本發(fā)明主要涉及無(wú)人車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人車語(yǔ)義地圖模型構(gòu)建方法及其在無(wú)人車上的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，無(wú)人車得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界的廣泛關(guān)注，其相關(guān)支撐技術(shù)有了快速的發(fā)展。從系統(tǒng)組成與信息流向來(lái)看，一般可以將無(wú)人車系統(tǒng)劃分為環(huán)境感知、決策規(guī)劃以及運(yùn)動(dòng)控制等模塊，其中環(huán)境感知通過(guò)各種傳感器來(lái)獲取交通環(huán)境的實(shí)時(shí)場(chǎng)景信息并生成環(huán)境模型(即感知地圖)；在此基礎(chǔ)上，決策規(guī)劃環(huán)境模型的基礎(chǔ)上，做出符合交通規(guī)則、安全的行為決策以及相應(yīng)的避障行駛軌跡；運(yùn)動(dòng)控制將所規(guī)劃的軌跡離散化為無(wú)人車實(shí)際所需要執(zhí)行的控制指令，如油門、剎車、方向盤轉(zhuǎn)角等，并發(fā)送給無(wú)人車執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自主駕駛行為。其中，環(huán)境感知充當(dāng)無(wú)人車的“眼睛”的功能，但是目前由于傳感器以及信息融合技術(shù)的限制，其給出的結(jié)果準(zhǔn)確性、可靠性較低，難以滿足決策規(guī)劃系統(tǒng)的要求。采用先驗(yàn)的、高精度的路網(wǎng)信息，可以極大地降低無(wú)人車對(duì)實(shí)時(shí)感知的依賴，從而有效提高無(wú)人車的行駛安全性與質(zhì)量。

當(dāng)前，大部分商用導(dǎo)航地圖只提供基本的、道路級(jí)精度的路網(wǎng)元素信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)精度以及組織方式均難以有效表達(dá)無(wú)人車所面臨的復(fù)雜場(chǎng)景，難以輔助無(wú)人車進(jìn)行實(shí)時(shí)場(chǎng)景理解與決策；而無(wú)人車實(shí)時(shí)生成的環(huán)境模型，大多采用柵格地圖等表達(dá)方式，地圖搜索需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，且難以與先驗(yàn)的路網(wǎng)信息進(jìn)行有效融合，導(dǎo)致無(wú)人車難以實(shí)現(xiàn)高精度、高效的場(chǎng)景理解與行為決策。構(gòu)建語(yǔ)義地圖，對(duì)先驗(yàn)的路網(wǎng)信息以及實(shí)時(shí)感知的障礙物信息進(jìn)行有效融合，可以有效提高信息存儲(chǔ)與搜索的效率，對(duì)無(wú)人車場(chǎng)景理解乃至行為決策有著重要的意義。

公開(kāi)號(hào)為CN104535070A的中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?0141083873.5)，該專利提供了一種高精度地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、采集和處理系統(tǒng)及方法，將地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為四層：道路網(wǎng)絡(luò)、車道網(wǎng)路、車道線信息以及特殊信息數(shù)據(jù)，雖然幾個(gè)層次之間定義了數(shù)據(jù)庫(kù)層次的關(guān)聯(lián)，但是由于缺乏語(yǔ)義信息，無(wú)人車難以在此地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中建立各類地圖元素以及交通參與者之間完善的語(yǔ)義關(guān)系，分辨無(wú)人車實(shí)時(shí)場(chǎng)景信息，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景理解。同時(shí)，如路口、掉頭等信息難以體現(xiàn)在其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，對(duì)于車道線與車道的關(guān)聯(lián)也不夠準(zhǔn)確，如某段路可能是兩車道變?nèi)嚨?，這樣的話三車道中間的那條車道與車道線的關(guān)系就會(huì)難以表達(dá)。

公開(kāi)號(hào)為CN104089619A的中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01410202876.4)，該專利提供了一種無(wú)人駕駛汽車的GPS導(dǎo)航地圖精確匹配系統(tǒng)及其操作方法，通過(guò)獲取道路信息，確定起始點(diǎn)，獲取車輛定位信息，信息匹配與篩選這個(gè)流程完成導(dǎo)航地圖的精確匹配，但是其匹配方法主要是通過(guò)離散的點(diǎn)進(jìn)行搜索，沒(méi)有利用地圖元素之間的關(guān)聯(lián)性，這樣就會(huì)導(dǎo)致匹配效率低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種無(wú)人車語(yǔ)義地圖模型構(gòu)建方法及其在無(wú)人車上的應(yīng)用方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提出一種基于本體論的無(wú)人車語(yǔ)義地圖模型構(gòu)建方法，包括語(yǔ)義地圖的建模方法及其在無(wú)人車上的應(yīng)用過(guò)程。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種語(yǔ)義地圖的建模方法，包括語(yǔ)義地圖的概念結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)系以及真實(shí)地圖實(shí)例化生成語(yǔ)義地圖的方法。

1、概念結(jié)構(gòu)，分為兩大模塊：實(shí)體和屬性：

11)實(shí)體包括自車、路網(wǎng)實(shí)體以及障礙物實(shí)體，分別代表了自車(無(wú)人車)實(shí)體、路網(wǎng)元素實(shí)體以及障礙物實(shí)體。

111)自車指代無(wú)人車本身，根據(jù)需求，可以擴(kuò)展為不同類型無(wú)人車。

112)路網(wǎng)實(shí)體包括區(qū)域?qū)嶓w和點(diǎn)實(shí)體，分別代表區(qū)域類型實(shí)體及點(diǎn)類型實(shí)體。

1121)區(qū)域?qū)嶓w包括整體路段、連接點(diǎn)、邊界、道路隔離帶、特殊區(qū)域、人行橫道、車道線、車道、路段。其中，整體路段代表一條道路的整體路段，包括連接點(diǎn)、路段、邊界以及道路隔離帶；連接區(qū)域包括路口、掉頭以及車道數(shù)增減處區(qū)域；路段包含多個(gè)同方向的車道；

1122)點(diǎn)實(shí)體包括地面標(biāo)識(shí)、路邊標(biāo)識(shí)以及停止線，分別代表地面交通標(biāo)識(shí)、路邊交通標(biāo)識(shí)以及停止線(停止線與路段存在一對(duì)一的關(guān)系，因此可以簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)即可)。

113)障礙物實(shí)體包括動(dòng)態(tài)障礙物、靜態(tài)障礙物、交通設(shè)施類型障礙物、行人、動(dòng)物、車輛、自然障礙以及道路攔截類障礙物。其中自然障礙包括凹進(jìn)地面類障礙物(比如：水坑)和凸出地面類障礙物(比如大塊石頭)；道路攔截類障礙物包括故障標(biāo)示牌、錐桶、水馬圍欄、分離線以及施工標(biāo)示牌。

12)屬性包括點(diǎn)坐標(biāo)、區(qū)域范圍以及約束，分別代表了地圖元素的點(diǎn)坐標(biāo)、區(qū)域范圍以及地圖元素之間的約束類型。約束包括連接約束，代表路段與路段的連接方向約束。連接約束包括左轉(zhuǎn)向連接約束、右轉(zhuǎn)向連接約束、掉頭連接約束以及直行連接約束。

2、無(wú)人車語(yǔ)義地圖建模方法，其特征在于，所述語(yǔ)義關(guān)系，包含了在上述定義的各種地圖概念間的語(yǔ)義關(guān)系。語(yǔ)義關(guān)系分為對(duì)象屬性和數(shù)據(jù)屬性兩部分：

21)對(duì)象屬性部分包括不同概念之間的繼承關(guān)系(泛化特化)及關(guān)聯(lián)關(guān)系。

211)不同概念之間的層次關(guān)系在上述發(fā)明內(nèi)容1，概念結(jié)構(gòu)中已說(shuō)明。

212)不同概念之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系包含整體路段與道路隔離帶、路段、連接點(diǎn)之間的組合關(guān)系(其關(guān)系名分別為：存在道路隔離帶、存在路段、存在連接點(diǎn))；路段與連接點(diǎn)之間的連接關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)連接點(diǎn))，與道路隔離帶之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)道路隔離帶)，與人行橫道之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)人行橫道)，與停止線之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)停止線)，與邊界之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)邊界)，與車道之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在車道)，與路邊標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在路邊標(biāo)識(shí))；連接點(diǎn)與連接約束之間的存在關(guān)系(其關(guān)系名為：存在連接約束)，與人行橫道之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在人行橫道)；車道與車道線之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名分別為：存在左車道線、存在右車道線)，與其他車道之間的方位關(guān)系(其關(guān)系名分別為：同向左邊車道、同向右邊車道)，與特殊區(qū)域之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：存在特殊區(qū)域)，與地面標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在地面標(biāo)識(shí))；連接約束與路段用以表述連接方向的關(guān)系(其關(guān)系名分別為：起始路段、目標(biāo)路段)。自車與障礙物實(shí)體之間的方位關(guān)系(其關(guān)系名分別為：存在左后方障礙物、存在正后方障礙物、存在右后方障礙物、存在左前方障礙物、存在正前方障礙物、存在右前方障礙物、存在正左方障礙物、存在正右方障礙物)，與車道之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：所屬車道)；區(qū)域?qū)嶓w與區(qū)域范圍之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)區(qū)域范圍)；點(diǎn)實(shí)體與點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo))。

22)數(shù)據(jù)屬性部分包括自車的全局路徑規(guī)劃信息(其關(guān)系名為：下個(gè)路口轉(zhuǎn)向)以及當(dāng)前速度(其關(guān)系名為：自車實(shí)時(shí)速度)，與下一個(gè)即將到達(dá)的連接點(diǎn)、人行橫道、停止線的距離(其關(guān)系名分別為：與連接點(diǎn)距離、與人行橫道距離、與停止線距離)，與障礙物的距離(其關(guān)系名為：與障礙物距離)；障礙物實(shí)體的當(dāng)前速度(其關(guān)系名為：障礙物速度)以及位姿(其關(guān)系名為：障礙物運(yùn)動(dòng)方向)；點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)信息(其關(guān)系名為：點(diǎn)坐標(biāo)值)；區(qū)域范圍的數(shù)據(jù)信息(其關(guān)系名為：區(qū)域范圍值)；車道的速度限制信息(其關(guān)系名分別為：車道最大車速、車道最小車速)、車道允許轉(zhuǎn)向信息(其關(guān)系名為：車道路口轉(zhuǎn)向)、車道是否最左最右車道標(biāo)識(shí)(其關(guān)系名分別為：同向最左車道、同向最右車道)以及車道寬度(其關(guān)系名為：車道寬度)；路段包含的車道數(shù)量(其關(guān)系名為：路段所含車道數(shù))；整體路段的類型信息(其關(guān)系名為：整體路段類型)；各概念類的基本屬性(其關(guān)系名分別為：實(shí)體ID、實(shí)體名)。

3、靜態(tài)地圖數(shù)據(jù)實(shí)例化以及實(shí)時(shí)障礙物實(shí)例化生成語(yǔ)義地圖的方法，其步驟如下：

步驟1、通過(guò)激光雷達(dá)、相機(jī)、GPS、衛(wèi)星照片等感知系統(tǒng)獲取真實(shí)行駛環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，并且將地圖詳細(xì)數(shù)據(jù)按照所述地圖概念結(jié)構(gòu)實(shí)例化為靜態(tài)路網(wǎng)實(shí)體；

步驟2、通過(guò)激光雷達(dá)、相機(jī)、GPS等傳感器獲取實(shí)時(shí)障礙物位姿信息，將障礙物信息實(shí)例化為障礙物地圖實(shí)體；

步驟3、建立步驟1，2中得到的靜態(tài)地圖和障礙物地圖中的實(shí)體相互間語(yǔ)義關(guān)系，最終得到用于無(wú)人車的語(yǔ)義地圖。

4、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種基于無(wú)人車的語(yǔ)義地圖的應(yīng)用方法，通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊實(shí)時(shí)障礙物信息進(jìn)行語(yǔ)義推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)人車的場(chǎng)景理解，輔助無(wú)人車決策。具體步驟如下：

步驟1)、通過(guò)無(wú)人車全局規(guī)劃系統(tǒng)獲取無(wú)人車目標(biāo)行駛路徑，并通過(guò)GPS/INS定位定向系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人車當(dāng)前位姿；

步驟2)、通過(guò)無(wú)人車環(huán)境感知系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知周邊障礙物信息，通過(guò)語(yǔ)義推理得到它們與無(wú)人車之間的相對(duì)位姿；

步驟3)、通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊障礙物相對(duì)位姿進(jìn)行語(yǔ)義推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息；

步驟4)、根據(jù)不同場(chǎng)景信息輔助無(wú)人車做出不同決策。

本發(fā)明克服了以上專利的缺點(diǎn)，具有這些特點(diǎn)：

1)本發(fā)明構(gòu)建的基于本體論的語(yǔ)義地圖模型借助本體論知識(shí)建模方法的表達(dá)與可判定能力，能夠清晰有效地描述車道級(jí)精度的路網(wǎng)信息以及本車與其他交通參與者的相關(guān)位置關(guān)系。

2)本發(fā)明構(gòu)建的語(yǔ)義地圖模型能夠完善地表達(dá)高精度車道級(jí)路網(wǎng)元素概念以及它們之間存在的復(fù)雜的語(yǔ)義關(guān)系，通過(guò)某個(gè)路網(wǎng)元素就能直接或間接關(guān)聯(lián)到其他元素上，可以有效避免普通地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中遍歷式的搜索，提高地圖搜索的效率。

3)本發(fā)明構(gòu)建的語(yǔ)義地圖，能夠有效將先驗(yàn)的路網(wǎng)信息與無(wú)人車實(shí)時(shí)感知的障礙物信息進(jìn)行融合，建立無(wú)人車、障礙物以及交通路網(wǎng)中各元素的語(yǔ)義關(guān)系，通過(guò)無(wú)人車當(dāng)前位姿即可關(guān)聯(lián)到無(wú)人車周邊場(chǎng)景信息，為無(wú)人車的行為決策提供支撐。

4)本發(fā)明構(gòu)建的語(yǔ)義地圖模型可以適用于汽車輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)以及全自主無(wú)人駕駛汽車的場(chǎng)景理解。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明構(gòu)建了一套適用于無(wú)人車的地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且地圖元素之間設(shè)計(jì)了充分的語(yǔ)義關(guān)系，生成語(yǔ)義地圖，通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊實(shí)時(shí)障礙物信息進(jìn)行語(yǔ)義推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)人車的場(chǎng)景理解，輔助無(wú)人車進(jìn)行行為決策。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明無(wú)人車語(yǔ)義地圖建模以及應(yīng)用的流程圖。

圖2為語(yǔ)義地圖元素概念結(jié)構(gòu)圖。

圖3為語(yǔ)義地圖元素包含關(guān)系圖。

圖4為語(yǔ)義地圖元素概念關(guān)聯(lián)關(guān)系圖。

圖5為無(wú)人車與障礙物方位關(guān)系圖。

圖6為語(yǔ)義地圖生成過(guò)程示意圖。

圖7為語(yǔ)義地圖實(shí)施一圖。

圖8為語(yǔ)義地圖實(shí)施二圖。

圖9為語(yǔ)義推理示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種基于本體論的無(wú)人車語(yǔ)義地圖模型構(gòu)建方法，包括語(yǔ)義地圖的建模方法及其在無(wú)人車上的應(yīng)用過(guò)程。

實(shí)施例一：

如圖1，2所示，本實(shí)施例提供一種語(yǔ)義地圖的建模方法，包括語(yǔ)義地圖的概念結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)系以及真實(shí)地圖實(shí)例化生成語(yǔ)義地圖的方法。

如圖3所示，語(yǔ)義本體分為兩大模塊：實(shí)體和屬性：

1)實(shí)體包括自車、路網(wǎng)實(shí)體以及障礙物實(shí)體，分別代表了自車(無(wú)人車)實(shí)體、路網(wǎng)元素實(shí)體以及障礙物實(shí)體。

11)自車指代無(wú)人車本身，根據(jù)需求，可以擴(kuò)展為不同類型無(wú)人車。

12)路網(wǎng)實(shí)體包括區(qū)域?qū)嶓w和點(diǎn)實(shí)體，分別代表區(qū)域類型實(shí)體及點(diǎn)類型實(shí)體。

121)區(qū)域?qū)嶓w包括整體路段、連接點(diǎn)、邊界、道路隔離帶、特殊區(qū)域、人行橫道、車道線、車道、路段。其中，整體路段代表一條道路的整體路段，包括連接點(diǎn)、路段、邊界以及道路隔離帶；連接區(qū)域包括路口、掉頭以及車道數(shù)增減處區(qū)域；路段包含多個(gè)同方向的車道；

122)點(diǎn)實(shí)體包括地面標(biāo)識(shí)、路邊標(biāo)識(shí)以及停止線，分別代表地面交通標(biāo)識(shí)、路邊交通標(biāo)識(shí)以及停止線(停止線與路段存在一對(duì)一的關(guān)系，因此可以簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)即可)。

13)障礙物實(shí)體包括動(dòng)態(tài)障礙物、靜態(tài)障礙物、交通設(shè)施類型障礙物、行人、動(dòng)物、車輛、自然障礙以及道路攔截類障礙物。其中自然障礙包括凹進(jìn)地面類障礙物(比如：水坑)和凸出地面類障礙物(比如大塊石頭)；道路攔截類障礙物包括故障標(biāo)示牌、錐桶、水馬圍欄、分離線以及施工標(biāo)示牌。

2)屬性包括點(diǎn)坐標(biāo)、區(qū)域范圍以及約束，分別代表了地圖元素的點(diǎn)坐標(biāo)、區(qū)域范圍以及地圖元素之間的約束類型。約束包括連接約束，代表路段與路段的連接方向約束。連接約束包括左轉(zhuǎn)向連接約束、右轉(zhuǎn)向連接約束、掉頭連接約束以及直行連接約束。

如圖4所示，包含了語(yǔ)義地圖中的語(yǔ)義關(guān)系，包含了在前面所定義的各種概念間的語(yǔ)義關(guān)系。語(yǔ)義關(guān)系分為對(duì)象屬性和數(shù)據(jù)屬性兩部分：

1)對(duì)象屬性部分包括不同概念之間的繼承關(guān)系(泛化特化)、及關(guān)聯(lián)關(guān)系。

11)不同概念之間的層次關(guān)系在上述1、2中已有說(shuō)明。

12)不同概念之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系包含整體路段與道路隔離帶、路段、連接點(diǎn)之間的組合關(guān)系(其關(guān)系名分別為：存在道路隔離帶、存在路段、存在連接點(diǎn))；路段與連接點(diǎn)之間的連接關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)連接點(diǎn))，與道路隔離帶之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)道路隔離帶)，與人行橫道之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)人行橫道)，與停止線之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)停止線)，與邊界之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)邊界)，與車道之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在車道)，與路邊標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在路邊標(biāo)識(shí))；連接點(diǎn)與連接約束之間的存在關(guān)系(其關(guān)系名為：存在連接約束)，與人行橫道之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在人行橫道)；車道與車道線之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名分別為：存在左車道線、存在右車道線)，與其他車道之間的方位關(guān)系(其關(guān)系名分別為：同向左邊車道、同向右邊車道)，與特殊區(qū)域之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：存在特殊區(qū)域)，與地面標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：存在地面標(biāo)識(shí))；連接約束與路段用以表述連接方向的關(guān)系(其關(guān)系名分別為：起始路段、目標(biāo)路段)。自車與障礙物實(shí)體之間的方位關(guān)系(其方位如圖5所示，其關(guān)系名分別為：存在左后方障礙物、存在正后方障礙物、存在右后方障礙物、存在左前方障礙物、存在正前方障礙物、存在右前方障礙物、存在正左方障礙物、存在正右方障礙物)，與車道之間的位置關(guān)系(其關(guān)系名為：所屬車道)；區(qū)域?qū)嶓w與區(qū)域范圍之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)區(qū)域范圍)；點(diǎn)實(shí)體與點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系(其關(guān)系名為：關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo))。具體關(guān)系如表1：

表1為不同概念之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表格

2)數(shù)據(jù)屬性部分包括自車的全局路徑規(guī)劃信息(其關(guān)系屬性名為：下個(gè)路口轉(zhuǎn)向)以及當(dāng)前速度(其關(guān)系名為：自車實(shí)時(shí)速度)，與下一個(gè)即將到達(dá)的連接點(diǎn)、人行橫道、停止線的距離(其關(guān)系名分別為：與連接點(diǎn)距離、與人行橫道距離、與停止線距離)，與障礙物的距離(其關(guān)系名為：與障礙物距離)；障礙物實(shí)體的當(dāng)前速度(其關(guān)系名為：障礙物速度)以及位姿(其關(guān)系名為：障礙物運(yùn)動(dòng)方向)；點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)信息(其關(guān)系名為：點(diǎn)坐標(biāo)值)；區(qū)域范圍的數(shù)據(jù)信息(其關(guān)系名為：區(qū)域范圍值)；車道的速度限制信息(其關(guān)系名分別為：車道最大車速、車道最小車速)、車道允許轉(zhuǎn)向信息(其關(guān)系名為：車道路口轉(zhuǎn)向)、車道是否最左最右車道標(biāo)識(shí)(其關(guān)系名分別為：同向最左車道、同向最右車道)以及車道寬度(其關(guān)系名為：車道寬度)；路段包含的車道數(shù)量(其關(guān)系名為：路段所含車道數(shù))；整體路段的類型信息(其關(guān)系名為：整體路段類型)；各概念類的基本屬性(其關(guān)系名分別為：實(shí)體ID、實(shí)體名)。具體關(guān)系如表2所示：

表2為數(shù)據(jù)屬性部分關(guān)系表

如圖6所示，靜態(tài)地圖數(shù)據(jù)實(shí)例化以及實(shí)時(shí)障礙物實(shí)例化生成語(yǔ)義地圖的方法，其步驟如下：

步驟1、通過(guò)激光雷達(dá)、相機(jī)、GPS、衛(wèi)星照片等感知系統(tǒng)獲取真實(shí)行駛環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，并且將地圖詳細(xì)數(shù)據(jù)按照所述地圖概念結(jié)構(gòu)實(shí)例化為靜態(tài)路網(wǎng)實(shí)體；

步驟2、通過(guò)激光雷達(dá)、相機(jī)、GPS等傳感器獲取實(shí)時(shí)障礙物位姿信息，將障礙物信息實(shí)例化為障礙物地圖實(shí)體；

步驟3、建立步驟1，2中得到的靜態(tài)地圖和障礙物地圖中的實(shí)體相互間語(yǔ)義關(guān)系，最終得到用于無(wú)人車的語(yǔ)義地圖。

如圖7，為一段真實(shí)地圖的建模示例圖，其中包括了一個(gè)十字路口，一個(gè)掉頭，多個(gè)路段以及其他地圖元素，其關(guān)鍵元素都用箭頭標(biāo)識(shí)了出來(lái)，其地面標(biāo)識(shí)、路邊標(biāo)識(shí)分別只取了一個(gè)作為示意。首先，獲取地圖詳細(xì)數(shù)據(jù)；然后將地圖詳細(xì)數(shù)據(jù)按照語(yǔ)義地圖概念結(jié)構(gòu)分為不同類別地圖元素并且根據(jù)前述概念結(jié)構(gòu)實(shí)例化為靜態(tài)路網(wǎng)實(shí)體，如圖7所示，其中橫向與縱向的道路代表了兩個(gè)整體路段實(shí)體，十字路口實(shí)體為連接點(diǎn)002，掉頭實(shí)體為連接點(diǎn)001，每個(gè)路段都是通過(guò)連接點(diǎn)與其他路段相連，道路中間虛線箭頭代表了連接約束實(shí)體，與連接點(diǎn)002關(guān)聯(lián)，連接點(diǎn)002此處應(yīng)有12個(gè)連接約束實(shí)體，分別代表不同方向路段通過(guò)連接點(diǎn)002而存在的連接關(guān)系，此處只標(biāo)注了部分連接約束實(shí)體，其他地圖元素諸如車道線、車道、道路隔離帶、邊界等等都已經(jīng)在圖7中標(biāo)注；將前面完成的地圖元素實(shí)體之間存在的語(yǔ)義關(guān)系建立起來(lái)，如路段003存在車道為車道003和車道004，車道003存在左車道線為車道線002，同向左邊車道為車道004，其他實(shí)體間的屬性以此類推，由于全部關(guān)聯(lián)內(nèi)容比較多，不詳細(xì)描述。將每個(gè)實(shí)體的對(duì)象屬性和數(shù)據(jù)屬性一一建立；通過(guò)感知系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取障礙物位姿信息，并且根據(jù)前述概念結(jié)構(gòu)實(shí)例化為障礙物地圖實(shí)體，將障礙物實(shí)體與靜態(tài)路網(wǎng)實(shí)體建立起語(yǔ)義關(guān)系；最后，將前面步驟中得到的靜態(tài)路網(wǎng)實(shí)體、實(shí)時(shí)障礙物地圖實(shí)體以及它們的關(guān)聯(lián)統(tǒng)籌起來(lái)，得到語(yǔ)義地圖。

本發(fā)明提供一種基于無(wú)人車的語(yǔ)義地圖的應(yīng)用方法，通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊實(shí)時(shí)障礙物信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)人車的場(chǎng)景理解，輔助無(wú)人車決策。

實(shí)施例二：

如圖8所示，其地圖語(yǔ)義信息皆在圖7中，紅色方塊代表無(wú)人車當(dāng)前位置，當(dāng)前無(wú)人車行駛至接近連接點(diǎn)(連接點(diǎn)可能包括路口、掉頭以及車道數(shù)增減處等區(qū)域)，通過(guò)實(shí)時(shí)感知獲取無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊障礙物信息，通過(guò)語(yǔ)義推理得到與無(wú)人車相對(duì)位姿，并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊障礙物相對(duì)位姿進(jìn)行語(yǔ)義推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息，從而輔助無(wú)人車做出行為決策。圖8中發(fā)現(xiàn)前方存在障礙物車輛002(與障礙物距離為7m、障礙物速度為0、障礙物運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橥?、右前方存在障礙物車輛001(與障礙物距離為15m、障礙物速度為0、障礙物運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橥?以及右邊存在障礙物車輛003(與障礙物距離為2m、障礙物速度為0、障礙物運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橥?，因此判斷無(wú)人車應(yīng)該停車；同時(shí)，如圖9所示為一段推理過(guò)程示意，根據(jù)全局路徑規(guī)劃知道自車下個(gè)路口轉(zhuǎn)向?yàn)樽筠D(zhuǎn)，同時(shí)自車所屬車道為車道004，路段003存在車道車道004，關(guān)聯(lián)連接點(diǎn)為連接點(diǎn)002，連接點(diǎn)002存在連接約束為連接約束004(所屬概念類:左轉(zhuǎn)向連接約束(所屬父類：連接約束)、起始路段:路段003、目標(biāo)路段:路段008)，因此可以進(jìn)行語(yǔ)義推理從而預(yù)知下一個(gè)要到達(dá)的路段為路段008，通過(guò)路段008可以得到其所在局部地圖信息，幫助無(wú)人車預(yù)先知道下一個(gè)要到達(dá)的局部地圖信息，具體步驟如下：

步驟1、通過(guò)無(wú)人車全局規(guī)劃系統(tǒng)獲取無(wú)人車目標(biāo)行駛路徑，并通過(guò)GPS/INS定位定向系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人車當(dāng)前位姿；

步驟2、通過(guò)無(wú)人車環(huán)境感知系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知周邊障礙物信息，通過(guò)語(yǔ)義推理得到它們與無(wú)人車之間的相對(duì)位姿；

步驟3、通過(guò)語(yǔ)義地圖、全局規(guī)劃路徑、無(wú)人車當(dāng)前位姿以及周邊障礙物相對(duì)位姿進(jìn)行語(yǔ)義推理得到無(wú)人車局部場(chǎng)景信息；

步驟4、根據(jù)不同場(chǎng)景信息輔助無(wú)人車做出不同決策。

總之，本發(fā)明涉及一種基于本體論的無(wú)人車語(yǔ)義地圖模型構(gòu)建方法的方法，可以應(yīng)用在無(wú)人車軟件系統(tǒng)中，幫助無(wú)人車?yán)斫鈭?chǎng)景信息。本發(fā)明構(gòu)建的語(yǔ)義地圖模型專門針對(duì)無(wú)人車所關(guān)注的地圖信息要素進(jìn)行模型構(gòu)建，能準(zhǔn)確表達(dá)無(wú)人車可能面臨的場(chǎng)景，并且地圖元素以及交通參與者之間都存在著語(yǔ)義關(guān)系，通過(guò)本發(fā)明提供的語(yǔ)義地圖應(yīng)用方法能夠幫助無(wú)人車快速理解其所在場(chǎng)景。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，但并不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些內(nèi)容。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)這些實(shí)施進(jìn)行若干調(diào)整、修改，本發(fā)明的保護(hù)范圍有所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容限定。