用于车辆自定位的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于车辆自定位的装置和方法，特别涉及能够使用摄像机和雷达检测地标信息并选择性地融合所检测到的地标信息来精确识别本车位置、当前车辆位置的用于车辆自定位的装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着人们对自主车辆(autonomous vehicle)的兴趣日益增加，能够在市区精确估算本车位置的定位方法变得更为重要。自主车辆基于精确地图行驶。不过，如果车辆的驾驶者不知道当前车辆在精确地图中什么位置，那么该精确地图是无用的。近年来，人们已经对通过使用具有非常高的测距精度(range precis1n)的二维(2D)/三维光检测和测距(LiDAR:light detect1n and ranging)扫描地图环境，然后将当前扫描的数据与基于所扫描的地图环境信息的地标信息进行比较来进行定位的方法进行了大量研究。
[0003]现有技术使用非常昂贵的传感器例如LiDAR传感器，因此其不大可能被实际应用于车辆。而且，根据现有技术，通过比较扫描数据与地标信息来测量车辆位置的方法在周围环境改变时不具有足够的稳健性(robustness)。
[0004]而且，现有技术只使用一种测距传感器信息，因此并不适用于复杂的市区环境。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决在现有技术中出现的上述问题，而现有技术所实现的优点被原封不动地保持。
[0006]本发明的一个方面提供车辆自定位的装置和方法，能够使用摄像机和雷达检测地标信息并选择性地融合所检测到的地标信息来精确识别本车位置。
[0007]本发明的一个方面涉及一种用于车辆自定位的装置，所述装置包括:传感器单元、地标检测器、地标识别器和位置估算其。传感器单元包括至少两个传感器，并且配置成使用所述至少两个传感器中的每个传感器测量车辆周围环境的信息。地标检测器配置成基于每个传感器测量的数据，检测地标信息。地标识别器配置成选择性地组合基于所述至少两个传感器中的至少一个传感器的数据测量检测到的地标信息，来识别地标，并反映所融合的地标信息，来更新概率分布。位置估算器配置成使用通过所述地标识别器更新的概率分布来估算本车位置。
[0008]所述传感器单元可以包括:图像拍摄器，其配置成拍摄车辆周围的图像；无线监测器，其配置成检测车辆周围的物体并测量与检测到的物体之间的相对距离(relativerange)和方向；以及卫星导航接收器，其配置成接收车辆的位置信息。
[0009]所述图像拍摄器可以是选自单摄像机、立体摄像机、全向摄像机和多视图摄像机中的任一者。
[0010]所述无线监测器可以包括雷达(RADAR)。
[0011 ] 所述地标检测器可以包括:第一地标检测器，其配置成从车辆周围的图像检测地标信息；第二地标检测器，其配置成检测通过所述无线监测器检测到的地标的信息；以及第三地标检测器，其配置成检测作为地标的位置信息。
[0012]所述地标检测器可以使用选自卡尔曼滤波器和粒子滤波器中的任一者融合检测到的地标信息。
[0013]所述位置估算器可以使用所更新的概率分布估算当前车辆最有可能所处的位置，作为该本车位置。
[0014]所述概率分布可以是高斯概率分布。
[0015]本发明的另一方面包括一种用于车辆自定位的方法，所述方法包括如下步骤:使用至少一个传感器测量车辆周围环境的信息；基于由所述至少一个传感器测量的数据，检测地标信息；通过选择性地组合基于所述至少一个传感器的数据测量检测到的地标信息来识别地标；通过反映识别到的地标来更新概率分布；以及使用所更新的概率分布来估算本车位置。
[0016]在测量信息的步骤中，可以分别通过摄像机、雷达和全球定位系统(GPS)接收器测量车辆的周围环境信息。
[0017]在识别地标的步骤中，当车辆位于GPS阴影区时，可以融合通过所述摄像机和所述雷达检测到的地标信息来识别地标。
[0018]在检测地标信息的步骤中，可以在地图数据上选择与每个检测到的地标信息对应的候选区域。
[0019]在检测地标信息的步骤中，可以通过测量当前车辆的移动速度来检测区域是否拥堵，并从按时间分类的长期拥堵区域信息数据库中检测作为地标信息的长期拥堵候选区域。
[0020]在识别地标的步骤中，可以通过使用选自卡尔曼滤波器和粒子滤波器中的至少一者，融合检测到的地标信息。
[0021 ] 所述概率分布可以是高斯概率分布。
[0022]在估算本车位置的步骤中，可以估算当前车辆最有可能所处的位置，作为本车位置。
【附图说明】
[0023]结合附图，通过下列【具体实施方式】，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
[0024]图1示出本发明原理的示例性实施例的用于车辆自定位的装置的块结构示意图。
[0025]图2示出本发明原理的示例性实施例的用于车辆自定位的方法的流程图。
[0026]图3a至图3d示出本发明原理的示例性实施例的概率分布更新的例示图。
【具体实施方式】
[0027]在下文中，参考附图更详细地对本发明原理的示例性实施例进行说明。
[0028]本发明原理的示例性实施例可以使用传感器例如摄像机和雷达检测地标信息，并基于所检测到的地标信息识别本车位置。在这里，地标是指车辆所处环境内的可区别特征(distinguishable feature)。
[0029]图1示出本发明原理的示例性实施例的用于车辆自定位的装置的块结构示意图。
[0030]参照图1，用于车辆自定位的装置可以包括传感器单元10、地标检测器20、地标识别器30、位置估算器40、存储器50、显示器60等。
[0031]传感器单元10可以包括至少两个传感器，并且可以配置成测量车辆周围环境的信息。传感器单元10可以包括图像拍摄单元11、无线监测器12、卫星导航接收器13等。
[0032]图像拍摄器11可以对车辆周围的图像(例如，前方图像，后方图像，侧方图像等等)进行拍摄。在此情况下，图像拍摄器11可以被实施为单摄像机(single camera)、立体摄像机、全向摄像机(omn1-direct1nal camera)、多视图摄像机(mult1-view camera)等坐寸。
[0033]无线监测器12可以发射电磁波并接收经物体反射而返回的回波信号(echosignal)，以测量该物体范围(range)或离该物体的距离、海拔、方位、速度等的信息。无线监测器12可以被实施为雷达(RADAR)，其使用无线电波(rad1 wave)的特性检测物体(例如，物体的外形)并测量其相对距离和方向。就是说，无线监测器12检测位于车辆周围的地标(物体)并测量相对距离和方向。
[0034]卫星导航接收器13可以是全球定位系统(GPS)接收器，其接收从卫星播出的导航信息。卫星导航接收器13可以使用导航信息(例如，GPS信息，GPS信号)能够确认车辆的当前位置(例如，地面实况)、能够接收卫星信号的卫星总数、能够接收视线(L0S:line ofsight)中的信号的卫星数量、当前车辆速度、候选区域中的GPS信号的多径度(multipathdegree)等等。
[0035]地标检测器20可以包括第一地标检测器21、第二地标检测器22、以及第三地标检测器23。
[0036]第一地标检测器21可以处理由图像拍摄器11拍摄的图像信息，以检测地标信息。此处，第一地标检测器21可以提取地标，例如图像信息中包括的前方车道曲率、左侧和右侧车道类型(例如，实线、虚线等等)、左侧和右侧车道颜色、车道总数、人行横道、减速带、限速标志，并检测所提取的地标的信息。例如，第一地标检测器21可以检测地标信息，例如“距当前车辆前方20m处有人行横道”。在此情况下，第一地标检测器21可以基于检测到的地标的信息(例如，地标信息)在地图数据上选择候选。
[0037]第二地标检测器22可以基于由无线监测器12测量的数据检测地标信息。也