD Karte bestimmt.Landmarks acquired from environmental sensor data are matched against the landmarks recorded on the HD map in the associated road segment. From this comparison, the position of the vehicle in the HD card is determined.
Die Position der von den Umgebungssensoren erfassten Objekte wird in einem auf das Fahrzeug bezogenen Fahrzeugkoordinatensystem angegeben. Die Position der in der HD Karte verzeichneten Landmarken wird in einem Kartenkoordinatensystem angegeben, welches üblicherweise in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet wird. Das Kartenkoordinatensystem weist Ankerpunkte auf, zu denen Geopositionen hinterlegt sind.The position of the objects detected by the environmental sensors is indicated in a vehicle coordinate system related to the vehicle. The position of the landmarks recorded in the HD map is indicated in a map coordinate system, which is usually aligned in the direction of travel of the vehicle. The map coordinate system has anchor points to which geopositions are stored.
Aus einem Vergleich eines anhand der Umgebungssensoren erfassten Objekts mit einer in der HD Karte verzeichneten Landmarke wird eine Positionshypothese bestimmt. Da im Allgemeinen ein Objekt mit mehreren Landmarken verglichen wird und/oder eine Mehrzahl von Objekten erfasst wird, wird eine Mehrzahl von Positionshypothesen bestimmt.A position hypothesis is determined from a comparison of an object detected using the environmental sensors with a landmark recorded in the HD card. Since an object is generally compared to multiple landmarks and / or a plurality of objects is detected, a plurality of position hypotheses are determined.
Aus der Mehrzahl der Positionshypothesen wird mittels eines probabilistischen Filters eine Position auf der HD Karte ermittelt, die in dem Kartenkoordinatensystem angegeben wird.From the majority of the position hypotheses, a position on the HD map is determined by means of a probabilistic filter, which position is indicated in the map coordinate system.
Das Dokument
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs auf einer High Definition (HD) Karte sowie ein verbessertes Sensorfusionsmodul zur Fusion von Daten von Umgebungssensoren für die Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.It is an object of the present invention to provide an improved method for locating a vehicle on a high definition (HD) map and an improved sensor fusion module for merging data from environmental sensors to perform such a method.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Sensorfusionsmoduls wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the features of claim 1. With regard to the sensor fusion module, the object is achieved by the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bei einem Verfahren zur Lokalisierung eines entlang eines Fahrwegs bewegten Fahrzeugs auf einer High Definition (HD) Karte wird eine Geoposition des Fahrzeugs ermittelt, ein potenzielles Landmarkenobjekt mittels eines Umgebungserfassungsmoduls in einem Fahrzeugkoordinatensystem erfasst und mit mindestens einem Landmarkenobjekt der High Definition (HD) Karte registriert und daraus eine gegenüber der Geoposition genauere Lokalisierung des Fahrzeugs ermittelt. Erfindungsgemäß wird eine entlang des Fahrwegs angeordnete Referenzlinie ermittelt. Das potenzielle Landmarkenobjekt sowie das mindestens eine Landmarkenobjekt werden auf die Referenzlinie projiziert und entlang der Referenzlinie registriert.In a method for locating a vehicle moving along a travel path on a high definition (HD) map, a geoposition of the vehicle is determined, a potential landmark object is detected by means of an environment detection module in a vehicle coordinate system and at least one landmark object of the vehicle Registered High Definition (HD) map and from this a geo position more accurate localization of the vehicle determined. According to the invention, a reference line arranged along the travel path is determined. The potential landmark object and the at least one landmark object are projected onto the reference line and registered along the reference line.
Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die Registrierung des potenziellen mit dem durch die HD Karte beschriebenen Landmarkenobjekt entlang nur einer Koordinate erfolgt. Dadurch kann Rechenaufwand eingespart und zugleich die Zuverlässigkeit und Robustheit des Verfahrens verbessert werden.An advantage of the method is that registration of the potential landmark object described by the HD card occurs along only one coordinate. As a result, computing effort can be saved and at the same time the reliability and robustness of the method can be improved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine Sensorfusionsschicht nach dem Stand der Technik, -
2 schematisch eine Sensorfusionsschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
3A schematisch eine Straße mit einer Referenzlinie, -
3B schematisch eine Straße mit einer Referenzlinie und Elementen der Straßenausstattung, -
4A ,4B schematisch die Entwicklung von kartenbasierten Nebenbedingungen, -
5 schematisch die Projektion eines potenziellen Landmarkenobjekts auf eine Referenzlinie einer Straße sowie -
6 schematisch den Ablauf einer Sensorfusion für ein Landmarkenobjekt.
-
1 schematically a sensor fusion layer according to the prior art, -
2 schematically a sensor fusion layer according to an embodiment of the invention, -
3A schematically a road with a reference line, -
3B schematically a road with a reference line and elements of street equipment, -
4A .4B schematically the development of card-based constraints, -
5 schematically the projection of a potential landmark object on a reference line of a road as well -
6 schematically the flow of a sensor fusion for a landmark object.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Sichtfelder mehrerer Umgebungssensoren werden räumlich und semantisch kombiniert. Wo sich Sichtfelder heterogener Umgebungssensoren überlappen, kann eine verbesserte Detektionsrate, beispielsweise eine höhere Sensitivität und/oder einer höherer Spezifität und/oder eine verringerte Falschpositivrate erzielt werden. Beispielsweise können unterschiedliche Typen von Umgebungssensoren kombiniert werden. So sind als Kamera ausgebildete Umgebungssensoren gut für die Erfassung von Kontextinformationen geeignet, die die Ähnlichkeit eines erfassten Bildes zu einer Objektklasse oder zu einem Prototyp von Landmarken beschreibt. Ferner sind als Kamera ausgebildete Umgebungssensoren gut für die Messung einer Höhe, also einer Ausdehnung senkrecht zur Fahrbahnebene, geeignet. Hingegen sind als LIDAR oder als Radar ausgebildete Umgebungssensoren gut für die zweidimensionale Erfassung eines Objekts entlang einer Ebene parallel zur Fahrbahnebene geeignet.Fields of view of several environmental sensors are spatially and semantically combined. Where fields of view of heterogeneous environmental sensors overlap, an improved detection rate, for example, higher sensitivity and / or higher specificity and / or reduced false positive rate may be achieved. For example, different types of environmental sensors can be combined. Thus, environmental camera sensors are well-suited for capturing contextual information that describes the similarity of a captured image to an object class or a landmark prototype. Furthermore, environmental sensors configured as cameras are well suited for measuring a height, that is to say an extent perpendicular to the roadway plane. On the other hand, environment sensors designed as a LIDAR or a radar are well suited for the two-dimensional detection of an object along a plane parallel to the roadway plane.
Das Sensorfusionsmodul
Das dynamische Sensorfusionssubmodul
Das Präpositionierungsmodul
Ferner können die kartenbasierten Nebenbedingungen
Die Sensorfusionsschicht
Das Landmarkenfusionssubmodul
Anforderungen hinsichtlich der Erkennung von Landmarken sowie Eigenschaften von Landmarkenobjekten
Die Sensorfusionsschicht
Beispielsweise sind Landmarkenobjekte
Landmarkenobjekte
Zudem sind die Position und der Typ beziehungsweise die Ausprägung von Landmarkenobjekten
Ferner werden Landmarkenobjekte
Falsch-positive Erkennungen sowie falsch-negative Erkennungen von Landmarkenobjekten
Auch hinsichtlich des gewünschten Zeitpunkts einer Erkennung unterscheiden sich die Anforderungen an Landmarkenobjekten
Aufgrund der wie dargestellt unterschiedlichen Anforderungen an die Erkennung von Landmarkenobjekten
Zur Nutzung einer HD Karte für die Bestimmung von kartenbasierten Nebenbedingungen
Ferner kann eine Präpositionierung die Bestimmung eines Neigungswinkels
Optional kann eine HD Karte einen lateralen Versatz
Die
Der Koordinatenursprung
Aus den Sensordaten ist ferner ein potenzielles Landmarkenobjekt
Durch die Ausrichtung des Modells der Straße
Mittels einer Kartenregistrierungsfunktion
Die Kartierungsdaten
Ferner werden aus den Kartierungsdaten
Das Verfahren umfasst ferner eine Landmarkenverfolgungsfunktion
Eine Lokalisierungsfunktion
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass Landmarkenobjekte
Objekte, die sowohl Landmarkenobjekte
Somit kann Rechenzeit für die Sensorfusion und für die Bestimmung der Fahrzeugposition
Zudem können die Robustheit und die Zuverlässigkeit des Verfahrens gesteigert werden, da besonders prüfscharfe Fehlererkennungsverfahren einsetzbar sind, deren Einsatz für Landmarkenobjekte
Ferner kann die Leistungsfähigkeit der Bestimmung der Fahrzeugposition
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein aus den HD Kartendaten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1'1, 1 '
- SensorfusionsschichtSensor fusion layer
- 1.11.1
- UmgebungserfassungsmodulArea Learning Module
- 1.21.2
- SensorfusionsmodulSensor fusion module
- 1.2'1.2 '
- SensorfusionsmodulSensor fusion module
- 1.2.11.2.1
- dynamisches Sensorfusionssubmoduldynamic sensor fusion submodule
- 1.2.21.2.2
- statisches Sensorfusionssubmodulstatic sensor fusion submodule
- 1.2.2'1.2.2 '
- generisches statisches Sensorfusionssubmodulgeneric static sensor fusion submodule
- 1.2.31.2.3
- LandmarkenfusionssubmodulLandmarkenfusionssubmodul
- 1.31.3
- ObjekterfassungsmodulObject detection module
- 1.41.4
- PräpositionierungsmodulPräpositionierungsmodul
- 1.51.5
- Kartierungsdatenmapping data
- 1.61.6
- kartenbasierte Nebenbedingungencard-based constraints
- 1.71.7
- Geopositionsmodul Geopositionsmodul
- 2.12.1
- dynamisches Objektdynamic object
- 2.22.2
- LandmarkenobjektLandmark Property
- 2.2'2.2 '
- potenzielles Landmarkenobjektpotential landmark object
- 2.2'.P2.2'.P
- Längspositionlongitudinal position
- 2.2'.S 2.2'.S
- seitlicher Abstandlateral distance
- 2.32.3
- statisches Objektstatic object
- 33
- Straße, FahrwegRoad, driveway
- 3.13.1
- Referenzliniereference line
- 3.1.S3.1.S
- seitlicher Abstandlateral distance
- 44
- FahrzeugkoordinatensystemVehicle coordinate system
- 4.x4.x
- x-Koordinatex-coordinate
- 4.y4.y
- y-Koordinatey coordinate
- 4.o4.o
- Koordinatenursprungorigin
- 55
- Begrenzunglimit
- 5.L5.L
- linksseitiger Randpunktleft-sided edge point
- 5.R5.R
- rechtsseitiger Randpunktright-sided edge point
- 5.S5.S
- RandbreiteBorder width
- 5.P5.P
- Längspositionlongitudinal position
- 66
- KartenregistrierungsfunktionCard registration function
- 77
- HD KartendatenHD map data
- 88th
- PräpositionierungsfunktionPräpositionierungsfunktion
- 99
- LandmarkenpositionenLandmark positions
- 1010
- LandmarkenverfolgungsfunktionLandmark tracking function
- 1111
- Lokalisierungsfunktionlocalization function
- 1212
- Fahrzeugposition vehicle position
- αα
- Neigungswinkel tilt angle
- S, S1 bis S6S, S1 to S6
- seitlicher Versatzlateral offset
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016201249 A1 [0009]DE 102016201249 A1 [0009]
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-
2018
- 2018-11-13 DE DE102018008904.6A patent/DE102018008904A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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