地图数据与传感器数据的比对的制作方法

本发明涉及一种用于将传感器数据与地图数据融合的装置。本发明还涉及一种用于控制自主的或半自主的车辆的控制装置和用于控制自主或半自主的车辆的系统。此外，本发明涉及一种方法和一种计算机程序产品。

背景技术：

1、现代车辆(汽车、卡车、摩托车等)具有多个传感器(雷达、激光雷达、摄像机、超声波等)，这些传感器向车辆驾驶员或车辆的控制系统提供信息。通过这种环境传感器来检测车辆的环境和该环境中的对象(其他的车辆、基础设施对象、人员、运动的对象等)。基于所检测的数据可以产生车辆环境的模型，并对该车辆环境中的变化做出反应。尤其地，车辆的行驶功能可以部分自主或完全自主地实施。

2、在此，除了传感器数据，评估和控制算法也越来越多地基于地图数据。在此，地图数据尤其被理解为预先已知的关于道路、这些道路上的车道和环境中的对象的信息。地图数据用作短期和中期的路线规划的基础，但同时也越来越多地用作驱控行驶功能或行驶辅助功能的起点。在此，环境传感器的传感器数据与地图数据一起被考虑和评估。

3、在此，挑战在于使通过环境传感器系统获得的信息与地图数据融合。地图数据、尤其是高分辨率的地图数据包括关于车辆环境的详细信息，并且可以改进在自主或半自主车辆中的决策。甚至还可能的是，至少部分和/或暂时仅基于地图数据来实施半自主或自主车辆的功能，例如以便对传感器故障进行补偿。为此，需要地图数据与传感器数据的可靠和稳定的融合，尤其是在车辆关于地图数据的位置获知方面。

4、在该情况下，用于使传感器数据与地图数据融合的之前的方法通常对计算能力和计算时间提出很高的要求。如果恰好应基于传感器数据和地图数据预给定自主或半自主的车辆的行为，那么需要快速的数据处理，并且在许多情况下甚至需要实时评估。

5、peker et al.“fusion of map matching and traffic sign recognition”,2014(peker等人，“地图匹配与交通标志识别的结合”，2014年)涉及一种用于高性能地识别交通标志并将识别出的交通标志与数字地图融合的方法。交通标志借助单色摄像机来探测。使用标准导航地图。

技术实现思路

1、以此出发，本发明的任务是提供一种用于使传感器数据与地图数据高效且可靠地融合的方法。尤其应该提供一种能够实时实现地图数据与环境传感器数据高效配属的方法。

2、为了解决该任务，本发明在第一方面中涉及一种用于使传感器数据与地图数据融合的装置，该装置具有：

3、输入接口，该输入接口用于接收环境传感器的具有关于车辆环境中的对象的信息的传感器数据并且用于接收具有关于车辆环境的信息的地图数据；

4、评估单元，该评估单元用于基于传感器数据来识别车辆环境中的可见的交通标志并且用于从地图数据读取车辆环境中的预先已知的交通标志；和

5、配属单元，该配属单元用于使可见的交通标志与预先已知的交通标志相配属并且用于获知说明准确配属的概率的安全参数。

6、在另一方面中，本发明涉及一种用于控制自主或半自主的车辆的控制装置，该控制装置具有：

7、接收接口，该接收接口用于接收安全参数，安全参数说明了基于环境传感器的传感器数据识别出的可见的交通标志与从地图数据读取的预先已知的交通标志的配属的可靠性；和

8、预规划单元，该预规划单元用于基于地图数据和车辆的关于该地图数据所获知的位置来规划车辆的行为，其中，

9、预规划单元被构造成当所接收的安全参数说明了与在前一时间步长中相比配属有更高的可靠性时，延长规划的时间范围。

10、此外，本发明的一个方面涉及一种用于控制自主或半自主的车辆的系统，该系统具有：

11、如上面描述的装置和如上面描述的控制装置；以及

12、用于检测车辆环境中的对象的环境传感器。

13、本发明的其他的方面涉及根据装置所形成的方法和根据控制装置所形成的控制方法，以及具有程序代码的计算机程序产品，程序代码用于当程序代码在计算机上实施时执行方法步骤。此外，本发明的方面涉及一种存储介质，计算机程序存储在该存储介质上，当计算机程序在计算机上实施时，计算机程序引起在其中描述的方法的实施。

14、在从属权利要求中描述了本发明的优选的设计方案。应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述的特征和将在下文中阐述的特征不仅可以在分别说明的组合中使用，而且还可以在其他的组合中使用或单独使用。尤其地，装置、控制装置、系统、方法和计算机程序产品可以根据在从属权利要求中针对装置所限定的设计方案来实施。

15、根据本发明设置的是，接收环境传感器的数据和地图数据。接收到的两种类型的数据在此包括关于车辆环境中的对象的信息。传感器数据由至少一个环境传感器、例如雷达传感器、激光雷达传感器、摄像机传感器或超声波传感器接收。从地图数据库接收地图数据，该地图数据库可以要么布置在本地，要么经由数据连接、尤其是经由移动数据连接来联接。在环境传感器系统的数据中分辨出交通标志。从地图数据读取交通标志。基于分辨出的交通标志和读取的交通标志，然后进行配属并确定安全参数，该安全参数说明了配属的可靠性，尤其是准确配属的概率或置信度。

16、与借助大量不同的识别出的对象进行配属的先前的方法相比，根据本发明仅考虑交通标志。基于交通标志来进行配属。这能够实现明显简化的且可更高效计算的配属。此外，交通标志可以一方面以高的精度基于环境传感器数据被识别，并且另一方面以高的可靠性可用于地图数据中。因此，可以在减少的计算工作量的情况下提供可靠的配属。通过获知安全参数，在对数据的进一步的处理中或在对自主或半自主的车辆的行为规划中提供附加信息，该附加信息能够实现高效的进一步处理。尤其地，可以通过安全参数来调整对自主或半自主的车辆的行为的预规划的时间范围。当安全参数示出准确配属的高概率时，可以使用更长的预规划时间段。安全参数能够实现基于当前的传感器数据与地图数据的配属的可靠性来调整自主或半自主的车辆的行为的预规划。可以改进自主或半自主的车辆的运行中的安全性。

17、在优选的设计方案中，配属单元被构造成用于基于迭代最近点算法使可见的交通标志与预先已知的交通标志相配属。迭代最近点算法(icp)主要用于基于激光雷达点云或雷达点云或摄像机数据中的语义点来定位自主系统。在此，该配属通常在计算方面是耗费的。而根据本发明提出的使可见的交通标志与预先已知的交通标志相配属可以明显更高效地被计算，这是因为仅须考虑相对少量的数据点。得到配属的快速且高效的可计算性。

18、在优选的设计方案中，配属单元被构造成用于获知在预限定的尺度上的一维值作为可靠性值。尤其地，通过使用易于计算的一维值可以在规划自主或半自主的车辆的行为时实现进一步处理中的高的效率。例如，可以使用百分比值或十进制值。实现了高效的可计算性。

19、在优选的设计方案中，评估单元被构造成用于获知识别出的可见的交通标志的位置和读取的预先已知的交通标志的位置。配属单元被构造成用于基于所获知的位置来使识别出的可见的交通标志与读取的预先已知的交通标志相配属。优选地，读取和获知交通标志的位置。就此而言，配属尤其涉及标志的位置。然后，可以获知车辆的关于环境或关于地图数据的位置。对于大多数的应用情况，位置是在规划自主或半自主的车辆的行为中的先决条件。通过精确的位置知晓而可以延长规划范围。

20、在优选的设计方案中，配属单元被构造成用于使识别出的可见的交通标志的位置与读取的预先已知的交通标志的位置之间的均方距离最小。均方距离是一种可高效计算的误差度量，并且就此而言提供了找出配属的简单的可能性。

21、在优选的设计方案中，评估单元被构造成用于获知识别出的可见的交通标志的类别和读取的预先已知的交通标志的类别。配属单元被构造成用于基于所获知的类别来使识别出的可见的交通标志与读取的预先已知的交通标志相配属。在此，交通标志的类别被理解为交通标志的类型，尤其是鉴于交通标志的关于交通规则或其他规范的声明。交通标志的类别例如可以是停车标志、禁止驻停标志等。交通标志的该类型或类别在配属中被考虑。就此而言，进一步改进了在配属时的可靠性。实现了高效的配属。

22、在优选的设计方案中，评估单元被构造成用于获知识别出的可见的交通标志的取向和读取的预先已知的交通标志的取向。配属单元被构造成用于基于所获知的取向来使识别出的可见的交通标志与读取的预先已知的交通标志相配属。取向被理解为交通标志的定向，尤其是使用关于二维道路平面的取向。考虑交通标志在哪个方向上指向。取向被视为附加信息。得到在配属时的进一步改进的可靠性。通常可以从环境传感器的数据和地图数据高效地推导出取向。

23、车辆环境中的对象尤其可以是车辆、自行车骑手、行人、动物或静止的对象，例如位于道路上的汽车轮胎或交通标志等。环境尤其可以是车辆的周围环境或从车辆可看到的区域。周围环境也可以通过半径或其他的距离说明来限定。地图数据在此尤其是指对环境或关于街道、自行车道、人行道以及交通标志和其他对象等的区域的呈现。在此，地图数据可以以任意的格式存在。自主或半自主的车辆是计算机单元提供至少一部分行驶功能的车辆。交通标志是安置在道路的区域中的具有关于交通规则、环境中的对象和景点、目的地和距离、方向等信息的标志。