一种基于投影坐标系的高精地图制作方法及车载设备与流程

本发明实施例涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于投影坐标系的高精地图制作方法及车载设备。

背景技术：

随着自动驾驶技术的发展，各种限定场景的落地应用成为了首先需要解决的问题。目前自动驾驶技术的发展受到高精定位技术以及高精地图制作技术的制约，gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)在定位与制图中扮演着重要角色，gnss包括但不限于：gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)和北斗系统。无论是gps或是北斗系统，输出的定位坐标为地理坐标系下的坐标，地理坐标系如wgs84坐标系和cgcs2000坐标系。

gnss通过经度、纬度以及高程来表征地球表面的任一位置，对于自动驾驶系统和高精地图，无法直接使用gnss输出的球面坐标，需通过地图投影的方法将球面坐标系的坐标转化为投影坐标系的坐标。投影坐标系统有多种，例如通用横轴墨卡托投影(utm，universaltransversemercator)坐标系是一种常用的投影坐标系，该坐标系将地球划分为60个区域(zone)，每个区域表示为6度的经度带，并且在每个区域上使用割线横轴墨卡托投影。

utm坐标系使用笛卡尔坐标框架，坐标值以米为单位，坐标可以进行直接计算，相对于球面坐标系，方便了距离角度以及面积等物理值的计算。

现有的gps坐标(wgs-84)向utm坐标的转换方法采用一组数学公式，可以将给定经纬度转换为该经纬度所在zone中的平面坐标，同时也可以根据zone的区号以及平面坐标转化为经纬度。但utm投影的原理决定了距离zone的中央经度越远的位置，投影偏差越大，尤其在zone的边界处，投影转换存在不可忽视的误差，因此，utm投影不适合于跨区域的卫星导航系统定位以及基于定位结果的高精地图制作。

上述对问题的发现过程的描述，仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的至少一个问题，本发明的至少一个实施例提供了一种基于投影坐标系的高精地图制作方法及车载设备。

第一方面，本发明实施例提出一种基于投影坐标系的高精地图制作方法，所述方法包括：

采集限定区域的定位数据和传感器数据，所述定位数据包括经度和纬度；

基于所述经度或所述纬度，确定限定区域中央值；

基于所述限定区域中央值，转换所述经度和纬度为投影坐标系中的平面坐标；

基于所述平面坐标，构建三维坐标；

基于所述传感器数据和所述三维坐标，制作高精地图。

在一些实施例中，基于所述经度或所述纬度，确定限定区域中央值，包括：

若所述投影坐标系的区域划分为经度划分，则基于所述经度，确定限定区域中央值为限定区域中央经度；

若所述投影坐标系的区域划分为纬度划分，则基于所述纬度，确定限定区域中央值为限定区域中央纬度。

在一些实施例中，基于所述经度，确定限定区域中央值为限定区域中央经度，包括：

基于所述经度，确定所述限定区域的东至经度和西至经度；

基于所述东至经度和西至经度，确定限定区域中央经度。

在一些实施例中，基于所述纬度，确定限定区域中央值为限定区域中央纬度，包括：

基于所述纬度，确定所述限定区域的南至纬度和北至纬度；

基于所述南至纬度和北至纬度，确定限定区域中央纬度。

在一些实施例中，所述传感器数据包括：序列点云及所述序列点云对应的时间戳和图像及所述图像对应的时间戳；

所述定位数据还包括：高程值、所述高程值对应的经纬度和所述高程值对应的时间戳。

在一些实施例中，基于所述平面坐标，构建三维坐标，包括：

基于所述平面坐标和所述高程值，构建三维坐标系并得到三维坐标。

在一些实施例中，基于所述传感器数据和所述三维坐标，制作高精地图，包括：

基于所述传感器数据进行定位，得到第一坐标和第二坐标，其中，所述第一坐标为基于所述序列点云得到的坐标，所述第二坐标为基于所述图像得到的坐标；

基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述三维坐标，制作高精地图。

在一些实施例中，基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述三维坐标，制作高精地图，包括：

将所述第一坐标转换为所述三维坐标系中的坐标；

将所述第二坐标转换为所述三维坐标系中的坐标；

基于转换后的第一坐标、转换后的第二坐标和所述三维坐标，制作高精地图。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述高精地图中标注所述限定区域中央值。

在一些实施例中，所述方法还包括：在制作高精地图后，将所述三维坐标转换为地理坐标系中的坐标。

第二方面，本发明实施例还提出一种车载设备，包括：

处理器和存储器；

所述处理器和所述存储器通过总线系统耦合在一起；

所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如第一方面所述方法的步骤。

可见，本发明实施例的至少一个实施例中，通过确定限定区域中央值，并将限定区域中央值作为坐标转换的新基准，相比以投影坐标系划分的区域的中央经度作为坐标转换的基准，若限定区域为跨区区域时，跨区区域内，包括跨区区域交界处的经纬度，更靠近新基准，使跨区区域内经纬度转换为平面坐标的精确度提高，进而使得高精地图更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车载设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于投影坐标系的高精地图制作方法流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

图1是本发明实施例提供的一种车载设备的结构示意图。

图1所示的车载设备包括：至少一个处理器101和至少一个存储器102。车载设备中的各个组件通过总线系统103耦合在一起。可理解，总线系统103用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统103除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但为了清楚说明起见，在图1中将各种总线都标为总线系统103。

可以理解，本实施例中的存储器102可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-onlymemory，rom)、可编程只读存储器(programmablerom，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyeprom，eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(staticram，sram)、动态随机存取存储器(dynamicram，dram)、同步动态随机存取存储器(synchronousdram，sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(doubledataratesdram，ddrsdram)、增强型同步动态随机存取存储器(enhancedsdram，esdram)、同步连接动态随机存取存储器(synchlinkdram，sldram)和直接内存总线随机存取存储器(directrambusram，drram)。本文描述的存储器102旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器102存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统1021和应用程序1022。

其中，操作系统1021，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序1022，包含各种应用程序，例如媒体播放器(mediaplayer)、浏览器(browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序1022中。

在本发明实施例中，处理器101通过调用存储器102存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序1022中存储的程序或指令，处理器101用于执行基于投影坐标系的高精地图制作方法各实施例的步骤，例如可包括以下步骤一至步骤五：

步骤一、采集限定区域的定位数据和传感器数据，所述定位数据包括经度和纬度。

步骤二、基于所述经度或所述纬度，确定限定区域中央值。

步骤三、基于所述限定区域中央值，转换所述经度和纬度为投影坐标系中的平面坐标。

步骤四、基于所述平面坐标，构建三维坐标。

步骤五、基于所述传感器数据和所述三维坐标，制作高精地图。

本发明实施例中，通过确定限定区域中央值，并将限定区域中央值作为坐标转换的新基准，相比以投影坐标系划分的区域的中央经度作为坐标转换的基准，若限定区域为跨区区域时，跨区区域内，包括跨区区域交界处的经纬度，更靠近新基准，使跨区区域内经纬度转换为平面坐标的精确度提高，进而使得高精地图更加精确。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspdevice，dspd)、可编程逻辑设备(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

可以理解的是，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，方法实施例的步骤之间除非存在明确的先后顺序，否则执行顺序可任意调整。所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图2为本发明实施例提供的一种基于投影坐标系的高精地图制作方法流程图。该方法的执行主体为车载设备。

如图2所示，本实施例公开的方法可包括以下步骤201至205：

201、采集限定区域的定位数据和传感器数据，所述定位数据包括经度和纬度。

202、基于经度或纬度，确定限定区域中央值。

203、基于限定区域中央值，转换经度和纬度为投影坐标系中的平面坐标。

204、基于平面坐标，构建三维坐标。

205、基于传感器数据和三维坐标，制作高精地图。

本实施例中，车载设备可通过安装在自动驾驶车辆上的gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)采集限定区域的定位数据，gnss包括但不限于：gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)和北斗系统。

以gps为例，gps采集的数据为gps定位数据，简称定位数据，定位数据包括：时间戳，以及时间戳对应的经度、纬度和高程值。

车载设备还可通过安装在自动驾驶车辆上的传感器组采集数据，得到传感器数据。传感器组包括但不限于激光雷达和图像传感器。图像传感器例如为摄像头。

激光雷达采集的数据为序列点云，不同序列点云对应不同的时间戳。摄像头采集的数据为图像，不同图像对于不同的时间戳。

本实施例中，限定区域为预先设置的区域，例如限定区域可以是一个城市。限定区域可大可小，可处于投影坐标系将地球划分的多个区域中的任一区域，也可为跨区区域。跨区区域可理解为限定区域处于投影坐标系将地球划分的多个区域中的至少两个区域内，以跨区区域包括两个区域为例，跨区区域交界处可理解为这两个区域的交界处。

本实施例中，可基于经度或纬度，确定限定区域中央值。具体地，由于不同的投影坐标系对地球的区域划分方式不同，可确定不同的限定区域中央值。

若投影坐标系的区域划分为经度划分，则基于经度，确定限定区域中央值为限定区域中央经度，具体可包括以下步骤(1)和(2)：

(1)基于经度，确定限定区域的东至经度和西至经度；

(2)基于东至经度和西至经度，确定限定区域中央经度。

若投影坐标系的区域划分为纬度划分，则基于纬度，确定限定区域中央值为限定区域中央纬度，具体可包括以下步骤(3)和(4)：

(3)基于纬度，确定限定区域的南至纬度和北至纬度；

(4)基于南至纬度和北至纬度，确定限定区域中央纬度。

在确定限定区域中央值后，基于限定区域中央值，可转换经度和纬度为投影坐标系中的平面坐标。

以通用横轴墨卡托投影(utm，universaltransversemercator)坐标系为例，utm坐标系是一种常用的投影坐标系，该坐标系将地球划分为60个区域(zone)，每个区域表示为6度的经度带，并且在每个区域上使用割线横轴墨卡托投影。本实施例中，限定区域中央值为限定区域中央经度。

通过确定限定区域中央值，并将限定区域中央值作为坐标转换的新基准，相比以投影坐标系划分的区域的中央经度作为坐标转换的基准，若限定区域为跨区区域时，限定区域跨区区域内，包括跨区区域交界处的经纬度，更靠近新基准，使跨区区域内经纬度转换为平面坐标的精确度提高。

在一些实施例中，可基于平面坐标和gps定位数据中的高程值，构建三维坐标系并得到三维坐标。

由于平面坐标为gps定位数据中的经度和纬度在投影坐标系中的平面坐标，且三维坐标系基于平面坐标和gps定位数据中的高程值进行构建，因此，实现了将gps定位数据转换为构建的三维坐标系中的三维坐标。

在一些实施例中，基于传感器数据和三维坐标，制作高精地图，具体包括以下步骤(1)和(2)：

(1)基于传感器数据进行定位，得到第一坐标和第二坐标，其中，第一坐标为基于序列点云得到的坐标，第二坐标为基于图像得到的坐标。

(2)基于第一坐标、第二坐标和三维坐标，制作高精地图。

本实施例中，基于传感器数据进行定位具体为：

基于激光雷达采集的不同时间戳对应的序列点云以及摄像头采集的不同时间戳对应的图像进行即时定位与地图构建(slam，simultaneouslocalizationandmapping)，可得到自动驾驶车辆的定位坐标、激光雷达采集的不同序列点云中的点对应的第一坐标，以及摄像头采集的不同图像中的多个特征点对应的第二坐标。

即时定位与地图构建属于本领域的成熟技术，在此不再赘述。

在一些实施例中，基于第一坐标、第二坐标和三维坐标，制作高精地图，具体包括以下步骤(1)至(3)：

(1)将第一坐标转换为三维坐标系中的坐标；

(2)将第二坐标转换为三维坐标系中的坐标；

(3)基于转换后的第一坐标、转换后的第二坐标和三维坐标，制作高精地图。

本实施例中，将第一坐标转换为三维坐标系中的坐标以及将第二坐标转换为三维坐标系中的坐标，可采用6自由度对齐配准方式实现，6自由度对齐配准方式属于本领域成熟技术，在此不再赘述。

将第一坐标转换为三维坐标系中的坐标以及将第二坐标转换为三维坐标系中的坐标，也可采用基于特征点的配准方式，例如从图像中的多个特征点中选取同名点，选取方式沿用现有技术，在此不再赘述；在选取同名点后，采用相关系数法、松弛法或最小二乘法等相关方法，确定坐标转换参数；基于坐标转换参数进行坐标转换。

因此，通过将第一坐标转换为三维坐标系中的坐标以及将第二坐标转换为三维坐标系中的坐标，实现了将激光雷达采集的不同序列点云中的点对应的第一坐标，以及将摄像头采集的不同图像中的多个特征点对应的第二坐标融合到三维坐标系中，融合后的所有坐标可直接进行坐标处理。

可见，通过构建三维坐标系，将激光雷达数据、摄像头数据以及gps数据融合到三维坐标系中，融合后的所有坐标可直接进行坐标处理，进而制作高精地图。

具体地，基于三维坐标系中的平面坐标，制作高精地图，高程值可存储用于后续自动驾驶规划。

在一些实施例中，基于投影坐标系的高精地图制作方法还可包括步骤：在高精地图中标注限定区域中央值。

本实施例中，在高精地图中标注限定区域中央值，便于与其他限定区域的高精地图进行融合。

在一些实施例中，基于投影坐标系的高精地图制作方法还可包括步骤：在制作高精地图后，将三维坐标转换为地理坐标系中的坐标。

本实施例中，在制作高精地图后，将三维坐标转换为地理坐标系中的坐标，可对外部使用者隐藏限定区域中央值，达到转换函数的解耦，便于技术保护。

综上，实施例中公开的基于投影坐标系的高精地图制作方法，通过确定限定区域中央值，并将限定区域中央值作为坐标转换的新基准，相比以投影坐标系划分的区域的中央经度作为坐标转换的基准，若限定区域为跨区区域时，跨区区域内，包括跨区区域交界处的经纬度，更靠近新基准，使跨区区域内经纬度转换为平面坐标的精确度提高，进而使得高精地图更加精确。

以通用横轴墨卡托投影(utm，universaltransversemercator)坐标系为例，utm坐标系将地球划分为60个区域(zone)，每个区域表示为6度的经度带，并且在每个区域上使用割线横轴墨卡托投影。本实施例中，限定区域中央值为限定区域中央经度。

通过将限定区域中央经度作为投影基准，提升了坐标转换的精度。以zone51为例，zone51的经度范围120度至126度，纬度范围0度至60度。zone51的标准utm转换误差，即以zone51的中央经度作为投影基准的坐标转换误差。

位于经度120度以及经度126度的区域边界，中低纬度地区存在着显著的投影转化误差，最大约0.8米，不应当进行后续处理。

假设用于自动驾驶的高精地图的限定区域位于纬度15度至16度，经度125.5度至126.5度，采用实施例提出的基于投影坐标系的高精地图制作方法，采用限定区域中央经度126度进行投影转换，最大投影偏差约为3毫米，满足自动驾驶定位以及高精地图制作的需要。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。