CN105937912A - 车辆的地图数据处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆的地图数据处理装置。根据本发明，准确掌握利用于行驶控制的详细的地图数据库与实际的道路状况、环境的差异，将数据库保持在最新的状态，实现精密的行驶控制。在地图数据计算部中计算出基于周围环境的识别结果和车辆的行驶状态的第二地图数据，在更新用数据计算部中由通过地图数据计算部所计算出的地图数据，基于可靠度计算出更新用数据。然后，在更新判断部中，将地图数据库DB的地图数据与更新用数据进行比较，在两者之间的误差背离成判定值以上时，基于背离的次数和可靠度来决定可否更新，由此准确掌握利用于行驶控制的详细的地图数据库与实际的道路状况、环境的差异，将数据库保持在最新的状态。

Description

车辆的地图数据处理装置

技术领域

本发明涉及对于车辆行驶的道路相关的地图数据进行处理的车辆的地图数据处理装置。

背景技术

近年来，在汽车等车辆中，针对在地图上显示当前位置来引导至目的地为止的路径等的导航装置，提出了这样的***，即，该***具备具有更加精密的地图数据的数据库，并将该高精细的地图数据利用于车辆的警报控制和/或行驶控制。

因此，例如，在专利文献1中公开了这样的技术，即，除具备用于进行路径引导的地图数据库之外，还具备利用于行驶控制的详细地图数据库，由车载传感器的检测值和地图数据库的数据来获得道路形状的详细的数据，并将其提供给详细地图数据库。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3328939号公报。

发明内容

技术问题

专利文献1虽然公开了由车载传感器的检测值和地图数据库的数据来获得道路形状的详细的数据的技术，但是，从利用于车辆的行驶控制的特性考虑，如果详细地图数据库的地图数据背离实际的道路状况、环境，则可能会导致行驶控制的精度降低，因此需要始终保持在最新的状态。

本发明是鉴于上述情况所开发的，其目的在于提供一种车辆的地图数据处理装置，该车辆的地图数据处理装置能够对利用于行驶控制的详细地图数据库与实际的道路状况、环境的差异进行准确的掌握，从而能够将数据库保持在最新的状态，实现精密的行驶控制。

技术方案

根据本发明一个实施方式的车辆的地图数据处理装置具备：地图数据库，拥有与车辆行驶的道路相关的第一地图数据；地图数据计算部，基于车辆的周围环境和车辆的行驶状态，计算出与上述道路相关的第二地图数据；更新用数据计算部，基于上述第二地图数据的可靠度，计算出用于更新上述地图数据库的更新用数据；更新判断部，在对上述第一地图数据与上述更新用数据进行比较而两者之间的误差为判定值以上时，基于上述误差成为上述判定值以上的背离次数和上述可靠度，判断是否利用上述更新用数据来更新上述第一地图数据；以及数据处理部，执行与上述更新判断部的判断结果相对应的上述地图数据库的更新处理。

发明效果

根据本发明，对利用于行驶控制的详细的地图数据库与实际的道路状况、环境的差异进行准确地掌握，从而能够将数据库保持在最新的状态并能够实现精密的行驶控制。

附图说明

图1为车辆的驾驶辅助***的构成图。

图2为示出用于导航的地图数据的说明图。

图3为示出用于行驶控制的地图数据的说明图。

图4为示出地图数据库的数据处理的流程图。

符号说明

1 本车辆

2 驾驶辅助***

2a 地图数据处理装置

3 立体照相机单元

4 侧方雷达单元

5 后方雷达单元

6 导航单元

7 交通信息通信单元

20 地图数据计算部

30 更新用数据计算部

40 更新判断部

50 数据处理部

DB 地图数据库

Cr 更新用数据

R 可靠度

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在图1中，符号1是汽车等车辆(本车辆)，在该本车辆1搭载有执行驾驶辅助控制的驾驶辅助***2，该驾驶辅助控制包括作为驾驶员的驾驶操作而不需要驾驶员进行操作的自动驾驶。在驾驶辅助***2具备用于获取本车辆1的外部环境信息的各种装置和/或检测本车辆1的行驶状态的各种传感器类。

在本实施方式中，驾驶辅助***2作为用于感测外界环境的装置而具备对车辆1的前方物体检测三维位置的立体照相机单元3、检测车辆1前侧方的物体的侧方雷达单元4、检测车辆1的后方物体的利用微波等的后方雷达单元5，驾驶辅助***2还具备具有地图信息的导航单元6、通过路车间通信和/或车间通信等基础通信来获取交通信息的交通信息通信单元7。

立体照相机单元3主要为由例如在车室内上部的前窗内侧的后视镜附近设置的左右两台照相机3a、3b构成的立体照相机。左右两台照相机3a、3b是具有CCD和/或CMOS等拍摄元件的快门同步的照相机，以预定的基线长度固定。在该立体照相机单元3中一体地具备图像处理部，该图像处理部对通过左右照相机3a、3b拍摄到的一对图像进行立体图像处理，从而获取前行车辆等前方物体在实际空间中的三维位置信息。物体的三维位置根据通过立体图像处理得到的物体的视差数据和图像坐标值，被变换为例如以立体照相机的中央正下方的路面为原点、以车宽方向为X轴、以车高方向为Y轴、以车长方向(距离方向)为Z轴的三维空间的坐标值。

侧方雷达单元4是对存在于本车辆周围的距离较近的物体进行检测的近程雷达，设置在例如前保险杠的左右角部，将微波和/或高带宽的毫米波等雷达波发送到外部并接收来自物体的反射波，从而测量到达存在于立体照相机单元3的视野外的本车辆的前侧方的物体为止的距离和/或方位。另外，后方雷达单元5设置在例如后保险杠的左右角部，同样地，将雷达波发送到外部并接收来自物体的反射波，从而测量从本车辆后方到存在于后侧方的范围内的物体的距离和/或方位。

需要说明的是，后方物体也可以通过利用了后视照相机的图像识别或者图像识别与其他感测装置的传感器融合(Sensor Fusion)来检测。

导航单元6拥有十字路口和/或信号灯等的位置、道路的车道数、道路的曲率半径、限速、禁止超车路段等与行驶环境相关的地图信息，将通过GPS等进行测位所得的本车辆的地图上的位置显示于显示器。另外，交通信息通信单元7通过介由道路附属设施的路车间通信和/或与其他车辆之间的车间通信来获取无法从立体照相机单元3、侧方雷达单元4、后方雷达单元5观察(无法感测)到的区域和/或十字路等的交通信息。

需要说明的是，交通信息通信单元7可以作为专用的装置，也可以与导航单元6一体地设置。

另一方面，作为检测本车辆1的行驶状态的传感器类，有检测车速的车速传感器10、检测横摆率的横摆率传感器11、检测转向角的转向角传感器12等。驾驶辅助***2基于通过各单元4～6所获取的围绕本车辆1的周围交通环境以及车速传感器10、横摆率传感器11和/或转向角传感器12等各种传感器类所检测出的本车辆1的行驶状态，来执行车辆1的驾驶辅助控制。

利用驾驶辅助***2进行的驾驶辅助控制包括不需要驾驶员操作的自动驾驶，还包括包含对前行车辆的超车、车道保持、高速路自动合流等的适应行驶控制、障碍物的自动回避控制、利用标识和信号检测的暂时停止/十字路口通过控制、发生异常时靠向路边的紧急退避控制等。这些控制，除使用本车辆的周围环境的识别信息和/或车辆行驶状态的检测信息之外，还兼用通过地图数据处理装置2a所管理的地图数据库DB的地图信息来执行。

以下，对驾驶辅助***2中的地图信息的管理功能进行说明。驾驶辅助***2具备由地图数据库DB、地图数据计算部20、更新用数据计算部30、更新判断部40、数据处理部50所构成的地图数据处理装置2a，对地图数据库DB进行新数据的制作、追加和已有数据的更新处理。

地图数据库DB例如主要由导航单元6参照的地图数据库DBL以及具有比该地图数据库DBL更详细的数据的地图数据库DBH这两个数据库构成。地图数据库DBL拥有用于显示车辆行驶的路径引导和/或车辆的当前位置的地图数据，地图数据库DBH拥有用于进行包括自动驾驶的驾驶辅助控制的高精细地图数据。

如图2所示，导航用的地图数据库DBL通过连接线使当前的节点Nk分别与前一个节点Nk-1和下一个节点Nk+1连接，在各连接线上保存有与信号灯、道路标识、建筑物等相关的信息。另一方面，如图3所示，用于行驶控制的高精细地图数据库DBH在节点Nk与节点Nk+1之间具有多个数据点Pi、Pi+1、Pi+2、...。本车辆1行驶的道路的曲率、车道宽、路边宽等道路形状数据和/或道路方位角、道路白线类别、车道数等行驶控制用数据与后述的可靠度和/或数据更新的日期等属性数据一起被保存在该数据点Pi上。

地图数据处理装置2a鉴定地图数据库DB的节点、连接线、数据点，从而始终保持为最新的状态，并且对于数据库中没有数据的区域也制作、追加新数据，以构筑更加详细的数据库。该地图数据库DB的数据更新和新数据的追加不依赖于自动驾驶中或手动驾驶中等行驶模式而实施。在下文中，地图数据库DB的数据更新和新数据的追加主要以将数据点作为对象的情况进行说明，但节点和/或连接线的情况也同样。

需要说明的是，地图数据库DB可以是外部的服务器装置所具有的存储介质上形成的数据库，也可以使其被记录在外部服务器装置的存储介质和驾驶辅助***2所具有的存储介质中的至少一个存储介质上而形成。另外，数据库的更新主要以将用于控制的高精细的地图数据库DBH作为对象而说明，但其不限于此，还考虑到因施工等导致道路形状改变的情况，还将用于显示的地图数据库DBL作为对象。

地图数据计算部20将地图数据库DB的地图数据作为第一地图数据，从而计算出以周围环境的识别结果和车辆的行驶状态为基础的第二地图数据。例如，将在自动驾驶中执行保持车道的控制时所必须的控制用信息作为第二地图数据进行计算的情况下，基于利用立体照相机单元3所得的车道识别结果、利用车速传感器10和/或横摆率传感器11等所检测出的行驶状态，来计算出由利用GPS的纬度、经度的位置测定信息所特定的数据点Pi上的道路曲率、道路方位角、车道宽、白线类别、车道数、路边宽等数据。

另外，在由未存储于地图数据库DB上的新的道路和/或因施工等而导致已有道路形状变化的情况下，基于通过GPS所获取的纬度、经度、方位角，使用利用立体照相机单元3所得的周围环境的识别结果以及利用车速传感器10和/或横摆率传感器11等车载传感器所得的车辆的行驶状态的检测结果的其中一种检测结果或两种检测结果，计算出道路曲率、横向坡度(cant)、纵向坡度等道路形状数据来作为新数据，并将其追加于地图数据库DB。

更新用数据计算部30由通过地图数据计算部20所计算出的地图数据，基于数据的可靠度R而计算出用于更新地图数据库DB的地图数据的更新用数据Cr。在利用立体照相机单元3所得的外部环境的识别状态、通过传感器检测出的车辆动作(横摆率变化和/或横向加速度的变化等)、GPS信号的接收状态处于稳定，且通过地图数据计算部20计算出的地图数据的上次值与本次值之差小的情况下，可靠度R被设定为最高值Rmax(例如，Rmax＝10)，根据识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态来增减可靠度R的值。

例如如果将数据点Pi的上次地图数据设为Ci-1、将数据Ci-1的可靠度设为Ri-1、将本次地图数据设为Ci、将数据Ci的可靠度设为Ri，则如以下的(a1)～(a3)所示，根据可靠度Ri-1、Ri的关系来计算出基于该可靠度R的更新用数据Cr。

(a1)Ci-1、Ci之差小于设定值并且Ri＝Rmax的情况

如以下的式(1)所示，计算出本次地图数据Ci作为更新用数据Cr。在该情况下，如后所述，在与地图数据库DB之差大的情况下，变为更新数据库。

Cr＝Ci...(1)

(a2)Ri-1＜Ri的情况

如以下的式(2)所示，使用可靠度Ri-1、Ri而将上次地图数据Ci-1与本次地图数据Ci进行加权平均化，由此来计算出更新用数据Cr。

Cr＝(Ci-1×Ri-1+Ci×Ri)/(Ri-1+Ri)...(2)

(a3)Ri-1＞Ri的情况

在本次数据的可靠度与上次相比降低的情况下，如以下式(3)所示，更新用数据Cr保持上次数据Ci-1。

Cr＝Ci-1...(3)

需要说明的是，在将地图数据库DB设置于通过无线通信而与本车辆连接的外部的服务器装置并对其进行管理的情况下，用于计算更新用数据的地图数据使用对连接于服务器装置的所有车辆的数据进行平均化后的数据。

更新判断部40将地图数据库DB的地图数据与更新用数据进行比较，在两者之间的误差为判定值以上时，判断是否利用更新用数据来更新地图数据库DB的地图数据。针对误差的判定值被设定为是否容许在将地图数据作为主体的控制与将环境识别结果作为主体的控制之间不产生障碍的程度的误差的阈值，在发生了误差成为判定值以上的背离情况时，判断地图数据库DB的地图数据与更新用数据中的哪一个数据正确来决定可否更新。

可否更新是基于地图数据库DB的地图数据与更新用数据相对于如下(b1)～(b3)所示的条件的背离次数N和可靠度R来决定。

(b1)外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态全部为高度稳定状态

利用立体照相机单元3所得的外部环境的识别状态、由车载传感器检测出的车辆动作(横摆率变化和/或横向加速度的变化等)、GPS信号的接收状态为高稳定的状态，并且，更新用数据的上次的值与本次的值之间的差小的情况下，判断为根据外部环境的识别和/或车辆行驶状态计算出的地图数据是比数据库的值更加正确的状态。

然后，如以下的式(4)所示，在背离的次数N与可靠度R的乘积成为阈值Dset以上的条件成立时，准许地图数据库DB的更新。阈值Dset例如以假设(b1)状况中的可靠度R为最高值的较少的次数使条件成立的方式设定。

N×R≥Dset...(4)

(b2)外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态为中等稳定

外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态中的任意一种处于稍不稳定的中等稳定状态的情况下，通过根据可靠度R而反复进行地图数据的加权平均来提高更新用数据Cr的可靠度，在满足式(4)的条件时，指示地图数据库DB的更新。

(b3)外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态中的任意一种不稳定

在该情况下，由于更新用数据Cr的可靠度低，因此不满足式(4)的条件，不允许更新地图数据库DB。

(b4)道路的行驶频率

对在道路上行驶的日期也进行考虑，对于由日期数据计算出的行驶频率(行驶次数)高的道路而言，在发生了背离的次数N相对于行驶次数的比率为阈值以上的情况下，视为可靠度高而允许更新。另一方面，对行驶频率小的道路，在外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态全部稳定的情况下，按照(b1)的状况来判断更新。

数据处理部50进行地图数据库DB的更新处理，并且在地图数据库DB中存在没有数据的区域的情况下，制作新的数据而进行追加处理。地图数据库DB的更新根据更新判断部40的判断结果，当指示更新时，用更新用数据来改写地图数据库DB的地图数据。另外，依照该地图数据的更新处理，适当地在地图数据库DB中追加新的地图数据。

新的地图数据的制作和追加在外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态全部处于稳定并且在地图数据库DB中不存在符合的道路信息的情况下进行。制作的数据项目作为与更新同样的数据，在每次行驶于同一道路时，进行与更新用数据Cr的制作同样的处理来更新数据。

新数据以一定间隔形成内插点(新节点或数据点)的方式制作。在该情况下，即使在可以由地图数据库DB的道路信息推测内插点的数据时，在判断为通过内插点可以制作详细的数据库的情况下，制作内插点。这时，在从没有道路信息的区域向有道路信息的区域持续行驶的情况下，将该区间视为连接线。

另外，在地图制作中，即使在行驶次数少或者与上次行驶的车道不同的情况下，为了制作详细的地图数据，通过周围环境识别，将本车辆的位置修正为本车行驶的车道中心和道路中心。

接着，关于针对地图数据库DB的数据处理的程序处理，使用示于图4的流程图来进行说明。需要说明的是，在此，对进行数据点的更新和追加的情况进行说明，但对于节点或连接线也一样。

在该处理中，在最初的步骤S 1中，通过GPS来测定本车辆的位置。该车辆位置的位置测定以例如与数据点的间隔相当的预定间隔进行，在接下来的步骤S2中，基于利用立体照相机单元3和/或车载传感器等所得的周围环境的识别结果和车辆的行驶状态，计算出道路曲率、对车道偏转角等地图数据，将本车辆的位置数据、数据获取时间一起记录保存于缓冲器。

接着，在步骤S3中，检查本次车辆位置的地图数据是否存在于地图数据库DB的相应数据点。在其结果为存在于地图数据库DB对应的数据点的情况下，在步骤S4以后进行与数据库更新相关的处理，在其结果为地图数据库DB中不存在对应的数据点并且在数据库上没有地图数据的情况下，在步骤S11以后进行与新数据的制作和追加相关的处理。

首先，对步骤S4以后的与数据库更新相关的处理进行说明。在步骤S4中，对于同一数据点，将保存在缓冲器的地图数据(更新用数据)与储存在地图数据库DB的地图数据进行比较。然后，在保存在缓冲器的地图数据与存储在数据库的地图数据的误差小于判定值，即一致的情况下忽略本处理，在发生了误差成为判定值以上的、背离时进入步骤S5。

在步骤S5中，检查利用立体照相机单元3所得的外部环境的识别状态、利用车载传感器所得的车辆动作、GPS信号的接收状态全部为高度稳定的条件是否满足。在这些全部处于高度稳定状态的情况下，判断为在本车辆两侧计算出的地图数据正确，从而从步骤S5进入步骤S9，将本次计算出的地图数据作为更新用数据Cr，通过该更新用数据来更新地图数据库DB的地图数据。这时，数据的可靠度R为最高值Rmax，也记录数据更新日。

在步骤S5中的高度稳定的条件不满足的情况下，从步骤S5进入步骤S6，进一步检查识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态中的任意一种处于稍不稳定的中等稳定状态的条件是否成立。然后，在识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态为中等稳定状态的情况下，通过步骤S7使用本次数据将保存于缓冲器上的上次为止的数据进行更新，进入步骤S8。该缓冲器数据的更新如通过上述的式(2)所说明的那样，利用基于可靠度的加权平均来计算出更新用数据Cr，与可靠度一起记录更新日。

在步骤S8中，检查保存于缓冲器的地图数据与储存于地图数据库DB的地图数据的误差背离了判定值以上的次数N与可靠度R的乘积是否为阈值Dset以上。然后，在N×R＜Dset的情况下，退出本处理，在成为N×R≥Dset的情况下，通过步骤S9更新地图数据库DB。

另一方面，在不满足步骤S6中的中等稳定的条件的情况下，判断为外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态中的任意一种为不稳定。然后，在步骤S10中删除本次数据而不进行数据库的更新，退出本处理。

接着，对与步骤S 11以后的新数据的制作和追加相关的处理进行说明。在步骤S11中，在没有与地图数据库DB对应的数据点的情况下，检查准许新数据点的制作和追加的条件是否成立。作为该新数据点的准许条件是，外部环境的识别状态、车辆动作、GPS信号的接收状态全部稳定，且与数据更新同样的条件成立。

然后，在步骤S11中新数据点的准许条件不成立的情况下，通过步骤S12将数据保存于缓冲器而退出本处理，在准许条件成立的情况下，通过步骤S13制作新数据点，从而将数据追加于地图数据库DB。

这样在本实施方式中，通过基于周围环境的识别结果和车辆的行驶状态而计算出的地图数据来基于可靠度计算出更新用数据，并将其与地图数据库DB的地图数据进行比较。然后，在发生了两者之间的误差成为判定值以上的背离现象时，基于背离的次数和可靠度来判断地图数据库DB的地图数据与更新用数据中的哪一种数据正确，从而决定可否更新。由此，准确地掌握在行驶控制中利用的详细的地图数据库与实际的道路状况、环境的差异，从而能够将数据库保持在最新的状态，实现精密的行驶控制。特别是，在通行频率高的道路上，能够实现更加高精度的行驶控制。

Claims (6)

1.一种车辆的地图数据处理装置，其特征在于，具备：

地图数据库，拥有与车辆行驶的道路相关的第一地图数据；

地图数据计算部，基于车辆的周围环境和车辆的行驶状态，计算出与所述道路相关的第二地图数据；

更新用数据计算部，基于所述第二地图数据的可靠度，计算出用于更新所述地图数据库的更新用数据；

更新判断部，在对所述第一地图数据与所述更新用数据进行比较而两者之间的误差为判定值以上时，基于所述误差成为所述判定值以上的背离次数和所述可靠度，判断是否利用所述更新用数据来更新所述第一地图数据；以及

数据处理部，执行与所述更新判断部的判断结果相对应的所述地图数据库的更新处理。

2.根据权利要求1所述的车辆的地图数据处理装置，其特征在于，所述更新用数据计算部利用所述可靠度对多个所述第二地图数据加权而进行平均化处理，计算出所述更新用数据。

3.根据权利要求1所述的车辆的地图数据处理装置，其特征在于，所述更新判断部由在道路上行驶时的日期数据计算出行驶次数，考虑发生所述背离的次数相对于所述行驶次数的比率来判断所述地图数据库的更新。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆的地图数据处理装置，其特征在于，所述地图数据库被存储在通过车辆外部的服务器装置所管理的存储介质而形成，

所述更新用数据计算部通过将与所述服务器装置连接的所有车辆的数据平均化来计算出所述更新用数据。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆的地图数据处理装置，其特征在于，所述数据处理部在所述地图数据库中没有道路信息的区域以预定间隔制作内插点。

6.根据权利要求4所述的车辆的地图数据处理装置，其特征在于，所述数据处理部在所述地图数据库中没有道路信息的区域以预定间隔制作内插点。