一种实时感知信息与自动驾驶地图的融合方法及系统与流程

文档序号:20916048发布日期:2020-05-29 13:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种实时感知信息与自动驾驶地图的融合方法,其特征在于包括以下步骤:

1)进行地图匹配定位,给出自车在地图坐标系中的位置,并明确自车坐标系与地图坐标系间的关系;

2)确定障碍物与地图中道路的关系;

实时感知到的障碍物信息,根据与道路的关系分为三类:道路内目标、道路外目标和道路边界目标;其中,道路内目标,应确认其所位于的车道;根据地图匹配定位时给出的自车坐标系与地图坐标系的关系,将障碍物信息与地图信息进行比对,得到障碍物与道路关系;

障碍物与地图中道路的关系分为两种情况:

2.1)三维传感器检测到的障碍物:这类传感器能直接检测得到障碍物在自车坐标系内的运动状态,利用自车坐标系与地图坐标系之间的关系,将障碍物位置转移到地图上,从而与地图进行比对;

2.2)单目视觉传感器在图像平面内检测到的障碍物:这种传感器得到的是地图坐标系在图像坐标系上的平面投影,通过标定矩阵,将地图中的道路边界和车道线投影到图像中,再与图像中的障碍物进行对比,判断障碍物与道路关系,并得到障碍物所在的车道;

3)可行驶区域融合与边界状态分析;

4)将步骤2)、步骤3)与地图本身的静态环境信息相结合,实现感知结果的集成输出。

2.如权利要求1所述融合方法,其特征在于:所述步骤2)中,利用地图匹配定位结果,将实时感知到的障碍物转到地图坐标系中,以障碍物为目标,根据道路边界对目标进行筛选,对道路边界内部的目标,判断其位于哪个车道,并明确其与该车道的关系,得到融合地图信息后的动静态目标。

3.如权利要求1所述融合方法,其特征在于:所述障碍物与道路的关系按下式计算:

(1)

式中,为道路左边界;为道路右边界;o为障碍物;dist为距离函数。

4.如权利要求3所述融合方法,其特征在于:若未观测到障碍物形状,则按照其位置,计算到车道线的距离;若观测到障碍物形状,则针对包围盒各顶点计算到车道线距离,若符号全部相同,则取数值上最小者;若符号不完全相同,则取为0,如下式所示:

(2)

式中,d为点到直线距离函数,l为车道线,p为障碍物位置,vi为障碍物顶点,i的取值范围为1至n的整数,n为障碍物顶点数。

5.如权利要求4所述融合方法,其特征在于:对道路内目标判断其所位于的车道时,逐一检查各车道,以给定车道的左右边界代替公式(1)中的道路左右边界,即可判断目标是否位于该车道,直至找到某条车道,使该目标位于此车道边界内或边界上;

对于道路内目标,进一步计算出其与该车道的关系:根据障碍物朝向与车道线朝向,判断障碍物朝向相对于车道中心线朝向的偏转角;根据障碍物位置、形状与车道线,利用公式(2)计算其到左右车道线的距离。

6.如权利要求1所述融合方法,其特征在于:将地图中的道路边界和车道线投影到图像中,公式为:

式中,为自车坐标系内坐标,mqj为相机参数矩阵的元素,q=0、1、2,j=1、2、3、4;uv分别为图像像素横、纵坐标,z为相机光心高度。

7.如权利要求1至6任一项所述融合方法,其特征在于:所述步骤3)中,针对可行驶区域,将实时感知得到的可行驶区域与地图提供的可行驶区域进行融合,并根据实时感知障碍物信息,分段判断可行驶区域边界的状态,得到边界语义以及速度信息。

8.如权利要求7所述融合方法,其特征在于:通过激光雷达或视觉传感器的地面连通区域分割,实现可行驶区域的实时感知;利用地图提供的道路边界,以及停止线、实线这些交通规则不可跨越的边界,缩减可行驶区域的范围;同时,结合障碍物信息,明确可行驶区域边界的语义以及速度。

9.一种实时感知信息与自动驾驶地图的融合系统,其特征在于,包括地图匹配定位模块、关系确定模块、分析模块和输出模块;

所述地图匹配定位模块用于进行地图匹配定位,给出自车在地图坐标系中的位置,并明确自车坐标系与地图坐标系间的关系;

所述关系确定模块用于确定障碍物与地图中道路的关系;实时感知到的障碍物信息,根据与道路的关系分为三类:道路内目标、道路外目标和道路边界目标;其中,道路内目标,应确认其所位于的车道;根据地图匹配定位时给出的自车坐标系与地图坐标系的关系,将障碍物信息与地图信息进行比对,得到障碍物与道路关系;

障碍物与地图中道路的关系分为两种情况:

(1)三维传感器检测到的障碍物:这类传感器能直接检测得到障碍物在自车坐标系内的运动状态,利用自车坐标系与地图坐标系之间的关系,将障碍物位置转移到地图上,从而与地图进行比对;

(2)单目视觉传感器在图像平面内检测到的障碍物:这种传感器得到的是地图坐标系在图像坐标系上的平面投影,通过标定矩阵,将地图中的道路边界和车道线投影到图像中,再与图像中的障碍物进行对比,判断障碍物与道路关系,并得到障碍物所在的车道;

所述分析模块对可行驶区域融合与边界状态进行分析;

所述输出模块将所述关系确定模块、分析模块的结果与地图本身的静态环境信息相结合,实现感知结果的集成输出。

10.如权利要求9所述融合系统,其特征在于:所述分析模块中,针对可行驶区域,将实时感知得到的可行驶区域与地图提供的可行驶区域进行融合,并根据实时感知障碍物信息,分段判断可行驶区域边界的状态,得到边界语义以及速度信息。


技术总结
本发明涉及一种实时感知信息与自动驾驶地图的融合方法及系统,其包括:确定障碍物与地图中道路的关系;可行驶区域融合与边界状态分析;将障碍物与地图中道路的关系、可行驶区域融合与边界状态分析结果与地图本身的静态环境信息相结合,实现感知结果的集成输出。本发明过滤掉了道路外的障碍物,并明确了道路内的障碍物所在的车道以及其与该车道的位置角度关系,为运动预测提供了依据;根据地图信息剔除了感知得到的可行驶区域中不合理的部分,并得到了边界的语义类别与速度。至此,各种环境元素在地图平台上得到了联系和整合。

技术研发人员:杨殿阁;江昆;焦新宇
受保护的技术使用者:清华大学
技术研发日:2020.04.24
技术公布日:2020.05.29
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