本發(fā)明屬于自動(dòng)化、通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
環(huán)境感知與地圖生成是智能車(chē)輛的關(guān)鍵技術(shù)之一,為了提高智能車(chē)輛輔助駕駛安全預(yù)警及自動(dòng)駕駛路徑規(guī)劃的性能,智能車(chē)輛需要具有盡可能大的環(huán)境感知范圍,但傳統(tǒng)方法中一般僅依賴(lài)車(chē)輛本身的車(chē)載傳感器,使得車(chē)輛的感知能力極為受限。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng):一種智能導(dǎo)航系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)枺篶n200710064151.3)公開(kāi)了一種利用服務(wù)器端給車(chē)輛客戶(hù)端發(fā)送實(shí)時(shí)的交通信息給用戶(hù)規(guī)劃路線,該方法使用網(wǎng)絡(luò)獲取交通實(shí)況來(lái)進(jìn)行規(guī)劃路線,不涉及多車(chē)輛實(shí)時(shí)地圖融合。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng):一種基于車(chē)路協(xié)同技術(shù)的車(chē)載虛擬道路狀態(tài)顯示系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)枺篶n201610034923.8)公開(kāi)了一種利用信息交互系統(tǒng)獲取車(chē)輛信息和車(chē)輛附近道路情況,使用車(chē)載虛擬顯示系統(tǒng)顯示信息,該方法使用路側(cè)設(shè)備處理整合接收的車(chē)輛和道路信息,不涉及多車(chē)輛實(shí)時(shí)地圖融合,也沒(méi)有區(qū)別不同的道路。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng):基于adas的駕駛輔助系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)枺篶n201511008743.4)公開(kāi)了一種使用云端采集車(chē)載設(shè)備采集的環(huán)境信息生成安全地圖,不涉及多車(chē)輛實(shí)時(shí)地圖融合,也沒(méi)有區(qū)別不同的道路。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng):基于安全駕駛地圖的adasis擴(kuò)展信息輸出裝置及方法(申請(qǐng)?zhí)枺篶n201510496628.x)公開(kāi)了一種利用adasis擴(kuò)展信息對(duì)安全駕駛地圖進(jìn)行信息的擴(kuò)展,該方法只使用單個(gè)車(chē)輛當(dāng)前位置的擴(kuò)展信息,沒(méi)有考慮多車(chē)輛信息融合以及與路側(cè)設(shè)備的協(xié)同。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng):基于adas的駕駛輔助系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)枺篶n201511010294.7)公開(kāi)了一種基于adas的駕駛輔助系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)車(chē)間通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同車(chē)輛之間的傳感器信息交互,解決車(chē)輛安全預(yù)警范圍受制于車(chē)載傳感器探測(cè)距離的問(wèn)題。該系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)車(chē)輛的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行區(qū)別,沒(méi)有考慮與路側(cè)設(shè)備的協(xié)同。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有智能車(chē)輛環(huán)境感知能力受限、多車(chē)輛信息融合時(shí)沒(méi)有對(duì)車(chē)輛的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行區(qū)別的問(wèn)題,提出了一種基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)及方法。在該系統(tǒng)中,路側(cè)設(shè)備通過(guò)dsrc接收通信范圍內(nèi)多個(gè)車(chē)輛的局部地圖信息,將車(chē)輛按照所屬道路分類(lèi)并融合,生成各條道路的融合地圖并反饋給各車(chē)輛,從而擴(kuò)展智能車(chē)輛環(huán)境感知范圍,有助于提高智能車(chē)輛輔助駕駛/自動(dòng)駕駛性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有發(fā)明的不足,為了解決現(xiàn)有智能車(chē)輛環(huán)境感知能力受車(chē)載傳感器的限制、多車(chē)輛信息融合時(shí)沒(méi)有對(duì)車(chē)輛的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行區(qū)別的問(wèn)題,提出了一種基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)及方法來(lái)有效擴(kuò)展智能車(chē)輛環(huán)境感知能力,提高智能車(chē)輛輔助駕駛/自動(dòng)駕駛性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng),其包括:車(chē)載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備兩部分。其中所述車(chē)載設(shè)備包括車(chē)輛定位模塊、adas(advanceddriverassistancesystems,高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng))地圖接口模塊、局部地圖生成模塊、車(chē)輛dsrc(dedicatedshortrangecommunications,專(zhuān)用短程無(wú)線通信)通信模塊和地圖轉(zhuǎn)換模塊,所述路側(cè)設(shè)備包括路側(cè)dsrc通信模塊和地圖融合模塊。
其中,車(chē)載設(shè)備部分:所述車(chē)輛定位模塊,用于通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備獲取主車(chē)在地理坐標(biāo)系下的位置與姿態(tài)信息;所述adas地圖接口模塊,用于根據(jù)車(chē)輛定位模塊給出的車(chē)輛位置,從adas地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取主車(chē)當(dāng)前位置的道路id編號(hào);所述局部地圖生成模塊,用于通過(guò)車(chē)載傳感器檢測(cè)主車(chē)周?chē)h(huán)境,根據(jù)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù),生成主車(chē)當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的局部地圖;所述車(chē)輛dsrc通信模塊,用于發(fā)布主車(chē)當(dāng)前時(shí)刻位置、姿態(tài)、車(chē)輛當(dāng)前道路id以及局部地圖,同時(shí)接收路側(cè)設(shè)備發(fā)布的路側(cè)設(shè)備位置、姿態(tài)以及與主車(chē)當(dāng)前道路id一致的融合地圖;所述地圖轉(zhuǎn)換模塊,用于將融合地圖轉(zhuǎn)換到主車(chē)坐標(biāo)系。
路側(cè)設(shè)備部分:所述路側(cè)dsrc通信模塊,用于接收來(lái)自路側(cè)設(shè)備周?chē)ㄐ欧秶鷥?nèi)各車(chē)輛發(fā)布的車(chē)輛位置、姿態(tài)、所在道路id及相應(yīng)的局部地圖,并發(fā)布路側(cè)設(shè)備當(dāng)前位置、姿態(tài)以及地圖融合模塊融合各車(chē)輛局部地圖后得到的融合地圖;所述地圖融合模塊,用于將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖轉(zhuǎn)換到路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系,根據(jù)道路id對(duì)局部地圖進(jìn)行分類(lèi),將具有相同道路id的局部地圖進(jìn)行融合,得到各道路上的融合地圖。
進(jìn)一步的,所述車(chē)輛定位模塊通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備采集并計(jì)算出主車(chē)在地理坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)。
進(jìn)一步的,所述車(chē)載設(shè)備局部地圖生成模塊生成的局部地圖格式為柵格地圖。局部地圖以車(chē)輛當(dāng)前位置為原點(diǎn),車(chē)頭方向?yàn)閥軸正向,地圖每個(gè)柵格用一個(gè)向量表示,局部地圖表示為以柵格向量為元素的矩陣。
進(jìn)一步的,所述車(chē)載設(shè)備局部地圖生成模塊中,車(chē)載傳感器檢測(cè)并獲取主車(chē)周?chē)h(huán)境中障礙物(車(chē)輛、行人以及其他障礙物)的位置及尺寸信息,在主車(chē)柵格地圖坐標(biāo)系中計(jì)算各障礙物所覆蓋的柵格區(qū)域,未覆蓋滿(mǎn)一個(gè)柵格也按覆蓋一個(gè)柵格計(jì)算,并將被覆蓋的柵格區(qū)域的柵格狀態(tài)設(shè)置為占據(jù)狀態(tài)。
進(jìn)一步的,所述路側(cè)設(shè)備地圖融合模塊的融合地圖格式為柵格地圖。融合地圖表示為以路側(cè)設(shè)備位置為原點(diǎn),道路法線方向?yàn)閥軸正向,地圖每個(gè)柵格用一個(gè)向量表示,融合地圖表示為以柵格向量為元素的矩陣。
一種基于所述系統(tǒng)的路側(cè)設(shè)備智能車(chē)輛地圖融合方法,其包括以下步驟:
(1)主車(chē)位置與姿態(tài)檢測(cè):在當(dāng)前時(shí)刻k,主車(chē)車(chē)載設(shè)備的車(chē)輛定位模塊通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備采集并計(jì)算出k時(shí)刻主車(chē)在地理坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài);
(2)主車(chē)當(dāng)前所在道路確定:車(chē)載設(shè)備adas地圖接口模塊根據(jù)車(chē)輛定位模塊提供的主車(chē)位置,從adas地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取主車(chē)當(dāng)前位置的道路id編號(hào)idkh;
(3)局部地圖生成:車(chē)載傳感器采集主車(chē)周?chē)h(huán)境信息的觀測(cè)數(shù)據(jù),生成主車(chē)k時(shí)刻的局部柵格地圖;
(4)主車(chē)信息發(fā)布:車(chē)載dsrc通信模塊發(fā)布主車(chē)當(dāng)前時(shí)刻位置、姿態(tài)、道路id編號(hào)以及局部柵格地圖;
(5)路側(cè)設(shè)備信息接收:路側(cè)dsrc通信模塊接收各車(chē)輛發(fā)布的位置、姿態(tài)、道路id編號(hào)以及局部柵格地圖;
(6)地圖融合:路側(cè)設(shè)備地圖融合模塊將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖轉(zhuǎn)換為路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系下的局部地圖;將道路按照id編號(hào)分類(lèi),并將具有相同道路id編號(hào)的局部地圖歸類(lèi),對(duì)每一類(lèi)局部地圖分別進(jìn)行融合,得到各道路上的融合地圖;
(7)融合地圖發(fā)布:路側(cè)dsrc通信模塊發(fā)布當(dāng)前路側(cè)設(shè)備的位置、姿態(tài)、各道路id編號(hào)以及對(duì)應(yīng)的融合地圖;
(8)車(chē)載設(shè)備信息接收:車(chē)載dsrc通信模塊接收當(dāng)前路側(cè)設(shè)備的位置、、與主車(chē)當(dāng)前道路id編號(hào)一致的融合地圖;
(9)主車(chē)地圖轉(zhuǎn)換:車(chē)載設(shè)備地圖轉(zhuǎn)換模塊將融合地圖轉(zhuǎn)換到主車(chē)坐標(biāo)系,得到主車(chē)融合地圖。
進(jìn)一步的,所述步驟(6)地圖融合的步驟是:
(1)局部地圖坐標(biāo)變換:將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖轉(zhuǎn)換為路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系下的局部地圖;
(2)局部地圖分類(lèi):將道路按照id編號(hào)分類(lèi),并將具有相同道路id編號(hào)的局部地圖根據(jù)道路分類(lèi)進(jìn)行歸類(lèi);
(3)地圖融合:對(duì)每一類(lèi)局部地圖分別進(jìn)行融合,得到不同道路上的融合地圖,融合規(guī)則是:對(duì)重疊區(qū)域按照“或”進(jìn)行柵格融合處理,對(duì)非重疊區(qū)域進(jìn)行拼接處理。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下:
本發(fā)明提出一種基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)及方法。dsrc是一種適合高速運(yùn)動(dòng)下的移動(dòng)目標(biāo)的雙向無(wú)線通信技術(shù),本發(fā)明提出的地圖融合系統(tǒng)利用路側(cè)設(shè)備通過(guò)dsrc通信裝置接收通信范圍內(nèi)多個(gè)車(chē)輛的局部地圖信息,融合后反饋給各車(chē)輛,使得多個(gè)車(chē)輛之間實(shí)現(xiàn)感知能力的共享,擴(kuò)展了智能車(chē)輛環(huán)境感知范圍;其次,將車(chē)輛按照所屬道路分類(lèi)再分別進(jìn)行融合生成各條道路的融合地圖,提高了地圖融合的效率及準(zhǔn)確性;第三,通過(guò)路側(cè)設(shè)備對(duì)各車(chē)輛的局部地圖進(jìn)行融合并發(fā)布,車(chē)輛只需要提供局部地圖而不需要有地圖融合模塊,降低了車(chē)載設(shè)備的要求。通過(guò)以上創(chuàng)新與改進(jìn),本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多車(chē)輛感知能力共享,有效擴(kuò)展了智能車(chē)輛環(huán)境感知范圍,對(duì)提高智能車(chē)輛輔助駕駛/自動(dòng)駕駛性能具有重要意義和使用價(jià)值。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)總體架構(gòu);
圖2本發(fā)明智能車(chē)輛局部地圖的格式及坐標(biāo)系定義;
圖3本發(fā)明路側(cè)設(shè)備融合地圖的格式及坐標(biāo)系定義;
圖4本發(fā)明基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合方法流程圖;
圖5本發(fā)明路側(cè)設(shè)備地圖融合方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:
如圖1所示為本發(fā)明提出的一種基于路側(cè)設(shè)備智能車(chē)輛地圖融合系統(tǒng)總體架構(gòu)。該系統(tǒng)可劃分為車(chē)載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備兩部分,通過(guò)dsrc進(jìn)行通信。
其中,車(chē)載設(shè)備包括車(chē)輛定位模塊、adas地圖接口模塊、局部地圖生成模塊、車(chē)輛dsrc通信模塊和地圖轉(zhuǎn)換模塊;路側(cè)設(shè)備包括路側(cè)dsrc通信模塊和地圖融合模塊。
車(chē)載設(shè)備部分:車(chē)輛定位模塊用于通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備獲取主車(chē)在地理坐標(biāo)系下的位置與姿態(tài)信息;adas地圖接口模塊用于根據(jù)車(chē)輛定位模塊給出的車(chē)輛位置,從adas地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取主車(chē)當(dāng)前位置的道路id編號(hào);局部地圖生成模塊用于通過(guò)車(chē)載傳感器檢測(cè)主車(chē)周?chē)h(huán)境,根據(jù)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù),生成主車(chē)當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的局部地圖;車(chē)輛dsrc通信模塊用于發(fā)布主車(chē)當(dāng)前時(shí)刻位置、姿態(tài)、車(chē)輛當(dāng)前道路id以及局部地圖,同時(shí)接收路側(cè)設(shè)備發(fā)布的路側(cè)設(shè)備位置、姿態(tài)以及與主車(chē)當(dāng)前道路id一致的融合地圖;地圖轉(zhuǎn)換模塊用于將融合地圖轉(zhuǎn)換到主車(chē)坐標(biāo)系。
路側(cè)設(shè)備部分:路側(cè)dsrc通信模塊用于接收來(lái)自路側(cè)設(shè)備周?chē)ㄐ欧秶鷥?nèi)各車(chē)輛發(fā)布的車(chē)輛位置、姿態(tài)、所在道路id及相應(yīng)的局部地圖,并發(fā)布路側(cè)設(shè)備當(dāng)前位置、姿態(tài)以及地圖融合模塊融合各車(chē)輛局部地圖后得到的融合地圖;地圖融合模塊用于將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖轉(zhuǎn)換到路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系,根據(jù)道路id對(duì)局部地圖進(jìn)行分類(lèi),將具有相同道路id的局部地圖進(jìn)行融合,得到各道路上的融合地圖。
2、如圖2所示為本發(fā)明采用的智能車(chē)輛車(chē)載設(shè)備局部地圖的格式及坐標(biāo)系定義。局部地圖表示為以車(chē)輛當(dāng)前位置為原點(diǎn),車(chē)頭方向?yàn)閥軸正向,長(zhǎng)為l、寬為w的矩形區(qū)域。選取規(guī)格為r*r的單元柵格將局部地圖離散化為n*m(n=l/r,m=w/r)個(gè)柵格,每個(gè)柵格用一個(gè)向量表示為
在車(chē)載設(shè)備局部地圖生成時(shí),車(chē)載傳感器檢測(cè)并獲取主車(chē)周?chē)h(huán)境中障礙物(車(chē)輛、行人以及其他障礙物)的位置及尺寸信息,在主車(chē)柵格地圖坐標(biāo)系中計(jì)算各障礙物所覆蓋的柵格區(qū)域,未覆蓋滿(mǎn)一個(gè)柵格也按覆蓋一個(gè)柵格計(jì)算,并將被覆蓋的柵格區(qū)域的柵格狀態(tài)設(shè)置為占據(jù)狀態(tài),
3、如圖3所示為本發(fā)明路側(cè)設(shè)備融合地圖的格式及坐標(biāo)系定義。路側(cè)設(shè)備地圖融合模塊的融合地圖格式為柵格地圖。融合地圖以路側(cè)設(shè)備位置為原點(diǎn),道路法線方向?yàn)閥軸正向,地圖柵格尺寸規(guī)格為r*r,每個(gè)柵格用一個(gè)向量表示為
4、如圖4所示為本發(fā)明基于路側(cè)設(shè)備的智能車(chē)輛地圖融合方法流程圖,該方法包括以下步驟:
(1)主車(chē)位置與姿態(tài)檢測(cè):在當(dāng)前時(shí)刻k,主車(chē)車(chē)載設(shè)備的車(chē)輛定位模塊通過(guò)衛(wèi)星定位設(shè)備采集并計(jì)算出k時(shí)刻主車(chē)在地理坐標(biāo)系下的位置
(2)主車(chē)當(dāng)前所在道路確定:車(chē)載設(shè)備adas地圖接口模塊根據(jù)車(chē)輛定位模塊提供的主車(chē)位置,從adas地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取主車(chē)當(dāng)前位置的道路id編號(hào)
(3)局部地圖生成:車(chē)載傳感器采集主車(chē)周?chē)h(huán)境信息的觀測(cè)數(shù)據(jù),生成主車(chē)k時(shí)刻的局部柵格地圖
(4)主車(chē)信息發(fā)布:車(chē)載dsrc通信模塊發(fā)布主車(chē)當(dāng)前時(shí)刻位置
(5)路側(cè)設(shè)備信息接收:路側(cè)dsrc通信模塊接收各車(chē)輛發(fā)布的位置
(6)地圖融合:路側(cè)設(shè)備地圖融合模塊將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖
(7)融合地圖發(fā)布:路側(cè)dsrc通信模塊發(fā)布當(dāng)前路側(cè)設(shè)備的位置lg、姿態(tài)pg、各道路id編號(hào)idg(j)以及對(duì)應(yīng)的融合地圖
(8)車(chē)載設(shè)備信息接收:車(chē)載dsrc通信模塊接收當(dāng)前路側(cè)設(shè)備的位置lg、姿態(tài)pg、與主車(chē)當(dāng)前道路id編號(hào)
(9)主車(chē)地圖轉(zhuǎn)換:車(chē)載設(shè)備地圖轉(zhuǎn)換模塊將融合地圖
5、如圖5所示為本發(fā)明路側(cè)設(shè)備地圖融合方法流程圖,該方法包括以下步驟:
(1)局部地圖坐標(biāo)變換:將路側(cè)dsrc通信模塊接收的各車(chē)輛局部地圖
a.車(chē)輛坐標(biāo)系與路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系變換參數(shù)計(jì)算:根據(jù)車(chē)輛i的位置
b.車(chē)輛i局部柵格地圖變換到路側(cè)設(shè)備坐標(biāo)系:根據(jù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)θ(i)與平移參數(shù)δxk(i)、δy(i),將車(chē)輛i的局部柵格地圖
(2)局部地圖分類(lèi):將道路按照id編號(hào)
(3)地圖融合:對(duì)每一類(lèi)局部地圖分別進(jìn)行融合,得到ng條道路上的融合地圖
a.設(shè)j類(lèi)(0≤j≤ng)待融合局部地圖集
b.對(duì)局部地圖
的重疊區(qū)域按照“或”進(jìn)行柵格融合處理,對(duì)非重疊區(qū)域進(jìn)行拼接處理。對(duì)
(b1)重疊區(qū)域判斷:如果存在
(b2)重疊區(qū)域融合:對(duì)重疊區(qū)域
(b3)非重疊區(qū)域拼接:對(duì)非重疊區(qū)域
c.重復(fù)步驟b,直到對(duì)nj個(gè)目標(biāo)車(chē)輛全部進(jìn)行融合,得到路側(cè)設(shè)備上的一個(gè)融合地圖
以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后,技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改,這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。