技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于求取车辆的数字地图上的属性的方法。本发明还涉及一种用于求取车辆的数字地图上的属性的装置。本发明还涉及一种计算机程序产品。
相关背景技术
[0002] 道路车辆的电子地平线，从当前位置出发长期以来一直作为车辆中各种援助或信息功能的基础，并在目前用于自动化驾驶的项目中用于从数字道路地图向其他控制器提供例如具有厘米精度的信息。标准化的ADASISv3协议被用于提供地平线，其特点是：给出地图属性的具有沿地平线路径的厘米精度的偏移的位置。
[0003] EP 2 459 968 A1公开一种用于驾驶员辅助系统的电子地平线。
[0004] DE 10 2016 214 028 A1公开一种用于求取移动单元的位置的方法，其中，检测移动单元的估计位置，并基于所检测到的估计位置检索参考地图数据，该参考地图数据包括地标的参考位置。
[0005] EP 3 112 802 B1公开用于改善机动车控制的一种道路特征测量装置和一种道路特征测量方法。
具体实施方式
[0033] 在下文中，术语“自动化车辆”与术语“全自动化车辆”、“自主车辆”和“部分自主车辆”“电动车辆(E‑Fahrzeug)”以及其他驾驶员辅助功能同义地使用。
[0034] 图1示出对所提出的方法的基本术语的阐述。
[0035] 地图属性A的偏移O(例如自车辆在具有多个彼此连接的部段S1……Sn的参考线上的限定位置的距离)不能直接从高分辨率数字地图中被读取，而是必须基于代表道路几何形状的参考线(例如呈车道参考线形式和地图属性A的以绝对坐标保存在地图中的位置来计算求取。因此，偏移O有利地不必强制从车辆位置开始来求取，而是可以从任意限定的点开始来求取。可看出具有形状点P1……Pn的参考线的几何形状以及看出地图属性A，所述形状点的连线被称为部段S1……Sn，该地图属性例如为了创建车辆(未示出)的电子地平线而被正交地映射到参考线上，以便由此求取足点fP并由此求取偏移O(形状点P1至足点fP的距离)。
[0036] 用于求取偏移O的已知算法可以用伪代码如下进行表示：
[0037] 1.遍历所有部段Si进行迭代
[0038] 2.计算地图属性A与部段Si之间的足点fP并计算两点之间的距离d
[0039] 3.若该距离d小于在前面的迭代中所求取到的距离d，则覆盖距离d并存储足点fP[0040] 4.在遍历所有部段Si的循环结束后，位于最近处的足点fP是已知的
[0041] 5.计算偏移O作为形状点P1与足点fP之间沿部段的距离d
[0042] 然而，该本身已知的算法可能是效率低下的，因为必须遍历几何形状的全部部段S1……Sn进行迭代。因此通常使用本身已知的所谓“最近邻方法”，该方法能够显著减少要考虑的、计算足点fP所必须使用的部段。
[0043] 图2在五个示图a)至e)中绘出根据常规最近邻方法的映射，该方法可以用伪代码如下进行表示：
[0044] 1.计算地图属性A与形状点Pi之间的距离ai(图2a，2b)
[0045] 2.从这些距离ai中选择参考线的具有最小距离的形状点Pi，仅将与该形状点关联的部段Si‑1和Si用于计算足点fP(图2c)。
[0046] 3.计算足点fP，在该足点中，地图属性A被正交地映射到该部段上(图2d)。
[0047] 4.计算偏移O(图2e)。
[0048] 然而，在一定的状况下，例如在如在城里所出现的那样的强烈弯曲的道路的情况下，或在山中的发夹弯的情况下，所阐述的常规最近邻方法在某些情况下可能不能够计算出地图属性A的正确映射，因为执行了到错误的部段上的映射。
[0049] 因此提出一种方法，用于在提供(例如在自主的或部分自主的机动车、电动车辆等中的)控制器用的电子地平线时更好地针对地图属性A计算偏移O。
[0050] 所提出的方法的背景是，偏移O不能够直接从数字地图上读取，而是必须基于代表道路几何形状的参考线和地图属性A(例如隧道、限速等)的位置来计算求取。参考线的几何形状由形状点(英文：shape points)P1……Pn组成，所述形状点的连线被称为部段S0……Sn。
[0051] 地图属性A为了创建电子地平线而被正交地映射到该几何形状上。不同的做法或者说算法都可以被用于计算偏移O，其中，在上文中所阐述的常规方法是效率低下的或者在特定状况下可能提供错误的结果。
[0052] 特别是在强烈弯曲的道路或发夹弯的情况下，常规最近邻方法可能计算出错误的偏移O。在该最近邻方法中，首先计算地图属性A与形状点之间的距离，其中，仅将具有最小距离的形状点用于计算正交到对应部段上的足点fP。在图3a)中可以看出，距离a1小于距离a2和a3，其中，地图属性A在这种情况下将被映射到参考线的“错误”部段上。
[0053] 所提出的方法例如通过如下方式避免了该最近邻方法的缺点：将围绕地图属性A的同心圆一直扩大，直至该同心圆与一个部段相交，如在所提出的方法的一种实施方式中在图3中以四个示图a)至d)原理性地所表明的那样。
[0054] 随后，将与该同心圆相交的部段作为用于计算足点fP和偏移O的基础。若同心圆与多个部段S1……Sn相交，则仍可以确定位于最近处的部段。为此必须针对相交部段中的每个部段来确定与该圆的两个交点的距离。该距离最大的那个部段位于地图属性A的最近处而被选择出。在图5a中表明，部段S3是那个部段，在该部段处距离a1大于距离a2。因此，如图5b所表明的那样，将与圆相交的部段S3选择出并配属给足点fP处的地图属性A。
[0055] 替代于使用同心圆还可以使用二维光线投射(Raycasting)。在这种光线投射方法中，从地图属性A出发绘制射束并且所述射束与部段相交，其中，从所述射束与部段的距离能够确定位于最近处的部段连同足点fP和偏移O。
[0056] 以下仅仅示范性地列出若干能够被映射到参考线上的地图属性A：
[0057] ‑固定的地图属性，例如道路上的隧道
[0058] ‑可变的地图属性，例如道路上的限速
[0059] ‑具有多个车道及其车道标记的车道组
[0060] ‑地标或者说定位对象
[0061] ‑用于更新属性的参考对象
[0062] ‑充电站(用于电动车辆)。
[0063] ‑用于根据道路特性来计算以当前电池电量可达到的航程的装置(对于电动车辆)。
[0064] 所提及的和其他未提及的地图属性A在数字地图中大量出现，使得具有以下改善的映射操作被多次使用。对于1km长的地平线例如可能给出约1000至2000个地图属性，为这些地图属性必须执行相应的映射计算。
[0065] 在图3和图4中表明在所提出的方法的情况下的进行方式并示出其能够怎样解决最近邻方法的问题情况。特别是在图4的场景中，常规最近邻方法可能会提供错误的结果。
[0066] 该算法在原理上如下工作：
[0067] 1.围绕地图属性A绘制同心圆，这些同心圆变大，直至其与参考线的部段相交。
[0068] 2.将经辨识出的部段用于正交映射并计算出足点fP
[0069] 3.计算参考线上的偏移O
[0070] 最后两个步骤与已知最近邻方法的后两个步骤没有区别。相对于该最近邻方法的优点从第一步骤中得出，因为通过与同心圆相交使得检查直接涉及部段，而不是首先仅涉及形状点。
[0071] 图5阐述所提出方法的变型。
[0072] 若从地图属性A出发的同心圆在步骤1中同时与多个部段相交，则仍可以确定位于最近处的部段，如图在5b中所表明的那样。为此必须针对所述相交部段中的每个部段来确定与圆的两个交点的距离。该距离最大的那个部段位于地图属性A的最近处并且被针对足点fP而选择出。在图5a)的情况下，部段a1>a2，因此在图5b)中将地图属性A映射到部段S1上。
[0073] 未在示图中示出的用于在步骤1中找出位于最近处的部段的替代方法，是使用二维光线投射替代上文所述的同心圆。在这种光线投射方法(类似于计算机图形学中的相应方法)中，射束将从地图属性A出发，通过所述射束至部段的距离能够确定参考线的位于最近处的与射束相交的部段。
[0074] 有利地，在被切部段至地图属性A等距的情况下，还可以考虑行驶方向R。在这种情况下，将车辆即将处于其上或即将行驶在其上的那个部段选择出。
[0075] 这种场景被表明在图6a中，在图6a中表明车辆的行驶方向R。在图6b中可以看出，由于地图属性A至相交部段S1、S3等距，基于车辆的行驶方向R而将地图属性A配属给部段S1，因为车辆比行驶部段S3更早地行驶部段S1。也将不确定性值ε考虑为等距，即，适用a＝b+ε。
[0076] 图7高度示意性地示出所提出的方法的原理性流程。
[0077] 在步骤100中进行对以绝对坐标保存的地图属性A的关于数字地图的参考线而言的有效性范围的求取。
[0078] 在步骤110中进行对从地图属性A出发的限定几何形状与车辆的参考线的限定部段S1……Sn的至少一个交点的求取。
[0079] 在步骤120中，将地图属性A配属给相交的限定部段S1……Sn。
[0080] 提出的方法有利地能够在本地在车辆中的控制器中被执行，或者中央式地在云中被执行。在执行该方法时例如还可以考虑行驶方向，从而将包括先前已求取到的足点fP的数字地图部段传递给车辆。
[0081] 所提出的方法有利地能够实现为软件，该软件例如分散式地在车辆中的控制器上运行或中央式地在云中运行。该方法的简单可适应性以这种方式得到支持。
[0082] 所提出的方法有利地能够在云中被执行，其中，在云中的计算有利地仅执行唯一一次(例如直至下次地图更新)。在车辆中，该方法在每次行驶中被执行，因为通常高度实时地要求最新的地图属性。
[0083] 本领域技术人员将以合适的方式修改本发明的特征和/或将它们彼此组合而不偏离本发明的本质。
