專(zhuān)利名稱(chēng)：用于基于傳感器的環(huán)境模型構(gòu)造的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用例如車(chē)輛測(cè)量物體的位置(之前記錄的物體位置數(shù)據(jù))與全球定位系統(tǒng)(GPS)車(chē)輛位置數(shù)據(jù)的組合來(lái)確定車(chē)輛的地理位置。
背景技術(shù)：
許多車(chē)輛主動(dòng)安全功能及其它車(chē)輛應(yīng)用依賴(lài)于精確的車(chē)輛位置數(shù)據(jù)。例如，車(chē)輛與車(chē)輛之間和車(chē)輛與公共設(shè)施之間的分析，包括正向碰撞警報(bào)和增強(qiáng)交通燈違反警報(bào)，需要確定精確的車(chē)輛位置，以恰當(dāng)?shù)鼐骜{駛員有關(guān)潛在的威脅。車(chē)道偏離警告、自適應(yīng)前照明、交通燈違反警報(bào)和車(chē)道居中需要精確的車(chē)道幾何測(cè)量，這基于位置數(shù)據(jù)，例如GPS位置數(shù)據(jù)。因此，許多車(chē)輛主動(dòng)安全功能的恰當(dāng)執(zhí)行直接受車(chē)輛位置測(cè)量的精確度限制。當(dāng)前可用于非軍用的GPS定位方法在某些情形下僅精確到3米以?xún)?nèi)，當(dāng)?shù)陀谧钚?shù)量的衛(wèi)星針 對(duì)于車(chē)輛時(shí)，GPS定位精度會(huì)進(jìn)ー步降低。因此，當(dāng)前定位方法的精度和可靠性對(duì)于許多車(chē)輛主動(dòng)安全功能是不足的。需要一種提高例如使用GPS系統(tǒng)的車(chē)輛位置測(cè)量的精度的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
ー種方法和系統(tǒng)可確定車(chē)輛的估計(jì)位置，使用與車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器測(cè)量相對(duì)于車(chē)輛的物體位置，并結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。估計(jì)的車(chē)輛位置可使用與跟傳感器相關(guān)聯(lián)的不同的系統(tǒng)如GPS系統(tǒng)來(lái)確定。物體位置可相對(duì)于對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置的子地圖來(lái)測(cè)量。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
方案I. ー種方法，包括
確定車(chē)輛的估計(jì)位置；
使用與所述車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器來(lái)測(cè)量物體相對(duì)于所述車(chē)輛的位置；以及 結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的相對(duì)物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。方案2.如方案I所述的方法，其中使用不同干與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)確定所述估計(jì)位置。方案3.如方案I所述的方法，其中之前存儲(chǔ)的物體位置相對(duì)于子地圖測(cè)量，所述方法包括使用所述車(chē)輛的估計(jì)位置確定多個(gè)子地圖中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置。方案4.如方案I的方法，包括通過(guò)確定相對(duì)于之前存儲(chǔ)的物體位置的車(chē)輛位置來(lái)確定所述更新的車(chē)輛位置。方案5.如方案I的方法，包括結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用相對(duì)物體位置來(lái)更新物體位置。方案6.如方案I的方法，其中使用最小ニ乘數(shù)學(xué)方法來(lái)更新估計(jì)的車(chē)輛位置。方案7.如方案I的方法，其中相對(duì)于分為多個(gè)子地圖的全球環(huán)境地圖確定所述車(chē)輛的位置。
方案8. —種系統(tǒng),包括
數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)之前收集的關(guān)于物體位置的信息；
車(chē)輛位置檢測(cè)系統(tǒng)；
傳感器；
控制器，用干
從所述車(chē)輛位置檢測(cè)系統(tǒng)確定所述車(chē)輛的估計(jì)位置；
使用所述傳感器測(cè)量物體相對(duì)于所述車(chē)輛的位置；以及
結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的相對(duì)物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。方案9.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于使用不同干與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的 系統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)確定所述車(chē)輛的估計(jì)位置。方案10.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于確定相對(duì)于子地圖的之前存儲(chǔ)的物體位置，所述方法包括使用所述車(chē)輛的估計(jì)位置確定多個(gè)子地圖中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置。方案11.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于通過(guò)確定相對(duì)于之前存儲(chǔ)的物體位置的車(chē)輛位置來(lái)確定所述更新的車(chē)輛位置。方案12.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用相對(duì)物體位置來(lái)更新物體位置。方案13.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于使用最小ニ乘數(shù)學(xué)方法來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。方案14.如方案8的系統(tǒng)，其中所述控制器用于相對(duì)于分為多個(gè)子地圖的全球環(huán)境地圖確定所述車(chē)輛的位置。方案15. —種方法,包括
在車(chē)輛中，使用與所述車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器來(lái)評(píng)估路標(biāo)的地理位置；以及 使用評(píng)估的路標(biāo)位置來(lái)計(jì)算所述車(chē)輛的地理位置。方案16.如方案15的方法，其中路標(biāo)位置相對(duì)于子地圖評(píng)估，所述方法包括使用所述車(chē)輛的計(jì)算位置來(lái)評(píng)估多個(gè)子地圖中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置。方案17.如方案15的方法，包括通過(guò)相對(duì)于評(píng)估的路標(biāo)位置計(jì)算所述車(chē)輛的位置來(lái)計(jì)算所述車(chē)輛的地理位置。方案18.如方案15的方法，包括結(jié)合多個(gè)之前檢測(cè)的路標(biāo)位置使用評(píng)估的路標(biāo)位置來(lái)更新路標(biāo)位置。方案19.如方案15的方法，其中使用最小ニ乘數(shù)學(xué)方法來(lái)計(jì)算所述車(chē)輛的位置。方案20.如方案15的方法，其中根據(jù)分為多個(gè)子地圖的全球環(huán)境地圖來(lái)計(jì)算所述車(chē)輛的位置。


在說(shuō)明書(shū)的結(jié)論部分特別指出和明確要求了作為本發(fā)明的主題。但是，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，參考下面的詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的操作的組織和方法、以及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)輛和物體位置測(cè)量方法和系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)輛定位系統(tǒng)的示意 圖3為使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體位置測(cè)量系統(tǒng)的車(chē)輛的示意 圖4為使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體位置測(cè)量系統(tǒng)的車(chē)輛的示意 圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量物體位置以更新車(chē)輛位置的方法的流程圖；以及 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。附圖標(biāo)記在附圖中可重復(fù)，以表示相應(yīng)或相似的元件。此外，附圖中示出的ー些框可組合成単一的功能。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，陳述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供本發(fā)明實(shí)施例的全面理解。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解，可沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)就實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其它情況 下，并不詳細(xì)描述公知的方法、程序、部件和電路，以便不會(huì)使本發(fā)明不明顯。除非以其它方式具體地陳述，從下面的描述可清楚，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)描述中利用術(shù)語(yǔ)，例如“處理”、“計(jì)算”、“存儲(chǔ)”、“確定”、“估計(jì)”、“測(cè)量”、“提供”、“傳輸”等，指的是計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)或類(lèi)似電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和/或過(guò)程，其將表示為計(jì)算系統(tǒng)的駐存器和/或存儲(chǔ)器內(nèi)的物理量(例如電子量)的數(shù)據(jù)處理和/或轉(zhuǎn)換成類(lèi)似地表示為計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器、駐存器或其它此類(lèi)信息存儲(chǔ)、傳送或顯示裝置內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實(shí)施例可組合車(chē)輛的位置或地理位置信息(及相關(guān)信息，例如行駛方向、速度、加速度、航向、橫擺率等)和由與車(chē)輛相連的傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，以定位或確定車(chē)輛的絕對(duì)位置。例如可從具有有限精度(例如，至3米)的GPS系統(tǒng)來(lái)確定起初的或“總體”位置數(shù)據(jù)。精煉或更加精確的位置數(shù)據(jù)可通過(guò)感測(cè)在車(chē)輛外部的具有已知位置的物體的相對(duì)位置以及調(diào)節(jié)或修改初始或總體位置數(shù)據(jù)來(lái)確定。例如，身為成像器的傳感器可將物體、路標(biāo)或元件成像，確定物體相對(duì)于車(chē)輛的相對(duì)位置、路標(biāo)或元件相對(duì)于車(chē)輛的相對(duì)位置，并使用該信息來(lái)確定或精練車(chē)輛位置。感測(cè)的物體、路標(biāo)或元件通常為靜態(tài)元件，包括，但不限于，燈柱、交通信號(hào)/燈、橋、出口坡道、路肩、樹(shù)、石頭、道路標(biāo)志、建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施元件、靜態(tài)天然物體或其它物體。車(chē)輛中的系統(tǒng)可使用安裝在車(chē)輛內(nèi)或以其它方式與車(chē)輛相連的傳感器測(cè)量或估計(jì)物體的位置?？墒褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同類(lèi)型的傳感器，包括，但不限于，成像器、雷達(dá)接收器、超聲波傳感器或光感裝置(例如，LIDAR (光探測(cè)和測(cè)距)裝置)。車(chē)輛可為機(jī)動(dòng)車(chē)，例如轎車(chē)、廂式汽車(chē)或貨車(chē)，但是本發(fā)明的實(shí)施例可與其它機(jī)車(chē)或非機(jī)車(chē)裝置一起使用。起始的位置信息可來(lái)自車(chē)輛位置檢測(cè)系統(tǒng)，例如GPS信息、航位推算信息(例如，車(chē)輪速度、加速度、橫擺速率等)、車(chē)輛傳感器測(cè)量的相對(duì)位置信息或其它信息。測(cè)量的物體位置和計(jì)算的車(chē)輛位置可存儲(chǔ)在安裝于車(chē)輛中的計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)、未安裝在車(chē)輛中的計(jì)算機(jī)、或者其它存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)中。在一個(gè)實(shí)施例中，基于估計(jì)的車(chē)輛位置和物體相對(duì)于車(chē)輛的相對(duì)位置產(chǎn)生物體或路標(biāo)的幾何位置。通過(guò)幾次通行或旅程，物體位置的精度被精煉和提高(由于在ー個(gè)實(shí)施例中，物體位置部分地從車(chē)輛固有的不精確GPS位置來(lái)獲得)。在単獨(dú)的車(chē)輛旅程上，可使用該越來(lái)越精確的物體位置來(lái)為該旅程的車(chē)輛精煉或產(chǎn)生更加精確的GPS信息。當(dāng)本文描述時(shí)，車(chē)輛中傳感器的位置、觀看點(diǎn)、航向或方向、及其它位置和方向數(shù)據(jù)通?？膳c車(chē)輛的其它數(shù)據(jù)互相交換。當(dāng)在本文使用吋，由于圖像由安裝在車(chē)輛內(nèi)的傳感器來(lái)捕獲，所以距車(chē)輛的距離和角度通常為距傳感器的距離和角度。在一個(gè)實(shí)施例中，有關(guān)車(chē)輛尺寸的邊界信息可被添加至傳感器的位置和方向數(shù)據(jù)。因此可考慮傳感器在車(chē)輛內(nèi)或相對(duì)于車(chē)輛的位置。圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)輛和物體位置測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。車(chē)輛10 (例如，汽車(chē)、貨車(chē)或其它車(chē)輛)可包括車(chē)輛定位系統(tǒng)100。一個(gè)或多個(gè)傳感器可附連至車(chē)輛10或與車(chē)輛10相聯(lián)。LIDAR或激光雷達(dá)(LADAR)傳感器20、雷達(dá)傳感器22、計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感器(例如攝像機(jī))24、成像器或其它遠(yuǎn)程感測(cè)裝置可獲得允許系統(tǒng)100確定靜態(tài)路標(biāo)或物體30(例如，街道信號(hào)、樹(shù)、橋、建筑物、結(jié)構(gòu)或其它靜態(tài)路標(biāo))相對(duì)于車(chē)輛的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)。LIDAR傳感器20和雷達(dá)傳感器22優(yōu)選安裝在車(chē)輛的前面或后面，但是也可安裝在車(chē)輛10的側(cè)面或任意其它位置。ー個(gè)或多個(gè)LADAR傳感器20和/或雷達(dá)傳感器22可大體上沿著通常向前行駛的方向、與通常向前行駛方向相反的方向、或者沿著相對(duì)于車(chē)輛10的任意其它方向地面向或感測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)24可面向前方(例如，面向通常行駛的方向)、可通過(guò)擋風(fēng)玻璃28成像、并可例如安裝至后視鏡26。攝像機(jī)24還可面向后方 (例如，面向與通常行駛相反的方向)。攝像機(jī)24還可位于其它位置，例如在乘客艙50外面并相對(duì)于車(chē)輛10在任意方向?？墒褂貌恢哗`個(gè)攝像機(jī)24，從不同的觀看點(diǎn)獲得圖像。一個(gè)或多個(gè)傳感器20、22、24可通過(guò)例如有線(xiàn)鏈接40或無(wú)線(xiàn)鏈接向車(chē)輛定位系統(tǒng)100傳輸感測(cè)的數(shù)據(jù)(例如，圖像)。不只ー個(gè)傳感器20、22、24可與車(chē)輛相聯(lián)，從不同的觀看點(diǎn)獲得物體位置的信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛定位系統(tǒng)100為安裝在車(chē)輛儀表板上、乘客艙50中或行李箱60中的計(jì)算裝置或包括該計(jì)算裝置，并可為傳統(tǒng)車(chē)輛定位檢測(cè)系統(tǒng)(例如GPS)的一部分，或與其相連、或從其接收定位信息或包括該系統(tǒng)。在替代實(shí)施例中，車(chē)輛定位系統(tǒng)100可位于車(chē)輛的其它部分中、可位于車(chē)輛的多個(gè)部分、或者將其全部或部分功能設(shè)在遠(yuǎn)程(例如，在遠(yuǎn)程服務(wù)器中)。每個(gè)物體30都可具有為其存儲(chǔ)的信息(例如，在系統(tǒng)100中)，例如經(jīng)度、緯度以及高度或海抜。車(chē)輛位置數(shù)據(jù)可包括行駛航向或方向，因此可包括例如六個(gè)數(shù)，如經(jīng)度、緯度、高度或海抜以及航向數(shù)據(jù)，該航向數(shù)據(jù)可包括三個(gè)數(shù)。還可使用用來(lái)表示物體位置和車(chē)輛位置和/或航向的其它方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛10可包括車(chē)輛動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置。車(chē)輛動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置可包括一個(gè)或多個(gè)慣量測(cè)量單元(MU) 70、加速度計(jì)72、速度計(jì)74、車(chē)輛速度傳感器76、轉(zhuǎn)向傳感器78或其它裝置。這些裝置可測(cè)量車(chē)輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括縱向加速度、橫向(即，角向或向心)加速度、橫擺率、速度、車(chē)輪旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向方向及車(chē)輛10的其它的車(chē)輛動(dòng)態(tài)特征。測(cè)量的車(chē)輛動(dòng)態(tài)信息可通過(guò)例如有線(xiàn)鏈接或無(wú)線(xiàn)鏈接傳輸至系統(tǒng)100。車(chē)輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可被系統(tǒng)100或其它系統(tǒng)在航向推算和其它計(jì)算中使用。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車(chē)輛定位系統(tǒng)的示意圖。車(chē)輛定位系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)處理器或控制器110、存儲(chǔ)器120、長(zhǎng)期存儲(chǔ)器130、輸入裝置或區(qū)域140、及輸出裝置或區(qū)域150。輸入裝置或區(qū)域140可為例如觸摸屏、鍵盤(pán)、麥克風(fēng)、指針設(shè)備或其它裝置。輸出裝置或區(qū)域150可為例如顯示器、屏幕、音響裝置(例如揚(yáng)聲器或耳機(jī))或其它裝置。輸入裝置或區(qū)域140和輸出裝置或區(qū)域150可組合成例如觸摸屏顯示輸入，其可為系統(tǒng)100的一部分。車(chē)輛定位系統(tǒng)100可包括GPS系統(tǒng)180或用于接收或確定如車(chē)輛10的位置信息的另一系統(tǒng)，或與該系統(tǒng)聯(lián)接或連接。GPS系統(tǒng)180可位于車(chē)輛10中與系統(tǒng)100分開(kāi)的位置。系統(tǒng)100可包括ー個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)170，該數(shù)據(jù)庫(kù)可包括例如之前遇到的各物體(例如，交通信號(hào)、樹(shù)、雕像、車(chē)道標(biāo)記等)的信息，包括物體的地理或三維(3D)位置以及物體幾何信息或其它物體分類(lèi)信息，以及可能的標(biāo)識(shí)符或索引標(biāo)識(shí)。物體(例如樹(shù))的地理或3D位置可例如以GPS系統(tǒng)中所用的格式或位置、XYZ坐標(biāo)組、或其它適當(dāng)?shù)亩ㄎ恍畔?lái)存儲(chǔ)。系統(tǒng)100還可基于感測(cè)的物體數(shù)據(jù)將物體數(shù)據(jù)按照幾何、形狀、外觀、顔色、紋理、或物體的其它物理特征來(lái)分類(lèi)。例如，如果由傳感器(例如，LIDAR 20或攝像機(jī)24)測(cè)量的被感測(cè)的物體形狀數(shù)據(jù)與之前存儲(chǔ)的樹(shù)的幾何數(shù)據(jù)相匹配，那么系統(tǒng)100可與3D位置數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)將物體分類(lèi)為樹(shù)的物體幾何數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)170可全部或部分地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器120、長(zhǎng)期存儲(chǔ)器130或其它裝置中的一個(gè)或兩個(gè)中。系統(tǒng)100可包括地圖數(shù)據(jù)175，但是該數(shù)據(jù)可被遠(yuǎn)程訪問(wèn)，并可與系統(tǒng)100分 開(kāi)地存儲(chǔ)。地圖數(shù)據(jù)還可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170中。地圖數(shù)據(jù)175可包括由車(chē)輛10之前測(cè)量的物體的3D位置、幾何形狀、和/或外觀。處理器或控制器110可為例如中央處理單元(CPU)、芯片或任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算裝置。處理器或控制器110可包括多個(gè)處理器，并可包括通用處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥?，例如圖形處理芯片。處理器110可執(zhí)行例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器120或長(zhǎng)期存儲(chǔ)器130中的代碼或指令，以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。存儲(chǔ)器120可以是或可包括例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)、同步DRAM (SD-RAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR)存儲(chǔ)器芯片、閃存、易失性存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、緩沖器、短期存儲(chǔ)單元、長(zhǎng)期存儲(chǔ)單元或其它適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器単元或存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)器120可以是或包括多個(gè)存儲(chǔ)器単元。長(zhǎng)期存儲(chǔ)器130可以是或可包括，例如，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(⑶)、⑶-可刻錄(⑶-R)驅(qū)動(dòng)器、通用串行總線(xiàn)(USB)裝置或其它適當(dāng)?shù)目梢苿?dòng)和/或固定存儲(chǔ)單元，并可包括多個(gè)單元或這些單元的組合。存儲(chǔ)器120和/或長(zhǎng)期存儲(chǔ)器130和/或其它存儲(chǔ)裝置可存儲(chǔ)車(chē)輛10遇到的道路、交叉路ロ或其它區(qū)域的幾何信息，可包括例如位置坐標(biāo)(例如，X/Y/Z坐標(biāo)，GPS坐標(biāo))和靜態(tài)物體30的幾何形狀數(shù)據(jù)。圖3為使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體位置測(cè)量系統(tǒng)的車(chē)輛的示意圖。配備有傳感器的車(chē)輛10 (例如，轎車(chē)或其它類(lèi)車(chē)輛)可為靜止或運(yùn)動(dòng)的。車(chē)輛10可使用傳感器20、22、24來(lái)測(cè)量物體相對(duì)于車(chē)輛的位置。相關(guān)物體或路標(biāo)位置220可表示物體30、車(chē)道標(biāo)記230、路肩240或其它靜態(tài)物體的相對(duì)位置。相關(guān)路標(biāo)或物體位置220為物體30相對(duì)于車(chē)輛10的相對(duì)地理位置或定位。相關(guān)物體位置220可存儲(chǔ)為車(chē)輛定位系統(tǒng)100中的數(shù)據(jù)。在ー個(gè)實(shí)施例中，相關(guān)物體位置220數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)為矢量。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可包括ー個(gè)或多個(gè)LIDAR裝置20和/或雷達(dá)裝置22。LIDAR裝置20和/或雷達(dá)裝置22可測(cè)量相對(duì)于車(chē)輛的物體位置和物體30與車(chē)輛10之間的相對(duì)角度。系統(tǒng)100可使用物體位置和角度數(shù)據(jù)來(lái)確定相關(guān)物體定位220。LIDAR傳感器20可測(cè)量物體30的幾何(例如，尺寸和形狀)和/或其它特征。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感器(例如，攝像機(jī))24。系統(tǒng)100可使用由一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)24感測(cè)的數(shù)據(jù)，利用各種方法來(lái)確定相關(guān)物體定位220。例如，可使用三角測(cè)量方法或其它方法。當(dāng)車(chē)輛10相對(duì)于物體30移動(dòng)時(shí)，攝像機(jī)24可捕獲物體30的多幅圖像。系統(tǒng)100可確定從攝像機(jī)24到物體30的線(xiàn)的角度。系統(tǒng)100可在三角計(jì)算方法中使用多幅圖像和確定的角度來(lái)確定相關(guān)物體定位220。攝像機(jī)24相對(duì)于車(chē)輛10的GPS中心點(diǎn)的具體位置和視角可以是已知的，并用于這種計(jì)算。攝像機(jī)24可提供圖像，從而提供測(cè)量(例如，使用處理器110)物體30的視覺(jué)特征或外觀(例如，紋理和顔色)和/或其它特征的能力。車(chē)輛定位系統(tǒng)100可取回例如前次旅程期間車(chē)輛10收集或測(cè)量的物體位置、幾何和/或外觀數(shù)據(jù)。之前測(cè)量的物體位置、幾何和/或外觀數(shù)據(jù)可被匹配至當(dāng)前傳感器測(cè)量的相關(guān)物體定位220、傳感器測(cè)量的物體幾何、傳感器測(cè)量的物體外觀、和/或其它傳感器測(cè)量信息。之前測(cè)量的物體位置數(shù)據(jù)可表示關(guān)于全球地圖或子地圖坐標(biāo)框架的物體的位置。然而當(dāng)前傳感器測(cè)量的相關(guān)物體定位220可表示關(guān)于車(chē)輛坐標(biāo)框架的物體的位置。為了將測(cè)量的當(dāng)前相關(guān)物體定位220匹配至之前測(cè)量的物體定位數(shù)據(jù)，車(chē)輛定位系統(tǒng)100可使用轉(zhuǎn)換矩陣算法或其它方法來(lái)將測(cè)量的相關(guān)物體定位220測(cè)量轉(zhuǎn)換為全球或子地圖坐標(biāo)框架。替代地，之前測(cè)量的物體位置數(shù)據(jù)可使用轉(zhuǎn)換矩陣算法轉(zhuǎn)換為車(chē)輛坐標(biāo)框架，以便 匹配。也可使用其它坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。通過(guò)將相關(guān)物體定位220、幾何和外觀匹配至之前存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，可在車(chē)輛定位系統(tǒng)100中計(jì)算和更新車(chē)輛10的位置。車(chē)輛定位系統(tǒng)100還可將相對(duì)物體定位220匹配至之前存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，以更新表示物體30、分道線(xiàn)230、道路邊緣240或其它靜態(tài)物體的位置的存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)。圖4為示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體位置測(cè)量系統(tǒng)的車(chē)輛的示意圖。車(chē)輛旅程可映射至地理數(shù)據(jù)或信息的大型或全球環(huán)境地圖300上。全球地圖300可表示地球一部分的地理和/或地形，包括路標(biāo)、物體、之前的車(chē)輛位置數(shù)據(jù)和其它信息。在一個(gè)實(shí)施例中，全球地圖300存儲(chǔ)為系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)170)中的地理位置數(shù)據(jù)(例如，相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)(如家庭或辦公室)的X/Y/Z坐標(biāo)，GPS坐標(biāo))的列表。包含整個(gè)車(chē)輛旅程的全球地圖300可能跨越許多英里。例如，全球地圖300可能覆蓋從家到工作地的路線(xiàn)或任何其它車(chē)輛路線(xiàn)。在相對(duì)短的旅程中，傳感器20、22、24可能檢測(cè)成千上萬(wàn)的路標(biāo)，產(chǎn)生對(duì)于系統(tǒng)100或任何計(jì)算機(jī)過(guò)大以致相對(duì)于全球地圖300無(wú)法有效處理的數(shù)據(jù)量。而且，車(chē)輛和路標(biāo)位置測(cè)量可基于感測(cè)的車(chē)輛相對(duì)于路標(biāo)220的相對(duì)位置來(lái)確定。如果物體30距車(chē)輛10越近，則感測(cè)的測(cè)量的精度越高。因此，為了提高車(chē)輛定位系統(tǒng)100中的處理時(shí)間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率和測(cè)量精度，大型地圖300可被分為多個(gè)子地圖或局部地圖302、304、306、308。全球地圖300可為與GPS系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)地圖的一部分或來(lái)自該傳統(tǒng)地圖。在一個(gè)實(shí)施例中，子地圖302、304、306、308可在系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)170)中存儲(chǔ)為地理位置信息(例如，X/Y/Z坐標(biāo)，GPS坐標(biāo))的列表。每個(gè)子地圖可連結(jié)至全球地圖300中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)或由該節(jié)點(diǎn)表示，每個(gè)子地圖可覆蓋例如沿各方向幾百米的距離。也可使用其它子地圖尺寸。每個(gè)子地圖的尺寸都受與車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器20、22、24的有效范圍或其它因素限制。例如，LIDAR傳感器20、雷達(dá)傳感器22和計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感器24的有效范圍可從80到140米。圖4中的全球地圖300示出了四個(gè)子地圖302、304、306、308，但是可以存在任意數(shù)量的子地圖構(gòu)成全球地圖300。
每個(gè)子地圖都可包括ー組物體位置數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可包括物體相對(duì)于例如子地圖302的原點(diǎn)310的位置?？赏ㄟ^(guò)例如確定最靠近當(dāng)前已知的、估計(jì)的或計(jì)算的車(chē)輛位置的子地圖原點(diǎn)來(lái)確定車(chē)輛是否在特定子地圖中。在一個(gè)實(shí)施例中，子地圖由它們的原點(diǎn)定義，子地圖的邊界由例如VOTonoi數(shù)學(xué)方法確定。也可使用定義子地圖的其它方法。通過(guò)查找子地圖的Voronoi相鄰空間、并且如果該空間內(nèi)的子地圖共享物體或路標(biāo)則確定它們相鄰來(lái)發(fā)現(xiàn)相鄰的子地圖。當(dāng)車(chē)輛10第一次行駛新路線(xiàn)時(shí)可產(chǎn)生新的子地圖。例如，如果車(chē)輛距當(dāng)前子地圖的原點(diǎn)的距離大于100米或另ー閾值，那么產(chǎn)生新的子地圖。原點(diǎn)310可為子地圖302內(nèi)的任意點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)100產(chǎn)生子地圖302時(shí)或在任意其它時(shí)刻可確定原點(diǎn)310。當(dāng)產(chǎn)生子地圖302時(shí)，原點(diǎn)310可定義為產(chǎn)生子地圖302時(shí)車(chē)輛10所位于的點(diǎn)。通過(guò)將物體30相對(duì)于子地圖的位置與子地圖(或子地圖的原點(diǎn))相對(duì)于全球地圖300的位置相結(jié)合，可確定物體30相對(duì)于全球地圖300或在絕對(duì)意義上的位置。當(dāng)車(chē)輛10行駛通過(guò)由子地圖302表示的區(qū)域時(shí)，可使用來(lái)自ー個(gè)或多個(gè)傳感器20、22、24的數(shù)據(jù)測(cè)量物體312、314在車(chē)輛所位于的子地圖302內(nèi)的位置或相對(duì)位置(相對(duì)于車(chē)輛10)。ー個(gè)或多個(gè)LIDAR傳感器20還可測(cè)量物體312、314的幾何(例如，尺寸和形 狀)。一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)24可測(cè)量或提供能夠測(cè)量物體312、314的視覺(jué)特征或外觀(例如，紋理和顔色)的圖像?；诠烙?jì)的子地圖302中的車(chē)輛位置和測(cè)量的物體312、314的相對(duì)位置，可計(jì)算物體312、314相對(duì)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置。將估計(jì)的或計(jì)算的物體312、314相對(duì)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置與之前存儲(chǔ)的物體位置數(shù)據(jù)作比較，以確定物體312、314的位置與存儲(chǔ)的物體或路標(biāo)數(shù)據(jù)是否匹配。還可將物體312、314的幾何(例如，尺寸和形狀)和外觀(例如，紋理和顔色)與之前存儲(chǔ)的物體幾何和外觀數(shù)據(jù)作比較，以確定物體312、314與存儲(chǔ)的物體或路標(biāo)數(shù)據(jù)是否匹配。如果物體312、314相對(duì)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置、幾何和/或外觀與之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)匹配，那么物體312、314關(guān)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置可用來(lái)更新存儲(chǔ)的物體位置數(shù)據(jù)。如果物體312、314關(guān)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置、幾何和/或外觀與之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不匹配，那么存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可更新成包括物體312、314的位置?；谖矬w312、314相對(duì)于子地圖302的原點(diǎn)310的位置和存儲(chǔ)的物體位置數(shù)據(jù)，可確定車(chē)輛10的更新位置。相鄰、重疊或鄰近的子地圖的位置可彼此相關(guān)聯(lián)。子地圖302可與鄰近子地圖304,306重疊，公用路標(biāo)312 (例如，對(duì)應(yīng)于物體30或就是物體30)可存在，該公用路標(biāo)可在各相鄰的兩個(gè)或多個(gè)重疊子地圖302、304中被車(chē)輛10感測(cè)或測(cè)量。公用路標(biāo)312可用來(lái)將鄰近或相鄰子地圖302、304的位置彼此相關(guān)聯(lián)。相鄰子地圖302、304的原點(diǎn)310的位置可使用作為基準(zhǔn)點(diǎn)的公用路標(biāo)312彼此相關(guān)聯(lián)。基于子地圖302關(guān)于相鄰子地圖304、306的關(guān)聯(lián)位置，也可更新物體316、318、320在相鄰子地圖中關(guān)于子地圖304、306的各原點(diǎn)310的位置。各子地圖原點(diǎn)310關(guān)于各相鄰子地圖原點(diǎn)310的關(guān)聯(lián)位置可用來(lái)產(chǎn)生全球環(huán)境地圖 300。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，使用數(shù)學(xué)建模技術(shù)可計(jì)算或確定或估計(jì)或最優(yōu)化車(chē)輛10和測(cè)量的物體30相對(duì)于子地圖302的位置。還可使用數(shù)學(xué)建模技術(shù)計(jì)算相對(duì)于鄰近或相鄰子地圖304、306的車(chē)輛位置和物體位置。所述數(shù)學(xué)建模技術(shù)可為加權(quán)最小ニ乘算術(shù)方法、貝葉斯濾波方法(例如，卡爾曼濾波和粒子濾波)或其它數(shù)學(xué)方法。加權(quán)最小ニ乘算術(shù)方法可用來(lái)根據(jù)之前測(cè)量的車(chē)輛位置數(shù)據(jù)(例如，具有低精度的GPS數(shù)據(jù))、之前測(cè)量的路標(biāo)位置數(shù)據(jù)、航向推算位置估計(jì)、和傳感器測(cè)量的路標(biāo)相對(duì)于車(chē)輛220的相對(duì)位置，來(lái)計(jì)算或估計(jì)車(chē)輛10和測(cè)量的路標(biāo)30相對(duì)于子地圖或子地圖原點(diǎn)310的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，可最小化下面的公式，以從初始或估計(jì)的車(chē)輛位置最優(yōu)化或精煉車(chē)輛位置
權(quán)利要求
1.ー種方法，包括 確定車(chē)輛的估計(jì)位置； 使用與所述車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器來(lái)測(cè)量物體相對(duì)于所述車(chē)輛的位置；以及 結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的相對(duì)物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中使用不同干與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)確定所述估計(jì)位置。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中之前存儲(chǔ)的物體位置相對(duì)于子地圖測(cè)量，所述方法包括使用所述車(chē)輛的估計(jì)位置確定多個(gè)子地圖中的哪個(gè)對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，包括通過(guò)確定相對(duì)于之前存儲(chǔ)的物體位置的車(chē)輛位置來(lái)確定所述更新的車(chē)輛位置。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，包括結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用相對(duì)物體位置來(lái)更新物體位置。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中使用最小ニ乘數(shù)學(xué)方法來(lái)更新估計(jì)的車(chē)輛位置。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中相對(duì)于分為多個(gè)子地圖的全球環(huán)境地圖確定所述車(chē)輛的位置。
8.一種系統(tǒng),包括 數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)之前收集的關(guān)于物體位置的信息； 車(chē)輛位置檢測(cè)系統(tǒng)； 傳感器； 控制器，用干從所述車(chē)輛位置檢測(cè)系統(tǒng)確定所述車(chē)輛的估計(jì)位置；使用所述傳感器測(cè)量物體相對(duì)于所述車(chē)輛的位置；以及結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的相對(duì)物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制器用于使用不同干與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)確定所述車(chē)輛的估計(jì)位置。
10.ー種方法，包括 在車(chē)輛中，使用與所述車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器來(lái)評(píng)估路標(biāo)的地理位置；以及 使用評(píng)估的路標(biāo)位置來(lái)計(jì)算所述車(chē)輛的地理位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于基于傳感器的環(huán)境模型構(gòu)造的系統(tǒng)和方法。一種方法和系統(tǒng)可確定車(chē)輛的估計(jì)位置，使用與車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的傳感器測(cè)量相對(duì)于車(chē)輛的物體位置，并結(jié)合之前存儲(chǔ)的物體位置使用測(cè)量的相對(duì)物體位置來(lái)確定更新的車(chē)輛位置?？墒褂门c和傳感器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)不同的系統(tǒng)如GPS系統(tǒng)來(lái)確定估計(jì)的車(chē)輛位置?？上鄬?duì)于對(duì)應(yīng)于車(chē)輛位置的子地圖來(lái)測(cè)量物體位置。
文檔編號(hào)G01C21/28GK102809379SQ201210178090
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者S.曾 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司