JP2020537150A - デジタル式の地理的な地図タイルをロードするための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

自動運転車両または半自動運転車両によって外部サーバユニットからデジタル式の地理的な地図タイルをロードするための方法およびシステムが開示されている。車両の現在の速度が決定され、外部サーバユニットに対して車両が現在利用可能なデータ接続の接続品質が決定される。次に、車両の速度、および車両と少なくとも１つの外部サーバユニットとの間の接続品質に応じて、計画した走行ルートについて車両によってロードされるべきエリアサイズを計算する。車両の制御ユニットに既に保存されている地図タイルを除き、ロードされるべきエリアサイズに基づいてロードされるべき地図タイルのリストが作成される。最後に、ロードされるべきリスト化された地図タイルの優先順位が決定され、地図タイルは、優先順位にて車両によって外部サーバユニットからロードされる。さらに、デジタル式の地理的な地図タイルを供給し、上記方法を実施するためのシステムが開示されている。

Description

本発明は、自動運転車両または半自動運転車両によって外部サーバユニットからデジタル式の地理的な地図タイルをロードするための方法およびシステムに関する。

高度な自動運転機能を有する車両の自動運転を行うには、当該車両は、走行しようとするルートの正確性の高い地理データを必要とする。デジタル式の地理データと当該地理データの最新性とは、自動運転機能の動作の安全性のために重要である。そのデータは、必要に応じて車両により動的に要求されて地図サーバからダウンロードされる。

現在、車両の最高速度よりも著しく低い特定の最大速度までしか高度な自動運転機能を使用することは可能ではない。当該車両が、計画した走行ルートについて、当該走行ルートのさらなるコースを詳細に記述する十分な地理データを有していない場合には、運転者が当該車両を手動で制御する必要がある。車両が停止状態または手動運転状態にある間、必要な地図タイルは地図サーバからロードされる。十分なエリアが地図データの形式で車両の地図メモリにロードされ、かつ車両が自動運転機能の最大速度よりも速く走行しなくなると、運転者は直ちに自動運転機能をオン状態に切り換えることができる。地図データの十分なエリアとして、従来技術では、車両の現在位置の周りの決められた半径内の静的なエリアサイズが指定されている。車両の地図メモリに記憶された地図データは、当該地図データがもはや不要となり、廃棄できるようになるまで、対応する地図サーバへの要求によってその最新性を周期的にチェックされている必要がある。車両が移動している間は、新たにロードされるべき地図タイルが周期的に計算されてロードされる。極めて高速の場合には、ルートコースを表示できるようにするための新たにロードされるべき地図タイルに対する要求が相応に高まる。しかしながら、車両の速度は地図サーバとの接続品質にネガティブな影響を及ぼす可能性がある。このような不安定なデータ接続により、地図タイルのリロードを確実に行うことがもはやできない可能性がある。現在のシステムでは、地図タイルのリロードは接続品質が低いにもかかわらず実行され、これにより、そのデータ通信路に過剰な負荷がかかり、結果としてデータの損失が生ずることがある。高速で自動運転を行うことは現在では不可能なので、代替策として、現在のシステムによって地図データのリロードが停止される。

本発明の基をなす課題は、車両の速度が高速である場合にもデジタル式の地図データをロードすることを可能にする方法およびシステムを提案することである。

この課題は、独立請求項のそれぞれの主題によって解決される。本発明の有利な実施形態はそれぞれ従属請求項の主題である。

本発明の一態様によれば、自動運転または半自動運転の車両によってデジタル式の地理的な地図タイルをロードする方法が提供される。このために、車両の現在の速度が決定される。さらに、外部サーバユニットに対して車両が現在利用可能なデータ接続の接続品質が決定される。次に、車両の速度、および車両と少なくとも１つの外部サーバユニットとの間の接続品質に応じて、計画した走行ルートについて車両によってロードされるべきエリアサイズが計算される。車両の制御ユニットに既に保存されている地図タイルを除き、ロードされるべきエリアサイズに基づいて、ロードされるべき地図タイルのリストが決定される。最後に、ロードされるべきリスト化された地図タイルの優先順位が決定され、地図タイルは、あらかじめ決定された優先順位にて車両によって外部サーバユニットからロードされる。

本発明による方法は、現在の速度と、車両と外部サーバユニットとの間のデータ接続の現在の安定性とを考慮して、要求すべき地理データ量を車両によって適合させることを可能にする。高速のときには、車両の手動運転期間中に、例えば、速度の増加に応じて、ロードされるべき地図データエリアの半径を縮小することができる。これにより、要求された地図タイルの確実なロードが可能になり、地図サーバへの不要な要求が回避される。交通渋滞期間などの低速のときには、ロードされるべき地図データエリアの半径が縮小される。

ロードされるべき地図データ量の基準として時間的要因が考慮される。決められた時間フレーム内に現在の速度で車両が当該エリアに到達することができる場合にのみ地図データが要求されるので、ロードされた地図データの最新性のための不要な要求を最小限に抑えられる。

さらに、この方法によって、新たに必要とされる地図タイルを外部サーバユニットからダウンロードするための優先順位を決定することができる。これにより、例えば、車両が高速であり、データ接続のデータ伝送速度が低いときであっても、車両の計画した走行ルートのルートコースについて最も急を要する地図タイルを引き続き受信することができる。計画した直接の走行ルートの周辺を表している可能性のある地図タイルのダウンロードには、より低い優先順位が割り当てられ、これらの地図タイルの地図データの受信は、安定したデータ接続の時点まで延期することができる。この場合に特定の優先度の地図タイルをダウンロードする伝送速度の値を定めることができる。データ接続が弱いルート区間であっても、または高速走行時にも、依然として車両は外部サーバユニットからの優先度１の地図タイルを要求することができる。優先度３の地図タイルは、例えば、自動運転において通常のより低速の時に結果としてより安定したデータ接続が得られた場合に伝送されうる。車両メモリに既に存在する地図タイルとの比較によって、同じエリアの同じ地図タイルを何度もロードして車両メモリに格納することが防止される。これにより、要求されるデータ量をさらに低減することができる。

この方法は、車両の自動運転のために必要となる計画した走行ルートの地図材料を、弱い無線ネットワーク範囲のルート区間であっても、または高い移動速度での走行時であってもダウンロードすることを可能にする。データ接続の品質および車両の速度に応じて、地図タイルのロードされるべきエリアサイズを縮小または拡大することにより、並びに、計画された走行ルートに対する関連性に基づいてそれぞれの地図タイルを分類することにより、ロードされるべきデータ量の低減を実現することができる。したがって、データ伝送速度が低いときでも、この方法により著しく低減したデータ量を伝送することができる。

一実施形態によれば、地図タイルで示されたロードされるべきエリアサイズは動的に拡大または縮小される。このために、車両と外部サーバユニットとの間のデータ伝送用の接続品質を連続的にまたは一定の間隔で決定することができ、ロードされるべきエリアサイズを柔軟に適合させることができる。高速のときには、ロードされるべき地図データエリアの半径を速度の増加に応じて縮小し、これにより、より少ない地図タイルを要求すれば済む。したがって、要求された地図タイルを確実にロードすることが可能であり、外部サーバユニットに不要な要求を行って、データ伝送を遅くすること、または低い伝送速度のときにシステムに過剰な負荷をかけることが回避される。

さらなる例示的な実施形態によれば、車両の手動運転時における速度の増加に応じて、ロードされるべきエリアサイズが縮小される。現在、車両の自動運転は特定の最大速度までしか可能ではない。さらに、車両のデータの伝送品質は、データ伝送中、速度の増加に応じて低下する。車両の自動運転機能の最大速度に達したときには、運転者は手動運転に切り換えることができる。同時に、高速のときに予想されるデータ接続の伝送速度の低下を補償するために、地図タイルの形式でロードされるべきエリアサイズを低減することができる。このようにして、ルートコースに関連する地図タイルの伝送が中断する可能性を防止することができる。

さらなる実施形態によれば、車両の速度が中程度であり、車両と外部サーバユニットとの間のデータ接続が安定しているときには、ロードされるべきエリアサイズは最大化される。車両の速度が自動運転機能の最大速度よりも低い場合には、実行可能な高い伝送速度による安定したデータ伝送を想定することができる。したがって、好ましくは、高い伝送速度を利用してできるだけ多くの地図タイルをダウンロードするために、手動運転モードで、または自動運転モードで自動運転機能の最大速度限界値よりも低い速度では、ロードされるべきエリアサイズが最大化される。この場合には優先度の低い地図タイルも外部サーバユニットからダウンロードされる。好ましくは、ダウンロード時には、高い伝送速度が利用可能であるにもかかわらず地図タイルの優先順位が維持される。このことは、例えば、無線ネットワーク範囲の欠如に起因して伝送速度の急激な低下が生じた場合には、走行ルートに最も関連する地図タイルが最初にロードされることを保証する。したがって、自動運転機能に絶対に必要となる計画されたルートコースの地理データが優先的にロードされ、車両にて直ちに利用可能になる。

さらなる例示的な実施形態によれば、車両が低速のときには、当該車両の直近傍のエリアの地図タイルのみがロードされる。交通渋滞時のように車両が低速のときには、地図タイルが表すロードされるべきエリアサイズの半径は、好ましくは縮小される。このように、ロードされるべき地図データ量の基準として時間的要因を考慮することができる。したがって、決められた時間フレーム内に現在の速度で車両が当該エリアに到達することができる場合にのみ地図データが要求されるので、同じ地図タイルの繰返し要求、およびロードされた地図データの最新性の不要なチェックが最小限に抑えられる。これにより、伝送データ量を低減することができ、同じ地図タイルの繰返しのダウンロードを回避することができる。このようにして、システムの負荷が低減され、不要なデータが車両メモリに保存されることを防止することができる。

さらなる例示的な実施形態によれば、ロードされるべき地図タイルには、車両の走行ルートに対する関連性に基づいて優先度が付けられる。好ましくは、ロードされるべき地図タイルのうち車両の周辺のエリアの地図タイルに優先度が割り当てられる。最高の優先度を有する地図タイルが外部サーバユニットから最初にロードされる。最高の優先度を有する全ての地図タイルのダウンロードが完了すると、優先順位にしたがってより低い優先度を有する地図タイルが続く。地図タイルの優先度への分類は、好ましくは自動運転機能で走行する場合に車両の走行ルートに対する地図タイルの関連性にしたがって行われる。例えば、計画した走行ルートに基づいて車両が次に通行する地図タイルには高い優先度を割り当てることができる。

さらなる例示的な実施形態によれば、車両の計画した走行ルートによって横断される地図タイルは、ロード順序に優先度を付ける場合に優先される。これにより、車両の計画した走行ルートの直接的なルートコースが最初に外部サーバユニットからダウンロードされ、例えば自動運転機能のために供給されることが保証される。続いて、より低い優先度を有するさらなる地図タイル、直接の走行ルート周辺の地図タイル、駐車場の地図タイル、または交通渋滞の際の迂回ルートの地図タイルをダウンロードすることができる。このことは、外部サーバユニットとのデータ接続が安定しているときに、車両の計画した走行ルートを表示するために、特に自動運転機能に絶対に必要な地図タイルが最初に車両メモリにロードされることを保証する。

さらなる実施形態によれば、走行プロセスの長い期間にわたって当該車両に関連するエリアに登録された地図タイルが優先的にロードされる。例えば、北から南へ完全に横断される地図タイルは、小さい縁部のみが車両に横断される地図タイルよりも走行ルートに対して高い関連性を有する。地図タイル上で車両の計画したルートが長ければ長いほど、この地図タイルは車両の走行ルートに対する関連性が高い。このように関連する地図タイルには高い優先度が与えられ、当該地図タイルは外部サーバユニットから優先的にダウンロードされる。

さらなる実施形態によれば、車両の手動運転期間中にロードされた地図タイルは、車両の制動および車両の自動運転モードへの切り換えにより、自動運転機能のために供給される。ダウンロードされた地図タイルは、自動運転機能に即座に利用可能となるように車両メモリに供給される。地図タイルのロードの優先順位は、自動運転機能に最も関連性の高い地図タイルを直ちに利用できることを保証する。最高の優先度を有する地図タイルは、例えば、車両の計画した走行ルートに基づいて次に横断するであろう最も近い地図タイルであってよい。計画した走行ルートの長いルート区間が通る地図タイルも高い優先度を有することができる。

本発明のさらなる主題は、デジタル式の地理的な地図タイルを供給し、上記方法を実施するためのシステムである。このシステムは、外部サーバユニットと、外部サーバユニットからデジタル式の地理的な地図タイルをロードするために適した少なくとも１つの自動運転または半自動運転の車両とを備える。さらに、このシステムは、エリアサイズ調整用のユニットと、地図タイルを識別するためのユニットと、車両の走行ルートに関連する地図タイルに優先度を付けて、当該優先度付きの地図タイルをロードする順序を決定するためのユニットとを備える。

エリアサイズ調整用のユニットは、車両の現在の速度と、外部サーバユニットとのデータ接続の現在の品質とに基づいて、デジタル式の地理的な地図データのロードされるべきエリアのサイズを計算する。この場合、車両速度の増大に応じて外部サーバユニットとのデータ接続の品質が低下することが考慮される。このために、例えば、自動運転機能の最大速度よりも低い速度では、地図タイルの形式でロードされるべきエリアのサイズを速度の増加に応じて最大化することができる。自動運転機能の最大速度に達したときには、ロードされるべきエリアのサイズはできるだけ長く一定に維持される。新たにロードされるべき地図タイルの数が極めて多くなり、もはや確実にロードすることができない車両速度に達すると、直ちに、速度の増加に応じて、ロードされるべきエリアのサイズが再び縮小される。地図タイルを識別するためのユニットは、ロードされるべきエリアのサイズと、既にメモリ内に存在する地図タイルとから、新にロードされるべき地図タイルのリストを計算する。地図タイルに優先度を付けるためのユニットは、地図メモリ内にある既知の地理データに基づいて、新たにロードされるべき地図タイルのリストをソートする。

次に、極めて簡略化した概略図に基づいて本発明の好ましい例示的な実施形態を詳細に説明する。

本発明による方法にしたがってロードされるべきエリアサイズを有する地図を示す図である。 車両位置とロードされるべき地図タイルの優先度とに応じて、ロードされるべきエリアサイズがシフトする様子を表すための地図を示す図である。 ロードされるべきエリアサイズの車両速度依存性を示す図である。 一実施形態による方法の概略的なフローチャートである。 地図タイルの優先度を付ける手順を示す概略的なフローチャートである。

図面において、同じ構成要素は同じ参照符号を有する。

図１は、本発明による方法にしたがってロードされるべきエリアサイズを有する地図を示す。車両は、第１の位置１から第２の位置２までのルートを進む。第１の位置１は、ロードされるべき第１のエリアサイズ３の第１の半径の中心を形成している。第２の位置は、ロードされるべき第２のエリアサイズ４の第２の半径の中心を形成している。エリアサイズは複数の地図タイル５に分割される。走行ルート６の途中で、ロードされるべき第１のエリアサイズ３の第１の半径の中心は、ロードされるべき第２のエリアサイズ４の半径の中心にシフトする。ロードされるべきエリアが第２の位置２の方向にシフトすると、新しい地図タイル５が車両によってロードされる必要がある。もはや必要とされない地図タイル７は、さらに先の走行ルート６のためにもはや必要とされない限り、車両メモリから削除することができる。

図２は、車両位置１、２、１１とロードされるべき地図タイル５の優先度８、９、１０とに応じて、ロードされるべきエリアサイズ３、４がシフトする様子を表すための地図を示す。例えば車両の自動運転機能のために必要不可欠な地理的情報の送信データ量をできるだけ小さく抑えるために、ロードされるべき地図タイル５、５、５にロード順序の優先度８、９、１０を割り当てることができる。車両の走行ルート６に対してロードされるべき地図タイル５の関連性に応じて、地図タイル５、５、５には、高いまたは低い優先度８、９、１０が割り当てられる。

例示的な実施形態によれば、走行ルート６は、地図タイル８を直接通過するように延在している。したがって、地図タイル８には高い優先度が割り当てられ、地図タイル８は、車両によって優先的にロードされる。地図タイル９は、直接的な走行ルート６から２次ルートにつながっているので、中程度の優先度が割り当てられる。地図タイル１０は、実際には、ロードされるべきエリアサイズ４内にあるが、車両のさらに先の走行ルート６に対して関連性が極めて低いものである。したがって、地図タイル１０には低い優先度が割り当てられる。

図３は、ロードされるべきエリアサイズ４の車両速度依存性を示す図である。自動運転機能の最大速度１２よりも低速のときには、ロードされるべきエリアのサイズは、速度２９の増加に伴って増大する。自動運転機能の最大速度１２に達したときは、新しい地図タイルの確実なロードが可能である限り、ロードされるべきエリアのサイズは一定に維持される（１３）。ロードされるべき新しい地図タイルが所定数に達し、新しい地図タイル８、９、１０の確実なロードを保証することができないレベル１４の車両速度に達すると、直ちに、ロードされるべきエリアサイズ３、４、２８は速度の増加に伴って縮小される（１５）。当該速度が自動運転機能１２の最大速度より低くなるまで制動され、より大きいデータ量を確実にダウンロードできることが保証されているときには、ロードされるべきエリアサイズ３、４、２８を再び拡大することができる（１５）。

図４は、一実施形態による方法の概略的なフローチャートを示す。まず、車両１６の現在の速度と、外部サーバユニット２５とのデータ接続１７の現在の品質とが決定される。車両１６の現在の速度およびデータ接続１７の現在の品質を考慮して、ロードされるべきエリア１８の最適なエリアサイズが決定される。ロードされるべき最適なエリアサイズ１８の決定は、例えば速度に基づいて決定することができる。次に、外部サーバユニット２２から新たにロードされるべき地図タイル２０のリストが、ロードされるべき最適なエリアサイズ１８と、メモリ内に既に存在する地図タイル１９とから作成される。新たにロードされた地図タイル２０には、ルートに対するそれら地図タイルの関連性に応じて優先順位２１が割り当てられる。最後に、新たにロードされるべき地図タイル８、９、１０が優先順位２１にて外部サーバユニット２２からダウンロードされ、伝送速度が低いデータ接続のときには、走行ルートに対して最も関連性の高い地図タイル８が最初にダウンロードされる。より低い優先度が割り当てられた地図タイル９、１０は、データ接続の品質が向上したとき、および／またはより高い優先度８を有する全ての地図タイルがダウンロード済みとなったときにようやくロードされる。

図５は、地図タイルに優先度を付ける手順の概略的なフローチャートを示す。例示的な実施形態によれば、現在通行している、および／または計画している走行ルート６に通じる地図タイル（２４）は、最高の優先度ＰＲＩＯ１（８）を有する。走行ルート６が新たにロードされた地図タイルにつながり、既知の地理データにしたがって現在の走行ルート６からこの地図タイルに到達することができるときには（２５）、この地図タイルは優先度ＰＲＩＯ２（９）を有する。３番目に高い優先度ＰＲＩＯ３（１０）は、現在既知のデータの任意の走行ルートが通じている地図タイル（２６）に与えられる。他の全ての地図タイルは、ＰＲＩＯ４＋（１／予想関連期間）として計算される優先度を取得する（２７）。これらの地図タイルには、地理データに対する関連性が予想される期間に応じた順序が与えられる。この期間は、例えば、既知の地理データと、現在の走行ルート６上で計画しているさらに先の行路とに基づいて計算することができる。最後に、新たにロードされるべき優先度付きの地図タイルのリストが作成され（２２）、これらの地図タイルは、外部サーバユニット２３から優先順位２１にてダウンロードされる。

Claims (10)

1. 自動運転または半自動運転の車両によって外部のサーバユニット（２３）からデジタル式の地理的な地図タイルをロードする方法であって、
   前記車両（１６）の現在の速度を決定するステップと、
   外部サーバユニット（３２）に対して前記車両が現在利用可能なデータ接続の接続品質（１７）を決定するステップと、
   前記車両の速度、および少なくとも１つの外部サーバユニット（１８、２３）と当該車両との間の接続品質に応じて、計画した走行ルート（６）について前記車両によってロードされるべきエリアサイズを計算するステップと、
   前記車両の制御ユニットに既に保存されている地図タイル（２０）を除き、ロードされるべき当該エリアサイズに基づいて、ロードされるべき地図タイルのリストを計算するステップと、
   ロードされるべきリスト化された当該地図タイル（２１）の優先順位を決定するステップと、
   優先順位にて前記地図タイルをロードするステップと
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、地図タイルに示されたロードされるべき当該エリアサイズを動的に拡大または縮小する、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記車両の手動運転期間中に速度の増加に応じて、ロードされるべき当該エリアサイズを縮小する（１５）、方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、前記車両の速度が中程度であり、前記車両と前記外部サーバユニット（２３）との間のデータ接続が安定しているときに、ロードされるべき当該エリアサイズを最大化する、方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、前記車両が低速のときには、前記車両の直近傍のエリアの当該地図タイルのみをロードする、方法。
6. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、前記車両の走行ルート（６）に対する関連性に基づいて、ロードされるべき当該地図タイルに優先度を付ける、方法。
7. 請求項６に記載の方法において、ロード順序に優先度を付ける場合（２１）に、前記車両の当該計画した走行ルート（６）によって横断される当該地図タイルを優先する、方法。
8. 請求項６または７に記載の方法において、走行プロセスの長い期間にわたって前記車両に関連するエリアに登録される地図タイルを優先的にロードする（２４）、方法。
9. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、前記車両の手動運転期間中にロードされた地図タイルを、制動および自動運転モードへの切り換えにより、自動運転のために車両に供給する、方法。
10. デジタル式の地理的な地図タイルを供給し、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法を実施するためのシステムであって、
    少なくとも１つの外部サーバユニット（２３）と、
    前記外部サーバユニット（２３）からデジタル式の地理的な地図タイルをロードするために適した少なくとも１つの自動運転または半自動運転の車両と
    を備えるとともに、
    エリアサイズを調整するためのユニットと、
    地図タイルを識別するためのユニットと、
    車両の走行ルート（６）に関連する地図タイルに優先度を付けて、当該優先度付きの地図タイルをロードする順序を決定するためのユニットと
    を備えるシステム。

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