地图制作和/或加工方法、地图存储装置及路径规划方法与流程

1.本发明涉及高精度地图领域和自动驾驶领域，尤其涉及一种用于车辆地图的制作和/或加工方法、地图的使用方法、地图存储装置以及一种为自动驾驶车辆进行路径规划的路径规划方法。本文中所指的“自动驾驶”包括等级为l1以上的自动驾驶和/或驾驶辅助。


背景技术：

2.有了高精度地图，自动驾驶车辆才能实现高精度定位、判断可行驶区域、应行驶车道、获知前方道路属性(例如坡度、曲率等)。高精地图能够为自动驾驶系统提供感知、定位、决策、路径规划、控制的全链路辅助，提高系统鲁棒性。
3.近年来，自动驾驶技术随着高精度地图得到快速的发展。自动驾驶的功能模块包含：定位、感知、融合、预测、决策规划等。其中典型的决策规划模块可以分为三个层次：全局路径规划、行为决策和运动规划。全局路径规划是指在给定车辆当前位置与终点目标后，通过搜索选择一条道路级别的路径，得益于(高精度)地图的拓扑式结构，车辆可以很容易地实现全局路径规划。
4.服务于自动驾驶或者高级别驾驶辅助系统的高精度地图中存有车道级别的信息，其包括但不限于车道特性、允许通行的车辆种类、通车时间限制等。未来自动驾驶的落地必然会以高精度地图为基础，采用路径快速规划算法、快速地图显示与存储，结合车载智能驾驶设备，最终带来安全、可靠的行驶体验。
5.然而，目前的自动驾驶技术和高精度地图仍然有待进一步的发展。
6.例如，车道实际状态与地图标注状态的实时匹配性，对复杂城市道路场景下的危险场景的反应是否能保证车辆、行人安全的不确定性，以及短距离条件下，换道需求与安全换道条件的矛盾处理与决策。
7.具体而言，任何系统的研发都基于需求和功能的定义，其验证大多是基于场景测试。定义的场景难以完全涵盖现实可能出现的可变因素的复杂组合。因此，即使车辆具备了实时识别车道状态的能力，若车道因为其自身属性而带来的复杂性，例如可变导向车道、潮汐车道等，车辆在其行驶中可能出现临时交通管制、拥堵、弱势道路使用者逆行等不常见场景，很难保证系统做出安全、及时的决策。
8.又例如，对于立体交叉道等道路环境，因中国的自动驾驶高精度地图不允许表达高度信息，因此对车辆的驾驶规划和决策的影响也有待验证。
9.因此，面对顾客对车辆安全性的期望，仅依靠传统的高精度地图的配合方式还有所不足。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种改进的用于车辆的地图的制作和/或加工方法、地图的使用方法、地图存储装置和路径规划方法，通过直接读取地图中的与车辆的通行安全性相关联的规划辅助元素层，可提升自动驾驶安全性，减少路径规划的计算量。
11.根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的地图的制作和/或加工方法，其中，所述制作和/或加工方法包括下述步骤：提供并存储静态道路元素；选取规划辅助元素，并存储规划辅助元素或存储用于指向规划辅助元素的信息，其中，规划辅助元素表示从静态道路元素或静态道路元素的子元素中选取的与车辆的通行安全性相关联的元素；以及提供数据接口，经由所述数据接口能够直接读取规划辅助元素。
12.可选地，规划辅助元素针对特定车辆的特定的驾驶辅助功能依据车辆通行安全性来选取并标记。
13.可选地，规划辅助元素包括下述路段：针对车辆的前置摄像头的红绿灯识别功能，基于静态道路元素提供的停车线信息和/或道路朝向信息和/或红绿灯安装位置筛选出的不满足前置摄像头的红绿灯识别功能的安全条件的路段，其中，所述路段对应的规划辅助元素被标记为具有针对前置摄像头的红绿灯识别功能的不安全性。
14.可选地，规划辅助元素包含开启相关联的驾驶辅助功能所需的限制条件。
15.可选地，规划辅助元素包括下述道路信息中的至少一者：潮汐车道、可变导向车道、自动驾驶专用道、左转待转区、公交专用道、机非混行道、立体交叉道、其他不适于车辆的特定的驾驶辅助功能的车道。
16.可选地，规划辅助元素根据对车辆的特定的驾驶辅助功能的可用性分类为：“禁止通行元素”、“危险通行元素”、“谨慎通行元素”。
17.可选地，数据接口设置成使得规划辅助元素能够直接经由所述数据接口被改写。
18.可选地，所述地图制作和/或加工方法还包括提供并存储下述信息中的至少一者：动态道路环境元素、动态周边车辆信息、动态天气与道路情况信息、实时通信信息。
19.可选地，静态道路元素包括静态道路环境元素和/或道路连接关系。
20.根据本发明的第二方面，提供了一种通过本发明的地图制作和/或加工方法制作和/或加工的地图的使用方法，其中，所述使用方法包括：经由数据接口直接读取规划辅助元素。
21.根据本发明的第三方面，提供了一种用于存储通过根据本发明的地图制作和/或加工方法制作和/或加工的地图的地图存储装置，其中，所述地图存储装置包括：用于存储静态道路元素的静态道路元素存储单元、用于存储规划辅助元素或用于指向规划辅助元素的信息的规划辅助元素存储单元以及用于经由数据接口读取数据的接口单元。
22.根据本发明的第四方面，提供了一种利用根据本发明的地图存储装置为自动驾驶车辆进行路径规划的路径规划方法，其中，所述路径规划方法包括：
23.步骤s1，获取目的地信息；
24.步骤s2，经由数据接口从所述地图直接读取规划辅助元素；以及
25.步骤s3，基于规划辅助元素进行全局路径规划。
26.可选地，步骤s3包括：
27.子步骤s31，根据目的地信息，在规避包含“禁止通行元素”的路段的情况下进行全局路径规划；
28.子步骤s32，若子步骤s31中的全局路径规划失败，则提示路径生成失败，暂不开启自动驾驶；以及
29.子步骤s33，若子步骤s31中的全局路径规划成功，则验证生成的全局路径是否经
过包含“危险通行元素”和“谨慎通行元素”的路段。
30.可选地，子步骤s33还包括：
31.子步骤s331：若生成的全局路径包含“危险通行元素”的路段，则规避包含“危险通行元素”的路段且再次进行全局路径规划，其中，
32.s331a：若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，成功生成完整路径，则完成路径规划，车辆开启正常自动驾驶；以及
33.s331b：若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，生成完整路径失败，则显示包含“禁止通行元素”或“危险通行元素”路段，车辆开始谨慎的自动驾驶，其中，可选地在包含“禁止通行元素”或“危险通行元素”路段提示存在人工接管的需求；
34.子步骤s332：若生成的全局路径不包含“危险通行元素”的路段，但包含“谨慎通行元素”，则完成路径规划，车辆在包含“谨慎通行元素”的路段开始谨慎的自动驾驶；以及
35.子步骤s333：若生成的全局路径不包含“危险通行元素”的路段，也不包含“谨慎通行元素”的路段，则完成路径规划，车辆开始正常的自动驾驶。
36.本发明的积极效果在于：通过直接读取地图中的与车辆的通行安全性相关联的规划辅助元素层，可提升自动驾驶安全性，减少路径规划的计算量。
附图说明
37.下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：
38.图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的地图存储装置；
39.图2示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的地图存储装置所存储的地图的分层式结构；
40.图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例筛选规划辅助元素的过程；
41.图4示意性地示出了针对车辆的前置摄像头的红绿灯识别功能筛选规划辅助元素；
42.图5示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例结合实际测试筛选规划辅助元素的过程；
43.图6示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例为自动驾驶车辆进行路径规划的方法；以及
44.图7示意性地示出了另一种路径规划方法。
具体实施方式
45.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。
46.图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的地图存储装置。所述地图存储装置用于存储通过本发明的用于车辆的地图的制作和/或加工方法制作和/或加工的地图。本发明实施例所述的地图例如可以是高精度地图。所述地图制作和/或加工方法包括下述步骤：提供并存储静态道路元素；选取规划辅助元素，并存储规划辅助元素或存储用于
指向规划辅助元素的信息，其中，规划辅助元素表示从静态道路元素或静态道路元素的子元素中选取的与车辆的通行安全性相关联的元素；以及提供数据接口，经由所述数据接口能够直接读取规划辅助元素。应理解，“直接读取规划辅助元素”尤其表示无需对静态道路元素进行检索来读取规划辅助元素。静态道路元素例如可包括静态道路环境元素和道路连接关系。静态道路元素的子元素例如可表示静态道路内的车道。
47.如图1所示，所述地图存储装置相应地包括：用于存储静态道路元素的静态道路元素存储单元1、用于存储用于指向规划辅助元素的信息的规划辅助元素存储单元2以及用于经由数据接口读取数据的接口单元3。规划辅助元素存储单元2也可设置成用于存储规划辅助元素，在这种情况下，规划辅助元素存储单元2中存储的规划辅助元素与相应的静态道路元素相关联。由此，经由所述接口单元3能够直接匹配地读取静态道路元素与规划辅助元素。例如，可通过将静态道路元素的识别号与规划辅助元素的识别号配对来实现静态道路元素与规划辅助元素相关联。
48.根据本发明，通过与车辆的通行安全性相关联的规划辅助元素，能够提高驾驶安全性。在本发明中，能够经由数据接口直接同步地、匹配地读取静态道路元素与规划辅助元素，而不必层层对道路元素进行检索来读取规划辅助元素，从而能够减少计算量。例如在基于地图进行路径规划时，能够减少计算量并提高规划速度。
49.另外，不同的车厂对高精度地图的规格有不同需求，本发明描述的地图规划辅助元素的规格和其调用方式，可以辅助车厂或者运营单位有选择性地筛选和规避不安全要素。
50.另外，管理机构对具备不同资质和/或能力的车辆的行驶、运营区域可能有不同的要求，本发明描述的地图规划辅助元素的规格和其调用方式有助于对车辆的监管和控制。反过来，车厂或者运营单位也可以在不影响长期系统设计的前提下，由简入深，逐步提升系统的处理能力并在对应的区域开启功能。
51.此外，管理机构可能在特殊的时期，对一些路段有特殊的管控，例如不允许有自动驾驶和/或驾驶辅助功能的车辆(有自动驾驶和/或驾驶辅助功能的车辆往往具备可以采集信息的传感器)驶入，又例如不允许高级别的自动驾驶和/或驾驶辅助功能在某些区域开启。
52.可选地，数据接口设置成使得规划辅助元素能够直接经由所述数据接口被改写。这尤其便于对规划辅助元素的属性进行修改，特别是能够对于特定的类别有针对性地或批量地进行修改。
53.可选地，所述地图制作和/或加工方法还包括提供并存储下述信息中的至少一者：动态道路环境元素、动态周边车辆信息、动态天气与道路情况信息、实时通信信息。图2示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的地图存储装置所存储的地图的分层式结构。所述地图尤其可以是高精度地图。
54.如图2所示，存储的地图具有多个数据层，例如包括道路连接(拓扑)关系层、规划辅助元素层、静态道路环境元素层、动态道路环境元素层、动态周边车辆信息层、动态天气与道路情况信息层、实时通信信息层。
55.各数据层可分别存储在相应的存储单元中。相应地，地图存储装置包括下述存储单元中的至少一者、尤其是全部：用于存储道路连接关系的道路连接关系存储单元、用于存
储静态道路环境元素的静态道路环境元素存储单元、用于存储规划辅助元素的规划辅助元素存储单元、用于存储动态道路环境元素的动态道路环境元素存储单元、用于存储动态周边车辆信息的动态周边车辆信息存储单元、用于存储动态天气信息的动态天气信息存储单元、用于存储实时通信信息的实时通信信息存储单元。应理解，在本发明中存储单元可以是单独的存储装置，也可表示存储装置中存储有相应的数据的存储空间。
56.根据本发明，从静态道路环境元素等地图层中将可能影响自动驾驶通行安全性的元素选取出来并标记为规划辅助元素，可以将规划辅助元素作为单独的规划辅助元素层进行存储，也可将用于指向规划辅助元素的信息存储在规划辅助元素层中。应理解，规划辅助元素从静态道路环境元素层等其他地图层中选取出来，但并不影响原图层的元素或者属性的表达。
57.车辆可在获得起始位置与目标位置后，通过读取高精度地图内的底层道路连接(拓扑)关系，实现路径规划(全局的路径规划)。而后在车辆所处的道路上读取静态、动态道路环境元素，感知识别和处理的周边车辆轨迹信息以及其他的动态信息，实现避障规划。
58.在车辆行驶路段的某一定义范围内，无需读取所有存储在高精度地图内的信息。其原因之一是，大量的数据加载和处理需要耗费巨大的存储和处理能力cpu资源和存储空间。其原因之二是动态信息的提前加载对车辆即时决策的帮助并不大。
59.用于支持自动驾驶的高精度地图的文件远大于导航电子地图，车辆存储静态道路环境元素并一次性加载也容易造成存储能力的浪费和系统卡顿。与离线存储所有高精度地图于车辆内相比，更有前景的是，车辆储存道路拓扑关系，从云端下载车辆周边某一范围内的其他信息。
60.因此，根据本发明的地图存储装置可以是单个存储装置，也可以是实现分布式存储的多个存储设备组成的系统。
61.可选地，规划辅助元素针对车辆的特定的驾驶辅助功能依据车辆通行安全性来选取并标记。例如，可针对特定的驾驶辅助功能进行测试、数据分析和验证，如果在某些路段，该驾驶辅助功能的表现不令人满意，那么可将这些路段筛选出来，作为规划辅助元素。这些路段尤其可被标记为与该驾驶辅助功能相关联的规划辅助元素。
62.图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例筛选规划辅助元素的过程。
63.根据地图、尤其是高精度地图提供的信息，基于车载传感器、例如前置摄像头的功能和视场，可以从理论上得出不满足安全设计的基建位置或场景。
64.在该实施例中，针对车辆的前置摄像头的红绿灯识别功能筛选规划辅助元素。车辆例如可安装有2个视场角为120
°
的前置摄像头和1个视场角为60
°
的前置摄像头，这些前置摄像头承担对红绿灯识别的功能。
65.将地图信息中的停车线、道路朝向和红绿灯安装位置等信息与这些前置摄像头的可探测范围进行仿真和/或比对。一般而言，当红绿灯距离停止线近时，对探测的角度要求较高，当红绿灯距离停止线远时，对分辨率要求较高。当存在红绿灯距离停止线较远因此对分辨率要求过高，或者存在停止线角度较为倾斜或道路坡度变化较大因此对视场角的要求过高等情况时，可能不满足车辆通行安全性的要求。通过这些信息比对，可以理论上筛选出不满足安全设计的基建位置或场景，并作为规划辅助元素存储在规划辅助元素存储单元2中。优选地，这些规划辅助元素被标记为具有针对前置摄像头的红绿灯识别功能的不安全
性。
66.图4示意性地示出了针对车辆的前置摄像头的红绿灯识别功能筛选规划辅助元素。图4中(a)部分示出了车辆距离红绿灯较远，并且红绿灯在车辆的前置摄像头的检测范围内。图4中(b)部分示出了车辆a位于停止线处，红绿灯未完全位于车辆a的前置摄像头的检测范围内，因此该场景对于车辆a的前置摄像头的红绿灯识别功能而言不满足车辆通行安全性的要求。
67.应理解，对于不同的车辆，筛选结果将不相同。例如suv和轿车的配置、传感器的安装位置差异较大，对某些车辆的某些驾驶辅助功能而言不满足车辆通行安全性的要求的路段可能对其他的不同配置的车型而言是安全的。图4中(c)部分示出了车辆b位于停止线处，红绿灯完全位于车辆b的前置摄像头的检测范围内，因此该场景对于车辆b的前置摄像头的红绿灯识别功能而言满足车辆通行安全性的要求。
68.附加地或替代地，可对筛选出的基建位置或场景进行实际的测试，并进一步根据测试结果筛选规划辅助元素。图5示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例结合实际测试筛选规划辅助元素的过程。
69.可选地，规划辅助元素包含开启相关联的驾驶辅助功能所需的限制条件。例如，限制条件可以是在晴朗的天气下允许相关联的驾驶辅助功能开启，而在雨雪天气条件下不允许相关联的驾驶辅助功能开启。
70.可选地，规划辅助元素例如可包括下述道路信息：潮汐车道、可变导向车道、自动驾驶专用道、左转待转区、公交专用道、机非混行道、立体交叉道、其他不适于车辆的特定的驾驶辅助功能的车道。
71.可变导向车道与潮汐车道都属于可变车道路段。可变导向车道表示车辆进入该车道后的走向须根据对应的可变化的车道信号灯的指示来确定的车道。可变导向车道一般设在交通情况比较复杂的路段。
72.可选地，规划辅助元素根据对车辆的特定的驾驶辅助功能的可用性标记为下述元素中的至少一种：“禁止通行元素”、“危险通行元素”、“谨慎通行元素”。尤其可将规划辅助元素根据对车辆的特定的驾驶辅助功能分类为：“禁止通行元素”、“危险通行元素”、“谨慎通行元素”。
73.应理解，基于不同的车辆功能设计和成熟度以及基于不同区域的环境条件，规划辅助元素的分类结果可能有所不同。例如，对于一线城市主干道，因其设计和管理较为规范，“公交车道”属于“谨慎通行元素”，而在二线城市主干道，“公交车道”则属于“危险通行元素”。
74.规划辅助元素的分类可根据法律法规需求、系统功能定义及测试结果来进行。规划辅助元素的分类还可基于其他交通参与者的行为特性来进行，例如，在某些路段，道路结构本身满足特定的某驾驶辅助子功能的开启条件，但其他交通参与者在此有激进驾驶行为的概率较高，并且将影响到本车辆的该某驾驶辅助子功能的表现，例如导致在开启该驾驶辅助子功能的情况下容易发生误制动或者晚制动，因此该路段将被标记为“该驾驶辅助子功能开启条件不满足”。
75.本发明还涉及一种通过本发明的地图制作和/或加工方法制作和/或加工的地图的使用方法，其中，所述使用方法包括：经由数据接口直接读取规划辅助元素。应理解，上述
关于地图制作和/或加工方法的特征和优势同样适用于所述使用方法。所述地图尤其可用于车辆的路径规划。
76.图6示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例为自动驾驶车辆进行路径规划的路径规划方法，所述路径规划利用本发明的地图存储规格来进行。
77.所述路径规划方法包括：获取目的地信息；经由数据接口从所述地图直接读取规划辅助元素；以及基于规划辅助元素进行全局路径规划。根据本发明，通过选取出来并作为规划辅助元素层存储的规划辅助元素，可在规划和验证路径时减小计算量。
78.具体地说，所述路径规划方法可包括：
79.1.车辆获取目的地信息，规避包含“禁止通行元素”的路段进行全局路径规划。
80.2.若路径规划失败，则提示路径生成失败，暂不开启自动驾驶。
81.3.若路径规划成功，则验证该路径是否包含其他规划辅助元素，即是否包含了“危险通行元素”和“谨慎通行元素”的路段。
82.4.若包含“危险通行元素”的路段，则规避该路段且再次进行全局路径规划：
83.a.若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，生成完整路径成功，则要求人工择优选择路径，车辆开启正常自动驾驶，可以理解的是，人工择优选择路径使得驾驶员有基于个人偏好做出选择或确认的可能性；
84.b.若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，生成完整路径失败，则警示包含上述元素的路段位置，提示驾驶员，必要条件下，在该路段存在人工接管可能性，请驾驶员或者监督员注意，同时在对应路段，车辆开始谨慎的自动驾驶。
85.5.若不包含“危险通行元素”的路段，则进一步检测是否包含“谨慎通行元素”的路段：
86.a.若包含“谨慎通行元素”，则车辆在对应路段开始谨慎的自动驾驶；
87.b.若不包含“谨慎通行元素”，且未设置其他判断条件，则车辆开始正常的自动驾驶。
88.应理解，通过人工选择路径的方式也可以由系统在设置了各项判断条件的情况下完成。
89.应理解，“谨慎的自动驾驶”是相对于正常自动驾驶而言有所区别(更为谨慎)的自动驾驶模式，“谨慎的自动驾驶”包含但不限于系统降速、系统降级等。若车辆暂未设置不同于正常的自动驾驶的策略和参数，则谨慎的自动驾驶可等同于正常的自动驾驶。
90.图7示意性地示出了另一种路径规划方法。在具有足够的计算力而不具备规划辅助层地图元素的情况下，也可定义上述三类规划辅助元素在地图数据结构中的位置，通过直接检索并提取相应的关键词来进行路径规划和验证。具体方法如下：
91.1.车辆获取目的地信息，进行全局路径规划后，提取并检索路径中所有的车道或者道路的必要属性信息，判断是否包含“禁止通行元素”的路段。
92.2.若包含“禁止通行元素”的路段，则规避该“禁止通行元素”的路段，再次完成全局路径规划。循环判断新生成的路径是否包含“禁止通行元素”。
93.a.若生成不包含“禁止通行元素”的完整路径成功，则判断是否包含“危险通行元素”。
94.b.若生成不包含“禁止通行元素”的完整路径失败，则提示路径生成失败，暂不开
启自动驾驶。
95.3.若不包含“禁止通行元素”的路段，则继续判断是否包含“危险通行元素”。
96.4.若包含“危险通行元素”的路段，则规避该路段且再次进行全局路径规划。
97.a.若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，生成完整路径成功，则要求人工择优选择路径，车辆开启正常自动驾驶。
98.b.若在规避了“禁止通行元素”和“危险通行元素”的条件下，生成完整路径失败，则警示包含上述元素的路段位置，提示驾驶员，必要条件下，在该路段存在人工接管可能性，请驾驶员或者监督员注意，同时车辆开始谨慎的自动驾驶。
99.5.若不包含“危险通行元素”的路段，则进一步检测是否包含“谨慎通行元素”的路段。
100.a.若包含“谨慎通行元素”，则车辆在对应路段开始谨慎的自动驾驶。
101.b.若不包含“谨慎通行元素”，且未设置其他判断条件，则车辆开始正常的自动驾驶。
102.尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。