用于确定车辆轨迹的方法和装置制造方法及图纸

描述了一种用于估计车辆的实际轨迹的装置。该装置被设置为借助于位置传感器确定在相应时间点序列上的测量位置值序列。此外，该装置被设置为基于一个或多个车辆传感器的传感器数据确定里程计值序列。此外，该装置还被设置为确定针对时间点序列的估计位姿值序列和针对测量位置值序列的位置偏移量作为对车辆的实际轨迹的估计，使得优化规则被改善，特别是至少局部地被优化。是至少局部地被优化。是至少局部地被优化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定车辆轨迹的方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种用于确定车辆行驶轨迹的方法和相应装置，特别是用于生成道路网络的高精度数字(HD)地图。

技术介绍

[0002]为了安全、舒适和高效的自动驾驶，车辆可以使用高精度数字地图来扩展和/或补充车辆传感器系统。通过HD地图提供了关于车辆周围环境的先验知识，从而使得可以改进车辆的定位和/或可以检测车辆传感器系统的异常值。此外，HD地图可以用作传感器故障情况下的后备级，并通过进一步的前瞻性改善自动驾驶功能的舒适性。此外，HD地图可以包含关于车道的可行驶性和连通性的信息，以及关于借以改进自动驾驶的有效交通规则的信息。
[0003]为了创建HD地图，可以使用配备有一系列高精度传感器(诸如LIDAR(英文为Light detection and ranging))和/或高精度GPS接收器的专用测绘车辆。然而，使用专用测绘车辆的成本相对较高。此外，测绘车辆的数目通常是有限的，以至于仅可以经常驶过相对较小比例的道路网络和/或单个路段的行驶频率相对较低。因此，道路网络中的变化可能并不总是可以被及时识别并被考虑在HD地图中。使用不及时更新的HD地图又可能会影响车辆自动驾驶功能的质量。
[0004]为了减少检查和/或调整HD地图的工作量和/或提高检查和/或调整HD地图的频率，可以采集和评估(传统)车辆的行驶数据。在此，车辆的行驶数据可以包括来自车辆的不同传感器的传感器数据。然后可以基于各个车辆的行驶数据确定各个车辆的轨迹，从中又可以推断出车道的走向。因此，车辆的行驶数据可以用于调整HD地图。

技术实现思路

[0005]车辆的一个或多个传感器的传感器数据的精度和/或分辨率通常小于测绘车辆传感器的传感器数据的精度和/或分辨率。本文档涉及如下技术目的：即使在使用精度相对较低的传感器数据的情况下也能够以尽可能高的精度确定车辆轨迹，特别是以便可以使用所确定的轨迹来创建和/或调整数字地图。
[0006]该目的通过独立权利要求的特征来实现。尤其在从属权利要求中描述了有利的实施方式。需要指出的是，从属于独立权利要求的权利要求的附加特征可以在没有独立权利要求的特征的情况下，或在仅与独立权利要求的特征的子集相组合的情况下形成自己的且独立于独立权利要求的所有特征的组合的专利技术，该专利技术可以作为独立权利要求、分案申请或后续申请的主题。这以同样的方式适用于说明书中所描述的可以形成独立于独立权利要求的特征的专利技术的技术教导。
[0007]根据一个方面，说明了一种用于估计车辆的实际(行驶)轨迹的装置。在此，可以基于车辆的一个或多个传感器的传感器数据来估计轨迹。该装置可以至少部分(或完全)地布置在车辆内部和/或至少部分(或完全)地布置在车辆外部(例如在后端服务器中)。该装置
可以被设置为基于对车辆实际轨迹的估计来创建和/或调整关于道路网络的数字地图。然后，数字地图可以用于提供自动驾驶功能(特别是高度自动驾驶)。数字地图可以描述道路和/或车道和/或道路网络的车道相对于参考坐标系(例如相对于世界坐标系)的走向。
[0008]该装置可以被设置为基于(车辆的)位置传感器的传感器数据在相应的时间点序列上确定关于车辆相应位置的测量位置值序列。在此，测量位置值可以包括与车辆在道路网络的参考坐标系内(例如世界坐标系内)的位置有关的坐标，特别是GPS坐标。因此，测量位置值的序列可以描述车辆在参考坐标系内的所测量的轨迹。在此，由于测量误差和/或由于测量不准确性，可能会出现各个测量位置值与车辆的各个实际位置的随机和/或系统偏差。
[0009]此外，该装置还被设置为基于(车辆的)一个或多个车辆传感器的传感器数据确定针对时间点序列中的至少一部分时间点的里程计值序列。在此，针对一个时间点的里程计值可以指示位姿(即车辆的位置和/或定向)与(紧邻的)先前的时间点相比如何变化。示例性车辆传感器指示车辆的行驶速度、转向角、加速度和/或偏航率。位姿值可以指示车辆的位姿。为此目的，位姿值可以包括在车辆坐标系内关于车辆位置的坐标。里程计值可以指示在两个时间点之间车辆位置(和/或定向)相对于车辆坐标系的变化。在此，车辆坐标系可以相对于参考坐标系移动。因此，里程计值可以指示在时间点序列上车辆的位置(必要时还有定向)在两个时间点之间(相对于车辆坐标系)分别如何变化。
[0010]因此，基于里程计值可以确定位姿值序列，其指示相对于车辆实际轨迹偏移(并且可能旋转)的轨迹。此外，里程计值(由于一个或多个车辆传感器的测量不准确性)可能存在误差，使得仅基于里程计值所确定的位姿值(除了平移和/或旋转之外)通常与车辆的实际位姿值不同。
[0011]该装置可以被设置为组合和/或叠加测量位置值序列和里程计值序列，以确定实际轨迹的估计。在此可以考虑(系统性)位置偏移，以便以统一的方式移动测量位置值，从而考虑和补偿测量位置值(特别是所测量的GPS或卫星坐标)的测量中的系统误差。
[0012]该装置特别是可以被设置为确定针对时间点序列的估计位姿值序列作为对车辆实际轨迹的估计。在此，针对特定时间点的估计位姿值可以指示车辆在特定时间点相对于参考坐标系的位姿。此外，可以确定测量位置值序列的位置偏移的(统一)值。在此，估计位置值序列和位置偏移值可以被确定为使得优化规则被改善，特别是至少局部地被优化。
[0013]优化规则可以包括针对时间点序列中的每个时间点的位置值偏差项。针对一个时间点的位置值偏差项可以取决于针对相应时间点的估计位姿值与针对相应时间点的被移动了(统一和/或系统性的)位置偏移量的测量位置值的偏差(例如平方差)。因此，可以以特别精确的方式确定估计位姿值序列(以及轨迹的估计)。
[0014]备选地或附加地，优化规则可以包括针对时间点序列中的至少一部分时间点的里程计偏差项(特别是针对N
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1个时间点，对于时间点序列包括N个时间点的情况)。在此，针对一个时间点的里程计偏差项可以取决于在该时间点由估计位姿值序列得出的车辆位姿变化与针对该时间点的里程计值的偏差(可选地，平方差)。
[0015]因此，优化规则可以被设计为确定估计位姿值序列，使得估计位姿值与测量里程计值以及与(被移动了位置偏移量的)测量位置值的(平均)偏差减少，特别是最小化。因此可以以特别精确的方式估计车辆的实际轨迹。
[0016]该装置可以被设置为借助于图SLAM(即，同步定位与建图)方法来确定车辆实际轨迹的估计。在此，在一个优选示例中，位置偏移可以在图SLAM方法的范畴中被考虑作为可移动锚节点。这可以实现对实际轨迹的特别有效和精确的估计。
[0017]如上所述，测量位置值通常具有特定的位置测量不准确性。因此，对于每个测量位置值，可以存在各个测量位置值附近的可能值的概率分布。优化规则可以与测量位置值的位置测量不准确性(特别是概率分布)相关。在此，该相关性可以使得位置测量不准确性的增大(或概率分布的扩大)引起位置值偏差项对优化规则的影响减小。因此可以进一步提高对实际轨迹的估计的精度。
[0018]里程计值相应地通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计车辆(100)的实际轨迹的装置(101)；其中所述装置(101)被设置为，
–
基于位置传感器(103)的传感器数据，确定在相应时间点序列上的测量位置值(201)的序列；其中针对一个时间点的测量位置值(201)指示所述车辆(100)在所述时间点相对于参考坐标系的位置；
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基于一个或多个车辆传感器(104)的传感器数据，确定里程计值序列；其中针对一个时间点的里程计值指示所述车辆(100)的位姿与先前的时间点相比如何变化；并且
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作为对所述车辆(100)的所述实际轨迹的估计，确定针对所述时间点序列的估计位姿值(231)的序列和针对所述测量位置值(201)的序列的位置偏移量(330)，使得优化规则被改善，特别是至少局部地被优化；其中针对一个时间点的估计位姿值(231)指示所述车辆(100)在所述时间点相对于所述参考坐标系的位姿；其中所述优化规则包括针对所述时间点序列中的每个时间点的位置值偏差项；其中针对一个时间点的位置值偏差项取决于针对所述时间点的估计位姿值(231)与针对所述时间点的被移动了所述位置偏移量(330)的测量位置值(201)的偏差(313)；其中所述优化规则包括针对所述时间点序列中的至少一部分时间点的里程计偏差项；其中针对一个时间点的里程计偏差项取决于在所述时间点由所述估计位姿值(231)的序列得到的所述车辆(100)的位姿变化与针对所述时间点的里程计值的偏差。2.根据权利要求1所述的装置(101)，其中，
–
所述测量位置值(201)具有位置测量不准确性；并且
–
所述优化规则取决于所述测量位置值(201)的所述位置测量不准确性，特别是使得所述位置测量不准确性的增大引起所述位置值偏差项对所述优化规则的影响减小；和/或
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所述里程计值具有里程计测量不准确性；并且
–
所述优化规则取决于所述里程计的所述里程计测量不准确性，特别是使得所述里程计测量不准确性的增大引起所述里程计偏差项对所述优化规则的影响减小。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，
–
所述装置(101)被设置为确定针对所述测量位置值(201)的序列的位置偏移量(330)，使得所述位置偏移量(330)的值对于所述测量位置值(201)的序列中的所有测量位置值(201)和/或对于所述时间点序列中的所有时间点都相同；和/或
–
所述位置偏移量(330)是系统性位置偏移量。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，
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所述装置(101)被设置为将所述位置偏移量(330)的值限制到最大值；和/或
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所述装置(101)被设置为在考虑所述位置偏移量(330)的协方差的情况下确定所述位置偏移量(330)的值；和/或
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所述优化规则包括用来处罚所述位置偏移量(330)的值的在量上的增加的项。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中所述装置(101)被设置为，
–
将所述时间点序列划分为连续的多个子序列；
–
分别以针对子序列的系统性部分位置偏移量和针对整个所述序列的位置偏移量(330)来移动所述子序列的测量位置值(201)；
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确定针对所述时间点序列的估计位姿值(231)的序列、针对所述测量位置值(201)的整个序列的位置偏移量(330)以及针对所述多个子序列的多个部分位置偏移量(330)，使得
所述优化规则被改善，特别是至少局部地被优化。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，
–
所述装置(101)被设置为创建图(215)；
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所述图(215)包括所述估计位姿值(231)的序列中的各个估计位姿值(231)作为位姿变量节点；
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所述图(215)包括里程计因子作为在针对一个时间点的位姿变量节点与针对先前的时间点的位姿变量节点之间的边，所述里程计因子取决于所述一个或多个车辆传感器(105)的传感器数据、和/或指示所述车辆(100)在两个所述位姿变量节点之间的移动、和/或取决于针对所述时间点的里程计值；
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所述图(215)对于所述测量位置值(201)的序列中的每个测量位置值(201)都包括位置变量节点；
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所述图对于所述位姿变量节点中的每个位姿变量节点都包括通过位置因子和/或通过边与相应位置变量节点的关联性；
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所述图(215)的所述位置变量节点与位置锚(321)连接，使得所述位置锚(321)的移动引起所述位置变量节点相应地移动；并且
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所述装置(101)被设置为通过所述图(215)的优化来确定所述估计位姿值(231)的序列。7.根据权利要求6所述的装置(101)，其中所述图(215)的优化包括：
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所述位置锚(321)的移动；和/或
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所述估计位姿值(231)的序列中的一个或多个估计位姿值(231)的改变；和/或
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所述图(215)的一个或多个位姿变量节点的移动。8.根据权利要求6至7中任一项所述的装置(101)，其中，
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所述装置(101)被设置为在所述图(215...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：宝马汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：