使用高清地圖數(shù)據(jù)的高度自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的一個(gè)主要先決條件是了解車輛的位置。該位置需要具有比單獨(dú)使用 GNSS 傳感器所能達(dá)到的更高的精度。因此，可以使用陀螺儀或里程表等各種其他傳感器系統(tǒng)來增強(qiáng)位置估計(jì)。本文描述了一個(gè)系統(tǒng)使用另一個(gè)輸入ADASISv3地圖數(shù)據(jù)來改進(jìn)定位。地圖數(shù)據(jù)從地圖數(shù)據(jù)庫接收，然后與來自攝像系統(tǒng)的交通標(biāo)志測(cè)量值進(jìn)行比較。

比較結(jié)果用于提高車輛的位置。該系統(tǒng)已在實(shí)際情況下使用測(cè)試車輛進(jìn)行了評(píng)估。貢獻(xiàn)中包含對(duì)方案和測(cè)試結(jié)果的描述。

介紹

在不久的將來，自動(dòng)駕駛功能將在越來越多的車輛中成為現(xiàn)實(shí)。基礎(chǔ)功能包括感知車輛及其周圍環(huán)境的傳感器系統(tǒng)、遵循系統(tǒng)目標(biāo)的決策模塊以及執(zhí)行決策的執(zhí)行器（見圖 1）。這種所謂的感知-計(jì)劃-行動(dòng)［1］路徑構(gòu)成了許多現(xiàn)代自動(dòng)駕駛架構(gòu)的基礎(chǔ)。

感知部分將使用各種各樣的傳感器。除了環(huán)境感知傳感器（例如激光雷達(dá)，雷達(dá)，攝像頭）外，內(nèi)感受傳感器（例如車輪滴答聲，陀螺儀）和定位傳感器（例如GPS）還用于評(píng)估自動(dòng)駕駛汽車的整體情況。這三個(gè)傳感器類別中的每一個(gè)都支持計(jì)算高度自動(dòng)駕駛（HAD）系統(tǒng)的位置和自我運(yùn)動(dòng)信息。這些信息簡(jiǎn)化了感知和決策模塊中的許多算法。但是，沒有單個(gè)傳感器可以在高頻下提供高精度的安全額定位置來支持系統(tǒng)的決策或環(huán)境感知單元。如果系統(tǒng)需要全局位置與全局框架中的其他車輛相關(guān)聯(lián)或與全球地圖數(shù)據(jù)匹配，則情況甚至?xí)兊酶訌?fù)雜。

因此，基于多個(gè)傳感器輸入在HAD系統(tǒng)中提供高精度安全額定位置的軟件組件對(duì)于滿足HAD應(yīng)用的需求至關(guān)重要。一種可能性是添加第四種類型的“傳感器”：高清（HD）地圖。該數(shù)據(jù)包含地標(biāo)信息（例如交通標(biāo)志、桿子），這些信息可以通過攝像頭或其他外部傳感器檢測(cè)到，并為全局位置與其他數(shù)據(jù)融合提供第二個(gè)來源。

系統(tǒng)上下文

整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)不同的處理組件組成。數(shù)據(jù)處理從接收和提供車輛內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)開始。這些數(shù)據(jù)通過在線連接接收，也可以存儲(chǔ)在本地硬盤驅(qū)動(dòng)器上。但是，由于 HAD 地圖數(shù)據(jù)需要是最新的，因此在線案例更有可能。所有主要的地圖提供商（例如TomTom）都提供這種可能性，并通過網(wǎng)絡(luò)提供有關(guān)地標(biāo)的信息。接收后，數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)化電子地平線格式ADASISv3提供（見第3節(jié)）。由于可能還有其他系統(tǒng)也接收ADASISv3數(shù)據(jù)流，因此每個(gè)系統(tǒng)都需要自己的ADASISv3重構(gòu)器來提供易于訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含電子地平線樹的所有信息，包括該系統(tǒng)所需的地標(biāo)。然后，基于地標(biāo)的定位組件（LbL）訪問地標(biāo)并從攝像系統(tǒng)接收外部感知信息。在成功匹配的情況下，LbL為第三個(gè)組件提供絕對(duì)位置更新。定位模塊將傳統(tǒng)的傳感器輸入（例如陀螺儀、里程表、GNSS）與 LbL 相結(jié)合，為所有 HAD 系統(tǒng)組件提供單一真實(shí)定位信息來源。

ADASIS v3 格式的地圖數(shù)據(jù)

向自動(dòng)駕駛汽車提供地圖數(shù)據(jù)是改善駕駛行為和簡(jiǎn)化算法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一。ADASIS 論壇指定了用于序列化和描述 ADAS 應(yīng)用的地圖數(shù)據(jù)的描述格式。ADASISv2格式已在業(yè)界廣泛用于當(dāng)前最先進(jìn)的ADAS系統(tǒng)。但是，此 v2 格式僅關(guān)注 SAE L0-L2 系統(tǒng)。它不提供車道準(zhǔn)確的地圖信息，并且缺少僅需要更高自動(dòng)化水平所需的各種信息。

ADASISv3 提供程序接收地圖數(shù)據(jù)和位置。然后，它構(gòu)建一個(gè)電子地平線（eHorizon），描述車輛即將到來的道路網(wǎng)絡(luò)。此 eHorizon 包含所有必要的信息。ADASISv3標(biāo)準(zhǔn)將eHorizon描述為一條或多條路徑。這些路徑包含有關(guān)可用通道、與其他路徑的互連以及所謂的配置文件的信息。這些配置文件包含有關(guān)路徑的各種不同元素的信息。這從單個(gè)事件配置文件（例如交通標(biāo)志）開始，在連接到區(qū)域的斜坡上，直到連接到路徑的速度限制。然后，該ADASISv3 eHorizon被序列化，并通過車輛網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所有ADAS ECU進(jìn)行處理。此轉(zhuǎn)移只需一步即可完成。但是，更常見的是增量傳輸。這使提供商只能將更新傳輸?shù)紼CU。

ADASISv3標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了許多配置文件。但是，也可以擴(kuò)展自定義配置文件設(shè)置的配置文件。這些配置文件包含特定于客戶的信息。對(duì)于本文中描述的系統(tǒng)，EB通過包含里程碑信息的配置文件擴(kuò)展了ADASISv3標(biāo)準(zhǔn)。展示使用從高清地圖接收的交通標(biāo)志及其地理位置。

基于地標(biāo)的本地化

首先，系統(tǒng)檢測(cè)適合本地化的交通標(biāo)志。這些交通標(biāo)志不僅需要檢測(cè)，還需要相對(duì)于車輛進(jìn)行定位。批量生產(chǎn)的通用交通標(biāo)志檢測(cè)系統(tǒng)可能無法提供此數(shù)據(jù)，或者可能不如 LbL 所需的準(zhǔn)確。檢測(cè)到交通標(biāo)志后，系統(tǒng)將嘗試在高清地圖中查找交通標(biāo)志。此查找根據(jù)車輛的當(dāng)前位置而受到限制。當(dāng)交通標(biāo)志被重新定位、更改、移除或新放置時(shí)，此查找可能會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果：

交通標(biāo)志已找到且沒有歧義。

發(fā)現(xiàn)多個(gè)交通標(biāo)志，無法確定檢測(cè)到哪個(gè)標(biāo)志。

在地圖數(shù)據(jù)庫中找不到任何符號(hào)。

情況 1 是使系統(tǒng)能夠在鏈中繼續(xù)運(yùn)行的情況。案例 2 和案例 3 導(dǎo)致交通標(biāo)志檢測(cè)不可用。

增量位置計(jì)算是 LbL 的主要步驟。為了在之后更新位置，LbL需要計(jì)算位置偏移和測(cè)量的估計(jì)精度。此計(jì)算的基本假設(shè)是測(cè)量值 M 和地圖數(shù)據(jù) L 的地標(biāo)位置都是正確的。需要使用車輛的自我位置 E 將測(cè)量值從傳感器坐標(biāo)系傳輸?shù)饺治恢茫?/p>

Mego = RotateZ（M+E）

之后，LbL 可以通過減去 M 和 L 來計(jì)算增量位置 ΔP：

ΔP = M – L

結(jié)果第二部分的計(jì)算基于高斯誤差傳播。然后將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到倉位更新。流程鏈現(xiàn)在再次啟動(dòng)。

審核編輯：郭婷