JP6890612B2 - 特に選択されてバックエンドサーバから伝送されたランドマークを用いて、少なくとも部分自動運転を行う車両の姿勢を特定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ランドマークを用いて、少なくとも部分自動運転を行う車両の姿勢を特定する方法であって、車両は、ランドマークを検出する検出器を有しており、ランドマークのランドマークデータをマップから車両の車両制御システムへ伝送するバックエンドサーバが設けられている、方法に関する。

従来技術
当該技術分野における「姿勢」とは、対象物の空間的な姿勢、即ち、２次元空間又は３次元空間における対象物の位置及び配向状態であると理解されたい。

この場合、車両の姿勢を特定する方法は、少なくとも付加的に車両周囲の種々のタイプのランドマークに基づいており、ここで、姿勢の基礎となるのは、例えばＧＰＳデータであってよい。この場合、ＧＰＳデータに基づく車両の姿勢データに、ランドマークの識別から形成されるデータを累積することが可能である。特に、配向状態、例えば、車両の走行方向を、ランドマークを用いて広範囲に特定することができる。ここで、ランドマークに基づいて車両の姿勢を特定する際の精度は、ＧＰＳデータによってこれを特定する際の精度よりも高い。この場合、部分自動運転を行う車両、特に将来の完全自動運転を行う車両においては、車両をガイドする純粋なＧＰＳナビゲーションは、もはや充分でなく、車両の直接の周囲を検出し、特に、ランドマークの識別により車両の操縦を行うシステムを適用しなければならない。ここで、「車両制御システム」なる概念は、姿勢を検出し、データを評価し、さらに、車両を制御するために必要な要素を実質的に全て含む。特に、車両制御システムは、検出器、例えば、レーザ、レーダ、赤外センサ、容量性センサ、ＬＩＤＡＲセンサ、及び／又は、ビデオ画像検出部を含む。

これについて、例えば、独国特許出願公開第１０２０１４２０６９０１号明細書（ＤＥ１０２０１４２０６９０１Ａ１）には、少なくとも部分自動運転を行う車両の、周囲における姿勢を特定する方法が開示されている。この場合の状況認識は、１つには、超音波センサ、レーザセンサ、レーダセンサ、赤外センサ、及び、容量性センサ、ＬＩＤＡＲセンサ、及び／又は、ビデオ画像検出部を含む環境センサ装置を用いた環境検出に基づいている。ここで、車両が交通において運動している場合における状況認識は、車両外の対象物の検出に基づいており、ここでは、所定の状況を示唆する示唆提供物が重要となる。これは、例えば、光学標識、対象物、及び、境界であってよい。これに加えて又はこれに代えて、状況認識の精度を改善するために、位置特定のための別の技術を用いることもでき、ＧＰＳシステムによる地理データ又はランドマークを含むディジタルマップを走行距離計と組み合わせて特定することができる。この場合のランドマークは、車両の直接の周囲の対象物、例えば、交通標識、例えば信号機及びこれに類似のもの並びに走行路マークである。

よって、車両の環境を認識するための基礎として、検出器による測定データが用いられ、この測定データから、検出器アルゴリズムを用いて、対象物を抽出することができる。対象物に基づいて車両環境をモデリングすることができ、これにより、例えば自車両に対する１つのトラジェクトリを計画し、さらに、その他の処理決定を行うことができるようになる。

この場合、環境モデルの品質は、使用される環境センサ装置に強く依存する。各環境センサ装置は、システムに起因して精度、到達範囲及びその出力能力に関する測定特性において異なっており、一般に、環境条件、例えば、降雨、霧、太陽光入射又は人工照明に大きく依存している。例えば、路面マークは、濡れた道路において、特に暗時には、ランドマークとして確実に用いることができない。なぜなら、濡れた道路においては、特に暗時に湿気があると反射を起こしやすく、このために、対応する検出器が動作不能となり、一方、他の検出器、例えばアクティブな光源は、当該気象条件において動作を続行してしまうからである。

ただし、影響因子は、全てのタイプのランドマークに対して同様には作用しない。例えば、信号機は、気象条件に関係なくいずれの場合にも良好に検出することが可能であり、これに対して、例えば、光学的に動作する、車両の直接の周囲の具体的な対象物を検出するシステムは、あらゆる光条件のもとで確実に対応する環境をモデリングすることができるわけではない。

車両姿勢の重要な付加的ソースとして、車両表面又は車両内部の検出器のセンサ測定データを基礎とした情報の他、マップからの情報が用いられる度合が大きくなっている。当該情報は、中央のマップサーバ又はバックエンドサーバから各車両へ伝送することが可能であり、ここでのサーバを、以下においては、バックエンドサーバと略称する。この場合、車両制御システムにおいては、環境情報と、車両の検出器を用いて検出された環境情報が融合され、これにより、環境モデルの形成に対して、多くのケースにおいて著しく高い品質を達成することができる。

バックエンドサーバによって全てのランドマークがマップから車両制御システムへ伝送されると、膨大な情報密度が発生し、これによって、バックエンドサーバと車両の車両制御システムとの間の通信チャネルにおいて利用可能な帯域幅に、不必要に強い負荷がかけられてしまう。車両制御システムの計算能力もハードウェア側において制限されるので、バックエンドサーバから車両制御システムへ伝送されるデータの量、ひいてはこれによって起動される検出器アルゴリズムは、低減されることが望ましい。

独国特許出願公開第１０２０１４２０６９０１号明細書

発明の開示
本発明の課題は、少なくとも部分自動運転を行う車両の姿勢を特定する方法を発展させることであり、ここで、バックエンドサーバから車両制御システムへ伝送されるデータ量が、可能な限り制限されるように、この方法が構成されるものとするとよい。また、車両制御システムに必要な計算能力及び処理すべきデータ量も、低減されるべきである。ここで、部分自動運転を行う車両は、これまでと変わらずに、安全に操縦することができなければならない。

この課題は、請求項１の上位概念に記載の方法及び請求項８に記載のシステムを基礎として、それぞれの特徴部分の特徴によって解決される。発明の有利な実施形態は、各従属請求項に記載されている。

本方法は、少なくとも、検出されたランドマークに関する検出メッセージを車両制御システムからバックエンドサーバへ伝送するステップと、環境の及ぼす影響のいずれが車両の検出器によるランドマークの検出に影響するかについての、環境の及ぼす影響に関するデータを情報サービス部からバックエンドサーバへ送信するステップと、特定のタイプのランドマークに対する環境の及ぼす影響の統計的評価を行うステップと、統計的評価とその時点での環境の及ぼす影響とに依存してランドマークを選択するステップと、ランドマークの選択をバックエンドサーバから車両制御システムへ伝送するステップと、を含む。

このように、本発明は、次の各過程を基礎としている。即ち、マップサーバ／バックエンドサーバのマップメモリ内には、ランドマークをベースとしたマップが格納されており、ランドマークが、バックエンドサーバから車両の車両制御システムへ伝送される。環境センサ装置を介して、当該ランドマークが車両システムによって検出され、伝送されたランドマークデータと融合される。検出されたランドマークデータとバックエンドサーバからのランドマークデータとのこうしたいわゆるマッチングによって、車両位置特定が可能となる。この場合、理想的には、車両システムによっても検出することが可能であって、かつ、車両側の環境モデルの要求に即した詳細内容を供するランドマークのみが伝送される。

ここでは、真に必要かつ有意に伝送可能なランドマークの計算が、本発明に係る方法によって達成される目標である。

車両制御システムは、本発明により、個々に受信される各ランドマークに対する検出メッセージをバックエンドサーバへ送信する。さらに、バックエンドサーバは、例えば、気象データを受信し、付加的にさらに別のデータを受信することが可能である。受信された検出メッセージ及びさらなる情報、即ち、例えば気象データに基づいて、個々のランドマーク又はランドマークタイプのローカルな重要度の統計的評価が行われる。これに基づいて、ランドマークの重要度に関する信頼性の高い記述は、定められた環境条件、即ち、例えば、気象条件及び時刻条件のもとで得ることができる。

例えば、交差点領域には、複数の異なる交通標識が存在していることがある。午前中、これらの交通標識は、良好な光条件に基づいて、第１のタイプの検出器、例えば立体ビデオシステムによって良好に検出することが可能であり、正確な位置特定が可能となる。朝の通勤時間中は、光条件は同等ではあるが、混雑した交通によってきわめて高い隠蔽率が生じる。従って、こうした交通標識は、当該時刻には全く又は低い信頼性でしか検出することが可能でなく、このため、車両には伝送されない。よって、対応するタイプの検出器は、不活性化される。これに対して、道路灯は、その高さにより、混雑した交通においても検出することが可能である。このため、朝のうちは当該ランドマークが伝送される。ただし、道路灯に対する検出器アルゴリズムはあまり有利ではないので、交通密度が低下するにつれて、再び交通標識が伝送されることになる。暗時には、例えばアクティブな光源をランドマークとして使用することができ、第２のタイプの検出器が活性化される。こうした規則は、本発明に係るシステムにより、検出メッセージ及び環境条件に関する別の情報から導出することが可能である。当該動作方式は、例えば交通標識などのランドマークタイプに対しても、個々のランドマーク、即ち、例えば、固定の位置の定められた１つの交通標識に対しても適用することが可能である。

相応の環境の及ぼす影響において測定可能なランドマークの利用により、バックエンドサーバと車両制御システムとの間の伝送手段のリソースが保護され、さらに、車両制御システム内のメモリが保護される。本発明に係る方法に基づき、識別されたその時点の環境条件に依存して、即ち、優先的には時刻及び気象影響に依存して、相応に高品質の環境モデルを形成するために車両制御システムによっても有意に利用可能なランドマークデータのみを、バックエンドサーバから車両制御システムへ伝送すれば、全体として高いデータ品質が得られる。

環境の及ぼす影響は、例えば、天候、時刻、交通、視界、光条件、及び／又は、湿気、さらに、路面マーク、渋滞、ランドマークを隠してしまうことのある大型の対向交通、先行車両及びこれらに類似のものによって形成される。環境の及ぼす影響は、車両の環境センサによって検出され、車両制御システムへ伝送される。

例えば、濡れて反射を起こす道路の、特に暗時においては、路面マークが注意を外れやすく、これにより、路面マークを検出する、対応する検出器が動作させられず、バックエンドサーバから車両制御システムへの特定のデータの、対応する伝送も、同様に動作させられない。例えば、逆光の場合には、照明装置、例えば、交通信号機又は先行車両の照明を観察しないように構成することもできる。なぜならば、特に逆光の場合には、相応の検出が有意に可能とはならず、相応の検出品質を達成することが不可能であって、このために、例えば、逆光の場合においては、関係する信号機から低度の情報内容しか提供されないからである。

本発明によれば、車両の場所に関連して重要な環境の及ぼす影響をバックエンドサーバへ伝送する情報サービス部が設けられる。可能な情報サービス部は、例えば、その場所の気象データ又は車両周囲の気象データをバックエンドサーバに伝送する気象サービスによって形成される。また、専用に構成された別の車両から、情報サービス部を形成する情報を提供させる手段も可能である。

検出メッセージは、個々の受信された各ランドマークに対して、検出又は検出欠落を表す少なくとも１つのブール変数を含むという別の利点を有する。特に、検出欠落の伝送は重要である。なぜならば、当該伝送によって、環境の及ぼす影響が特定のタイプのランドマークに与える影響の正確な統計的評価がはじめて可能となるからである。

本発明に係る方法は、特に、特定のタイプのランドマークに対する環境の及ぼす影響の統計的評価が検出メッセージの集合体を含み、これにより、受信された検出メッセージの数が増加するにつれて、バックエンドサーバは、環境の及ぼす影響に依存して優先すべきランドマークを学習することを基礎としている。統計的評価が正確に行われるようになるにつれて、より多くの検出メッセージが収集され、環境の及ぼす影響に関連するより多くの検出又は検出欠落が得られる。

本方法の別の有利な改善形態によれば、バックエンドサーバから伝送される、特定されたランドマークのランドマークデータの選択は、付加的に位置特定シナリオに依存して実行される。これにより、車両姿勢のさらなる改善が達成可能となり、位置特定シナリオに依存したランドマークデータのセットが必要に応じて拡大又は縮小され、車両姿勢を特定するためのデータの量をより小さくすることができるという利点が得られる。この場合、バックエンドサーバからの伝送レートの低減に加えて、車両制御システムにおいて処理すべきデータ量自体も低減される。

定められた検出器の選択は、種々の検出器を切り替え可能な車両制御システムによって行うことができ、例えば、各検出器及び対応する各検出アルゴリズムをオン又はオフへ切り替えすることが可能である。

本発明は、さらに、ランドマークを用いて、少なくとも部分自動運転を行い、かつ、ランドマークを検出する検出器を有する車両の姿勢を特定する方法を実行する車両制御システムと、ランドマークのランドマークデータをマップから車両の車両制御システムへ伝送するバックエンドサーバと、を含む、システムに関する。本システムは、少なくとも、検出されたランドマークに関する検出メッセージを車両制御システムからバックエンドサーバへ伝送するステップと、環境の及ぼす影響のいずれが車両の検出器によるランドマークの検出に影響するかについての、環境の及ぼす影響に関するデータを情報サービス部からバックエンドサーバへ送信するステップと、特定のタイプのランドマークに対する環境の及ぼす影響の統計的評価を行うステップと、統計的評価とその時点での環境の及ぼす影響とに依存してランドマークを選択するステップと、ランドマークの選択をバックエンドサーバから車両制御システムへ伝送するステップと、を実施するように構成されている。上述した方法のさらなる特徴及び対応する利点は、本方法を実施するための車両制御システム及びバックエンドサーバを含むシステムにおいても同様に考慮される。

発明の好ましい実施例
本発明を向上させるさらなる措置を、図面に即した本発明の好ましい実施例の説明に併せて、以下に詳細に説明する。

車両制御システム及びこの車両制御システムと通信するバックエンドサーバの構造の一例を示す図である。 車両制御システムを備えた車両と種々のランドマークとのシナリオの一例を示す図である。

図１には、個々の要素の詳細な図示を含む車両制御システム１００が示されている。さらに、車両制御システム１００から検出メッセージ１５を受け取り、通信チャネルを介してランドマークデータを車両制御システム１００へ伝送する、バックエンドサーバ１４が示されている。

車両制御システム１００は、複数の検出器１２，１３を有しており、ここでは、例示にすぎないが、２つの検出器１２，１３が示されている。モジュール１８により、スイッチＳ１又はＳ２を介して、どのタイプのランドマーク１０又は１１が識別されるかに応じて、検出器１２，１３のスイッチオンオフ又は切り替えを行うことができる。

検出器１２若しくは検出器１３のいずれか又は検出器１２，１３の双方が動作させられると、環境モデル１９を特定することができ、これにより、状況分析２０の後、最終的に、アクチュエータ装置２２によって車両１のガイドのための操作を出力する機能部２１を準備することができる。

車両制御システム１００の他、バックエンドサーバ１４が概略的に示されている。バックエンドサーバ１４は、例えば、車両１外の定置の場所に位置しており、ランドマークデータを、例えば、マップメモリ２３のマップから車両制御システム１００へ伝送するように構成されている。本発明によれば、バックエンドサーバ１４は、情報サービス部１６からその時点の環境の及ぼす影響に関するデータ、例えば、天候、場合により交通メッセージ及びこれに類似のものに関するデータを受け取る。

車両制御システム１００においては、好ましくは各検出の後に、検出の適格性に関する情報を含むそれぞれの検出メッセージ１５がバックエンドサーバ１４へ伝送される。続いて、環境の及ぼす影響の情報との相関において、バックエンドサーバ１４で、環境の及ぼす影響、即ち、天候、時刻、光条件及びこれに類似のものに依存して、検出の統計的評価１７が行われる。当該評価の結果として、バックエンドサーバ１４においては、どのランドマーク１０，１１が伝送部２５を介した車両制御システム１００への伝送に真に適するかの選択２４が行われる。検出器１２，１３における検出又は識別が不可能なために環境モデル１９の形成にあまり適さないランドマーク１０，１１に関するデータは伝送されず、これにより、通信チャネル２６におけるデータ量及びランドマーク１０，１１に関するデータの内部処理及び内部記憶におけるデータ量が著しく低減され、格段に低度の検出器アルゴリズムによって処理可能となる。

車両制御システム１００においては、車両の検出器１２，１３によって検出された環境情報がバックエンドサーバ１４の環境情報と融合され、これにより、環境モデル１９の形成のための高品質を得ることができる。

図２には、車両制御システム１００を含む車両１におけるシナリオの一例が示されており、詳細に図示されていない複数の検出器により、例えばランドマーク１０，１１を検出することができる。

図示の交差点領域には、ランドマーク１０を形成している複数の異なる交通標識が存在している。当該交通標識は、午前中、良好な光条件に基づいて、検出器、例えば立体ビデオシステムにより良好に検出することが可能であり、例えば、高精度の位置特定を行うことができる。朝の通勤時間中は、光条件は同等であるが、混雑した交通によってきわめて高い隠蔽率が生じている。従って、当該交通標識は、当該時刻においては全く又は不確実にしか検出することができないので、車両１又は車両制御システム１００へは伝送されない。

これに対して、例えば、ランドマーク１１を形成している道路灯は、混雑した交通においてもその高さによって良好に検出することが可能である。このため、朝のうちは当該ランドマーク１１が伝送される。ただし、道路灯に対する検出器アルゴリズムはあまり有利ではないため、交通密度が低下するにつれて、再び交通標識が伝送される。暗時には、例えば、ランドマーク１１としてアクティブな光源を使用することができる。こうした規則は、本発明に係るシステムによって検出メッセージ１５及び環境条件に関するさらなる情報から導出することが可能である。動作方式は、例えば交通標識などのランドマークタイプにも、個々のランドマーク、例えば、定められた位置にある１つの交通標識にも適用することができる。

本発明の構成は、上述した好ましい実施例に限定されるものではない。むしろ、基本的に異なるタイプの構成においても、図示した手段によって利用され得る多数のバリエーションが可能である。特許請求の範囲、発明の詳細な説明及び図面から得られる特徴及び／又は利点の全ては、具体的な詳細、空間配置及び方法ステップを含め、単独でも種々の組み合わせにおいても本発明の対象となり得る。

Claims (8)

1. ランドマーク（１０，１１）を用いて、少なくとも部分自動運転を行う車両（１）の姿勢を特定する方法であって、
   前記車両（１）は、ランドマーク（１０，１１）を検出する検出器（１２，１３）を有しており、
   ランドマーク（１０，１１）のランドマークデータをマップから前記車両（１）の車両制御システム（１００）へ伝送するバックエンドサーバ（１４）が設けられている、
   方法において、
   ・検出されたランドマーク（１０，１１）に関する検出メッセージ（１５）を前記車両制御システム（１００）から前記バックエンドサーバ（１４）へ伝送するステップと、
   ・環境の及ぼす影響のいずれが前記車両（１）の前記検出器（１２，１３）によるランドマーク（１０，１１）の検出に影響するかについての、環境の及ぼす影響に関するデータを情報サービス部（１６）から前記バックエンドサーバ（１４）へ送信するステップと、
   ・特定のタイプのランドマーク（１０，１１）に対する環境の及ぼす影響の統計的評価（１７）を前記検出メッセージ（１５）に基づいて行うステップと、
   ・前記統計的評価（１７）とその時点での環境の及ぼす影響とに依存してランドマーク（１０，１１）を選択するステップと、
   ・ランドマーク（１０，１１）の選択（２４）を前記バックエンドサーバ（１４）から前記車両制御システム（１００）へ伝送（２５）するステップと、
   を少なくとも含む、
   方法。
2. 前記環境の及ぼす影響は、天候、時刻、交通、視界、光条件、及び／又は、湿気を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記情報サービス部（１６）は、環境の及ぼす影響に関するデータを伝送する少なくとも１つの気象サービスによって形成され、又は、環境の及ぼす影響に関するデータを伝送する特定の車両によって形成される、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記検出メッセージ（１５）は、個々に受信される各ランドマーク（１０，１１）について、検出又は検出欠落を表す少なくとも１つのブール変数を含む、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記特定のタイプのランドマーク（１０，１１）に対する環境の及ぼす影響の前記統計的評価（１７）は、前記検出メッセージ（１５）の集合体を含み、これにより、受信された検出メッセージ（１５）の数が増加するにつれて、前記バックエンドサーバ（１４）が、前記環境の及ぼす影響に依存して、優先すべきランドマーク（１０，１１）を学習する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記バックエンドサーバ（１４）から伝送される、特定されたランドマーク（１０，１１）のランドマークデータを、付加的に位置特定シナリオに依存して選択する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記車両制御システム（１００）は、前記車両（１）の姿勢を特定する間、種々の検出器（１２，１３）をオン又はオフへ切り替える、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実施するための、車両制御システム（１００）とバックエンドサーバ（１４）とを含むシステム。

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