EP3824247A1 - Method and system for determining a position of a vehicle - Google Patents

Method and system for determining a position of a vehicle

Info

Publication number
EP3824247A1
EP3824247A1 EP19749243.2A EP19749243A EP3824247A1 EP 3824247 A1 EP3824247 A1 EP 3824247A1 EP 19749243 A EP19749243 A EP 19749243A EP 3824247 A1 EP3824247 A1 EP 3824247A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
landmark
vehicle
factor graph
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19749243.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel WILBERS
Christian MERFELS
Bernd Rech
Thilo Schaper
Niklas KOCH
Stefan Jürgens
David Perdomo Lopez
Constanze HUNGAR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Volkswagen AG
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Truck and Bus SE, Volkswagen AG filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP3824247A1 publication Critical patent/EP3824247A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20Instruments for performing navigational calculations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804Creation or updating of map data
    • G01C21/3833Creation or updating of map data characterised by the source of data
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50Context or environment of the image
    • G06V20/56Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle

Abstract

The invention relates to a method for determining the position of a vehicle (1), in which preliminary position data of the vehicle (1) and environmental data are detected, by using the environmental data, landmark measuring data for detected landmarks in an environment of the vehicle (1) are determined, and map data is detected, wherein the map data comprises prior landmark data. A factor graph is determined, wherein the factor graph comprises vehicle position nodes (p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6) which represent the preliminary vehicle position data, and landmark position nodes (10, 11), which represent landmark position data, and optimisation of the factor graph is carried out, wherein optimised vehicle position data is determined. The position is determined by using the optimised vehicle position data, . The invention further relates to a system for determining a position of a vehicle (1), comprising a detection unit (2), a processing unit (3), an interface (6) and a computing unit (4). The computing unit (4) is configured to carry out the method according to the invention.

Description

Beschreibung  description
Verfahren und System zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs Method and system for determining a position of a vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs. The present invention relates to a method and a system for determining a position of a vehicle.
Viele automatische Fahrfunktionen in modernen Fahrzeugen setzen eine genaue Schätzung der aktuellen Fahrzeugpose voraus. Für dieses Problem der Lokalisierung wurden in der Vergangenheit verschiedene Ansätze entwickelt, darunter etwa die Positionsbestimmung mittels globaler Navigationssatellitensysteme ( global navigation satellite System ; GNSS), etwa das globale Positionsbestimmungssystem GPS (global positioning System). Die Genauigkeit derartiger Systeme ist aber typischerweise nicht ausreichend zur Verwendung in automatischen Fahrfunktionen. Alternative Systeme erfordern jedoch häufig einen übermäßig hohen Many automatic driving functions in modern vehicles require an accurate estimate of the current vehicle pose. Various approaches have been developed in the past for this problem of localization, including, for example, positioning using global navigation satellite systems (GNSS), such as the global positioning system GPS (global positioning system). However, the accuracy of such systems is typically not sufficient for use in automatic driving functions. However, alternative systems often require an excessively high one
Rechenaufwand und daher - bei der in Fahrzeugen typischerweise zur Verfügung stehenden Rechenleistung - zu lange Rechenzeiten für die Steuerung in Echtzeit. Computing effort and therefore - with the computing power typically available in vehicles - too long computing times for control in real time.
In der DE 10 2013 208 521 A1 wird ein Verfahren zum kollektiven Erlernen eines hochgenauen digitalen Straßenmodells beschrieben. Dabei wird eine Strecke mehrfach befahren und es werden Trajektorien- und Perzeptionsdaten erfasst. Die Trajektorien werden assoziiert und ein Informationsgraph wird gebildet und optimiert, wobei optimale Trajektorien punkte ermittelt werden. Anhand der Perzeptionsdaten wird auf dieser Basis ein hochgenaues Straßenmodell erstellt. DE 10 2013 208 521 A1 describes a method for the collective learning of a highly precise digital street model. A route is traveled several times and trajectory and perception data are recorded. The trajectories are associated and an information graph is formed and optimized, whereby optimal trajectory points are determined. Based on the perception data, a highly precise street model is created on this basis.
In der DE 10 2016 205 193 A1 wird ein Verfahren zum Marginalisieren eines Posen-Graphen beschrieben, bei dem mit der Zeit immer größer werdende Graphen reduziert werden. Es wird eine Optimierung durchgeführt, um eine geschätzte Position zu erhalten. Anschließend wird ein Knoten des Graphen markiert und entfernt. Dazu wird ein Fixknoten bestimmt, beispielsweise eine durch die Optimierung nicht veränderte Position. DE 10 2016 205 193 A1 describes a method for marginalizing a Poznan graph, in which graphs that get larger and larger over time are reduced. Optimization is carried out to obtain an estimated position. Then a node of the graph is marked and removed. For this purpose, a fixed node is determined, for example a position that has not been changed by the optimization.
Bei dem in der DE 10 2015 214 338 A1 beschriebenen Verfahren zur Bestimmung einer Pose eines Fahrzeugs wird eine lokale Fahrstreifenanordnung relativ zu dem Fahrzeug erfasst. Anhand einer geometrischen Ähnlichkeit dieser erfassten Fahrstreifenanordnung zu In the method described in DE 10 2015 214 338 A1 for determining a pose of a vehicle, a local lane arrangement is recorded relative to the vehicle. Based on a geometric similarity of this recorded lane arrangement
vorgegebenem Kartenmaterial kann die Pose aktualisiert werden. In der DE 10 2014 209 340 A1 werden eine Anordnung und ein Verfahren zur Sensorfusion vorgeschlagen. Dabei wird anhand von empfangenen Sensordaten ein Faktorgraph generiert und mittels einer Interferenzmaschine wird ein fusioniertes Sensorsignal erzeugt. The pose can be updated using the specified map material. An arrangement and a method for sensor fusion are proposed in DE 10 2014 209 340 A1. A factor graph is generated on the basis of received sensor data and a fused sensor signal is generated using an interference machine.
Bei dem in der DE 10 2015 218 041 A1 vorgeschlagenen Verfahren zur Bereitstellung von Daten für eine Geometriekarte werden Odometriedaten und gegebenenfalls weitere In the method proposed in DE 10 2015 218 041 A1 for the provision of data for a geometry map, odometry data and possibly further data are used
Informationen wie Landmarken verwendet. In Abhängigkeit von der Erfassungsgenauigkeit für die Odometriedaten wird eine maximale Fahrlänge bestimmt. Information such as landmarks used. A maximum travel length is determined as a function of the accuracy of detection for the odometry data.
Bei dem in der US 2017/0004379 A1 beschriebenen Verfahren schließlich werden anhand von Bildern einer Fahrzeugkamera Schlüsselpunkte erfasst und es werden entsprechende Posen bestimmt. Anhand dieser Posen wird die Bewegung eines Fahrzeugs bestimmt. Finally, in the method described in US 2017/0004379 A1, key points are recorded using images from a vehicle camera and corresponding poses are determined. These poses are used to determine the movement of a vehicle.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit und unter effizienter Nutzung der in einem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Ressourcen ermöglichen. The present invention is based on the object of providing a method and a system of the type mentioned at the outset which enable position determination with high accuracy and with efficient use of the resources available in a vehicle.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a system having the features of claim 9. Advantageous refinements and developments result from the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorläufige Positionsdaten des Fahrzeugs und Umgebungsdaten erfasst. Anhand der Umgebungsdaten werden Landmarken-Messdaten für detektierte Landmarken in einer Umgebung des Fahrzeugs bestimmt. Es werden Kartendaten erfasst, wobei die Kartendaten Prior-Landmarkendaten umfassen. Es wird ein Faktorgraph bestimmt, wobei der Faktorgraph Fahrzeugpositionsknoten, die vorläufige Fahrzeug- Positionsdaten repräsentieren, und Landmarkenpositionsknoten, die Landmarken- Positionsdaten repräsentieren, umfasst. Es wird eine Optimierung des Faktorgraphen durchgeführt, wobei optimierte Fahrzeug-Positionsdaten bestimmt werden. Anhand der optimierten Fahrzeug-Positionsdaten wird die Position bestimmt. Diese kann dann ausgegeben werden. In the method according to the invention, provisional position data of the vehicle and environmental data are recorded. Landmark measurement data for detected landmarks in an environment of the vehicle are determined on the basis of the environmental data. Map data is acquired, the map data comprising prior landmark data. A factor graph is determined, the factor graph comprising vehicle position nodes that represent preliminary vehicle position data and landmark position nodes that represent landmark position data. The factor graph is optimized, with optimized vehicle position data being determined. The position is determined on the basis of the optimized vehicle position data. This can then be output.
Gemäß der Erfindung wird die Bestimmung der Position beziehungsweise Pose eines According to the invention, the determination of the position or pose becomes one
Fahrzeugs als ein Optimierungsproblem behandelt. Durch die erfindungsgemäße Anwendung von Faktorgraphen wird vorteilhafterweise eine besondere intuitive und anschauliche Beschreibung des der Optimierung zugrunde liegenden Problems erreicht, welches insbesondere ein Gleichungssystem repräsentiert. Durch Optimieren des Faktorgraphen wird das dadurch repräsentierte Optimierungsproblem gelöst, wobei diese Lösung besonders effizient darstellbar und lösbar ist. Vehicle treated as an optimization problem. The use of factor graphs according to the invention advantageously makes it particularly intuitive and descriptive Description of the problem on which the optimization is based, which in particular represents a system of equations. The optimization problem represented thereby is solved by optimizing the factor graph, whereby this solution can be represented and solved particularly efficiently.
Bei dem Verfahren wird ein Faktorgraph bestimmt und dazu verwendet, ein In the process, a factor graph is determined and used to create a
Optimierungsproblem mit der Methode der kleinsten Quadrate mit nichtlinearen Optimization problem with the least squares method with nonlinear
Modellfunktionen (nonlinear least squares) darzustellen. Alternativ oder ergänzend kann ein solches Optimierungsproblem direkt dargestellt werden. Der Faktorgraph wird dazu genutzt, das Problem in einer besonders übersichtlichen und einfachen Form darzustellen, die eine einfache und sichere Wartung und gegebenenfalls Fehlersuche erlaubt. Ferner sind so besonders gute Anpassungen für eine schnelle und effiziente Verarbeitung durch einen Rechner möglich. Represent model functions (nonlinear least squares). As an alternative or in addition, such an optimization problem can be represented directly. The factor graph is used to present the problem in a particularly clear and simple form, which allows simple and safe maintenance and, if necessary, troubleshooting. In addition, particularly good adaptations for fast and efficient processing by a computer are possible.
Bei dem Verfahren kann ferner ein Verhältnis zwischen der Genauigkeit der Lokalisierung und der benötigten Rechenzeit angepasst und gegebenenfalls gemäß der konkreten Situation oder Konfiguration des Fahrzeugs angepasst werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine geeignete Zahl von Messungen aus der Vergangenheit berücksichtigt wird und/oder dass eine Länge der Trajektorie einstellbar ist, die zur Lokalisierung genutzt wird. Auf die Verwendung eines„sliding window“ und die Berücksichtigung einer Vielzahl von Positionen entlang einer Trajektorie wird unten näher eingegangen. In the method, a relationship between the accuracy of the localization and the required computing time can also be adapted and, if necessary, adapted according to the specific situation or configuration of the vehicle. This can be done in particular by taking into account a suitable number of measurements from the past and / or by setting a length of the trajectory that is used for localization. The use of a sliding window and the consideration of a large number of positions along a trajectory is discussed in more detail below.
Das Verfahren betrifft zudem eine kartenrelative Lokalisierung, sodass die Angabe der globalen Koordinaten in den verwendeten Kartendaten weniger kritisch ist als etwa bei bekannten RTK- GPS-Verfahren ( real-time kinematic). Die Erstellung der Karten ist daher weniger aufwendig und kostengünstiger. Eine solche kartenrelative Lokalisierung kann insbesondere für automatisierte Fahrfunktionen verwendet werden, wobei bei Bedarf auch weitere Informationen aus anderen Teilen der Karte geladen werden können. Sofern die Karte jedoch global korrekt referenziert ist, kann anhand der kartenrelativen Lokalisierung gemäß der Erfindung direkt eine globale Lokalisierung durchgeführt werden, das heißt, es werden korrekte Daten über die Position beziehungsweise die Pose in einem globalen Koordinatensystem erzeugt. The method also relates to a map-relative localization, so that the specification of the global coordinates in the map data used is less critical than, for example, with known RTK-GPS methods (real-time kinematic). The creation of the maps is therefore less complex and less expensive. Such a map-relative localization can be used in particular for automated driving functions, it also being possible to load further information from other parts of the map if required. If, however, the map is correctly globally referenced, a global localization can be carried out directly on the basis of the map-relative localization according to the invention, ie correct data about the position or the pose are generated in a global coordinate system.
Im Vergleich zur weiteren Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei denen die von Compared to the other methods according to the prior art, in which the
Sensoren erfassten Rohdaten verwendet werden, insbesondere ohne eine Detektion von semantischen Landmarken in der Umgebung des Fahrzeugs, werden Kartendaten mit geringerer Dateigröße benötigt, sodass Vorteile bei der Nutzung von Speicherplatz und gegebenenfalls Bandbreite beim Nachladen von Daten erreicht werden. Ferner kann die Rechenzeit verkürzt werden. Karten mit semantischen Objekten und Landmarken können außerdem besonders einfach überprüft und gewartet werden, da die entsprechenden If raw data acquired by sensors are used, in particular without detection of semantic landmarks in the vicinity of the vehicle, map data with a smaller file size are required, so that advantages in the use of storage space and possibly bandwidth when reloading data are achieved. Furthermore, the Computing time can be shortened. Maps with semantic objects and landmarks can also be checked and serviced particularly easily, as the corresponding ones
Landmarken leicht gefunden und überprüft werden können. Landmarks can be easily found and checked.
Bei der Nutzung von Landmarken wird eine Abstraktionsschicht zwischen den Sensor- Rohdaten und dem Lokalisierungsschritt verwendet und es können unterschiedliche Sensoren benutzt werden, um Landmarken zu detektieren. Auf diese Weise können Sensoren leichter ausgetauscht und verändert werden, etwa beim Übergang zwischen verschiedenen When using landmarks, an abstraction layer is used between the raw sensor data and the localization step, and different sensors can be used to detect landmarks. In this way, sensors can be exchanged and changed more easily, for example when changing between different ones
Produktgenerationen. Außerdem können Karten mit Landmarken besonders einfach durch Drittanbieter erstellt werden, die dazu nicht genau wissen müssen, welche Sensor-Rohdaten im Fahrzeug vorliegen. Dagegen setzen bekannte Verfahren typischerweise voraus, dass Features und Merkmale so vorgegeben werden, wie sie zum Beispiel mit einer bestimmten Kamera oder einem bestimmten Typ von Radarsensor beobachtet werden. Product generations. In addition, maps with landmarks can be created particularly easily by third-party providers who do not need to know exactly which raw sensor data is available in the vehicle. In contrast, known methods typically assume that features and characteristics are specified in the way they are observed, for example, with a specific camera or a specific type of radar sensor.
Bei dem Verfahren werden die relevanten Eingangsdaten in einem Faktorgraphen abgebildet, dieser wird optimiert und anschließend kann eine optimierte Fahrzeugposition ausgelesen werden. Das Optimierungsverfahren der Erfindung führt ferner dazu, dass die als In the process, the relevant input data are displayed in a factor graph, this is optimized and an optimized vehicle position can then be read out. The optimization method of the invention also leads to the fact that the
Eingangsgrößen vorhandenen Prior-Landmarkendaten ebenfalls optimiert werden. Das heißt, auch diese Größen können je nach den erfassten Daten so angepasst werden, dass die Wirklichkeit möglichst zutreffend und genau abgebildet wird. Input prior existing landmark data can also be optimized. This means that, depending on the data collected, these sizes can also be adjusted so that reality is as accurate and accurate as possible.
Die Verwendung eines Optimierungsverfahrens hat gegenüber bekannten Partikelfilterverfahren oder EKF (extended Kalman filter) mehrere Vorteile: Optimierungsverfahren sind üblicherweise genauer als einfache Filterverfahren, die ein größeres Rauschen im System zulassen müssen, um nicht divergierende Ergebnisse zu liefern. Optimierungsverfahren wie das hier verwendete sind die deterministisch, was bei einem Monte-Carlo-Verfahren wie dem Partikelfilter nicht der Fall ist. Nicht-deterministische Verfahren werden jedoch grundsätzlich in Fragen der funktionalen Sicherheit kritisch bewertet und es scheint daher unwahrscheinlich, dass sie die Grundlage für hochautomatisierte Fahrfunktionen bilden können. Nicht-deterministische Verfahren liefern zudem schlecht reproduzierbare Ergebnisse, da sie abhängig von The use of an optimization method has several advantages over known particle filter methods or EKF (extended Kalman filter): Optimization methods are usually more precise than simple filter methods, which have to allow greater noise in the system in order to deliver non-divergent results. Optimization methods like the one used here are deterministic, which is not the case with a Monte Carlo method like the particle filter. However, non-deterministic methods are fundamentally critically evaluated in questions of functional safety and it therefore seems unlikely that they can form the basis for highly automated driving functions. In addition, non-deterministic methods provide poorly reproducible results because they depend on
Zufallsgrößen sind. Dies erschwert ihre Wartung und gegebenenfalls das Auffinden von Fehlern. Ferner sind die Ergebnisse nicht-deterministischer Verfahren nicht immer identisch, das heißt, bei gleichen Eingangsgrößen kann die Qualität der bestimmten Position schwanken. Bei einem Optimierungsverfahren können dagegen bereits im Vorhinein abhängig von seinen Eingangsgrößen Grenzen dafür angegeben werden, wie gut das Verfahren funktionieren wird. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können Positionen auf an sich bekannte Weise in beliebigen Koordinatensystemen angegeben werden. Insbesondere ist ein globales Are random sizes. This complicates their maintenance and, if necessary, finding errors. Furthermore, the results of non-deterministic methods are not always identical, which means that the quality of the determined position can fluctuate with the same input variables. With an optimization process, however, limits can be specified in advance depending on its input variables for how well the process will work. In the method according to the invention, positions can be specified in any coordinate systems in a manner known per se. In particular is a global one
Koordinatensystem vorgesehen oder ein relatives Koordinatensystem, beispielsweise relativ zu dem Fahrzeug oder einem anderen Referenzpunkt. Zum Beispiel kann innerhalb eines bestimmten Gebiets ein Koordinatensystem vorgegeben werden, beispielsweise auf einem Parkplatz, in einem Parkhaus oder auf einem Privatgelände. Coordinate system is provided or a relative coordinate system, for example relative to the vehicle or another reference point. For example, a coordinate system can be specified within a certain area, for example in a parking lot, in a parking garage or on a private site.
Der Begriff„Position“ soll gemäß der Erfindung breit definiert sein und insbesondere auch Posen umfassen. Diese geben neben der Position innerhalb eines Koordinatensystems auch eine Orientierung an, insbesondere eine zwei-oder dreidimensionale Orientierung relativ zu dem Koordinatensystem. Bei Anwendungen im Bereich der Automobiltechnik sind Posen von besonderer Bedeutung, da durch diese üblicherweise auch eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs vorgegeben ist. According to the invention, the term “position” should be broadly defined and in particular also include poses. In addition to the position within a coordinate system, these also indicate an orientation, in particular a two-dimensional or three-dimensional orientation relative to the coordinate system. Poses are of particular importance for applications in the field of automotive technology, since they usually also dictate a direction of movement of the vehicle.
Positionsdaten umfassen daher Informationen zu der Position, gegebenenfalls auch im weiteren Sinne Informationen zur Pose des Fahrzeugs und/oder zu einem Bewegungszustand des Fahrzeugs. Diese Informationen können einen aktuellen oder früheren Zeitpunkt betreffen, insbesondere auch eine Reihe von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten. Die Positionsdaten werden dabei auf an sich bekannte Weise erfasst beziehungsweise bereitgestellt. Position data therefore include information on the position, possibly also in a broader sense information on the pose of the vehicle and / or on a state of motion of the vehicle. This information can relate to a current or earlier point in time, in particular also a series of successive points in time. The position data are recorded or made available in a manner known per se.
Bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die erfassten vorläufigen Positionsdaten eine globale Positionsschätzung und eine lokale Positionsschätzung. Dadurch können vorteilhafterweise unterschiedliche Aspekte der Positionsbestimmung berücksichtigt werden. In an embodiment of the method according to the invention, the recorded provisional position data comprise a global position estimate and a local position estimate. As a result, different aspects of the position determination can advantageously be taken into account.
Die Terminologie„lokal“ und„global“ beschreibt dabei insbesondere das Koordinatensystem: Lokale Posen- und Landmarken-Faktoren sind im Fahrzeugkoordinatensystem beschrieben, während globale Posen- bzw. Landmarken-Faktoren in einem globalen (Welt- Koordinatensystem beschrieben werden. The terminology “local” and “global” describes the coordinate system in particular: local pose and landmark factors are described in the vehicle coordinate system, while global pose and landmark factors are described in a global (world coordinate system).
Eine globale Positionsschätzung kann beispielsweise mittels eines globalen A global position estimate can be made, for example, using a global
Navigationssatellitensystems wie GPS ermittelt werden. Das Ergebnis einer entsprechenden GPS-Messung kann Informationen über eine Position und/oder eine Pose des Fahrzeugs umfassen. Andere an sich bekannte Verfahren können alternativ oder zusätzlich verwendet werden. Bei der Optimierung des Faktorgraphen wird diese vorläufige Information zur Navigation satellite system such as GPS can be determined. The result of a corresponding GPS measurement can include information about a position and / or a pose of the vehicle. Other methods known per se can alternatively or additionally be used. When optimizing the factor graph, this preliminary information becomes
Fahrzeugposition so berücksichtigt, dass die zu bestimmende Fahrzeugpose nahe an dieser GPS-Messung liegen soll, wobei diese Vorgabe jedoch aufgrund weiterer Faktoren im Graphen im Allgemeinen nur annähernd erfüllt wird. Es handelt sich also um einen Prior-Wert, der bereits zu Beginn des Verfahrens bekannt ist und der Optimierung zugrunde gelegt wird. Eine globale Positionsschätzung kann insbesondere zur Initialisierung verwendet werden. Vehicle position taken into account so that the vehicle pose to be determined is close to this GPS measurement should lie, but this requirement is only approximately met due to other factors in the graph. It is therefore a prior value that is known at the beginning of the method and is used as the basis for the optimization. A global position estimate can be used in particular for initialization.
Eine lokale Positionsschätzung kann beispielsweise anhand von Odometrieverfahren ermittelt werden, beispielsweise mittels Reifenodometrie, visueller Odometrie oder anderer an sich bekannter Verfahren, etwa LIDAR-Scan-/Wafc/7/'n oder Trägheitsnavigation. Insbesondere wird dabei für ein Koordinatensystem relativ zum Fahrzeug eine Verschiebung detektiert und quantifiziert, wodurch die Eigenbewegung gemessen werden kann. A local position estimate can be determined, for example, using odometry methods, for example by means of tire odometry, visual odometry or other methods known per se, such as LIDAR scan / Wafc / 7 / ' n or inertial navigation. In particular, a shift relative to the vehicle is detected and quantified for a coordinate system, whereby the self-movement can be measured.
Auch die Erfassung der Umgebungsdaten erfolgt auf an sich bekannte Weise, insbesondere so, dass durch die Daten Informationen über Landmarken und weitere Merkmale in einer The acquisition of the environmental data is also carried out in a manner known per se, in particular in such a way that the data provides information about landmarks and other features in one
Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden können, insbesondere Informationen über die relativen Positionen von Landmarken relativ zum Fahrzeug. Environment of the vehicle can be determined, in particular information about the relative positions of landmarks relative to the vehicle.
Bei einer weiteren Ausbildung des Verfahrens werden die Umgebungsdaten anhand einer Kamera, eines Lasersensors und/oder eines Radarsensors erfasst. Gegebenenfalls kann alternativ oder zusätzlich ein Ultraschallsensor oder eine Infrarotkamera verwendet werden. Ferner können weitere an sich bekannte Detektormodule oder Sensoren des Fahrzeugs verwendet werden oder es können Daten von einer externen Quelle oder Erfassungseinrichtung empfangen werden. Dadurch können vorteilhafterweise Sensor benutzt werden, die bereits weit verbreitet und in vielen modernen Fahrzeugen kostengünstig verfügbar sind. In a further embodiment of the method, the environmental data are recorded using a camera, a laser sensor and / or a radar sensor. Optionally, an ultrasonic sensor or an infrared camera can be used alternatively or additionally. Furthermore, further known detector modules or sensors of the vehicle can be used or data can be received from an external source or detection device. As a result, sensors can advantageously be used which are already widespread and inexpensively available in many modern vehicles.
Die Positions- und Umgebungsdaten können insbesondere für eine Vielzahl von Zeitpunkten und/oder Positionen während der Bewegung des Fahrzeugs erfasst werden. In diesem Fall kann die Bewegung des Fahrzeugs entlang einer Trajektorie, das heißt entlang eines bestimmten Pfades in Abhängigkeit von der Zeit, verfolgt werden. The position and environment data can be recorded in particular for a large number of times and / or positions during the movement of the vehicle. In this case, the movement of the vehicle along a trajectory, that is, along a specific path as a function of time, can be tracked.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist kartenbasiert, das heißt, es setzt voraus, dass The method according to the invention is card-based, which means that it requires that
Kartendaten vorhanden sind, die Prior-Landmarkendaten umfassen. Bei ähnlichen bekannten Lokalisierungsverfahren werden diese Daten vernachlässigt, was zu Nachteilen bei der Map data is present that includes prior landmark data. With similar known localization methods, this data is neglected, which is disadvantageous for the
Genauigkeit der Lokalisierungsergebnisse führen kann. Die Kartendaten können auf Accuracy of localization results can result. The card data can be on
unterschiedliche Weise erfasst werden. Beispielsweise können sie von einer Speichereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wie sie etwa von einem Navigationssystem umfasst sein kann. Sie können alternativ oder zusätzlich von einer externen Einrichtung abgerufen und empfangen werden, etwa über ein Computernetzwerk wie das Internet oder von einem lokalen Dienst, etwa einem Server, der die Kartendaten für einen Parkplatz oder ein Betriebsgelände bereitstellt. Ferner kann eine Übertragung durch ein Netzwerk von Fahrzeugen vorgesehen sein. Die Kartendaten können dabei insbesondere beim Befahren eines bestimmten geografischen Bereich erfasst werden, beispielsweise indem sie bereitgestellt werden, wenn das Fahrzeug auf einen bestimmten Abschnitt einer Straße, einen Parkplatz oder ein are recorded in different ways. For example, they can be provided by a storage unit of the vehicle, such as can be included in a navigation system. Alternatively or in addition, they can be accessed and accessed from an external facility can be received, for example via a computer network such as the Internet or from a local service, for example a server, which provides the card data for a parking lot or an operating site. Furthermore, a transmission through a network of vehicles can be provided. The map data can be recorded in particular when driving through a specific geographical area, for example by providing it when the vehicle is on a specific section of a road, a parking lot or a
Betriebsgelände einfährt. Die Erfassung erfolgt dabei insbesondere ausgehend von einer initialen globalen Positionsschätzung, etwa mittels GPS. Das Erfassen der Kartendaten kann ferner auf Anweisung eines Nutzers erfolgen, etwa beim manuellen Abrufen aktualisierter Kartendaten. Company premises. The acquisition is carried out in particular on the basis of an initial global position estimate, for example using GPS. The card data can also be recorded on the instruction of a user, for example when manually calling up updated map data.
Die von den Kartendaten umfassten Prior-Landmarkendaten werden insbesondere als globale Landmarkenfaktoren behandelt. Sie umfassen Informationen über Landmarken in einem geografischen Bereich, insbesondere deren Position, Orientierung und/oder weitere Merkmale, die zu ihrer Identifizierung und Lokalisierung verwendet werden können. The prior landmark data included in the map data are treated in particular as global landmark factors. They include information about landmarks in a geographic area, in particular their position, orientation and / or other features that can be used for their identification and localization.
Als„Landmarken“ im Sinne der Erfindung gelten in einem weiten Sinne Merkmale in einer geografischen Umgebung, denen zumindest eine Position zugeordnet werden kann. “Landmarks” in the sense of the invention are, in a broad sense, features in a geographical environment to which at least one position can be assigned.
Insbesondere werden solche Merkmale als Landmarken verstanden, die als Muster mittels eines Mustererkennungsverfahrens erfasst, identifiziert und ausgewertet werden können. Landmarken können beispielsweise Fahrbahnmarkierungen und -streifen, Pfosten, Pfähle und Pfeiler, Schilder, Ecken, Kanten und Flächen von Bauwerken, Elemente einer Vegetation, künstliche Landmarken wie Barcodes oder andere Merkmale sein. In particular, such features are understood as landmarks that can be recorded, identified and evaluated as a pattern using a pattern recognition method. Landmarks can be, for example, road markings and strips, posts, piles and pillars, signs, corners, edges and surfaces of buildings, elements of vegetation, artificial landmarks such as barcodes or other features.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden anhand der Umgebungsdaten Landmarken- Messdaten bestimmt. Dabei werden Landmarken detektiert und für die detektierten In the method according to the invention, landmark data are determined on the basis of the surrounding data. Landmarks are detected and for the detected ones
Landmarken werden weitere Informationen bestimmt, etwa ihre Position, Orientierung, Ausprägungen bestimmte Merkmalen wie Farbe, Länge, Radius oder andere. Die hierbei verwendeten Parameter hängen insbesondere vom Typ der Landmarke ab: Beispielsweise kann einer Fahrbahnmarkierung eine Anfangs- und eine Endposition zugeordnet werden, woraus sich eine Länge und Richtung gibt, ferner gegebenenfalls eine Dicke, Farbe, Form und/oder Musterung. In ähnlicher Weise können die Umgebungsdaten für weitere Landmarken und andere Typen von Landmarken ausgewertet werden. Landmarks are determined further information, such as their position, orientation, characteristics, certain characteristics such as color, length, radius or other. The parameters used here depend, in particular, on the type of landmark: for example, a start and an end position can be assigned to a road marking, which gives a length and direction, and also, if appropriate, a thickness, color, shape and / or pattern. In a similar way, the environmental data can be evaluated for further landmarks and other types of landmarks.
Insbesondere wird von semantischen Landmarken ausgegangen, die anhand der In particular, semantic landmarks are assumed, which are based on the
Umgebungsdaten als Objekte erkannt und klassifiziert werden. In diesem Fall repräsentiert eine Landmarken nicht nur ein in den Umgebungsdaten erkennbares Muster, sondern es wird ein Landmarkentyp erkannt, dem bestimmte Eigenschaften zugeordnet werden können. In diesem Fall werden also nicht die Rohdaten direkt ausgewertet, etwa anhand einer Mustererkennung in den durch einen Laserscanner erfassten Daten, sondern es wird eine Landmarke als Objekt erkannt, das zu einer bestimmten Kategorie von Landmarken gehört und bestimmte, klar definierte Eigenschaften aufweist, die mit verschiedenen Verfahren gemessen werden können. Ein Vorteil dieses Vorgehens ist, dass die in einer Karte gespeicherten Informationen über solche semantischen Landmarken besonders einfach, insbesondere auch manuell, auf ihre Korrektheit überprüft werden können. Außerdem ist es möglich, Kartendaten mit Prior- Landmarkendaten aus beliebigen Quellen zu verwenden, sodass eine besonders hohe Environment data can be recognized and classified as objects. In this case represents a Landmarks not only a pattern recognizable in the surrounding data, but a type of landmark is recognized, to which certain properties can be assigned. In this case, the raw data are not evaluated directly, for example on the basis of a pattern recognition in the data recorded by a laser scanner, but a landmark is recognized as an object that belongs to a certain category of landmarks and has certain, clearly defined properties that are associated with different methods can be measured. One advantage of this procedure is that the information stored in a map about such semantic landmarks can be checked for correctness particularly easily, in particular also manually. It is also possible to use map data with prior landmark data from any source, making it particularly high
Flexibilität erreicht wird. Dadurch, dass die semantische Beschreibung unabhängig von der konkreten Fahrzeugsensorik ist, lässt sich eine solche Karte flexibel auf verschiedensten Fahrzeugen einsetzen und die Prior-Landmarkendaten können unabhängig von der verwendeten Sensorik ausgewertet werden. Flexibility is achieved. Because the semantic description is independent of the specific vehicle sensor system, such a map can be used flexibly on a wide variety of vehicles and the prior landmark data can be evaluated independently of the sensor system used.
Der bei dem Verfahren bestimmte Faktorgraph besteht aus einer Menge von Knoten und Kanten, die hier Faktoren darstellen. Hierbei umfassen die Knoten Schätzgrößen, die bestimmt werden sollen, insbesondere Fahrzeugposen zu bestimmten Zeitpunkten sowie Landmarken mit ihren entsprechenden Posen. Fahrzeugposen sind parametriert als Punkte in einem The factor graph determined in the method consists of a set of nodes and edges, which represent factors here. Here, the nodes comprise estimated values that are to be determined, in particular vehicle poses at specific times and landmarks with their corresponding poses. Vehicle poses are parameterized as points in one
Koordinatensystem sowie als Orientierung innerhalb des Koordinatensystems Coordinate system and as an orientation within the coordinate system
(zweidimensional: x,y,theta; dreidimensional: x, y, z, roll-, pitch-, yaw-Winkel). Insbesondere ist dabei ein globales Koordinatensystem vorgesehen. Die Parametrierung von Landmarkenknoten unterscheidet sich je nach Landmarkentyp, wobei Landmarken in Klassen von verschiedenen Geometrien eingeteilt werden. Landmarken, deren Position sich durch einen Punkt darstellen lässt, etwa Pfosten, sind als Punkt (zweidimensional: x,y; dreidimensional: x, y, z) in einem Koordinatensystem parametriert. Für weitere Landmarkentypen ist ebenfalls zumindest eine Position als Parameter vorgesehen, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Parametern. (two-dimensional: x, y, theta; three-dimensional: x, y, z, roll, pitch, yaw angle). In particular, a global coordinate system is provided. The parameterization of landmark nodes differs depending on the landmark type, whereby landmarks are divided into classes of different geometries. Landmarks whose position can be represented by a point, such as posts, are parameterized as a point (two-dimensional: x, y; three-dimensional: x, y, z) in a coordinate system. For other types of landmarks, at least one position is also provided as a parameter, possibly together with other parameters.
Die Kanten beziehungsweise Faktoren verbinden die Knoten. Ein Faktor kann mit beliebig vielen Knoten verbunden sein. Insbesondere sind die Faktoren lediglich mit einem Knoten verbunden (unäre Faktoren) oder sie verbinden paarweise zwei Knoten miteinander (binäre Faktoren). Unäre Faktoren beschreiben mathematisch einen Prior, das heißt eine bereits vorbekannte Information, über die verknüpfte Schätzgröße. Bei dem Verfahren sind The edges or factors connect the nodes. A factor can be connected to any number of nodes. In particular, the factors are connected to only one node (unary factors) or they connect two nodes in pairs (binary factors). Mathematically, unary factors describe a prior, i.e. information that is already known, about the linked estimate. Are in the process
insbesondere zwei unäre Faktoren von zentraler Bedeutung: Sogenannte globale Posen- Faktoren und globale Landmarken-Faktoren. Globale Posen-Faktoren sind mit einem Knoten verbunden, der eine Fahrzeugpose repräsentiert, und beschreiben den (mathematischen) Prior darüber, welcher Position beziehungsweise Pose dieser Knoten entspricht, was also der Schätzwert für die Fahrzeugpose bei dem Knoten ist. Dieser unäre Faktor wird etwa von einer GPS-Messung gebildet und einer Fahrzeugpose zugeordnet. Bei dem resultierenden Optimierungsproblem ist dadurch als Randbedingung vorgegeben, dass die Schätzung nah an der GPS-Messung bleiben soll. in particular two unary factors of central importance: so-called global pose factors and global landmark factors. Global pose factors are connected to a node that represents a vehicle pose and describe the (mathematical) prior about which position or pose this node corresponds to, which is the estimated value for the vehicle pose at the node. This unary factor is formed by a GPS measurement and assigned to a vehicle pose. In the resulting optimization problem, the boundary condition is that the estimate should remain close to the GPS measurement.
Globale Landmarken-Faktoren beschreiben auf ähnliche Weise einen Prior über einen Global landmark factors similarly describe a prior over one
Landmarken-Knoten, der die zu schätzenden Parameter einer Landmarke repräsentiert. Sie werden bei dem Verfahren direkt aus den von den Kartendaten umfassten Prior- Landmarkendaten gebildet. Anschließend werden sie einem Landmarken-Knoten zugeordnet und mit diesem verknüpft. Daraus ergibt sich bei dem resultierenden Optimierungsproblem die Randbedingung, dass die Schätzung nahe an den Prior-Landmarkendaten sein soll. Landmark node that represents the parameters of a landmark to be estimated. In the method, they are formed directly from the prior landmark data included in the map data. They are then assigned to a landmark node and linked to it. With the resulting optimization problem, this results in the boundary condition that the estimate should be close to the prior landmark data.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird beim Bestimmen des Faktorgraphen eine In a further development of the method, when determining the factor graph, a
Assoziierung von Landmarken-Messdaten durchgeführt, wobei assoziierte Landmarken- Messdaten in Abhängigkeit von einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt werden. Insbesondere werden bei dem Verfahren mehrere, wiederholte Beobachtungen der gleichen Landmarke identifiziert. Dies erlaubt es vorteilhafterweise, den Umfang des rechnerisch zu lösenden Optimierungsproblems zu reduzieren und effizienter zu lösen, indem wiederholte Association of landmark measurement data carried out, wherein associated landmark measurement data are determined depending on a specific point in time. In particular, several repeated observations of the same landmark are identified in the method. This advantageously makes it possible to reduce the scope of the optimization problem to be solved arithmetically and to solve it more efficiently by repeating
Beobachtungen der gleichen Landmarke assoziiert werden. Anschließend an die Lösung des Optimierungsproblems können zudem die erhaltenen Ergebnisse mit den Prior-Informationen verglichen werden, um die Korrektheit und Konsistenz der Prior-Informationen zu prüfen. Observations of the same landmark are associated. After the optimization problem has been solved, the results obtained can also be compared with the prior information in order to check the correctness and consistency of the prior information.
Es können Landmarken-Messdaten zu den Kartendaten, insbesondere den Prior- Landmarkendaten, assoziiert werden. Dies kann bei jedem Zeitschritt erfolgen, für den das Verfahren ausgeführt wird. Dadurch kann eine Zuordnung von erfassten Landmarken zu von den Kartendaten umfassten Landmarken erfolgen und falsche Zuordnungen können gegebenenfalls korrigiert werden, auch nachträglich für einen vorausgegangenen Zeitschritt. Das nachträgliche Überprüfen einer Zuordnung beziehungsweise das nachträgliche Korrigieren einer fehlerhaften Zuordnung wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Zuordnung als eigener Verfahrensschritt für jeden Zeitpunkt der erfassten Landmarkendaten wiederholt werden kann. Landmark measurement data can be associated with the map data, in particular the prior landmark data. This can be done at any time step for which the method is carried out. As a result, registered landmarks can be assigned to landmarks included in the map data, and incorrect assignments can be corrected if necessary, even retrospectively for a previous time step. The subsequent checking of an assignment or the subsequent correction of an incorrect assignment is made possible in particular by the fact that the assignment can be repeated as a separate method step for each point in time of the landmark data recorded.
Bei dem Verfahren kann ferner eine Historie über Zuordnungen zwischen lokalen Landmarken- Faktoren, die anhand der Landmarken-Messdaten bestimmt werden, und Kartenlandmarken, die anhand der Prior-Landmarkendaten bestimmt werden, gebildet werden. Dabei wird beispielsweise gezählt, wie häufig eine lokale Landmarken einer Kartenlandmarke zugeordnet wird. Wenn diese Anzahl von Übereinstimmungen der Zuordnungen einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird diese Hypothese als gültig angenommen. Dies erlaubt das Vermeiden von fehlerhaften Zuordnungen. Mehrere Hypothesen zur Assoziierung können miteinander verglichen werden, etwa für mehrere Zeitpunkte, für die das Verfahren ausgeführt wird, und fehlerhafte oder mangelhafte Assoziierungen können verhindert oder korrigiert werden. Dabei kann auch eine nachträgliche Korrektur der Assoziierung erfolgen. Lokal vom Fahrzeug erfasste und anhand der Prior-Landmarkendaten bestimmte Landmarken können so besonders sicher assoziiert werden. The method can also include a history of assignments between local landmark factors, which are determined on the basis of the landmark measurement data, and map landmarks, determined from the prior landmark data. For example, it counts how often a local landmark is assigned to a map landmark. If this number of matches of the mappings reaches or exceeds a threshold, this hypothesis is assumed to be valid. This makes it possible to avoid incorrect assignments. Several association hypotheses can be compared, for example for several points in time for which the method is carried out, and incorrect or defective associations can be prevented or corrected. The association can also be subsequently corrected. Landmarks detected locally by the vehicle and determined on the basis of the prior landmark data can thus be associated with particular certainty.
Anhand der Historie kann auch eine lokale Landmarke, die anhand der Landmarken-Messdaten bestimmt wurde und der keine Kartenlandmarke anhand des Prior-Landmarkendaten zugeordnet werden konnte, nachträglich eine wahrscheinliche Kartenlandmarke für den Based on the history, a local landmark, which was determined on the basis of the landmark measurement data and to which no map landmark could be assigned on the basis of the prior landmark data, can subsequently be a probable map landmark for the
Zeitpunkt der Erfassung der Landmarken-Messdaten zugeordnet werden. Ferner können anhand der Historie nachträglich falsche Zuordnungen oder Assoziierungen mit einer zu niedrigen Wahrscheinlichkeit erkannt werden. Time of the acquisition of the landmark measurement data can be assigned. Furthermore, incorrect assignments or associations with a too low probability can subsequently be identified on the basis of the history.
Bei dem Verfahren kann im Allgemeinen nicht davon ausgegangen werden, dass die Erfassung der Umgebungsdaten und der Positionsdaten stets synchron miteinander und genau zu dem Zeitpunkt erfolgt, für den eine Position geschätzt werden soll. Es können daher unterschiedliche Verfahren genutzt werden, um die Messungen für einen bestimmten Zeitpunkt verwenden zu können: Der zeitliche Versatz kann ignoriert werden, insbesondere wenn es sich um sehr kurze Zeiten handelt oder wenn bekannt ist, dass die Bewegung des Fahrzeugs so langsam ist, dass sich für den zeitlichen Versatz keine relevante Verschiebung der Position ergibt. Alternativ können die Positionsdaten, insbesondere Daten eines Odometrieverfahrens, genutzt werden, um die Verschiebung der Position während des zeitlichen Versatzes aus dem Bewegungsablauf zu extrapolieren oder zwischen zwei Zeitpunkten zu interpolieren. In general, it cannot be assumed with the method that the acquisition of the environmental data and the position data always takes place synchronously with one another and exactly at the point in time for which a position is to be estimated. Different methods can therefore be used in order to be able to use the measurements for a specific point in time: The time offset can be ignored, in particular if the times are very short or if it is known that the movement of the vehicle is so slow that there is no relevant shift in position for the time offset. Alternatively, the position data, in particular data of an odometry method, can be used to extrapolate the displacement of the position during the time offset from the movement sequence or to interpolate between two points in time.
Bei einer Ausbildung wird der Faktorgraph für Zeitpunkte bestimmt, die in regelmäßigen During an apprenticeship, the factor graph is determined for points in time that are regular
Intervallen aufeinanderfolgen. Insbesondere wird dabei für jeden dieser Zeitpunkt der Intervals follow one another. In particular, this is the point in time for everyone
Faktorgraphen vollständig neu bestimmt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Bewegung des Fahrzeugs entlang einer Trajektorie nachverfolgt werden. Die regelmäßigen Intervalle können sich dabei auf feste zeitliche Abstände beziehen. Ferner kann der Faktorgraph in regelmäßigen räumlichen Abständen erzeugt werden oder es kann ein räumlicher Mindestabstand als Factor graph completely redesigned. As a result, a movement of the vehicle along a trajectory can advantageously be tracked. The regular intervals can relate to fixed time intervals. Furthermore, the factor graph can be generated at regular spatial distances or it can be a minimum spatial distance
Bedingung für die Erzeugung eines neuen Faktorgraphen vorgesehen sein. Vor dem Bestimmen eines neuen Faktorgraphen kann ferner geprüft werden, ob Daten einer bestimmten oder mehrerer Eingangsquellen vorliegen. Insbesondere werden zu den Zeitpunkten, an denen der Faktorgraphen neu bestimmt wird, neue Schätzungen für die Position, das heißt neue Positionsknoten, erzeugt. Condition for the creation of a new factor graph can be provided. Before the Determining a new factor graph can also be checked whether there is data from a particular input source or from several input sources. In particular, at the times when the factor graph is newly determined, new estimates for the position, that is to say new position nodes, are generated.
Bei einer weiteren Ausbildung wird eine Zuordnung von Landkarten-Messdaten und Prior- Landmarkendaten durchgeführt und die Fahrzeug-Positionsdaten und Landmarken- Positionsdaten des Faktorgraphen werden anhand der Zuordnung bestimmt. Die Zuordnung wird insbesondere lokal vorgenommen. Dadurch werden vorteilhafterweise zusammengehörige Detektionen von Landmarken und von den Kartendaten umfasste Informationen über die Landmarken identifiziert. In a further embodiment, map measurement data and prior landmark data are assigned and the vehicle position data and landmark position data of the factor graph are determined on the basis of the assignment. The assignment is made locally in particular. As a result, associated detections of landmarks and information about the landmarks comprised by the map data are advantageously identified.
Die Zuordnung kann anhand der über die Landmarken gespeicherten Informationen The assignment can be based on the information stored on the landmarks
beziehungsweise dieser detektierten Parameter erfolgen. Insbesondere wird eine örtliche Nähe zwischen einer detektierten Landmarke und der vorgegebenen geschätzten Position für die Zuordnung verwendet, das heißt, eine detektierte Landmarke wird anhand der Landmarken- Messdaten einer Landmarke innerhalb der Kartendaten zugeordnet, die der jeweiligen or these detected parameters. In particular, a local proximity between a detected landmark and the predefined estimated position is used for the assignment, that is to say that a detected landmark is assigned to a landmark within the map data on the basis of the landmark measurement data, that of the respective one
Positionsschätzung möglichst genau entspricht. Position estimate corresponds as closely as possible.
Bei einer Weiterbildung werden bei der Optimierung des Faktorgraphen für die With a further training in the optimization of the factor graph for the
Landmarkenpositionsknoten des Faktorgraphen optimierte Landmarken-Positionsdaten bestimmt. Dadurch werden vorteilhafterweise bei der Optimierung des Faktorgraphen auch die Positionen der Landmarken optimiert. Das Verfahren kann dazu genutzt werden, die von den Kartendaten vorgegebenen Prior-Landmarkendaten anhand von Messungen zu verbessern. Landmark position node of the factor graph determines optimized landmark position data. This advantageously also optimizes the positions of the landmarks when optimizing the factor graph. The method can be used to improve the prior landmark data given by the map data on the basis of measurements.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass anhand der Prior-Landmarkendaten und der optimierten Landmarken-Positionsdaten Qualitätsdaten erzeugt und ausgegeben werden. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine Überprüfung der Qualität einer Detektion von Landmarken oder einer Qualität von Kartendaten. Beispielsweise können die Qualitätsdaten Informationen darüber umfassen, ob und in welchem Maße die tatsächlich detektierten Landmarken von den Informationen abweichen, die mit den Kartendaten bereitgestellt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass anhand der Qualitätsdaten eine Aktualisierung der Kartendaten vorgenommen wird. In particular, it can be provided that quality data is generated and output on the basis of the prior landmark data and the optimized landmark position data. This advantageously allows the quality of a detection of landmarks or a quality of map data to be checked. For example, the quality data can include information as to whether and to what extent the landmarks actually detected differ from the information that is provided with the map data. In particular, it can be provided that the map data is updated on the basis of the quality data.
Bei einer Ausbildung wird das Verfahren iterativ für mehrere Zeitpunkte wiederholt und es wird eine Trajektorie von Positionen ausgegeben, wobei jeweils ein späterer Faktorgraph, der einem späteren Zeitpunkt zugeordnet ist, anhand eines früheren Faktorgraphen, der einem früheren Zeitpunkt zugeordnet ist, bestimmt wird. Dabei wird eine Marginalisierung des Faktorgraphen so durchgeführt, dass der spätere Faktorgraph eine vorgegebene Maximalgröße nicht In the case of an apprenticeship, the method is repeated iteratively for a plurality of points in time and a trajectory of positions is output, with a later factor graph each representing one is assigned later, is determined on the basis of an earlier factor graph which is assigned to an earlier time. The factor graph is marginalized in such a way that the later factor graph does not reach a predetermined maximum size
überschreitet. Insbesondere wird das Verfahren in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Trajektorie des Fahrzeugs verfolgt werden. exceeds. In particular, the method is carried out at regular time intervals. This advantageously allows a trajectory of the vehicle to be traced.
Die Maximalgröße des Faktorgraphen kann dabei auf an sich bekannte Weise definiert sein, insbesondere als Anzahl von Knoten und Kanten und/oder anhand eines Komplexitätsmaßes, das den zur Lösung des Optimierungsproblems notwendigen Rechenaufwand quantifiziert. The maximum size of the factor graph can be defined in a manner known per se, in particular as the number of nodes and edges and / or on the basis of a complexity measure which quantifies the computation effort required to solve the optimization problem.
Dabei ist vorgesehen, dass ein„sliding window“ verwendet wird, das ein festes Zeitfenster ausgehend von einem aktuellen Zeitpunkt definiert. Beispielsweise können stets sämtliche Daten des Faktorgraphen für ein bestimmtes Zeitintervall vor dem aktuellen Zeitpunkt berücksichtigt werden. Ältere Daten können dabei vollständig ignoriert werden, insbesondere wenn das Zeitintervall lang ist und die älteren Daten daher veraltet sind. Ferner kann eine Gewichtung je nach Alter der Daten vorgenommen werden, wobei insbesondere ältere Daten weniger stark gewichtet werden. Zudem können die Daten früherer Zeitpunkte It is envisaged that a "sliding window" is used, which defines a fixed time window based on a current point in time. For example, all the data of the factor graph can always be taken into account for a specific time interval before the current time. Older data can be completely ignored, especially if the time interval is long and the older data is therefore out of date. Weighting can also be carried out depending on the age of the data, with older data in particular being weighted less strongly. In addition, the data from earlier times
zusammengefasst werden, beispielsweise zu einem einzelnen Schätzwert für einen Parameter für einen zurückliegenden Zeitraum, während jüngere Daten als Einzelmessungen are summarized, for example, into a single estimate for a parameter for a past period, while more recent data than individual measurements
berücksichtigt werden. be taken into account.
Insbesondere erfolgt bei dem Verfahren für jeden Zeitschritt eine vollständig neue Optimierung des Faktorgraphen. Dagegen werden ältere Schätzungen bei herkömmlichen Verfahren typischerweise nicht verbessert, da Fehler der Schätzung zu früheren Zeitpunkten weiter fortgeschrieben werden. Bei dem Verfahren werden also vorteilhafterweise zu jedem Zeitpunkt die Schätzungen neu optimiert, statt von den Ergebnissen vergangener Schätzungen abhängig zu sein. In particular, the method involves a completely new optimization of the factor graph for each time step. In contrast, older estimates are typically not improved in conventional methods, since errors in the estimate are continued at earlier points in time. The method therefore advantageously optimizes the estimates at any point in time instead of being dependent on the results of past estimates.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung umfasst der Faktorgraph Landmarkenpositionsknoten sowie Prior-Landmarkendaten, die insbesondere durch globale Landmarken-Faktoren repräsentiert sein können. In Verfahren gemäß dem Stand der Technik werden häufig die Landmarkenpositionsknoten durch Marginalisieren entfernt. Das Marginalisieren der In the method according to the invention, the factor graph comprises landmark position nodes and prior landmark data, which can be represented in particular by global landmark factors. In prior art methods, the landmark position nodes are often removed by marginalization. Marginalizing the
Landmarkenpositionsknoten kann in diesem Fall zu Fehlern führen, die durch die Approximation entstehen (Marginalisierungsfehler). Diese Art von Fehler wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nämlich In this case, landmark position nodes can lead to errors that result from the approximation (marginalization errors). This type of error is avoided in the method according to the invention. In the method according to the invention, namely
vorteilhafterweise verbesserte Informationen über die Landmarken-Positionen erhalten. Diese können genutzt werden um die Struktur des Faktorgraphen über die Zeit auf Sinnhaftigkeit und innere Konsistenz zu überprüfen. Gegebenenfalls kann auch eine Kartenqualität bewertet werden. advantageously receive improved information about the landmark positions. This can be used to check the structure of the factor graph over time for meaningfulness and internal consistency. If necessary, a card quality can also be assessed.
Das erfindungsgemäße System zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs umfasst eine Erfassungseinheit zum Erfassen von vorläufigen Positionsdaten des Fahrzeugs und The system according to the invention for determining a position of a vehicle comprises a detection unit for detecting preliminary position data of the vehicle and
Umgebungsdaten, eine Verarbeitungseinheit zum Bestimmen von Landmarken-Messdaten für detektierte Landmarken in einer Umgebung des Fahrzeugs anhand der Umgebungsdaten sowie eine Schnittstelle zum Empfangen von Kartendaten, wobei die Kartendaten Prior- Landmarkendaten umfassen. Es umfasst ferner eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Faktorgraphen zu bestimmen, wobei der Faktorgraph Fahrzeugpositionsknoten, die vorläufige Fahrzeug-Positionsdaten repräsentieren, und Landmarkenpositionsknoten, die Landmarken-Positionsdaten repräsentieren, umfasst. Sie ist ferner dazu eingerichtet, eine Optimierung des Faktorgraphen durchzuführen, wobei optimierte Fahrzeug-Positionsdaten bestimmt werden, und anhand der optimierten Fahrzeug-Positionsdaten die Position zu bestimmen und auszugeben. Environment data, a processing unit for determining landmark measurement data for detected landmarks in an environment of the vehicle based on the environment data and an interface for receiving map data, the map data comprising prior landmark data. It also includes an arithmetic unit that is set up to determine a factor graph, the factor graph comprising vehicle position nodes that represent preliminary vehicle position data and landmark position nodes that represent landmark position data. It is also set up to optimize the factor graph, determining optimized vehicle position data, and determining and outputting the position on the basis of the optimized vehicle position data.
Das erfindungsgemäße System ist insbesondere ausgebildet, das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren. Das System weist somit dieselben Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren. The system according to the invention is particularly designed to implement the method according to the invention described above. The system thus has the same advantages as the method according to the invention.
Die Schnittstelle zum Empfangen von Kartendaten kann auf unterschiedliche, an sich bekannte Weisen ausgebildet sein. Zum Beispiel kann eine Schnittstelle zu einem Computernetzwerk verwendet werden, etwa dem Internet oder einem lokalen Dienst, etwa einem lokalen Server zur Bereitstellung von Kartendaten für eine bestimmte Umgebung. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug eine Speichereinheit umfassen öder es kann eine Speichereinheit eines externen Geräts verwendet werden, wobei insbesondere auf Daten eines Navigationsgeräts zugegriffen werden kann. The interface for receiving card data can be designed in different ways known per se. For example, an interface to a computer network, such as the Internet, or a local service, such as a local server, can be used to provide map data for a particular environment. As an alternative or in addition, the vehicle can comprise a storage unit or a storage unit of an external device can be used, in particular data from a navigation device being accessible.
Bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Systems umfasst die Erfassungseinheit eine Kamera, einen Ultraschallsensor, einen Lasersensor und/oder einen Radarsensor. Alternativ oder zusätzlich können weitere Sensoren und Sensortypen verwendet werden. Dadurch werden vorteilhafterweise weit verbreitete und in vielen Fahrzeugen verfügbare Sensoren genutzt, wobei das System nicht auf diese Sensoren beschränkt ist. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert. In one embodiment of the system according to the invention, the detection unit comprises a camera, an ultrasound sensor, a laser sensor and / or a radar sensor. Alternatively or additionally, other sensors and sensor types can be used. As a result, sensors which are widely used and available in many vehicles are advantageously used, the system not being limited to these sensors. The invention will now be explained using exemplary embodiments with reference to the drawings.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Figure 1 shows a vehicle with an embodiment of the invention
Systems,  Systems,
Figur 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faktorgraphen,  FIG. 2A shows an exemplary embodiment of the factor graph according to the invention,
Figur 2B zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Situation auf einer Straße mit dem  Figure 2B shows an embodiment of a situation on a road with the
dazugehörigen Kartenausschnitt und  associated map section and
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.  Figure 3 shows an embodiment of the method according to the invention.
Mit Bezug zu Figur 1 wird Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems erläutert. Exemplary embodiment of the system according to the invention is explained with reference to FIG. 1.
Ein Fahrzeug 1 umfasst eine Erfassungseinheit 2, die mit einer Steuereinheit 8 gekoppelt ist. Die Erfassungseinheit 2 umfasst mehrere nicht näher dargestellte Detektions- und A vehicle 1 comprises a detection unit 2, which is coupled to a control unit 8. The detection unit 2 comprises a plurality of detection and not shown
Sensormodule, darunter Module zur Positionsbestimmung mittels GPS (global positioning System) sowie mittels Odometrie, insbesondere durch Erfassung der Raddrehzahl und des Lenkwinkels des Fahrzeugs 1. Sie umfasst ferner einen Laserscanner und eine Kamera zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs 1. Die Steuereinheit 8 umfasst eine Sensor modules, including modules for determining the position using GPS (global positioning system) and using odometry, in particular by detecting the wheel speed and the steering angle of the vehicle 1. It also includes a laser scanner and a camera for detecting the surroundings of the vehicle 1. The control unit 8 comprises one
Verarbeitungseinheit 3, eine Recheneinheit 4 und ein Navigationssystem 5. Alternativ oder zusätzlich zu dem Navigationssystem 5 kann eine Schnittstelle zu einem Speichersystem des Fahrzeugs 1 oder zu einem externen Speichersystem vorgesehen sein. Das Fahrzeug 1 umfasst zudem Antriebs- und Lenkmittel 7, die auf an sich bekannte Weise ausgebildet sind und eine Längs- und/oder Quersteuerung des Fahrzeugs 1 erlauben. Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Schnittstelle 6, die mit der Steuereinheit 8 gekoppelt ist und auf an sich bekannte Weise eine trennbare, drahtlose datentechnische Verbindung zu einem externen Server 10 hersteilen kann. Processing unit 3, a computing unit 4 and a navigation system 5. As an alternative or in addition to the navigation system 5, an interface to a storage system of the vehicle 1 or to an external storage system can be provided. The vehicle 1 also includes drive and steering means 7, which are designed in a manner known per se and allow longitudinal and / or lateral control of the vehicle 1. The vehicle 1 further comprises an interface 6, which is coupled to the control unit 8 and can establish a separable, wireless data connection to an external server 10 in a manner known per se.
Mit Bezug zu den Figuren 2A und 2B wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faktorgraphen erläutert. Dabei wird von dem oben mit Bezug zu Figur 1 erläuterten An embodiment of the factor graph according to the invention is explained with reference to FIGS. 2A and 2B. It is explained by the above with reference to Figure 1
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems ausgegangen. Embodiment of the system according to the invention.
Der Faktorgraph umfasst Knoten und Kanten, wobei die Kanten in dem Ausführungsbeispiel als Faktoren bezeichnet werden. Hierbei sind unäre und binäre Faktoren vorgesehen, die mit einem beziehungsweise mit zwei Knoten verbunden sind. In Figur 2 A sind die Knoten als Kreise dargestellt, die Faktoren sind durch Rechtecke und linienförmige Verbindungen zu den Knoten dargestellt. Die Knoten p0 bis p6 repräsentieren (Fahrzeug-)Posen-Knoten, das heißt die Posen (Positionen und Ausrichtungen) des Fahrzeugs 1 zu bestimmten Zeitpunkten. Bei dem Ausführungsbeispiel dient das Verfahren im Wesentlichen dazu, Schätzungen für diese Posen-Knoten anzugeben und zu optimieren, wobei insbesondere ein globales Koordinatensystem verwendet wird. The factor graph comprises nodes and edges, the edges being referred to as factors in the exemplary embodiment. Here, unary and binary factors are provided, which are connected to one or two nodes. The nodes are shown as circles in FIG. 2A, the factors are represented by rectangles and linear connections to the nodes. The nodes p 0 to p 6 represent (vehicle) pose nodes, that is to say the poses (positions and orientations) of the vehicle 1 at specific times. In the exemplary embodiment, the method essentially serves to specify and optimize estimates for these pose nodes, in particular using a global coordinate system.
Die Knoten l0 und h repräsentieren Landmarken-Knoten, das heißt Posen verschiedener Landmarken. The nodes l 0 and h represent landmark nodes, that is, poses of different landmarks.
Die lokalen Posen-Faktoren o0 bis o5 repräsentieren Odometrie-Faktoren. Sie hängen also von den durch die Erfassungseinheit 3 gemessenen Daten einer Odometrie-Einrichtung zusammen, die während der Bewegung von einer Pose zur anderen Daten über die Bewegung, The local pose factors o 0 to o 5 represent odometry factors. They therefore depend on the data of an odometry device measured by the detection unit 3, which during the movement from one pose to another data on the movement,
insbesondere Geschwindigkeit und Lenkwinkel, erfasst und aufzeichnet. Bei dem Beispiel repräsentiert etwa o0 die Änderung der Pose des Fahrzeugs 1 zwischen den Posen-Knoten p0 und pi. in particular speed and steering angle, recorded and recorded. In the example, approximately o 0 represents the change in the pose of the vehicle 1 between the pose nodes p 0 and pi.
Die globalen Posenfaktoren a0 und ai repräsentieren Prior-Informationen über jeweils eine Fahrzeugpose, wobei das Ausführungsbeispiel hier eine globale Positionsbestimmung mittels des GPS-Moduls der Erfassungseinheit 3 vorsieht. The global pose factors a 0 and ai represent prior information about a vehicle pose, the exemplary embodiment here providing for a global position determination by means of the GPS module of the detection unit 3.
Die lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 repräsentieren Beobachtungen einer Landmarke von einer Fahrzeug-Pose aus zu einer Landmarke. Das heißt, während das Fahrzeug 1 eine bestimmte Pose einnimmt, erfasst es mittels der Erfassungseinheit 3 seiner Umgebung mit zumindest den Landmarken. Die Messungen gehen in die lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 ein und erlauben die Bestimmung einer relativen Position der Landmarken relativ zum Fahrzeug 1. Im dargestellten Beispiel wurde die zum Landmarkenpositionsknoten l0 gehörige Landmarke von den Fahrzeugpositionen p-i und p3 aus detektiert, die Landmarke zu h von p3 und p5 aus. The local landmark factors g 0 to g 3 represent observations of a landmark from a vehicle pose to a landmark. That is, while the vehicle 1 is in a certain pose, it detects its surroundings with at least the landmarks by means of the detection unit 3. The measurements go into the local landmark factors g 0 to g 3 and allow the determination of a relative position of the landmarks relative to the vehicle 1. In the example shown, the landmark belonging to the landmark position node l 0 was detected from the vehicle positions pi and p 3 , the landmark at h from p 3 and p 5 .
Die globalen Landmarken-Faktoren m0 und m-i repräsentieren Prior-Landmarkendaten. Bei dem Ausführungsbeispiel sind diese von Kartendaten umfasst, insbesondere handelt es sich um absolute Positionen, Orientierungen und weitere Parameter verschiedener Landmarken. The global landmark factors m 0 and mi represent prior landmark data. In the exemplary embodiment, these are comprised of map data, in particular absolute positions, orientations and further parameters of different landmarks.
Bei dem in Figur 2B dargestellten Fall befindet sich ein Fahrzeug 24 auf einer Straße 21 , auf welcher Fahrbahnmarkierungen 22 angebracht und an deren Rand Leitpfosten 23 angeordnet sind. Das Fahrzeug 24 erfasst seine Umgebung mittels einer Erfassungseinheit 3, die im Wesentlichen so ausgebildet ist, wie in Figur 1 für das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Durch gestrichelte Linien ist angedeutet, dass einige der Leitpfosten 23 durch das Fahrzeug 24 erfasst werden, wobei insbesondere ihre Positionen relativ zur Position des Fahrzeugs 24 erfasst werden. In the case shown in FIG. 2B, there is a vehicle 24 on a road 21 on which road markings 22 are attached and guide posts 23 are arranged on the edge thereof. The vehicle 24 detects its surroundings by means of a detection unit 3, which in the Is essentially designed as shown in Figure 1 for the embodiment of the system according to the invention. Dashed lines indicate that some of the guide posts 23 are detected by the vehicle 24, in particular their positions relative to the position of the vehicle 24 being detected.
Dargestellt ist ferner ein Ausschnitt einer Karte 30 mit der Kartendarstellung einer Straße 31 , einer Fahrbahnmarkierung 32 und Leitpfosten 33. Bei der Positionsbestimmung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren fließen die Daten der Karte 30 zusammen mit den Detektionen des Fahrzeugs 24 in einen Faktorgraphen ein, der er im Wesentlichen wie in Figur 2A dargestellt gebildet wird: Die Pose des Fahrzeugs 24 zu bestimmten Zeitpunkten wird durch die Posen-Knoten p0 bis p6 repräsentiert, die globalen Posenfaktoren a0 und ai repräsentieren GPS-Messungen zu bestimmten Zeitpunkten und die lokalen Posen-Faktoren o0 bis o5 entsprechen einer Bewegung des Fahrzeugs 24 zwischen jeweils zwei Zeitpunkten. Die Positionen der Landmarken 23 sind durch den Landmarken-Knoten l0 und h repräsentiert, globale Landmarken-Faktoren m0 und m-i repräsentieren Prior-Landmarkendaten, wie sie von der Karte 30 umfasst sind, und die lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 repräsentieren Beobachtungen der Landmarken 23. Also shown is a section of a map 30 with a map of a road 31, a road marking 32 and a guide post 33. When determining the position according to the method according to the invention, the data on the map 30 together with the detections of the vehicle 24 flow into a factor graph which it Essentially as shown in FIG. 2A, the pose of the vehicle 24 at certain times is represented by the pose nodes p 0 to p 6 , the global pose factors a 0 and ai represent GPS measurements at certain times and the local pose factors o 0 to o 5 correspond to a movement of the vehicle 24 between two times in each case. The positions of the landmarks 23 are represented by the landmark nodes l 0 and h, global landmark factors m 0 and mi represent prior landmark data as included in the map 30, and the local landmark factors g 0 to g 3 represent observations of landmarks 23.
Mit Bezug zu Figur 3 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei wird von dem oben mit Bezug zu Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems und von den in den Figuren 2A und 2B dargestellten An exemplary embodiment of the method according to the invention is explained with reference to FIG. In this case, the exemplary embodiment of the system according to the invention shown above with reference to FIG. 1 and the one shown in FIGS. 2A and 2B
Ausführungsbeispielen des Faktorgraphen und einer Situation auf einer Straße mit den dazugehörigen Kartenausschnitt ausgegangen. Embodiments of the factor graph and a situation on a street with the associated map section.
In einem ersten Schritt S10 werden vorläufige Positionsdaten des Fahrzeugs und In a first step S10, provisional position data of the vehicle and
Umgebungsdaten sowie Kartendaten erfasst. Die Kartendaten können beispielsweise von dem Navigationssystem 5 oder einem Speichersystem bereitgestellt werden. Diese Eingangsdaten können auf unterschiedliche Weise zur Verfügung gestellt werden, insbesondere mittels der Erfassungseinheit 2 und über die Schnittstelle 6 des Fahrzeugs 1. Ambient data as well as map data recorded. The map data can be provided by the navigation system 5 or a storage system, for example. These input data can be made available in different ways, in particular by means of the detection unit 2 and via the interface 6 of the vehicle 1.
Die Eingangsdaten werden in weiteren Schritten S21 , S22, S23, S24 gepuffert, das heißt, es ist ein Speicher vorgesehen, der Eingangsdaten zumindest bis zu ihrer Verarbeitung sammelt und zur Verfügung stellt. The input data are buffered in further steps S21, S22, S23, S24, that is, a memory is provided which collects and makes available input data at least until it is processed.
Zu den Eingangsdaten zählen vorläufige Positionsdaten, die bei dem Ausführungsbeispiel mittels Odometrieverfahren und als globale Posenschätzungen, insbesondere mittels GPS, erfasst werden. Im Schritt S21 werden globale Posenschätzungen, im Schritt S22 werden Odometriedaten gepuffert. The input data include provisional position data, which in the exemplary embodiment is carried out using an odometry method and as global position estimates, in particular using GPS, be recorded. Global position estimates are buffered in step S21, and odometry data are buffered in step S22.
Anhand der durch die Erfassungseinheit 2 erfassten Umgebungsdaten ermittelt die Based on the environmental data acquired by the acquisition unit 2, the
Verarbeitungseinheit 3 zunächst detektierte Landmarken auf an sich bekannte Weise. Processing unit 3 initially detected landmarks in a manner known per se.
Insbesondere werden dabei semantische Landmarken bestimmt, das heißt, die Landmarken werden bestimmten Typen zugeordnet und es werden Parameter für die einzelnen Landmarken bestimmt. Die bestimmten Parameter umfassen zumindest eine Position, gegebenenfalls weitere Eigenschaften der detektierten Landmarke, etwa eine Länge oder andere Ausdehnung, einen Radius, eine geometrische Form oder einen Anfangs- und Endpunkt. Die Pufferung der Landmarkendetektionen erfolgt im Schritt S23. In particular, semantic landmarks are determined, that is to say the landmarks are assigned to specific types and parameters for the individual landmarks are determined. The determined parameters include at least one position, possibly further properties of the detected landmark, such as a length or other extent, a radius, a geometric shape or a start and end point. The landmark detection is buffered in step S23.
Die zu Beginn erfassten Kartendaten umfassen insbesondere eine Karte mit Prior- Landmarkendaten, das heißt Informationen über Landmarken in dem von der Karte The map data acquired at the beginning include, in particular, a map with prior landmark data, that is to say information about landmarks in the map
abgedeckten Bereich. Die Kartendaten können hierbei zu Beginn vollständig geladen, abschnittsweise nachgeladen, oder von einem Backend oder anderen Fahrzeugen, covered area. The map data can be fully loaded at the beginning, reloaded in sections, or from a backend or other vehicles,
insbesondere mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ( vehicle-to-vehicle/v2v ) bereitgestellt werden. Die Pufferung der Kartendaten, insbesondere einer Landmarkenkarte, erfolgt im Schritt S24. in particular by means of vehicle-to-vehicle communication (vehicle-to-vehicle / v2v). The map data, in particular a landmark map, is buffered in step S24.
Für die verschiedenen zu Beginn erfassten Eingangsdaten kann es mehrere Quellen geben, bei dem Ausführungsbeispiel ist jedoch für jeden Typ zumindest eine Quelle vorgesehen. There can be several sources for the various input data recorded at the beginning, but in the exemplary embodiment at least one source is provided for each type.
Insbesondere werden mehrere Module zur Erfassung von Positionsdaten berücksichtigt und damit große Teile der Eigenschaften einer Ortungsfusion in das Verfahren integriert. Wenn nachfolgend von jeweils einer Quelle pro Eingangsdatentyp die Rede ist, so wird davon ausgegangen, dass bei mehreren Quellen die jeweiligen Verfahrensschritte pro Quelle separat ausgeführt werden. In particular, several modules for the acquisition of position data are taken into account and thus large parts of the properties of a location fusion are integrated into the method. If in the following there is talk of one source per input data type, it is assumed that with several sources the respective method steps per source are carried out separately.
Die Pufferung S21 , S22, S23, S24 der Eingangsdaten erfolgt auch während eines Zyklus nebenläufig, insbesondere um Daten zur Posen Bestimmung bei späteren Zeitpunkten bereitstellen zu können. Zu bestimmten Zeitpunkten werden zunächst der Graphenaufbau und anschließend die Graphenoptimierung angestoßen. Zuletzt wird durch Optimierung die finale Posenschätzung aus dem Graphen extrahiert. The buffering S21, S22, S23, S24 of the input data also takes place concurrently during a cycle, in particular in order to be able to provide data for pose determination at later times. At certain points in time, the graph structure is started and then the graph optimization. Finally, the final pose estimate is extracted from the graph by optimization.
Um einen Faktorgraphen bestimmen zu können, werden zunächst die Zeitpunkte bestimmt, zu denen die Fahrzeugpose geschätzt werden soll. Dies geschieht bei dem Ausführungsbeispiel in einem festen zeitlichen Abstand, könnte aber auch beispielsweise durch einen räumlichen Mindestabstand geschehen, den das Fahrzeug zwischen zwei Schätzungen zurücklegt. Eine weitere Möglichkeit ist es, diese Zeitpunkte an das Vorhandensein der Daten einer oder mehrerer Eingangsquellen zu knüpfen. Zu diesen Zeitpunkten werden dann Posen-Knoten, insbesondere Fahrzeugpositionsknoten, im Graphen eingefügt und es kann eine neue In order to be able to determine a factor graph, the times at which the vehicle pose is to be estimated are first determined. This is done in the embodiment in a fixed time interval, but could also happen, for example, by a spatial minimum distance that the vehicle travels between two estimates. Another possibility is to link these times to the existence of the data of one or more input sources. At these times, Poznan nodes, in particular vehicle position nodes, are then inserted in the graph and a new one can be created
Posenschätzung erfolgen. Post estimation done.
Anschließend werden in einem Schritt S41 mittels der globalen Posenschätzungen, die im Puffer vorliegen, globale Posen-Faktoren a0, ai berechnet. Diese müssen zeitlich zu den zuvor erstellten Posen-Knoten passen. Da im Allgemeinen die globalen Posenschätzungen nicht zu dem Zeitpunkt erfasst werden, für den der Faktorgraph bestimmt werden soll, müssen mittels einer geeigneten Strategie die globalen Posenschätzungen zeitlich verschoben werden. Bei dem Ausführungsbeispiel wird dazu eine Nearest-Neighbor-Strategie verwendet, bei welcher der zeitlich nächste Zeitpunkt gewählt wird. Dies funktioniert in den Fällen gut, wenn die zeitliche Differenz zwischen Posen-Knoten p0 bis p6 gering ist, etwa nur wenige Millisekunden. Eine Alternative Strategie ist das Interpolieren zwischen zwei globalen Posenschätzungen im Puffer um eine neue Schätzung zu erhalten, die zeitlich zu einem Posen-Knoten p0 bis p6 passt. Eine weitere Strategie besteht darin, die Verschiebung der globalen Posenschätzungen mittels Odometrie zu bestimmen. Dies funktioniert dann gut, wenn die Odometrie für kurze Abschnitte geringe Fehler macht. Nach Bestimmung der globalen Posen-Faktoren a0, ai werden diese in den Graphen eingefügt und mit den entsprechenden Posen-Knoten p0 bis p6 verbunden. Subsequently, in a step S41, global pose factors a 0 , ai are calculated using the global pose estimates that are present in the buffer. These must fit in time with the pose nodes previously created. Since in general the global post estimates are not recorded at the point in time for which the factor graph is to be determined, the global post estimates must be postponed using a suitable strategy. In the exemplary embodiment, a nearest neighbor strategy is used for this, in which the next point in time is selected. This works well in cases when the time difference between Poznan nodes p 0 to p 6 is small, about only a few milliseconds. An alternative strategy is to interpolate between two global position estimates in the buffer in order to obtain a new estimate that fits in time to a pose node p 0 to p 6 . Another strategy is to determine the shift in global posture estimates using odometry. This works well when odometry makes small mistakes for short sections. After determining the global pose factors a 0 , ai, these are inserted into the graph and connected to the corresponding pose nodes p 0 to p 6 .
In einem Schritt S42 werden die Odometrie-Daten im Puffer abgearbeitet. Auch hier gibt es das Problem, dass die Zeitpunkte der Eingangsdaten, das heißt der von der Erfassungseinheit 2 erfassten Odometrie-Messungen, im Allgemeinen nicht zu den Zeitpunkten der Posen-Knoten Po bis p6 passen. Auch hier kommen Interpolations- und Nearest Neighbor-V erfahren infrage. Bei dem Ausführungsbeispiel werden bevorzugt die Odometrie-Messungen miteinander verkettet, um die zwischen beliebigen Zeitpunkten zurückgelegte Strecke im In a step S42, the odometry data are processed in the buffer. Here too there is the problem that the times of the input data, that is to say the odometry measurements detected by the detection unit 2, generally do not match the times of the pose nodes Po to p 6 . Here, too, interpolation and closest neighbor processes can be used. In the exemplary embodiment, the odometry measurements are preferably chained to one another by the distance traveled between any points in time
Fahrzeugkoordinatensystem zu erhalten, was letztlich einer Interpolation ähnlich ist. Für kurze Zeitspannen kann alternativ oder zusätzlich eine Extrapolation der Daten vorgesehen sein. Anhand der so verarbeiteten Odometrie-Daten werden die entsprechenden lokalen Posen- Faktoren oo bis o5 im Faktorgraphen eingefügt. Insbesondere verknüpfen die lokalen Posen- Faktoren oo bis o5 jeweils zwei Fahrzeugposen po bis p6. Bevorzugt werden entweder die Posen-Knoten p0 bis p6 verknüpft, die der Messung zeitlich am nächsten sind, oder immer zwei zeitlich aufeinanderfolgende Posen-Knoten p0 bis p6. Auch die im Schritt S23 gepufferten Landmarken-Detektionen werden in ähnlicher Weise verarbeitet. Dabei werden die Landmarken zunächst in einem lokalen Assoziationsschritt S31 zusammengeführt. Dieser Schritt S31 leistet zwei Dinge: Zum einen werden die Detektionen zeitlich auf den Zeitstempel des nächstgelegenen Posen-Knoten p0 bis p6 projiziert. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Daten aus dem Odometrie-Puffer verwendet werden. To get vehicle coordinate system, which is ultimately similar to an interpolation. For short periods, an extrapolation of the data can alternatively or additionally be provided. Based on the odometry data processed in this way, the corresponding local pose factors o o to o 5 are inserted in the factor graph. In particular, the local pose factors o o to o 5 each link two vehicle poses p o to p 6 . Either the pose nodes p 0 to p 6 that are closest in time to the measurement or two always successive pose nodes p 0 to p 6 are preferably linked. The landmark detections buffered in step S23 are also processed in a similar manner. The landmarks are first brought together in a local association step S31. This step S31 does two things: First, the detections are projected onto the time stamp of the closest Poznan node p 0 to p 6 . For example, the data from the odometry buffer can be used for this purpose.
Alternativ oder zusätzlich können in einem vorhergehenden Verfahrenszyklus optimierte Posen- Knoten p0 bis p6 verwendet werden, um die Bewegung zu bestimmen und eine Interpolation oder Extrapolation durchzuführen. Falls zum Zeitpunkt der Durchführung des Verfahrens noch keine Daten im Faktorgraphen existieren, kann ein Bewegungsmodell des Fahrzeugs verwendet werden, um die Bewegung zu einem gewünschten Zeitpunkt zu extrapolieren. Alternatively or additionally, in a previous process cycle, optimized pose nodes p 0 to p 6 can be used to determine the movement and to carry out an interpolation or extrapolation. If there is no data in the factor graph at the time the method is carried out, a movement model of the vehicle can be used to extrapolate the movement at a desired point in time.
Ferner werden im Schritt S31 Hypothesen aufgestellt, welche der detektierten Landmarken, die im Puffer abgelegt sind , zu dem gleichen physikalischen Objekt in der Umgebung des Furthermore, in step S31, hypotheses are made as to which of the detected landmarks which are stored in the buffer relate to the same physical object in the vicinity of the
Fahrzeugs 1 gehören. Beispielsweise kann die gleiche Landmarke mehrmals von dem gleichen Detektor oder von verschiedenen Sensoren erfasst werden. Dies kann etwa über eine Nearest- Neighbor-Strategie erfolgen, wobei Schwellwerte für zu große Distanzen zur Ablehnung der Hypothese führen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, spezielle Deskriptoren der Vehicle 1 belong. For example, the same landmark can be detected several times by the same detector or by different sensors. This can be done, for example, using a nearest neighbor strategy, with threshold values for excessive distances leading to rejection of the hypothesis. Another option is to use special descriptors of the
Landmarken, insbesondere verschiedener Landmarkentypen, auszuwerten. Im Allgemeinen wird eine Distanzfunktion entworfen und geprüft, welche der anderen möglichen Landmarken sich in einer geringeren Distanz als ein Schwellwert befinden. Wenn in dem Evaluate landmarks, especially different types of landmarks. In general, a distance function is designed and checked, which of the other possible landmarks is at a shorter distance than a threshold value. If in that
Ausführungsbeispiel dabei eine eindeutige Lösung gefunden wird, wird diese als Hypothese akzeptiert. Falls es mehrere mögliche Kandidaten gibt, erscheint die Hypothesenbildung als zu unsicher und die Hypothese wird daher nicht akzeptiert. Embodiment found a clear solution, it is accepted as a hypothesis. If there are several possible candidates, the hypothesis formation appears to be too uncertain and the hypothesis is therefore not accepted.
Die lokale Assoziierung im Schritt S31 liefert also eine Menge an lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3, die nun in einem Schritt S43 direkt zur Bestimmung des Faktorgraphen verwendet werden. The local association in step S31 thus delivers a set of local landmark factors g 0 to g 3 , which are now used directly in a step S43 to determine the factor graph.
Zusätzlich dazu werden sie in einem Schritt S32 für eine Kartenzuordnung weiterverarbeitet. Dabei werden die lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 mit der von den Kartendaten umfassten Karte abgeglichen und es werden Hypothesen generiert, welche der lokalen In addition, they are processed in a step S32 for a card assignment. The local landmark factors g 0 to g 3 are compared with the map included in the map data and hypotheses are generated which of the local ones
Landmarken-Faktoren g0 bis g3 mit welcher Kartenlandmarke, das heißt einer von den Prior- Landmarkendaten umfassten Landmarke, übereinstimmt. In diesem Schritt S32 wird also festgestellt, welche Teilmenge der Kartenlandmarken mit welcher Teilmenge der lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 korrespondiert. Die Durchführung dieses Schritts S32 kann dadurch erschwert werden, dass Kartenlandmarken fehlen und/oder dass falsche Erkennungen des Detektors vorliegen, wobei in diesem Fall jeweils keine Assoziierung gefunden werden kann. Landmark factors g 0 to g 3 agree with which map landmark, that is to say a landmark comprised by the prior landmark data. In step S32 it is thus determined which subset of the map landmarks corresponds to which subset of the local landmark factors g 0 to g 3 . The execution of this step S32 can be made more difficult by the fact that map landmarks are missing and / or by incorrect detections of the detector are present, in which case no association can be found in each case.
Es wird ähnlich vorgegangen wie oben für den Fall beschrieben, bei dem Hypothesen gebildet werden, um mehrere Detektionen der gleichen detektierten Landmarke zuzuordnen. Das Ergebnis dieses Schrittes S32 ist eine Menge an Zuordnungen zwischen lokalen Landmarken- Faktoren g0 bis g3 und Kartenlandmarken. Diese werden nun in einem weiteren Schritt S33 zum den zeitlichen Abgleich weiterverarbeitet. The procedure is similar to that described above for the case in which hypotheses are formed in order to assign several detections to the same detected landmark. The result of this step S32 is a set of associations between local landmark factors g 0 to g 3 and map landmarks. These are then processed in a further step S33 for the time comparison.
Im Schritt S33 des zeitlichen Abgleichs wird eine Historie über die Zuordnungen zwischen lokalen Landmarken- Faktoren g0 bis g3 und Kartenlandmarken gebildet. Bei dem In step S33 of the time comparison, a history is formed about the assignments between local landmark factors g 0 to g 3 and map landmarks. In which
Ausführungsbeispiel wird hierzu gezählt, wie häufig die Hypothese generiert wurde, dass ein bestimmter lokaler Landmarken-Faktor Faktor g0 bis g3 einer bestimmten Kartenlandmarke zuzuordnen ist. Erst nach einer Mindestanzahl von Übereinstimmungen wird diese Hypothese dann als gültig angenommen, sodass Fehldetektionen vermieden werden können. Bei dem zeitlichen Abgleichungsschritt S33 werden Hypothesen zur Datenassoziierung über einen längeren Zeitraum validiert, wobei auch kurzzeitige schlechte Assoziierungen verhindert und korrigiert werden können. Dadurch erhalten wird eine stabilere Zuordnungen zwischen lokal vom Fahrzeug erfassten und in der Karte vorhandenen Landmarken erreicht. In this exemplary embodiment, this includes the number of times the hypothesis was generated that a specific local landmark factor factor g 0 to g 3 can be assigned to a specific map landmark. This hypothesis is only assumed to be valid after a minimum number of matches, so that incorrect detections can be avoided. In the temporal adjustment step S33, hypotheses for data association are validated over a longer period of time, and short-term bad associations can also be prevented and corrected. In this way, a more stable assignment is achieved between landmarks recorded locally by the vehicle and present on the map.
Es kann ferner Vorkommen, dass ein lokaler Landmarken-Faktor g0 bis g3 im aktuellen Schritt keiner Kartenlandmarke zugeordnet werden kann. In diesem Fall kann die Historie dazu dienen, dennoch anhand des historischen Wissens zu bestimmen, welche Zuordnung wahrscheinlich ist beziehungsweise zum Detektionszeitpunkt wahrscheinlich war. Außerdem können hier falsche Zuordnungen festgestellt werden, die nicht im Einklang mit der Historie stehen. It may also happen that a local landmark factor g 0 to g 3 cannot be assigned to a map landmark in the current step. In this case, the history can still be used to determine on the basis of historical knowledge which assignment is likely or was likely at the time of detection. In addition, incorrect assignments can be found here that are not in line with the history.
Anhand der Zuordnungen zwischen lokalen Landmarken-Faktoren g0 bis g3 und den Based on the assignments between local landmark factors g 0 to g 3 and the
Kartenlandmarken werden in einem Schritt S44 globale Landmarken-Faktoren m0, m-i gebildet. Diese werden anschließend in den Faktorgraphen eingebaut. Sie geben insbesondere an, an welcher Position eine bestimmte Landmarke erwartet wird. Map landmarks are formed in a step S44 global landmark factors m 0 , mi. These are then built into the factor graph. In particular, they indicate at which position a particular landmark is expected.
Zum Zeitpunkt des Schrittes S50 wird der Faktorgraph mit den Informationen eines At the time of step S50, the factor graph with the information is one
vorhergehenden und mit zusätzlichen Informationen des aktuellen Zeitschritts aufgebaut. previous and with additional information of the current time step.
Dadurch ist der Funktionsgraph im Normalbetrieb normalerweise größer geworden. Um eine übermäßige Vergrößerung zu vermeiden, ist bei dem Ausführungsbeispiel ein Sliding Window vorgesehen, das heißt ein Zeitfenster, das sich mit jeden Zeitschritt verschiebt. Wenn durch eine solche Verschiebung Informationen in den Funktionsgraphen aus dem Zeitfenster herausfallen, muss der Funktionsgraph entsprechend beschnitten werden, wofür verschiedene Verfahren verwendet werden können: As a result, the function graph has normally become larger in normal operation. In order to avoid excessive enlargement, a sliding window is provided in the exemplary embodiment, that is to say a time window that shifts with each time step. If through If such a shift of information in the function graph falls out of the time window, the function graph must be trimmed accordingly, for which different methods can be used:
Bei dem Ausführungsbeispiel werden dazu die ältesten Knoten und Faktoren außerhalb des Zeitfensters entfernt. Alternativ dazu können nur die Knoten und Faktoren des Faktorgraphen entfernt werden, die den geringsten Informationsgehalt aufweisen. Bei beiden Strategien ist zu bedenken, wie das„Entfernen“ am besten umgesetzt werden soll. Eine erste Möglichkeit ist das einfache Löschen von Knoten und Faktoren. Dies hat eine niedrige Komplexität und kann bei einem großen Faktorgraphen ausreichend sein. Eine weitere, bei dem Ausführungsbeispiel bevorzugte Möglichkeit ist das Marginalisieren von Informationen. Hierfür wird die dem In the exemplary embodiment, the oldest nodes and factors are removed outside the time window. Alternatively, only the nodes and factors of the factor graph that have the least information content can be removed. With both strategies, it is important to consider how the "removal" should best be implemented. A first option is to simply delete nodes and factors. This is of low complexity and can be sufficient for a large factor graph. Another option preferred in the exemplary embodiment is the marginalization of information. For this the
Faktorgraphen zugrundeliegende Systemmatrix des Optimierungsproblems mit dem Schur- Komplement marginalisiert. Dieses Verfahren ist an sich bekannt, etwa aus dem System graph of the optimization problem underlying the factor graph with the Schur complement marginalized. This method is known per se, for example from the
wissenschaftlichen Artikel„Information-theoretic compression of pose graphs for laser-based SLAM“, H. Kretzschmar und C. Stachniss, International Journal of Robotics Research, 2012,Scientific article "Information-theoretical compression of pose graphs for laser-based SLAM", H. Kretzschmar and C. Stachniss, International Journal of Robotics Research, 2012,
Bd. 31 , S. 1219-1230. Vol. 31, pp. 1219-1230.
Im nächsten Schritt S60 wird der Faktorgraph optimiert, wobei an sich bekannte Algorithmen zur Graphenoptimierung verwendet werden können. Diese Optimierung liefert eine Bestimmung der Knotenwerte, die alle Faktoren bestmöglich repräsentieren. Es werden also alle Posen-Knoten Po bis p6 und Landmarken-Knoten lo, h so bestimmt, dass die Bedingungen der Faktoren mo, m-i, go bis g3, oo bis o5, ao, ai möglichst gut eingehalten werden. Insbesondere sind nun die Posen- Knoten po bis p6 von Interesse, die am Graphenkopf die jüngsten Fahrzeugposen In the next step S60, the factor graph is optimized, whereby known algorithms for graph optimization can be used. This optimization provides a determination of the node values, which represent all factors in the best possible way. All pose nodes Po to p 6 and landmark nodes l o , h are thus determined so that the conditions of the factors m o , mi, g o to g 3 , o o to o 5 , a o , ai are as good as possible be respected. In particular, the pose nodes p o to p 6 are of interest, those on the graph head are the most recent vehicle poses
repräsentieren. Im Schritt S70 wird üblicherweise die jüngste ermittelte Fahrzeugpose ausgegeben. Für andere Anwendungen kann es von Interesse sein, in diesem Schritt S70 alternativ oder zusätzlich ältere Posen-Knoten ausgegeben, etwa um Berechnungen für die Vergangenheit durchzuführen. Für andere Anwendungen kann eine gefahrene Trajektorie relevant sein, das heißt eine vom Fahrzeug grenzbefahrene Bahn, die ebenfalls ausgegeben werden kann. Für wiederum andere Anwendungen können die ermittelten Landmarken- Positionen l0, h von Relevanz sein, die in diesem Schritt S70 ebenfalls ausgegeben werden können. represent. In step S70, the most recently determined vehicle pose is usually output. For other applications, it may be of interest to alternatively or additionally output older pose nodes in this step S70, for example in order to carry out calculations for the past. A trajectory that is driven can be relevant for other applications, that is to say a train that is bordered by the vehicle and that can also be output. The determined landmark positions l 0 , h, which can also be output in this step S70, can be relevant for yet other applications.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine initiale Pose mittels GPS- Messung oder anhand vergleichbarer Daten bestimmt. Vorher kann der Faktorgraph zwar aufgebaut werden, seine Optimierung bringt aber für die meisten Anwendungsfälle keine sinnvollen Resultate, insbesondere wenn die Zuordnung zu den Kartenlandmarken nicht erreicht werden kann. In diesem Fall kann alternativ vorgesehen sein, dass die letzte Fahrzeugpose bei Abstellen des Motors gespeichert und zur Initialisierung genutzt wird. Als weitere Alternative kann eine festgelegte Position genutzt werden, die beispielsweise ab Werk oder ab einem Parkplatz bei Unternehmensfahrzeugen eingestellt ist, oder die konfigurierbar vorgegeben werden kann, etwa eine Position in einer Garage bei Privatpersonen. Das Verfahren ist in diesem Fall unabhängig von GPS-Messungen und die initiale Pose kann besonders einfach bestimmt werden. In the exemplary embodiment described above, an initial pose is determined by means of GPS measurement or on the basis of comparable data. The factor graph can be built up beforehand, but optimizing it does not bring any meaningful results for most applications, especially if the assignment to the map landmarks is not achieved can. In this case, it can alternatively be provided that the last vehicle pose is saved when the engine is switched off and used for initialization. As a further alternative, a fixed position can be used, which is set, for example, ex works or from a parking space for company vehicles, or which can be configured in a configurable manner, for example a position in a garage for private individuals. In this case, the procedure is independent of GPS measurements and the initial pose can be determined particularly easily.
Bei dem Verfahren können zudem weitere Landmarken integriert werden, falls sie entsprechend geometrisch repräsentiert werden können und eine Fehlerfunktion für sie angegeben werden kann. Dies kann für gängige Landmarken mit an sich bekannten Verfahren umgesetzt werden, etwa für Pfosten, Fahrbahnmarkierungen, Kanaldeckel, Häuserflächen, Häuserkanten, Additional landmarks can also be integrated in the method if they can be represented geometrically and an error function can be specified for them. This can be implemented for common landmarks using methods known per se, for example for posts, road markings, manhole covers, house surfaces, house edges,
Tunneleinfahrten, Verkehrsschilder, Ampeln, Kreisverkehr-Mittelpunkte, Abflüsse, Bordsteine und ähnliche Landmarken. Tunnel entrances, traffic signs, traffic lights, roundabout centers, drains, curbs and similar landmarks.
Die bei dem Verfahren bestimmten globalen Landmarken-Faktoren m0, m-i dienen insbesondere als Prior-Landmarkendaten, das heißt als dem Verfahren von außen vorgegebene The global landmark factors m 0 , mi determined in the method serve in particular as prior landmark data, that is to say as predetermined from the outside of the method
Informationen über die Landmarken der Karte, insbesondere Informationen zu ihren Positionen. Alternativ oder zusätzlich können auch die Landmarken-Knoten l0, h des Faktorgraphen marginalisiert werden, um einen kleineren Zustandsvektor zu erreichen, was zu einem verringertem Speicherverbrauch und einer kürzerer Ausführungszeit beim Aufbau und bei der Optimierung des Faktorgraphen führt bedeutet. Dabei müssen jedoch gegebenenfalls Einbußen bei der Genauigkeit zugunsten der Geschwindigkeit abgewogen werden. Ferner werden auf diese Weise bei der Optimierung des Faktorgraphen keine geschätzten Landmarken-Positionen anhand der Landmarken-Knoten l0, h erhalten, während bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des Verfahrens auch eine Bewertung der Prior-Landmarkendaten erfolgen kann. Information about the landmarks of the map, especially information about their positions. As an alternative or in addition, the landmark nodes l 0 , h of the factor graph can also be marginalized in order to achieve a smaller state vector, which means a reduced memory consumption and a shorter execution time in the construction and optimization of the factor graph. However, losses in accuracy may have to be weighed in favor of speed. Furthermore, when the factor graph is optimized, no estimated landmark positions are obtained on the basis of the landmark nodes l 0 , h, while the preferred landmark data can also be evaluated in preferred exemplary embodiments of the method.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Fahrzeug 1 vehicle
2 Erfassungseinheit  2 registration unit
3 Verarbeitungseinheit  3 processing unit
4 Recheneinheit  4 computing unit
5 Navigationssystem  5 navigation system
6 Schnittstelle  6 interface
7 Antriebs- und Lenkmittel  7 drive and steering means
8 Steuereinheit  8 control unit
10 Externer Server  10 External server
21 Straße (real)  21 street (real)
22 Fahrbahnmarkierung (real)  22 lane marking (real)
23 Leitpfosten (real)  23 guide posts (real)
24 Fahrzeug  24 vehicle
30 Karte  30 card
31 Straße (Karte)  31 street (map)
32 Fahrbahnmarkierung (Karte)  32 lane marking (map)
33 Leitpfosten (Karte)  33 guide posts (map)
m0, m-i globale Landmarkenfaktoren m 0 , mi global landmark factors
l0, li Landmarkenpositionsknoten; Landmarkenknoten l 0 , li landmark position node; Landmark nodes
go, gi, g2, g3 lokale Landmarkenfaktoren go, gi, g 2 , g3 local landmark factors
Po, Pi, p2, P3, p4, PÖ, RQ Fahrzeugpositionsknoten; Posenknoten oo, Oi, o2, o3, o4, o5 lokale Posenfaktoren Po, Pi, p 2 , P3, p 4 , P Ö , R Q vehicle position node; Pose nodes o o , Oi, o 2 , o 3 , o 4 , o 5 local pose factors
ao, ai globale Posenfaktoren S10 Erfassung und Vorverarbeitunga o , ai global pose factors S10 acquisition and preprocessing
521 Puffer für globale Posen 521 buffer for global poses
522 Puffer für Odometriedaten  522 buffer for odometry data
523 Landmarken (Detektionen)  523 landmarks (detections)
524 Landmarken (Karte)  524 landmarks (map)
531 lokale Assoziierung  531 local association
532 Kartenzuordnung  532 card assignment
533 zeitlicher Abgleich  533 chronological comparison
541 Bestimmung von globalen Posenfaktoren 541 Determination of global pose factors
542 Bestimmung von lokalen Posenfaktoren542 Determination of local pose factors
543 Bestimmung von lokalen Landmarkenfaktoren543 Determination of local landmark factors
544 Bestimmung von globalen Landmarkenfaktoren S50 Graphenaufbau 544 Determination of global landmark factors S50 graph structure
S60 Graphenoptimierung  S60 graphene optimization
S70 Ausgabe der Position S70 output of position

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (1 ), bei dem 1. A method for determining a position of a vehicle (1), in which
vorläufige Positionsdaten des Fahrzeugs (1 ) und Umgebungsdaten erfasst werden; anhand der Umgebungsdaten Landmarken-Messdaten für detektierte Landmarken in einer Umgebung des Fahrzeugs (1 ) bestimmt werden;  provisional position data of the vehicle (1) and environmental data are recorded; Landmark measurement data for detected landmarks in an environment of the vehicle (1) are determined on the basis of the environmental data;
Kartendaten erfasst werden, wobei die Kartendaten Prior-Landmarkendaten umfassen;  Map data is acquired, the map data including prior landmark data;
ein Faktorgraph bestimmt wird, wobei der Faktorgraph Fahrzeugpositionsknoten (p0, Pi , P2, P3, p4, PÖ, RQ), die vorläufige Fahrzeug-Positionsdaten repräsentieren, und a factor graph is determined, the factor graph representing vehicle position nodes (p 0 , Pi, P2, P3, p 4 , P Ö , RQ) representing the provisional vehicle position data, and
Landmarkenpositionsknoten (l0, h), die Landmarken-Positionsdaten repräsentieren, umfasst; Landmark position nodes (l 0 , h) representing landmark position data;
eine Optimierung des Faktorgraphen durch geführt wird, wobei optimierte Fahrzeug- Positionsdaten bestimmt werden; und  an optimization of the factor graph is carried out, with optimized vehicle position data being determined; and
anhand der optimierten Fahrzeug-Positionsdaten die Position des Fahrzeugs (1 ) bestimmt wird.  the position of the vehicle (1) is determined on the basis of the optimized vehicle position data.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erfassten vorläufigen Positionsdaten eine globale Positionsschätzung und eine lokale Positionsschätzung umfassen.  the acquired preliminary position data includes a global position estimate and a local position estimate.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
beim Bestimmen des Faktorgraphen eine Assoziierung von Landmarken-Messdaten durchgeführt wird, wobei  when determining the factor graph, an association of landmark measurement data is carried out, with
assoziierte Landmarken-Messdaten in Abhängigkeit von einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt werden.  associated landmark measurement data can be determined depending on a specific point in time.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Faktorgraph für Zeitpunkte bestimmt wird, die in regelmäßigen Intervallen aufeinanderfolgen. the factor graph is determined for points in time that follow one another at regular intervals.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Zuordnung von Landmarken-Messdaten und Prior-Landmarkendaten durch geführt wird und  an assignment of landmark measurement data and prior landmark data is carried out and
die Fahrzeug-Positionsdaten und Landmarken-Positionsdaten des Faktorgraphen anhand der Zuordnung bestimmt werden.  the vehicle position data and landmark position data of the factor graph are determined on the basis of the assignment.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei der Optimierung des Faktorgraphen für die Landmarkenpositionsknoten des Faktorgraphen optimierte Landmarken-Positionsdaten bestimmt werden.  Optimized landmark position data is determined when the factor graph is optimized for the landmark position nodes of the factor graph.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
anhand der Prior-Landmarkendaten und der optimierten Landmarken- Positionsdaten Qualitätsdaten erzeugt und ausgegeben werden.  quality data is generated and output based on the prior landmark data and the optimized landmark position data.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Verfahren iterativ für mehrere Zeitpunkte wiederholt wird und eine Trajektorie von Positionen ausgegeben wird; wobei  the process is repeated iteratively for several points in time and a trajectory of positions is output; in which
jeweils ein späterer Faktorgraph, der einem späteren Zeitpunkt zugeordnet ist, anhand eines früheren Faktorgraphen, der einem früheren Zeitpunkt zugeordnet ist, bestimmt wird; wobei  a later factor graph that is assigned to a later point in time is determined on the basis of an earlier factor graph that is assigned to an earlier point in time; in which
eine Marginalisierung des Faktorgraphen so durchgeführt wird, dass der spätere Faktorgraph eine vorgegebene Maximalgröße nicht überschreitet.  the factor graph is marginalized in such a way that the later factor graph does not exceed a predetermined maximum size.
9. System zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (1 ), umfassend 9. System for determining a position of a vehicle (1), comprising
eine Erfassungseinheit (2) zum Erfassen von vorläufigen Positionsdaten des Fahrzeugs (1 ) und von Umgebungsdaten;  a detection unit (2) for detecting preliminary position data of the vehicle (1) and ambient data;
eine Verarbeitungseinheit (3) zum Bestimmen von Landmarken-Messdaten für detektierte Landmarken in einer Umgebung des Fahrzeugs anhand der Umgebungsdaten; eine Schnittstelle (6) zum Empfangen von Kartendaten, wobei die Kartendaten Prior-Landmarkendaten umfassen; und  a processing unit (3) for determining landmark measurement data for detected landmarks in an environment of the vehicle on the basis of the environment data; an interface (6) for receiving map data, the map data comprising prior landmark data; and
eine Recheneinheit (4), die dazu eingerichtet ist: einen Faktorgraphen zu bestimmen, wobei der Faktorgraph Fahrzeugpositionsknoten (p0, ri, p2, p3, p4, Ps, RQ), die vorläufige Fahrzeug- Positionsdaten repräsentieren, und Landmarkenpositionsknoten (l0, h), die Landmarken-Positionsdaten repräsentieren, umfasst; a computing unit (4) which is set up for this: determine a factor graph, the factor graph vehicle position node (p 0 , ri, p 2 , p 3 , p 4 , Ps, R Q ) representing preliminary vehicle position data and landmark position node (l 0 , h), the landmark position data represent includes;
eine Optimierung des Faktorgraphen durchzuführen, wobei optimierte Fahrzeug-Positionsdaten bestimmt werden, und  perform an optimization of the factor graph, wherein optimized vehicle position data are determined, and
anhand der optimierten Fahrzeug-Positionsdaten die Position zu bestimmen und auszugeben.  determine and output the position based on the optimized vehicle position data.
10. System gemäß Anspruch 9, 10. System according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Erfassungseinheit (2) eine Kamera, einen Ultraschallsensor, einen Lasersensor und/oder einen Radarsensor umfasst.  the detection unit (2) comprises a camera, an ultrasound sensor, a laser sensor and / or a radar sensor.
EP19749243.2A 2018-07-20 2019-07-18 Method and system for determining a position of a vehicle Pending EP3824247A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018117660.0A DE102018117660A1 (en) 2018-07-20 2018-07-20 METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING A POSITION OF A VEHICLE
PCT/EP2019/069442 WO2020016385A1 (en) 2018-07-20 2019-07-18 Method and system for determining a position of a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3824247A1 true EP3824247A1 (en) 2021-05-26

Family

ID=67539439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19749243.2A Pending EP3824247A1 (en) 2018-07-20 2019-07-18 Method and system for determining a position of a vehicle

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3824247A1 (en)
CN (1) CN113330279A (en)
DE (1) DE102018117660A1 (en)
WO (1) WO2020016385A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019119000B4 (en) * 2019-07-12 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft determining a lane boundary
DE102019123538A1 (en) * 2019-09-03 2021-03-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining a trajectory of a vehicle
DE102019216722A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 Zf Friedrichshafen Ag Method for locating a vehicle on a digital map
DE102020115718A1 (en) 2020-06-15 2021-12-16 Man Truck & Bus Se Method for determining a type of use of a landmark pattern for self-localization of a vehicle, as well as electronic self-localization system for a vehicle
CN112595330B (en) * 2020-11-13 2021-10-15 禾多科技(北京)有限公司 Vehicle positioning method and device, electronic equipment and computer readable medium
CN112577496B (en) * 2020-11-25 2024-03-26 哈尔滨工程大学 Multi-source fusion positioning method based on self-adaptive weight selection
DE102021117744A1 (en) 2021-07-09 2023-01-12 Cariad Se Self localization of a vehicle based on an initial pose
DE102022103856A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for detecting a problem when determining a travel path
WO2023198090A1 (en) * 2022-04-14 2023-10-19 The Hong Kong Polytechnic University 3d vision aided gnss real-time kinematic positioning for autonomous systems in urban canyons
CN115183778A (en) * 2022-07-01 2022-10-14 北京斯年智驾科技有限公司 Image building method, device, equipment and medium based on pier stone pier
DE102022207829A1 (en) 2022-07-29 2024-02-01 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for adding one or more anchor points to a map of an environment

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO20082337L (en) * 2008-05-22 2009-11-23 Modulprodukter As Method of producing road maps and use of the same, as well as road map system
DE102013208521B4 (en) 2013-05-08 2022-10-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Collective learning of a highly accurate road model
DE102014209340A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement and method for sensor fusion
US9558424B2 (en) 2015-06-30 2017-01-31 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. On-road stereo visual odometry without explicit pose determinations
DE102015214338A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Determining an arrangement information for a vehicle
JP6776513B2 (en) * 2015-08-19 2020-10-28 ソニー株式会社 Vehicle control device, vehicle control method, information processing device, and traffic information provision system
DE102015218041A1 (en) 2015-09-21 2017-03-23 Bayerische Motoren Werke Ag Method and device for providing data for a geometry map for autonomous or automated driving of a vehicle
WO2018071416A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 Kaarta, Inc. Laser scanner with real-time, online ego-motion estimation
DE102016205193A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Marginalize a posse graph
US10083606B2 (en) * 2016-08-22 2018-09-25 Allstate Insurance Company Glare detection systems and methods for automated vehicular control
US20180161986A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. System and method for semantic simultaneous localization and mapping of static and dynamic objects

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018117660A1 (en) 2020-01-23
CN113330279A (en) 2021-08-31
WO2020016385A1 (en) 2020-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020016385A1 (en) Method and system for determining a position of a vehicle
EP3491417B1 (en) Method and system for detecting landmarks in a traffic environment of a mobile unit
EP3695244B1 (en) Method and device for creating an inverse sensor model and method for detecting obstacles
DE102019104974A1 (en) Method and system for determining a driving maneuver
EP3814720B1 (en) Localization system and method for operating same
EP3491339B1 (en) Method, device and computer-readable storage medium with instructions for determining the lateral position of a vehicle relative to the lanes of a road
DE102016214030A1 (en) Method and system for detecting a traffic environment of a mobile unit
DE102016214470B4 (en) Method and system for capturing a traffic environment of a mobile unit
DE102016214028A1 (en) Method and system for determining a position of a mobile unit
EP3380810B1 (en) Method, device, map processing device and system for precise localization of a vehicle in its surroundings
DE102017105086A1 (en) Updating a landmark map
DE102020200843A1 (en) Localization with neural network based on image registration of sensor data and map data
WO2018019454A1 (en) Method and device for determining a roadway model for the surroundings of a vehicle
DE102018133441A1 (en) Method and system for determining landmarks in the surroundings of a vehicle
DE102019112413A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MULTI-SENSOR DATA FUSION FOR AUTOMATED AND AUTONOMOUS VEHICLES
DE102020118629B4 (en) Computer-implemented method for determining the validity of an estimated position of a vehicle
DE102021114724A1 (en) IMPROVED VEHICLE OPERATION
DE102017108107A1 (en) METHOD, DEVICE AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM WITH INSTRUCTIONS FOR ESTIMATING A POSE OF A MOTOR VEHICLE
EP3440433B1 (en) Method for determining a pose of an at least partially autonomously moving vehicle using specially selected landmarks transmitted from a back end server
DE102021103153A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR END-TO-END PREDICTION OF TRACK DETECTION UNCERTAINTY
DE102018215136B4 (en) Method for selecting an image section of a sensor
EP3671125B1 (en) Position determining system and method for operating a position determining system for a mobile unit
DE102018210712A1 (en) System and method for simultaneous localization and mapping
DE102022002334B3 (en) Procedure for determining and providing lane courses
DE102021111325A1 (en) Method and assistance device for supporting driving operation of a motor vehicle and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210118

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: HUNGAR, CONSTANZE

Inventor name: PERDOMO LOPEZ, DAVID

Inventor name: JUERGENS, STEFAN

Inventor name: KOCH, NIKLAS

Inventor name: SCHAPER, THILO

Inventor name: RECH, BERND

Inventor name: MERFELS, CHRISTIAN

Inventor name: WILBERS, DANIEL

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20220321