一种基于边缘计算的高精度地图众包更新系统的制作方法

本发明属于城市智能交通技术领域，涉及一种高精度地图更新的系统及方法，特别是涉及一种基于边缘计算的高精度地图众包更新系统。

背景技术：

高精度地图是实现自动驾驶的基础模块，可以应用于高精度定位、车道级的路径规划、高精度仿真、超视距的环境感知等。高精度地图是对交通场景高精度、高保真的建模，依赖于大量局部观测的汇总。初次高精度地图构建时，一般由少量高成本的专业地图采集车搭载传感器对交通场景进行扫描并将原始数据进行存储，每次作业完成后，通过离线拷贝或网络上传的方式完成数据到数据中心的转移，并交由内业系统处理数据制作高精度地图。虽然专业地图采集车每次采集的数据量较大，但由于车辆有限，且只需对道路进行少量几次扫描，因此并不会造成到数据中心的数据传输瓶颈。

然而，高精度地图除了精度要高，还需要高活性，即交通场景的变化能够及时更新到高精度地图中，并分发给高精度地图的使用车辆。这就需要大量车辆对交通场景进行覆盖，通过众包方式对高精度地图进行高频更新。随着整个车辆行业智能化的不断发展，安装各类传感器的车辆越来越多，虽然不及专业地图采集车传感器的完备与专业，但能依赖数量和成本的优势，实现对高精度地图的高频更新。采用该种模式进行更新时一般还是套用专业地图采集车的更新模式，该模式中车辆端将实时采集的数据通过网络传给中心节点，中心节点进行高精度地图的制作与更新，同时将更新后的高精度地图发布给车辆。然而，由于车辆端数量急剧增多，车端和中心节点的数据传输量过大，中心节点通信压力大易造成阻塞，妨碍实时性，限制众包采集的规模。

如何有效解决高精度地图众包更新中数据传输量过大易造成阻塞的问题，是决定自动驾驶/智慧城市等未来大智能交通应用场景的核心问题之一。

技术实现要素：

本发明主要解决的就是高精度地图在众包更新模式中车辆端和中心节点数据传输量过大，容易造成堵塞的问题。

为解决该技术问题，本发明采用边缘计算方式，在靠近原始数据产生的地方(车辆端)预先进行数据处理，减少车辆端传输到中心节点的数据量。并且，本发明对高精度地图进行增量式更新，在车辆端仅需要回传与当前高精度地图的差异内容，进一步减少发送到中心节点的数据量。同时，本发明采用高精度地图版本控制，通过比对车辆端与中心节点上高精度地图的版本号，实现高精度地图的增量式发布，减少车辆端更新高精度地图时从中心节点发送的数据量。另外，本发明采用多层系统架构，实现高精度地图的分布式更新与发布，极大地降低了时延。

本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的高精度地图众包更新系统，具体技术方案如下：

一种基于边缘计算的高精度地图众包更新系统，包括，

至少一个信息采集终端，安装于车辆端，用于实时构建车辆当前位置视野中的局部高精地图，并用于将该局部高清地图与当前版本高精地图在该位置的高精地图的差异化数据发送到中心节点；

中心节点，用于将来自于一个或多个信息采集终端的地图差异化数据进行汇总，并根据该汇总数据生成当前版本高精度地图的增量式地图更新数据；

和至少一个地图使用终端，用于从中心节点获取增量式地图更新数据。

其中，信息采集终端包括，传感器单元、车载计算单元、通信单元、存储单元、及定位单元；传感器单元包括一个或多个传感器，用于采集车辆行驶过程中的交通信息；存储单元用于存储当前版本的高精度地图；车载计算单元用于接收传感器单元采集的道路信息，并根据传感器采集的信息实时构建车辆当前视野中的局部高精地图，结合定位单元输出车辆在当前版本高精地图中的位置信息，对实时构建的局部高精地图与当前版本高精地图在该位置的高精地图进行比对，并且根据比对发现差异，通信单元用于将该差异上传到中心节点，以供中心节点进行高精度地图的更新。

其中，中心节点包括通信单元、处理单元和数据库单元；其中，通信单元用于从一个或多个信息采集终端接收地图差异化数据，并将增量式地图更新数据发送到一个或多个地图使用终端；处理单元用于对通信单元接收的一个或多个信息采集终端的地图差异化数据进行汇总，并根据该汇总数据更新当前版本的高精度地图。

其中，中心节点在进行高精度地图更新后，同时更新地图版本号。

其中，中心节点还用于生成每个版本相对于之前版本的一个或多个增量式地图更新数据。

其中，地图使用终端包括通信单元和计算单元；通信单元用于接收从中心节点发送的增量式地图更新数据；计算单元用于根据通信单元接收的增量式地图更新数据完成对高精度地图的更新。

其中，对高精度地图的更新是地图使用终端周期性地向中心节点查询更新，或中心节点主动向地图使用终端推送更新信息。

其中，地图使用终端还包括存储单元，通过比较存储单元中存储的高精度地图的版本号和中心节点中最新版本高精度地图的版本号，获得更新到最新版本高精度地图的增量式地图更新数据。

其中，在中心节点和至少一个信息采集终端之间设置有一个或多个中间节点，中间节点，用于与一个或多个信息采集终端连接，并通过信息采集终端采集的数据进行局部区域的高精度地图的更新；中间节点还用于与中心节点连接，用于将局部区域的高精度地图上传到中心节点，以进行整个区域高精度地图的更新。

其中，不使用中心节点，各个信息采集终端之间直接通信，作为信息采集终端的第一车辆根据该局部高清地图与当前版本高精地图在该位置的高精地图的差异化数据生成增量式地图更新数据，并将该增量式地图更新数据直接发送给周围车辆进行高精度地图的更新。

本发明通过边缘计算的模式实现高精度地图的众包增量式更新与发布。与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本发明采用边缘计算计算方式，在靠近原始数据产生的地方(车辆端)进行数据处理，减少传输到服务器的数据量。

2、本发明对高精度地图进行增量式更新，在车辆端仅需要回传与当前高精度地图的差异内容，进一步减少发送到服务器的数据量。

3、本发明采用高精度地图版本控制，通过比对车辆端与服务器端高精度地图版本号，实现高精度地图增量式发布，减少车辆端高精度地图更新的数据量。

4、本发明采用多层系统架构，实现高精度地图的分布式更新与发布，极大地降低了时延。

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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于边缘计算模式的高精度地图众包更新与发布系统架构；

图2为信息采集终端的功能框图；

图3为中心节点的功能框图；

图4为地图使用终端的功能框图

图5为本发明另一实施例的基于边缘计算模式的高精度地图众包更新与发布系统架构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决高精度地图众包更新及发布时数据量过大造成延时的技术问题，本发明实施例采用边缘计算方式，在靠近原始数据产生的地方(车辆端)预先进行数据处理，减少车辆端传输到中心节点的数据量。并且，本发明对高精度地图进行增量式更新，在车辆端仅需要回传与当前高精度地图的差异内容，进一步减少发送到中心节点的数据量。同时，本发明采用高精度地图版本控制，通过比对车辆端与中心节点上高精度地图的版本号，实现高精度地图的增量式发布，减少车辆端更新高精度地图时从中心节点发送的数据量。另外，本发明采用多层系统架构，实现高精度地图的分布式更新与发布，极大地降低了时延。

下面首先对本发明实施例所提供的一种基于边缘计算的高精度地图众包更新和发布系统进行介绍。

第一实施例

如图1所示，该基于边缘计算的高精度地图众包更新和发布系统包括，至少一个信息采集终端1、中心节点2、和至少一个地图使用终端3。

信息采集终端1可以安装在例如多个众包车辆上，如图2所示，该信息采集终端1包括传感器单11、车载计算单元12、通信单元13、存储单元14、及定位单元15。其中，传感器单元11包括一个或多个传感器，该传感器用于采集车辆行驶过程中的道路、路况等交通信息，存储单元14用于存储当前版本的高精度地图，车载计算单元12用于接收传感器单元11采集的道路信息，并根据传感器采集的信息实时构建车辆当前视野中的局部高精地图。结合定位单元15输出车辆在当前版本高精地图中的位置信息，对实时构建的局部高精地图与当前版本高精地图在该位置的高精地图进行比对，并且根据比对发现差异，通信单元13用于将该差异上传到中心节点，以供中心节点进行高精度地图的更新。

中心节点可以位于远程服务器端，如图3所示，中心节点2包括通信单元21、处理单元22和数据库单元23。其中，通信单元21用于从一个或多个信息采集终端1接收地图差异化数据，并将增量式地图更新数据发送到一个或多个地图使用终端3。处理单元22用于对通信单元21接收的一个或多个信息采集终端1的地图差异化数据进行汇总，并根据该汇总数据更新当前版本的高精度地图。该高精度地图的更新采用本领域惯常方式进行，在此不做具体限定。可选地，中心节点在进行高精度地图更新后，可以同时更新地图版本号、并记录相应的更新内容。同时，处理单元22还用于生成每个版本相对于之前版本的增量式地图更新数据。显然，数据库单元23中除各个版本的高精度地图外，还存储有每个版本高精度地图相对于之前版本地图的增量式地图更新数据。

地图使用终端3是实际使用高精度地图的用户，如图4所示，其根据从中心节点2发送的高精度地图进行定位、导航、环境感知等操作。如图4所示，地图使用终端3包括通信单元31、计算单元32、存储单元33、及用户接口34。其中，通信单元31用于接收从中心节点发送的高精度地图数据，并在中心节点完成高精度地图更新后接收从中心节点发送的增量式地图更新数据。其中，对高精度地图的更新可以是地图使用终端周期性地向中心节点查询更新，或中心节点主动向地图使用终端3推送更新信息。计算单元32用于完成根据通信单元接收的增量式地图更新数据完成对高精度地图的更新，并控制用户接口34中的显示单元显示高精度地图。存储单元33用于存储高精度地图数据，用户接口34可以包括显示单元、输入单元等，还可以包括显示单元和输入单元一体的触摸屏单元。

可选地，地图使用终端3进行高精度地图更新时，通过比较其存储单元33中存储的高精度地图的版本号和中心节点中最新版本高精度地图的版本号，可以获得更新到最新版本高精度地图的增量式地图更新数据，因此中心节点2可以仅向地图使用终端3发送数据量较小的增量式地图更新数据就能够完成地图使用终端的地图更新。

中心节点2与信息采集终端1和地图使用终端3之间的通信可以采用无线方式，例如可以采用现有移动通信网络，包括但不限于gsm、cdma、3g、4g、5g等，也可以采用其他无线通信方式，例如射频、wifi、蓝牙等。可以理解地，信息采集终端1的通信单元11、中心节点中的通信单元21和地图使用终端3中的通信单元31为相应的通信模块。

一个或多个众包车辆在行驶过程中会不断地通过传感器单元实时采集道路数据，并通过车载计算单元与现版本高精度地图进行比较，从而获得与当前版本高精度地图的差异化数据。该差异化数据被中心节点接收后，中心节点使用该数据进行高精度地图的更新，并同时生成数据量较小的增量式地图更新数据。各个地图使用终端从中心节点接收到该增量式地图更新数据后，能够以较小的数据完成高精度地图的更新。

不同于现有模式中所有车辆与中心节点直接交互所有数据的方式，本发明通过边缘计算模式就近处理原始数据，通过在信息采集终端设置车载计算单元，在通过信息采集终端的传感器采集到数据后就对数据预先进行处理，从而可以避免将庞大的原始传感器数据全部发送到中心节点，降低了数据传输量，减小了数据传输时延。同时减小了中心节点的数据处理压力。

另外，本发明在车辆端安装当前版本高精度地图，并将通过传感器采集的道路信息与高精度地图的道路信息进行比较，从而可以识别出差异化的道路数据，通过该方式，本发明可以仅将差异化的道路数据上传到中心节点，从而进一步减少了需要发送到中心节点的数据量。

并且，本发明通过版本控制实现高精度地图的增量式更新，通过中心节点生成高精度地图增量式更新包，进一步减少数据传输量，保证了高精度地图更新的高频性、低延时，保证车辆端和服务器端的高精度地图活性。

第二实施例

与实施例1类似，本发明提供了第2实施例，其中与实施例1相同的特征在此不再进行描述。

介于高精度地图具有局部构建、局部使用的特性，实施例一所述的中心节点3与信息采集终端1直接通信的一层架构可以进一步扩展为多层架构。通过在中心节点3和多个信息采集终端1之间增加一个或多个中间节点4来负责局部区域的高精度地图更新。通过计算节点空间上分布式的架构，可以进一步降低高精度地图更新的延时性。

如图5所示，与实施例1相比，本实施例在中心节点3和多个信息采集终端1之间增加了一个或多个中间节点4。中间节点4用于与一个或多个信息采集终端1连接，并通过信息采集终端1采集的数据进行局部区域的高精度地图的更新。同时，该中间节点4还用于与中心节点1连接，用于将局部区域的高精度地图上传到中心节点1，以进行整个区域高精度地图的更新。

第三实施例

与实施例1类似，本发明提供了第3实施例，其中与实施例1相同的特征在此不再进行描述。

与实施例1不同的是，在本实施中，各个车辆之间可以直接通信，作为信息采集终端1的第一车辆可以通过其车载计算单元22直接生成增量式地图更新数据，并将该增量式地图更新数据直接发送给周围的作为信息采集终端1和/或地图使用终端3的第二车辆。并且该第二车辆可以将该增量式地图更新数据发送给其周围的第三车辆。

因此，在局部区域内，可以不经过中心节点1或中间节点4，通过在多个车辆之间的通信即可实现高精度地图的更新，从而可以进一步降低高精度地图更新的延时性。

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，上述描述的各模块、各指令的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，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，所述模块的划分，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。

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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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全部或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、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。