CN112859107A - 高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，包含第一导航装置、第二导航装置及运动控制装置，该第一导航装置包括二维光学雷达模块，该第二导航装置包括全球卫星导航***模块，该运动控制装置根据该第一导航装置的第一导航位置信赖值及该第二导航装置的第二导航位置信赖值而选择使用该第一导航装置的第一导航位置结果及该第二导航装置的第二导航位置结果中单一个导航位置结果而控制该高尔夫球场自驾车辆在自驾区域中进行自动驾驶。

Description

高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备
技术领域
本发明涉及一种自动驾驶车辆，特别是涉及一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备。
背景技术
自动驾驶车辆，又称为无人驾驶车辆、计算机驾驶车辆，是一种能够根据环境感测结果及少量或无须人类操作而自动行驶的车辆。近年来，随着对于车辆的决策判断、命令传达、机构动作等的研究不断投入，自动驾驶车辆的技术也取得飞跃性的发展。
自动驾驶车辆的行驶依赖于导航装置，无论是行驶路径的规划或实时路况的应变，导航装置都需要在精准定位下才能作出正确的判断，得到准确的导航位置结果。
目前，自动驾驶车辆的其中一个主流应用是在有限区域内执行高等级(等级4以上)的自动驾驶。在此类应用中，自动驾驶车辆通常是沿着有限区域内的一般车用道路行驶，这样的车用道路其路面状态及道路环境较为简单，故一般市售的导航装置大多有适应能力，提供堪用的导航位置结果。
然而，当自动驾驶车辆作为行驶在高尔夫球场的球道及车道两方面的高尔夫球车的应用时，因路面状态及道路环境等条件不再简单，而是会随着车道的柏油路、球道的高低起伏、球道整修状况、风势、雨势、与前后组自动驾驶车辆的距离等因素，致使现有的导航装置应用在高尔夫球的球道中会有不足之处，造成自动驾驶车辆行驶于球道时则容易发生误判及迷航。
鉴于以上所述，现有的导航装置无法适应高尔夫球的球道、路面状态及高尔夫球的球道整体环境等条件的剧烈变化，而有导致自动驾驶车辆技术难以应用在高尔夫球场中的问题。
发明内容
因此，本发明的目的即在提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，能够对于应用在高尔夫球场中行驶的高尔夫球场自驾车辆稳定地提供准确的导航位置结果。
本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段为提供一种高尔夫球场自驾车辆之车辆导航切换设备，以高尔夫球场的球道作为自驾区域，而在该自驾区域中自动切换该高尔夫球场自驾车辆的导航方式，该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备包含：第一导航装置，包括二维光学雷达模块、摄影模块、第一定位模块及第一路径规划模块，该第一定位模块连接于该二维光学雷达模块及该摄影模块，该第一路径规划模块连接于该第一定位模块，该第一导航装置根据该二维光学雷达模块与该摄影模块的感测及该第一定位模块与该第一路径规划模块的运算而得到该高尔夫球场自驾车辆在该自驾区域中的第一导航位置结果及第一导航位置信赖值；第二导航装置，包括全球卫星导航***模块、第二定位模块及第二路径规划模块，该第二定位模块连接于该全球卫星导航***模块，该第二路径规划模块连接于该第二定位模块，该第二导航装置根据该全球卫星导航***模块的感测及该第二定位模块与该第二路径规划模块的运算而得到该高尔夫球场自驾车辆在该自驾区域中的第二导航位置结果及第二导航位置信赖值；以及运动控制装置，包括导航选择切换模块及运动控制模块，该导航选择切换模块连接于该运动控制模块，该导航选择切换模块经设置而根据该第一导航装置的该第一导航位置信赖值及该第二导航装置的该第二导航位置信赖值，而将该运动控制模块自该第一导航装置切换成连接于该第二导航装置或是将该运动控制模块自该第二导航装置切换成连接于该第一导航装置，而使该运动控制模块根据该第一导航装置的第一导航位置结果及该第二导航装置的第二导航位置结果中单一个导航位置结果而控制该高尔夫球场自驾车辆在该自驾区域中进行自动驾驶，其中该第一导航装置的该第一导航位置信赖值系根据该二维光学雷达模块、该摄影模块及该第一定位模块的运算机率模型而取得，该第二导航装置的该第二导航位置信赖值为根据该全球卫星导航***模块及该第二定位模块的运算信息以及根据该高尔夫球场自驾车辆的车辆动态及道路动态提取信息而取得。
在本发明的一实施例中为提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其中该第一定位模块为同步定位与建图模块。
在本发明的一实施例中为提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其中该第一定位模块所使用的地图数据包括高精度电子地图数据。
在本发明的一实施例中为提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其中该高精度电子地图数据包括雷射点云地图数据、地理信息***地图数据及经纬坐标数据。
在本发明的一实施例中为提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其中该第二定位模块包括惯性测量单元、卡尔曼滤波器单元、地图匹配单元及位置增强单元，该卡尔曼滤波器单元连接于该全球卫星导航***模块及该惯性测量单元，该地图匹配单元连接于该卡尔曼滤波器单元，该位置增强单元连接于该地图匹配单元。
在本发明的一实施例中为提供一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其中该第二定位模块所使用的地图数据包括地理信息***地图数据及经纬坐标数据。
经由本发明所采用的技术手段，高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备能够因应高尔夫球的球道、路面状态及高尔夫球的球道整体等条件的变化，以建设成本较为经济的方式，而随时在2D光学导航(辅以摄影机)及卫星导航之间自动切换，以使用具有较佳导航位置信赖值的导航位置结果。因此，无论高尔夫球场自驾车辆是行驶在一般道路、高尔夫球场的球道或是在二者之间往来，高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备都能够稳定地提供准确的导航位置结果，以避免高尔夫球场自驾车辆发生误判或迷航，从而确保乘客的安全，给予良好的搭乘体验。如前述，本发明的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备所采用的是二维光学雷达模块，价格比起三维光学雷达模块更为低廉，能有效降低成本，且以二维光学雷达模块设置，则不用必须设置于车顶，且由于摄影机具有颜色辨识能力，可辅助地更正确辨识高尔夫球场中的特定标志，以在天候不佳时辅助辨识高尔夫球自驾车辆的位置。如此通过使用光学导航的方式进行导航也可避免由于网络传送失误造成的导航指令延迟或错误。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的示意图。
图2a为根据本发明的一实施例的使用高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的高尔夫球场自驾车辆应用在高尔夫球场时的示意图。
图2b为根据本发明的一实施例的使用高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的高尔夫球场自驾车辆自车道进入球道时的示意图。
图2c为根据本发明的一实施例的使用高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的高尔夫球场自驾车辆行驶于球道时的示意图。
图2d为根据本发明的一实施例的使用高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的高尔夫球场自驾车辆自球道进入车道时的示意图。
图2e为根据本发明的一实施例的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备的高尔夫球场自驾车辆行驶于车道时的示意图。
附图标记
100 高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备
1 第一导航装置
11 二维光学雷达模块
12 摄影模块
13 第一定位模块
14 第一路径规划模块
2 第二导航装置
21 全球卫星导航***模块
22 第二定位模块
221 惯性测量单元
222 卡尔曼滤波器单元
223 地图匹配单元
224 位置增强单元
23 第二路径规划模块
3 运动控制装置
31 导航选择切换模块
32 运动控制模块
A 自驾区域
C 高尔夫球场自驾车辆
L1 第一导航位置信赖值
L2 第二导航位置信赖值
M 高精度电子地图数据
M1 雷射点云地图数据
M2 地理信息***地图数据
M3 经纬坐标数据
N1 第一导航位置结果
N2 第二导航位置结果
具体实施方式
以下根据图1至图2e，而说明本发明的实施方式。该说明并非为限制本发明的实施方式，而为本发明的实施例的一种。
如图1至图2e所示，依据本发明的一实施例的一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100以高尔夫球场的球道作为自驾区域A，而在该自驾区域A中导航高尔夫球场自驾车辆C。该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100包含：第一导航装置1、第二导航装置2及运动控制装置3。
如图1所示，该第一导航装置1包括二维光学雷达模块11、摄影模块12及第一定位模块13及第一路径规划模块14。该第一定位模块13连接于该二维光学雷达模块11及该摄影模块12，该第一路径规划模块14连接于该第一定位模块12，该第一导航装置1根据该二维光学雷达模块11与该摄影模块12的感测及该第一定位模块12与该第一路径规划模块14的运算而得到该高尔夫球场自驾车辆C于该自驾区域A的第一导航位置结果N1及一第一导航位置信赖值L1。
具体而言，该二维光学雷达模块11为使用光学雷达(light detection andranging；LiDAR)的模块。LiDAR是一种光学遥感技术，其原理为通过以脉冲雷射光照射目标并以传感器量测反射脉冲而量测与目标间的距离。二维光学雷达模块11在本实施例中为二维机械扫描型光学雷达(2D Mechanical Scanning Lidar)，其通过雷射/接收组件的机械旋转或是利用旋转镜引导光束，而在360°的广范围区域收集数据。当然，本发明不限于此，二维光学雷达模块11也可为二维固态光学雷达(2D Solid State Lidar)，其具有平面的感测组件而没有旋转组件，故体积小、重量轻。无论是哪一种的二维光学雷达模块11，其价格皆比三维光学雷达更为低廉而且不限于安装于车顶，而能有效降低成本。该摄影模块12用于透过摄影而取得摄影数据，而利用该摄影数据与该二维光学雷达模块11的感测结果不断进行与地图数据的比对而得到实时且准确的结果。在本实施例中，该摄影模块12为光学摄影机，透过机器视觉算法，拥有较佳的物体辨识能力，能够分辨颜色、标线、交通标志等。因此，应用在高尔夫球场时，该摄影模块12能够利用高尔夫球场的草坪等环境的颜色以及场地上的各种标志的辨识(例如：高尔夫球场为了此高尔夫球自驾车辆而设置的颜色标志)，来辅助该二维光学雷达模块11，以作出比对于该地图数据后的清楚判读，有效提高判断准确度，不容易发生误判。在本发明中，该二维光学雷达模块11及该摄影模块12可同时提供为多数个，以获得更完整且更准确的感测效果。且，该二维光学雷达模块11及该摄影模块12不限于设置成朝向同一方向或朝向前方，而可以视需求而设置成朝向不同方向或朝向任意方向。例如，该二维光学雷达模块11设置成对于前方进行感测时，该摄影模块12能够设置成对于左右二个方向进行摄影，以辅助该二维光学雷达模块11，而解决该二维光学雷达模块11在同一时间只能感测前方而无法同时感测左右二个方向的问题。该第一定位模块13在本实施例中为一同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping；SLAM)模块，同步定位与建图的概念为在构建或更新未知环境地图的同时，并可追踪所在位置，从而达到同时定位和地图构建的目的。该第一路径规划模块14用于执行路径规划(Path Planning)，仿真得出自驾车辆的运动路径。
如图1所示，依据本发明的实施例的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100，该第一定位模块13所使用的地图数据报括高精度电子地图(HD Map)数据M，其中在本实施例中，该高精度电子地图数据M包括雷射点云地图(Laser Point Cloud Map)数据M1、地理信息***(Geographic Information System；GIS)地图数据M2及经纬坐标数据M3。具体而言，在本实施例中，该第一导航装置1运用该二维光学雷达模块11及该摄影模块12等所提供的感测信息，并使用包含该雷射点云地图数据M1、该地理信息***地图数据M2及该经纬坐标数据M3的该高精度电子地图数据M，达成自主定位，而得到该高尔夫球场自驾车辆C于该自驾区域A中的该第一导航位置结果N1。
如图1所示，该第二导航装置2包括全球卫星导航***模块21、第二定位模块22及第二路径规划模块23，该第二定位模块22连接于该全球卫星导航***模块21，该第二路径规划模块23连接于该第二定位模块22，该第二定位模块22根据该全球卫星导航***模块21的感测及该第二定位模块22与该第二路径规划模块23的运算而得到该高尔夫球场自驾车辆C于该自驾区域A中的该第二导航位置结果N2。
具体而言，该全球卫星导航***模块21为使用全球卫星导航***(GlobalNavigation Satellite System；GNSS)的模块，例如美国的全球定位***(GlobalPositioning System；GPS)便是全球卫星导航***的其中一种。如图1所示，该第二定位模块22在本实施例中包括惯性测量单元221、卡尔曼滤波器(Kalman Filter)单元222、地图匹配(Map Matching)单元223及位置增强(Position Enhancement)单元224。该卡尔曼滤波器单元222连接于该全球卫星导航***模块21及该惯性测量单元221，该地图匹配单元223连接于该卡尔曼滤波器单元222，该位置增强单元224连接于该地图匹配单元223。该第二路径规划模块23也是执行路径规划的模块，用于仿真得出自驾车辆的运动路径。
如图1所示，依据本发明的实施例的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100，该第二定位模块22所使用的地图数据包括地理信息***地图数据M2及经纬坐标数据M3。相似地，该第二导航装置2运用该全球卫星导航***模块21等所提供的感测信息，并使用该地理信息***地图数据M2及该经纬坐标数据M3，达成自主定位，而得到该高尔夫球场自驾车辆C于该自驾区域A中的该第二导航位置结果N2。
该运动控制装置3包括导航选择切换模块31及运动控制模块32。该导航选择切换模块31连接于该运动控制模块32，该导航选择切换模块31经设置而根据该第一导航装置1的该第一导航位置信赖值L1及该第二导航装置2的该第二导航位置信赖值L2，而将该运动控制模块32自该第一导航装置1切换成连接于该第二导航装置2或是将该运动控制模块32自该第二导航装置2切换成连接于该第一导航装置1，而使该运动控制模块32根据该第一导航装置1的第一导航位置结果N1及该第二导航装置2的第二导航位置结果N2中单一个导航位置结果而控制该高尔夫球场自驾车辆C在该自驾区域A中进行自动驾驶。
依据本发明的实施例的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100，该第一导航位置信赖值L1是针对该第一导航装置1的第一导航位置结果N1的信赖水平(ConfidenceLevel)的估计值，该第二导航位置信赖值L2是针对该第二导航装置2的第二导航位置结果N2的信赖水平的估计值。信赖水平(Confidence Level)是统计学中用于评估对象结果的准确性，即，可信赖的程度的一个指标。在本发明中，该第一导航装置1的第一导航位置信赖值L1及该第二导航装置2的第二导航位置信赖值L2则是分别用于评估该第一导航装置1的第一导航位置结果N1及该第二导航装置2的第二导航位置结果N2的准确性，其中该第一导航装置1的第一导航位置信赖值L1为根据该二维光学雷达模块11、该摄影模块12及该第一定位模块13的运算机率模型而取得，该第二导航装置2的第二导航位置信赖值L2为根据该全球卫星导航***模块21及该第二定位模块22的运算信息以及根据该高尔夫球场自驾车辆C的车辆动态及道路动态提取信息而取得。
如图2a至图2e所示，在使用有该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100的高尔夫球场自驾车辆C应用在高尔夫球场(该自驾区域A)的情况下，当该高尔夫球场自驾车辆C行驶于车道时(如图2a)，该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100可选择导航位置信赖值较高的导航位置结果(例如，第一导航位置结果N1)，而据以控制该高尔夫球场自驾车辆C在该自驾区域A中自动驾驶。并且，随着路面状态及道路环境的剧烈改变(例如，如图2b所示的自车道进入球道或是如图2d所示的自球道回到车道)，该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100随时可切换为选择当下导航位置信赖值较高的导航位置结果(例如，自该第一导航位置结果N1改为选择该第二导航位置结果N2或是自该第二导航位置结果N2返回到选择该第一导航位置结果N1)，而据以控制该高尔夫球场自驾车辆C在该自驾区域A中自动驾驶。当然，导航位置结果的切换选择方式并不以上述选择导航位置信赖值较高者的方式为限。在其他实施方式中，也可针对该第一导航装置1的第一导航位置信赖值L1及该第二导航装置2的第二导航位置信赖值L2个别设定切换用的阈值(上限阈值及/或下限阈值)，只有在目前被选择的导航位置结果的导航位置信赖值低于下限阈值及/或目前未被选择的导航位置结果的导航位置信赖值高于上限阈值时，该导航选择切换模块31才会进行导航装置的切换连接。
通过上述方式，本发明的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100能够适应高尔夫球的球道、路面状态及高尔夫球的球道整体等条件的变化，以建设成本较为经济的方式，而随时在2D光学导航(辅以摄影机)及卫星导航之间自动切换，以使用具有较佳导航位置信赖值的导航位置结果(该第一导航位置结果N1及该第二导航位置结果N2中单一个导航位置结果)。因此，无论该高尔夫球场自驾车辆C是行驶在一般道路、高尔夫球场的球道或是在二者之间往来，该高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100都能够稳定地提供准确的导航位置结果，以避免该高尔夫球场自驾车辆C发生误判或迷航，从而确保乘客的安全，给予良好的搭乘体验。如前述，本发明的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备100所采用的是二维光学雷达模块11，价格比起三维光学雷达模块更为低廉，能有效降低成本，且以二维光学雷达模块11设置，不用必须设置于车顶，且由于摄影机具有颜色辨识能力，可辅助地更正确辨识高尔夫球场中的特定标志，以在天候不佳时辅助辨识高尔夫球自驾车辆的位置。如此通过使用光学导航的方式进行导航也可避免由于网络传送失误造成的导航指令延迟或错误。
以上的叙述以及说明仅为本发明的较佳实施例的说明，本领域技术人员当可依据以上所界定的保护范围以及上述的说明而作其他的修改，只是这些修改仍应是为本发明的发明精神而在本发明的保护范围中。

Claims (6)

1.一种高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的车辆导航切换设备以高尔夫球场的球道作为自驾区域，而在所述的自驾区域中自动切换所述的高尔夫球场自驾车辆的导航方式，所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备包含：
第一导航装置，包括二维光学雷达模块、摄影模块、第一定位模块及第一路径规划模块，所述的第一定位模块连接于所述的二维光学雷达模块及该摄影模块，所述的第一路径规划模块连接于所述的第一定位模块，所述的第一导航装置根据所述的二维光学雷达模块与所述的摄影模块的感测及所述的第一定位模块与所述的第一路径规划模块的运算而得到所述的高尔夫球场自驾车辆在所述的自驾区域中的第一导航位置结果及第一导航位置信赖值；
第二导航装置，包括全球卫星导航***模块、第二定位模块及第二路径规划模块，所述的第二定位模块连接于所述的全球卫星导航***模块，所述的第二路径规划模块连接于所述的第二定位模块，所述的第二导航装置根据所述的全球卫星导航***模块的感测及所述的第二定位模块与所述的第二路径规划模块的运算而得到所述的高尔夫球场自驾车辆在所述的自驾区域中的第二导航位置结果及第二导航位置信赖值；以及
运动控制装置，包括导航选择切换模块一运动控制模块，所述的导航选择切换模块连接于所述的运动控制模块，所述的导航选择切换模块经设置而根据所述的第一导航装置的所述的第一导航位置信赖值及所述的第二导航装置的所述的第二导航位置信赖值，而将该运动控制模块自所述的第一导航装置切换成连接于所述的第二导航装置或是将所述的运动控制模块自所述的第二导航装置切换成连接于所述的第一导航装置，而使所述的运动控制模块根据该第一导航装置的第一导航位置结果及所述的第二导航装置的第二导航位置结果中单一个导航位置结果而控制所述的高尔夫球场自驾车辆在所述的自驾区域中进行自动驾驶，
其中所述的第一导航装置的所述的第一导航位置信赖值为根据所述的二维光学雷达模块、所述的摄影模块及所述的第一定位模块的运算机率模型而取得，
所述的第二导航装置的所述的第二导航位置信赖值为根据所述的全球卫星导航***模块及所述的第二定位模块的运算信息以及根据所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆动态及道路动态提取信息而取得。
2.根据权利要求1所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的第一定位模块为同步定位与建图模块。
3.根据权利要求1所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的第一定位模块所使用的地图数据包括高精度电子地图数据。
4.根据权利要求3所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的高精度电子地图数据包括雷射点云地图数据、地理信息***地图数据及经纬坐标数据。
5.根据权利要求1所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的第二定位模块包括惯性测量单元、卡尔曼滤波器单元、地图匹配单元及位置增强单元，所述的卡尔曼滤波器单元连接于所述的全球卫星导航***模块及所述的惯性测量单元，所述的地图匹配单元连接于所述的卡尔曼滤波器单元，所述的位置增强单元连接于所述的地图匹配单元。
6.根据权利要求1或5中任一项所述的高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备，其特征在于，所述的第二定位模块所使用的地图数据包括地理信息***地图数据及经纬坐标数据。
CN202010784095.6A 2019-11-12 2020-08-06 高尔夫球场自驾车辆的车辆导航切换设备 Active CN112859107B (zh)

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