用于识别地图错误的方法与流程

本发明涉及一种用于识别地图错误的方法。

背景技术：

现代车辆系统的特征在于不断提高的自动化程度。用于执行自动化驾驶行为所需的前提在于车辆定位。为了定位车辆，通常遵循基于地图的方案。可以使用多个定位地图来更好地进行定位。

由专利申请文献de102005008185a1已知一种用于检查数字化道路数据的方法，在该方法中，根据当前的车辆位置和所存储的数字道路数据来实现地图匹配(map-matching)方法。

技术实现要素：

本发明的任务在于说明一种用于识别地图错误的方法。

用于识别地图错误的方法包括以下方法步骤：提供第一定位地图和第二定位地图。在第一定位地图中借助车辆的第一环境传感器记录能够检测的特征。在第二定位地图中借助车辆的第二环境传感器记录能够检测的特征。选择在第一定位地图和第二定位地图中记录的至少一个比较特征。基于该比较特征在第一定位地图上的第一姿态和该比较特征在第二定位地图上的第二姿态来求取至少一个比较参量。如果该比较参量超过所设定的(festgelegt)阈值，则确定存在地图错误。

通过该方法，在第一定位地图与第二定位地图之间进行比较。根据比较参量的所设定的阈值来评估定位地图的一致性。有利地，当识别到地图错误时，该方法可以实现车辆的更可靠的定位。由此，该方法还可以在执行自动化驾驶行为时提高安全性。

在一种实施方式中，比较参量的求取包括以下方法步骤：求取第一姿态与第二姿态之间的变换(transformation)。求取该变换与单位矩阵之间的差。亦即求取矩阵作为比较参量。在这种情况下，可以针对差值矩阵的每个元素设定阈值。有利地，借助变换除了可以描述平移之外、还可以描述旋转。

在一种实施方式中，求取第一姿态与第二姿态之间的距离作为比较参量。有利地，当求取距离作为比较参量时，该方法能够特别简单地执行。

在一种实施方式中，选择在第一定位地图和第二定位地图中记录的多个比较特征。有利地，通过选择多个比较特征，可以检查定位地图的延伸部分的地图错误。

在一种实施方式中，关于每个比较特征求取至少一个比较参量。有利地，如果针对每个比较特征求取至少一个比较参量，则可以考虑地图错误的位置相关性。

在一种实施方式中，求取关于如下距离的离散程度(streuungsmaβ)作为比较参量：该距离是比较特征在第一定位地图上的第一姿态与比较特征在第二定位地图上的第二姿态之间的距离。

在一种实施方式中，该方法包括以下另外的方法步骤：如果未确定存在地图错误，则准许(freigeben)第一定位地图和第二定位地图用于进行定位。有利地，以这种方式可以仅使用无错误的定位地图来进行定位。

在一种实施方式中，该方法包括以下另外的方法步骤：如果确定存在地图错误，则分别将第一定位地图和第二定位地图的一部分从定位中排除。有利地，以这种方式将第一定位地图和第二定位地图的相互矛盾的部分从定位中排除。由此，可以避免定位错误。

在一种实施方式中，该方法包括以下另外的方法步骤：如果确定存在地图错误，则对定位地图中的一个的错误部分进行辨识，并且将该错误部分从定位中排除。将地图错分配给如下定位地图：该定位地图的创建时刻或更新时刻早于其他定位地图的创建时刻或更新时刻。有利地，可以仅将定位地图中的一个的错误部分从定位中排除。相反，可以准许其他定位地图的无错误部分用于进行定位。因此，所述定位地图中的至少一个可供完全用于定位。

在一种实施方式中提供第三定位地图。在第三定位地图中，借助车辆的第三环境传感器来记录能够检测的特征和比较特征。在定位地图之间成对地求取比较参量。有利地，第一定位地图与第三定位地图的、第二定位地图与第三定位地图的附加比较可以实现将所确定的地图错误分配给定位地图中的一个——即辨识地图错误。

附图说明

结合实施例的以下示意性描述，使本发明的上述特性、特征和优点以及实现这些的方式和方法更清楚且更容易理解，其中，结合附图进一步阐述所述实施例。在此，在示意图中示出：

图1示出用于识别地图错误的方法的方法步骤；

图2示出具有环境传感器的车辆以及借助环境传感器能够检测的特征；

图3示出根据一种实施方式的方法的图示。

具体实施方式

图1示意性地示出用于识别地图错误的方法100的方法步骤1、2、3、4、5、6、7。

在第一方法步骤1中提供第一定位地图和第二定位地图。在第一定位地图中，借助车辆的第一环境传感器记录能够检测的特征。在第二定位地图中，借助车辆的第二环境传感器记录能够检测的特征。所述特征例如可以涉及建筑物、护栏、路缘石、标牌和树木。也可以将其他特征记录到定位地图中。

可以使用定位地图来定位车辆。在多模式方案中，根据多个定位地图对车辆进行定位。由此可以提高定位的可靠性。通常将这种方案用于自动化车辆的定位。自动化车辆具有自动化的行驶功能。

定位地图例如可以构造为雷达定位地图、激光雷达定位地图或视频定位地图。

第一定位地图例如可以构造为雷达定位地图，而第二定位地图构造为激光雷达定位地图。然而，其他组合也是可能的。车辆的第一环境传感器和第二环境传感器可以相应地构造为雷达传感器单元、激光雷达传感器单元或摄像机。

雷达定位地图包含由雷达定位地图表示的周围环境的雷达签名。为了在雷达定位地图上定位车辆，可以借助车辆的雷达传感器单元在车辆的周围环境中对记录在雷达定位地图中的特征进行检测。通过确定车辆相对于至少一个所检测的特征的姿态，可以求取车辆在雷达定位地图上的姿态，由此定位车辆。姿态包括位置和定向。

类似地，可以使用激光雷达定位地图和视频定位地图来定位车辆。激光雷达定位地图包含由激光雷达定位地图表示的周围环境的激光雷达签名，而视频定位地图包含由视频定位地图表示的周围环境的图像。

表示同一周围环境的定位地图可能彼此有所偏差。例如，如果周围环境在两个定位地图的创建时刻或更新时刻之间发生改变，则可能在定位地图之间产生偏差。例如，周围环境的改变可能存在于改变的道路走向中。由此，例如可以将护栏、路缘石、标牌、树木和其他能够由车辆的环境传感器检测的特征添加为新特征、修改或去除。如果在这种改变之后才创建定位地图，或者如果未对已经存在的定位地图进行更新，则该定位地图具有地图错误。因此，在多模式定位方案中，需要将多个定位地图进行比较。所述用于识别地图错误的方法用于此目的。

在第二方法步骤2中选择在第一定位地图和第二定位地图中记录的至少一个比较特征。即选择在两个定位地图中都记录的比较特征，以便执行第一定位地图与第二定位地图之间的比较。该特征能够借助车辆的第一环境传感器和第二环境传感器来检测。例如，如果第一定位地图构造为雷达定位地图，并且第二定位地图构造为激光雷达定位地图，则比较特征例如可以是在两个定位地图中都记录的护栏。例如，如果第一定位地图构造为激光雷达定位地图，并且第二定位地图构造为视频定位地图，则比较特征例如可以是在两个定位地图中都记录的车道标记。

也可以选择在第一定位地图和第二定位地图中记录的多个比较特征。通过选择比较特征中的多个，可以在地图错误方面检查定位地图的延伸部分。比较特征还可以包括一组特征。例如，比较特征可以包括一组标牌或一组树木。

在第三方法步骤3中，基于比较特征在第一定位地图上的第一姿态和比较特征在第二定位地图上的第二姿态来求取至少一个比较参量。例如，可以求取第一姿态与第二姿态之间的距离作为比较参量。如果比较特征包括一组特征，则例如可以求取第一定位地图上的比较特征与第二定位地图上的比较特征之间的豪斯多夫距离(hausdorff-abstand)。豪斯多夫距离的求取例如能够实现：识别到在定位地图中的一个中缺少特征或该特征以不同的方式构造。

替代地，比较参量的求取可以包括：求取第一姿态与第二姿态之间的变换，以及求取该变换与单位矩阵之间的差。该变换例如可以包括平移和/或旋转。这可以允许将延伸对象选择作为比较特征，并且考虑该延伸对象在定位地图上的定向。当比较特征包括一组特征时，定向则也可能是重要相关的。

如果选择多个比较特征，则可以关于每个比较特征求取至少一个比较参量。有利地，如果针对每个比较特征求取至少一个比较参量，则可以考虑地图错误的位置相关性。替代地，对于所选择的多个比较特征而言，也可以只求取一个比较参量。例如，可以求取关于比较特征在第一定位地图上的第一姿态与比较特征在第二定位地图上的第二姿态之间的距离的离散程度。例如，可以求取关于第一姿态与第二姿态之间的距离的均方偏差。在此，也可以涉及豪斯霍弗距离。有利地，通过求取离散程度可以在定位地图中的一个上识别比较特征的改变的几何布置。

在第四方法步骤4中，如果比较参量超过所设定的阈值，则确定存在地图错误。如果求取变换与单位矩阵之间的差作为比较参量，则例如可以针对差值矩阵的每个元素设定阈值。

还可以求取多个比较参量，以便识别地图错误。例如，方法100可以包括：求取变换作为第一比较参量，并且求取离散程度作为第二比较参量。

在可选的第五方法步骤5中，如果未确定存在地图错误，则准许第一定位地图和第二定位地图用于进行定位。由此，可以仅使用无错误的定位地图来定位车辆。

在可选的第六方法步骤6中，如果确定存在地图错误，则分别将第一定位地图和第二定位地图的一部分从定位中排除。亦即分别将第一定位地图的一部分和第二定位地图的一部分从定位中排除，因为无法无疑地将地图错误分配给任何定位地图。只能确定存在地图错误或定位地图的该部分不一致。

定位地图的从定位中排除的部分可能涉及比较特征的固定的周围环境。然而也可能涉及如下部分：在该部分内已经选择了多个比较特征，以便在地图错误方面检查该部分。也可能涉及如下部分：在该部分内已经选择了包括一组特征的至少一个比较特征，以便在地图错误方面检查该部分。也可以从定位中排除整个第一定位地图和整个第二定位地图。如果从定位中排除第一定位地图和第二定位地图的一部分，则可以准许定位地图的其余区域用于进行定位。

在可选的第七方法步骤7中，如果确定存在地图错误，则辨识定位地图中的一个的错误部分并且将该错误部分从定位中排除。在这种情况下，不仅确定存在定位地图的不一致性，而且将地图错误分配给定位地图中的一个。这可以通过不同的方式和方法来实现。

将地图错误分配给第一定位地图或第二定位地图的第一种可能性是：使用第三定位地图。首先提供第三定位地图。在第三定位地图中，借助车辆的第三环境传感器记录能够检测的特征和比较特征。在定位地图之间成对地求取比较参量。由第一定位地图与第三定位地图的比较以及第二定位地图与第三定位地图的比较，可以在存在地图错误(该地图错误在第一定位地图与第二定位地图的比较中已确定)的情况下得出如下结论：可以将地图错误要么分配给第一定位地图、要么分配给第二定位地图。

将地图错误分配给第一定位地图或第二定位地图的第二种可能性是：将地图错误分配给如下定位地图：该定位地图的创建时刻或更新时刻处于其他定位地图的创建时刻或更新时刻之前。例如可能的是：第一定位地图已经由第一提供者创建，并且以确定的时间间隔更新该第一定位地图。第二制造商创建了第二定位地图，但是无法定期地更新该第二定位地图。现在，该方法提供辨识第二定位地图的地图错误的可能性。因为第二定位地图尚未被更新过，所以可以将所确定的地图错误分配给第二定位地图。由此，第二制造者具有修正第二定位地图的可能性。

如果将定位地图中的一个的错误部分从定位中排除，则可以准许其他定位地图的无错误的对应部分用于进行定位。因此，定位地图中的至少一个可供完全用于定位。

用于识别地图错误的方法能够实现车辆的更可靠的定位。如果识别到地图错误，则也可以在错误部分中重新对定位地图进行制图。可以通过如下方式进行制图：车辆驶过由错误部分表示的周围环境，并且借助环境传感器接收相应的签名。

例如可以在计算中心中执行该方法。然而，也可以由车辆的系统执行该方法。例如在借助自动行驶功能的运行期间，可以在自动化车辆的定位运行中由自动化车辆的系统执行该方法。在此，该方法还可以提高在借助自动行驶功能的运行中的安全性。例如，可以在借助自动行驶功能的运行中识别地图错误，并且随后采取安全措施。例如，当确定存在地图错误时，可以要求自动化车辆的乘员手动控制车辆。附加地，还可以当识别到地图错误时降低自动化车辆的速度。

图2示出具有环境传感器9、10、11的车辆8。

图2示例性地示出车辆8具有三个环境传感器9、10、11。然而，车辆8也可以具有其他数量的环境传感器9、10、11。第一环境传感器9例如可以构造为雷达传感器单元。第二环境传感器10例如可以构造为激光雷达传感器单元。第三环境传感器11例如可以构造为摄像机。

环境传感器9、10、11构造用于检测在定位地图中记录的特征。图2示例性地示出一些能够借助环境传感器9、10、11检测的特征12、13、14，其中，示例性地示出标牌12、护栏13和树木14。通过检测定位地图中包含的至少一个特征12、13、14并且通过确定车辆8相对于该特征的姿态来实现车辆8的定位。

图3示出根据一种实施方式的用于识别地图错误的方法100。

在图3中示出所提供的第一定位地图15和所提供的第二定位地图16。为简单起见，在定位地图15、16中仅示出所选择的比较特征17。其他在定位地图15、16中记录的特征未示出。比较特征17在图3中借助圆圈说明。比较特征17在第一定位地图15上具有第一姿态18并且在第二定位地图16上具有第二姿态19。姿态18、19分别借助十字和箭头说明。十字表示比较特征17的位置，而箭头表明比较特征17的定向。

示例性地，比较特征17在第一定位地图和第二定位地图中的定向相同。然而，比较特征17的位置示例性地彼此不同。为了表明这一点，比较特征17在第一定位地图15中两次示出。比较特征17的虚线图示表示第二姿态19的位置处的比较特征17。相应地，图3在第二定位地图16上示出在第一姿态18的位置处的比较特征17的虚线图示。

示例性地，求取第一姿态18与第二姿态19之间的距离作为比较参量20。为了确定是否存在地图错误，检查：比较参量20是否超过所设定的阈值21。在图3中，比较参量20的阈值21示例性地如此选择，使得比较参量20超过该阈值。也就是说，在示例性场景中存在地图错误。

例如，如果附加地将第一定位地图15与第三定位地图进行比较，并且将第二定位地图16与第三定位地图进行比较，则可以将地图错误分配给定位地图15、16中的一个。例如，如果比较特征17在第一定位地图15上的第一姿态18与比较特征17在第三定位地图上的第三姿态一致，则可以将地图错误分配给第二定位地图16。