DE112015002037T5

DE112015002037T5 - Detailliertes Landkartenformat für autonomes Fahren

Info

Publication number: DE112015002037T5
Application number: DE112015002037.3T
Authority: DE
Inventors: Michael J. Delp
Original assignee: Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc
Current assignee: Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2017-03-09
Also published as: US20150316386A1; JP2017516135A; WO2015167931A1; US10118614B2; US20160257307A1

Abstract

Es wird ein computerlesbares detailliertes Landkartenformat offenbart. Das detaillierte Landkartenformat beinhaltet ein Fahrstreifensegment und ein oder mehrere Begrenzungssegmente. Ein Abstand zu einem Rand des Fahrstreifensegments kann an einem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen dem Ort und einem Abschnitt des Begrenzungssegments, der dem Ort am nächsten liegt, bestimmt werden. Eine Fahrstreifenbreite des Fahrstreifensegments kann an einem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen zweien von den Begrenzungssegmenten, die neben dem Fahrstreifensegment und auf beiden Seiten davon positioniert sind, bestimmt werden.

Description

STAND DER TECHNIK
Voll- oder hochautomatisierte, z. B. autonome oder Selbstfahr-Antriebssysteme sind dafür ausgelegt, ein Fahrzeug auf der Straße ganz ohne oder mit nur geringfügigen Interaktionen eines Fahrers oder anderer externer Steuerungen zu betreiben. Autonome Antriebssysteme benötigen Gewissheit über die Position von und den Abstand zu geografischen Merkmalen in der Umgebung des Fahrzeugs, und zwar mit einem ausreichenden Maß an Genauigkeit, um das Fahrzeug steuern zu können. Einzelheiten zu der Straße oder anderen geografischen Merkmalen in der Umgebung des Fahrzeugs können in eine detaillierte virtuelle Landkarte aufgenommen werden. Je genauer die detaillierte virtuelle Landkarte ist, desto besser ist die Leistung des autonomen Antriebssystems. Heutige virtuelle Landkarten beinhalten keine ausreichenden oder ausreichend genauen Details von geografischen Merkmalen für einen optimierten autonomen Betrieb.
KURZFASSUNG
Das hier beschriebene detaillierte Landkartenformat kann verwendet werden, um den befahrbaren Bereich einer Straße darzustellen, einschließlich der Orte der Grenzen jedes Fahrstreifens, der exakten Breite jedes Fahrstreifens und der Orte von nicht überfahrbaren Begrenzungen eines bestimmten Fahrstreifens, beispielsweise von Straßenrändern, Mittelstreifen und Verkehrsinseln. Das detaillierte Landkartenformat kann auch Informationen beinhalten, um Fahrvorschriften in Verbindung mit einem bestimmten Fahrstreifen der Straße zu unterstützen, um den Abstand von irgendeinem Objekt innerhalb des Landkartenformats bis zur Grenze eines Fahrstreifens zu berechnen und um andere Landkartenmerkmale, die einen Fahrstreifen kreuzen, beispielsweise Fußgängerüberwege und Auffahrten, zu erkennen. Die hochdetaillierte Natur dieses Landkartenformats ermöglicht eine verbesserte Steuerung eines hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeugs ebenso wie eine verbesserte Lokalisierung (exakte Positionierung) des autonomen Fahrzeugs in Bezug auf das detaillierte Landkartenformat.
Jeder Fahrstreifen innerhalb des detaillierten Landkartenformats kann Fahrstreifensegmente beinhalten, die aus Wegpunkten gebildet werden. Das offenbarte detaillierte Landkartenformat kann auch Begrenzungssegmente beinhalten, die aus Begrenzungspunkten bestehen. Informationen in Verbindung mit diesen Begrenzungssegmenten und Begrenzungspunkten beinhalten den Begrenzungstyp und die Begrenzungsfarbe. Ein autonomes Fahrzeug kann so gesteuert werden, dass es gemäß Fahrvorschriften fährt, die auf einem bestimmten Begrenzungstyp und einer bestimmten Begrenzungsfarbe basieren, die mit dem detaillierten Landkartenformat assoziiert sind. Begrenzungssegmente können auch verwendet werden, um den Abstand zu einem Rand eines Fahrstreifens für ein bestimmtes Fahrstreifensegment oder die Breite des Fahrstreifens an irgendeinem Punkt entlang des Fahrstreifensegments festzustellen, was eine genauere Steuerung des autonomen Fahrzeugs ermöglicht als dies unter Verwendung von Fahrstreifensegmenten möglich wäre, die nur aus Wegpunkten gebildet werden.
In einer Implementierung wird ein computerlesbares Landkartenformat offenbart. Das Landkartenformat beinhaltet zumindest ein Fahrstreifensegment und ein Begrenzungssegment. Der Abstand zu einem Rand des Fahrstreifensegments kann an jedem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen dem gewählten Ort und einem Abschnitt des Begrenzungssegments, der am nächsten an dem Ort liegt, festgestellt werden.
In einer Implementierung wird ein anderes computerlesbares Landkartenformat offenbart. Das Landkartenformat beinhaltet zumindest ein Fahrstreifensegment und mehrere Begrenzungssegmente. Eine Fahrstreifenbreite des Fahrstreifensegments kann an jedem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen mindestens zweien von der Mehrzahl von Begrenzungssegmenten, die neben dem Fahrstreifensegment und auf beiden Seiten davon positioniert sind, festgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Beschreibung nimmt Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen und worin:
1 ein Blockschema einer Rechenvorrichtung ist;
2 eine schematische Darstellung eines autonomen Fahrzeugs ist, das die Rechenvorrichtung von 1 beinhaltet;
3 ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts einer Straße mit zwei Fahrstreifen zeigt, die innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug von 2 dargestellt wird;
4 ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts einer Straße mit vier Fahrstreifen zeigt, die an einer Kreuzungsstelle in eine Straße mit fünf Fahrstreifen übergeht, die innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug von 2 dargestellt wird; und
5 ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Kreisverkehrs zeigt, die innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug von 2 dargestellt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird ein computerlesbares, hochdetailliertes Landkartenformat für ein autonomes Fahrzeug offenbart. Das detaillierte Landkartenformat beinhaltet Informationen, die den geografischen Ort, die Fahrtrichtung und eine Geschwindigkeitsbeschränkung von Fahrstreifen auf einer bestimmten Straße unter Verwendung von aus Wegpunkten gebildeten Fahrstreifensegmenten darstellen. Über diese Basisinformationen hinaus beinhaltet das detaillierte Landkartenformat auch den geografischen Ort der Begrenzungen jedes Fahrstreifens in Form von Begrenzungssegmenten, die aus Begrenzungspunkten gebildet werden Information in Verbindung mit den Begrenzungssegmenten und Begrenzungspunkten innerhalb des detaillierten Landkartenformats können den Begrenzungstyp und die Begrenzungsfarbe beinhalten, so dass Fahrvorschriften mit den Fahrstreifensegmenten auf Basis der nächstgelegenen Begrenzungssegmente assoziiert werden können. Das detaillierte Landkartenformat kann auch Haltelinien beinhalten, die mit dem Ende von Fahrstreifen an Verkehrskreuzungen in Zusammenhang stehen, um das autonome Fahrzeug besser für ein Einfahren in eine Verkehrskreuzung positionieren zu können und um anzugeben, wo an der Verkehrskreuzung das autonome Fahrzeug anhalten sollte. Fußgängerüberwege können ebenfalls in dem detaillierten Landkartenformat enthalten sein und mit Sicherheitsvorschriften assoziiert werden, die zu befolgen sind, wenn sich das autonome Fahrzeug dem Fußgängerüberweg nähert.
1 ist ein Blockschema eines Beispiels für eine Rechenvorrichtung 100 zur Verwendung mit einem automatischen Fahrsystem. Die Rechenvorrichtung 100 kann von jeder Art einer Onboard-, Handheld-, Desktop- oder anderen Form von einzelner Rechenvorrichtung sein oder kann aus einer Vielzahl von Rechenvorrichtungen zusammengesetzt sein. Bei der Verarbeitungseinheit in der Rechenvorrichtung kann es sich um eine herkömmliche zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) 102 oder irgendeine andere Art von Vorrichtung oder um eine Vielzahl von Vorrichtungen handeln, die in der Lage ist bzw. sind, Informationen zu be- oder zu verarbeiten. Ein Hauptspeicher 104 in der Rechenvorrichtung kann ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM) oder irgendeine andere geeignete Art von Speichervorrichtung sein. Der Hauptspeicher 104 kann Daten 106 enthalten, auf die von der CPU 102 unter Verwendung eines Busses 108 zugegriffen wird.
Der Speicher 104 kann auch ein Betriebssystem 110 und installierte Anwendungen 112 beinhalten, wobei die installierten Anwendungen 112 Programme beinhalten, die es der CPU 102 ermöglichen, die nachstehend beschriebenen automatischen Antriebsmethoden unter Verwendung des detaillierten Landkartenformats durchzuführen. Die Rechenvorrichtung 100 kann auch einen sekundären, zusätzlichen oder externen Speicher 114, beispielsweise eine Speicherkarte, ein Flash-Laufwerk oder irgendeine andere Form von computerlesbarem Medium beinhalten. Die installierten Anwendungen 112 können als Ganzes oder in Teilen im externen Speicher 114 hinterlegt und nach Bedarf zur Verarbeitung in den Hauptspeicher 104 geladen werden.
Die Rechenvorrichtung 100 kann auch mit einem oder mehreren Sensoren 116 kommunizieren. Die Sensoren 116 können Daten und/oder Signale erfassen zur Verarbeitung durch eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit, IMU), ein Koppelnavigationssystem, ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS), ein optisches Abstands- und Geschwindigkeitsmesssystem (light detection and ranging, LIDAR-System), ein Radarsystem, ein Sonarsystem, ein bildbasiertes Sensorsystem oder irgendeine andere Art von System, das in der Lage ist, Informationen zu erfassen, die spezifisch sind für die Umgebung eines Fahrzeugs, um sie bei der Erzeugung eines detaillierten Landkartenformats wie nachstehend beschrieben zu verwenden, einschließlich von Informationen, die spezifisch sind für Objekte wie Merkmale der Straße, die von dem Fahrzeug befahren wird, oder anderen Positionslokalisierungsdaten und/oder Signalen, und entsprechende Daten und/oder Signale an die CPU 102 auszugeben.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen können die Sensoren 116 zumindest Signale für ein GNSS oder anderes System, das eine Position und eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs feststellt, und Daten für ein LIDAR-System oder ein anderes System erfassen das den Abstand eines Fahrzeugs von Fahrstreifenlinien (z. B. Trassenoberflächenbegrenzungen oder Trassengrenzen), Hindernissen, Objekten oder anderen Umgebungsmerkmalen, einschließlich von Verkehrsampeln und Verkehrszeichen, misst. Die Rechenvorrichtung 100 kann auch mit einem oder mehreren Fahrzeugsystemen 118, beispielsweise Fahrzeugbremssystemen, Fahrzeugantriebssystemen usw. kommunizieren. Die Fahrzeugsysteme 118 können auch mit den Sensoren 116 kommunizieren, wobei die Sensoren 116 dafür ausgelegt sind, Daten zu erfassen, welche die Leistung der Fahrzeugsysteme 118 anzeigen.
2 ist eine schematische Darstellung eines autonomen Fahrzeugs 200, das die Rechenvorrichtung 100 von 1 beinhaltet. Die Rechenvorrichtung 100 kann innerhalb des Fahrzeugs 200 angeordnet sein, wie in 2 dargestellt, oder sie kann außerhalb des Fahrzeug 200 an einem anderen Ort (nicht dargestellt) angeordnet sein. Falls die Rechenvorrichtung 100 an einem anderen Ort als das Fahrzeug 200 angeordnet ist, kann das Fahrzeug 200 die Fähigkeit zur Kommunikation mit der Rechenvorrichtung 100 aufweisen.
Das Fahrzeug 200 kann auch eine Mehrzahl von Sensoren beinhalten, beispielsweise die Sensoren 116, die mit Bezug auf 1 beschrieben worden sind. Einer oder mehrere von den gezeigten Sensoren 116 kann dafür ausgelegt sein, folgendes zu erfassen: den Abstand zu Objekten in der Umgebung zur Verwendung durch die Rechenvorrichtung 100, um die Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 200 zu bestimmen, Bilder zur Verarbeitung durch einen Bildsensor, eine Fahrzeugposition in globalen Koordinaten auf Basis von Signalen von einer Mehrzahl von Satelliten oder irgendwelche anderen Daten und/oder Signale, die verwendet werden könnten, um den aktuellen Zustand des Fahrzeugs festzustellen oder um die Position des Fahrzeugs 200 in Bezug auf dessen Umgebung festzustellen, um sie entweder für die Erzeugung eines detaillierten Landkartenformats oder zum Vergleichen der Position des Fahrzeugs 200 mit dem detaillierten Landkartenformat zu verwenden. Erkannte geografische Merkmale wie die nachstehend beschriebenen können verwendet werden, um ein detailliertes Landkartenformat aufzubauen, und Objekte wie andere Fahrzeuge können erkannt und aus dem detaillierten Landkartenformat ausgeschlossen werden.
Landkartenformate können unter Verwendung von geografischen Merkmalen wie Fahrstreifenlinien und Straßenrändern neben dem Fahrzeug 200 konstruiert werden, die vom Fahrzeug 200 erfasst werden, während es einer Fahrtroute folgt. Diese geografischen Merkmale können unter Verwendung des oben beschriebenen LIDAR-Systems und/oder von Kameras in Kombination mit einem Algorithmus wie beispielsweise RANSAC (random sample consensus) erfasst werden, um Linien zu finden, die Position des Fahrzeugs 200 aufzunehmen bzw. zu verzeichnen und Positionsdaten von einem GNSS und/oder einer IMU abzurufen. Die erfassten geografischen Merkmale können dann unter Verwendung einer Technik zur simultanen Lokalisierung und Landkartenerstellung (simultaneous localization and mapping, SLAM) bearbeitet werden, um sämtliche geografischen Merkmale in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 200 zu positionieren. Einige der geografischen Merkmale können als Fahrstreifenbegrenzungen kategorisiert werden, und Fahrstreifenmitten können auf Basis der Fahrstreifenbegrenzungen bestimmt werden. Alternativ dazu können Landkartenformate unter Verwendung von Draufsichtbildern (z. B. Satellitenbildern) von geografischen Merkmalen konstruiert werden, die von einem Landkarteneditor nachgezeichnet werden, der eine Unterscheidung unterschiedlicher Kategorien für jedes geografische Merkmal gestattet.
3 zeigt ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts einer Straße 300 mit zwei Fahrstreifen, die innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug 200 von 2 dargestellt wird. In diesem Beispiel für ein Landkartenformat beinhaltet die Straße 300 mit den zwei Fahrstreifen die Fahrstreifen 302, 304. Jeder der Fahrstreifen 302, 304 kann ein Fahrstreifensegment 306, 308 beinhalten. Jedes der Fahrstreifensegmente 306, 308 kann sich zwischen mindestens zwei Wegpunkten 310, 312, 314, 316 erstrecken, beispielsweise erstreckt sich das Fahrstreifensegment 306 zwischen den Wegpunkten 310, 312, und das Fahrstreifensegment 308 erstreckt sich zwischen den Wegpunkten 314, 316. Informationen können mit den Wegpunkten 310, 312, 314, 316 assoziiert und als Teil des Landkartenformats gespeichert werden. Zum Beispiel kann jeder Wegpunkt 310, 312, 314, 316 Informationen wie den geografischen Ort, eine auf dem Fahrstreifen zulässige Geschwindigkeit und eine Richtung des Fahrstreifens beinhalten.
In dem in 3 gezeigten Beispiel für ein Landkartenformat zeigen Pfeile, welche die Wegpunkte 310, 312 berühren, dass der Fahrstreifen 302 einer ist, der in Richtung von links nach rechts verläuft, und Pfeile, welche die Wegpunkte 314, 316 berühren, zeigen, dass der Fahrstreifen 304 einer ist, der in Richtung von rechts nach links verläuft. Das computerlesbare Landkartenformat kann insgesamt als Klartext, binär oder als xml gespeichert werden. Die grundlegenden Landkarteninformationen können aus einer Straßennetzdefinitionsdatei (route network definition file, RNDF) oder irgendeiner anderen verfügbaren Quelle geholt werden. Jedoch reichen die grundlegenden Landkarteninformationen nicht aus, um das autonome Fahrzeug 200 zu steuern.
Zusätzliche Details können dem Landkartenformat hinzugefügt werden, um das Landkartenformat zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug 200 zu verbessern. Wie in 3 gezeigt ist, kann jeder der Fahrstreifen 302, 304 ferner mit Begrenzungen assoziiert werden. Jede der Begrenzungen kann von einem oder mehreren Begrenzungssegmenten 318, 320, 322 gebildet werden. Jedes von den Begrenzungssegmenten 318, 320, 322 kann sich zwischen mindestens zwei Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 erstrecken. Zum Beispiel erstreckt sich das Begrenzungssegment 318 zwischen den Begrenzungspunkten 324, 326, und das Begrenzungssegment 322 erstreckt sich zwischen den Begrenzungspunkten 332, 334. Informationen können mit den Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert und als Teil des Landkartenformats gespeichert werden. Zum Beispiel kann jeder Begrenzungspunkt 324, 326, 328, 330, 332, 334 Informationen wie den geografischen Ort, den Begrenzungstyp und die Begrenzungsfarbe beinhalten.
Die Informationen, die mit den einzelnen Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert sind, können von dem autonomen Fahrzeug 200 verwendet werden, um Navigationsrouten zu bestimmen, Entscheidungen in Bezug auf das Überholen anderer Fahrzeuge zu treffen, das autonome Fahrzeug 200 in Bezug auf die Begrenzungssegmente 318, 320, 322 zu positionieren oder zu lokalisieren und um den befahrbaren Bereich entlang einer bestimmten Navigationsroute zu bestimmen, um Sicherheitsmanöver oder die Verfolgung von Hindernissen zu unterstützen. Die Informationen, die mit den einzelnen Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert sind, können beispielsweise aus Daten aufgebaut sein, die anhand eines LIDAR-Sensors erfasst werden und die anhand eines SLAM-Verfahrens bearbeitet werden, wenn die detaillierte Landkarte aufgebaut wird, wie oben beschrieben. Die Landkarteninformationen, die mit den Begrenzungen und Fahrstreifen 302, 304 assoziiert sind, können beispielsweise in Form von Splinepunkten oder als Kurven mit Knotenvektoren im Speicher 104 der Rechenvorrichtung 100 gespeichert werden oder können von einem anderen Ort aus zur Verfügung gestellt werden.
Bespiele für verschiedene Begrenzungstypen, die mit Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert werden können, können einen „Straßenrand”, eine „einfache durchgezogene Linie”, eine „doppelte durchgezogene Linie”, eine „einfache unterbrochene Linie” eine „Kombination aus unterbrochener Linie und durchgezogener Linie” und „keine Linie” beinhalten. Zum Beispiel können die Begrenzungspunkte 324, 326 und somit das Begrenzungssegment 318, das sich zwischen ihnen erstreckt, mit einer Begrenzung des Typs „einfache durchgezogene Linie” assoziiert werden. Um den Begrenzungstyp „einfache durchgezogene Linie” innerhalb des Landkartenformats darzustellen, werden die Begrenzungspunkte 324, 326 als Darstellung eines ungefüllten Kreises gezeigt, und das Begrenzungssegment 318 wird als Darstellung einer dünnen durchgezogenen Linie gezeigt. Ebenso kann das Begrenzungssegment 320, das sich zwischen den Begrenzungspunkten 328, 330 erstreckt, mit einer Begrenzung des Typs „doppelte durchgezogene Linie” assoziiert werden. Die in Teilen dargestellten Begrenzungssegmente 336, 338 können mit einer Begrenzung des Typs „Kombination aus unterbrochener Linie und durchgezogener Linie” assoziiert sein. Zusätzlich zum Begrenzungstyp kann auch die Begrenzungsfarbe mit den Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert werden. Begrenzungsfarben können beispielsweise „Gelb”, „Weiß” oder „Unbekannt” beinhalten.
Begrenzungstypen und Begrenzungsfarben können verwendet werden, um eine Fahrvorschrift mit jedem der verschiedenen Fahrstreifensegmente 306, 308 (und/oder mit den Wegpunkten 310, 312, 314, 316, aus denen die Fahrstreifensegmente 306, 308 gebildet werden) zu assoziieren. Eine Fahrvorschrift kann zumindest zum Teil auf dem Begrenzungstyp und der Begrenzungsfarbe, die mit den Begrenzungspunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert sind, und den Begrenzungssegmenten 318, 318, 322, die am nächsten am Fahrstreifensegment 306, 308 liegen, basieren. Zum Beispiel können zwei Fahrvorschriften mit dem Fahrstreifensegment 306 assoziiert sein: erstens eine Fahrvorschrift „Begrenzung nicht überfahren” auf Basis des Begrenzungssegments 320, das sich zwischen den Begrenzungspunkten 328, 330 erstreckt, angesichts dessen, dass das Begrenzungssegment 320 mit einem Begrenzungstyp „doppelte durchgezogene Linie” und einer Begrenzungsfarbe „Gelb” assoziiert werden kann; zweitens eine Fahrvorschrift „Fahrstreifenbegrenzung befahrbar” auf Basis des Begrenzungssegments 318, das sich zwischen den Begrenzungspunkten 324, 326 erstreckt, angesichts dessen, dass das Begrenzungssegment 318 mit einem Begrenzungstyp „einfache durchgezogene Linie” und einer Begrenzungsfarbe „Weiß” assoziiert werden kann. Auch wenn die Begrenzungstypen, Begrenzungsfarben und Fahrvorschriften, die mit Bezug auf 3 beschrieben sind, allgemein bekannte Fahrvorschriften in den USA beschreiben, sind auch andere Fahrvorschriften, Begrenzungstypen, Begrenzungsfarben und Fahrvorschriften möglich.
Ein weiterer Vorteil der Speicherung von Informationen für sowohl Fahrstreifensegmente 306, 308 als auch Begrenzungssegmente 318, 320, 322 in dem Landkartenformat besteht darin, dass der Abstand zu einem Rand des Fahrstreifensegments 306, 308 an jedem Ort entlang des Fahrstreifensegments 306, 308 durch Messen eines Abstands zwischen dem Ort und einem Abschnitt des Begrenzungssegments 318, 320, 322, der am nächsten an dem Ort liegt, bestimmt werden kann. Dadurch kann das autonome Fahrzeug 200 beispielsweise auf Basis des tatsächlichen geografischen Ortes, der Begrenzungsfarbe und des Begrenzungstyps des Begrenzungssegments 318, 320, 322 302, 304 mit einem optimalen Abstand innerhalb eines der Fahrstreifen positioniert werden, und man ist nicht auf feste Fahrstreifenbreiten angewiesen, die nur mit den Wegpunkten 324, 326, 328, 330, 332, 334 assoziiert sind. Die Kenntnis des tatsächlichen Abstands zu einem Rand des Fahrstreifensegments 306, 308 führt zu einer besseren Manövrierbarkeit des autonomen Fahrzeugs 200. Ferner wird die Fähigkeit, das autonome Fahrzeug 200 zu lokalisieren, verbessert, da die Begrenzungssegmente 318, 320, 322, die innerhalb des detaillierten Landkartenformats gespeichert sind, mit Bildern von Fahrstreifenbegrenzungen oder anderen geografischen Merkmalen, die während des autonomen Fahrens des Fahrzeugs 200 aufgenommen werden, verglichen werden können.
In manchen Beispielen können die Begrenzungssegmente 318, 320, 322 sowohl neben einem bestimmten Fahrstreifensegment 306, 308 als auch auf beiden Seiten davon positioniert sein. In diesen Fällen kann eine Fahrstreifenbreite des Fahrstreifensegments 306, 308 an einem gewählten Ort entlang des Fahrstreifensegments 306, 308 festgestellt werden durch Messen des Abstands zwischen den beiden Begrenzungssegmenten 318, 320, 322, die neben dem Fahrstreifensegment 306, 308 und auf beiden Seiten desselben positioniert sind. Zum Beispiel kann die Fahrstreifenbreite für den Fahrstreifen 302 irgendwo entlang des Fahrstreifensegments 306 durch Messen des Abstands zwischen Begrenzungssegmenten 318, 320 innerhalb des Landkartenformats berechnet werden. Wiederum ist die Kenntnis der tatsächlichen Fahrstreifenbreite an einem beliebigen Punkt entlang des Fahrstreifens 302, 304 sowohl für die allgemeine Positionierung als auch die Manövrierung des autonomen Fahrzeugs 200 von Vorteil. Der Vorteil für die Positionierung wird unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben.
4 zeigt ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts einer Straße mit vier Fahrstreifen, die an einer Kreuzungsstelle in eine Straße 400 mit fünf Fahrstreifen übergeht, die innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug 200 von 2 dargestellt wird. Die Straße 400 mit den fünf Fahrstreifen in diesem Beispielslandkartenformat beinhaltet Fahrstreifen 402, 404, 406, 408, 410. Jeder von den Fahrstreifen 402, 404, 406, 408, 410 kann ein Fahrstreifensegment 412, 414, 416, 418, 420 beinhalten. Jedes der Fahrstreifensegmente 412, 414, 416, 418, 420 kann sich zwischen mindestens zwei Wegpunkten 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436, 438, 440 erstrecken, beispielsweise erstreckt sich das Fahrstreifensegment 416 zwischen den Wegpunkten 430, 432, und das Fahrstreifensegment 420 erstreckt sich zwischen den Wegpunkten 438, 440. Die Fahrstreifen 402, 404, 406 verlaufen in Richtung von links nach rechts, wie von den Pfeilen angegeben wird, die mit den Wegpunkten 422, 424, 426, 428, 430, 432 assoziiert sind, und die Fahrstreifenen 408, 410 verlaufen in Richtung von rechts nach links, wie von den Pfeilen angegeben wird, die mit den Wegpunkten 434, 436, 438, 440 assoziiert sind.
Ähnliche Informationen wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden mit den Wegpunkten 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436, 438, 440 assoziiert, die in 4 gezeigt sind. Jeder der Fahrstreifen 402, 404, 406, 408, 410 kann ferner mit Begrenzungen assoziiert werden, die von einem oder mehreren Begrenzungssegmenten gebildet werden, die sich zwischen mindestens zwei Begrenzungspunkten erstrecken. Der Einfachheit halber sind nur einige der Begrenzungssegmente und Begrenzungspunkte auf dem als Beispiel dienenden Landkartenformat der Straße 400 von 4 nummeriert. Zum Beispiel erstreckt sich ein Begrenzungssegment 442 zwischen Begrenzungspunkten 444, 446, und ein Begrenzungssegment 448 erstreckt sich zwischen Begrenzungspunkten 450, 452. Diese Begrenzungssegmente 442, 448 werden mit Fahrstreifensegmenten 412, 414 assoziiert. Wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, können die Begrenzungssegmente 442, 448 und die Begrenzungspunkte 444, 446, 450, 452 mit verschiedenen Begrenzungstypen und Begrenzungsfarben zur Verwendung bei der Aufstellung von Fahrvorschriften assoziiert werden.
Zum Beispiel können die Begrenzungssegmente 442, 448 mit dem Begrenzungstyp „Straßenrand” assoziiert werden, der innerhalb des detaillierten Landkartenformats unter Verwendung eines gestrichelten Linientyps dargestellt wird. Die Begrenzungspunkte 444, 446, 452 werden unter Verwendung gefüllter Kreise dargestellt und die Begrenzungspunkte 444, 446, 452 und die Begrenzungssegmente 442, 448 geben gemeinsam eine „nicht überfahrbar”-Fahrvorschrift an. Wenn die angegebene Fahrvorschrift „nicht überfahrbar” lautet, wird das autonome Fahrzeug 200 auf solche Weise gesteuert, dass das Fahrzeug 200 nicht versuchen wird, über die Begrenzung hinaus zu navigieren. Der Begrenzungspunkt 450 wird unter Verwendung eines halbgefüllten Kreises dargestellt, was angibt, dass an dem Ort des Begrenzungspunkts 450 ein Übergang des Begrenzungstyps von einem Typ „durchgezogene Linie” auf einen Typ „Straßenrand” stattfindet.
Die Kenntnis des Ortes eines Übergangs zwischen Begrenzungstypen ist für eine autonome Steuerung wichtig, da das Fahrzeug 200 nötigenfalls physisch in der Lage ist, entlang einer Begrenzung vom „Linien”-Typ oder darüber hinweg zu navigieren, aber nicht in der Lage ist, sicher entlang einer Begrenzung vom Typ „Straßenrand” oder darüber hinweg zu navigieren. Der Vorteil der Verwendung von Begrenzungssegmenten wird aus diesem Beispiel deutlich. Es ist gezeigt, dass ein Mittelstreifen 464 zwischen dem Fahrstreifen 404 und dem Fahrstreifen 406 vorhanden ist. An den äußersten linken Teil des Mittelstreifens 464 grenzen Begrenzungssegmente aus durchgezogenen Linien, die mit einer Fahrvorschrift „Fahrstreifenbegrenzung befahrbar” assoziiert sind, und eine Begrenzung des Typs „Linie” an, während an den äußersten rechten Teil der Mittellinie 464 Begrenzungssegmente aus gestrichelten Linien, die mit einer Fahrvorschrift „nicht überfahrbar” assoziiert sind, und eine Begrenzung des Typs „Straßenrand” angrenzen. Nötigenfalls könnte das Fahrzeug 200 nur über den Teil des Mittelstreifens 464, der ganz links liegt, navigieren.
4 zeigt zusätzliche Merkmale, die dem Landkartenformat hinzugefügt werden, um das Landkartenformat zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug 200 von 2 zu verbessern. Zunächst einmal sind drei von den Fahrstreifensegmenten 412, 414, 416 mit Haltelinien 454, 456 in der Nähe der Verkehrskreuzung assoziiert (wobei die Verkehrskreuzung ganz rechts in 4 liegt). Die Haltelinien 454, 456 können mit dem Ende eines oder mehrerer Fahrstreifen 402, 404, 406 in Zusammenhang stehen, und Informationen, die mit den Haltelinien 454, 456 assoziiert sind, können einen geografischen Ort einer Position, wo das Fahrzeug 200 vor der Verkehrskreuzung anhalten muss, beinhalten. In dem Beispiel von 4 erstreckt sich die Haltelinie 456 zwischen den Begrenzungssegmenten 442, 448 und bezeichnet den geografischen Ort, an dem das autonome Fahrzeug 200 positioniert werden sollte, wenn es vor der Verkehrskreuzung innerhalb irgendeines der Fahrstreifen 402, 404 anhält.
Die zusätzlichen Informationen, die von den Haltelinien 454, 456 bereitgestellt werden, sind nützlich für den Betrieb des autonomen Fahrzeugs 200, da die Haltelinien 454, 456 erlauben, das autonome Fahrzeug 200 auf eine Weise an der Verkehrskreuzung zu positionieren, die konsistent ist mit einem manuellen Betrieb des Fahrzeugs. Wenn sich das autonome Fahrzeug 200 beispielsweise der Verkehrskreuzung innerhalb des Fahrstreifens 402 nähert, kann das autonome Fahrzeug 200, statt es an dem Wegepunkt 424 anzuhalten, der das Ende des Fahrstreifensegments 412 bezeichnet, so gesteuert werden, dass es bis zur Haltelinie 456 und etwas um die Ecke des Fahrstreifens 402 herum vorfährt, wie vom Begrenzungssegment 442 bezeichnet. Dieses Manöver ist konsistenter mit der Art, wie ein Fahrer ein Fahrzeug manuell auf der Straße 400 navigieren würde, wenn er an einer Verkehrskreuzung nach rechts abbiegt. Obwohl nicht dargestellt, können auch Fußgängerüberwege auf ähnliche Weise wie bei den Haltelinien 454, 456 in das detaillierte Landkartenformat aufgenommen werden. Informationen, die mit dem Fußgängerüberweg assoziiert sind, können einen geografischen Ort einer Position des Fußgängerüberwegs und eine Fahrvorschrift beinhalten, die mit dem Fußgängerüberweg assoziiert ist und die das automatisierte Fahrzeugsystem anweist, zusätzliche Sicherheitsprotokolle zu implementieren.
Verkehrssignale sind ein anderes Merkmal, das innerhalb des in 4 gezeigten Landkartenformats vorhanden ist. Jedes Verkehrssignal kann Informationen wie einen geografischen Ort, den Typ des Verkehrssignals und den Zustand des Verkehrssignals beinhalten. Der Typ des Verkehrssignals kann Informationen über die Struktur und die Ausrichtung einer Verkehrsampel oder eines Verkehrszeichens beinhalten. Eine Verkehrssignalstruktur und -ausrichtung für eine Verkehrsampel kann „drei vertikal”, „drei vertikal, Linksabbiegepfeil”, „drei horizontal”, „Rechtsabbiegepfeil” usw. beinhalten. Ein Verkehrssignalzustand für eine Verkehrsampel kann beispielsweise „grün”, „grüner Pfeil”, „gelb”, „gelbblinkend” oder „rot” beinhalten. In dem in 4 gezeigten Landkartenformat sind drei Verkehrsampeln 458, 460, 462 innerhalb der Verkehrskreuzung gezeigt. In diesem Beispiel ist die Verkehrsampel 458 mit dem Fahrstreifen 402 assoziiert, und angesichts der Struktur der Kreuzungsstelle und der Form und des Typs der Begrenzungssegmente neben dem Fahrstreifen 402 wird erkannt, dass der Fahrstreifen 402 ein Rechtsabbiegefahrstreifen ist. Ebenso ist die Verkehrsampel 462 mit dem Fahrstreifen 406 assoziiert, und angesichts der Struktur der Kreuzungsstelle und der Form und des Typs der Begrenzungssegmente neben dem Fahrstreifen 406 wird erkannt, dass der Fahrstreifen 406 ein Linksabbiegefahrstreifen ist.
5 zeigt ein Beispiel für eine zweidimensionale Darstellung eines Kreisverkehrs 500, der innerhalb eines detaillierten Landkartenformats zur Verwendung mit dem autonomen Fahrzeug 200 von 2 dargestellt wird. Die Manövrierung des autonomen Fahrzeugs 200 durch den Kreisverkehr wird durch die Verwendung von Fahrstreifensegmenten, Begrenzungssegmenten und Haltelinien stark unterstützt. Zum Beispiel können Mittelstreifen 502, 503, 504 und ein mittlerer Kreis 505 unter Verwendung von Begrenzungspunkten und Begrenzungssegmenten identifiziert werden und mit Fahrvorschriften wie „nicht überfahrbar”-Bereichen des Kreisverkehrs 500 assoziiert werden. In einem anderen Beispiel können Haltelinien 506, 508, 510 verwendet werden, um dem autonomen Fahrzeug 200 den exakten Ort anzuzeigen, wo das autonome Fahrzeug 200 anhalten sollte, bevor es in den Kreisverkehr 500 einfährt. Wie in 5 gezeigt ist, gibt die Haltelinie 510 eine Position rechts vom nächstgelegenen Wegpunkt und unterhalb desselben innerhalb des Fahrstreifens 512 an. Die Verwendung der Haltelinie 510 zur Positionierung des autonomen Fahrzeugs 200 an der Einfahrt in den Kreisverkehr 500 ist im Vergleich zu einem Anhalten des autonomen Fahrzeugs 200 am letzten Wegpunkt innerhalb des Fahrstreifens 512 viel näher an dem, wie ein Fahrer ein Fahrzeug fahren würde.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf das, was derzeit als die praxistauglichsten Ausführungsformen betrachtet wird. Es sei jedoch klargestellt, dass die Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, die im Gedanken und Bereich der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind. Der Bereich der Ansprüche ist so weit gesetzlich zugelassen breitestmöglich auszulegen, um sämtliche Modifikationen und gleichwertigen Strukturen zu umfassen.

Claims

Computerlesbares Landkartenformat, aufweisend: ein Fahrstreifensegment; und ein Begrenzungssegment; wobei ein Abstand zu einem Rand des Fahrstreifensegments an einem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen dem Ort und einem Abschnitt des Begrenzungssegments, der dem Ort am nächsten liegt, bestimmt werden kann.
Landkartenformat nach Anspruch 1, wobei das Fahrstreifensegment aus einer Mehrzahl von Wegpunkten gebildet ist und wobei Informationen, die mit den einzelnen Wegpunkten assoziiert sind, einen geografischen Ort und/oder eine Fahrstreifengeschwindigkeit und/oder eine Fahrstreifenrichtung beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 1, wobei das Begrenzungssegment aus einer Mehrzahl von Begrenzungspunkten gebildet ist und wobei Informationen, die mit den einzelnen Begrenzungspunkten assoziiert sind, einen geografischen Ort und/oder einen Begrenzungstyp und/oder eine Begrenzungsfarbe beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 3, wobei Informationen, die mit dem Fahrstreifensegment assoziiert sind, eine Fahrvorschrift beinhalten und wobei die Fahrvorschrift zumindest zum Teil auf dem Begrenzungstyp und der Begrenzungsfarbe, die mit einem nächstgelegenen von der Mehrzahl von Begrenzungspunkten assoziiert sind, basiert; wobei der Begrenzungstyp mindestens eines der folgenden beinhaltet: einen Straßenrand, eine einfache durchgezogene Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einfache gestrichelte Linie, eine Kombination aus gestrichelter Linie und durchgezogener Linie und keine Linie; und wobei die Begrenzungsfarbe Gelb und/oder Weiß beinhaltet und/oder unbekannt ist.
Landkartenformat nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Haltelinie, die mit einem Ende des Fahrstreifensegments assoziiert ist, wobei Informationen, die mit der Haltelinie assoziiert sind, einen geografischen Ort beinhalten, wobei der geografische Ort eine Position darstellt, wo ein Fahrzeug vor einer Verkehrskreuzung anhalten muss.
Landkartenformat nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Verkehrssignal, wobei Informationen, die mit dem Verkehrssignal assoziiert sind, einen geografischen Ort und einen Verkehrssignaltyp und einen Verkehrssignalzustand beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 6, wobei der Verkehrssignaltyp Informationen in Bezug auf die Struktur und die Ausrichtung für eine Verkehrsampel und/oder ein Verkehrszeichen beinhaltet.
Landkartenformat nach Anspruch 7, wobei der Verkehrssignaltyp eine Verkehrsampel ist und der Verkehrssignalzustand mindestens einen von grün, grüner Pfeil, gelb, gelbblinkend und rot beinhaltet.
Computerlesbares Landkartenformat, aufweisend: ein Fahrstreifensegment; und eine Mehrzahl von Begrenzungssegmenten; wobei eine Fahrstreifenbreite des Fahrstreifensegments an einem Ort entlang des Fahrstreifensegments durch Messen eines Abstands zwischen mindestens zweien von der Mehrzahl von Begrenzungssegmenten, die neben dem Fahrstreifensegment und auf beiden Seiten davon positioniert sind, festgestellt werden kann.
Landkartenformat nach Anspruch 9, wobei das Fahrstreifensegment aus einer Mehrzahl von Wegpunkten gebildet ist und wobei Informationen, die mit den einzelnen Wegpunkten assoziiert sind, einen geografischen Ort und/oder eine Fahrstreifengeschwindigkeit und/oder eine Fahrstreifenrichtung beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 9, wobei das Begrenzungssegment aus einer Mehrzahl von Begrenzungspunkten gebildet ist und wobei Informationen, die mit den einzelnen Begrenzungspunkten assoziiert sind, einen geografischen Ort und/oder einen Begrenzungstyp und/oder eine Begrenzungsfarbe beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 11, wobei Informationen, die mit dem Fahrstreifensegment assoziiert sind, eine Fahrvorschrift beinhalten und wobei die Fahrvorschrift zumindest zum Teil auf dem Begrenzungstyp und der Begrenzungsfarbe, die mit einem nächstgelegenen von der Mehrzahl von Begrenzungspunkten assoziiert sind, basiert; wobei der Begrenzungstyp mindestens eines der folgenden beinhaltet: einen Straßenrand, eine einfache durchgezogene Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einfache gestrichelte Linie, eine Kombination aus gestrichelter Linie und durchgezogener Linie und keine Linie; und wobei die Begrenzungsfarbe Gelb und/oder Weiß beinhaltet und/oder unbekannt ist.
Landkartenformat nach Anspruch 9, ferner aufweisend: eine Haltelinie, die mit einem Ende des Fahrstreifensegments assoziiert ist, wobei Informationen, die mit der Haltelinie assoziiert sind, einen geografischen Ort beinhalten, wobei der geografische Ort eine Position darstellt, wo ein Fahrzeug vor einer Verkehrskreuzung anhalten muss.
Landkartenformat nach Anspruch 9, ferner aufweisend: ein Verkehrssignal, wobei Informationen, die mit dem Verkehrssignal assoziiert sind, einen geografischen Ort und einen Verkehrssignaltyp und einen Verkehrssignalzustand beinhalten.
Landkartenformat nach Anspruch 14, wobei der Verkehrssignaltyp Informationen in Bezug auf die Struktur und die Ausrichtung für eine Verkehrsampel und/oder ein Verkehrszeichen beinhaltet und wobei der Verkehrssignaltyp eine Verkehrsampel ist und der Verkehrssignalzustand mindestens einen von grün, grüner Pfeil, gelb, gelbblinkend und rot beinhaltet.