用于确定相对于数字地图的位置的方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示一种确定交通工具(100)相对于数字地图的纵向位置的方法，其中通过使用至少一个测距传感器扫描所述交通工具周围的横向环境来确定实时扫描数据(200、202)，所述实时扫描数据包括一或多个深度图，每一深度图表示针对多个纵向位置及高度的到所述横向环境中的表面的经测量的横向距离。检索针对所述交通工具(100)相对于所述数字地图的所认为的当前纵向位置的与所述数字地图相关联的定位参考数据，且通过计算互相关来将其与所述实时扫描数据(200、202)进行比较以确定纵向偏移。基于所述纵向偏移调整所述所认为的当前纵向位置以确定所述交通工具(100)相对于所述数字地图的所述纵向位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于改进相对于数字地图的定位精度的方法及系统，且所述方法及系统是高度及全自动驾驶应用所需的。更具体来说，本专利技术的实施例涉及参考数据的产生(例如，通过众包技术)、所述参考数据的格式以及通过与来自交通工具的经感测数据的比较来使用所述参考数据以在数字地图上准确定位交通工具。
技术介绍
近年来，交通工具配备有导航装置已经变得普遍，所述导航装置可呈可移除地定位在交通工具内的便携式导航装置(PND)的形式或呈集成到交通工具中的系统的形式。这些导航装置包括用于确定所述装置的当前位置的构件；通常为全球导航卫星系统(GNSS)接收器，例如GPS或GLONASS。然而，应了解，可使用其它手段，例如使用移动电信网络、表面信标或类似物。导航装置还可访问代表交通工具正在其上行进的可导航网络的数字地图。数字地图(或有时称为数学图)以其最简单的形式实际上是含有表示节点(最常见地表示道路交叉点)以及表示那些交叉点之间的道路的那些节点之间的线的数据的数据库。在更详细的数字地图中，线可被划分成由起始节点及结束节点定义的区段。这些节点可为“真实的”其中其表示最少3条线或区段相交的道路交叉点，或其可为“人工的”其中其被提供为未在一端或两端由真实节点界定的区段的锚点以尤其提供用于特定路段的形状信息或识别沿着道路的所述道路的某些特性(例如速度限制)在其处改变的位置的手段。在实际上所有现代数字地图中，节点和区段进一步由各种属性界定，这些属性再次由数据库中的数据表示。举例来说，每一节点通常将具有地理坐标以界定其真实世界位置，例如，纬度和经度。节点通常还将具有与其相关联的实况数据，其指示在交叉点处是否可能从一条道路移动到另一条道路；而区段也将具有相关属性，例如允许的最大速度、车道大小、车道数量、中间是否存在分隔物等等。出于本申请案的目的，此形式的数字地图被称为“标准地图”。导航装置经布置以能够使用所述装置的当前位置以及标准地图来执行多个任务，例如关于所确定的路线的引导，以及基于所确定的路线提供相对于当前位置或预测的未来位置的交通及行进信息。然而，已认识到，标准地图内所含有的数据不足以用于各种下一代应用，例如高度自动驾驶，其中交通工具能够在没有来自驾驶员的输入的情况下自动控制(例如)加速度，制动及转向，且甚至是完全自动化的“自驾”交通工具。对于此类应用，需要更精确的数字地图。此更详细的数字地图通常包括三维向量模型，其中道路的每一车道连同与其它车道的连接性数据一起被单独表示。出于本申请案的目的，此形式的数字地图将被称为“规划地图”或“高清晰度(HD)地图”。图1中展示规划地图的部分的表示，其中每一条线表示车道的中心线。图2展示规划地图的另一示范性部分，但是这次覆盖在道路网络的图像上。这些地图内的数据通常精确到一米以内，甚至更小，且可使用各种技术来收集。用于收集数据以构建此类规划地图的一种示范性技术是使用移动地图绘制系统；其实例描绘于图3中。移动地图绘制系统2包括勘测交通工具4、安装在交通工具4的顶部8上的数码相机40及激光扫描仪6。勘测交通工具2进一步包括处理器10、存储器12及收发器14。另外，勘测交通工具2包括绝对定位装置2(例如GNSS接收器)及包含惯性测量单元(IMU)及距离测量仪器(DMI)的相对定位装置22。绝对定位装置20提供交通工具的地理坐标，且相对定位装置22用于提高由绝对定位装置20测量的坐标的精度(且在无法接收来自导航卫星的信号的那些情况下替换绝对定位装置)。激光扫描仪6、相机40、存储器12、收发器14、绝对定位装置20及相对定位装置22皆经配置用于与处理器10通信(如由线24指示)。激光扫描仪6经配置以使激光束以3D方式扫描遍及环境，且创建表示环境的点云；每一点指示激光束从其反射的物体的表面的位置。激光扫描仪6还经配置为飞行时间激光测距仪以便测量到激光束在物体表面上的每一入射位置的距离。在使用中，如图4所展示，勘测交通工具4沿道路30行进，道路30包括其上涂有道路标记34的表面32。处理器10根据使用绝对定位装置20及相对定位装置22测量的位置及定向数据来确定交通工具4在任何时刻的位置和定向，且用合适时戳将数据存储于存储器12中。另外，相机40重复地捕获道路表面32的图像以提供多个道路表面图像；处理器10将时戳添加到每一图像并将图像存储于存储器12中。激光扫描仪6还重复地扫描表面32以提供至少多个经测量的距离值；处理器将时戳添加到每一距离值并将其存储于存储器12中。图5及6中展示从激光扫描仪6获得的数据的实例。图5展示3D视图，且图6展示侧视图投影；每一图片中的颜色表示到道路的距离。从这些移动地图绘制交通工具获得的所有数据可经分析且用于创建由交通工具行进的可导航(或道路)网络的部分的规划地图。申请人已认识到，为了将此类规划地图用于高度及完全自动化的驾驶应用，需要以高准确度知晓交通工具相对于规划地图的位置。使用导航卫星或地面信标确定装置的当前位置的传统技术提供准确度为约5到10米的装置的绝对位置；接着，将此绝对位置与数字地图上的对应位置匹配。虽然此准确度水平对于大多数传统应用是足够的，但对于下一代应用来说，其不够准确，在下一代应用中相对于数字地图的位置要求在亚米准确度下，甚至当在道路网络上高速行进时也要求具有此准确度。因此，需要改进的定位方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种持续确定交通工具相对于数字地图的纵向位置的方法；所述数字地图包括表示交通工具沿其行进的可导航网络(例如，道路网络)的可导航元素(例如，道路)的数据。所述方法包括：接收通过扫描所述交通工具周围的横向环境而获得的实时扫描数据；检索针对所述交通工具相对于所述数字地图的所认为的当前纵向位置的与所述数字地图相关联的定位参考数据，其中所述定位参考扫描数据包括所述所认为的当前纵向位置周围的所述横向环境的参考扫描，任选地其中已贯穿整个所述数字地图从先前已沿路线行进的至少一个装置获得所述参考扫描；将所述实时扫描数据与所述定位参考扫描数据进行比较以确定所述实时扫描数据与所述定位参考扫描数据之间的纵向偏移；以及基于所述纵向偏移来调整所述所认为的当前纵向位置。因此，根据本专利技术的第一方面，交通工具相对于数字地图的位置因此总是可以高准确度获知。现有技术中的实例已尝试通过将所收集的数据与沿着路线的预定地标的已知参考数据进行比较来确定交通工具的位置。然而，地标可能稀疏地分布在许多路线上，从而导致当交通工具在地标之间行进时交通工具位置的显著估计误差。这在例如高度自动驾驶系统的情况下是一个问题，其中此类误差可导致灾难性后果，例如导致严重损伤或生命损失的交通工具碰撞事故。本专利技术的第一方面通过具有贯穿整个数字地图的参考扫描数据并通过实时扫描交通工具周围的横向环境来解决此问题。以此方式，本专利技术的第一方面允许比较实时扫描数据与参考数据，使得交通工具相对于数字地图的位置总是以高准确度获知。所认为的当前纵向位置可至少最初从绝对定位系统获得，例如卫星导航装置(例如GPS，GLONASS)、欧洲伽利略定位系统、COMPASS定位系统或IRNSS(印度区域导航卫星系统)。然而，应了解，可使用其它位置确定手段，例如使用移动电信、表面信标或类似物。数字地图可包括表示可导航网络的可导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定交通工具相对于数字地图的纵向位置的方法，所述数字地图包括表示所述交通工具沿其行进的可导航网络的可导航元素的数据，所述方法包括：通过使用至少一个测距仪传感器扫描所述交通工具周围的横向环境来确定实时扫描数据，所述实时扫描数据包括一或多个深度图，每一深度图表示针对多个纵向位置及高度的到所述横向环境中的表面的经测量的横向距离；检索针对所述交通工具相对于所述数字地图的所认为的当前纵向位置的与所述数字地图相关联的定位参考数据，其中所述定位参考数据包括一或多个深度图，每一深度图表示针对多个纵向位置及高度的到所述横向环境中的表面的所述横向距离；通过计算互相关来将所述实时扫描数据与所述定位参考数据进行比较，以确定所述实时扫描数据与所述定位参考数据之间的纵向偏移；以及基于所述纵向偏移调整所述所认为的当前纵向位置以确定所述交通工具相对于所述数字地图的所述纵向位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 GB 1407643.41.一种确定交通工具相对于数字地图的纵向位置的方法，所述数字地图包括表示所述交通工具沿其行进的可导航网络的可导航元素的数据，所述方法包括：通过使用至少一个测距仪传感器扫描所述交通工具周围的横向环境来确定实时扫描数据，所述实时扫描数据包括一或多个深度图，每一深度图表示针对多个纵向位置及高度的到所述横向环境中的表面的经测量的横向距离；检索针对所述交通工具相对于所述数字地图的所认为的当前纵向位置的与所述数字地图相关联的定位参考数据，其中所述定位参考数据包括一或多个深度图，每一深度图表示针对多个纵向位置及高度的到所述横向环境中的表面的所述横向距离；通过计算互相关来将所述实时扫描数据与所述定位参考数据进行比较，以确定所述实时扫描数据与所述定位参考数据之间的纵向偏移；以及基于所述纵向偏移调整所述所认为的当前纵向位置以确定所述交通工具相对于所述数字地图的所述纵向位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过扫描所述交通工具的左侧及所述交通工具的右侧两者上的所述横向环境来获得所述实时扫描数据，以便确定被组合成合成图像的所述交通工具的所述左侧的深度图及所述交通工具的所述右侧的深度图。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述定位参考数据包括表示针对多个纵向位置及高度的到所述交通工具的所述左侧上的所述横向环境中的表面的所述横向距离的深度图，及表示针对多个纵向位置及高度的到所述交通工具的所述右侧上的所述横向环境中的表面的所述横向距离的深度图。4.根据权利要求3所述的方法，其中表示针对多个纵向位置及高度的到所述交通工具的所述左侧上的所述横向环境中的表面的所述横向距离的所述深度图及表示针对多个纵向位置及高度的到所述交通工具的所述右侧上的所述横向环境中的表面的所述横向距离的所述深度图经组合成合成图像。5.根据权利要求4所述的方法，当从属于权利要求2时，其中在所述实时扫描数据的所述合成图像与所述定位参考数据的所述图像之间计算所述互相...

【专利技术属性】
技术研发人员：克日什托夫·米克萨，布拉泽伊·库比亚克，拉法尔·扬·格利什琴斯基，
申请(专利权)人：通腾全球信息公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL