用于求得移动单元的绝对位置的方法和移动单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于求得在预确定的导航环境中移动单元的绝对位置的方法，所述移动单元具有至少一个光学的、摄取所述移动单元的周围环境的探测范围的环境传感器，其中，在所述导航环境中使用光学的、可由所述环境传感器探测的可区别的标记，所述标记分别配置有可从地图数据组调出的绝对位置，其中，为了确定位置，在由所述至少一个环境传感器至少之一摄取的传感器数据中借助于图像处理算法检测和鉴别至少一个标记并且在考虑在所述传感器数据中所述标记的位置的情况下求得所述移动单元与所述标记之间的相对位置，据此根据所述相对位置和所述标记的绝对位置求得所述移动单元的绝对位置。此外，本发明还涉及一种移动单元、尤其是机动车。
【背景技术】
[0002]多次提出在确定的导航环境中可对移动单元导航的技术任务。对此的典型例子是输送单元、机械人或类似设备在仓库和物流中心的导航，但是也包括机动车的目的地引导，例如在停车位上或者在停车库中。尤其在机动车领域，当设置有全自动的车辆系统时，该问题的提出让人感兴趣，所述车辆系统完全接管车辆引导，因此允许机动车自主(全自动化)运行。但是在机动车至少部分手动运行时，例如在停车环境中也经常期望得到指示，例如引导到空闲的停车位。
[0003]在移动终端设备作为移动单元领域，这种位置确定方案在所谓“增强现实”(AR)的范围内实现。在此意义下，为了基于摄像机的定位，已经提出所谓的AR标记，其中，涉及显眼的光学标线，所述光学标线必须遵循专门的预先规定，如形状、颜色、图形等。关于所述AR标记已经证实，可以实现相对位置确定，除了子像素层面。就这种AR标记(AugmentedReality-Marker)而言，例如可以参阅华盛顿大学人机界面技术实验室的“ARToolkit”。
[0004]为了绝对位置确定，现有技术提出目前的措施，所述措施基于全球导航卫星系统(GNSS)，例如GPS(Global Posit1ning System)。但是这种全球导航卫星系统大多仅可在露天使用，因为在建筑物内部难于或者甚至不可进行接收。也可以在建筑物内部使用的其它用于确定位置的方案基于无线电信号工作。作为例子在这里可列举所谓的渡越时间方法和基于接收信号强度的方法。但是这要求在导航环境、例如停车库内部麻烦地安装适合的技术设备。
[0005]而以基于标记来光学地确定位置为基础的技术原则上可更简单地实现，因为例如在使用AR标记时可以仅仅附加地安置所述AR标记，以便确定至少相对的位置。这也如对于其它标记那样通过图像处理算法实现，所述图像处理算法基于传感器数据、例如摄像机图像中的标记的显示形式在知道标记的实际几何特征的情况下可以导出相对位置，所述相对位置也包括距离，其中，为了求得距离经常也必须已知相应的环境传感器的属性。为了检测和鉴别在传感器数据中有时确切地说很小显示的标记，需要通过图像处理算法处理极其大的数据量，尤其当要保证稳健的工作方式时。这引起高的带来大量成本投资的计算投入，这种计算投入原则上确切地说是不期望的。使用专用光学标记的另一问题是，必须首先制造/施加光学标记。
[0006]为此，在此还要注意，当在该说明书的范围内提及移动单元的“位置”时，所述“位置”除了地点说明以外通常也包括移动单元的定向，因为所述定向经常是必需的，尤其对于导航应用。
[0007]相对位置仅在光学标记方面有效，而用于导航环境的绝对位置可使移动单元简单地在导航环境的地图上在至少对于该导航环境有效的坐标系中定位并且与导航环境的其它特征相联系。
[0008]WO 2009/098319 A2涉及一种用于机动车的导航装置。在此在沿着公路的固定位置上使用位置标记，其中，分析处理摄取机动车前面的场景的摄像机的图像，用于鉴别位置标记，据此在利用配置给标记的信息的情况下确定位置标记的绝对位置，此外，通过图像处理来求得机动车与位置标记之间的距离并且由绝对位置和距离确定机动车位置的估计。在此，标记本身可以包含关于所述标记的位置的信息或者这样的信息:由所述信息可以确定所述标记的位置，其中，也可以从存储器调出位置标记的位置信息。
[0009]DE 10 2009 045 326 Al涉及一种用于借助于自然地面标志建立用于确定车辆位置的数据库的方法和系统。在那里应在到达危险地带之前的预给定路段中摄取车辆的环境的图像，由环境图像确定至少两个自然地面标志，检测危险地带的到达，并且在到达危险地带时在摄取相应环境图像的时刻存储所确定的地面标志中的以及机动车的分别所属的当前位置中的至少两个。那里的构思是，当通过通常的定位系统进行的位置确定不满足预给定的精度时，通过地面标志进行相对于危险地带的位置确定。在此可以考虑，仅在到达危险地带之前的路段内部激活视频传感装置和/或计算单元，在该路段中摄取环境图像并且确定地面标志并且必要时进行存储。
[0010]DE 41 38 270 Al涉及一种用于对自行式农用车辆进行导航的方法，其中，在行驶期间对标志进行探测、数字化并且与存储的数据进行比较，以便确定与给定值的偏差，所述偏差被处理成相应的导航干扰信号，其中，存储的数据在学习行驶期间产生。那里的构思是，使用位于空间中的自然地面标志。使用可以围绕相对于行驶平面垂直的轴线和相对于行驶平面水平的轴线摆动的摄像机，所述摄像机要探测地面标志，由此最终能够计算车辆相对于给定点的实际位置和以给定方向为参考的当前车辆方向。借助于存储的地面标志，摄像机应相继指向不同的地面标志。但是为此属于路段的行驶时间必须足够。
[0011]DE 10 2011 112 404 Al涉及一种用于确定机动车的位置的方法，该方法也使用标记、在那里为对象，并且基本上公开了根据权利要求1前序部分所述的处理过程。但是在此通过卫星定位系统求得的位置也可以用于鉴别对象。
[0012]DE 101 21 260 Al涉及一种导航系统，作为对于卫星支持的导航仪在“室内范围”中的扩展，其中，机动车的停车位例如可以存储在“寻车器钥匙”上。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是，能够在位置确定系统中更稳健且更可靠地识别不同形式的光学
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[0014]为了实现该目的，在开头所述形式的方法中按照本发明提出权利要求1的特征。
[0015]因为在地图数据组中不仅包含标记的允许鉴别所述标记的描述，而且包含标记的绝对位置，因此，可以定位和鉴别光学的环境传感器、例如摄像机的传感器数据中的标记，由此，除了移动单元相对于标记的相对位置以外，通过使用标记的绝对位置，也可以按照地图数据组的坐标系确定移动单元在导航环境中的绝对位置。但是因为由此现在在地图数据组内部也已知移动单元的绝对位置，所以能够如可通过环境传感器的探测范围探测的光学标记那样求得环境传感器、大多多个摄像机的探测范围。这意味着，至少以粗略的方式和方法先验地已知，在当前时刻在传感器数据中在哪里可以找到光学标记。现在在本发明的范围内利用这种信息，以便预选择当前时刻存在的传感器数据，这使得所需的计算功率降低以及稳健性提高，因为误检测可以降低。通过这种方式可以高精度且可靠地基于最后求得的位置来确定移动单元的当前位置。
[0016]本发明提出，仅分析处理预料有标记的包含在传感器数据中的图像的片段。在此附加地可以提出，作为限制仅分析处理探测范围中存在标记的环境传感器的传感器数据。传感器数据的可通过按照本发明的方法实现的第一次粗略选择因此选择探测范围中预料有标记的环境传感器。也不必通过图像处理算法继续分析处理在探测范围中将以最高的可能性不可看到标记的环境传感器。由此已经能够明显降低计算投入。但是如果要以此为出发点每隔一定时间确定当前位置，则可以更精确地估计:何传感器数据实际上可以包含关于标记的信息，由此在细化时对于各个环境传感器也可以定义以最大可能性存在标记的图像片段。这种预选择使得在保留的、实际上待分析处理的传感器数据中极其可靠地找到和鉴别标记。
[0017]本发明的特别有利的构型提出，在地图数据组中存储有可以按照至少一个属性分类的标记及其类别，其中，根据在传感器数据中待检测和待鉴别的标记的类别选择至少一个用于分析处理传感器数据的图像处理算法和/或图像处理算法的参数化。该构型允许更有目的地检测和鉴别光学标记，其方式是对图像处理算法在其可预料的属性方面进行选择和/或参数化，尤其是其方式是匹配阈值和/或重置滤波参数。由此例如可在彩色与非彩色的标记、专门的标记形状等之间作出区别