CN101842662A - 数字地图的验证 - Google Patents

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CN101842662A CN200880114405A CN200880114405A CN101842662A CN 101842662 A CN101842662 A CN 101842662A CN 200880114405 A CN200880114405 A CN 200880114405A CN 200880114405 A CN200880114405 A CN 200880114405A CN 101842662 A CN101842662 A CN 101842662A
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O·施莱纳
A·科舍尔
E·克琳
M·舍尔
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Abstract

本发明的示例性实施例指定一种估计模块，用于估计来自车辆的数字地图的数据。基于地图自身的质量信息和来自车辆的环境传感器***的测量数据执行估计。车辆的连接的驾驶员辅助***和安全***基于所述估计使用所述数字地图的数据。

Description

数字地图的验证
技术领域
本发明涉及在车辆中的数字地图的使用。具体地，本发明涉及用于估计来自数字地图的数据的估计模块，用于具有这种估计模块的车辆的驾驶员辅助***，用于具有这种估计模块的车辆的安全***，具有估计模块的车辆，用于估计来自车辆的数字地图的数据的方法，程序元素和计算机可读介质。
背景技术
如今的导航装置使用数字地图。导航装置被固定地安装在车辆中，或者可作为移动单元装配在车辆中。
在将数字地图数据用于驾驶员辅助***或安全***时，为了安全原因，这些***假设数字地图数据的质量较低。在许多情况下，数字地图数据的全部潜力(potential)没有被完全用尽。
发明内容
本发明的目的在于改善车辆中数字地图数据的使用，并且特别地用于驾驶员辅助***和安全***。
本发明指出根据独立权利要求特征的一种估计模块，用于估计来自车辆的数字地图的数据；一种驾驶员辅助***；一种安全***；一种车辆；一种方法；一种程序元素和一种计算机可读介质。可在从属权利要求中找到本发明的发展。
所述示例性实施例在相同的测量中涉及所述估计模块、所述驾驶员辅助***、所述安全***、所述车辆、所述方法、所述程序元素和所述计算机可读介质。换句话说，例如还可在所述方法、所述程序元素或所述计算机可读介质中实现以下对于所述估计模块、所述驾驶员辅助***、所述安全***或所述车辆所述的特征，反之亦然。
根据本发明一个示例性实施例，指定一种估计模块，用于估计来自车辆的数字地图的数据，其具有计算单元和接口。所述计算单元用于接受来自所述数字地图的数据，以及用于基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆中的环境传感器***的测量数据来执行所述数据的估计。所述接口被设计为将所述估计传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其中所述驾驶员辅助***和/或安全***基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
换句话说，所述计算单元可验证或确认所述数字地图数据或车辆中的整体数字地图。所述估计可基于专用地图质量特征或基于传感器数据或基于质量特征和传感器数据的组合做出。
然后，经由所述接口将估计的结果传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***。然后，所述***可使用所述估计来决定其希望使用数字地图数据的程度。如果估计的结果证明是很肯定的，例如，则驾驶员辅助***和/或安全***可相对较大地依赖于来自数字地图的相关数据。另一方面，如果估计的结果证明是相对较差的(因为例如数字地图过时或在这个特定位置不精确)，则对于驾驶员辅助或安全控制仅在很小程度上使用来自数字地图信息。
术语“数字地图”还旨在被理解为表示，在不发生任何导航的情况下的高级驾驶员辅助***(ADAS)的地图。
通过实例，所述车辆是机动车辆，例如汽车、公车、或重型货车，或者还是铁路车辆、轮船、飞机，例如直升机或小飞机，或者是例如自行车。
此外，应指出，在本发明的环境中，GPS代表所有全球导航卫星***(GNSS)，例如GPS、Galileo、GLONASS(俄国)、指南针(中国)、IRNSS(印度)、...
此时，还应指出，还可使用小区定位来执行对于车辆的位置发现。当使用GSM或UMTS网络时，这特别适合。
根据本发明的其他示例性实施例，来自数字地图的数据的估计包括对于数据的质量和/或有效性的确定。
目前，通过ADASIS论坛或在MAPS&ADAS项目指定和限定用于驾驶员辅助***的地图数据的使用。通过估计数据的质量，对于所述数据可以相比于先前用于驾驶员辅助***或安全***更大程度地使用。目前，这种***始终不得不假设数据质量较低。
根据本发明另一示例性实施例，估计模块被设计为基于来自所述环境传感器***的测量数据确定数据的有效性。
因此，使用由环境传感器***中的环境传感器测量的测量数据来确认数据。这个确认可以在其他估计步骤的上游或下游。通过实例，确认可发生在融合模块中，其在用于估计数字地图的计算单元的下游。所述融合模块还可容纳在相同计算单元(处理器)中。还可以首先发生确认，然后进行数据的估计。
在这种环境下，确认被理解为表示确定地图数据是否匹配于车辆的当前位置和环境。换句话说，这表示通过实例确定车辆是否实际在数字地图所指示的道路上。相比之下，估计包括确定地图信息实际上多么地精确。
根据本发明其他示例性实施例，所述专用地图质量信息具有从包括以下内容的组选择的至少一条信息：一条时间戳信息、一条关于记录了相关数据的测量精度的信息、一条关于车辆的测量位置和地图匹配位置之间的差的信息、一条关于数据的密度的信息、以及一条关于数据的类型的信息。
根据本发明其他示例性实施例，所述数据的估计包括数据的认证。通过实例，这种认证可通过读取向数字地图提供的适当证书来执行。
根据本发明其他示例性实施例，所述数据的估计包括数据的时间性的确定；其中所述估计模块被设计为使用到控制中心的返回通道确定数据的时间性。通过实例，所述控制中心是服务提供商。
根据本发明其他示例性实施例，从包括以下内容的组选择用于估计所述数据的来自所述环境传感器***的测量数据：关于行车道、道路标志、建筑物、和植物的信息。
因此，这个环境传感器或所述多个环境传感器观察车辆的环境。然后，使用捕获的测量数据来确定所使用的数字地图或数字地图细节是否匹配于环境，也就是说，是否有效。
根据本发明其他示例性实施例，所述估计模块被设计为估计来自移动装置上的数字地图的数据。然后将所述数字地图数据传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***。然后这个***基于所述估计使用来自移动装置上的数字地图。
根据本发明其他示例性实施例，经由所述接口传送至驾驶员辅助***和/或安全***的数据不仅包含所述估计，而且包含用于车辆的相关测量的位置数据，其包括相关属性。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种驾驶员辅助***，其用于具有上述估计模块的车辆。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种安全***，其用于具有上述估计模块的车辆。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种车辆，其具有上述估计模块。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种用于估计来自对于车辆的数字地图的数据的方法，其中由计算单元接受来自所述数字地图的数据。接下来，基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆中的环境传感器***的测量数据来执行所述数据的估计。此外，将所述估计与可能地估计的数字地图数据一起传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
此时，应指出，驾驶员辅助***或安全***由此采用如下形式，其可将估计用作确定使用数字地图数据执行车辆中的相关辅助功能或安全功能的程度的基础。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种程序元素，当在处理器上执行时，其指示所述处理器执行上述步骤。
在这种情况下，程序元素可以是一块软件的一部分，例如其存储在车辆管理的处理器上。在这个环境中，同样地，处理器可以是本发明的主题。此外，本发明的这个示例性实施例包括恰当地使用从开始的本发明的计算机程序元素，以及包括通过更新提示现有程序使用本发明的计算机程序元素。
根据本发明其他示例性实施例，指定一种计算机可读介质，其存储一种程序元素，当在处理器上执行时，其指示所述处理器执行上述步骤。
以下文本参照附图描述了本发明的示例性实施例。
附图说明
图1示出基于本发明示例性实施例的估计模块和驾驶员辅助***或安全***。
图2示出基于本发明的示例性实施例的具有控制中心的车辆。
图3示出基于本发明的示例性实施例的一种方法的流程图。
图4示出在数字地图中各个信息等级的示例性实施例。
具体实施方式
附图中的说明是示意性的，因此没有按规定比例。
在以下的附图的描述中，对于相同或类似的元素使用相同的标号。
图1示出估计模块，用于估计来自车辆的数字地图的数据；以及还示出与其连接的驾驶员辅助***或安全***104、105和适当的环境传感器***103。
估计模块具有2个子模块100、101。第一子模块100提供有来自例如头单元102(其已知为咨询娱乐***或PND 102，也就是说，具有评估的主导航***)的数字地图数据。然后，将这些数字地图数据发送至子单元106至110中的每个。还可提供其他子单元，或还可省略一个或多个子单元。
第一子单元106建立来自数字地图数据的时间戳数据与当前时间的比较。第二子单元107估计数字地图数据的测量精度。第三子单元108建立对于车辆的测量GPS位置和对于车辆的地图匹配位置之间的差。第四子单元109测量数字地图数据的频率或密度，以及第五子单元110建立数据的描述的类型。
将来自子单元计算的结果提供至第一计算单元111，后者随后将这些数据用作行数字地图数据(特别地，与车辆的当前位置相应的数字地图数据)的综合评估的基础。
然后，经由数据线路117将相关评估结果传送至第二子模块101，后者是融合(fusion)模块，例如，其通过来自环境传感器***103的测量数据来验证数字地图数据。
此时，应指出，在各个组件之间的数据传输可通过有线或无线地进行。
通过实例，环境传感器***103具有相机114、雷达传感器115和/或激光雷达传感器116。还可使用ESP传感器，其可帮助确定车辆的当前位置(例如，通过检测道路的特定特征，例如在铁路枕木或急弯处驾驶)。
同样，将测量的环境数据传送至融合模块101的计算单元112。计算单元112还可与计算单元111组合，这意味着可避免经由数据线路117的数据互换。
此外，提供接口113，其可用于将最终结果的形式的评估与可能的相关数字地图数据一起传送至驾驶员辅助***或安全***104、105。
如果数字地图数据用于驾驶员辅助***或安全***，则这些***目前还不能够做出与地图数据的质量或有效性相关的评论。然而，为了功能安全的目的通过地图信息来支持***的决定或行为(例如自动刹车或操纵行为)，这是必要的。
这是本发明的开始点。估计模块(可由2个子模块100、101构成，或由组合的综合模块构成)估计数字地图数据的质量，然后将他们转发至驾驶员辅助***或安全***。这个估计模块还可称为“安全地图模块”。
在上下文中可使用以下质量特征：
.地图信息的时间性。为此，地图中的每条信息可提供有时间戳，其指定何时记录该条信息。数据越早，数据的质量越低。
.地图中的每个位置还包含与记录这些数据的测量精度(例如使用的(D)GPS硬件的测量精度)相关的一条信息。这个测量精度越高，数据质量的估计越高。
.关于车辆的GPS位置和导航***确定的地图匹配位置之间的差。这个间隔越大，数据质量的估计越低。
.关于数据的频率。如果使用大量的点和线段或小间隔的其他元素来描述区域(section)，则相比于在使用更少的点和线段或其他元素来描述区域时，质量可估计为更高。这还可应用于与所述点、区域或其他元素相关的属性。
.关于描述的类型。如果区域被描述为直线，例如，如果相比于使用多项式、样条等，则质量可认为更低。
为了确保地图中的信息是真实的，其可提供有证书或使用其他验证方法来确认。证书或验证的类型还可用于估计地图数据的质量或可靠性。因此，相比于来自制造商或来自个人的证书，来自官方(因此来自第三方)的证书或验证方法接收更高的质量估计。
还可使用向服务提供商的返回信道来实时地估计数据的时间性。在这种情况下，可检查数据的时间性。因此，如果仍旧没有发生改变，则甚至具有旧时间戳的数据也仍旧是当前的。
还可使用验证来检查地图对于制造商是否为当前的。如果移动导航终端将地图数据上传至驾驶员辅助***，则这可能很重要。验证证书可存在于车辆中，或例如经由服务提供商从车辆外部的办公室获得。
所述的方法还可用于估计动态信息，例如排队信息。
目前所述的质量估计完全地基于来自地图自身的数据。随后或在这个估计之前，还可发生通过环境传感器的验证。由此，以下将描述几个实例：
.可使用相机来识别行车道，以及将其概况和号码与地图数据相比较。
.可使用相机来识别交通标志、交通灯或其他道路标志，以将他们与地图中的项相比较。
.可使用相机来检测关于桥梁、在道路边缘的建筑物、其他建筑物、植物(树木、森林...)的信息。这个信息可与地图中的额外信息相比较，以估计所述地图的时间性。
.可使用雷达或激光雷达传感器来识别护栏和其他物体。同样，可将这个信息与地图数据相比较。
这里所述的方法还可用于估计来自移动装置的地图数据，因此可将所述数据用于驾驶员估计***或安全***。
根据质量估计，然后可对于驾驶员估计***和/或安全***采取更大或更小范围的地图数据。因此，如果地图数据的质量估计良好，则ACC***(自适应巡航控制***)可将规则策略主要地基于这些数据。另一方面，如果质量估计较差，ACC几乎专门地依赖于环境传感器(例如雷达)。
所述的两种方法(使用专用地图数据的质量估计和使用环境传感器)还可在这个环境下单独使用，并且不必彼此需要。将图1所示的流程用作随后示例性实施例的基础。
在具有导航***的头单元102中，将地图数据存储在数据库中。通过在这种情况下的引用将时间戳和策略精度链接至各个数据，因此他们是对于所述数据的一种“属性”或“元属性”。基于GPS数据，从数据库加载与当前位置关联的数据记录，并经由例如CAN总线将其提供至具有计算单元111的模块100。然后，这个模块称为“安全地图模块”(SMM)。
现在，SMM估计这些数据，并使用上述变量(例如时间戳、测量精度、...)和证书检查地图数据的真实性。接下来，从各个质量估计来确定整体估计。因此，数据记录包括实际位置数据，其包含属性、质量估计和整体估计。
然后，通过CAN总线117将这些数据传送至融合模块101。这个融合模块将地图数据与来自环境传感器114、115、116的信息相比较，如上文所述。然后，使用这些验证的数据创建“e-Horizon”，然后经由接口113通过CAN总线将其提供至各个驾驶员辅助和***模块104、105。
在这种情况下，SMM和融合模块还可集成在计算单元上，后者可省掉CAN总线链路117。
因此，可使用专用地图质量信息来估计地图数据的质量。此外，可通过证书或其他认证机构来认证地图数据、质量信息和时间性。此外，可基于认证方法的类型来估计数据的可靠性，以及可通过环境传感器***来确认地图数据。此外，还可通过这种质量估计使用来自移动装置的地图数据。
图2示出基于本发明示例性实施例的车辆200，以及例如以服务提供商形式与其通信的控制中心202。
车辆200具有估计模块100、101，他们被组合以形成整体模块。此外，提供通信装置201，其被提供由于经由控制中心202进行数据互换的目的。此外，车辆200具有相机114或一个或多个其他环境传感器，后者可用于观察环境。模块100、101估计来自存储器102的数字地图数据，并将估计转发至驾驶员辅助***104和安全***105。
图3示出用于一种方法的流程图，其中步骤301包含由计算单元接受来自数字地图的数据。在步骤302，所述计算单元基于专用的地图质量信息来估计数据。在步骤303，基于来自环境传感器的测量数据进行数据的进一步估计，以及在步骤304，将估计的最终结果发送至安全***和/或驾驶员辅助***。
具体地，在图4中澄清以下方面。
通常，将数字地图存储在数据库中的各个“等级”上。这些等级相应于不同分辨率或不同细节(道路、符号、...)。为了能够在控制器中使用所述数据，由此在驾驶员辅助***或引擎控制器中使用所述数据，例如使用“GeoHorizon”或“eHorizon”。这样向***传送关于车辆前方的道路或区域的出现的信息。
安全应用(驾驶员辅助***或其他安全***)需要当前和可靠的地图数据。然而，在这种情况下，并非所有数据元素需要满足相同需求。因此，与地图数据的不同等级相关的需求也有不同。
目前，将所有数据存储在数据库中。然而，由于需求不同，所以适当地，在不同数据库中因此还在不同控制器中，甚至一部分中存储不同等级。然后，这些不同的数据库和不同的控制器同样符合不同的安全等级。通过实例，可将用于安全应用的数据(例如弯曲半径)存储在具有高安全等级(例如SIL3或SIL4)的控制器中，并且可将导航相关数据(例如道路名称)存储在例如符合安全等级SIL0或SIL1的更低安全控制器中。
对于所有数据还可存储在相同存储器中，但是所述存储器通过存储器管理单元(MMU)被分成安全相关区域和非安全相关区域。
然后，还可按不同方式更新不同等级或存储器或存储器区域。通过实例，因此可通过TMC更新动态数据，其中通过无线电链路发送由DVD读取的几乎从不改变的数据(地理拓扑)和其他数据。
对于各种数据，可基于要满足的质量等级来划分不同等级。因此，一个等级组合通过应用做出相同质量需求的数据。然后，这种质量等级还规定多久需要更新一次数据。
可基于安全需求来做出不同等级的关联的精度。因此，在安全重要性等级的情况下，在等级(例如每个元素)之间实现高等级关联，以及在低安全重要性等级的情况下，仅每个区域实现。
为了创建GeoHorizon或eHorizon，由此可仅使用相应于某个质量等级和/或确保某个时间性和/或来自具有某个安全等级的控制器的数据。在这种情况下，还可确保消费者数据(仅对于导航和额外服务感兴趣)和安全数据(对于ADAS和/或安全***重要)之间的分离，也就是说，在所述数据之间实现一种“防火墙”。
因此，由于GeoHorizon或eHorizon，ADAS和/或安全***可具有所有必要的数据，而没有能够导致质量损失的不安全的用户数据(消费者数据)。
高质量、保护的数据等级可用于确认关于具有更低质量的数据等级的数据。仅确认的数据用于ADAS和/或安全应用。作为这个实例：
-高质量数据等级(例如由政府办公室证明的)包含与道路标志相关的数据。
-具有更低质量的数据等级包含与学校、操场等相关的数据。
现在，使用标志信息(速度限制、孩子游戏的警报等)来确认与学校和操场相关的数据。如果在这种环境下出现相对较大的差异或不一致，则关于具有相对低质量的数据等级的数据不用于ADAS和/或安全应用。
通过将数据存储在不同控制器中，还可例如划分处理，并因此提供冗余。
根据安全需求划分地图数据允许即使在并非所有数据可用时提供地图功能。因此，在无需存储并以高安全等级处理所有数据时，实现很高的整体安全等级。这节省了成本。
图4示出在数字地图中的各个信息等级，以及基于此的各个质量等级、存储器位置和更新通道的示例性实施例。
使用中央控制器401中的安全相关存储器402来存储来自数字地图的所有几何数据，例如道路概况等。然后，在头单元102中的较低保护存储器403额外地存储道路名称、兴趣点等。
由中央控制器提供eHorizon(由框405表示)，并且其仅包含来自被使用的中央控制器的数据。另一方面，对于导航404，使用来自中央控制器401和头单元102的数据。
根据本发明一个示例性实施例，指定估计模块，其具有用于存储来自数字地图的第一数据的第一存储器区域，其中所述第一存储器区域满足第一安全需求。此外，估计模块具有用于存储来自数字地图的第二数据的第二存储器区域，其中所述第二存储器区域满足不同于第一安全需求的第二安全需求。
两个存储器区域可设置在不同存储介质上，或相同存储介质上，在这种情况下通过例如MMU将他们彼此分离。
由此，应注意，可一般地使用对于数字地图的分离存储器区域的原理。不必估计地图数据。
此外，应指出，“包括”和“具有”不排除其他元素或步骤，“一”或“一个”不排除多个。此外，应指出，参照以上示例性实施例之一描述的特征或步骤还可结合来自上述其他示例性实施例的其他特征或步骤使用。权利要求中的标号不应该看作限制。

Claims (16)

1.一种估计模块，用于估计来自车辆的数字地图的数据，所述估计模块(100，101)具有：
计算单元(111，112)，用于接受来自所述数字地图的数据，以及用于基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆(200)中的环境传感器***(103)的测量数据来执行所述数据的估计；以及
接口(113)，用于将所述估计传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
2.如权利要求1所述的估计模块，
其中所述估计包括对于所述数据的质量和有效性的确定。
3.如权利要求1或2所述的估计模块，
其中所述估计模块被设计为基于来自所述环境传感器***(103)的测量数据确定数据的有效性。
4.如先前权利要求之一所述的估计模块，
其中所述一条专用地图质量信息具有从包括以下内容的组选择的至少一条信息：一条时间戳信息、一条关于记录了相关数据的测量精度的信息、一条关于车辆的测量位置和地图匹配位置之间的差的信息、一条关于数据的密度的信息、以及一条关于数据的类型的信息。
5.如先前权利要求之一所述的估计模块，
其中所述估计包括数据的认证。
6.如先前权利要求之一所述的估计模块，
其中数据的估计包括数据的时间性的确定；
其中所述估计模块被设计为使用到控制中心(202)的返回通道确定数据的时间性。
7.如先前权利要求之一所述的估计模块，
其中从包括以下内容的组选择用于估计所述数据的来自所述环境传感器***(103)的测量数据：关于行车道、道路标志、建筑物、和植物的信息。
8.如先前权利要求之一所述的估计模块，
被设计为估计来自移动装置上的数字地图的数据，然后将所述数字地图数据传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，然后其基于所述估计使用来自移动装置上的数字地图的数据。
9.如先前权利要求之一所述的估计模块，
其中经由所述接口(113)传送至驾驶员辅助***和/或安全***的数据不仅包含所述估计，而且包含用于车辆的相关测量的位置数据，其包括相关属性。
10.如先前权利要求之一所述的估计模块，还具有：
第一存储器区域，用于存储来自所述数字地图的第一数据，其中所述第一存储器区域满足第一安全需求；
第二存储器区域，用于存储来自所述数字地图的第二数据，其中所述第二存储器区域满足不同于所述第一安全需求的第二安全需求。
11.一种驾驶员辅助***(104)，用于具有如权利要求1至10之一所述的估计模块(100，101)的车辆。
12.一种安全***(105)，用于具有如权利要求1至10之一所述的估计模块(100，101)的车辆。
13.一种车辆，具有如权利要求1至10之一所述的估计模块(100，101)。
14.一种用于估计来自对于车辆的数字地图的数据的方法，所述方法具有以下步骤：
由计算单元接受来自所述数字地图的数据；
基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆(200)中的环境传感器***(103)的测量数据来执行所述数据的估计；以及
将所述估计传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
15.一种程序元素，当在处理器上执行时，其指示所述处理器执行以下步骤：
由所述处理器接受来自所述数字地图的数据；
基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆(200)中的环境传感器***(103)的测量数据来执行所述数据的估计；以及
将所述估计传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
16.一种计算机可读介质，其存储一种程序元素，当在处理器上执行时，其指示所述处理器执行以下步骤：
由所述处理器接受来自所述数字地图的数据；
基于一条专用地图质量信息和/或基于来自车辆(200)中的环境传感器***(103)的测量数据来执行所述数据的估计；以及
将所述估计传送至车辆中的驾驶员辅助***和/或安全***，其基于所述估计使用来自所述数字地图的数据。
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