CN111094896A - 用于创建地图的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于创建(340)第一地图的方法(300)和设备(110)，该方法具有以下步骤：接收(310)周围环境数据值，其中，所述周围环境数据值代表至少一个车辆(200)的周围环境(220)，其中，所述周围环境(220)包括至少一个周围环境特征(221)，其中，借助所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)来检测所述周围环境数据值；根据所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)确定(320)所述至少一个周围环境特征(221)的对象类别；创建(330)所述对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，其中，基于至少一个其他周围环境特征确定所述至少一个其他的对象类别，其中，所述至少一个其他周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，并且所述第二环境传感装置与所述第一环境传感装置(201)结构不同；基于所述分配，根据所述周围环境数据值来创建(340)所述第一地图。

Description

用于创建地图的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于创建第一地图的一种方法以及一种设备，所述方法具有以下步骤：接收周围环境数据值，其中，该周围环境数据值代表至少一个车辆的周围环境，其中，该周围环境包括至少一个周围环境特征；确定至少一个周围环境特征的对象类别；创建所述对象类别到至少一个其他的对象类别的分配；基于所述分配，根据周围环境数据值创建第一地图。
发明内容
根据本发明的用于创建第一地图的方法包括以下步骤：接收周围环境数据值，其中，该周围环境数据值代表至少一个车辆的周围环境，其中，该周围环境包括至少一个周围环境特征，其中，借助至少一个车辆的第一环境传感装置来检测周围环境数据值；根据至少一个车辆的第一环境传感装置确定至少一个周围环境特征的对象类别。该方法还包括以下步骤：创建所述对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定至少一个其他的对象类别，其中，至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，并且第二环境传感装置与第一环境传感装置结构不同；基于所述分配，根据周围环境数据值创建第一地图。
第一和/或第二环境传感装置例如应理解为至少一个视频传感器和/或至少一个雷达传感器和/或至少一个激光雷达传感器和/或至少一个超声传感器和/或至少一个其他的传感器，所述传感器设置用于以周围环境数据值的形式检测至少一个车辆的周围环境。“第二环境传感装置与第一环境传感装置结构不同”例如如此设计，使得第一环境传感装置包括至少一个雷达传感器，并且第二环境传感装置不包括雷达传感器。通常，第一和第二环境传感装置的区别在于：它们包括不同数量的可能不同的传感器类型(视频，激光雷达，雷达等)。
检测尤其至少一个周围环境特征形式的周围环境数据值例如应理解为：检测至少一个周围环境特征，并将该周围环境特征与例如借助导航***确定的位置相关联。在一种实施方式中，例如如此进行周围环境数据值的接收，使得结合相应的位置来接收至少一个周围环境特征。在另一实施方式中，例如检测至少一个周围环境特征，并将该至少一个周围环境特征输入到至少一个车辆所包括的(例如与车辆连接的导航***和/或智能手机的)地图中。在此，如此进行周围环境数据值的接收，使得接收(具有所输入的至少一个周围环境特征的)地图。在另一实施方式中，附加地和/或替代地如此接收周围环境数据值，使得该周围环境数据值包括第一环境传感装置的描述(例如对传感器类型的说明)。
位置应理解为例如在预给定的坐标系内的(二维或三维)坐标——例如GNSS坐标。在此，借助GNSS单元确定GNSS坐标，GNSS单元构造成如下***：所述***用于在地面和空中通过接收导航卫星和/或伪卫星的信号来进行位置确定和导航。
周围环境特征例如应理解为基础设施特征(交通标志、护栏、路缘石、路肩、行车道标记等)和/或建筑结构(桥梁、隧道、建筑物等)和/或景观特征(湖泊、河流、树木、森林等)。至少一个车辆的周围环境中的哪个对象借助第一环境传感装置实际上检测为或能够检测为周围环境特征，还取决于环境传感装置的构型和/或第一环境传感装置所包括的传感器类型(视频、激光雷达、雷达等)。
在本发明的范畴内，除非明确指出或由所使用的概念(对象类别、周围环境特征)的上下文明确得出，否则，第一对象类别到至少一个其他的对象类别的分配与以下内容同义地使用：将至少一个周围环境特征分配给至少一个其他的周围环境特征。
根据本发明的方法以有利的方式解决以下任务：尤其当至少一个周围环境特征和至少一个其他的周围环境特征不由相同的和/或(在传感器类型方面)结构相同的环境传感装置所检测时，(借助对象类别)将至少一个周围环境特征分配给至少一个其他的周围环境特征，并且——基于所述分配——创建(共同的)地图(在此为第一地图)。这是非常有利的，因为不必共同地检测至少一个周围环境特征和至少一个其他的周围环境特征，这一方面例如减少在至少一个车辆中对所检测的周围环境数据值的存储需求，另一方面，允许仅在需要时才对至少一个周围环境特征和至少一个其他的周围环境特征进行分配，并且例如仅在需要时(并且与分别使用的环境传感装置无关地)创建第一地图。
优选地，由第二地图包括至少一个其他的周围环境特征，和/或，如此进行提供第一地图的步骤，使得根据第一地图和/或根据第二地图和/或根据分配来运行自动化车辆，和/或根据第一地图和/或根据第二地图和/或根据分配来运行移动终端设备。尤其如此进行提供第一地图的步骤，使得根据第一地图和/或根据第二地图和/或根据分配来运行具有驾驶员辅助***或具有驾驶员信息***的车辆，其中，该车辆可以是自动化车辆。
自动化车辆应理解为部分自动化车辆或高度自动化车辆或全自动化车辆。运行自动化车辆例如应理解为：根据第一地图确定如下轨迹：沿着所述轨迹(借助横向和/或纵向控制的自动化控制中的一个)使车辆运动。在此例如如此使用第一地图，使得自动化车辆对其自身位置执行定位或位置确定。例如通过如下方式确定位置：借助自动化车辆的环境传感装置检测至少一个周围环境特征，并且为此确定自动化车辆的相对位置。这例如借助方向矢量以及至少一个周围环境特征与自动化车辆之间的距离来实现。因为至少一个周围环境特征的位置存储在第一地图中，所以基于该位置和相对位置(例如借助矢量相加)来确定自化动车辆的位置。在另一实施方式中，运行例如应理解为实施对安全重要相关的功能——以便维持和/或提高自动化车辆的和/或自动化车辆的至少一个乘客的安全性，和/或(根据第一地图)准备对安全重要相关的功能(“武装”安全气囊、系紧安全带等)。
移动单元例如应理解为无人机和/或应理解为移动终端设备(智能手机、平板电脑等)。
第一和/或第二地图应理解为以(地图)数据值形式存在于存储介质上的数字地图。例如如此构造第一和/或第二地图，使得其包括一个或多个地图层，其中，一个地图层例如示出鸟瞰图(街道、建筑物、景观特征等的走向和位置)。这例如相应于导航***的地图。另一地图层例如包括雷达地图，其中，雷达地图所包括的周围环境数据值与雷达签名一起被存储。另一地图层例如包括激光雷达地图，其中，激光雷达地图所包括的周围环境数据值与激光雷达签名一起被存储。另一地图层例如包括周围环境特征数据值形式的周围环境特征(建筑结构、景观特征、基础设施特征等)，其中，周围环境特征数据值例如包括周围环境特征的位置和/或其他参量——例如周围环境特征的长度说明和/或对周围环境特征是永久还是暂时存在的描述。在一种实施方式中，第一和/或第二地图分别相应于一个地图层。
在此表现出以下优点：尤其将至少一个周围环境特征与第二(已经存在的)地图进行组合，该第二地图包括至少一个其他的周围环境特征，由此例如也可以(事后地)以至少一个周围环境特征扩展和/或匹配或修正第二(已经存在的)地图。
优选地，根据至少一个周围环境特征的几何结构和/或根据至少一个周围环境特征的材料特性来确定对象类别。
对象类别应理解为各个周围环境特征的(抽象)分类，其中，能够实现不同的抽象水平，所述不同的抽象水平至少取决于至少一个车辆的环境传感装置。在一种实施方式中，对象类别的内容例如是“杆状对象”，其中，根据其几何结构检查各个周围环境特征，例如在交通标志或路灯的情况下，将交通标志或路灯的杆识别为“杆状对象”。在另一实施方式中，对象类别是“反射对象”，其中，尤其当第一环境传感装置包括至少一个雷达和/或激光雷达传感器时，根据其材料特性来检查各个周围环境特征。
在此表现出以下优点：以快速且节省资源的方式和方法对至少一个周围环境特征进行分类。
优选地，根据至少一个周围环境特征的几何结构和/或根据至少一个其他的周围环境特征的几何结构来创建对象类别到至少一个其他的对象类别的分配。
尤其通过使用街道走向、道路标记走向、护栏走向、道路边界走向形式的几何结构，和/或尤其通过使用由点状对象的特征模式(如立柱、路标、交通信号灯、路灯)形成的几何结构，和/或尤其根据相应的周围环境特征的结构之间的相关性(尤其点云之间的相关性)，根据至少一个周围环境特征的几何结构和至少一个其他的周围环境特征的几何结构，创建对象类别到至少一个其他的对象类别的分配。在一种实施方式中，所述对象类别到至少一个其他对象类别的分配例如应理解为：所述对象类别包括“杆状对象”作为对象，该杆状对象具有在确定区域内(例如在约5米的路段中)的位置，所述至少一个其他的对象类别包括具有高度准确的位置的交通标志作为对象，其中，所述高度准确的位置位于所述路段中。在此，将“杆状对象”分配给“交通标志”，并且因此将所述对象类别(在确定的区域内)分配给所述至少一个其他的对象类别。
高度准确的位置应理解为如下位置：该位置在给定的坐标系(例如GNSS坐标)中如此准确，使得该位置不超过最大允许的模糊度——例如10至50cm。
在此表现出以下优点：提供对象类别到至少一个其他的对象类别的分配方法，这能够实现，尤其例如当分别以经受一定模糊度(例如几米)的位置检测至少一个周围环境特征和/或至少一个其他的周围环境特征时，将至少一个周围环境特征——结合位置——分配给至少一个其他的周围环境特征。
优选地，第一环境传感装置包括雷达传感器，并且借助雷达传感器检测周围环境数据值，其中，至少一个周围环境特征具有特征化的(charakteristische)雷达签名。此外，根据特征化的雷达签名来确定对象类别，和/或第二环境传感装置包括视频传感器和/或激光雷达传感器。
在此表现出以下优点：例如相比于基于视频的方法，该方法独立于照明条件(例如根据日间和夜间，或根据通过车辆的周围环境中的太阳辐射或其他光源产生的强光)进行。
优选基于周围环境数据值，借助SLAM方法和/或借助相关性方法来创建所述分配。
在此，基于周围环境数据值，借助SLAM方法(尤其图形SLAM方法)，和/或借助相关性方法(尤其ICP方法和/或尤其最小二乘误差最小化(least-square Fehlerminimierung)和/或尤其非线性变化方法)来创建分配。
例如如此使用图形SLAM方法，使得借助作为图形建模的周围环境数据值执行用于使误差最小化的全局优化。这借助以下方式实现：例如借助ICP方法和非线性变换，根据两个地图之间的相关性来确定第一地图和第二地图之间的图形边缘。
在此，如此使用ICP方法，使得将不同对象类别的空间上接近的周围环境数据值分配给彼此。
在此，替代地或作为补充，如此使用非线性变换，使得根据不同对象类别的周围环境数据值的由相对参考得出的特征化结构，将不同对象类别的周围环境数据值分配给彼此。
然后，例如通过使用最小二乘误差最小化方法，使用如此在图形中找到的代表第一地图与第二地图之间的差异的边缘来确定两个地图之间的最佳的或误差最小的分配。
在此表现出以下优点：辨识在第一和第二地图中彼此相对应的基点(Stützpunkt)，并且如此移动这些基点，使得关于全局解决方案对地图彼此进行最佳分配。仅以这种方式和方法才能够实现：即使在第二地图中也能够使用在第一地图中所确定的位置(例如自动化车辆的自身位置)。
根据本发明的用于创建第一地图的设备包括：用于接收周围环境数据值的第一装置，其中，周围环境数据值代表至少一个车辆的周围环境，其中，周围环境包括至少一个周围环境特征，其中，借助至少一个车辆的第一环境传感装置检测周围环境数据值；用于根据至少一个车辆的第一环境传感装置来确定至少一个周围环境特征的对象类别的第二装置。所述设备此外包括：用于创建对象类别到至少一个其他的对象类别的分配的第三装置，其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定至少一个其他的对象类别，其中，至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，第二环境传感装置与第一环境传感装置结构不同；用于基于分配根据周围环境数据值创建第一地图的第四装置。
优选地，第一装置和/或第二装置和/或第三装置和/或第四装置构造用于实施根据方法权利要求中至少任一项所述的方法。
本发明的有利扩展方案在从属权利要求中说明并在说明书中列出。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明书中更详细地阐述。附图示出：
图1示出根据本发明的设备的实施例；
图2示出根据本发明的方法的实施例；
图3以流程图的形式示出根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
图1示出(示例性地示出的)计算单元100，该计算单元包括用于创建340第一地图的设备110。计算单元100例如应理解为服务器。在另一实施方式中，计算单元100应理解为云(即至少两个电数据处理设备的复合体)，云例如借助互联网交换数据。在另一实施方式中，计算单元100相应于设备110。
设备110包括：用于接收310周围环境数据值的第一装置111，其中，周围环境数据值代表至少一个车辆200的周围环境220，其中，周围环境220包括至少一个周围环境特征221，其中，借助至少一个车辆200的第一环境传感装置221来检测该周围环境数据值；用于根据至少一个车辆200的第一环境传感装置201来确定320至少一个周围环境特征221的对象类别的第二装置112。所述设备110此外包括：用于创建330对象类别到至少一个其他的对象类别的分配的第三装置113，其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定至少一个其他的对象类别，其中，所述至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，第二环境传感装置与第一环境传感装置201结构不同；用于基于分配根据周围环境数据值创建340第一地图的第四装置114。
第一装置111和/或第二装置112和/或第三装置113和/或第四装置114也可以(取决于计算单元100的相应的实施方式)以不同的实施方式构造。如果计算单元100构造为服务器，则第一装置111和/或第二装置112和/或第三装置113和/或第四装置114(关于设备110的地点)定位在同一地点。
如果计算单元100构造成云，则第一装置111和/或第二装置112和/或第三装置113和/或第四装置114可以定位在不同的地点(例如不同的城市和/或不同的国家)，其中，连接(例如互联网)构造用于在第一装置111和/或第二装置112和/或第三装置113和/或第四装置114之间交换(电子)数据。
第一装置111构造用于接收周围环境数据值，其中，周围环境数据值代表至少一个车辆200的周围环境220。为此，第一装置111构造成接收单元和/或发送单元，借助该接收单元和/或发送单元请求和/或接收数据。在另一实施方式中如此构造第一装置111，使得第一装置借助有线连接和/或无线连接121与(基于设备110)布置在外部的发送和/或接收单元122连接。此外，第一装置111包括电子数据传输元件(例如处理器、主存储器和硬盘)，该电子数据处理元件构造用于存储和/或处理周围环境数据值，例如实施数据格式的改变和/或匹配，并且随后将周围环境数据值进一步传输给第二装置112。在另一实施方式中，如此构造第一装置111，使得将所接收的周围环境数据值(在没有数据处理元件的情况下)进一步传输给第二装置112。在另一实施方式中，第一装置111构造用于如此提供第一地图和/或第二地图和/或分配，使得可以由自动化车辆和/或移动单元接收第一地图和/或第二地图和/或分配。
此外，该设备包括第二装置112，该第二装置构造用于根据至少一个车辆200的第一环境传感装置201来确定至少一个周围环境特征221的对象类别。为此，第二装置112例如构造成计算单元，该计算单元包括电子数据处理元件(例如处理器、主存储器和硬盘)。此外，第二装置112包括相应的软件，所述软件构造用于根据至少一个车辆200的第一环境传感装置201来确定至少一个周围环境特征221的对象类别。例如根据至少一个周围环境特征221的几何结构来确定对象类别，其方式是：识别至少一个周围环境特征221的各个点和/或线和/或部分结构，以及(例如通过与已知的并存储在硬盘中的结构进行比较)将至少一个周围环境特征的各个点和/或线和/或部分结构(根据对象类别的抽象水平和/或根据第一环境传感装置201)分配给确定的对象。在另一实施方式中，例如根据至少一个周围环境特征221的材料特性来确定对象类别，其方式是：对所检测的周围环境数据值的颜色值和/或亮度值和/或强度值(关于至少一个周围环境特征221和/或根据第一环境传感装置201)进行分析处理，并且(例如通过与已知的并且存储在硬盘中的颜色值和/或亮度值和/或强度值进行比较)对所检测的周围环境数据值的颜色值和/或亮度值和/或强度值进行分配。
此外，设备110包括第三装置113，该第三装置例如构造成具有电子数据处理元件(处理器、主存储器、硬盘等)的计算单元，其构造用于创建对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，其中，基于至少一个其他的周围环境特征确定至少一个其他的对象类别，其中，所述至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，并且第二环境传感装置与第一环境传感装置201结构不同。
此外，设备110包括第四装置114，该第四装置例如构造成具有电子数据处理元件(处理器、主存储器、硬盘等)的计算单元，其构造用于基于所述分配根据周围环境数据值创建第一地图。在一种实施方式中，通过如下方式创建第一地图：根据所述分配将第二地图与至少一个周围环境特征221组合成第一地图。在此，借助所述分配将(例如将已经由第二地图所包括的)至少一个其他的周围环境特征辨识为至少一个周围环境特征221，并且因此根据第一环境传感装置的结构形式为该周围环境特征补充签名。在一种实施方式中如此创建第一地图，使得可以将第一地图与第二地图和/或其他地图组合。在此，例如借助所述分配来确定和/或修正和/或匹配至少一个周围环境特征221的位置，使得可以(在必要时)将第一地图与第二地图和/或其他的地图进行组合。
在一种实施方式中，创建第一地图，其方式时：基于至少一个周围环境特征221创建中间地图，并且根据所述分配将第二地图和中间地图组合成第一地图。在此，例如如此创建中间地图，使得预先将由至少两个车辆所检测的周围环境数据值汇总为中间地图，其中，周围环境数据值至少部分地代表共同的周围环境，并且至少部分共同的周围环境包括至少一个周围环境特征221。这尤其通过使用相同的环境传感装置来实现，所述相同的周围环境传感装置相应于至少一个车辆200的第一环境传感装置201。
图2示出根据本发明的用于创建340第一地图的方法300的实施例。在此，由设备110接收周围环境数据值，其中，该周围环境数据值代表至少一个车辆200的周围环境220，其中，该周围环境220包括至少一个周围环境特征221，其中，借助至少一个车辆200的第一环境传感装置201来检测周围环境数据值。在一种实施方式中，至少一个车辆200例如包括发送和/或接收单元，该发送和/或接收单元构造用于将周围环境数据值传输给设备110。在另一实施方式中，为此例如使用移动发送和/或接收单元(尤其是智能手机)，该发送和/或接收单元由至少一个车辆200所包括，并且该发送和/或接收单元通过线缆和/或无线连接——例如蓝牙——与车辆相连接。在另一实施方式中，至少一个车辆200附加地和/或替代地包括导航***和/或智能手机和/或其他装置，该其他装置构造用于确定至少一个车辆200的位置和/或用于将位置分配给至少一个周围环境特征221，其中，例如根据至少一个车辆200的位置并且根据第一环境传感装置201来确定该位置的准确度。在一种实施方式中，周围环境数据值包括至少一个周围环境特征221以及该至少一个周围环境特征221的位置。随后，根据所述方法300的各个步骤来创建第一地图。
图3示出用于创建340第一地图的方法300的实施例。
方法300在步骤301中开始。
在步骤310中，接收周围环境数据值，其中，该周围环境数据值代表至少一个车辆200的周围环境220，其中，该周围环境220包括至少一个周围环境特征221，其中，借助至少一个车辆200的第一环境传感装置201来检测周围环境数据值。
在步骤320中，根据至少一个车辆200的第一环境传感装置201来确定至少一个周围环境特征221的对象类别。
在步骤330中，创建对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定至少一个其他的对象类别，其中，至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，第二环境传感装置与第一环境传感装置201结构不同。
在步骤340中，基于分配，根据周围环境数据值创建第一地图。
方法300在步骤350中结束。

Claims (8)

1.一种用于创建(340)第一地图的方法(300)，所述方法具有以下步骤：
接收(310)周围环境数据值，
其中，所述周围环境数据值代表至少一个车辆(200)的周围环境(220)，
其中，所述周围环境(220)包括至少一个周围环境特征(221)，
其中，借助所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)来检测所述周围环境数据值；
根据所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)来确定(320)所述至少一个周围环境特征(221)的对象类别；
创建(330)所述对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，
其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定所述至少一个其他的对象类别，
其中，所述至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，并且所述第二环境传感装置与所述第一环境传感装置(201)结构不同；
基于所述分配，根据所述周围环境数据值创建(340)所述第一地图。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，
由第二地图包括所述至少一个其他的周围环境特征，和/或
如此进行提供所述第一地图的步骤，使得
根据所述第一地图和/或根据所述第二地图和/或根据所述分配来运行自动化车辆，和/或
根据所述第一地图和/或根据所述第二地图和/或根据所述分配来运行移动终端设备。
3.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，
根据所述至少一个周围环境特征(221)的几何结构和/或根据所述至少一个周围环境特征(221)的材料特性来确定所述对象类别。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
根据所述至少一个周围环境特征(221)的几何结构和/或根据所述至少一个其他的周围环境特征(221)的几何结构来创建所述对象类别到所述至少一个其他的对象类别的分配。
5.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，
所述第一环境传感装置(221)包括雷达传感器，
借助所述雷达传感器检测所述周围环境数据值，其中，所述至少一个周围环境特征(221)具有特征化的雷达签名，
根据所述特征化的雷达签名来确定所述对象类别，和/或
所述第二环境传感装置包括视频传感器和/或激光雷达传感器。
6.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，
基于所述周围环境数据值，借助SLAM方法和/或借助相关性方法来创建所述分配。
7.一种用于创建(340)第一地图的设备(110)，所述设备具有以下装置：
第一装置(111)，所述第一装置用于接收(310)周围环境数据值，
其中，所述周围环境数据值代表至少一个车辆(200)的周围环境(220)，
其中，所述周围环境(220)包括至少一个周围环境特征(221)，其中，借助所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)来检测所述周围环境数据值；
第二装置(112)，所述第二装置用于根据所述至少一个车辆(200)的第一环境传感装置(201)来确定(320)所述至少一个周围环境特征(221)的对象类别；
第三装置(113)，所述第三装置用于创建(330)所述对象类别到至少一个其他的对象类别的分配，
其中，基于至少一个其他的周围环境特征来确定所述至少一个其他的对象类别，
其中，所述至少一个其他的周围环境特征能够借助第二环境传感装置所检测，并且所述第二环境传感装置与所述第一环境传感装置(201)结构不同；
第四装置(114)，所述第四装置用于基于所述分配根据所述周围环境数据值来创建(340)所述第一地图。
8.根据权利要求7所述的设备(110)，其特征在于，
所述第一装置(111)和/或所述第二装置(112)和/或所述第三装置(113)和/或所述第四装置(114)构造用于实施根据方法权利要求1至6中至少一任一项所述的方法(300)。
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