使用地图的车辆部件控制制造技术

用于基于车辆位置调整车辆部件的方法和系统包括：从车辆上的惯性测量单元获得动态数据；利用处理器从自IMU获得的数据和早先已知的车辆位置导出关于当前车辆位置的信息；以及使用处理器来调整所导出的当前车辆位置以获得校正的当前车辆位置。使用与IMU具有固定关系的相机组件获得外部车辆区域的至少一个图像，识别每个图像中的多个地标，分析每个图像以导出关于每个地标的位置信息，从地图数据库获得关于每个地标的位置信息，以及基于识别的差异调整导出的当前车辆位置以获得校正的当前车辆位置。基于校正的当前车辆位置来改变车辆部件的操作。

Vehicle Component Control Using Maps

The methods and systems for adjusting vehicle components based on vehicle position include: obtaining dynamic data from inertial measurement units on vehicles; deriving information about current vehicle position from data obtained from IMU and previously known vehicle positions by processors; and using processors to adjust the derived current vehicle position to Get the corrected current vehicle position. At least one image of the external vehicle area is obtained by using camera components with fixed relationship with IMU, multiple landmarks in each image are identified, each image is analyzed to derive the location information of each landmark, the location information of each landmark is obtained from the map database, and the derivation is adjusted based on the difference of recognition. Current vehicle position to obtain the corrected current vehicle position. The operation of vehicle components is changed based on the corrected current vehicle position.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用地图的车辆部件控制
本专利技术总体上涉及使用地图和图像来定位车辆以代替全球导航卫星系统(GNSS)、然后使用车辆位置来控制一个或多个车辆部件例如导航系统的显示器、车辆转向或引导系统、车辆油门系统和车辆制动系统的系统、布置和方法。提供了使用高度准确的车辆位置确定的路线引导和自动车辆操作。
技术介绍
关于背景信息的详细讨论在第6,405,132号、第7,085,637号、第7,110,880号、第7,202,776号、第9,103,671号和第9,528,834号美国专利中进行了阐述。相关的其他现有技术包括第7,456,847号、第8,334,879号、第8,521,352号、第8,676,430号和第8,903,591号美国专利。
技术实现思路
基于高度精确的车辆位置来调整车辆部件的方法和系统包括：从车辆上的惯性测量单元(IMU)获得动态数据，使用处理器从来自惯性测量单元的数据和早先已知的车辆位置导出关于当前车辆位置的信息，并且使用处理器来调整导出的当前车辆位置以获得校正的当前车辆位置。该后一步骤需要使用车辆上的至少一个相机组件获得车辆外部区域的至少一个图像，每个相机组件与IMU处于固定关系，识别每个获得的图像的多个地标，使用处理器分析每个图像以导出关于每个地标的位置信息，从地图数据库获得关于每个识别的地标的位置信息，以及使用处理器识别从每个图像导出的关于每个地标的位置信息与从地图数据库获得的关于相同地标的位置信息之间的差异。最后，基于所识别的差异使用处理器来调整导出的当前车辆位置，以获得经校正的当前车辆位置，用于改变车辆部件操作。用于执行本文所述的专利技术的各种硬件和软件元件以系统图、框图、流程图和神经网络算法和结构的描述的形式来进行说明。附图说明下列附图示出了优选实施方式：图1示出了具有四个GNSS卫星的WADGNSS系统，该四个GNSS卫星将位置信息发送给车辆和基站，基站进而将差分校正信号直接或间接地发送给车辆。图2是表示GNSS系统和惯性测量单元(IMU)的组合的图示。图3A示出了具有相机和两个GNSS天线以及用于操作根据本专利技术的系统的电子器件包的车辆。图3B是图3A中所示的电子器件包的细节。图3C是图3A中所示的相机和GNSS天线的细节。图3D示出了两台相机的使用。图4A是使用相机的本专利技术的实施方式，图4B示出了2个不并置的相机的使用。图5A示出了第一实施方式，其中根据本专利技术的系统被集成到具有并入车辆的A柱中的相机组件的生产车辆中。图5B示出了类似于图5A中所示的实施方式，其中根据本专利技术的系统包含提供接近180度总视场(FOV)的第三相机。图5C示出了与图5A中所示的相似的实施方式，其中根据本专利技术的系统包括两个并置的相机组件。图6是图3B的电子系统的框图。图7是关于如何利用摄影测量法校正IMU误差的流程图，以消除对允许车辆使用地标和地图定位自身的GNSS卫星的需求。图8是为创建地图而在云中进行计算的流程图。图9是为压缩图像而在车辆上进行计算的流程图。图10A示出了镜头图像桶形畸变，图10B示出了使用滚动快门相机时引起的失真。具体实施方式所示的实施方式可以共同考虑为普通车辆的一部分。1.精确导航的一般性讨论图1示出了诸如GPS的GNSS的指定为SV1、SV2、SV3和SV4的四个卫星2的现有技术布置，卫星系统例如通过与基站20和21相关联的天线22向基站20和21的接收器发送位置信息。基站20、21通过诸如第二天线16的相关发射器站点将差分校正信号发送到地心或近地轨道(LEO)卫星30或通过某个其他路径发送到因特网。LEO卫星30向车辆18发送差分校正信号，或者从因特网或其他方便的路径获得修正。对于WADGNSS，基站20、21中的一个或多个基站接收并且对从覆盖所考虑的区域的多个基站20、21接收的所有信号执行数学分析，并且形成对整个地区GNSS信号上的误差的数学模型。图2是示出系统50的图示，其显示了GNSS和DGNSS(差分全球导航卫星系统)处理系统42和惯性测量单元(IMU)44的组合40。GNSS系统包括用于处理来自GNSS卫星系统(在图1中示出)的卫星2的信息、来自DGNSS系统的LEO卫星30的信息和来自IMU44的数据的单元。优选地，IMU44包含一个或多个加速度计和一个或多个陀螺仪，例如三个加速度计和三个陀螺仪。而且，IMU44可以是与用作校正单元的GNSS和DGNSS处理系统42集成的MEMS封装的IMU。地图数据库48与导航系统46一同工作，以向车辆18的驾驶员提供信息(见图1)，例如他/她在地图显示器上的位置、路线引导、速度限制、道路名称等。其也可用于警告驾驶员车辆的运动被确定为偏离车辆的正常运动或操作。地图数据库48包含精确到几厘米(1σ)的道路地图，即道路车道边界和道路边界的数据以及所有停车标志和交通灯及其他交通管制设备的位置，比如其他类型的道路标志。可以相对于地图数据库48中的数据分析车辆的运动或操作，例如关于行驶车道边界的数据，由交通管制设备提供或施加的指令或限制等，以及与探测车辆的正常运动或操作的偏差。导航系统46连接到GNSS和DGNSS处理系统42。如果结合到导航系统46的车辆控制或驾驶员信息系统45检测到警报情况，则警告驾驶员。驾驶员信息系统45包括警报器、灯、蜂鸣器或其他可闻噪音、和/或用于黄线和“驶离道路”情况的模拟隆起带以及用于停车标志和交通灯违章的组合灯和警报器。驾驶员信息系统45可以只是声音或者如在模拟隆起带中一样声音和振动。可使用称为实时动态(RTK)差分系统的局部区域差分校正系统，作为为创建精确地图所选择的系统。在这个系统中，建立本地站点，随着时间的推移确定其在毫米级别内的确切位置。使用这些信息，本地站点能够为附近的移动车辆提供校正，使他们能够确定其在几厘米范围内的位置。RTK基站通过将其估算位置随时间的变化进行平均来确定其位置，从而对GNSS信号中的误差进行平均。通过这种方法，其收敛到精确的定位。当RTK基站或车辆确定位置时，意味着RTK基站处或车辆处的硬件和/或软件配置为接收信号或数据并从中导出位置。在实施中，RTK站点通常相隔30到100公里。但是，在涉及多路径问题的城市地区，这样的站点可能会以接近数十到数百米的距离放置。2.地图创建，基于摄影测绘的测图系统的描述从卫星照片创建的地图可用于世界大部分地区。这些地图显示了地形的性质，包括道路和附近的道路结构。例如，这种道路的准确性被限制在数米，并且这种卫星创建的地图通常对于车辆路线引导和例如在本文中描述的其他目的而言不够准确。各种测绘公司通过部署特殊的测绘车辆来提供对地图的重要修正，通常通过使用激光定位器或激光雷达技术，例如利用世界上许多地方的车辆，创建现在广泛用于路线引导的地图。但是，这样的地图只能精确到数米。尽管这对于路线引导来说足够了，但是对于自动车辆引导需要额外的精确度，其中需要厘米级精度以防止车辆穿越车道标记、驶离道路和/或撞击固定对象，例如杆、树或路缘。特别地，在低能见度的情况下，问题是激光雷达系统可能具有边际值。本文描述的技术解决了这个问题并为地图提供了厘米级精确度。本专利技术的方法是利用多个探测车辆来完成测绘功能，或者是各自配备有如下所述的一个或多个相机、IMU和精确的RT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车辆位置调整车辆部件的方法，包括：从所述车辆上的惯性测量单元获得动态数据；使用处理器从由所述惯性测量单元获得的数据和较早已知的车辆位置导出关于当前车辆位置的信息；使用所述处理器通过以下步骤调整所导出的当前车辆位置以获得经校正的当前车辆位置：使用车辆上的至少一个相机组件获得所述车辆外部区域的至少一个图像，至少一个所述相机组件中的每一个均与所述惯性测量单元处于固定关系；识别至少一个获得的图像中的多个地标，使用所述处理器分析至少一个获得的图像以导出关于每个所述地标的位置信息；从地图数据库获得关于每个所识别的地标的位置信息；使用处理器识别关于从至少一个获得的图像导出的每个地标的位置信息与从所述地图数据库获得的关于相同地标的位置信息之间的差异；以及使用所述处理器基于所识别的差异来调整所导出的当前车辆位置以获得所述经校正的当前车辆位置；以及基于所述经校正的当前车辆位置改变车辆部件的操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.08 US 62/276,4811.一种基于车辆位置调整车辆部件的方法，包括：从所述车辆上的惯性测量单元获得动态数据；使用处理器从由所述惯性测量单元获得的数据和较早已知的车辆位置导出关于当前车辆位置的信息；使用所述处理器通过以下步骤调整所导出的当前车辆位置以获得经校正的当前车辆位置：使用车辆上的至少一个相机组件获得所述车辆外部区域的至少一个图像，至少一个所述相机组件中的每一个均与所述惯性测量单元处于固定关系；识别至少一个获得的图像中的多个地标，使用所述处理器分析至少一个获得的图像以导出关于每个所述地标的位置信息；从地图数据库获得关于每个所识别的地标的位置信息；使用处理器识别关于从至少一个获得的图像导出的每个地标的位置信息与从所述地图数据库获得的关于相同地标的位置信息之间的差异；以及使用所述处理器基于所识别的差异来调整所导出的当前车辆位置以获得所述经校正的当前车辆位置；以及基于所述经校正的当前车辆位置改变车辆部件的操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述处理器基于所识别的差异来调整导出的当前车辆位置以获得所述经校正的当前车辆位置的步骤包括改变所述处理器从所述惯性测量单元获得的数据和较早已知的车辆位置导出关于车辆位置的信息的方式。3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于经校正的当前车辆位置来改变所述车辆部件的步骤包括在所述车辆的显示器上显示经校正的当前车辆位置，使得正在改变的所述车辆部件为显示器。4.根据权利要求1所述的方法，其中仅当基于卫星的定位服务不可用时才执行调整所导出的当前车辆位置以获得经校正的当前车辆位置的步骤。5.如权利要求1所述的方法，还包括：在车辆中安装所述地图数据库并且在安装的地图数据库中包括关于多个地标的标识信息和关于多个地标中的每一个的位置信息，从所述地图数据库获得关于每个识别的地标的位置信息的步骤包括向所述地图数据库提供每个识别的地标的标识并且作为响应获得关于提供的地标的位置信息。6.如权利要求1所述的方法，还包括通过以下步骤生成所述地图数据库：使用在移动车道上移动的测绘车辆上的至少一个相机组件获得其上行驶车辆的行驶车道周围区域的图像，使用处理器识别由所述测绘车辆获得的图像中的地标，使用卫星定位系统确定所述测绘车辆的位置，使得所述测绘车辆获得每个图像的位置准确已知，以及当获得包含地标的图像时，考虑到确定的测绘车辆位置，使用摄影测量确定每个识别的地标的位置，确定每个识别的地标的位置的步骤包括：使用在行驶车道上移动的测绘车辆上的至少一个相机组件获得车辆行驶在其上的行驶车道周围区域的图像，直到对于每个识别的标志获得两个图像；以及当获取所述两个图像中的每一个时，使用所述处理器从绘制到来自所确定的测绘车辆位置的所述两个图像中地标上的共同点的两个虚拟向量的交集计算识别的标志的位置。7.根据权利要求6所述的方法，其中，使用至少一个相机组件在行驶车道上移动的地图车辆上获得车辆行驶的行驶车道周围区域的图像的步骤包括获得图像，直到对于每个识别的标志至少获得三个图像，以及当获得包含地标的图像时，考虑到车辆的确定位置，使用摄影测量确定每个识别的地标的位置的步骤包括使用实时动态(RTK)提供对所有三个获得图像中的地标位置的估计值。8.根据权利要求1所述的方法，其中，分析至少一个获得的图像以导出关于每个地标的位置信息的步骤包括确定所述惯性测量单元的坐标和获得至少一个图像的所述至少一个相机组件的指向方向。9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用所述处理器基于所识别的差异来调整导出的当前车辆位置以获得经校正的当前车辆位置的步骤包括：使用处理器将包含误差的多个等式组成为所述惯性测量单元的每个坐标的未知数，所述惯性测量单元的每个坐标将校正坐标，使得从地图数据库获得的关于地标的位置信息将与从至少一个获得的图像导出的每个地标相关的位置信息一致，由此构成的等式的数量大于未知误差的数量；以及使用处理器求解组合方程以确定误差未知数。10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述车辆上的至少一个相机组件获得所述车辆外部区域的至少一个图像的步骤包括获得n个图像，每个所述图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·百利得，温德尔·C·约翰逊，欧莱珊德·里奥耐茨，威尔伯·E·杜瓦尔，奥莱克桑德尔·肖斯塔，维亚切斯拉夫·索库仁科，
申请(专利权)人：国际智能技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US