用于車輛自定位的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛自定位的裝置和方法，特別涉及能夠使用攝像機和雷達檢測地標(biāo)信息并選擇性地融合所檢測到的地標(biāo)信息來精確識別本車位置、當(dāng)前車輛位置的用于車輛自定位的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對自主車輛(autonomous vehicle)的興趣日益增加，能夠在市區(qū)精確估算本車位置的定位方法變得更為重要。自主車輛基于精確地圖行駛。不過，如果車輛的駕駛者不知道當(dāng)前車輛在精確地圖中什么位置，那么該精確地圖是無用的。近年來，人們已經(jīng)對通過使用具有非常高的測距精度(range precis1n)的二維(2D)/三維光檢測和測距(LiDAR:light detect1n and ranging)掃描地圖環(huán)境，然后將當(dāng)前掃描的數(shù)據(jù)與基于所掃描的地圖環(huán)境信息的地標(biāo)信息進行比較來進行定位的方法進行了大量研究。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)使用非常昂貴的傳感器例如LiDAR傳感器，因此其不大可能被實際應(yīng)用于車輛。而且，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過比較掃描數(shù)據(jù)與地標(biāo)信息來測量車輛位置的方法在周圍環(huán)境改變時不具有足夠的穩(wěn)健性(robustness)。
[0004]而且，現(xiàn)有技術(shù)只使用一種測距傳感器信息，因此并不適用于復(fù)雜的市區(qū)環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，而現(xiàn)有技術(shù)所實現(xiàn)的優(yōu)點被原封不動地保持。
[0006]本發(fā)明的一個方面提供車輛自定位的裝置和方法，能夠使用攝像機和雷達檢測地標(biāo)信息并選擇性地融合所檢測到的地標(biāo)信息來精確識別本車位置。
[0007]本發(fā)明的一個方面涉及一種用于車輛自定位的裝置，所述裝置包括:傳感器單元、地標(biāo)檢測器、地標(biāo)識別器和位置估算其。傳感器單元包括至少兩個傳感器，并且配置成使用所述至少兩個傳感器中的每個傳感器測量車輛周圍環(huán)境的信息。地標(biāo)檢測器配置成基于每個傳感器測量的數(shù)據(jù)，檢測地標(biāo)信息。地標(biāo)識別器配置成選擇性地組合基于所述至少兩個傳感器中的至少一個傳感器的數(shù)據(jù)測量檢測到的地標(biāo)信息，來識別地標(biāo)，并反映所融合的地標(biāo)信息，來更新概率分布。位置估算器配置成使用通過所述地標(biāo)識別器更新的概率分布來估算本車位置。
[0008]所述傳感器單元可以包括:圖像拍攝器，其配置成拍攝車輛周圍的圖像；無線監(jiān)測器，其配置成檢測車輛周圍的物體并測量與檢測到的物體之間的相對距離(relativerange)和方向；以及衛(wèi)星導(dǎo)航接收器，其配置成接收車輛的位置信息。
[0009]所述圖像拍攝器可以是選自單攝像機、立體攝像機、全向攝像機和多視圖攝像機中的任一者。
[0010]所述無線監(jiān)測器可以包括雷達(RADAR)。
[0011 ] 所述地標(biāo)檢測器可以包括:第一地標(biāo)檢測器，其配置成從車輛周圍的圖像檢測地標(biāo)信息；第二地標(biāo)檢測器，其配置成檢測通過所述無線監(jiān)測器檢測到的地標(biāo)的信息；以及第三地標(biāo)檢測器，其配置成檢測作為地標(biāo)的位置信息。
[0012]所述地標(biāo)檢測器可以使用選自卡爾曼濾波器和粒子濾波器中的任一者融合檢測到的地標(biāo)信息。
[0013]所述位置估算器可以使用所更新的概率分布估算當(dāng)前車輛最有可能所處的位置，作為該本車位置。
[0014]所述概率分布可以是高斯概率分布。
[0015]本發(fā)明的另一方面包括一種用于車輛自定位的方法，所述方法包括如下步驟:使用至少一個傳感器測量車輛周圍環(huán)境的信息；基于由所述至少一個傳感器測量的數(shù)據(jù)，檢測地標(biāo)信息；通過選擇性地組合基于所述至少一個傳感器的數(shù)據(jù)測量檢測到的地標(biāo)信息來識別地標(biāo)；通過反映識別到的地標(biāo)來更新概率分布；以及使用所更新的概率分布來估算本車位置。
[0016]在測量信息的步驟中，可以分別通過攝像機、雷達和全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器測量車輛的周圍環(huán)境信息。
[0017]在識別地標(biāo)的步驟中，當(dāng)車輛位于GPS陰影區(qū)時，可以融合通過所述攝像機和所述雷達檢測到的地標(biāo)信息來識別地標(biāo)。
[0018]在檢測地標(biāo)信息的步驟中，可以在地圖數(shù)據(jù)上選擇與每個檢測到的地標(biāo)信息對應(yīng)的候選區(qū)域。
[0019]在檢測地標(biāo)信息的步驟中，可以通過測量當(dāng)前車輛的移動速度來檢測區(qū)域是否擁堵，并從按時間分類的長期擁堵區(qū)域信息數(shù)據(jù)庫中檢測作為地標(biāo)信息的長期擁堵候選區(qū)域。
[0020]在識別地標(biāo)的步驟中，可以通過使用選自卡爾曼濾波器和粒子濾波器中的至少一者，融合檢測到的地標(biāo)信息。
[0021 ] 所述概率分布可以是高斯概率分布。
[0022]在估算本車位置的步驟中，可以估算當(dāng)前車輛最有可能所處的位置，作為本車位置。
【附圖說明】
[0023]結(jié)合附圖，通過下列【具體實施方式】，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。
[0024]圖1示出本發(fā)明原理的示例性實施例的用于車輛自定位的裝置的塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2示出本發(fā)明原理的示例性實施例的用于車輛自定位的方法的流程圖。
[0026]圖3a至圖3d示出本發(fā)明原理的示例性實施例的概率分布更新的例示圖。
【具體實施方式】
[0027]在下文中，參考附圖更詳細(xì)地對本發(fā)明原理的示例性實施例進行說明。
[0028]本發(fā)明原理的示例性實施例可以使用傳感器例如攝像機和雷達檢測地標(biāo)信息，并基于所檢測到的地標(biāo)信息識別本車位置。在這里，地標(biāo)是指車輛所處環(huán)境內(nèi)的可區(qū)別特征(distinguishable feature)。
[0029]圖1示出本發(fā)明原理的示例性實施例的用于車輛自定位的裝置的塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]參照圖1，用于車輛自定位的裝置可以包括傳感器單元10、地標(biāo)檢測器20、地標(biāo)識別器30、位置估算器40、存儲器50、顯示器60等。
[0031]傳感器單元10可以包括至少兩個傳感器，并且可以配置成測量車輛周圍環(huán)境的信息。傳感器單元10可以包括圖像拍攝單元11、無線監(jiān)測器12、衛(wèi)星導(dǎo)航接收器13等。
[0032]圖像拍攝器11可以對車輛周圍的圖像(例如，前方圖像，后方圖像，側(cè)方圖像等等)進行拍攝。在此情況下，圖像拍攝器11可以被實施為單攝像機(single camera)、立體攝像機、全向攝像機(omn1-direct1nal camera)、多視圖攝像機(mult1-view camera)等坐寸。
[0033]無線監(jiān)測器12可以發(fā)射電磁波并接收經(jīng)物體反射而返回的回波信號(echosignal)，以測量該物體范圍(range)或離該物體的距離、海拔、方位、速度等的信息。無線監(jiān)測器12可以被實施為雷達(RADAR)，其使用無線電波(rad1 wave)的特性檢測物體(例如，物體的外形)并測量其相對距離和方向。就是說，無線監(jiān)測器12檢測位于車輛周圍的地標(biāo)(物體)并測量相對距離和方向。
[0034]衛(wèi)星導(dǎo)航接收器13可以是全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器，其接收從衛(wèi)星播出的導(dǎo)航信息。衛(wèi)星導(dǎo)航接收器13可以使用導(dǎo)航信息(例如，GPS信息，GPS信號)能夠確認(rèn)車輛的當(dāng)前位置(例如，地面實況)、能夠接收衛(wèi)星信號的衛(wèi)星總數(shù)、能夠接收視線(L0S:line ofsight)中的信號的衛(wèi)星數(shù)量、當(dāng)前車輛速度、候選區(qū)域中的GPS信號的多徑度(multipathdegree)等等。
[0035]地標(biāo)檢測器20可以包括第一地標(biāo)檢測器21、第二地標(biāo)檢測器22、以及第三地標(biāo)檢測器23。
[0036]第一地標(biāo)檢測器21可以處理由圖像拍攝器11拍攝的圖像信息，以檢測地標(biāo)信息。此處，第一地標(biāo)檢測器21可以提取地標(biāo)，例如圖像信息中包括的前方車道曲率、左側(cè)和右側(cè)車道類型(例如，實線、虛線等等)、左側(cè)和右側(cè)車道顏色、車道總數(shù)、人行橫道、減速帶、限速標(biāo)志，并檢測所提取的地標(biāo)的信息。例如，第一地標(biāo)檢測器21可以檢測地標(biāo)信息，例如“距當(dāng)前車輛前方20m處有人行橫道”。在此情況下，第一地標(biāo)檢測器21可以基于檢測到的地標(biāo)的信息(例如，地標(biāo)信息)在地圖數(shù)據(jù)上選擇候選。
[0037]第二地標(biāo)檢測器22可以基于由無線監(jiān)測器12測量的數(shù)據(jù)檢測地標(biāo)信息。也