CN111767354B - 一种高精度地图精度评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度地图精度评估方法，车辆行驶过程中，获取车辆当前位置坐标，通过检测设备获取车辆与车辆周边第一标志物的相对距离和角度，根据车辆当前位置坐标、相对距离和角度计算所述第一标志物的实际坐标信息，将实际坐标信息与高精度地图中所述第一标志物的已知坐标信息进行比对，判断误差情况，根据判断结果评估高精度地图的精度是否符合要求。本发明可以大范围评估高精地图的坐标一致性和准确性。满足在各类工况下的测量方法，得到更具普遍性和可信度的精度验证结果，作为智能驾驶的决策输入，提升自动驾驶高精地图的可靠性和安全性。

Description

一种高精度地图精度评估方法
技术领域
本发明属于汽车驾驶技术领域，具体涉及一种高精度地图精度评估方法。
背景技术
近年来，随着自动驾驶技研究的深入和自动驾驶导航的精细要求，高精地图作为汽车智能化必不可少的关键技术之一。传统导航地图仅能提供道路级的导航位置信息，而作为自动驾驶决策的输入，高精地图需要实现车道级的导航位置信息，且输出的轨迹需要平滑，无跳变。
目前高精地图的数据采集主要有以下三种方式：移动测量车基于道路采集数据、无人机大比例尺航测、1:500全要素地形图测绘。而以上手段都或多或少需要用到GNSS定位技术，采集到的地图数据精度自然也受到GNSS定位精度的影响。
虽然在高精地图加工制作的过程中，会对精度进行校正和验证，但验证精度通常采用的比例抽样的方式，并非检核地图的每一个位置点。校正精度通常采用的引入高一等级的控制点作为真值，再局部平滑优化的方式，使得整体精度得以提升，也并非保证每一个点都是准确的。
特别是在高架桥下，隧道内，林荫道，高楼大厦周边等环境下，精度往往难以得到保证，一般误差也远大于开阔路段的位置精度。这样就使得同一个地区的不同路段地图精度不同，对于自动驾驶车辆的控制决策不利，对于误差建模分析也增大了难度。
而目前的高精地图验证方法基本离不开绝对的世界坐标系坐标点，而往往大量获取这些高精度的绝对世界坐标系的标志点是十分困难的。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种高精度地图精度评估方法。
本发明采用的技术方案是：一种高精度地图精度评估方法，车辆行驶过程中，获取车辆当前位置坐标，通过检测设备获取车辆与车辆周边第一标志物的相对距离和角度，根据车辆当前位置坐标、相对距离和角度计算所述第一标志物的实际坐标信息，将实际坐标信息与高精度地图中所述第一标志物的已知坐标信息进行比对，判断误差情况，根据判断结果评估高精度地图的精度是否符合要求。
进一步地，还包括对所述判断结果进行验证，若验证得出所述判断结果不准确，则采用轨迹法评估高精度地图的精度是否符合要求。
进一步地，所述验证的过程为：车辆行驶至第一位置，获取第一位置坐标，通过第一位置坐标获取第二标志物坐标，车辆行驶至第二位置后获取第二位置实际坐标，并通过第二标志物坐标反算第二位置理论坐标，计算第二位置实际坐标与第二位置理论坐标的误差，若误差小于设定值，则所述判断结果准确，若误差大于等于设定值，则所述判断结果不准确。
更进一步地，所述轨迹法评估的过程为：车辆行驶过程中经过多个地点时，在每一个地点通过车载检测设备测量该地点的典型标志物信息，并计算得到车辆在该地点的相对位置坐标，根据多个地点的相对位置坐标确定相对行驶轨迹；
根据所有地点检测的典型标志物信息及高精度地图中典型标志物的已知坐标反算车辆的多个理论位置坐标，根据多个理论位置坐标确定理论行驶轨迹；
将相对行驶轨迹与理论行驶轨迹进行比对分析得到误差分布图，根据误差分布图评估高精度地图的精度是否符合要求。
本发明使用行驶车辆对高精地图进行大范围普遍精度验证，得到对应环境下的精度分布情况，从地图自身的一致性和空间位置的正确性两方面，***性评估采集路段的高精地图精度要求是否适合用于自动驾驶的决策输入。本发明可以大范围评估高精地图的坐标一致性和准确性。满足在各类工况下的测量方法，得到更具普遍性和可信度的精度验证结果，作为智能驾驶的决策输入，提升自动驾驶高精地图的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的评估流程图。
图2为本发明对判断结果进行验证的标记图。
图3为本发明轨迹法评估的流程图。
图4为本发明车辆行驶的一条路线图。
图5为本发明车辆行驶的另一条路线图。
图6为本发明拟合得到的两条车辆行驶轨迹。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
为实高精度地图精度的评估方法，本发明设计的评估***高精度定位***组成，即整套的检测设备，包括GNSS+IMU***，激光雷达和影像等传感器，可以获取自身的绝对位置坐标，也可以测量与周围标志物的距离和角度等信息，实现对高精度地图位置精度评估和统计分析。
***进行实际评估之前，首先进行***的自检校，判断是否符合测试要求。(1)在开阔的标定场区域，驾驶测试车辆行驶，通过高精度定位***获得高精度定位数据(自身***坐标或车辆所处位置坐标)，由***本身实现，而不是高精度地图。(2)通过激光雷达和视觉影像测量标定场标志物或控制点，计算实时获取的若干标志物坐标信息(X、Y、H)，将坐标与地图数据库中的坐标进行比对，判断误差情况Δ，若超出误差则进行标记。(3)行驶过程中，通过导航算法预测未来时刻的位置坐标，加入(2)中的误差，并在该时刻测量某一个确定标志物，通过标志物或控制点坐标反算车辆位置，将导航推算的坐标与通过标志物反算的坐标进行分析校正。(4)重复以上三个步骤，计算并修正误差，使其收敛至一稳定状态。
基于上述***本发明提供一种高精度地图精度评估方法，如图1所示，测试车辆行驶在需要验证精度的高精地图区域，如在定位精度准确位置，可以不断获取、推导车辆的实时高精度位置坐标，并通过测量、感知传感器测量车辆与车辆周边第一标志物的相对距离和角度，根据车辆当前位置坐标、相对距离和角度计算所述第一标志物的实际坐标信息，持续记录，与高精地图数据库中的数据对比分析，判断误差情况，统计差值小于预设值的位置点比例，基于比例来判断高精地图的一致性和正确性，是否存在跳变异常情况，根据判断结果评估高精度地图的精度是否符合要求。
上述方案中，所述判断结果是否准确需要进行验证，若验证得出所述判断结果不准确，则需要采用另一种方法，即轨迹法来评估高精度地图的精度是否符合要求。所述验证的过程为：车辆行驶至第一位置，获取第一位置坐标，通过第一位置坐标获取第二标志物坐标，车辆行驶至第二位置后获取第二位置实际坐标，并通过第二标志物坐标反算第二位置理论坐标，计算第二位置实际坐标与第二位置理论坐标的误差，若误差小于设定值，则所述判断结果准确，若误差大于等于设定值，则所述判断结果不准确。
以下结合附图2对验证过程进行进一步阐述：
车辆t0时刻行驶在某一位置点A，通过高精度定位***获取A点实时坐标，根据A点坐标获取标志物C的实时坐标；并通过轨迹推导在t1时刻将会到达B点，在车辆到达B点后，获取B点的实时坐标，并在B点通过标志物C的实时坐标反算车辆的预测位置坐标，得到坐标B’点，将B’坐标跟实时的B坐标进行对比，得到误差ΔB。
如Δb满足精度误差要求，则重复上述步骤，得到足够数量的高精度定位点A、B、C……以及通过地图反算得到的坐标值A’、B’、C’……。
若经过本方法检校过的***，误差Δ是一个已知的允许误差值，且在极小范围内波动，统计此误差的分布情况，可以得到大量的高精地图坐标点验证值，判断是否有坐标错误点或跳变点，检查地图坐标的一致性。
上述方案中，所述轨迹法评估的过程如图3所示：车辆行驶过程中经过多个地点时，在每一个地点通过车载检测设备(激光雷达结合视觉影像)测量该地点的典型标志物(如扫描车道线、道路边缘等)信息，包括相对距离和角度，根据相对距离和角度反算得到车辆在该地点的相对位置坐标，根据多个地点的相对位置记录车辆行驶的相对轨迹，并拟合出一条相对行驶轨迹。
同时，根据所有地点检测的典型标志物信息及高精度地图中典型标志物的已知坐标，不断反算车辆在高精度地图中对应位置的多个理论位置坐标，根据多个理论位置坐标得到一条分布的行驶轨迹点，进行回归分析计算后可以拟合一条由高精地图坐标推算理论行驶轨迹；
比对分析两种方法得到的轨迹曲率，长度等各项要素，分析高精地图坐标的偏差位置，以及是否有轨迹不平滑的区间。计算轨迹上大量点的偏差均方根值，定量评估高精地图的精度是否符合要求。
以下结合附图4-6对轨迹评估方法进行进一步阐述：该方法对定位***失效或无法满足高精度的环境区域有较好的效果，如长距离隧道或者高架桥下，即使使用高性能的位姿***也不能得到高精度的定位。具体步骤如下：
a)车辆行驶在非开阔区域，利用车载传感器(如激光雷达)测量典型标志物，反算自身位置，得到若干车辆的坐标点(基于车辆局部坐标系)，最终分析计算一条拟合的轨迹曲线。
b)车辆到达a点通过测量两侧的道路线，得到自身坐标a1。
c)车辆到达b，c点重复(2)的步骤测量，得到自身位置b1,c1
d)由a1,b1,c1……坐标点进行平滑处理，得到一条车辆行驶的轨迹路线。这条轨迹是基于道路线的位置测量反算而来，所以相对位置十分精确。
e)在车辆到达a’位置时，测量高精地图的典型标志物(坐标值已知)，所以可以反算得到自身的坐标a2
f)依此类推，在到达b’，c’点时，同样测量高精地图的标志物，反算得到自身坐标b2，c2
g)a与a’不是完全同一个位置点，因为传感器在多次测量时会有短暂的时间差，但极短时间内车辆的位移很小，并不影响轨迹的推算拟合。同理分析b与b’，c与c’。
h)由坐标点集合a2,b2,c2……可以平滑拟合出一条基于高精地图坐标的轨迹。
i)在三维空间内分析两条轨迹的曲率，坡度，长度，分析得到误差分布图。本方法计算基于误差的特点，一般误差满足随机性，粗差满足偶然性，***差满足固定性，来进行判断。
j)若高精地图绝对坐标准确，且连续无跳变，则两条轨迹则应该基本重合，误差分布在高精地图自身的误差范围内波动。若出现明显的差异点，且误差值较大，则推测该路段的高精地图精度不符合要求。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种高精度地图精度评估方法，其特征在于：车辆行驶过程中，获取车辆当前位置坐标，通过检测设备获取车辆与车辆周边第一标志物的相对距离和角度，根据车辆当前位置坐标、相对距离和角度计算所述第一标志物的实际坐标信息，将实际坐标信息与高精度地图中所述第一标志物的已知坐标信息进行比对，判断误差情况，统计差值小于预设值的位置点比例，基于比例来判断高精地图的一致性和正确性，是否存在跳变异常情况，根据判断结果评估高精度地图的精度是否符合要求；
对判断结果进行实时验证：车辆行驶过程中，实时获取若干位置点的实际坐标，根据若干位置点的实际坐标分别反算若干位置点的理论坐标，将若干实际坐标分别与若干理论坐标进行对比，得到若干误差，根据若干误差的分布情况确定判断结果是否准确；
还包括对所述判断结果进行验证，若验证得出所述判断结果不准确，则采用轨迹法评估高精度地图的精度是否符合要求；
所述轨迹法评估的过程为：车辆行驶过程中经过多个地点时，在每一个地点通过车载检测设备测量该地点的典型标志物信息，并计算得到车辆在该地点的相对位置坐标，根据多个地点的相对位置坐标确定相对行驶轨迹；
根据所有地点检测的典型标志物信息及高精度地图中典型标志物的已知坐标反算车辆的多个理论位置坐标，根据多个理论位置坐标得到一条分布的行驶轨迹点，进行回归分析计算后拟合一条由高精地图坐标推算的理论行驶轨迹；
将相对行驶轨迹与理论行驶轨迹进行比对分析得到误差分布图，根据误差分布图评估高精度地图的精度是否符合要求。
2.根据权利要求1所述的高精度地图精度评估方法，其特征在于，所述验证的过程为：车辆行驶至第一位置，获取第一位置坐标，通过第一位置坐标获取第二标志物坐标，车辆行驶至第二位置后获取第二位置实际坐标，并通过第二标志物坐标反算第二位置理论坐标，计算第二位置实际坐标与第二位置理论坐标的误差，若误差小于设定值，则所述判断结果准确，若误差大于等于设定值，则所述判断结果不准确。
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