本發(fā)明涉及用于改進相對于數(shù)字地圖的定位精度的方法及系統(tǒng)，且所述方法及系統(tǒng)是高度及全自動駕駛應(yīng)用所需的。更具體來說，本發(fā)明的實施例涉及參考數(shù)據(jù)的產(chǎn)生(例如，通過眾包技術(shù))、所述參考數(shù)據(jù)的格式以及通過與來自交通工具的經(jīng)感測數(shù)據(jù)的比較來使用所述參考數(shù)據(jù)以在數(shù)字地圖上準確定位交通工具。

背景技術(shù)：

近年來，交通工具配備有導(dǎo)航裝置已經(jīng)變得普遍，所述導(dǎo)航裝置可呈可移除地定位在交通工具內(nèi)的便攜式導(dǎo)航裝置(PND)的形式或呈集成到交通工具中的系統(tǒng)的形式。這些導(dǎo)航裝置包括用于確定所述裝置的當(dāng)前位置的構(gòu)件；通常為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收器，例如GPS或GLONASS。然而，應(yīng)了解，可使用其它手段，例如使用移動電信網(wǎng)絡(luò)、表面信標或類似物。

導(dǎo)航裝置還可訪問代表交通工具正在其上行進的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字地圖。數(shù)字地圖(或有時稱為數(shù)學(xué)圖)以其最簡單的形式實際上是含有表示節(jié)點(最常見地表示道路交叉點)以及表示那些交叉點之間的道路的那些節(jié)點之間的線的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。在更詳細的數(shù)字地圖中，線可被劃分成由起始節(jié)點及結(jié)束節(jié)點定義的區(qū)段。這些節(jié)點可為“真實的”其中其表示最少3條線或區(qū)段相交的道路交叉點，或其可為“人工的”其中其被提供為未在一端或兩端由真實節(jié)點界定的區(qū)段的錨點以尤其提供用于特定路段的形狀信息或識別沿著道路的所述道路的某些特性(例如速度限制)在其處改變的位置的手段。在實際上所有現(xiàn)代數(shù)字地圖中，節(jié)點和區(qū)段進一步由各種屬性界定，這些屬性再次由數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表示。舉例來說，每一節(jié)點通常將具有地理坐標以界定其真實世界位置，例如，緯度和經(jīng)度。節(jié)點通常還將具有與其相關(guān)聯(lián)的實況數(shù)據(jù)，其指示在交叉點處是否可能從一條道路移動到另一條道路；而區(qū)段也將具有相關(guān)屬性，例如允許的最大速度、車道大小、車道數(shù)量、中間是否存在分隔物等等。出于本申請案的目的，此形式的數(shù)字地圖被稱為“標準地圖”。

導(dǎo)航裝置經(jīng)布置以能夠使用所述裝置的當(dāng)前位置以及標準地圖來執(zhí)行多個任務(wù)，例如關(guān)于所確定的路線的引導(dǎo)，以及基于所確定的路線提供相對于當(dāng)前位置或預(yù)測的未來位置的交通及行進信息。

然而，已認識到，標準地圖內(nèi)所含有的數(shù)據(jù)不足以用于各種下一代應(yīng)用，例如高度自動駕駛，其中交通工具能夠在沒有來自駕駛員的輸入的情況下自動控制(例如)加速度，制動及轉(zhuǎn)向，且甚至是完全自動化的“自駕”交通工具。對于此類應(yīng)用，需要更精確的數(shù)字地圖。此更詳細的數(shù)字地圖通常包括三維向量模型，其中道路的每一車道連同與其它車道的連接性數(shù)據(jù)一起被單獨表示。出于本申請案的目的，此形式的數(shù)字地圖將被稱為“規(guī)劃地圖”或“高清晰度(HD)地圖”。

圖1中展示規(guī)劃地圖的部分的表示，其中每一條線表示車道的中心線。圖2展示規(guī)劃地圖的另一示范性部分，但是這次覆蓋在道路網(wǎng)絡(luò)的圖像上。這些地圖內(nèi)的數(shù)據(jù)通常精確到一米以內(nèi)，甚至更小，且可使用各種技術(shù)來收集。

用于收集數(shù)據(jù)以構(gòu)建此類規(guī)劃地圖的一種示范性技術(shù)是使用移動地圖繪制系統(tǒng)；其實例描繪于圖3中。移動地圖繪制系統(tǒng)2包括勘測交通工具4、安裝在交通工具4的頂部8上的數(shù)碼相機40及激光掃描儀6。勘測交通工具2進一步包括處理器10、存儲器12及收發(fā)器14。另外，勘測交通工具2包括絕對定位裝置2(例如GNSS接收器)及包含慣性測量單元(IMU)及距離測量儀器(DMI)的相對定位裝置22。絕對定位裝置20提供交通工具的地理坐標，且相對定位裝置22用于提高由絕對定位裝置20測量的坐標的精度(且在無法接收來自導(dǎo)航衛(wèi)星的信號的那些情況下替換絕對定位裝置)。激光掃描儀6、相機40、存儲器12、收發(fā)器14、絕對定位裝置20及相對定位裝置22皆經(jīng)配置用于與處理器10通信(如由線24指示)。激光掃描儀6經(jīng)配置以使激光束以3D方式掃描遍及環(huán)境，且創(chuàng)建表示環(huán)境的點云；每一點指示激光束從其反射的物體的表面的位置。激光掃描儀6還經(jīng)配置為飛行時間激光測距儀以便測量到激光束在物體表面上的每一入射位置的距離。

在使用中，如圖4所展示，勘測交通工具4沿道路30行進，道路30包括其上涂有道路標記34的表面32。處理器10根據(jù)使用絕對定位裝置20及相對定位裝置22測量的位置及定向數(shù)據(jù)來確定交通工具4在任何時刻的位置和定向，且用合適時戳將數(shù)據(jù)存儲于存儲器12中。另外，相機40重復(fù)地捕獲道路表面32的圖像以提供多個道路表面圖像；處理器10將時戳添加到每一圖像并將圖像存儲于存儲器12中。激光掃描儀6還重復(fù)地掃描表面32以提供至少多個經(jīng)測量的距離值；處理器將時戳添加到每一距離值并將其存儲于存儲器12中。圖5及6中展示從激光掃描儀6獲得的數(shù)據(jù)的實例。圖5展示3D視圖，且圖6展示側(cè)視圖投影；每一圖片中的顏色表示到道路的距離。從這些移動地圖繪制交通工具獲得的所有數(shù)據(jù)可經(jīng)分析且用于創(chuàng)建由交通工具行進的可導(dǎo)航(或道路)網(wǎng)絡(luò)的部分的規(guī)劃地圖。

申請人已認識到，為了將此類規(guī)劃地圖用于高度及完全自動化的駕駛應(yīng)用，需要以高準確度知曉交通工具相對于規(guī)劃地圖的位置。使用導(dǎo)航衛(wèi)星或地面信標確定裝置的當(dāng)前位置的傳統(tǒng)技術(shù)提供準確度為約5到10米的裝置的絕對位置；接著，將此絕對位置與數(shù)字地圖上的對應(yīng)位置匹配。雖然此準確度水平對于大多數(shù)傳統(tǒng)應(yīng)用是足夠的，但對于下一代應(yīng)用來說，其不夠準確，在下一代應(yīng)用中相對于數(shù)字地圖的位置要求在亞米準確度下，甚至當(dāng)在道路網(wǎng)絡(luò)上高速行進時也要求具有此準確度。因此，需要改進的定位方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種持續(xù)確定交通工具相對于數(shù)字地圖的縱向位置的方法；所述數(shù)字地圖包括表示交通工具沿其行進的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)(例如，道路網(wǎng)絡(luò))的可導(dǎo)航元素(例如，道路)的數(shù)據(jù)。所述方法包括：接收通過掃描所述交通工具周圍的橫向環(huán)境而獲得的實時掃描數(shù)據(jù)；檢索針對所述交通工具相對于所述數(shù)字地圖的所認為的當(dāng)前縱向位置的與所述數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的定位參考數(shù)據(jù)，其中所述定位參考掃描數(shù)據(jù)包括所述所認為的當(dāng)前縱向位置周圍的所述橫向環(huán)境的參考掃描，任選地其中已貫穿整個所述數(shù)字地圖從先前已沿路線行進的至少一個裝置獲得所述參考掃描；將所述實時掃描數(shù)據(jù)與所述定位參考掃描數(shù)據(jù)進行比較以確定所述實時掃描數(shù)據(jù)與所述定位參考掃描數(shù)據(jù)之間的縱向偏移；以及基于所述縱向偏移來調(diào)整所述所認為的當(dāng)前縱向位置。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，交通工具相對于數(shù)字地圖的位置因此總是可以高準確度獲知。現(xiàn)有技術(shù)中的實例已嘗試通過將所收集的數(shù)據(jù)與沿著路線的預(yù)定地標的已知參考數(shù)據(jù)進行比較來確定交通工具的位置。然而，地標可能稀疏地分布在許多路線上，從而導(dǎo)致當(dāng)交通工具在地標之間行進時交通工具位置的顯著估計誤差。這在例如高度自動駕駛系統(tǒng)的情況下是一個問題，其中此類誤差可導(dǎo)致災(zāi)難性后果，例如導(dǎo)致嚴重損傷或生命損失的交通工具碰撞事故。本發(fā)明的第一方面通過具有貫穿整個數(shù)字地圖的參考掃描數(shù)據(jù)并通過實時掃描交通工具周圍的橫向環(huán)境來解決此問題。以此方式，本發(fā)明的第一方面允許比較實時掃描數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)，使得交通工具相對于數(shù)字地圖的位置總是以高準確度獲知。

所認為的當(dāng)前縱向位置可至少最初從絕對定位系統(tǒng)獲得，例如衛(wèi)星導(dǎo)航裝置(例如GPS，GLONASS)、歐洲伽利略定位系統(tǒng)、COMPASS定位系統(tǒng)或IRNSS(印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))。然而，應(yīng)了解，可使用其它位置確定手段，例如使用移動電信、表面信標或類似物。

數(shù)字地圖可包括表示可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的可導(dǎo)航元素(例如，道路網(wǎng)絡(luò)的道路)的三維向量模型，其中單獨表示可導(dǎo)航元素(例如，道路)的每一車道。因此，可通過確定交通工具在其中行進的車道來獲知交通工具在道路上的橫向位置。在其它實施例中，可使用實時掃描數(shù)據(jù)與經(jīng)檢索的定位參考數(shù)據(jù)的比較來確定交通工具的橫向位置，如下面更詳細論述。

實時掃描數(shù)據(jù)可在交通工具的左側(cè)及交通工具的右側(cè)獲得。這有助于減少瞬態(tài)特征對位置估計的影響。此類瞬態(tài)特征可為(例如)停放的交通工具、超車的交通工具或在同一路線上沿相反方向行進的交通工具。因此，實時掃描數(shù)據(jù)可記錄存在于交通工具兩側(cè)上的特征。在一些實施例中，可從交通工具的左側(cè)或交通工具的右側(cè)獲得實時掃描數(shù)據(jù)。

定位參考數(shù)據(jù)可包括對可導(dǎo)航元素的左側(cè)及可導(dǎo)航元素的右側(cè)上的橫向環(huán)境的參考掃描，且可導(dǎo)航元素的每一側(cè)的定位參考數(shù)據(jù)可存儲于組合數(shù)據(jù)集中。因此，來自可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的多個部分的數(shù)據(jù)可以有效的數(shù)據(jù)格式存儲在一起。存儲于組合數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)可被壓縮，從而允許可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的更多部分的數(shù)據(jù)存儲于相同的存儲容量內(nèi)。如果參考掃描數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)射到交通工具，那么數(shù)據(jù)壓縮還將允許使用減小的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

來自交通工具左側(cè)的實時掃描數(shù)據(jù)與來自可導(dǎo)航元素左側(cè)的定位參考數(shù)據(jù)的比較以及來自交通工具右側(cè)的實時掃描數(shù)據(jù)與來自可導(dǎo)航元素右側(cè)的定位參考數(shù)據(jù)的比較可為單個比較。因此，當(dāng)掃描數(shù)據(jù)包括來自可導(dǎo)航元素的左側(cè)的數(shù)據(jù)及來自可導(dǎo)航元素的右側(cè)的數(shù)據(jù)時，可將掃描數(shù)據(jù)作為單個數(shù)據(jù)集進行比較，從而相較于其中單獨執(zhí)行針對可導(dǎo)航元素的左側(cè)的比較及針對可導(dǎo)航元素的右側(cè)的比較的情況顯著減少處理要求。

交通工具相對于數(shù)字地圖的縱向位置可總是以亞米準確度獲知。因此，在一些實施例中，本發(fā)明特別適合于需要高準確度位置估計的應(yīng)用，例如高度自動駕駛。

將實時掃描數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)進行比較可包括計算實時掃描數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)之間的互相關(guān)，優(yōu)選地歸一化互相關(guān)。

實時掃描數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)的比較可在縱向數(shù)據(jù)窗口上執(zhí)行。因此，窗口化數(shù)據(jù)允許比較考慮可用數(shù)據(jù)的子集。可針對重疊窗口周期性地執(zhí)行比較。用于比較的數(shù)據(jù)的窗口中的至少一些重疊確保相鄰的計算出的縱向偏移值之間的差異對數(shù)據(jù)平滑。窗口可具有足以使偏移計算的準確度不隨瞬態(tài)特征改變的長度，優(yōu)選地長度為至少100m。此類瞬態(tài)特征可為(例如)停放的交通工具、超車的交通工具或在同一路線上沿相反方向行進的交通工具。在一些實施例中，長度為至少50m。在一些實施例中，長度為200m。以此方式，針對縱向路段(‘窗口’，例如200m)確定經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)，接著將所得數(shù)據(jù)與路段的定位參考數(shù)據(jù)進行比較。通過在此大小的路段(即，基本上大于交通工具的長度的路段)上執(zhí)行比較，非靜止或臨時物體(例如道路上的其它交通工具、停在道路旁的交通工具等等)通常不會影響比較結(jié)果。

可使用至少一個測距儀傳感器來獲得實時掃描數(shù)據(jù)。測距儀傳感器可經(jīng)配置以沿單個軸操作。測距儀傳感器可經(jīng)布置以在垂直軸上執(zhí)行掃描。當(dāng)在垂直軸上執(zhí)行掃描時，收集多個高度處的平面的距離信息，且因此所得掃描顯著更詳細。替代地或另外，測距儀傳感器可經(jīng)布置以在水平軸上執(zhí)行掃描。

測距儀傳感器可經(jīng)布置成指向與交通工具的行進方向成大約90度的向外方向。因此，在使用多個測距儀傳感器的情況下，可單次比較中針對同時獲取的所有實時掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行與參考掃描數(shù)據(jù)的比較。

測距儀傳感器經(jīng)配置以獲得在50°與90°之間的獲取角度內(nèi)的數(shù)據(jù)。如本文所使用，術(shù)語獲取角度意指表示測距儀傳感器可觀察到的兩個物體的可能最大角距的測距儀傳感器的總角視場。在一些實施例中，獲取角度大約為70度。

測距儀傳感器可為激光掃描儀。激光掃描儀可包括使用至少一個鏡遍及橫向環(huán)境掃描的激光束。因此，激光掃描儀可經(jīng)定位成遠離交通工具的表面以保護精密組件。在一些實施例中，鏡經(jīng)致動以使激光掃描遍及橫向環(huán)境。因此，僅需要通過物理旋轉(zhuǎn)的輕質(zhì)鏡而不是較重的激光掃描儀組合件。

可遠程存儲定位參考數(shù)據(jù)的至少部分。優(yōu)選地，定位參考數(shù)據(jù)的至少部分本地存儲在交通工具上。因此，即使定位參考數(shù)據(jù)在整個路線中可用，其也不需要連續(xù)地傳送到交通工具上且可在交通工具上執(zhí)行比較。

定位參考數(shù)據(jù)可以壓縮格式存儲。定位參考數(shù)據(jù)可具有對應(yīng)于30KB/km或更小的大小。

可針對在數(shù)字地圖中表示的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的可導(dǎo)航元素中的至少部分(且優(yōu)選地全部)存儲定位參考數(shù)據(jù)。因此，交通工具的位置可在沿路線的任何地方持續(xù)確定。

可已從位于先前已沿可導(dǎo)航元素行進的移動地圖繪制交通工具上的至少一個裝置獲得參考掃描。因此，可已使用與其位置被持續(xù)確定的當(dāng)前交通工具不同的交通工具來獲取參考掃描。在一些實施例中，移動地圖繪制交通工具具有與其位置被持續(xù)確定的交通工具類似的設(shè)計。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種產(chǎn)生與數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的參考掃描的方法；所述數(shù)字地圖包括表示可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)(例如道路網(wǎng)絡(luò))的可導(dǎo)航元素(例如道路)的數(shù)據(jù)。所述方法包括沿在數(shù)字地圖中表示的至少一個可導(dǎo)航元素獲得橫向環(huán)境的參考掃描；以及貫穿整個參考掃描確定參考掃描的實際位置。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，對于數(shù)字地圖中的至少一個路線，一直沿所述路線獲得參考掃描。此所獲得的參考數(shù)據(jù)適合于在本發(fā)明的第一方面的任何實施例中使用。

可在可導(dǎo)航元素的左側(cè)及可導(dǎo)航元素的右側(cè)上獲得參考掃描。這有助于減少瞬態(tài)特征對可使用所產(chǎn)生的參考掃描執(zhí)行的位置估計的影響。此類瞬態(tài)特征可為(例如)停放的交通工具、超車的交通工具或在同一路線上沿相反方向行進的交通工具。顯然，在此情況下，在獲取參考掃描數(shù)據(jù)時存在瞬態(tài)特征。因此，參考掃描可記錄存在于路線兩側(cè)上的特征。

可使用至少一個測距儀傳感器來獲得參考掃描數(shù)據(jù)。測距儀傳感器可經(jīng)配置以沿單個軸操作。測距儀傳感器可經(jīng)布置為在垂直軸上執(zhí)行掃描。當(dāng)在垂直軸上執(zhí)行掃描時，收集多個高度處的平面的距離信息，且因此所得掃描顯著更詳細。替代地或另外，測距儀傳感器可經(jīng)布置成在水平軸上執(zhí)行掃描。

測距儀傳感器可經(jīng)布置成指向與交通工具的行進方向成大約90°的向外方向。因此，在使用多個測距儀傳感器的情況下，可在單次比較中針對同時獲取的所有實時掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行與參考掃描數(shù)據(jù)的比較。

測距儀傳感器可經(jīng)配置以獲得在50°與90°之間的獲取角度內(nèi)的數(shù)據(jù)。如本文所使用，術(shù)語獲取角度意指表示測距儀傳感器可觀察到的兩個物體的可能最大角距的測距儀傳感器的總角視場。在一些實施例中，獲取角度大約為70度。

測距儀傳感器可為激光掃描儀。激光掃描儀可包括使用鏡遍及橫向環(huán)境掃描的激光束。因此，激光掃描儀可經(jīng)定位成遠離交通工具的表面以保護精密組件。在一些實施例中，鏡經(jīng)致動以使激光掃描遍及橫向環(huán)境。因此，僅需要通過物理旋轉(zhuǎn)的輕質(zhì)鏡而不是較重的激光掃描儀組合件。另外或替代地，測距儀傳感器可為雷達掃描儀及/或一對立體照相機。

所述方法可進一步包括：基于所確定的實際位置將參考掃描與數(shù)字地圖對準；以及將所述參考掃描存儲在與所述數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫中。實際位置可從絕對定位系統(tǒng)確定，例如衛(wèi)星導(dǎo)航裝置(例如GPS，GLONASS)、歐洲伽利略定位系統(tǒng)、COMPASS定位系統(tǒng)或IRNSS(印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))。然而，應(yīng)了解，可使用其它位置確定手段，例如使用移動電信、表面信標或類似物。所述方法可進一步包括將參考掃描及所確定的實際位置發(fā)射到服務(wù)器，以用于隨后基于所確定的實際位置將參考掃描與數(shù)字地圖對準及存儲在與數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫中。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種存儲與數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的參考掃描數(shù)據(jù)的方法；所述數(shù)字地圖包括表示可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)(例如道路網(wǎng)絡(luò))的可導(dǎo)航元素(例如道路)的數(shù)據(jù)。所述方法包括：接收通過掃描可導(dǎo)航元素兩側(cè)上的橫向環(huán)境而獲得的定位參考掃描數(shù)據(jù)；以及將來自所述可導(dǎo)航元素的每一側(cè)的定位參考數(shù)據(jù)存儲于單個組合數(shù)據(jù)集中。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，來自可導(dǎo)航元素的多個部分的數(shù)據(jù)可以有效的數(shù)據(jù)格式存儲在一起。存儲于組合數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)可被壓縮，從而允許針對路線的更多部分的數(shù)據(jù)存儲于相同的存儲容量內(nèi)。如果參考掃描數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)射到交通工具，那么數(shù)據(jù)壓縮還將允許使用減小的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

所述方法可進一步包括將單個組合數(shù)據(jù)集發(fā)射到用于確定交通工具的縱向位置的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種確定交通工具相對于數(shù)字地圖的縱向位置的方法，所述數(shù)字地圖包括表示交通工具沿其行進的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的可導(dǎo)航元素的數(shù)據(jù)，所述方法包括：

通過使用至少一個測距儀傳感器掃描所述交通工具周圍的橫向環(huán)境來確定實時掃描數(shù)據(jù)，所述實時掃描數(shù)據(jù)包括一或多個深度圖，每一深度圖表示針對多個縱向位置及高度的到橫向環(huán)境中的表面的經(jīng)測量的橫向距離；

檢索針對所述交通工具相對于所述數(shù)字地圖的所認為的當(dāng)前縱向位置的與所述數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的定位參考數(shù)據(jù)，其中所述定位參考數(shù)據(jù)包括一或多個深度圖，每一深度圖表示針對多個縱向位置及高度的到所述橫向環(huán)境中表面的所述橫向距離；

通過計算互相關(guān)來將所述實時掃描數(shù)據(jù)與所述定位參考數(shù)據(jù)進行比較，以確定所述實時掃描數(shù)據(jù)與所述定位參考數(shù)據(jù)之間的縱向偏移；以及

基于所述縱向偏移調(diào)整所述所認為的當(dāng)前縱向位置以確定所述交通工具相對于所述數(shù)字地圖的所述縱向位置。

本發(fā)明擴展到一種裝置，例如導(dǎo)航裝置、交通工具等等，所述裝置具有例如一或多個處理器的構(gòu)件，其經(jīng)布置(例如經(jīng)編程)以執(zhí)行本文所描述的任何方法。本發(fā)明進一步擴展到含有可執(zhí)行以執(zhí)行或致使裝置執(zhí)行本文所描述的任何方法的計算機可讀指令的非暫時性物理存儲媒體。

如由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本發(fā)明的方面及實施例可且優(yōu)選地確實酌情包含本文關(guān)于本發(fā)明的任何其它方面描述的本發(fā)明的優(yōu)選及任選特征中的任何一或多者或全部。

附圖說明

現(xiàn)將參考附圖僅通過示例的方式描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1是規(guī)劃地圖的部分的表示；

圖2展示覆蓋在道路網(wǎng)絡(luò)的圖像上的規(guī)劃地圖的部分；

圖3及4展示可用于收集用于構(gòu)建地圖的數(shù)據(jù)的示范性移動地圖繪制系統(tǒng)；

圖5展示從激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)的3D視圖，而圖6展示從激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)的側(cè)視圖投影；

圖7展示根據(jù)實施例的在沿道路行進同時感測其周圍環(huán)境的交通工具；

圖8展示與經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)(例如，由圖7的交通工具收集的)比較的定位參考數(shù)據(jù)的比較；

圖9展示可如何存儲定位參考數(shù)據(jù)的示范性格式；

圖10A展示由安裝到沿道路行進的交通工具的測距傳感器獲取的實例性點云，而圖10B展示此點云數(shù)據(jù)已被轉(zhuǎn)換為兩個深度圖；

圖11展示在實施例中根據(jù)歸一化互相關(guān)計算所確定的偏移；

圖12展示在“參考”數(shù)據(jù)集與“本地測量”數(shù)據(jù)集之間執(zhí)行的相關(guān)的另一實例；及

圖13展示根據(jù)實施例的位于交通工具內(nèi)的系統(tǒng)。

具體實施方式

已認識到，需要一種用于確定裝置(例如交通工具)相對于數(shù)字地圖(代表可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)，例如道路網(wǎng)絡(luò))的位置的改進方法。特定來說，需要能夠準確地確定(例如，以亞米準確度)裝置相對于數(shù)字地圖的縱向位置。在本申請案中的術(shù)語“縱向”是指沿裝置(例如交通工具)在其上移動的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的部分的方向；換句話說，沿交通工具在其上行進的道路的長度。本申請中的術(shù)語“橫向”具有垂直于縱向方向的通常含義，且因此是指沿道路的寬度的方向。

如將理解，當(dāng)數(shù)字地圖包括如上所描述的規(guī)劃地圖(例如，三維向量模型，其中單獨表示道路的每一車道(與相對于如標準地圖中的道路的中心線相對照)時，裝置(例如，交通工具)的橫向位置簡單地涉及確定裝置當(dāng)前正在其中行進的車道。已知用于執(zhí)行此確定的各種技術(shù)。舉例來說，可僅使用從全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收器獲得的信息進行確定。另外或替代地，可使用來自相機、激光器或與所述裝置相關(guān)聯(lián)的其它成像傳感器的信息；例如近年來已進行大量研究，其中(例如)使用各種圖像處理技術(shù)分析來自安裝在交通工具內(nèi)的一或多個攝像機的圖像數(shù)據(jù)以檢測及跟蹤交通工具在其中行進的車道。一種示范性技術(shù)在由河俊華(Junhwa Hur)、康肖南(Sean-Nam Kang)及徐承佑(Seung-Woo Seo)撰寫的論文“使用條件隨機場的城市駕駛環(huán)境中的多車道檢測(Multi-lane detection in urban driving environments using conditional random fields)”中闡述，所述論文發(fā)表在《智能交通工具研討會會議記錄(the proceedings of the Intelligent Vehicles Symposium)》，第1297到1302頁，IEEE，(2013)。此處，裝置可具有來自攝像機、雷達及/或激光雷達傳感器的數(shù)據(jù)饋送，且使用適當(dāng)算法實時處理所接收的數(shù)據(jù)以確定裝置在其中行進的裝置或交通工具的當(dāng)前車道。替代地，另一裝置或設(shè)備(例如可從移動眼N.V.(Mobileye N.V.)公司購得的移動眼系統(tǒng))可基于這些數(shù)據(jù)饋送提供對交通工具的當(dāng)前車道的確定，且接著將當(dāng)前車道的確定饋送給所述裝置，例如通過有線連接或藍牙連接。

在實施例中，可通過將交通工具周圍的環(huán)境(且優(yōu)選地在交通工具的一側(cè)或兩側(cè)上)的實時掃描與和數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的環(huán)境的參考掃描進行比較來確定交通工具的縱向位置。根據(jù)此比較，可以確定縱向偏移(如果存在)，且可使用所確定的偏移來匹配交通工具的位置與數(shù)字地圖。因此，交通工具相對于數(shù)字地圖的位置可總是以高準確度獲知。

可使用定位在交通工具上的至少一個測距儀傳感器獲得對交通工具周圍的環(huán)境的實時掃描。至少一個測距儀傳感器可以采取任何合適的形式，但在優(yōu)選實施例中包括激光掃描儀，即LiDAR裝置。激光掃描儀可經(jīng)配置以使激光束掃描遍及環(huán)境且創(chuàng)建環(huán)境的點云表示；每一點指示反射激光的物體的表面的位置。如應(yīng)了解，激光掃描儀經(jīng)配置以記錄激光束在從物體的表面反射之后返回到掃描儀所花費的時間，且所記錄的時間接著可用于確定到每一點的距離。在優(yōu)選實施例中，測距儀傳感器經(jīng)配置以沿單個軸操作以便獲得在某一獲取角度(例如，50到90°之間，例如70°)內(nèi)的數(shù)據(jù)；例如當(dāng)傳感器包括激光掃描儀時，使用裝置內(nèi)的鏡來掃描激光束。

圖7中展示其中交通工具100沿道路行進的實施例。交通工具配備有位于交通工具每一側(cè)上的測距儀傳感器101、102。雖然傳感器經(jīng)展示在交通工具的每一側(cè)上，但在其它實施例中，在交通工具的一側(cè)上僅可使用單個傳感器。優(yōu)選地，傳感器適當(dāng)?shù)貙适沟每山M合來自每一傳感器的數(shù)據(jù)，如下面更詳細論述。

如上文論述，測距儀傳感器可經(jīng)布置以沿單個軸操作。在一個實施例中，傳感器可經(jīng)布置以在水平方向上(即，在平行于道路表面的平面中)執(zhí)行掃描。這(例如)在圖7中展示。通過在交通工具沿道路行進時持續(xù)掃描環(huán)境，可收集如圖8中所展示的經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)200是從左傳感器102收集的數(shù)據(jù)，且展示物體104。數(shù)據(jù)202是從右傳感器101收集的數(shù)據(jù)，且展示物體106及108。在其它實施例中，傳感器可經(jīng)布置以在垂直方向上(即在垂直于道路表面的平面中)執(zhí)行掃描。通過在交通工具沿道路行進時持續(xù)掃描環(huán)境，以圖6的方式收集環(huán)境數(shù)據(jù)是可能的。將了解，通過在垂直方向上執(zhí)行掃描，收集針對多個高度處的平面的距離信息，且因此所得掃描顯著更詳細。當(dāng)然將了解，可根據(jù)需要沿任何軸執(zhí)行掃描。

環(huán)境的參考掃描從先前已沿道路行進的一個或多個交通工具獲得，且接著將其與數(shù)字地圖適當(dāng)?shù)貙什⑹蛊渑c數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)。參考掃描存儲在與數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫中，且在本文中被稱為定位參考數(shù)據(jù)。當(dāng)與數(shù)字地圖匹配時，定位參考數(shù)據(jù)的組合可被稱為定位地圖。如將了解，將遠離交通工具而創(chuàng)建定位地圖；通常由數(shù)字地圖制作公司(例如湯姆湯姆國際B.V.(TomTom International B.V.)或HERE公司、諾基亞公司)提供。

參考掃描可從專用交通工具獲得，例如移動地圖繪制交通工具(例如，圖3中所展示的)。然而，在優(yōu)選實施例中，可從由交通工具在其沿可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)行進時收集的經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)來確定參考掃描。此經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)可被存儲且周期性地發(fā)送到數(shù)字地圖繪制公司以創(chuàng)建、維護及更新定位地圖。

雖然定位參考數(shù)據(jù)優(yōu)選地本地存儲在交通工具處，但應(yīng)了解，所述數(shù)據(jù)可遠程存儲。在實施例中，且特別是在本地存儲定位參考數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)以壓縮格式存儲。

在實施例中，針對道路網(wǎng)絡(luò)中的道路的每一側(cè)收集定位參考數(shù)據(jù)。在此類實施例中，用于道路的每一側(cè)的參考數(shù)據(jù)可單獨存儲，或替代地其可一起存儲于組合數(shù)據(jù)集中。

在實施例中，定位參考數(shù)據(jù)可經(jīng)存儲為圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可為顏色，例如，RGB、圖像或灰度圖像。

圖9展示可如何存儲定位參考數(shù)據(jù)的示范性格式。在此實施例中，道路左側(cè)的參考數(shù)據(jù)提供在圖像的左側(cè)，且道路右側(cè)的參考數(shù)據(jù)提供在圖像的右側(cè)；數(shù)據(jù)集被對準，使得針對特定縱向位置的左側(cè)參考數(shù)據(jù)集展示為與針對同一縱向位置的右側(cè)參考數(shù)據(jù)集相對。

在圖9的圖像中，且僅出于說明性目的，縱向像素大小為0.5m，在中心線的每一側(cè)上存在40個像素。還已確定，圖像可存儲為灰度圖像，而不是顏色(RGB)圖像。通過以此格式存儲圖像，定位參考數(shù)據(jù)具有對應(yīng)于30KB/km的大小。

在圖10A及10B中可看到另一實例。圖10A展示由安裝到沿道路行進的交通工具的測距傳感器獲取的實例點云。在圖10B中，此點云數(shù)據(jù)已被轉(zhuǎn)換為兩個深度圖；一個用于交通工具的左側(cè)，且另一個用于交通工具的右側(cè)，其已彼此靠近放置以形成合成圖像。

如上所論述，將由交通工具確定的經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)進行比較以確定是否存在偏移。任何經(jīng)確定的偏移接著可用來調(diào)整交通工具的位置以使得其準確地匹配數(shù)字地圖上的正確位置。此經(jīng)確定的偏移在本文中被稱為相關(guān)指數(shù)。

在實施例中，針對縱向路段(例如200m)確定經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)，接著將所得數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù))與針對所述路段的定位參考數(shù)據(jù)進行比較。通過在此大小的路段(即，基本上大于交通工具的長度的路段)上執(zhí)行比較，非靜止或臨時物體(例如道路上的其它交通工具、停在道路旁的交通工具等等)通常將不會影響比較結(jié)果。

優(yōu)選地，通過計算經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)之間的互相關(guān)來執(zhí)行比較，以便確定數(shù)據(jù)集對準程度最高的縱向位置。在最大對準處兩個數(shù)據(jù)集的縱向位置之間的差異允許確定縱向偏移。這(例如)可通過在圖8的經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)與定位參考數(shù)據(jù)之間指示的偏移來看到。

在實施例中，當(dāng)數(shù)據(jù)集經(jīng)提供為圖像時，互相關(guān)包括歸一化互相關(guān)操作，使得可減輕定位參考數(shù)據(jù)與經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)之間的亮度、照明條件等等的差異。優(yōu)選地，對(例如，200m長的)重疊窗口周期性地執(zhí)行比較，使得在交通工具沿道路行進時持續(xù)地確定任何偏移。圖11展示在示范性實施例中，依據(jù)在所描繪的定位參考數(shù)據(jù)與所描繪的經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)之間的歸一化互相關(guān)計算所確定的偏移。

圖12說明在“參考”數(shù)據(jù)集與“本地測量”數(shù)據(jù)集(其在交通工具沿道路行進時由交通工具獲取)之間執(zhí)行的相關(guān)的另一實例。兩個圖像之間的相關(guān)的結(jié)果可在“移位”對“縱向相關(guān)指數(shù)”的圖中看出，其中最大峰值的位置用于確定所說明的最佳擬合移位，其接著可用于調(diào)整交通工具相對于數(shù)字地圖的縱向位置。

如可從圖9、10B、11及12看出，定位參考數(shù)據(jù)及經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)優(yōu)選地呈深度圖的形式，其中每一元素(例如，在深度圖被存儲為圖像時的像素)包括：指示縱向位置(沿道路)的第一值；指示高度(即，高于地面的高度)的第二值；及指示橫向位置(跨道路)的第三值。深度圖的每一元素(例如，像素)因此有效地對應(yīng)于交通工具周圍的環(huán)境的表面的部分。如將了解，由每一元素(例如，像素)表示的表面的大小將隨著壓縮量而改變，使得元素(例如，像素)將表示具有深度圖(或圖像)的較高壓縮水平的較大表面積。

在實施例中，其中定位參考數(shù)據(jù)存儲于裝置的數(shù)據(jù)存儲構(gòu)件(例如，存儲器)中，可在交通工具內(nèi)的一個或多個處理器上執(zhí)行比較步驟。在其它實施例中，其中遠離交通工具而存儲定位參考數(shù)據(jù)，經(jīng)感測的環(huán)境數(shù)據(jù)可通過無線連接發(fā)送到服務(wù)器，例如，經(jīng)由移動電信網(wǎng)絡(luò)。能夠存取定位參考數(shù)據(jù)的服務(wù)器(例如，同樣使用移動電信網(wǎng)絡(luò))將接著使任何經(jīng)確定的偏移返回到交通工具。

圖13中描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的位于交通工具內(nèi)的示范性系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，被稱為相關(guān)指數(shù)提供器單元的處理裝置從經(jīng)定位以檢測交通工具左側(cè)的環(huán)境的測距傳感器及經(jīng)定位以檢測交通工具右側(cè)的環(huán)境的測距傳感器接收數(shù)據(jù)饋送。處理裝置還訪問數(shù)字地圖(其優(yōu)選地呈規(guī)劃地圖的形式)及位置參考數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，所述位置參考數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)仄ヅ鋽?shù)字地圖。處理裝置經(jīng)布置以執(zhí)行上述方法，且因此任選地在將數(shù)據(jù)饋送轉(zhuǎn)換為合適形式(例如，組合來自兩個傳感器的數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù))之后比較來自測距傳感器的數(shù)據(jù)饋送與定位參考數(shù)據(jù)以確定縱向偏移及因此交通工具相對于數(shù)字地圖的準確位置。所述系統(tǒng)還包括地平線提供器單元，且所述地平線提供器單元使用所確定的交通工具的位置及數(shù)字地圖內(nèi)的數(shù)據(jù)來提供關(guān)于交通工具將要橫越的可導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的即將到來的部分的信息(稱為“地平線數(shù)據(jù)”)。此地平線數(shù)據(jù)接著可用于控制交通工具內(nèi)的一或多個系統(tǒng)執(zhí)行各種輔助或自動駕駛操作，例如，自適應(yīng)巡航控制、自動車道變換、緊急制動輔助等等。

總之，本發(fā)明至少在優(yōu)選實施例中涉及一種基于縱向相關(guān)的定位方法。交通工具周圍的3D空間以兩個深度圖的形式來表示，兩個深度圖覆蓋道路的左側(cè)及右側(cè)，且其可組合成單個圖像。存儲于數(shù)字地圖中的參考圖像與來源于交通工具的激光器或其它測距傳感器的深度圖互相關(guān)，以將交通工具精確地沿(即，縱向地)數(shù)字地圖中的道路的表示進行定位。在實施例中，深度信息接著可用于跨(即，橫向地)道路定位車輛。

在優(yōu)選實施方案中，交通工具周圍的3D空間被投影到平行于道路軌跡的兩個柵格，且投影的值在柵格的每一單元內(nèi)經(jīng)平均化?？v向相關(guān)器深度圖的像素具有沿行駛方向約50cm且高度約為20cm的尺寸。由像素值編碼的深度經(jīng)量化為大約10cm。雖然沿行駛方向的深度圖圖像分辨率為50cm，但定位的分辨率高得多?；ハ嚓P(guān)圖像表示其中激光點被分布及平均化的柵格。適當(dāng)?shù)纳喜蓸邮沟媚軌蛘业阶酉袼叵禂?shù)的移位向量。類似地，約10cm的深度量化并不意味著跨越道路的10cm的定位精度，這是因為量化誤差在所有相關(guān)像素上被平均化。因此，在實踐中，定位的精度主要受激光精度及校準的限制，而縱向相關(guān)器指數(shù)的量化誤差只有極小的貢獻。

因此，應(yīng)了解，定位信息(例如，深度圖(或圖像))總是可用的(即使在周圍環(huán)境中沒有尖銳物體)、緊湊的(存儲整個世界的道路網(wǎng)絡(luò)是可能的)，且使得精度與其它方法相當(dāng)或甚至比其它方法更好(其歸因于其在任何地方的可用性及因此較高的誤差平均化可能性)。

可至少部分地使用軟件(例如，計算機程序)來實施根據(jù)本發(fā)明的任何方法。因此，本發(fā)明還擴展到包括計算機可讀指令的計算機程序，計算機可讀指令可執(zhí)行以執(zhí)行或致使導(dǎo)航裝置執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤├姆椒?。因此，本發(fā)明涵蓋計算機程序產(chǎn)品，其在由一或多個處理器執(zhí)行時致使一或多個處理器產(chǎn)生用于在顯示屏上顯示的合適圖像(或其它圖形信息)。本發(fā)明對應(yīng)地擴展到包括此軟件的計算機軟件載體，當(dāng)用于操作包括數(shù)據(jù)處理構(gòu)件的系統(tǒng)或設(shè)備時，所述軟件與所述數(shù)據(jù)處理構(gòu)件一起致使所述設(shè)備或系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明的方法的步驟。此計算機軟件載體可為非暫時性物理存儲媒體，例如ROM芯片，CD ROM或磁盤；或可為信號，例如經(jīng)由電線的電子信號、光學(xué)信號或無線電信號(例如到衛(wèi)星)或類似物。本發(fā)明提供一種含有指令的機器可讀媒體，所述指令在由機器讀取時致使機器根據(jù)本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤├姆椒▉聿僮鳌?/p>

在不明確陳述的情況下，應(yīng)了解，本發(fā)明在其任何方面可包含關(guān)于本發(fā)明的其它方面或?qū)嵤├枋龅娜魏位蛩刑卣鳎灰洳皇窍嗷ヅ懦獾?。特定來說，雖然已描述可在所述方法中且由所述設(shè)備執(zhí)行的操作的各種實施例，但應(yīng)了解，這些操作中的任何一或多者或全部可根據(jù)需要酌情以任何組合在所述方法中且由所述設(shè)備執(zhí)行。