CN107044853B - 用于确定地标的方法和装置以及用于定位的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定用于对运动的对象进行定位的地标(L1，L2)的方法。其中，该方法具有在使用测定规则(140)和地标数据(130)的情况下生成至少一个星座数据记录(150)的步骤。在此，所述地标数据表示由传感器测定的在对象的周围环境中的地标。测定规则能够被使用用于由地标数据确定适用于定位的至少一对地标，其中，在对象的轨迹(105)和所述对的第一地标(L1)之间的横向间距(a)与在所述对的第一地标(L1)和第二地标(L2)之间的地标间距(L)之间的比例处于预定的适合值范围内。在此，至少一个星座数据记录具有适用于定位的一对地标相对于对象的几何星座的位置数据。

Description

用于确定地标的方法和装置以及用于定位的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的内容所述的装置和方法。本发明的内容也是计算机程序。
背景技术
一些用于高度自动的行驶、机器人和增强现实的***可以例如基于对高精度测量的地标的分析。
发明内容
在所述背景下，以在此所述的方案提出下述方法，此外提出一种使用所述方法中的至少一种方法的装置、以及最后提出一种相应的根据独立权利要求所述的计算机程序。通过在从属权利要求中实施的措施可以实现在独立权利要求中给出的装置的有利的扩展方案和改进方案。
根据本发明的实施方式，可以特别是提供用于定位的优化的地标获取，例如基于预先存在的标记和自身位置的几何关系提供所述地标获取。可以特别是提供对用于对高度自动的行驶、机器人和增强现实进行的定位的地标的最优获取。在此，定位可以特别是通过使用尤其适用于定位的仅仅一部分数量的地标来实现，所述地标的星座可以使定位误差最小。
有利地，根据本发明的实施方式可以特别是实现最优地选择并且明显地减少地标的数量，所述地标可用于例如对高度自动化的车辆、机器人进行定位。借助于选择过程识别为特别适用于定位的地标可以在减少要传输的数据的数量的情况下实现更可靠地、更迅速地、更少耗费存储地、更少耗费计算地并且更准确地定位。
一种用于确定用于对运动的对象进行定位的地标的方法，其中，该方法具有下述步骤：
在使用测定规则和地标数据的情况下生成至少一个星座数据记录，其中，地标数据表示由传感器获取的在对象的周围环境中的地标，其中，测定规则能够被使用，以便从地标数据测定适用于定位的至少一对地标，其中，在对象的轨迹和所述对的第一地标之间的横向间距与在所述对的第一地标和第二地标之间的地标间距之间的比例处于预定的适合值范围中，其中，至少一个星座数据记录具有适用于相对于对象定位一对地标的几何星座的位置数据。
该方法可以例如在软件或硬件中或者在由软件和硬件构成的组合形式中例如在控制单元中执行。对象可以例如是车辆、特别是机动车、例如设计用于至少部分地自动行驶的车辆、机器人或类似装置。对象的周围环境可以是地理区域，对象可以布置在所述地理区域中。对象的周围环境中的地标可以例如借助于至少一个传感器装置来测定。用于所述确定的方法能够例如结合指定车辆来实施，所述指定车辆设计用于在对象的周围环境中确定地标。指定车辆可以具有至少一个传感器装置。至少一个星座数据记录可以由此具有适合的地标的位置数据，其中，位置数据可以涉及预定的坐标系、例如数字地图。地标可以具有从传感器数据中提取的位置数据、图像数据或类似数据。适合值范围可以包含一对地标的最大适合值，其中，最大适合值可以相应于在使用测定规则的情况下确定的在横向间距和地标间距之间比例的比例值。
根据一个实施例，所述方法可以具有从原始地标数据中提取地标数据的步骤，所述地标数据具有与可见度条件无关的再次找到值，所述再次找到值大于最小再次找到值，所述原始地标数据表示全部数量的在对象的周围环境中的地标。在此，可以在使用所提取的地标数据的情况下实施所述生成的步骤。与可见度条件无关的再次找到值可以在使用对象和地标之间存在的视线的情况下在不同的可见度条件下生成。所述实施方式提供的优点是，对于一次定位仅仅确定下述的地标，所述地标本身可以在不利条件下再次可靠地被识别。由此可以提高定位的可靠性并且必要时提高定位的高速性。
此外，所述方法可以具有在使用测定规则的情况下并且附加地或替换地在考虑地标数据、对象的位置、对象的轨迹和/或对象的速度的情况下预定适合值范围的步骤。所述实施方式提供的优点是，也可以在对象不同的运动情况下使用对于地标适合的适合定位的规则。
所述方法也可以具有将来自至少一个所生成的星座数据记录的适用于定位的至少一对地标的位置数据添加至数字地图的地图数据的步骤。在此，数字地图可以表示参考坐标系。此外，数字地图可以设计为能由运动的对象使用用于定位。
也提出一种用于对运动的对象进行定位的方法，其中，该方法具有下述步骤：
读取至少一个星座数据记录，所述星座数据记录表示根据前述方法的一个实施方式生成的数据记录；
在考虑来自至少一个星座数据记录的适用于定位的地标的位置数据的情况下识别在对象的周围环境的图像中的地标；以及
在使用在所述识别的步骤中所识别的地标的位置数据的情况下实施定位。
该方法可以例如在软件或硬件中或者在由软件和硬件构成的组合形式中例如在控制单元中执行。在此，用于定位的方法能够结合运动的对象来实施。用于定位的方法也能够结合前述的用于确定地标的方法的实施方式来实施。
根据一个实施方式，在所述实施的步骤中，在使用地标数据、对象的位置、对象的轨迹和/或对象的速度的情况下实施所述定位。所述实施方式提供的优点是，根据对象的运动情况实现可靠的并且准确的定位。
该方法也可以具有获取对象的周围环境的图像的步骤。在此，可以在使用至少一个获取装置的情况下实施所述测定的步骤。在此，所述对象具有至少一个获取装置。所述实施方式提供的优点是，为了对对象进行定位，可以使用周围环境的相应于准确的和当前的运动星座的图像。
此外在此所述的方案提出一个下述的装置，其设计用于在相应的设备中执行、控制或实现在此所述的方法的步骤。也通过本发明的所述实施变体以装置的形式可以快速地并且高效地实现本发明所在的目的。
在此，装置可以理解为电子装置，所述电子装置处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出控制信号和/或数据信号。所述装置可以具有接口，所述接口能够以硬件的方式和/或以软件的方式构成。在硬件的设计方案中，接口可以例如是所谓的ASIC***的部件，所述部件包含所述装置的不同的功能。然而也可能的是，所述接口是自身集成的电路或者至少部分地由分立的元件构成。在软件的设计方案中，所述接口是软件模块，所述软件模块例如在微控器上存在于其他软件模块旁边。
也有利的是一种计算机程序产品或具有程序编码的计算机程序，所述计算机程序可以存储在机器可读的载体或存储介质、例如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器，并且当程序产品或程序在计算机或装置上执行时用于实施、实现和/或控制根据前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下述说明中详细地阐述。附图中：
图1示出根据一个实施例的确定装置的示意性图示；
图2示出根据一个实施例的定位装置的示意性图示；
图3示出根据一个实施例的用于所述确定的方法的流程图；
图4示出根据一个实施例的用于定位的方法的流程图；
图5示出了出自图1的确定装置110的示意性图示；
图6示出根据一个实施例的用于记录地标的摄像机模型的示意性图示；
图7示出根据一个实施例的地标L和定位误差的示意性图示；
图8示出根据一个实施例关于误差模型的示意性的俯视图；
图9示出根据一个实施例的地标的星座的示意性图示；
图10示出根据观察角度的误差图表；
图11示出根据一个实施例用于路标的第一星座的几何误差模型的示意性图示；
图12示出根据一个实施例用于路标的第二星座的几何误差模型的示意性图示，
图13示出根据一个实施例根据观察角度φ的误差图表；
图14示出根据一个实施例的测定误差的示意性图示；
图15示出根据一个实施例的用于确定地标观察角度的示意性图示；
图16示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表；
图17示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表；和
图18示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表。
在本发明的有利的实施例的下述说明中，对于在不同附图中所示的并且作用类似的元件使用相同的或类似的附图标记，其中，取消对所述元件的重复说明。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的确定装置110的示意性图示。在此，确定装置110仅仅示例性地布置在测量车辆100中。根据图1中所示的实施例，测量车辆100在此在一条公路上沿着轨迹105行驶。为了更好的说明，测量车辆100在图1中再次被放大地和示意性地示出。
第一地标L1以与轨迹105的横向间距a布置。第二地标L2以距第一地标L1的地标间距L布置。根据图1中所示的实施例，地标间距L在此沿着轨迹105延伸。因此，第二地标L2具有与轨迹105的横向间距a。出于说明的目的，在图1中也示出地标L1和L2与测量车辆100之间的视线。
测量车辆100具有确定装置110。确定装置110设计用于确定用于对运动的对象进行定位的地标。为此，确定装置110具有生成装置120。换而言之，在图1中从确定装置110中仅仅示出生成装置120。生成装置120设计用于在使用地标数据130和测定规则140的情况下生成至少一个星座数据记录150。
运动的对象例如是一辆另外的车辆、例如用户车辆。另外的车辆或用户车辆可以至少部分地沿着与测量车辆100的轨迹105相同的或类似的轨迹运动。这在图2中还详细地说明。
在此，地标数据130表示由传感器获取的在周围环境中的地标、在此为第一地标L1和第二地标L2，运动的对象可以在所述周围环境中运动。地标数据130例如具有第一地标L1和第二地标L2的位置数据。
在此要注意的是，根据图1中所示的实施例示例性地示出仅仅两个地标L1和L2。根据一个另外的实施例也可以存在另外的地标。
测定规则140能够被确定装置110、特别是生成装置120使用，以使得由地标数据130确定适用于定位的至少一对地标，其中，在对象的轨迹和所述对的第一地标L1之间的横向间距a与在所述对的第一地标L1和第二地标L2之间的地标间距L之间的比例处于预定的适合值范围内。
至少一个能借助于确定装置110、特别是生成装置120生成的星座数据记录150具有适用于定位的一对地标L1和L2相对于所述对象的几何星座的位置数据。
在使用确定装置110的情况下，可以实现在高度精确的数字地图中优化地测定或者测绘例如用于高度自动的行驶和机器人以及数据接收的地标。测量车辆100或者测定车辆100特别是具有RTK-GPS装置(Real Time Kinematic Global Positioning System，实时动态全球定位***)和数字地图、由此车载的用于测定车辆周围环境的传感器、例如视频装置、雷达、激光雷达等。在第一步骤中，从所述车载的传感装置的数据中、特别是从地标数据130中提取所述地标L1和L2或下述特征，所述特征特别适用于也在另外的能见度和光照度下被重新找到。实例是路牌、信号灯、路面上的标记等的特征。这些典型地还大量的特征在使用确定装置110的情况下被这样过滤、减少或稀疏化，导致实现高定位精度的几何星座的特征被保留。有利的地标星座在此是导致地标和测量车辆100之间的视线尽可能直角地相交的星座，这又导致最小的定位误差。所述特征接着以其特征化符号和对应的3D坐标作为星座数据记录150写到定位地图中并且接着用作用于定位的地标L1和L2。
图2示出根据一个实施例的定位装置210的示意性图示。在此，定位装置210布置在运动的对象200中，所述运动的对象仅仅示例性地设计为车辆200或用户车辆200。除了用户车辆200以外，图2中的图示相应于出自图1的图示。因此，用户车辆200在公路上沿着轨迹105行驶。出于更好的说明的目的，用户车辆200在图2中也附加地被放大地和示意性地示出。
用户车辆200具有定位装置210。定位装置210设计用于对运动的对象200或用户车辆200进行定位。在此，定位装置210设计用于在使用至少一个星座数据记录150的情况下对用户车辆200进行定位，所述星座数据记录借助于出自图1的确定装置110或类似的确定装置生成。换而言之，定位装置210设计用于在使用出自图1的至少一个星座数据记录150或类似的星座数据记录的情况下对运动的对象200或用户车辆200进行定位。
为此，定位装置210具有读取装置212、识别装置214和执行装置216。在此，读取装置212设计用于读取至少一个星座数据记录150。识别装置214设计用于在考虑来自至少一个星座数据记录150的适用于定位的地标L1和L2的位置数据情况下在用户车辆200的周围环境的图像中识别地标。在此，通过图像数据220表示周围环境的图像。图像数据220例如在使用用户车辆200的传感器装置的情况下被测定。在此，识别装置214设计用于接收或调出图像数据220。由此，识别装置214设计用于在图像数据220中在使用至少一个星座数据记录150的情况下识别适用于定位的地标、在此例如地标L1和L2。执行装置216设计用于在使用借助于识别装置214所识别的地标L1和L2的位置数据情况下进行定位。
由此借助于定位装置210实现优化地选择在行驶运行中、特别是用于高度自动的行驶和机器人的用于定位的地标。在车辆200或用户车辆200中为了自动行驶功能使用地标L1和L2时，对于用户车辆200例如设置读取具有至少一个星座数据记录150的GPS、数字地图、车载传感器和定位地图。特别是在至少部分地自动行驶时连续地尝试，对于用户车辆200的当前位置、速度和位置借助于定位装置210并且例如借助于车载传感器装置再次找到被存储在定位地图中的地标、例如地标L1和L2。在此，定位装置210设计用于在识别出或找到地标的情况下准确地、即此外优选地标L1和L2，所述地标在用户车辆200的当前位置和情况下导致定位精度最大的地标几何星座。
图3示出根据一个实施例的用于所述确定的方法300的流程图。所述方法300能够实施用于确定用于对运动的对象进行定位的地标。在此，用于所述确定的方法300能够结合出自图1的确定装置或类似的确定装置来实施。
所述方法300具有在使用测定规则和地标数据的情况下生成至少一个星座数据记录150的步骤310。在此，地标数据表示由传感器测定的在对象的周围环境中的地标，其中，测定规则能够被使用，以使得由地标数据确定适用于定位的至少一对地标，其中，在对象的轨迹和所述对的第一地标之间的横向间距与在所述对的第一地标和第二地标之间的地标间距之间的比例处于预定的适合值范围内。在此，至少一个星座数据记录具有适用于定位的一对地标相对于所述对象的几何星座的位置数据。
所述方法300具有所述提取的步骤320、所述预定的步骤330和/或所述添加的步骤340。在此，所述提取的步骤320和所述预定的步骤330能够在所述生成的步骤310之前被实施，其中，所述添加的步骤340能够在步骤310之后被实施。在此，在所述提取的步骤320中从原始地标数据中提取地标数据，所述地标数据具有与可见度条件无关的再次找到值，所述再次找到值大于最小再次找到值，所述原始地标数据表示全部数量的在对象的周围环境中的地标。在此，在使用被提取的地标数据的情况下实施所述生成的步骤310。在所述预定的步骤330中，在使用测定规则的情况下和/或在考虑地标数据、对象的位置、对象的轨迹和/或对象的速度的情况下预定所述适合值范围。在所述添加的步骤340中，由至少一个所生成的星座数据记录将适用于定位的至少一对地标的位置数据添加至数字地图的地图数据。
图4示出根据一个实施例的用于定位的方法400的流程图。所述方法400能够实施用于对运动的对象实现定位。在此，用于所述定位的方法400能够结合出自图2的定位装置或类似的定位装置以及必要时附加地结合出自图1的确定装置或类似的确定装置来实施。
所述方法400具有读取至少一个星座数据记录的步骤410。在此，星座数据记录根据图3的方法或类似的方法生成。所述方法400能够结合图3的方法或类似的方法实施。
在所述方法400中在关于所述读取的步骤410可接着实施的所述识别的步骤420中，在考虑来自至少一个星座数据记录的适用于定位的地标的位置数据的情况下在对象的周围环境的图像中识别地标。在所述方法400中在一个继续的所述实施的步骤430中，在使用在所述识别的步骤中所识别的地标的位置数据的情况下实施所述定位。
根据一个实施例，在所述实施的步骤430中，在使用地标数据、对象的位置、对象的轨迹和/或对象的速度的情况下实施所述定位。
根据一个另外的实施例，用于定位的方法400也具有测定对象的周围环境的图像的步骤440。在此，所述测定的步骤440能够特别是在所述读取的步骤410之前实施。替代地，所述测定的步骤440也可以在所述识别的步骤420之前实施。
图5示出了出自图1的确定装置110的示意性图示。在此，出于说明的目的确定装置与测量车辆100分开地示出。在此，测量车辆100沿着轨迹105或预先存在的路段105运动。在此，测量车辆100具有传感装置或至少一个用于测定周围环境的传感器装置、例如视频装置、激光雷达或类似的装置、以及用于测定自身位置的传感器装置，并且所述测量车辆设置有电子视野。
确定装置110设计用于接收或读取例如测量车辆100的视野传感器(视频装置、激光雷达)的图像数据532、关于预先存在的路段以及电子视野的路段数据534、关于用于评估定位误差的模型的车辆位置数据536(RTK-GPS)和计算数据542。
在图5的图示中，从确定装置110仅仅示例性地示出三个处理方框522、524和526。在第一处理方框522中，在使用路段数据534和车辆位置数据536以及计算数据542的情况下计算有利的地标星座。由第一处理方框522可以将所谓的ROI数据538(ROI＝Region ofInterests，感兴趣区域)传送到第二处理方框524上。在第二处理方框524中实现在ROI数据538中找到地标。这可以在使用SIFT(Scale-invariant feature transform)也就是尺度不变特征转换和/或DIRD-特征(DIRD＝Illumination Robust Descriptor光照鲁棒描述器)。此外，在二处理方框524中在使用图像数据532的情况下实现找到地标。由第二处理方框524存在迭代回路回到第一处理方框522。在第三处理方框526中，在使用出自第二处理方框524的地标以及计算数据542的情况下实现选择能具有高定位精度的地标星座。
确定装置110设计用于输出或提供地图数据550，其中，地图数据550表示具有至少一个星座数据记录的数字地图的电子地图555或矢量图。因此，电子地图555表示多个地标LM以及轨迹105或路段105。换而言之，电子地图555表示具有已测量的优化的地标星座的路段105。
换而言之，图5示出用于优化地测定地标或地标测定或绘制的装置。测量车辆100例如是配备有输出图像的周围环境传感器(例如激光雷达、摄像机)、RTK-GPS和数字地图或电子视野。在使用预先存在的路段105的至少一个几何特性、例如曲率、转向半径、坡度或类似的特性和测量车辆100的当前位置的情况下在使用确定装置110的情况下确定什么是有利的地标星座，对于这个地标星座接着在输出图像的周围环境传感器中找到合适的地标，其中，可能进行迭代，并且接着将所述地标的3D位置记入到数字地图555。
图6示出根据一个实施例的用于记录地标的摄像机模型600的示意性图示。摄像机模型600也表示传感器坐标***的选择和用于记录地标的传感器模型。摄像机模型600能够结合出自图1的确定装置以及出自图3的用于所述确定的方法和/或出自图2的定位装置以及出自图4的用于所述定位的方法被使用。
摄像机模型600以使用极坐标系/柱坐标系为基础，其中，原点布置在摄像机的焦点F中并且实现成像在圆柱形表面或者是成像表面610或映像表面610上，正如类似于全景摄像机的那样。在此，给图6标出在真实世界中的点LM或地标的对象点LM和焦点F之间的视线LOS。视线LOS与成像表面610的交点表示像点IL。焦点F由成像表面610围绕。
成像表面610例如配置给具有每360度Rcam像素的图像分辨率的摄像机。参照线615从焦点F延伸到成像表面610。此外，在图6中示出观察角度φ，所述观察角度在视线LOS和参照线615之间展开。
图7示出根据一个实施例的地标L和定位误差E的的示意性图示。图7特别是示出地标定位误差E的模型。地标定位误差E表示为具有直径E的球或圆形，其中，地标LM的实际位置不与所述圆形或所述球内。
图8示出根据一个实施例关于误差模型的示意性的俯视图。换而言之，图8以2D俯视图示出几何的误差模型。在此，误差模型例如基于出自图6的摄像机模型。
在图8中以2D俯视图示出圆柱形摄像机的成像表面610。此外，在图8中示例性地给出在坐标系WKOS中的进给两个地标L1和L2，从摄像机器起在像点IL1和IL2下能观察到所述地标。也标出两个视线LOS1和LOS2，所述视线分别从地标延伸到摄像机的焦点，所述焦点是期望的位置Pf。由此，第一视线LOS1从第一地标L1穿过第一像点IL1延伸到期望的位置Pf，其中，第二视线LOS2从第二地标L2穿过第二像点IL2延伸到期望的位置Pf。视线LOS1和LOS2围成一个角度或观察角度φ。
考虑到用于结合出自图1的确定装置以及出自图3的用于所述确定的方法和/或出自图2的定位装置以及出自图4的用于所述定位的方法进行定位的方案，在给出的地标L1和L2和所测定的像点IL1和IL2的坐标(WKOS)中建立相应的视线LOS1和LOS2，所述视线在期望的位置Pf中相交。由此在地标L1和L2之间生成一个能用于定位的星座或几何星座。
图9示出根据一个实施例的地标L1和L2的星座的示意性图示。地标L1和L2的星座例如相应于出自图8的星座。在此，地标L1和L2的星座关于期望的位置Pf示出，所述期望的位置表示运动的对象、例如车辆或类似的对象。在此，车辆的未知的位置Pf可以由两个由车辆(全景)摄像机观察到的已知的地标L1和L2建立。
在图10至14中示例性地示出用于确定地标的星座的主误差原因。在此，一方面涉及地标L1和L2的位置误差，并且另一方面涉及摄像机平面中的像点的测定误差。
图10示出根据一个实施例根据观察角度φ的误差图表。在此，以度为单位的观察角度φ表示在横坐标轴上，其中，由最大误差Dmax和图7中所示的地标定位误差E形成的比例表示在纵坐标上。在此也示出关于观察角度φ的误差分布的曲线图1010。曲线图1010在大约90度的观察角度φ下具有最小值。
图11示出根据一个实施例用于路标L1和L2的第一星座的几何误差模型的示意性图示。在此示出第一路标L1和第二路标L2，所路标述具有其定位误差E以及相应的相交的视线和具有第一值的观察角度φ。根据图1中所示的实施例，观察角度φ是锐角。视线的相交区域在考虑相应的定位误差E的情况下在此表示出自图10的最大误差Dmax。在此，期望的位置Pf设置在相交区域内。
图12示出根据一个实施例用于地标L1和L2的第二星座的几何误差模型的示意性图示。在此，图12的图示相应于出自图11的图示，除了下述情况以外，观察角度φ根据图12所示的实施例是钝角，表示最大误差Dmax的相交区域小于图11中的相交区域。
图13示出根据一个实施例根据观察角度φ的误差图表。在此，图13的误差图表相应于出自图10的误差图表，除了下述情况以外，对于例如0.1米的地标定位误差E的最大误差Dmax表示在纵坐标轴上。在此也示出关于观察角度φ的误差分布的曲线图1310。曲线图1310在大约90度的观察角度φ下具有最小值。
参考图10至13补充说明的是，路标L1和L2的地标定位误差或位置误差E导致菱形的面或相交面，运动的对象的期望的位置Pf设置在所述菱形的面或相交面中。最大误差Dmax与观察角度φ和地标定位误差E有关，如同也由下述公式可明显看出的那样：
Dmax/E＝2cos(φ/2)/tan(φ/2)，0＜φ≤90°
Dmax/E＝2cos((180°-φ)/2)/tan((180°-φ)/2)，90＜φ≤180°
Dmax＝2E cos(φ/2)/tan(φ/2)，0＜φ≤90°
Dmax＝2E cos((180°-φ)/2)/tan((180°-φ)/2)，90＜φ≤180°
图14示出根据一个实施例的测定误差U的示意性图示。换而言之，图14示出在摄像机平面或成像表面610中的像点的测定误差U。在图14中示出地标LM，所述地标以与摄像机的焦点F的间距R布置。在此示出了在dimimager的分辨率的图像中的子像素测定精度Δi。子像素测定精度Δi导致在间距R中的所测定的地标LM的位置误差或测定误差U。在此，得出测定误差为：
U＝(2πRΔi)/dimimager
在采用0.5像素的子像素测定精度Δi和2000像素的水平图像测定分辨率dimimager的情况下，可以例如对于10米的间距得出测定误差U的误差值为0.02米，对于20米的间距R得出测定误差U的误差值为0.03米，对于30米的间距R得出测定误差U的误差值为0.05米，对于40米的间距R得出测定误差U的误差值为0.06米，对于50米的间距R得出测定误差U的误差值为0.08米，对于60米的间距R得出测定误差U的误差值为0.09米，以及对于70米的间距R得出测定误差U的误差值为0.11米。
图15示出根据一个实施例的用于确定地标观察角度φ的示意性图示。图15中的图示在此类似于图1或图2的图示的部分区段。在此，在图15中示出呈车辆形式的运动的对象，所述车辆例如是出自图1的测量车辆或者出自图2的用户车辆。根据图15中所示的实施例，所述车辆在此在公路上沿着轨迹105行驶。此外，以运动参数x示出车辆沿着轨迹105的运动，其中，运动参数x表示车辆位置、速度或类似的参数。
第一地标L1以与轨迹105的横向间距a布置。第二地标L2以距第一地标L的地标间距L布置。根据图15中所示的实施例，地标间距L在此沿着轨迹105延伸。因此，第二地标L2同样具有与轨迹105的横向间距a。此外，在图15中示出地标L1和L2与车辆之间的视线LOS1和LOS2。在此，第一视线LOS1从第一地标L1延伸到车辆，其中，第二视线LOS2从第二地标L2延伸到车辆。地标观察角度φ在第一视线LOS1和第二视线LOS2之间展开。
如图15中所示地，在考虑车辆的轨迹105的情况下，可以将两个地标L1和L2之间的地标观察角度φ表示为：
φ(x,a,L)＝180°-arctan(x/a)+arctan((L-x)/a))
因此，最大误差Dmax与x,a,L有关。对于图15中所示的情况或行驶可以通过下述的优化规则得出地标L1和L2的优化星座、即比例a/L：
Figure BDA0001140021550000141
图16示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表。换而言之，图16示出一个用于优化路标的适用于定位的星座的实例。在此，所述优化特别是结合出自图1的确定装置以及出自图3的用于所述确定的方法和/或出自图2的定位装置以及出自图4的用于所述定位的方法。所述优化也能够在使用参考图15所述的优化规则的情况下进行。
在此，优化图表在横坐标轴上示出出自图15的运动参数x，其中，将与运动参数x相关的以度为单位的地标观察角度φ表示在纵坐标轴上。在优化图表中示出一组1600的曲线图或者示出对于不同的比例a/L的多个曲线图。
图17示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表。在此，图17中的图表相应于出自图16的图表，除了下述情况以外，将与运动参数x相关的由最大误差Dmax和地标星座误差E形成的比例表示在纵坐标轴上。图17中示出另一组1700的对于不同的比例a/L的曲线图。
图18示出根据一个实施例关于地标星座的优化图表。换而言之，图18示出一个用于优化路标的适用于定位的星座的实例。在此，所述优化特别是结合出自图1的确定装置以及出自图3的用于所述确定的方法和/或出自图2的定位装置以及出自图4的用于所述定位的方法。所述优化也能够在使用参考图15所述的优化规则的情况下进行。
在此，所述优化图表在横坐标轴上示出比例a/L，其中，将表达式
Figure BDA0001140021550000151
表示在纵坐标轴上。在优化图表中示出曲线图1810，所述曲线图如同由箭头所示地在a/L等于大约0.4时具有最小值。由此采用对于a/L＝0.4的特别有利的地标星座。
下面参考图1至18对实施例和背景再次总结并且用另外的语句表述。
多个用于高度自动的行驶、机器人和增强现实的***例如越来越基于对高精度测量的地标LM，L1，L2的分析。由此可以确定车辆200或机器人在界坐标系WKS中的准确位置。特别是地标LM，L1，L2至车辆200的星座和距离对于能如何准确地进行定位是很重要的。目前的***、例如Video-SLAM方法(SLAM＝Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)需要分析多个地标，所述地标接着可以例如通过束补偿计算出位置。
根据一个实施例，提供一种用于优化地测定地标LM，L1，L2的***或方法，其中，根据所在的数字公路地图的轨迹105或几何关系来优化地标LM，L1，L2及其星座的测定。不仅在测绘所述地标LM，L1，L2时而且在实际自动行驶时，所述***可以被使用并且帮助减小所需的要存储的地标LM，L1，L2的数量和要分析的地标LM，L1，L2的数量。也提供一种用于上述***的软件产品或者用于地图提供者的方法，也用于其他应用、例如增强现实***的方法，所述增强现实***为了混合虚拟视野和真实视野而需要准确地定位。
为了改善基于地标的定位的精度，根据实施例可以计算基于地标的定位的可达到的精度。高度自动的行驶特别是要求以例如分米的数量级进行准确地定位。典型的定位方法支持高精度的3D地标。根据实施例可以确定各个地标LM，L1，L2的位置应该是如何准确的，以便获得所需的精度，需要多少个地标LM，L1，L2，和/或怎样实现有利的地标几何分布。
用于计算基于地标的定位的可达到的精度的过程例如包括对适合的传感器坐标系的选择、对地标定位误差的模型化、在2D俯视图中简化的几何误差模型化、根据地标LM，L1，L2的精度、地标LM，L1，L2之间的观察角度和在图像平面中的测定精度对地位误差进行的一般性描述、对用于高度自动行驶的公路场景中的定位情况的检验以及用于生成适合的地标分布的步骤，如同在图1至18中所示的那样。
如果实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”连接，则这可以解读为，实施例根据一个实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征并且根据一个另外的实施方式或者仅仅具有第一特征或者仅仅具有第二特征。

Claims (7)

1.一种用于确定用于对运动的对象(200)进行定位的地标(L1，L2；LM)的方法(300)，其中，该方法具有下述步骤：
使用测定规则(140；542)和地标数据(130)生成(310)至少一个星座数据记录(150)，其中所述地标数据(130)表示由传感器获取的在所述对象(200)的周围环境中的地标(L1，L2；LM)，其中，所述测定规则(140；542)能够被使用，以便从所述地标数据(130)中测定适用于定位的至少一对地标(L1，L2；LM)，其中，在所述对象(200)的轨迹(105)和所述对的第一地标(L1)之间的横向间距(a)与在所述对的第一地标(L1)和第二地标(L2)之间的地标间距(L)之间的比例处于预定的适合值范围中，其中，所述至少一个星座数据记录(150)具有适用于相对于所述对象(200)定位一对地标(L1，L2；LM)的几何星座的位置数据，以及
使用所述测定规则(140；542)和/或考虑所述地标数据(130)和所述对象(200)的位置(536)和所述对象(200)的轨迹(105；534)和/或所述对象(200)的速度(x)预定所述适合值范围的步骤(330)。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，具有从原始地标数据(532)中提取地标数据(130)的步骤(320)，所述原始地标数据表示在所述对象(200)的周围环境中的全部数量的地标(L1，L2；LM)，其中，使用所提取的地标数据(130)实施所述生成的步骤(310)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(300)，具有将来自至少一个所生成的星座数据记录(150)的适用于定位的至少一对地标(L1，L2；LM)的位置数据添加至数字地图(555)的地图数据(550)的步骤(340)。
4.一种用于对运动的对象(200)进行定位的方法(400)，其中所述方法(400)具有下述步骤：
读取(410)至少一个星座数据记录(150)，所述星座数据记录表示根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)生成的数据记录；
考虑来自所述至少一个星座数据记录(150)的适用于定位的地标(L1，L2；LM)的位置数据而在所述对象(200)的周围环境的图像中识别(420)地标(L1，L2；LM)；以及
使用在所述识别的步骤(420)中所识别的地标(L1，L2；LM)的位置数据来实施(430)定位，其中在所述实施的步骤(430)中，使用所述地标数据(130)和所述对象(200)的位置(536)和所述对象(200)的轨迹(105；534)和/或所述对象(200)的速度(x)来实施所述定位。
5.根据权利要求4所述的方法(400)，具有获取所述对象(200)的周围环境的图像的步骤(440)。
6.一种设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(300；400)的装置(110；210)。
7.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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