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。這個(gè)位置需要比單獨(dú)使用 GNSS 傳感器具有更高的精度。因此，可以使用陀螺儀或里程計(jì)等各種其他傳感器系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)位置估計(jì)。該貢獻(xiàn)描述了一個(gè)使用另一個(gè)輸入 ADASISv3 地圖數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)定位的系統(tǒng)。地圖數(shù)據(jù)從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)接收，然后與來(lái)自攝像系統(tǒng)的交通標(biāo)志測(cè)量值進(jìn)行比較。

圖 1. EB robinos 軟件架構(gòu)

比較結(jié)果用于增強(qiáng)車輛的位置。該系統(tǒng)已在現(xiàn)實(shí)世界中使用測(cè)試車輛進(jìn)行了評(píng)估。對(duì)場(chǎng)景和測(cè)試結(jié)果的描述包含在貢獻(xiàn)中。

介紹

在不久的將來(lái)，自動(dòng)駕駛功能將在越來(lái)越多的車輛中成為現(xiàn)實(shí)。底層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（參見(jiàn)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）之外，內(nèi)部感知傳感器（例如車輪滴答聲、陀螺儀）和定位傳感器（例如 GPS）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)都支持為高度自動(dòng)駕駛 （HAD） 系統(tǒng)計(jì)算位置和自我運(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(méi)有單個(gè)傳感器可以提供高頻率的高精度安全等級(jí)位置，以支持系統(tǒng)的決策或環(huán)境感知單元。如果一個(gè)系統(tǒng)需要一個(gè)全局位置來(lái)與全局框架中的其他車輛相關(guān)或與全局地圖數(shù)據(jù)匹配，那么它甚至?xí)兊酶訌?fù)雜。

因此，基于多個(gè)傳感器輸入在 HAD 系統(tǒng)中提供高度準(zhǔn)確的安全評(píng)級(jí)位置的軟件組件對(duì)于滿足 HAD 應(yīng)用程序的需求至關(guān)重要。一種可能性是添加第四種“傳感器”：高清 （HD） 地圖。該數(shù)據(jù)包含可以被攝像機(jī)或其他外部傳感器檢測(cè)到的地標(biāo)信息（例如交通標(biāo)志、電線桿），并為與其他數(shù)據(jù)融合的全球位置提供第二個(gè)來(lái)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，如圖 2 所示。數(shù)據(jù)處理從接收和提供車輛內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)開(kāi)始。該數(shù)據(jù)通過(guò)在線連接接收，或者可以本地存儲(chǔ)在硬盤驅(qū)動(dòng)器上。但是，由于 HAD 地圖數(shù)據(jù)需要保持最新?tīng)顟B(tài)，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(guò)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)化的電子地平線格式 ADASISv3 提供（見(jiàn)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 Reconstructor 來(lái)提供易于訪問(wèn)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(shù)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(wèn)地標(biāo)并從相機(jī)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)傳感器輸入（例如陀螺儀、里程表、GNSS）與 LbL 相結(jié)合，并為所有 HAD 系統(tǒng)組件提供單一真實(shí)定位信息源。

圖 2. 系統(tǒng)概覽

以 ADASIS v3 格式映射數(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。ADASIS 論壇已指定用于序列化和描述 ADAS 應(yīng)用程序的地圖數(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，并且缺少僅用于更高自動(dòng)化級(jí)別的各種信息。

ADASISv3 提供程序接收地圖數(shù)據(jù)和位置。然后它會(huì)構(gòu)建一個(gè)電子地平線 （eHorizon） 來(lái)描述車輛即將到來(lái)的道路網(wǎng)絡(luò)。此 eHorizon 包含所有必要信息。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)事件概況（例如交通標(biāo)志）開(kāi)始，越過(guò)附加到區(qū)域的斜坡，直至附加到路徑的速度限制。然后將此 ADASISv3 eHorizon 序列化并通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所有 ADAS ECU 進(jìn)行處理。這種轉(zhuǎn)移可以在一個(gè)步驟中完成。然而，更常見(jiàn)的是增量傳輸。

ADASISv3 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了許多配置文件。但是，也可以通過(guò)自定義配置文件擴(kuò)展配置文件集。這些配置文件包含客戶特定的信息。對(duì)于本文稿中描述的系統(tǒng)，EB 通過(guò)包含地標(biāo)信息的配置文件擴(kuò)展了 ADASISv3 標(biāo)準(zhǔn)。該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)的定位

基于地標(biāo)的定位的一般處理鏈如圖3所示。首先，系統(tǒng)檢測(cè)作為定位候選的交通標(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。大規(guī)模生產(chǎn)的通用交通標(biāo)志檢測(cè)系統(tǒng)可能無(wú)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)會(huì)嘗試在高清地圖中查找交通標(biāo)志。此查找受限于車輛的當(dāng)前位置。隨著交通標(biāo)志的重新定位、更改、移除或新放置，此查找可能會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果：

交通標(biāo)志被發(fā)現(xiàn)并且是明確的。

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

在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中找不到任何標(biāo)志。

圖3. 一般處理鏈

案例 1 是使系統(tǒng)能夠在鏈中進(jìn)行的情況。案例 2 和案例 3 導(dǎo)致無(wú)法使用交通標(biāo)志檢測(cè)。

增量位置計(jì)算是 LbL 的主要步驟。為了之后更新位置，LbL 需要計(jì)算位置偏移和估計(jì)的測(cè)量精度。該計(jì)算的基本假設(shè)是地圖數(shù)據(jù)L的測(cè)量值M和地標(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)系轉(zhuǎn)移到全局位置：

Mego = RotateZ（M+E）

之后，LbL 可以通過(guò) M 和 L 的減法計(jì)算出增量位置 ΔP：

ΔP = M – L

第二部分結(jié)果的計(jì)算基于高斯誤差傳播。然后將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到位置更新。流程鏈現(xiàn)在重新開(kāi)始。

審核編輯：郭婷