用于自主车辆的高清地图以及路线存储管理系统技术方案

用于自主车辆的高清地图是非常高分辨率且详细的，因此需要存储大量数据。车辆计算系统提供多层缓存使得该数据在要求每个操作上非常低延迟的系统中可用。系统确定汽车在不久的将来最有可能要行驶哪些路线，并且确保在开始路线之前路线被缓存在车辆上。系统提供用于将地图数据从服务器移动到汽车并且用于管理车载磁盘的有效格式。系统还在汽车移动时提供附近地图数据的实时可访问性，同时以最佳速度提供数据访问。

HD map and route storage management system for autonomous vehicles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自主车辆的高清地图以及路线存储管理系统相关申请的交叉引用本申请根据35USC119(e)要求于2016年12月30日提交的美国临时申请第62/441,072号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文中以用于所有的目的。
技术介绍
本公开内容大体涉及用于自主车辆的地图，并且更具体地涉及向自主车辆提供具有高精度的高清地图和最新地图数据以用于安全导航。自主车辆(也被称为自动驾驶汽车、无人驾驶汽车、汽车或机器人汽车)在不需要人类驾驶员对车辆控制和导航的情况下从源位置行驶到目的地位置。由于若干原因，行驶自动化仍有困难。例如，自主车辆在运行中使用传感器做出行驶决定，但是车辆传感器不能总是观察一切。车辆传感器可能被角落、起伏的山丘和其他车辆遮挡。车辆传感器可能不会足够早到做出决定地观察某些事物。另外，道路上可能缺少车道和标志，或者车道和标志可能被撞倒或被灌木隐藏，因此不能由传感器检测到。此外，通行权道路标志可能不容易看得见以便确定车辆可能从哪里驶来或者在紧急情况下或者在必须经过静止障碍物时转弯或移出车道。自主车辆可以使用地图数据而不是依赖于传感器数据来解决上述信息中的一些。然而，传统地图具有若干缺点，使得传统地图难以用于自主车辆。例如，地图不提供安全导航所需的准确度水平(例如，10cm或更小)。GPS系统提供大约3米至5米的准确度，但是具有大的误差状况，导致准确度超过100m。这使准确地确定车辆的位置变得具有挑战性。此外，传统地图由使用具有高清传感器的特别配备的汽车的驾驶员的勘测队创建，这些汽车在地理区域周围行驶并且进行测量。取回测量结果，地图编辑员团队根据测量结果汇总地图。该过程昂贵且耗时(例如，花费大概几个月来完成地图)。因此，使用这样的技术汇总的地图不具有新数据。例如，道路以每年大约5％至10％的频率的基础上更新/修改。但是勘测车价格昂贵且数目有限，因此无法捕获大部分这些更新。例如，勘测车队可能包括一千辆汽车。对于美国的甚至一个州来说，一千辆汽车不能够保持地图定期更新以允许安全自动驾驶。因此，用于维护地图的传统技术不能够提供对于自主车辆的安全导航是足够准确的并且最新的正确数据。另外，在更高分辨率地图中存在以下折衷：因为高分辨率地图就数据大小而言更大，使得在自主车辆中存储这些高分辨率地图具有挑战性。随着高分辨率地图的不断更新和修改，将整个高分辨率地图发送到每个自主车辆在计算资源和传输所需的时间方面成本高。
技术实现思路
本专利技术的实施方式生成并且保持详细的、非常高分辨率(例如5cm分辨率)的、并且提供用于安全导航的最新路况的高清(HD)地图。这需要大量数据例如多个拍字节以覆盖一个国家。本专利技术的实施方式描述了在在线系统与自主车辆计算系统之间传递HD地图的有效方法，并且可以使数据在要求每个操作上非常低延迟的系统中可用。例如，缓存系统向以仅小存储量(例如，几百千兆字节磁盘和几千兆字节的随机存取存储器(RAM))控制车辆的处理器给出更大(例如，多拍字节)数据库的即时且有效访问的形式。系统提供(1)用于在在线系统(例如，在云上)与车辆之间移动地图数据的(在时间、空间、带宽等方面)有效格式，(2)车载磁盘的有效管理，(3)当车辆在其环境中移动时，相关(附近)地图数据的实时可访问性，以及(4)访问所有数据，就像数据已经在RAM中并且能够以最佳速度访问一样。在一些实施方式中，系统通过将地图划分为地图切片(maptile)然后在传递之前对地图切片进行压缩来提供传递HD地图的该有效方法。方法通常包括从在线系统接收与自主车辆的路线对应的这些压缩地图切片，并且解压缩地图切片。自主车辆还可以确定其地理位置，以确定将哪些解压缩的地图切片上载到其RAM中来准备好由自主车辆的路线管理器使用。附图说明图1示出了根据实施方式的与多个车辆计算系统交互的HD地图系统的总体系统环境。图2示出了根据实施方式的车辆计算系统的系统架构。图3示出了根据实施方式的车辆计算系统的HD地图API中的各种指令层。图4示出了根据实施方式的在线HD地图系统的系统架构。图5示出了根据实施方式的HD地图的组成部分。图6A至图6B示出了根据实施方式的在HD地图中限定的地理区域。图7示出了根据实施方式的HD地图中的车道的表示。图8A至图8B示出了根据实施方式的HD地图中的车道元素以及车道元素之间的关系。图9示出了根据实施方式的HD地图缓存管理器的系统架构。图10示出了根据实施方式的由车辆计算系统有效地利用来自在线HD地图系统的HD地图的压缩地图切片的方法。图11示出了根据实施方式的有效地传递HD地图的地图切片的方法的示例。图12示出了根据实施方式的有效地传递HD地图的地图切片的方法的流程图。图13示出了根据实施方式的将可访问地图切片加载在随机存取存储器(RAM)中以用于驾驶车辆时使用的过程的示例。图14示出了可以从机器可读介质读取指令并且在处理器或控制器中执行指令的计算机器的实施方式。附图仅出于说明的目的描绘了本专利技术的各种实施方式。本领域技术人员将从以下讨论中容易地认识到，可以在不偏离本文所述的本专利技术的原理的情况下采用本文所示的结构和方法的替选实施方式。具体实施方式综述本专利技术的实施方式使用高精度保持包含最新信息的高清(HD)地图。自主车辆可以在没有人工输入或具有有限人工输入的情况下使用HD地图安全地导航到其目的地。自主车辆是能够感测其环境并且在没有人工输入的情况下导航的车辆。自主车辆在本文中也被称为“无人驾驶汽车”、“自动驾驶汽车”或“机器人汽车”。HD地图指的是以非常高的精度通常为5cm至10cm存储数据的地图。实施方式生成包含与自主车辆可以行进的道路有关的空间几何信息的HD地图。因此，所生成的HD地图包括自主车辆在没有人工干预的情况下安全地导航所需的信息。代替使用包括配备有高分辨率传感器的车辆的昂贵且耗时的绘图车队过程为HD地图收集数据，本专利技术的实施方式使用在自动驾驶车辆行驶通过其环境时来自自动驾驶车辆自身的较低分辨率传感器的数据。车辆可能没有这些路线甚至区域的先前地图数据。本专利技术的实施方式提供作为服务的位置(LaaS)，使得不同制造商的自主车辆可以各自访问经由专利技术的这些实施方式创建的最新地图信息。实施方式生成并且保持准确的并且包括用于安全导航的最新路况的高清(HD)地图。例如，HD地图以足以允许自主车辆在车道中安全地行驶的精确程度提供自主车辆相对于道路的车道的当前位置。HD地图存储非常大量的信息，并且因此在管理信息方面面临挑战。例如，大地理区域的HD地图可能不适合车辆的本地存储。本专利技术的实施方式向自主车辆提供HD地图的必要部分，该必要部分允许车辆确定其在HD地图中的当前位置，确定相对于车辆位置的道路上的特征，基于物理约束和法律约束确定移动车辆是否是安全的等等。物理约束的示例包括诸如墙壁的物理障碍物，并且法律约束的示例包括法律上允许的车道行驶方向、速率限制、让行、停止。由于不可能将整个地图下载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由自主车辆缓存高清地图数据的方法，包括：/n由所述自主车辆向在线系统发送描述所述自主车辆要行进的路线的信息；/n由所述自主车辆从所述在线系统接收多个压缩地图切片，其中，所述多个压缩地图切片中的每个压缩地图切片包括与所述路线的一部分对应的三维地图的一部分；/n将所述多个压缩地图切片解压缩成多个可访问地图切片；/n确定描述所述自主车辆的位置的定位数据，其中，所述自主车辆的位置与所述路线的第一部分对应；/n部分地基于所述定位数据来识别与所述三维地图的当前部分对应的第一可访问地图切片；/n将所述第一可访问地图切片加载在随机存取存储器(RAM)中，其中，所述RAM存储可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用；/n部分地基于所述定位数据来确定第一可访问地图切片子集，所述第一可访问地图切片子集中的每个可访问地图切片对应于所述自主车辆在阈值时间间隔内可能行驶通过的、所述路线的第二部分；/n将所述第一可访问地图切片子集加载在所述RAM中；以及/n从所述RAM访问所述第一可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161230 US 62/441,0721.一种由自主车辆缓存高清地图数据的方法，包括：
由所述自主车辆向在线系统发送描述所述自主车辆要行进的路线的信息；
由所述自主车辆从所述在线系统接收多个压缩地图切片，其中，所述多个压缩地图切片中的每个压缩地图切片包括与所述路线的一部分对应的三维地图的一部分；
将所述多个压缩地图切片解压缩成多个可访问地图切片；
确定描述所述自主车辆的位置的定位数据，其中，所述自主车辆的位置与所述路线的第一部分对应；
部分地基于所述定位数据来识别与所述三维地图的当前部分对应的第一可访问地图切片；
将所述第一可访问地图切片加载在随机存取存储器(RAM)中，其中，所述RAM存储可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用；
部分地基于所述定位数据来确定第一可访问地图切片子集，所述第一可访问地图切片子集中的每个可访问地图切片对应于所述自主车辆在阈值时间间隔内可能行驶通过的、所述路线的第二部分；
将所述第一可访问地图切片子集加载在所述RAM中；以及
从所述RAM访问所述第一可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述路线的一部分对应的所述三维地图的每个部分与所述三维地图的相邻于该部分的一个或更多个其他部分交叠。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述自主车辆从所述在线系统接收多个压缩地图切片包括：将所述多个压缩地图切片存储在第一缓存存储器中。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述多个压缩地图切片解压缩成多个可访问地图切片包括：将所述多个可访问地图切片存储在第二缓存存储器中，其中，将所述可访问地图切片从所述第二缓存存储器加载到所述RAM中，其中，所述第二缓存存储器具有与所述第一缓存存储器相比更快的访问时间。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述多个压缩地图切片解压缩成多个可访问地图切片包括：将每个可访问地图切片划分成多个子部分。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，以网格划分可访问地图切片的所有子部分，其中每个子部分用所述网格的坐标索引。


7.根据权利要求5所述的方法，从所述RAM访问所述第一可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用包括：至少部分地基于所述定位数据来访问所述第一可访问地图切片的子部分。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定描述所述自主车辆的对应于所述路线的第一部分的位置的定位数据包括：通过安装在所述自主车辆上的检测测距传感器接收所述自主车辆的坐标集。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，部分地基于所述定位数据来确定第一可访问地图切片子集包括：识别各自与所述自主车辆的位置的接近度小于阈值距离的可访问地图切片。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，部分地基于所述定位数据来确定第一可访问地图切片子集包括：
基于所述第一可访问地图切片中的所述自主车辆的位置识别所述第一可访问地图切片内的、所述自主车辆所在的车道，其中，所述车道与作为从所述车道起的可能的路线的一个或更多个可访问地图切片相关联；以及
部分地基于所述车道来确定所述第一可访问地图切片子集。


11.一种非暂态计算机可读存储介质，具有用于由自主车辆缓存高清地图数据的编码指令，所述编码指令在由处理器执行时使所述处理器执行以下操作：
由所述自主车辆向在线系统发送与所述自主车辆相关联的、描述所述自主车辆要行进的路线的信息；
由所述自主车辆从所述在线系统接收多个压缩地图切片，其中，所述多个压缩地图切片中的每个压缩地图切片包括与所述路线的一部分对应的三维地图的一部分；
将所述多个压缩地图切片解压缩成多个可访问地图切片；
确定描述所述自主车辆的位置的定位数据，其中，所述自主车辆的位置与所述路线的第一部分对应；
部分地基于所述定位数据来识别与所述三维地图的当前部分对应的第一可访问地图切片；
将所述第一可访问地图切片加载在随机存取存储器(RAM)中，其中，所述RAM存储可访问地图切片以用于沿所述路线驾驶所述自主车辆时使用；
部分地基于所述定位数据来确定第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·达蒙·惠乐，
申请(专利权)人：迪普迈普有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US