JP2019526067A - 最適化位置決め地図の作成方法及び装置並びに車両用位置決め地図の作成方法 - Google Patents

Abstract

ここに紹介された手法は、車両（１３８）用最適化位置決め地図（１０５）の作成方法に関する。方法は、車両読込みユニット（１３５）により読み込まれた少なくとも１つの地上標識（１３７）の位置を表す少なくとも１つの位置決め地図（１１５）を提供するステップを含む。さらに、方法は、インタフェース（１１０）を介して、レーダ地図（１２０）を読込むステップを含み、レーダ地図（１２０）は、衛星（１４５）によるレーダ測定によって提供された、レーダ地図（１２０）内の少なくとも１つの地上標識（１３７）の他の位置を有し、又は描写する。最後に、方法は、位置決め地図（１１５）及びレーダ地図（１２０）を使用して、最適化位置決め地図（１０５）を生成するステップ及び記憶ステップを含み、この場合、最適化位置決め地図（１０５）を作成するために、最適化位置決め地図（１０５）の生成において、読み込まれた地上標識（１３７）の位置は、他の位置を使用して、地上標識（１３７）の変更された位置に修正されかつ記憶される。

Description

本手法は、独立請求項に記載の装置及び方法に関する。本手法の対象は、コンピュータプログラムでもある。

最新車両支援システム、英語でＡｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ、略してＡＤＡＳ、及びＵＡＤ、英語でｕｒｂａｎ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｄｒｉｖｉｎｇ用高自動運転車両システム、すなわち自動運転は、高い程度での車両周辺に関する詳細知識及び状況認識を前提とする。このために、正確な位置決めが必要である。道路の航空写真から地上標識を抽出する装置が存在する。この地上標識は、地図内に記憶されかつそれに続いて車両位置決めのために使用される。

この背景から、ここに紹介された手法により、主請求項に記載の最適化位置決め地図の作成方法、さらに、この方法を使用する装置、位置決め地図の作成方法、並びに最後に、対応するコンピュータプログラムが紹介される。従属請求項に記載の手段により、独立請求項に記載の装置の有利な変更態様及び改善が可能である。

車両用最適化位置決め地図の作成方法が紹介され、方法は、少なくとも、
車両読込みユニットにより読み込まれた少なくとも１つの地上標識の位置を表す少なくとも１つの位置決め地図を提供するステップを含み、
インタフェースを介して、レーダ地図を読込むステップを含み、レーダ地図は、衛星によるレーダ測定によって提供された、レーダ地図内の少なくとも１つの地上標識の他の位置を有し、又は描写し、
位置決め地図及びレーダ地図を使用して、最適化位置決め地図を生成するステップ及び記憶するステップを含み、最適化位置決め地図を作成するために、最適化位置決め地図の生成において、読み込まれた地上標識の位置は、他の位置を使用して、地上標識の変更された位置に修正されかつ記憶される。

この方法は、例えば、ソフトウェア又はハードウェア内、あるいはソフトウェア及びハードウェアからなる混合形式内、制御装置内において実行可能である。
地上標識とは、車両位置決め及び／又はナビゲーションに使用可能なそれぞれの静置物体、すなわち、例えば交通標識又は街灯のマストあるいは交通標識ブリッジと理解されてもよい。最適化位置決め地図とは、少なくとも１つの地上標識の位置がレーダ地図からの位置並びに位置決め地図からの位置を考慮して決定された地図と理解されてもよい。たいていの場合、決定されたこの位置は、地上標識の実際の地理的位置にきわめて近い。したがって、紹介された方法は、レーダ地図を使用して位置決め地図を最適化するために使用される。例えば車両における車両読込みユニット又は車両内のセンサシステムの車両センサ信号により生成された位置決め地図はしばしば不正確であるので、これは有効である。紹介された手法により、不正確な位置決め地図もまた高精度の最適化位置決め地図の作成のために使用可能であるので、車両において、位置決め地図の作成のために高価な車両読込みユニットは必要ではない。

提供するステップにおける読み込まれた位置及び読込むステップにおける他の位置は、地上標識としての交通インフラ要素の地理的位置、特にマストのマスト位置を表してもよく、特にこの場合、マストは交通インフラ装置の支持要素であってもよい。固定されている例えば交通標識のようなマストは、道路交通における方向案内のために重要である。しかしながら、マストとは、街灯及び／又は電柱と理解されてもよい。マストは、たいてい背の高い金属部分であるので、衛星からもまたレーダを介して良好に検出可能である。

生成するステップにおいて、変更された位置が、計算された回転マトリックス及び／又は計算された並進ベクトル及び／又は計算されたスケーリング係数を使用して生成されるとき、これは有利である。このようにして、最適化位置決め地図内の変更された位置は、例えば、位置決め地図からの位置とレーダ地図からの位置の間の中間値であってもよい。

読込むステップにおいて、レーダ地図として、ＴｅｒｒａＳＡＲ−Ｘ衛星により提供されたレーダ地図が読み込まれてもよく、特にこの場合、レーダにより検出された地上標識の他の位置はレーダ地図内に読み込まれる。この衛星は、理想的には変更された位置を生成するための配向値として使用可能な地上標識の高精度の位置を提供する。

さらに、最適化位置決め地図を、車両の外部に配置された中央計算装置へ伝送するステップを含む、ここに紹介された方法の一実施形態が考えられ、特にこの場合、伝送するステップは、無線伝送方法を使用して実行される。このようにして、１つの車両において一度生成された最適化位置決め地図は、他の車両においてもまた、この車両において対応する最適化位置決め地図が生成されることを必要とすることなく、使用可能である。最適化位置決め地図は、このとき、例えば中央計算装置から直接供給可能である。これにより、ここに紹介された手法の利点は、レーダ地図からのデータを使用して位置決め地図を最適化する特性を備えていない他の車両においてもまた利用可能である。

他の実施形態により、ここで、車両用位置決め地図の作成方法もまた紹介され、この場合、方法は、少なくとも
インタフェースを介して、車両の周辺内の少なくとも１つの地上標識の位置を読込むステップ、及び
読み込まれた地上標識の位置を使用した、位置決め地図を生成するステップを含む。

この方法は、前に紹介された方法に対して必要な位置決め地図の提供のために使用可能である。
読込むステップにおいて、車両の光、ライダ及び／又はレーダ支援センサシステム又は車両読込みユニットにより検出された地上標識の位置が読み込まれる、ここに提案された手法の一実施形態は特に有利である。このようにして、たいていの場合、セットとして車両内に組み込まれたセンサは、ここに紹介された手法において例えば同様に位置決め地図を作成するために反復して使用可能である。

さらに、ここに紹介された方法の一実施形態のステップを変換及び／又は実行するように構成されたユニット又はインタフェースを有する装置が紹介される。装置の形の本手法のこの変更態様により、本手法の基礎となる課題が急速かつ効率的に解決可能である。

このために、装置は車両内に配置されていてもよく、又は車両内に配置されるように構成されていてもよい。
コンピュータプログラム製品又はプログラムコードを有するコンピュータプログラムもまた有利であり、これらは、半導体メモリ、ハードディスクメモリ又は光メモリのようなマシン読取り可能な媒体又は記憶媒体上に記憶可能であり、及び特にプログラム製品又はプログラムがコンピュータ又は装置上で実行されたとき、前記実施形態に記載の方法ステップを実行、変換及び／又は操作するために使用される。

ここに紹介された手法の実施例が図面に示されかつ以下の記載において詳細に説明されている。

図１は、一実施例による、最適化位置決め地図の作成装置の概略図を示す。 図２は、一実施例による、装置の概略図を示す。 図３は、一実施例による、最適化位置決め装置の作成方法の流れ図を示す。 図４は、一実施例による、位置決め地図の作成方法の流れ図を示す。 図５は、一実施例による、位置決め地図上の地上標識の位置及びレーダ地図上の地上標識の他の位置の概略図を示す。 図６は、一実施例による、位置と他の位置の間の関係の概略図を示す。 図７は、一実施例による、最適化位置決め地図内の変更された位置の概略図を示す。

本手法の好ましい実施例の以下の説明において、種々の図に示された類似の作用をする要素に対しては同一又は類似の符号が使用され、この場合、この要素の反復説明は省略される。

図１は、一実施例による、最適化位置決め地図１０５の作成装置１００の概略図を示す。装置１００は、位置決め地図１１５の読込みのためのインタフェース１１０、レーダ地図１２０の読込みのためのインタフェース１１０及び生成装置１２５を含む。この実施例により、装置１００は、位置決め地図１１５のみならずレーダ地図１２０の読込みためのインタフェース１１０として働くように構成された、読込みのための１つのインタフェース１１０のみを含む。代替実施例により、装置１００は、位置決め地図１１５及びレーダ地図１２０の読込みのために２つの別々のインタフェース１１０を有してもよい。

位置決め地図１１５の読込みのためのインタフェース１１０は、車両読込みユニット１３５により読み込まれた地上標識１３７の位置が位置決め地図１１５内に描写されている、この位置決め地図を表す少なくとも１つの位置決め信号１３０を提供するように構成されている。この実施例により、地上標識１３７は交通標識として構成されている。この実施例により、車両読込みユニット１３５は、車両１３８上又はその中に配置され、及び車両センサ信号１３９を読み込みかつ位置決め地図１１５をこの車両センサ信号１３９から生成するように構成され、車両センサ信号１３９は、地上標識１３７の位置を表す。車両センサ信号１３９は、例えば交通標識のマストのような交通インフラ要素の地理的座標が地上標識１３７として検出されかつ地図内に取り込まれることにより、例えば車両１３８の光、レーダ又はライダ支援センサシステムを介して生成されてもよい。このために、車両１３８の実際の地理的位置を識別し、かつ地上標識１３７の位置測定データを使用して、（車両読込みユニット１３５により構成されてもよい）車両センサシステムから、位置決め地図１１５内の地上標識の地理的位置を決定するために、例えばＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ又はＧＡＬＬＩＬＥＯ位置測定システムのような位置測定システムが使用されてもよい。

レーダ地図１２０の読込みのためのインタフェース１１０は、衛星１４５により生成されかつ提供されたレーダ地図１２０を表す少なくとも１つのレーダ地図信号１４０を読み込むように構成され、この場合、このレーダ地図１２０内に、位置決め地図１２０を生成するために使用された地上標識１３７が、ここでレーダ地図１２０内の地上標識１３７の他の位置として取り込まれる。このようにして、地上標識１３７の地理的位置は、異なる測定により、一方ですなわち車両センサシステムによる位置測定により、他方で衛星１４５からのレーダによる位置測定により決定可能である。

生成装置１２５は、位置決め地図１１５及びレーダ地図１２０を使用して最適化位置決め地図１０５を生成しかつ記憶するように構成され、この場合、最適化位置決め地図１０５を作成するために、最適化位置決め地図１０５の生成３１５において、読み込まれた地上標識１３７の位置は、他の位置を使用して地上標識１３７の変更された位置に修正されかつ記憶される。

装置１００は、さらに、位置決め地図１１５から、車両１３８の車両読込みユニット１３５のようなセンサ装置により直接検出可能及び／又は読込み可能ではない情報を読み込むように構成されている。例えば、センサ検出範囲を超えた車道経路に関する情報並びに位置決め地図１１５内に記憶可能な交通規則に関する情報がこれに属する。これらの情報は、同様に、最適化位置決め地図１０５内に記憶されてもよい。

以下に、図１により、上記の詳細が再度より詳細に説明される。
本手法は、位置決め地図１１５を、マッチング、すなわちより正確なレーダ地図１２０との比較により最適化することを可能にする。したがって、レーダ地図１２０は、例えば車両１３８のための高度自動運転車両システムへの過程における決定的な構成部分である。最適化位置決め地図１０５内の変更された位置は、この場合、きわめてより正確であり、及び例えば約０．３ｍの標準偏差で位置決めを実行するために使用されるＧＰＳのみによるものより、又は理論的には確かに０．０２ｍの精度を達成する高精度のｄＧＰＳモジュールにより決定されるものより信頼性はあるが、市街地周辺内においては、マルチパス伝搬及びシールド効果により、信頼性がない状態で機能するにすぎない。

高精度の位置決め地図１１５の作成は、従来、特に以下の態様がこの場合考慮されなければならなかったので、きわめて高いコスト費用を示してきた。位置決め地図１１５のひずみが発生してはならず、すなわち、物体、例えば地上標識１３７の間の間隔は、位置決め地図１１５内において著しいエラーがあってはならない。さらに、地上標識１３７として位置決め地図１１５内に取り込まれた物体は、所定の精度で歪んでいることが重要である。

ここで、紹介された手法の説明を開始する。位置決め地図１１５は、車両１３８における車両読込みユニット１３５の形の通常のセンサ装置により記録され、かつこれが例えばＴｅｒｒａＳＡＲ−Ｘ衛星１４５からの高精度のレーダ地図１２０を使用して最適化される。ＴｅｒｒａＳＡＲ−Ｘ衛星１４５により、短時間の間に高精度のレーダ地図１２０が作成可能である。しかしながら、マスト、例えば街灯及び標識のような地上標識１３７は所定の条件においてのみ良好に見えるにすぎないので、レーダ地図１２０の細部は十分ではない。他の位置の形の高精度のマスト位置は、この場合、地球座標内に与えられていてもよい。車両１３８により記録された不正確な位置決め地図１１５を最適化するために、一方で、レーダ地図信号１４０が使用される。さらに、車両１３８内の車両読込みユニット１３５の形の、簡単な、したがってコスト的に有利な測定装置が使用可能であり、これにより、地図材料のコスト及び品質が最適化可能である。

紹介された装置１００は、車両位置決めのための高精度の地図、すなわち最適化位置決め地図１０５を作成するように構成されている。このために、はじめに、車両１３８、例えば測定車両により、周辺の位置決め地図１１５が作成される。位置決め地図１１５は、車両読込みユニット１３５に依存して、なお不正確さ／ノイズを含む。したがって、個々の地上標識タイプに対して高精度の位置情報を有する地図、すなわち、レーダ地図１２０が使用される。レーダ地図１２０に対応するレーダ地図信号１４０、ないしはレーダ地図１２０内に取り入れられた他の位置が、位置決め地図１１５の精度を改善するために利用される。この改善により、最適化位置決め地図１０５の必要な精度に依存して、位置決め地図１１５の作成のためにコスト的に有利なセンサ装置が使用可能である。したがって、本手法は、位置決め地図１１５の精度の有利な向上及び地図作成のためのコストの低減に寄与する。

位置決め地図１１５は、ライダセンサのラベルが付けられた点集団又は静置物体の位置のリストを含んでもよい。本手法は、例えばセンサ測定のマッチングにおける不正確さによるセンサ装置の測定ノイズ並びに最適化位置決め地図１０５上のひずみが回避されることを可能にする。

図２は、一実施例による装置１００の概略図を示す。これは、図１に記載の装置１００であってもよく、これがここにより見やすく示されている。
図３は、一実施例による最適化位置決め地図の作成方法３００の流れ図を示す。これは、前記の図に記載の装置のいずれかにより実行可能な方法３００であってもよい。

提供ステップ３０５において、少なくとも、車両読込みユニット１３５により読み込まれた少なくとも１つの地上標識１３７の位置を表す位置決め地図１１５が提供される。読込みステップ３１０において、レーダ地図１２０がインタフェース１１０を介して読み込まれ、この場合、レーダ地図１２０は、衛星１４５によるレーダ測定により提供された少なくとも１つの地上標識１３７の他の位置をレーダ地図１２０内に有し、又は描写する。最後に、生成及び記憶ステップ３１５において、位置決め地図１１５及びレーダ地図１２０を使用して最適化レーダ地図１０５が生成かつ記憶され、この場合、最適化位置決め地図１０５を作成するために、最適化位置決め地図１０５の発生３１５において、読み込まれた地上標識１３７の位置が他の位置を使用して地上標識１３７の変更された位置７００に修正されかつ記憶される。

図４は、一実施例による位置決め地図の作成方法４００の流れ図を示す。これは、図１に記載の位置決め地図を作成するように形成された方法４００であってもよい。
読込みステップ４０５において、車両１３８の周辺内の少なくとも１つの地上標識１３７の位置がインタフェース１１０を介して読み込まれる。位置決め地図１１５の生成ステップ４１０において、読み込まれた地上標識１３７の位置を使用して位置決め地図が生成可能である。

図５は、一実施例による、位置決め地図１１５上の地上標識の位置５００及びレーダ地図１２０上の地上標識の他の位置５０５の概略図を示す。これは、図１に記載の位置決め地図１１５及びレーダ地図１２０であってもよい。地上標識位置５１０は、この実施例により、地上標識の実際位置を示す。図５から、位置決め地図１１５内の位置５００は、位置決め地図１１５内の地上標識位置５１０から、レーダ地図１２０内の他の位置５０５がレーダ地図１２０内の地上標識位置５１０からよりもより大きく変位していることがわかる。

図６は、一実施例による、位置５００と他の位置５０５の間の関係６００の概略図を示す。これらは、図５に示した位置５００及び他の位置５０５であってもよく、これらの位置はここでは相互に重ねられて示されている。図７に示した変更された位置は、計算された回転マトリックス及び／又は計算された並進ベクトル及び／又は計算されたスケーリング係数を使用して生成され、これらは、位置５００の他の位置５０５に対する関係６００を表す。

変更された位置の生成において、地上標識の位置５００を地上標識の他の位置５０５とマッチングさせかつ対応させるために、及び対応、すなわち、車両地図と呼ばれてもよい位置決め地図内の地上標識と、衛星地図と呼ばれてもよいレーダ地図１２０内の地上標識の間の関係６００を決定するために、マッチングアルゴリズムが使用される。結果は、回転マトリックス、並進ベクトル及びスケーリング係数である。計算された回転及び並進により、位置決め地図の地球座標が決定可能である。スケーリングにより、位置決め地図のひずみが除去される。この過程により、世界座標が得られる。さらに、最適化位置決め地図の精度及び一貫性が改善されるように、最適化位置決め地図のひずみが除去される。

最適化位置決め地図の生成により、最適化位置決め地図の精度は、位置決め地図の精度に比較して著しく改善可能である。これは、位置決め地図の作成におけるより多くの問題点を可能にする。

位置決め地図の作成における高精度のセンサ装置及び最適化方法の使用及び前記の手法によるそれらの最適化により、高精度の最適化位置決め地図が作成可能である。
位置決め地図の作成のために不正確なセンサ装置及び最適化方法の使用及び上記の手法によるそれらの最適化により、正確な最適化位置決め地図が作成可能である。

すなわち、位置決め地図の作成のための、例えば測定車両及びその他のハードウェアの装備における節約が可能である。
本手法の利点は、高精度の位置決め地図の作成のためのコストの低減及び絶対的な地球座標内における精度の改善、並びにその他の地上標識に対する、変更された位置による位置決め地図の位置５００の改善にある。

道路の航空写真から地上標識を抽出する装置に比較して、本手法は、高精度のレーダ地図による最適化位置決め地図の作成により、位置決め地図の精度の最適化を目的とする。
図７は、一実施例による、最適化位置決め地図内において変更された位置７００の概略図を示す。これは、前記の図に記載の最適化位置決め地図１０５であってもよい。

要約すると、ここに紹介された手法は、かなり概略的に図示されている。はじめに、レーダ地図ないしは少なくとも１つのレーダ地図が衛星から記録されかつ地上標識が抽出される。地上標識として、この場合、レーダ光線における特別な反射特性に基づいて、例えば鉄柱の根元が考察されてもよい。このレーダ地図は、このとき、比較的少ないが、ここでは他の位置と呼ばれる高精度の地理的関係を有する地上標識を備えている。同時に又は時間的に前後して、車両測定データが位置決め地図を記録してもよくかつ位置決め地図を生成する。この位置決め地図は、おそらく基準センサ装置が使用されなかったので、実際には不正確である。ここで、位置決め地図は、レーダ地図により最適化されるが、位置決め地図の変更を検出するためにもまた使用可能である。この最適化により得られた地図は、ここでは最適化位置決め地図と呼ばれる。この最適化位置決め地図は、任意の車両システムに、車両システムの位置決めモジュールに位置決めを可能にするために、例えばバックエンドサーバにより提供される。

一実施例が、第１特徴と第２特徴の間の１つ「及び／又は」複数の結合を含む場合、これは、実施例が、一実施形態により、第１特徴のみならず第２特徴もまた有すると、及び他の実施形態により、第１特徴のみ又は第２特徴のみを有すると読み取られる。

Claims (11)

1. 車両（１３８）用最適化位置決め地図（１０５）の作成方法（３００）において、方法（３００）は、少なくとも、
   車両読込みユニット（１３５）により読み込まれた少なくとも１つの地上標識（１３７）の位置（５００）を表す少なくとも１つの位置決め地図（１１５）を提供するステップ（３０５）と、
   インタフェース（１１０）を介して、レーダ地図（１２０）を読込むステップ（３１０）であって、レーダ地図（１２０）は、衛星（１４５）によるレーダ測定によって提供された、レーダ地図（１２０）内の少なくとも１つの地上標識（１３７）の他の位置（５０５）を有し、又は描写する、ステップと、
   位置決め地図（１１５）及びレーダ地図（１２０）を使用して、最適化位置決め地図（１０５）を生成するステップ（３１５）及び記憶するステップを含み、最適化位置決め地図（１０５）を作成するために、最適化位置決め地図（１０５）の生成（３１５）において、読み込まれた地上標識（１３７）の位置（５００）は、他の位置を使用して、地上標識（１３７）の変更された位置（７００）に修正されかつ記憶される、車両（１３８）用最適化位置決め地図（１０５）の作成方法（３００）。
2. 提供するステップ（３０５）における読み込まれた位置（５００）及び読込むステップ（３１０）における他の位置（５０５）は、地上標識（１３７）としての交通インフラ要素の地理的位置、特にマストのマスト位置を表し、特にこの場合、マストは交通インフラ装置の支持要素である、請求項１に記載の方法（３００）。
3. 生成するステップ（３１５）において、変更された位置（７００）が、計算された回転マトリックス及び／又は計算された並進ベクトル及び／又は計算されたスケーリング係数を使用して生成される、請求項１又は２に記載の方法（３００）。
4. 読込むステップ（３１０）において、レーダ地図（１２０）として、ＴｅｒｒａＳＡＲ−Ｘ衛星（１４５）により提供されたレーダ地図（１２０）が読み込まれ、特にこの場合、レーダにより検出された地上標識（１３７）の他の位置（５０５）はレーダ地図（１２０）内に読み込まれる、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法（３００）。
5. 最適化位置決め地図（１０５）を、車両（１３８）の外部に配置された中央計算装置へ伝送するステップを含み、特にこの場合、伝送ステップは、無線伝送方法を使用して実行される、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法（３００）。
6. 車両（１３８）用位置決め地図（１１５）の作成方法（４００）において、方法（４００）は、少なくとも、
   インタフェース（１１０）を介して、車両（１３８）の周辺内の少なくとも１つの地上標識（１３７）の位置（５００）を読込むステップ（４０５）と、
   読み込まれた地上標識（１３７）の位置（５００）を使用して、位置決め地図（１１５）を生成するステップ（４１０）と
   を含む、車両（１３８）用位置決め地図（１１５）の作成方法（４００）。
7. 読込むステップ（４０５）において、車両（１３８）の光、ライダ及び／もしくはレーダ支援センサシステム又は車両読込みユニット（１３７）により検出された地上標識（１３７）の位置（５００）が読み込まれる、請求項６に記載の方法。
8. 請求項６又は７による方法（４００）を使用して作成された位置決め地図（１１５）が使用される、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法（３００）。
9. 請求項１ないし５又は６ないし７のいずれかに記載の方法（３００、４００）のいずれかを実行及び／又は操作するように構成された、少なくとも１つのインタフェース（１１０）及び装置（１２５）を含む装置（１０２）。
10. 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法（３００）及び／又は請求項６又は７に記載の方法（４００）を実行及び／又は操作するように設計されたコンピュータプログラム。
11. 請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶されている、マシン読取り可能な記憶媒体。

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