确定车辆位置的导航系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方案涉及一种包括图像传感器和地图数据库的导航系统，且涉及由此导航系统执行的方法。本发明的实施方案特定来说涉及其中存储在地图数据库中的信息可用于更准确地确定位置的导航系统和方法。
【背景技术】
[0002]导航系统广泛用于汽车和其它车辆中。导航系统愈加普及可有助于实现此类系统提供的增强的舒适度和增加的安全性。导航系统可提供导航任务中的辅助，例如识别最佳路线、识别适宜的路线替代方案或路线指导。路线指导是驾驶者辅助功能的一个实例。驾驶者可被告知何时需要改变车道以遵循特定路线。其它驾驶者辅助功能可涉及安全相关方面，例如警告驾驶者何时他定位在错误车道上、警告驾驶者潜在危险交叉路口或其它关键情形。
[0003]在驾驶过程中帮助驾驶者的驾驶者辅助系统也称为“先进驾驶者辅助系统”(ADAS)。此类先进驾驶者辅助功能的实例包括例如车道背离警告、车道改变辅助，或夜视。一些先进驾驶者辅助功能需要以小于道路的横向方向上的车道宽度的准确度确定车辆的位置，例如以识别车辆当前所处的车道。
[0004]一种用于改进位置确定准确度的方法将不同位置感测技术组合。为了说明，可使用GPS与车轮速度传感器的组合来以较高准确度确定沿着道路的纵向方向的位置。
[0005]用于改进位置确定准确度的其它方法可使用存储在地图数据库中的数据与以图像传感器采擷的图像数据的组合。此类型的方法可用于识别车道标记、交通标志或图像中的其它建筑物，且执行图像中识别的对象与地图数据之间的匹配以改进例如由GPS系统或其它定位系统提供的位置估计值。此类常规系统可遭遇不良照明条件下(尤其在夜间)的性能降低。驾驶者尤其需要在夜间当视觉条件较差时可靠的驾驶者辅助功能。
【发明内容】
[0006]一直需要允许即使在夜间也能更可靠地确定位置的导航系统和方法。需要即使在夜间也提供良好性能的导航系统和方法。
[0007]在根据实施方案的导航系统和方法中，地图数据库存储街道照明数据。街道照明数据包括关于街灯的信息。图像传感器采擷图像数据。街灯发射的光可在夜间无日光时在图像数据中可靠地识别。通过将图像数据中光源的位置与地图数据库中存储的位置匹配，可改进位置估计值。
[0008]如本文使用，“改进位置估计值”应理解为表示，位置估计值的改进使得经改进的位置估计值比作为所述改进的执行对象的原始位置估计值更准确地对应于真实位置。随后改进的位置估计值可使用位置传感器确定。
[0009]在一些实施方案中，位置估计值可特定来说使用街道照明数据来改进，以检测图像传感器所安装的车辆所处的车道，或以其它方式改进道路的横向方向上的位置估计值。改进位置估计值可由确定车道组成或可包括确定车道。
[0010]在一些实施方案中，可依据基于图像数据和街道照明数据确定的经改进的位置估计值来控制先进驾驶者辅助功能。
[0011]根据一实施方案，提供一种导航系统。所述导航系统包括被配置来采擷图像数据的图像传感器。所述导航系统包括地图数据库，所述地图数据库包括街道照明数据，所述街道照明数据包括针对多个街灯的指示街灯所安装的位置的位置数据，和指示所述街灯的光源所处的高度的高度数据。所述导航系统包括耦合到地图数据库和图像传感器的处理装置。所述处理装置被配置来通过使用街道照明数据分析图像数据而改进位置估计值。
[0012]根据另一实施方案，提供一种确定车辆位置的方法。所述方法包括使用安装在车辆中的图像传感器采擷图像数据。所述方法包括从地图数据库检索街道照明数据。街道照明数据包括针对多个街灯的指示街灯所安装的位置的位置数据，和指示所述街灯的光源所处的高度的高度数据。所述方法包括改进位置估计值。改进位置估计值包括使用街道照明数据分析图像数据。
[0013]实施方案利用关于街道照明(特定来说，关于街灯位置和光源的高度)的信息来以较大准确度确定位置。所述导航系统和方法在环境光较低(例如，夜间时)提供尤其可靠的性能。
[0014]应理解，上文提及的特征和下文待阐释的特征不仅可以所指示的相应组合使用，而且可以其它组合或分开使用。本领域的技术人员在检查以下图式和详细描述后将了解本发明的其它系统、方法、特征和优点。
【附图说明】
[0015]结合附图阅读，从实施方案的以下详细描述将更加了解实施方案的以上和其它特征。图式中，相同参考数字指代相同元件。
[0016]图1是根据一实施方案的导航系统的示意框图。
[0017]图2是根据一实施方案的导航系统的地图数据库的示意表示。
[0018]图3是示出街灯的位置的平面图。
[0019]图4是示出街灯的光源的高度的横截面图。
[0020]图5是示出另一街灯的光源的高度的横截面图。
[0021]图6是根据一实施方案用于阐释导航系统的操作的图像数据的说明性视图。
[0022]图7和图8展示根据一实施方案基于导航系统的街道照明数据预测的光源位置。
[0023]图9是示出根据一实施方案通过导航系统对位置估计值的改进的道路的平面图。
[0024]图10是根据一实施方案的方法的流程图。
[0025]图11示出第一类型的街灯。
[0026]图12是具有第一类型的街灯的街道照明数据的示意表示。
[0027]图13示出第二类型的街灯。
[0028]图14是具有第二类型的街灯的街道照明数据的示意表示。
[0029]图15示出第三类型的街灯。
[0030]图16是具有第三类型的街灯的街道照明数据的示意表示。
[0031]图17示出第四类型的街灯。
[0032]图18是具有第四类型的街灯的街道照明数据的示意表示。
[0033]图19是示出可包括在街道照明数据中的街灯的参数的平面图。
[0034]图20是街灯的街道照明数据的示意表示。
[0035]图21是根据一实施方案的导航系统的街道照明数据的示意表示。
【具体实施方式】
[0036]图1示意示出根据一实施方案的导航系统I。导航系统I可安装在车辆中。导航系统I包括控制导航系统I的操作的处理装置2。处理装置2可包括例如一或多个微处理器、数字信号处理器或专用集成电路的形式的中央处理单元。处理装置2可包括用于处理图像数据的图形处理器。导航系统I进一步包括存储在存储装置3中的地图数据库。存储装置3可包括各种类型的存储器中的任一者或任何组合，例如随机存取存储器、快闪存储器或硬盘驱动器，以及可装卸存储器(例如，紧密磁盘(⑶)、DVD、存储卡等)。存储装置3可为其中存储地图数据库的非易失性存储媒体。导航系统I包括图像传感器6。图像传感器6可包括采擷图像帧的相机、立体相机、基于半导体的传感器阵列(例如，CCD或CMOS图像传感器)，或其它图像传感器组件。图像传感器6可对具有可见光谱范围内的波长的光敏感。图像传感器6操作以采擷图像数据且将图像数据提供到处理装置2。图像传感器6可安装在车辆中在已知位置处且具有已知定向。
[0037]导航系统I可包括位置传感器7，用于确定其中安装导航系统I的车辆的位置估计值。位置传感器7可操作以产生指示位置估计值或可从其导出位置估计值的数据。位置传感器可包括GPS(全球定位系统)传感器、伽利略传感器、基于移动电信网络的位置传感器，和/或基于车辆的组件。为了说明，位置传感器可包括车轮速度传感器，任选地与GPS或伽利略传感器组合。
[0038]导航系统I可包括用于将信息输出到用户的输出接口 4。输出接口 4可包括可包括屏幕和/或投影仪的光学输出装置。导航系统I可包括输入接口 5。导航系统I可包括额外组件，例如无线接收器和/或车辆接口。无线接收器可被配置来接收用于更新存储在存储装置3中的地图数据库的信息。无线接收器可被配置来经由无线接口接收街道照明数据。街道照明数据可缓冲或存储在导航系统I处。车辆接口可允许处理装置2从其它车辆系统获得信息(例如，车辆状态信息)。车辆接口可例如包括CAN(控制器局域网)或MOST (媒体定向装置传送)接口。
[0039]存储装置3存储地图数据库。如下文将更详细阐释，地图数据库存储街道照明数据11，其指示街灯所安装的位置。街道照明数据11还包括指示相应街灯的光源所安装的高度的高度数据。街道照明数据可包括指示针对所述街灯中的至少一些街灯发光的图案的数据。街道照明数据相应地经配置使得其指示空间中街灯的光源的位置，包括关于光源位于地面上方的高度的信息。
[0040]如下文将更详细阐释，处理装置2被配置来将由街灯产生且图像数据中展示的光图案与存储在地图数据库中的街道照明数据匹配。处理装置2可通过此匹配程序改进位置传感器7提供的位置估计值。
[0041]处理装置2可被配置来通过将由街灯发射的图像数据中展示的光与街道照明数据匹配来确定车辆所处的车道。
[0042]处理装置2可被配置来通过将由街灯发射的图像数据中展示的光与街道照明数据匹配来确定车辆距车道边界的距离。
[0043]图2是可在导航系统I中使用的地图数据库10的示意表示。具有下文阐释的结构的地图数据库10可存储在导航系统I的非易失性存储装置中。
[0044]地图数据库10包括街道照明数据11。街道照明数据可包括指定街灯安装的位置的数据。街道照明数据可包括指定相应街灯的光源的高度的数据。可使用各种格式来存储街道照明信息。为了说明，街道照明数据11可包括表。所述表可为关系数据库的表。
[0045]街道照明数据11可包括与第一街灯相关联的数据21。第一街灯的数据21可包括街灯的底座所定位的坐标12、13。数据21可包括指示街灯的光源