KR20230095662A - Method for automating road data calibration through map data smoothing with precision - Google Patents
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Abstract
정밀도로지도의 차선과 차선의 중심선과 같은 선 형태의 기하학적인 형태를 갖는 레이어들이 기하학적으로 발생하는 오차를 데이터 평활화를 통해 자동으로 보정하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 기저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하는 단계; 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되어 표현되는 주행경로링크를 포함하는 방향성 그래프를 생성하는 단계; 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하는 단계; 및 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 정밀도로지도의 기하학적인 정보를 사람이 직접 수작업으로 지도를 평활화 하는 작업을 수행하거나 차량이 실제로 거동한 정보를 통해 평활화 하는 것보다 더욱 정확하게 기존 데이터를 기반으로 평활화 작업을 수행하여 평활화 품질을 높이며, 기존 정밀도로지도 구축 시스템의 프로세스를 변동없이 자동화하여 생산성을 증대시킬 수 있다. A method for automatically correcting errors generated geometrically by layers having geometric shapes such as lanes of a map and center lines of lanes with precision through data smoothing is provided. The method for automating road data correction according to an embodiment of the present invention includes: extracting, by a road data correction automation system, data for each layer of a high-precision map from a pre-stored high-precision map database; Generating, by the road data correction automation system, a directed graph including a driving route link in which a plurality of points in the road data are connected and expressed according to the traveling direction of the object based on the extracted data for each layer; Extracting, by an automated road data correction system, starting data for data smoothing from a directed graph; and smoothing, by the road data correction automation system, the geometric road data in the map with precision. As a result, the smoothing quality of the map is performed more accurately based on existing data than when a person manually smoothes the geometric information of the map with precision or smoothes the map through information on the actual behavior of the vehicle. It is possible to increase productivity by automating the process of the existing precision map building system without change.
Description
본 발명은 정밀도로지도의 도로 데이터를 보정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정밀도로지도의 차선과 차선의 중심선과 같은 선 형태의 기하학적인 형태를 갖는 레이어들이 기하학적으로 발생하는 오차를 데이터 평활화를 통해 자동으로 보정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for correcting road data of a map with precision, and more particularly, to smooth data errors generated by layers having geometric shapes such as lanes and center lines of lanes of a map with precision. It relates to a method of automatically correcting through.
운전보조용이 아닌 완전한 자율주행을 위해서는 인지, 판단 제어 알고리즘이 필수적이며, 특히 판단에 포함되는 경로생성 방법은 인지 기반과 지도 기반의 기법들이 있다. For complete autonomous driving, not for driving assistance, cognitive and judgment control algorithms are essential, and in particular, there are cognitive-based and map-based methods for path generation included in judgment.
지도 기반의 경로생성 방법들은 지도의 기하학적인 정보를 활용하여 경로를 생성하고 이를 따라 주행하는데 지도가 정확하지 않거나 지도의 기하학적인 형태가 차량의 동역학적인 특성으로는 주행하기에 부적합한 경우가 있다.Map-based path creation methods use geometric information of a map to create a path and drive along it, but there are cases where the map is not accurate or the geometric shape of the map is not suitable for driving due to the dynamic characteristics of the vehicle.
차선, 차선의 중심선, 도로 노면 표시, 교통 표지판 등의 기하학적인 정보와 레이어별 속성 정보를 포함하는 정밀도로지도의 기하학적인 정보를 생성하기 위해서는 MMS차량을 이용하여 도로 환경 정보를 취득하고 이를 세부도화 하는데 일부 자동화를 거치나 대부분의 정보는 사람의 수작업으로 이루진다. In order to generate geometric information of a map with precision including geometric information such as lanes, center lines of lanes, road surface markings, traffic signs, and attribute information for each layer, road environment information is obtained using MMS vehicles and road environment information is obtained and mapped in detail. It goes through some automation, but most of the information is done manually by humans.
정밀도로지도를 제작하는 툴을 사용하는 사람의 숙련도에 따라 또는 동일한 작업을 수행하는 사람이더라도 일정한 정확도로 직선, 곡선, 다각형 등의 그려내는 것은 불가능하다.It is impossible to draw straight lines, curves, polygons, etc. with a certain accuracy depending on the skill level of the person using the tool that creates the map with precision or even if the person performing the same task.
자율주행 자동차는 실제 환경에서 뿐만 아니라 다양한 환경변수를 조절해가며 위험한 상황을 연출하며 기능 검증이 가능한 시뮬레이터 활용도 필수적이다. Self-driving cars create dangerous situations by adjusting various environmental variables as well as in the real environment, and it is essential to use a simulator that can verify functions.
하지만, 자율주행 시뮬레이터 표준 기관인 ASAM에서 정의하고 있는 좌표계에서의 정밀도로지도를 활용하기 위해서는 정밀도로지도의 기하학적인 곡선을 점의 집합으로 표현하는 방법이 아닌 하나의 수식으로 변환하는 것이 필요하다.However, in order to utilize the precision map in the coordinate system defined by ASAM, a standard organization for autonomous driving simulators, it is necessary to convert the geometric curve of the precision map into a formula rather than a method of expressing it as a set of points.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 정밀도로지도의 기하학적인 도로 데이터를 단순하게 포인트의 집합을 대수학적으로 수식화하는 것이 아니라 자율주행 차량이 도로 데이터를 따라서 주행할 때 횡방향 가속도와 가속도의 변화량이 최소화가 되도록 최적화하는 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is not to simply algebraically formulate the geometric road data of a map with precision, but rather to algebraically formulate a set of points by an autonomous vehicle. Therefore, it is an object of the present invention to provide a road data correction automation method through map data smoothing with precision that optimizes the lateral acceleration and acceleration change to be minimized during driving.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 기저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하는 단계; 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되어 표현되는 주행경로링크를 포함하는 방향성 그래프를 생성하는 단계; 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하는 단계; 및 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하는 단계;를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method for automating road data correction includes: extracting, by a road data correction automation system, data for each layer of a high-precision map from a pre-stored high-precision map database; Generating, by the road data correction automation system, a directed graph including a driving route link in which a plurality of points in the road data are connected and expressed according to the traveling direction of the object based on the extracted data for each layer; Extracting, by an automated road data correction system, starting data for data smoothing from a directed graph; and smoothing, by the road data correction automation system, the geometric road data in the map with precision.
그리고 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하는 단계는, 그래프화된 도로 데이터 내 특정 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 다음 포인트가 존재하나 이전 포인트는 존재하지 않는 경우에, 특정 포인트를 시작 데이터로 설정할 수 있다. In addition, in the step of extracting starting data for data smoothing, when a specific point in the graphed road data has a next point but no previous point according to the traveling direction of the object, a specific point is to be set as the starting data. can
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 시작 데이터가 추출된 이후, 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 도로 데이터 간 진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하는 단계; 및 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 결정 여부에 따라 진출입 가상 포인트를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the method for automating road data correction may include, after starting data is extracted, determining whether an entry/exit virtual point between road data is generated by an automation system for road data correction; and generating, by the road data correction automation system, an entry/exit virtual point according to whether the decision is made.
그리고 진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하는 단계는, 도로 주행 경로 데이터의 객체들 중 현재 객체의 다음 객체가 존재하는지 판단하는 단계; 및 다음 객체가 존재하는 경우, 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는지 판단하는 단계;를 포함하고, 진출입 가상 포인트를 생성하는 단계는, 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는 것으로 판단되면, 다음 객체의 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체가 다음 객체의 시작 포인트와 연결되어 표현되는 주행경로링크 내에서 미분가능한 포인트를 가질수 있도록 진출입 가상 포인트를 생성하는 단계; 및 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체의 마지막 포인트와 진출입 가상 포인트를 연결하고, 진출입 가상 포인트를 다음 객체의 시작 포인트와 연결하는 단계;를 포함할 수 있다. The step of determining whether to generate an entry/exit virtual point may include determining whether an object next to the current object exists among objects of the road driving route data; And if the next object exists, determining whether the starting point of the next object is connected to a plurality of points; and generating an entry/exit virtual point is to connect the starting point of the next object to a plurality of points. If it is determined, generating entry/exit virtual points so that a plurality of objects entering the starting point of the next object can have differentiable points within a driving path link expressed in connection with the starting point of the next object; and connecting the last point of the plurality of objects entering the starting point and the entry/exit virtual point, and connecting the entry/exit virtual point to the start point of the next object.
또한, 서로 연결되는 두 객체는, 객체 간 연결 시, 서로 다항식으로 연결되며, 진출입 가상 포인트는, 진입 대상 객체인 다음 객체의 시작 포인트에서의 미분값이 같도록 설정될 수 있다. In addition, two objects that are connected to each other are connected to each other by a polynomial when the objects are connected, and the entry and exit virtual points may be set such that the differential values at the starting point of the next object to be entered are the same.
그리고 평활화하는 단계는, 추출된 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터로부터 다음 데이터가 없을 때까지 평활화 작업이 수행되며, 평활화 작업 수행 시, 수식으로 표현되는 특정 객체가 기설정된 수식 최대 길이를 초과하면, 특정 객체를 여러 개의 수식으로 분할할 수 있다. In the smoothing step, the smoothing operation is performed from the starting data to perform the smoothing of the extracted data until there is no next data, and when the smoothing operation is performed, if a specific object represented by a formula exceeds the preset maximum length of the formula, a specific You can split an object into multiple formulas.
또한, 평활화하는 단계는, 직교좌표계에서 정의한 점들의 집합으로 이루어진 수식들이, 하기 수식 1 및 수식 2의 다항식으로 정의되는 경우, 상기 다항식의 계수를 변수로 이용하여 하기 수식 3의 목적함수와 수식 4 및 수식 5의 제약조건으로 목적함수가 최소화 되도록 하고, 하기 수식 3은, 와 의 각 3차 도함수의 제곱값을 합한 목적함수이며, 하기 수식 4 및 수식 5의 제약조건은, 분할된 다항식 간의 값이 2차 도함수까지 같아야하는 제약조건이며, 평활화하는 단계는, 목적함수가 최소화 되도록, 최적화된 다항식의 계수를 활용하여 평활화된 점의 집합을 제공할 수 있다. In addition, in the smoothing step, when the equations consisting of the set of points defined in the Cartesian coordinate system are defined as polynomials of Equations 1 and 2 below, the objective function of
(수식 1) (Equation 1)
(수식 2) (Equation 2)
(수식 3) (Formula 3)
(수식 4) (Formula 4)
(수식 5) (Formula 5)
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도로 데이터 보정 자동화 시스템은, 정밀도로지도 데이터베이스를 포함하는 저장부; 및 저장부에 저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하고, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되는 방향성 그래프를 생성하며, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하고, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하는 프로세서;를 포함한다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the road data correction automation system includes a storage unit including a precision map database; And extracting the data for each layer of the precision map from the database of the map database stored in the storage unit, generating a directed graph in which a plurality of points in the road data are connected according to the moving direction of the object based on the extracted data for each layer, and a processor for extracting starting data to perform data smoothing from the graph and smoothing the geometric road data within the map with precision.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 정밀도로지도의 기하학적인 정보를 사람이 직접 수작업으로 지도를 평활화 하는 작업을 수행하거나 차량이 실제로 거동한 정보를 통해 평활화 하는 것보다 더욱 정확하게 기존 데이터를 기반으로 평활화 작업을 수행하여 평활화 품질을 높이며, 기존 정밀도로지도 구축 시스템의 프로세스를 변동없이 자동화하여 생산성을 증대시킬 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the geometric information of the map with precision is more accurately compared to the manual smoothing of the map by a person or the smoothing through information on the actual behavior of the vehicle. It is possible to increase the quality of smoothing by performing smoothing work based on data, and to increase productivity by automating the process of the map building system with existing precision without change.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 정밀도로지도의 기하학적인 정보 표현 방법은 점의 집합이지만 이를 데이터 평활화 자동화를 통하여 수식들로 표현할 수 있어, 자율주행 또는 주행 시뮬레이터 분야의 표준인 ASAM의 OpenDRIVE의 좌표계로 변환하는데 활용할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, the geometric information representation method of the map with precision is a set of points, but it can be expressed as equations through data smoothing automation, ASAM's OpenDRIVE, which is a standard in the field of autonomous driving or driving simulators. It can be used to convert to the coordinate system of
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 포인트의 생성 과정이 예시된 도면,
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 포인트의 연결 과정이 예시된 도면,
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서의 상세 설명에 제공된 도면, 그리고
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 방법의 설명에 제공된 도면이다. 1 is a diagram provided for explanation of an automated system for correcting road data through smoothing map data with precision according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating a process of generating a virtual point according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram illustrating a process of connecting virtual points according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram provided in the detailed description of a processor according to an embodiment of the present invention; and
5 is a diagram provided to explain a method for automating correction of road data through smoothing map data with precision according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 시스템의 설명에 제공된 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 포인트의 생성 과정이 예시된 도면이며, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 포인트의 연결 과정이 예시된 도면이다. 1 is a diagram provided to explain an automated system for correcting road data through smoothing map data with precision according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a process of generating virtual points according to an embodiment of the present invention. 3 is a diagram illustrating a process of connecting virtual points according to an embodiment of the present invention.
정밀도로지도 구축에 활용되는 MMS(Mobile Mapping System)는 카메라, 3차원 레이저 시스템, 위성항법장치, 주행거리센서 등이 결합되어 3차원 공간정보를 생성하는 시스템이다. MMS (Mobile Mapping System), which is used to construct a high-precision road map, is a system that generates 3D spatial information by combining a camera, a 3D laser system, a satellite navigation device, and a mileage sensor.
MMS는, MMS 차량을 통해 현지측량, 기준점 측량, 3차원 공간 데이터 취득을 하고 공간 데이터를 기준으로 세부도화 및 구조화 편집을 통해 정밀도로지도를 제작할 수 있다.MMS can perform on-site survey, control point survey, acquisition of 3D spatial data through MMS vehicles, and produce maps with precision through detailed drawing and structured editing based on spatial data.
정밀도로지도는 자율주행차량이 스스로 위치를 파악하고 최적의 경로를 생성하고 이를 따라가는데 사용되곤 한다. 또한, 정밀도로지도를 이용하여 센서를 통한 인식 알고리즘의 센싱 관심 영역 추출을 통해 인식 정확도를 높이거나 인식 속도를 개선하는데 사용한다. High-precision maps are often used by self-driving vehicles to locate themselves, create optimal routes, and follow them. In addition, it is used to increase the recognition accuracy or improve the recognition speed through the extraction of the sensing region of interest of the recognition algorithm through the sensor using the precision map.
정밀도로지도의 세부도화 및 구조화 편집 과정은 대부분 사람의 손으로 이루어지고 있으며 최근 인공지능 기술의 발달로 많은 부분 자동화가 이루어지고 있다. 하지만, 도로 데이터 중 차선의 중심선을 의미하는 주행 경로는 도화 툴을 통하여 사람이 직접 손으로 작업을 한다. 이러한 경우에는 사람에 따라 다른 형태의 선을 도화하여 정밀도로지도의 품질이 저하될 수 있다.Most of the detailed drawing and structured editing processes of precision road maps are performed by human hands, and many parts are being automated with the recent development of artificial intelligence technology. However, among the road data, a driving path, which means the center line of a lane, is manually created by a person through a drawing tool. In this case, different types of lines are drawn depending on the person, and the quality of the map may deteriorate due to precision.
또한, 정밀도로지도를 기반으로 자율주행 차량이 최적의 경로를 생성하고 이를 따라 추종을 하는 경우에는 정밀도로지도의 품질이 굉장히 중요한데 정밀도로지도의 품질에 따라 자율주행 차량의 주행 질감이 변한다면 정밀도로지도의 품질을 일정 수준 이상으로 유지를 하거나 어떠한 정밀도로지도를 기반으로 주행을 한다 하더라도 주행 질감이 유사하도록 정밀도로지도를 보정하는 과정이 필요하면 이러한 과정을 자동화하여 기술 개발 프로세스 상에 추가적인 자원 할당이 필요하지 않도록 하는 것이 중요하다.In addition, when an autonomous vehicle creates an optimal route based on a precision road map and follows it, the quality of the road map is very important. If the quality of the log map is maintained at a certain level or higher, or if a process of correcting the map with precision so that the driving texture is similar even if the driving is based on the map with any precision, this process is automated to provide additional resources in the technology development process. It is important to ensure that allocation is not required.
정밀도로지도의 도로 주행 경로 데이터는 점들의 집합이 하나의 객체가 되고 이러한 객체들이 모이면 하나의 레이어가 된다. 데이터 평활화는 다수의 점 데이터를 통해 곡선으로 적합하는 것을 말하면 이를 통해서 다수의 점 데이터를 곡선 내의 점 데이터로 재추출하여 부드럽게 만들어 보정하는 것이다. 다수의 점 데이터를 일정 길이로 점의 집합으로 분류하고 각 점의 집합을 하나의 곡선으로 적합(fitting)한다. 정밀도로지도의 도로 주행 경로 데이터는 도로의 특성이 달라지는 부분에서 분기점을 가지고 있다. 이러한 분기점에서는 특히나 주행 경로 데이터의 객체들 사이에는 기울기 변화량이 큰 선분이 연결되는 경우가 많다. 만약 기울기 변화량이 큰 선분이 연결되는 부분에서는 곡선 적합의 오차가 커지는 문제를 가지고 있다. In the road driving route data of the map with precision, a set of points becomes one object, and when these objects are gathered, it becomes one layer. Data smoothing refers to fitting a curve through a plurality of point data, and through this, a plurality of point data is re-extracted as point data within a curve to be smoothed and corrected. A plurality of point data is classified into a set of points with a certain length, and each set of points is fitted with a single curve. The road driving route data of the precision road map has a branching point at the part where the characteristics of the road change. At these branch points, in particular, in many cases, lines having a large gradient change are connected between objects of the driving route data. If the line segment with a large gradient change is connected, there is a problem that the error of curve fitting increases.
따라서, 본 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 시스템(이하에서는 '도로 데이터 보정 자동화 시스템'으로 총칭하기로 함)은, 데이터 평활화 자동화를 위해 객체 간 사이에서 가상 포인트를 생성하여 미분 불가능한 점을 제거하고 차량의 동역학적인 특성을 반영한 목적함수와 제약조건이 포함된 최적화 방법을 통해 상기 언급한 오차를 최소화 하고 도로의 특성을 반영함으로써, 정밀도로지도의 차선과 차선의 중심선과 같은 선 형태의 기하학적인 형태를 갖는 레이어들이 기하학적으로 발생하는 오차를 데이터 평활화를 통해 자동으로 보정하되, 정밀도로지도의 기하학적인 도로 데이터를 단순하게 포인트의 집합을 대수학적으로 수식화하는 것이 아니라 자율주행 차량이 도로 데이터를 따라서 주행할 때 횡방향 가속도와 가속도의 변화량이 최소화가 되도록 최적화할 수 있다. Therefore, the road data correction automation system through precision map data smoothing according to the present embodiment (hereinafter, collectively referred to as 'road data correction automation system') generates virtual points between objects for data smoothing automation. By removing the non-differentiable points and minimizing the above-mentioned errors through an optimization method that includes an objective function and constraints reflecting the dynamic characteristics of the vehicle and reflecting the characteristics of the road, the lanes of the map and the center line of the lane with precision Errors generated geometrically by layers having the same geometric shape of the same line are automatically corrected through data smoothing. When the vehicle drives along the road data, the lateral acceleration and the change in acceleration may be optimized to be minimized.
이를 위해, 본 도로 데이터 보정 자동화 시스템은, 통신부(100), 프로세서(200) 및 저장부(300)를 포함할 수 있다. To this end, the road data correction automation system may include a
통신부(100)는, 프로세서(200)가 동작함에 있어 필요한 데이터들을 송수신하기 위한 통신 수단으로서, 무선 통신 방식 또는 유선 통신 방식으로 통신을 수행할 수 있다. The
저장부(300)는, 프로세서(200)가 동작함에 있어 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 저장매체이다. The
구체적으로, 저장부(300)는, 정밀도로지도에 대한 데이터를 저장하는 정밀도로지도 데이터베이스를 포함할 수 있다. Specifically, the
프로세서(200)는, 자율주행 자동차, 로보틱스, 도로 관리 등에 사용되는 차선 단위의 정보를 포함한 정밀도로지도의 데이터 보정을 자동화할 수 있다. The
구체적으로, 프로세서(200)는, 정밀도로지도의 차선과 차선의 중심선과 같은 선 형태의 기하학적인 형태를 갖는 레이어들이 기하학적으로 발생하는 오차를 데이터 평활화를 통해 자동으로 보정하며, 자율주행 차량이 도로 데이터를 따라서 주행할 때 횡방향 가속도와 가속도의 변화량이 최소화가 되도록 최적화할 수 있다. Specifically, the
이를 위해, 프로세서(200)는, 저장부(300)에 저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하고, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되는 방향성 그래프를 생성하며, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하고, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화할 수 있다. To this end, the
구체적으로, 프로세서(200)는, 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터 추출 시, 그래프화된 도로 데이터 내 특정 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 다음 포인트가 존재하나 이전 포인트는 존재하지 않는 경우에, 특정 포인트를 시작 데이터로 설정할 수 있다. Specifically, the
이때, 정밀도로지도는, 도로를 표현하는 주행경로포인트, 주행경로노드, 노면선표시(차선), 신호등, 노면표시 및 과속방지턱를 포함하는 다수의 레이어로 구성될 수 있다. In this case, the precision road map may be composed of a plurality of layers including driving route points representing roads, driving route nodes, road surface line markings (lanes), traffic lights, road surface markings, and speed bumps.
즉, 프로세서(200)는, 정밀도로지도의 다수의 레이어 중에서 주행경로링크, 주행경로노드, 노면선표시(차선) 등의 데이터를 추출하고, 추출된 주행경로포인트, 주행경로노드 및 차선을 이용하여 주행경로포인트가 엣지로 연결되고, 주행경로노드가 노드로 연결되는 방향성 그래프를 생성할 수 있다. That is, the
이때, 방향성 그래프는, 도로의 특성상 하나의 포인트에 여러 개의 포인트가 연결될 수 있으며 이에 대한 정보를 모두 가지고 있는 구조의 그래프가 생성되는 것이다. At this time, in the directed graph, a graph having a structure in which several points can be connected to one point due to the characteristics of the road and has all information about this is generated.
그리고 프로세서(200)는, 시작 데이터가 추출된 이후, 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 도로 데이터 간 진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하고, 결정 여부에 따라 진출입 가상 포인트를 생성할 수 있다. Further, after the start data is extracted, the
구체적으로, 프로세서(200)는, 진출입 가상 포인트의 생성 여부 결정 시, 도로 주행 경로 데이터의 객체들 중 현재 객체의 다음 객체가 존재하는지 판단할 수 있다. Specifically, the
그리고 프로세서(200)는, 다음 객체가 존재하는 경우, 다음 객체의 진출입 여부를 판단하기 위해, 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는지 판단할 수 있다. In addition, if the next object exists, the
그리고 프로세서(200)는, 진출입 가상 포인트 생성 시, 도 2에 예시된 바와 같이 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는 것으로 판단되면, 다음 객체의 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체가 다음 객체의 시작 포인트와 연결되어 표현되는 주행경로링크 내에서 미분가능한 포인트를 가질수 있도록 진출입 가상 포인트를 생성하고, 도 3에 예시된 바와 같이 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체의 마지막 포인트와 진출입 가상 포인트를 연결하고, 진출입 가상 포인트를 다음 객체의 시작 포인트와 연결할 수 있다. In addition, when the
구체적으로, 만약 특정 객체가 진출입 포인트를 포함하는 경우, 진출입 포인트에 다수의 포인트가 연결되기 때문에, 연결되는 각 포인트들의 연결부는 미분불가능한 점이다. Specifically, if a specific object includes an entry/exit point, since a plurality of points are connected to the entry/exit point, the connecting portion of each connected point is an indifferentiable point.
따라서, 포인트 객체와 객체를 분리하여 각자 다른 계수를 가진 다항식으로 적합하고 연결하기 위해서는 연결되는 각 포인트들의 연결부는 동일한 한 점을 각각 객체의 시작점과 끝점이고 이 점에서의 1, 2차 미분값이 같다는 제약조건을 가져야 한다. Therefore, in order to separate point objects and objects and fit and connect them to polynomials with different coefficients, the connection point of each connected point is the same point as the start point and end point of the object, respectively, and the first and second derivatives at this point are must have the same constraints.
이때, 프로세서(200)는, 도 2에 예시된 바와 같이 진입 대상인 하나의 객체로 진입하는 경우, 진입 대상인 객체와 두 주행경로 객체의 포인트가 연결되어 표현되는 주행경로링크가 미분가능한 점을 가질 수 있도록 가상 포인트를 생성하여 진입하는 각 객체들(도 2 및 도 3의 외 모든 객체)의 끝 점을 가상 포인트와 연결하고 가상 포인트를 진입 대상 객체(그림 2 및 도 3의 )의 시작점과 연결할 수 있다. At this time, as illustrated in FIG. 2 , the
정리하면, 서로 연결되는 두 객체는, 객체 간 연결 시, 서로 다항식으로 연결되며, 진출입 가상 포인트는, 진입 대상 객체인 다음 객체의 시작 포인트에서의 미분값이 같도록 설정될 수 있다. In summary, two objects connected to each other are connected to each other by a polynomial when the objects are connected, and the entry and exit virtual points may be set such that the differential values at the starting point of the next object, which is the entry target object, are the same.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(200)의 상세 설명에 제공된 도면이고, 4 is a diagram provided for a detailed description of a
도 4를 참조하면, 프로세서(200)는, 도로 데이터 객체 분할부(210), 데이터 평활화부(220) 및 데이터 재추출부(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
도로 데이터 객체 분할부(210)는, 수식으로 표현되는 특정 도로 데이터 객체가 기설정된 수식 최대 길이를 초과하면, 특정 도로 데이터 객체를 여러 개의 수식으로 분할할 수 있다. The road data object
이때, 직교좌표계에서 정의한 점들의 집합으로 이루어진 수식 1 및 수식 2의 다항식으로 정의될 수 있다. In this case, it may be defined as a polynomial of Equations 1 and 2 consisting of a set of points defined in a Cartesian coordinate system.
(수식 1) (Equation 1)
(수식 2) (Equation 2)
데이터 평활화부(220)는 상기 다항식의 계수를 변수로 하여 아래와 같은 목적함수와 제약조건으로 목적함수가 최소화 되도록 최적화 기법을 활용할 수 있다. The data smoothing unit 220 may utilize an optimization technique so that the objective function is minimized with the following objective function and constraints using the coefficient of the polynomial as a variable.
구체적으로, 데이터 평활화부(220)는 직교좌표계에서 정의한 점들의 집합으로 이루어진 수식들이, 수식 1 및 수식 2의 다항식으로 정의되는 경우, 상기 다항식의 계수를 변수로 이용하여 수식 3의 목적함수와 수식 4 및 수식 5의 제약조건으로 목적함수가 최소화 되도록 할 수 있다. Specifically, the data smoothing unit 220 calculates the objective function of
(수식 3) (Formula 3)
이때, 수식 3은, 와 의 각 3차 도함수의 제곱값을 합한 목적함수이며, 수식 4 및 수식 5의 제약조건은, 분할된 다항식 간의 값이 2차 도함수까지 같아야하는 제약조건일 수 있다. At this time,
(수식 4) (Formula 4)
(수식 5) (Formula 5)
여기서, 3차 도함수의 물리적 의미는, 가속도의 변화량이며 이를 최소화하는 목적함수를 통하여 최적화의 결과로 나온 수식의 점들을 따라 차량이 주행하면 가속도의 변화량을 최소화하여 부드러운 주행이 가능하도록 물리적인 의미를 내포한다. Here, the physical meaning of the 3rd derivative is the change in acceleration, and when the vehicle travels along the points of the formula resulting from the optimization through the objective function that minimizes it, the physical meaning is minimized to enable smooth driving by minimizing the change in acceleration. contains
데이터 재추출부(230)는, 최적화된 다항식의 계수를 활용하여 평활화된 점의 집합을 제공할 수 있다. The data re-extraction unit 230 may provide a set of smoothed points by utilizing the coefficients of the optimized polynomial.
이를 통해, 프로세서(200)는, 추출된 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터로부터 다음 데이터가 없을 때까지 평활화 작업을 수행하여, 최적화된 다항식의 계수를 활용하여 평활화된 점의 집합을 제공함으로써, 목적함수가 최소화 되도록 할 수 있다. Through this, the
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 방법의 설명에 제공된 도면이다. 5 is a diagram provided to explain a method for automating correction of road data through smoothing map data with precision according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 정밀도로지도 데이터 평활화를 통한 도로 데이터 보정 자동화 방법(이하에서는, '도로 데이터 보정 자동화 방법'이라고 총칭하기로 함)은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 전술한 도로 데이터 보정 자동화 시스템을 통해 실행될 수 있다. The method for automating road data correction through smoothing of map data with precision according to the present embodiment (hereinafter, collectively referred to as 'automatic method for road data correction') automatically calibrates road data described above with reference to FIGS. 1 to 4 It can run through the system.
도 5를 참조하면, 본 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 도로 데이터 보정 자동화 시스템을 이용하여, 기저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하고(S510), 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되어 표현되는 주행경로링크를 포함하는 방향성 그래프를 생성할 수 있다(S520). Referring to FIG. 5 , the road data correction automation method extracts data for each layer of a precision map from a pre-stored precision map database using a road data correction automation system (S510), and based on the extracted data for each layer As a result, a directed graph including a driving route link in which a plurality of points in the road data are connected and expressed according to the traveling direction of the object can be generated (S520).
그리고 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하고(S530), 도로 데이터 간 진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하여, 결정 여부에 따라 진출입 가상 포인트를 생성할 수 있다. In addition, the road data correction automation method extracts starting data for data smoothing from the directed graph (S530), determines whether to create virtual points for entry and exit between road data, and generates virtual points for entry and exit according to whether or not the decision is made. .
구체적으로, 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 진출입 가상 포인트의 생성 여부 결정 시, 도로 주행 경로 데이터의 객체들 중 현재 객체의 다음 객체가 존재하는지 판단하고(S540), 다음 객체가 존재하는 경우(S540-Y), 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는지 판단하여(S550), 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는 것으로 판단되면(S550-Y), 다음 객체의 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체가 다음 객체의 시작 포인트와 연결되어 표현되는 주행경로링크 내에서 미분가능한 포인트를 가질수 있도록 진출입 가상 포인트를 생성하고(S560), 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체의 마지막 포인트와 진출입 가상 포인트를 연결하고, 진출입 가상 포인트를 다음 객체의 시작 포인트와 연결할 수 있다. Specifically, in the road data correction automation method, when determining whether to generate an entry/exit virtual point, it is determined whether there is an object next to the current object among objects of the road driving route data (S540), and if the next object exists (S540- Y), it is determined whether the starting point of the next object is connected to a plurality of points (S550), and if it is determined that the starting point of the next object is connected to a plurality of points (S550-Y), to enter the starting point of the next object An entry/exit virtual point is created so that a plurality of objects can have a differentiable point within a driving route link expressed by being connected to the start point of the next object (S560), and the last point and entry/exit virtual point of the plurality of objects entering the start point. can be connected, and the entry/exit virtual point can be connected with the start point of the next object.
그리고 도로 데이터 보정 자동화 방법은, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하고(S570), 모든 객체의 평활화 작업이 완료될 때까지(S580-Y), 반복적으로 기하학적 도로 데이터의 평활화 작업을 수행할 수 있다. In addition, the road data correction automation method smoothes the geometric road data in the map with precision (S570), and repeatedly performs the smoothing operation of the geometric road data until the smoothing operation of all objects is completed (S580-Y). there is.
이를 통해, 정밀도로지도의 기하학적인 정보를 사람이 직접 수작업으로 지도를 평활화 하는 작업을 수행하거나 차량이 실제로 거동한 정보를 통해 평활화 하는 것보다 더욱 정확하게 기존 데이터를 기반으로 평활화 작업을 수행하여 평활화 품질을 향상시킬 수 있다. Through this, the geometric information of the map with precision is more accurately smoothed based on the existing data than when a person manually smoothes the map or smoothes through information on the vehicle's actual behavior, thereby improving the smoothing quality. can improve
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.Meanwhile, it goes without saying that the technical spirit of the present invention can also be applied to a computer-readable recording medium containing a computer program for performing the functions of the apparatus and method according to the present embodiment. In addition, technical ideas according to various embodiments of the present invention may be implemented in the form of computer readable codes recorded on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium may be any data storage device that can be read by a computer and store data. For example, the computer-readable recording medium may be ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, hard disk drive, and the like. In addition, computer readable codes or programs stored on a computer readable recording medium may be transmitted through a network connected between computers.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100 : 통신부
200 : 프로세서
210 : 도로 데이터 객체 분할부
220 : 데이터 평활화부
230 : 데이터 재추출부
300 : 저장부100: Ministry of Communication
200: processor
210: road data object segmentation
220: data smoothing unit
230: data re-extraction unit
300: storage unit
Claims (8)
도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되어 표현되는 주행경로링크를 포함하는 방향성 그래프를 생성하는 단계;
도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하는 단계; 및
도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하는 단계;를 포함하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
Extracting, by the road data correction automation system, data for each map layer with precision from the map database with pre-stored precision;
Generating, by the road data correction automation system, a directed graph including a driving route link in which a plurality of points in the road data are connected and expressed according to the traveling direction of the object based on the extracted data for each layer;
Extracting, by an automated road data correction system, starting data for data smoothing from a directed graph; and
A method for automating road data correction, comprising smoothing, by an automated road data correction system, geometric road data within a map with precision.
데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하는 단계는,
그래프화된 도로 데이터 내 특정 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 다음 포인트가 존재하나 이전 포인트는 존재하지 않는 경우에, 특정 포인트를 시작 데이터로 설정하는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
The method of claim 1,
The step of extracting the starting data for data smoothing,
Road data correction automation method, characterized in that when a specific point in the graphed road data exists as the starting data, when the next point exists but the previous point does not exist according to the traveling direction of the object.
시작 데이터가 추출된 이후, 도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 도로 데이터 간 진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하는 단계; 및
도로 데이터 보정 자동화 시스템이, 결정 여부에 따라 진출입 가상 포인트를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
The method of claim 1,
After the start data is extracted, the road data correction automation system determines whether to create an entry/exit virtual point between the road data; and
The method for automating road data correction, further comprising: generating, by the road data correction automation system, virtual entry and exit points according to whether or not the decision is made.
진출입 가상 포인트의 생성 여부를 결정하는 단계는,
도로 주행 경로 데이터의 객체들 중 현재 객체의 다음 객체가 존재하는지 판단하는 단계; 및
다음 객체가 존재하는 경우, 다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는지 판단하는 단계;를 포함하고,
진출입 가상 포인트를 생성하는 단계는,
다음 객체의 시작 포인트에 복수의 포인트와 연결되는 것으로 판단되면, 다음 객체의 시작 포인트에 진입하는 복수의 객체가 다음 객체의 시작 포인트와 연결되어 표현되는 주행경로링크 내에서 미분가능한 포인트를 가질수 있도록 진출입 가상 포인트를 생성하는 단계; 및
시작 포인트에 진입하는 복수의 객체의 마지막 포인트와 진출입 가상 포인트를 연결하고, 진출입 가상 포인트를 다음 객체의 시작 포인트와 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
The method of claim 3,
The step of determining whether to generate an entry/exit virtual point,
determining whether there is an object next to the current object among objects of the road driving route data; and
Including; if the next object exists, determining whether the starting point of the next object is connected to a plurality of points,
The step of creating an entry/exit virtual point,
If it is determined that the start point of the next object is connected to a plurality of points, multiple objects entering the start point of the next object can have differentiable points within the driving path link expressed by being connected to the start point of the next object. generating virtual points; and
Connecting the final point of a plurality of objects entering the starting point and the entry/exit virtual point, and connecting the entry/exit virtual point with the start point of the next object; characterized in that it comprises a road data correction automation method.
서로 연결되는 두 객체는,
객체 간 연결 시, 서로 다항식으로 연결되며,
진출입 가상 포인트는,
진입 대상 객체인 다음 객체의 시작 포인트에서의 미분값이 같도록 설정되는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
The method of claim 4,
Two objects connected to each other are
When connecting between objects, they are connected by polynomials,
Entry and exit virtual points,
Road data correction automation method, characterized in that the differential value at the starting point of the next object, which is the entry target object, is set to be the same.
평활화하는 단계는,
추출된 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터로부터 다음 데이터가 없을 때까지 평활화 작업이 수행되며,
평활화 작업 수행 시, 수식으로 표현되는 특정 객체가 기설정된 수식 최대 길이를 초과하면, 특정 객체를 여러 개의 수식으로 분할하는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
The method of claim 4,
The smoothing step is
Smoothing is performed from the starting data to be smoothed to the extracted data until there is no next data,
When performing a smoothing operation, when a specific object represented by a formula exceeds a preset maximum length of a formula, a method for automating road data correction, characterized in that by dividing a specific object into several formulas.
평활화하는 단계는,
직교좌표계에서 정의한 점들의 집합으로 이루어진 수식들이, 하기 수식 1 및 수식 2의 다항식으로 정의되는 경우, 상기 다항식의 계수를 변수로 이용하여 하기 수식 3의 목적함수와 수식 4 및 수식 5의 제약조건으로 목적함수가 최소화 되도록 하고,
하기 수식 3은,
와 의 각 3차 도함수의 제곱값을 합한 목적함수이며,
하기 수식 4 및 수식 5의 제약조건은,
분할된 다항식 간의 값이 2차 도함수까지 같아야하는 제약조건이며,
평활화하는 단계는,
목적함수가 최소화 되도록, 최적화된 다항식의 계수를 활용하여 평활화된 점의 집합을 제공하는 것을 특징으로 하는 도로 데이터 보정 자동화 방법.
(수식 1)
(수식 2)
(수식 3)
(수식 4)
(수식 5)
The method of claim 6,
The smoothing step is
When the equations consisting of the set of points defined in the Cartesian coordinate system are defined as the polynomials of Equations 1 and 2 below, the objective function of Equation 3 below and the constraints of Equations 4 and 5 are obtained by using the coefficients of the polynomials as variables. Let the objective function be minimized,
Equation 3 below is
and The objective function is the sum of the squares of each third derivative of
The constraints of Equations 4 and 5 below are:
It is a constraint that the values between the divided polynomials must be the same up to the second derivative,
The smoothing step is
Road data correction automation method, characterized in that for providing a set of smoothed points by utilizing the coefficients of the polynomial optimized so that the objective function is minimized.
(Equation 1)
(Formula 2)
(Formula 3)
(Formula 4)
(Formula 5)
저장부에 저장된 정밀도로지도 데이터베이스로부터 정밀도로지도 레이어별 데이터를 추출하고, 추출된 레이어별 데이터를 기반으로 도로 데이터 내 복수의 포인트가 객체의 진행 방향에 따라 연결되는 방향성 그래프를 생성하며, 방향성 그래프에서 데이터 평활화를 수행할 시작 데이터를 추출하고, 정밀도로지도 내에 기하학적 도로 데이터를 평활화하는 프로세서;를 포함하는 도로 데이터 보정 자동화 시스템. a storage unit containing a map database with precision; and
From the precision road map database stored in the storage, data for each layer of the map is extracted, based on the extracted data for each layer, a directed graph is created in which a plurality of points in the road data are connected according to the moving direction of the object, and a directed graph is created. The road data correction automation system comprising a; processor for extracting starting data to perform data smoothing and smoothing the geometric road data within the map with precision.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210185346A KR20230095662A (en) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | Method for automating road data calibration through map data smoothing with precision |
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