专利名称：基于环境传感器的自学习地图的制作方法
技术领域：
本发明涉及生成用于运输工具的独立学习的地图。特别是，本发明涉及一种用 于生成和存储用于运输工具的数字地图的设备。另外，本发明涉及一种具有生成和存储 数字地图的设备的运输工具、以及用于生成及存储用于运输工具的数字地图的方法、程 序单元和计算机可读介质。
背景技术：
用于在驾驶车辆时辅助驾驶员的驾驶员辅助系统和用于为驾驶员或者车辆从起 始位置到期望的目的地指路的导航系统可采用数字地图。例如导航系统所生成的驾驶员辅助系统(先进驾驶员辅助系统，ADAS)视野可 用于将车辆周围环境中的路面轮廓、标识等等传送给驾驶员辅助系统。在这种情况下， 可能提供必要的数字地图数据，其中数字地图通常已经存储在车辆的导航系统中。数字地图的数据通常被车辆制造商例如采用CD馈入导航系统。然后基于所存储的数字地图实现车辆导航。
发明内容
可认为本发明的目标在于使得可安全驾驶运输工具。本发明描述了根据独立权利要求的特征的用于生成和存储数字地图的设备、具 有该设备的运输工具以及生成和存储运输工具的数字地图的方法。从属权利要求体现了 本发明的改进。根据本发明的一个示例性实施例，描述了用于生成和存储用于运输工具的数字 地图的设备，其具有传感器单元、生成单元和存储单元。传感器单元设计为确定运输工 具周围环境的地形数据。生成单元被设计为从所确定的运输工具周围环境的地形数据生 成数字地图。存储单元被设计为存储所生成的数字地图。特别是因为由单独确定的车辆周围环境数据使得地图数据为最新，所以这样的 设备使得所存储的数字地图数据可用于和安全相关的应用中，例如ADAS。在这种情 形，地图数据可用作ADAS运转的基础。因此，地图数据可不仅用作索引而且还可另外 用作安全相关应用的基础。车辆可以为轿车、公共汽车、摩托车、轮船、火车等等。根据本发明的另外的示例性实施例，所述设备可设计为重复生成数字地图。其中重复生成数字地图的这样的设备允许多次经过的相同路线对首次经过该路 线生成的数字地图进行改进，或者可改进现有数字地图的质量，这是因为无论何时经过 相同的路线，传感器单元都再次确定运输工具周围环境的地形数据，从该数据生成单元 可生成改进的数字地图。此外，无论何时经过相同的路线，都可确定运输工具周围环境的地形数据，其 中生成单元可从所确定的运输工具周围环境的地形数据生成改进的数字地图。在这种情形，多次确定的运输工具周围环境的地形数据可以与以相同的方式多次生成的数字地图 相互对准，这使得以较高的质量生成改进的数字地图。在每种情形在过程中存储的数字 地图可以以当前形式处于存储单元中。根据本发明的另一个示例性实施例，所述设备具有检测单元，其被设计为检测 用于识别数字地图的分类道路状况的驾驶模式。在该文中，检测单元可具有外围传感器系统、ESP传感器系统、雷达传感器、 照相机、车辆至X(C2X)通信单元和卫星导航接收器。具有检测单元的这样的设备使得运输工具用户的驾驶行为通过用于待行驶的路 线上的特定状况的设备确定并存储，例如，其使得所述设备因为驾驶员减速而可识别例 如在路线上是否存在障碍例如公路施工或者高速公路施工，或者驾驶员是否基于其特定 的驾驶行为例如在道路转弯之前降低运输工具速度。如果例如公路施工或者高速公路施工的障碍出现于待行驶的路线上并且驾驶员 因此减速，则所述设备可采用检测单元检测速度下降，并且可询问驾驶员所述障碍是否 为例如公路施工或者高速公路施工或者在路上是否存在障碍。驾驶员可表示路上在其前 面是否存在障碍从而可确认障碍的存在。同样，可进一步由驾驶员请求和确认更改路线 例如急转弯、改道等等。此外，这样的具有检测单元的设备可询问驾驶员先前识别的障碍是否例如为路 线的临时改变，以及障碍何时将可能不再出现于路线上，即驾驶员可确认所述变化的有 效期。在这种情形，所述设备在数字地图中存储何时移除障碍以及何时旧的没有障碍的 道路路线从而旧的数字地图再次有效。这样的具有检测单元的设备还可生成驾驶员专用驾驶模式，例如驾驶员的驾驶 行为或者接近转弯前运输工具的速度或者何时在路线上存在障碍，或者原则上某位置或 者高速公路外的速度，以及例如一天某特定时间的速度。在这种情形，检测单元可确定 一天中某时间某区域的平均速度，并以此作为定制例如系统阈值的基础。此外，具有检测单元的设备可被设计为特别是采用传感器确定的数据和运输工 具的速度以及车辆至X(C2X)数据而确定道路类型、道路等级、允许的行进方向等等。
这样的设备可使得数字地图可相对于路线中的变化较快地定制。这样的具有检测单元的设备还可使得运输工具的驾驶员例如通过能够向所述设 备传送关于路线上障碍或者变化的信息并从而能够改进数字地图而辅助改进所生成数字 地图的质量。因此驾驶员可用作另外的“传感器”，其用于从可用于生成数字地图的运 输工具的周围环境确定信息。根据本发明的另一个示例性实施例，描述了具有质量评价单元的设备，其中质 量评价单元被设计为评价所确定的运输工具周围环境的地形数据以及由此生成的数字地 图的质量。这样的具有质量评价单元的设备可使得所述数字地图用于和安全相关的应用， 例如驾驶员辅助系统(ADAS)，这是因为单独生成的地图内数据可用于质量评价。所述 设备本身可生成并存储质量评价所需要的所有数据，例如时间标记。当还经过相同的路 线时单独确定的数据可用作ADAS的基础。根据本发明的另一个示例性实施例，所述设备所生成的数字地图可设计为供一个或者多个驾驶员辅助系统(ADAS)使用。这样的设备可使得车辆周围环境的由所述设备确定的数字地图和地形数据用于 驾驶员辅助系统。这样的用于和安全相关应用的设备当运输工具例如在转弯处速度过高时可警告 运输工具驾驶员。根据本发明的另一个示例性实施例，还描述了具有通信单元的设备，其中通信 单元被设计为向合适的接收单元传送地形数据和数字地图。例如，这样的接收单元可以 为其它人或者运输工具例如车辆，其能够获取所传送的数据或者数字地图以作为例如改 进自己的数字地图的基础。在上下文中，数据的信任水平可被设置为低于单独获得数据 的情形或者当基于单独确定数据生成数字地图时。这样的用于传送数据的通信单元设备即使当运输工具首次经过路线时也可基于 所传送的数字地图数据提供警告或者干预建议。根据本发明的另一个示例性实施例，描述了一种设备，其中传感器单元为确定 运输工具周围环境的地形数据具有至少一种选自下面元件的传感器卫星导航接收器、 可能与自适应巡航控制(ACC)系统结合的雷达、雷达传感器、激光雷达传感器或者激光 扫描仪、照相机传感器系统以及车辆至X(C2X)通信单元。这样的设备允许采用卫星导航接收器确定运输工具的具体车道并因此从卫星导 航(GPS)位置确定道路基础。此外，应当指出在本发明的上下文中，GPS用于表示全球导航卫星系统 (GNNS)，例如GPS、伽利略、GLONASS (俄罗斯)、指南针(中国)、IRNSS (印度)， 以及通过WLAN、蜂窝式无线电等定位。此外，这样的设备使得可例如通过自适应巡航控制系统进行车道估计，其同样 可用作识别道路的基础。这样的具有照相机传感器系统的设备例如可在所生成的数字地图上识别车道和 道路标记。这样的具有车辆至X通信单元的设备可识别其它车辆的位置并从而甚至识别运 输工具未经过的道路和车道。此外，可存储传感器单元所确定的所有前面提到的数据从而这些数据不会丢失。在这样的设备中，所确定的数据通常还被车辆传感器系统(轮转速、偏航角速 度、方向盘角度等等)以及基于此的车辆模型支持。根据本发明的另一个示例性实施例，描述了包括第一传感器、第二传感器和数 据合并单元的具有传感器单元的设备。在这种情形，第一传感器和第二传感器被设计为 确定运输工具周围环境的地形数据。数据合并单元被设计为合并来自第一传感器的确定 数据以及来自第二传感器的确定数据以改进所确定数据的质量。这样的具有第一传感器、第二传感器和数据合并单元的设备可考虑合并传感器 的小缺点以及优势和劣势而合并周围环境的数据，从而可改进所确定数据的总体结果以 及从所确定数据生成的数字地图。根据本发明的另一个示例性实施例，描述了具有确认单元的设备。确认单元被设计为基于所生成的数字地图确认所存储的数字地图，从而所确认的数字地图可用于运 输工具中安全关键的应用，而其不需要任何其它数据。这样的设备可采用单独获得或者单独生成的数字地图以例如确认例如导航系统 所提供的ADAS视野，并从而提供例如驾驶员辅助系统的安全应用的必要冗余信息。在这种情形，所存储的数字地图可被馈入运输工具并被运输工具制造商例如采 用存储单元如CD或者USB棒存储，或者可采用例如发射器发射至运输工具。根据本发明的另一个示例性实施例，所述设备的通信单元被设计为接收数字地 图。在这种情形，可通过发射器例如制造商或者具有单独生成的数字地图的运输工具发 送。根据本发明的另一个示例性实施例，存储单元可被设计为存储传感器单元所确 定的地形数据。根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种具有根据前述示例性实施例之 一的用于生成和存储用于运输工具的数字地图的设备的运输工具。根据另一个示例性实施例，描述了生成和存储用于运输工具的数字地图的方 法，其具有第一步骤，通过传感器单元确定运输工具周围环境的地形数据，第二步骤， 通过生成单元从所确定的运输工具周围环境的地形数据生成或者改进数字地图，以及最 后的步骤，通过存储单元存储所生成的数字地图。根据另一个示例性实施例，所述方法还包括向合适的接收单元例如另一个运输 工具或者人员传送地形数据和数字地图。根据另一个示例性实施例，提供了一种程序单元，当所述程序单元在用于生成 和存储用于运输工具的数字地图的设备的处理器上被执行时，所述程序单元指示所述设 备执行上文和下文所描述的一个或多个步骤。根据本发明的另一个示例性实施例，提供了计算机可读介质，其存储了程序单 元，当所述程序单元在用于生成和存储用于运输工具的数字地图的设备的处理器上被执 行时，所述程序单元指示所述设备执行上文和下文所描述的一个或多个步骤。设备的单独元件之间的通信可有线或者如果需要无线地进行。在这种情形，相 关的元件配备通信单元。各种示例性实施例的单独特征也可相互组合在一起，因此即使未明确描述，可 一定程度地出现超出单独效果总和有利效果。特别是，应当注意还可在运输工具和所述方法中执行关于所述设备的在这里和 下文所描述的特征，并且反之亦然。通过参考在下文描述的示例性实施例解释和描述本发明的这些及其它方面。
图1示出了基于本发明的示例性实施例的生成和存储用于运输工具的数字地图 的设备的示意性视图；以及图2示出了基于本发明的示例性实施例的生成和存储用于运输工具的数字地图 的方法的流程图。
具体实施例方式下面参考附图描述本发明的示例性实施例。附图中的描述为示意性而非成比例。在下面对附图的描述中，相同的附图标记 用于相同或相似的元件。图1示出了用于生成和存储用于运输工具102特别是车辆102的数字地图101的 设备100。设备100具有用于确定运输工具102周围环境的地形数据的传感器单元103。 传感器单元103具有第一传感器109、第二传感器110和数据合并单元111，其中第一传 感器109和第二传感器110被设计为确定运输工具102周围环境的地形数据，而数据合并 单元111被设计为合并从第一传感器109确定的数据和从第二传感器110确定的数据以改 进所确定数据的质量。在这种情形，地形数据可为道路标记、车道、坡度、转弯等等。 还可能通过传感器确定气象数据。传感器单元103连至用于从确定的运输工具102周围环境的地形数据生成数字地 图101的生成单元104。数字地图101存储在连至生成单元104的存储单元105中。检测单元106检测用于识别数字地图101的分类道路状况的驾驶模式并连至捕获 (capture)单元104以及存储所生成数字地图101的存储单元105。设备100还具有通信单元108，其被设计为向合适的接收单元115例如运输工具 或者人员传送114所确定的地形数据和从其生成的数字地图101。通信单元108被连至生 成单元104和存储单元105并可访问所生成的数字地图101。通信单元108同样被设计为 从接收器例如另一个运输工具接收地形数据和地图。所述设备还具有确认单元112，其基于所生成的数字地图101确认所存储的数字 地图113，从而所确认的数字地图116可用于运输工具102中的安全关键的应用117中， 而不需要其它数据。在这种情形，可由制造商采用例如CD将所存储的数字地图113存 储在运输工具中。图1还示出了质量评价单元107，其被包括在设备100中，并被设计为评价所确 定的运输工具102周围环境的地形数据以及从其生成的数字地图的质量。质量评价单元 107被连至生成单元104和提供所存储的单独生成的数字地图的存储单元105。此外，图1示出了一种程序单元，当其在处理器118上被执行时指示设备100生 成和存储用于运输工具102的数字地图101，图1还示出了一种计算机可读介质119，其 存储程序单元，其在设备100的处理器118上执行时生成和存储用于运输工具102的数字 地图101。图2示出了生成和存储用于运输工具的数字地图的方法200的流程图。方法200 具有如下步骤在步骤201，通过传感器单元确定运输工具的周围环境的地形数据。在 步骤202，通过生成单元从所确定的运输工具周围环境地形数据生成数字地图。最后，在 步骤203由存储单元存储所生成的数字地图。在另一个最后步骤204，地形数据和数字地 图被传送至合适的接收单元。下面描述本发明的另外两个示例性实施例根据本发明的另外一个示例性实施例，描述了用于生成和存储运输工具数字地 图的设备，其可被实施为用于随后描述的运输工具的应用具有上述设备的车辆行进在先前未知的路线部分，其上没有给出警告以及也不能向ADAS提供地图数据。卫星导航(GPS)和外围传感器用于所述设备以生成和存储关 于该路线的第一版数字地图。在回来的旅程上，运输工具已经可获得地图数据(从出去的旅程)。这些数字地 图数据可用于警告并可向ADAS提供。此外，GPS数据和外围传感器数据可用于改进地 图数据。因为车辆驾驶员回来的旅程通常在稍晚，例如在黄昏，能见度状况较差，因此 基于地图数据的警告对回来的旅程是重要的。此外，可以想到，实际中走神的交通以及 驾驶员的疲劳都会使得驾驶员误判自己的速度以及过度估计自己的驾驶技巧。当用户在假日旅行，所经过的路线通常对驾驶员和车辆都是全新的，因此辅助 是重要的。因此由第三方对这些路线提供地图数据似乎是合适的。这些地图数据组合至 单独学习的数字地图目录，但是被设备给予较低的信任度。驾驶员在从第三方输入地图 数据时可改进此信任水平，这是因为他可指出他认为一些地图材料源例如比其它的更可 靠。但是，信任水平永远不能达到用于生成数字地图的单独获得的数据的信任水平。所 使用的输入源可以为来自友好车辆的数据以及车辆制造商或者服务提供商所集中提供的 数据。这些数据可经无线连接例如蓝牙、Zigbee、DSRC> WLAN、WiMax>蜂窝式无
线电等等例如从服务提供商或者从因特网入口或者经数据存储介质(CD，USB棒)送达车辆。如果所述数据来自另一台车辆，则驾驶员可决定是仅仅互换其它车辆自身使用 的数据还是也传送其它车辆同样仅仅接收的数据。该决定可同样由设备自身进行。根据本发明的另一个示例性实施例，来自第三方的数据可用于获得警告并当车 辆实际上首次经过路线时向ADAS提供地图数据。当已经首次经过所述路线后，然后 可利用单独获得的数据。所述结果对于先前所描述的没有外部数据的情形实际上没有差 别。尽管参考示例性实施例描述了本发明，但是可进行各种变化和更改而不偏离本 发明的保护范围。具有用于生成和存储运输工具数字地图的设备的运输工具可以为陆地 车辆形式、飞行器例如飞机或者直升机形式以及水上交通或者轨道交通形式。此外，应当指出“包括”或者“具有”不排出其它元件或者步骤，而“一”或 者“一个”不排除多个的情况。特别地，所述设备可因此例如具有多个传感器单元、多 个生成单元、多个存储器单元、多个检测单元、多个质量评价单元、多个通信单元，而 传感器单元可具有多个第一传感器、多个第二传感器和多个数据合并单元。另外，应当指出参考其中一个上述示例性实施例描述的特征或者步骤还可联合 来自上述的其它示例性实施例的其它特征或者步骤。不应当认为权利要求中的附图标记 为限制。
权利要求
1.一种用于生成和存储用于运输工具(102)的数字地图(101)的设备(100)，所述设 备(100)包括传感器单元(103)； 生成单元(104)； 存储单元(105)；其中所述传感器单元(103)被设计为确定所述运输工具(102)的周围环境的地形数据；其中所述生成单元(104)被设计为从所确定的所述运输工具(102)的周围环境的地形 数据生成数字地图(101)；其中所述存储单元(105)被设计为存储所述生成的数字地图(101)。
2.根据权利要求1的设备(100)，其被设计为重复生成所述数字地图(101)。
3.根据前述权利要求中一项的设备(100)，还包括 检测单元(106)；其中所述检测单元(106)被设计为检测用于识别数字地图(101)的分类道路状况的驾 驶模式。
4.根据前述权利要求中一项的设备(100)，还包括 质量评价单元(107)，其中所述质量评价单元(107)被设计为评价所确定的所述运输工具(102)的周围环境 的地形数据以及从其生成的所述数字地图(101)的质量。
5.根据前述权利要求中一项的设备(100)，其中所述生成的数字地图(101)被设计为 供驾驶员辅助系统(ADAS，117)使用。
6.根据前述权利要求中一项的设备(100)，还包括 通信单元(108)；其中所述通信单元(108)被设计为向合适的接收单元(115)发射(114)所述地形数据 和所述数字地图(101)。
7.根据前述权利要求中一项的设备(100)，其中所述传感器单元(103)具有选自以下 的至少一个传感器(109，110)以确定用于所述运输工具(102)的周围环境的地形数据 卫星导航接收器、与自适应巡航控制系统结合的雷达、雷达传感器、激光雷达传感器或 者激光扫描仪、照相机传感器系统以及车辆至X通信单元(108)。
8.根据前述权利要求中一项的设备(100)，其中所述传感器单元(103)具有 第一传感器(109)、第二传感器(110)和 数据合并单元(111)；其中所述第一传感器(109)和所述第二传感器(110)被设计为确定所述运输工具 (102)的周围环境的地形数据；其中所述数据合并单元(111)被设计为合并来自所述第一传感器(109)的确定数据以 及来自所述第二传感器(110)的确定数据，以改进所述确定数据的质量。
9.根据权利要求6至8中一项的设备(100)，其中所述通信单元(108)被设计为从发射器接收地形数据和地图。
10.根据前述权利要求中一项的设备(100)，还具有 确认单元(112)；其中所述确认单元(112)被设计为基于所生成的数字地图(101)确认存储的数字地图 (113)，从而所述确认的数字地图(116)可用于所述运输工具(102)中的安全关键的应用 (117)，而其不需要任何其它数据。
11.一种运输工具(102)，其具有根据权利要求1至10中一项的用于生成和存储用于 所述运输工具(102)的数字地图(101)的设备(100)。
12.—种生成和存储用于运输工具(102)的数字地图(101)的方法(200)，所述方法 (200)包括如下步骤通过传感器单元(103)确定所述运输工具(102)的周围环境的地形数据(201)； 通过生成单元(104)从所述确定的所述运输工具(102)的周围环境的地形数据生成数 字地图(101) (202)；通过存储单元(105)存储所述生成的数字地图(101) (203)。
13.根据权利要求12的方法(200)，还包括下面的步骤向合适的接收单元(115)发射(114)所述地形数据和所述数字地图(101) (204)。
14.一种程序单元，当所述程序单元在用于生成和存储用于所述运输工具(102)的 数字地图(101)的设备(100)的处理器(118)上被执行时，所述程序单元指示所述设备 (100)执行下述步骤通过传感器单元(103)确定所述运输工具(102)的周围环境的地形数据(201)； 通过生成单元(104)从所述确定的所述运输工具(102)的周围环境的地形数据生成所 述数字地图(101) (202)；通过存储单元(105)存储所述生成的数字地图(101) (203)。
15.—种计算机可读介质(119)，其存储程序单元，当所述程序单元在用于生成和存 储运输工具(102)的数字地图(101)的设备(100)的处理器(118)上被执行时，所述程序 单元指示所述设备(100)执行下述步骤通过传感器单元(103)确定所述运输工具(102)的周围环境的地形数据(201)； 通过生成单元(104)从所述确定的所述运输工具(102)的周围环境的地形数据生成所 述数字地图(101) (202)；通过存储单元(105)存储所述生成的数字地图(101) (203)。
全文摘要
本发明涉及一种独立学习的地图以及基于环境传感器103、109、110，车辆至X通信和卫星导航系统而生成和存储用于运输工具102的数字地图101的设备，其不采用导航地图数据。所形成的数字地图101被重复改进并且可用于检验已经存在的数字地图103对驾驶员辅助系统的有效性。
文档编号G08G1/0967GK102016507SQ200980115486
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者T·格罗腾多斯特, U·斯塔林 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司