特許 6861511 地図を構築するための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861511

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】地図を構築するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G09B 29/00 20060101AFI20210412BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G09B29/00 Z

   G08G1/00 A

【請求項の数】3

【外国語出願】

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-244251(P2016-244251)

(22)【出願日】2016年12月16日

(65)【公開番号】特開2017-111448(P2017-111448A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2019年8月30日

(31)【優先権主張番号】10 2015 225 472.0

(32)【優先日】2015年12月16日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】カーステン ハスベルク

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２２８６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８５２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｂ２３／００−２９／１４

Ｇ０８Ｇ １／００−９９／００

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２

Ｇ０１Ｓ１３／００−１３／９５

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｇ０６Ｔ１１／６０−１３／８０

Ｇ０６Ｔ１７／０５

Ｇ０６Ｔ１９／００−１９／２０

Ｇ０１Ｃ２１／００−２１／３６

Ｇ０１Ｃ２３／００−２５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍ３）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地図を構築するための方法であって、
少なくとも１つの車両（１００）の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを、検出手段（１１１）によって検出するステップと、
前記少なくとも２つの周辺データセットを、評価手段（１１２）によって評価するステップと、
少なくとも２つの部分地図を、部分地図構築手段（１１３）によって構築するステップと、
前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を、伝送手段（１１４）によって伝送するステップと、
前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を、受信手段（２０１）によって受信するステップと、
前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図から地図を、地図構築手段（２０２）によって構築するステップと、
を含んでおり、
前記検出手段（１１１）によって、前記少なくとも２つの周辺データセットは、それぞれ、当該少なくとも２つの周辺データセットがそれぞれ少なくとも１つの周辺特徴を含むように検出され、かつ、前記少なくとも１つの周辺特徴は、前記少なくとも１つの車両（１００）と自身との相対距離と共に検出され、
前記評価手段（１１２）によって、前記少なくとも２つの検出された周辺データセットは、前記少なくとも１つの周辺特徴との相対距離を用いて前記少なくとも１つの車両（１００）の少なくとも２つの位置及び／又は少なくとも２つの位置経路が決定されるように評価され、
前記各位置経路は、少なくとも１つの始点位置と終点位置とを含んでおり、
前記部分地図構築手段（１１３）によって、前記少なくとも２つの検出された周辺データセット、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット、並びに、前記少なくとも１つの車両（１００）の前記少なくとも２つの位置及び／又は前記少なくとも２つの位置経路を利用して、前記少なくとも２つの部分地図は構築され、
前記地図構築手段（２０２）によって、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの構築された部分地図からの前記地図の構築は、前記少なくとも２つの評価された周辺データセットが、前記少なくとも１つの車両（１００）の前記少なくとも１つの周辺特徴及び前記少なくとも２つの位置経路を含むように行われ、
前記地図構築手段（２０２）によって、前記地図の構築のために、前記少なくとも２つの位置経路のそれぞれが重み付けされ、重み付けされた前記少なくとも２つの位置経路から１つの平均位置経路が算出されることによって、前記少なくとも２つの位置経路は１つの位置経路に最適化される、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの構築された部分地図は、車両外部計算ユニット（２００）に伝送される、請求項１記載の方法。

【請求項3】

地図の構築のための車両（１００）用システムであって、
少なくとも１つの車両の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを検出する検出手段（１１１）、
前記少なくとも２つの周辺データセットを評価する評価手段（１１２）、
前記少なくとも２つの周辺データセット及び前記少なくとも２つの評価された周辺データセットから少なくとも２つの部分地図を構築する部分地図構築手段（１１３）、及び、
前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を伝送する伝送手段（１１４）
を備える、複数のデータセットの検出、評価及び伝送のための伝送装置（１１０）と、
少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を受信する受信手段（２０１）、及び、
前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図から地図を構築する地図構築手段（２０２）
を備える、複数のデータセットの受信及び地図の構築のための受信装置（２００）と、
を含んでおり、
前記検出手段（１１１）は、前記少なくとも２つの周辺データセットを、それぞれ、当該少なくとも２つの周辺データセットがそれぞれ少なくとも１つの周辺特徴を含むように検出し、かつ、前記少なくとも１つの周辺特徴を、前記少なくとも１つの車両（１００）と自身との相対距離と共に検出し、
前記評価手段（１１２）は、前記少なくとも２つの検出された周辺データセットを、前記少なくとも１つの周辺特徴との相対距離を用いて前記少なくとも１つの車両（１００）の少なくとも２つの位置及び／又は少なくとも２つの位置経路が決定されるように評価し、
前記各位置経路は、少なくとも１つの始点位置と終点位置とを含んでおり、
前記部分地図構築手段（１１３）は、前記少なくとも２つの検出された周辺データセット、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット、並びに、前記少なくとも１つの車両（１００）の前記少なくとも２つの位置及び／又は前記少なくとも２つの位置経路を利用して、前記少なくとも２つの部分地図を構築し、
前記地図構築手段（２０２）は、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの構築された部分地図からの前記地図の構築を、前記少なくとも２つの評価された周辺データセットが、前記少なくとも１つの車両（１００）の前記少なくとも１つの周辺特徴及び前記少なくとも２つの位置経路を含むように行い、
前記地図構築手段（２０２）は、前記地図の構築のために、前記少なくとも２つの位置経路のそれぞれを重み付けし、重み付けされた前記少なくとも２つの位置経路から１つの平均位置経路を算出することによって、前記少なくとも２つの位置経路を１つの位置経路に最適化する、
ことを特徴とする、地図の構築のための車両（１００）用システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地図を構築するための方法及び装置に関している。

【背景技術】

【0002】

独国特許出願公開第１０２０１３２０８５２１号明細書（ＤＥ１０２０１３２０８５２１Ａ１）には、デジタル道路モデルの集団学習と構築のための方法が開示されている。ここでは多数の車両から、複数の軌道データと認識データが検出される。ここでは、対応付けすべき相応の軌道点に対して、特徴パターンと確率場特徴パターンとが形成され、これらが対応付け仮説の形成のために相関付けされることで、複数の軌道データ間の対応付けが構築されている。これらの対応付けに基づいて、並びに、オドメトリー及び位置検出に基づいて、情報図表が形成され、付属する最適化問題が、最適な軌道点の推定のために解かれる。検出された認識データは、高精度な道路モデルを構築するために、推定された軌道点に基づいて評価され、統合されて合成される。

【0003】

独国、フライブルグ７９１１０、フライブルグ大学コンピュータ科学科所属のGiorgio Grisetti, Rainer Kuemmerle, Cyrill Stachniss, Wolfram Burgardによる文献「A Tutorial on Graph-Based SLAM」には、そのような図表ベースのＳＬＡＭ技法の一般的説明が開示されている。それらは、自己位置推定と地図構築とを同時に行う方法、即ち、ＳＬＡＭ（simultaneous localization and mapping）技法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１３２０８５２１号明細書

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】文献「A Tutorial on Graph-Based SLAM」、独国、フライブルグ７９１１０、フライブルグ大学コンピュータ科学科所属 Giorgio Grisetti, Rainer Kuemmerle, Cyrill Stachniss, Wolfram Burgard共著

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

発明の開示
地図を構築するための本発明に係る第１の方法は、少なくとも１つの車両の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを検出するステップと、前記少なくとも２つの周辺データセットを評価するステップと、少なくとも２つの部分地図を構築するステップとを含んでいる。さらに本発明に係る方法は、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を伝送するステップと、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を受信するステップと、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図から地図を構築するステップとを含んでいる。

【0007】

地図を構築するための複数のデータセットを伝送する本発明に係る第２の方法は、少なくとも１つの車両の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを検出するステップと、前記少なくとも２つの周辺データセットを評価するステップと、前記少なくとも２つの周辺データセット及び前記少なくとも２つの評価された周辺データセットから少なくとも２つの部分地図を構築するステップと、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図を伝送するステップとを含んでいる。

【0008】

地図を構築するための複数のデータセットを受信する本発明に係る第３の方法は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を受信するステップと、前記少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの部分地図から地図を構築するステップとを含んでいる。

【0009】

地図とは、本発明に係る方法に関しては、視覚型の媒体とも、また、例えば計算ユニットのメモリ内に存在する、（デジタル）地図を構築するためのデータとも、あるいは、例えばルート計算のような地図支援型の計算演算を実施するためのデータとも理解されたい。

【0010】

その場合の部分地図とは、少なくとも１つの車両の複数のセンサの領域を含む地図と理解されたい。従って、例えば、同じ軌道に沿って２つの異なる車両によって作成される複数のデータに基づいているにも拘わらず、異なる領域を含む２つの部分地図が構築されることが考えられるが、このことは例えば異なる複数のセンサに関連していると考えられる。さらに２つの部分地図は、同じ車両が同じ軌道を２回走行した場合であっても、例えば部分地図の利用に必要とされる周辺データセットの検出に影響を与える異なった天候状態が存在していた場合には異なり得る。それに対して（完全な）地図とは、いわば、前述した部分地図と比べて、例えば１つの車両のセンサ領域を越えるより広い領域を含むものと理解されたい。

【0011】

本発明に係る方法の利点は、デジタル地図が一連の量産車両によって構築される点にある。このことは、個別の地図構築車両の代わりに、基本的に各車両を、次のようにすることで、地図の構築のために利用できることを意味する。即ち、地図の構築に関連した複数のデータを各車両で収集し、引き続き公知の方法に従って効果的かつ資源節約的に外部計算ユニットに伝送し、そこでこれらのデータから地図を構築するようにすることである。この場合には大きな利点として、図表ベースのＳＬＡＭ技法に基づく既存の方法が、開示された方法により、個々の方法ステップを新規に構造化することで相応に拡張されることが分かった。

【0012】

好ましくは、少なくとも２つの周辺データセットは、それぞれ、当該少なくとも２つの周辺データセットがそれぞれ少なくとも１つの周辺特徴を含むように検出され、少なくとも１つの周辺特徴は、少なくとも１つの車両と自身との相対距離と共に検出される。

【0013】

好ましくは、少なくとも２つの検出された周辺データセットは、少なくとも１つの車両の少なくとも２つの位置及び／又は少なくとも２つの位置経路が決定されるように評価される。

【0014】

好ましくは、少なくとも１つの車両の前記少なくとも２つの位置及び／又は少なくとも２つの位置経路は、少なくとも１つの周辺特徴との相対距離を用いて決定される。

【0015】

特に好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの部分地図は、構築のために少なくとも２つの検出された周辺データセットと、少なくとも２つの評価された周辺データセットとを利用するようにして構築される。

【0016】

特に好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの部分地図は、構築のために少なくとも２つの検出された周辺データセット、少なくとも２つの評価された周辺データセット、並びに、少なくとも１つの車両の少なくとも２つの位置及び／又は少なくとも２つの位置経路を利用するようにして構築される。

【0017】

好ましくは、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの構築された部分地図は、車両外部計算ユニットに伝送される。

【0018】

好ましくは、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの構築された部分地図からの前記地図の構築は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び／又は少なくとも２つの部分地図が、地図の構築のために最適化されるようにして行われる。

【0019】

特に好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの構築された部分地図からの前記地図の構築は、前記少なくとも２つの評価された周辺データセットが、少なくとも１つの車両の少なくとも１つの周辺特徴及び少なくとも２つの位置経路を含むように行われ、但し、各位置経路は、少なくとも１つの始点位置と終点位置とを含んでおり、さらに、地図の構築のために、少なくとも２つの位置経路が１つの位置経路に最適化される。

【0020】

好ましくは、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び前記少なくとも２つの構築された部分地図からの前記地図の構築は、地図の構築のために、少なくとも２つの位置経路が１つの位置経路に最適化されるように行われ、その際、少なくとも２つの位置と少なくとも１つの周辺特徴との間の距離が最適化される。

【0021】

本発明に係る、複数のデータセットの検出、評価及び伝送並びに地図の構築のための車両用装置は、少なくとも１つの車両の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを検出する検出手段と、少なくとも２つの周辺データセットを評価する評価手段と、少なくとも２つの周辺データセット及び少なくとも２つの評価された周辺データセットから少なくとも２つの部分地図を構築する構築手段と、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を伝送する伝送手段とを含んでいる。

【0022】

さらに本発明に係る、複数のデータセットの受信及び地図の構築のための装置は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を受信する受信手段と、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図から地図を構築する構築手段とを含んでいる。

【0023】

好ましくは本発明に係る装置は、請求項４から１２いずれか１項記載の方法を実施するように構成されている。

【0024】

本発明の好ましい改善形態は、従属請求項に記載されており、また下記において説明されている。

【0025】

本発明の実施形態は図面に示され、以下の明細書で詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係る、複数のデータセットの検出、評価及び伝送並びに地図の構築のための車両用装置の純粋な一例を示した図。

【図2】本発明に係る、複数のデータセットの受信及び地図の構築のための装置の純粋な一例を示した図。

【図3】フローチャートの形態の一実施例。

【発明を実施するための形態】

【0027】

発明を実施するための形態
図１には、本発明に係る、複数のデータセットの検出、評価及び伝送並びに地図の構築のための車両１００用の装置１１０が例示的に示されている。ここでは、装置１１０は、一方では、少なくとも１つの車両の周辺を表す少なくとも２つの周辺データセットを検出する検出手段１１１を含んでいる。ここでは、複数の検出手段１１１自体も、それらが対応する複数のセンサ、例えばビデオセンサ及び／又はレーダセンサ及び／又はライダセンサ及び／又は超音波センサを含んでいることで利用可能である。さらに複数の検出手段１１１は、それらが既存のセンサ１０１と接続されるか、又は、車両１００の内外に組み込まれるセンサ１０１と接続され、これらが周辺特徴の検出に使用されるように構成されていてもよい。

【0028】

周辺とは、少なくとも１つの車両１００のセンサ１０１，１１１によって検出可能であるあらゆるもの、例えば道路経路、道路近傍の建物、交通標識などの交通インフラの構成要素、森、海、山などの周辺特徴などと理解されたい。この場合、可能な方法のために必要になる特徴の関連性は、少なくとも１つの車両１００の周辺を検出するセンサタイプにも依存する。

【0029】

さらに装置１１０は、少なくとも２つの周辺データセットを評価する評価手段１１２を含んでいる。この場合、周辺データセットは、例えばデータセットに含まれる周辺が、周辺特徴の形態で抽出され、指定され、又は、評価手段１１２のメモリ及び／又は装置１１０若しくは車両１００の他のメモリに格納されることで評価される。さらに評価手段１１２は、例えば抽出された周辺特徴を利用して図表が、即ち、少なくとも１つの車両１００が走行する及び／又は走行した生じ得る軌道が、構築又は算出されるように構成されている。このことは例えば、検出手段１１１を用いて車両１００周辺から検出された周辺特徴を、例えば各特徴の検出される順序を考慮し、及び／又は、車両１００から各特徴までの距離を考慮して相応に構造化するように行ってもよい。

【0030】

さらに、評価手段１１２は、例えば複数の周辺データセットを圧縮できるように構成されており、それによってこれらの周辺データセットは容易に伝送できる。この伝送は、装置１１０が含む及び／又は車両１００が含む既存の手段１１１，１１２，１１３，１１４への周辺データセットの転送とも、例えば伝送手段１１４を用いた、外部計算ユニットへのデータセットの伝送とも、理解されたい。データの圧縮とは、電子的なデータ処理において慣用されている通常の圧縮法又は通常のデータ圧縮プログラムによる通常の電子データの圧縮とも、（方法に関連する）個別の特徴が抽出され、それらのみが既述のように伝送又は転送されるデータセットの低減とも、理解されたい。

【0031】

さらに、装置１１０は、少なくとも２つの周辺データセット及び少なくとも２つの評価された周辺データセットから少なくとも２つの部分地図を構築する構築手段１１３を含んでいる。ここでは未処理の周辺データセットも、処理済みの例えば抽出された周辺特徴の形態のデータセットも使用される。少なくとも２つの周辺データセットの使用によって、各周辺データセット、及び、この周辺データセットから抽出された周辺特徴が当該地図の構築のために使用されることで、少なくとも２つの部分地図が構築される。その場合には、例えば少なくとも１つの車両１００の軌道の経路、及び、使用する周辺特徴と少なくとも１つの車両１００との間の距離を、構築のための計算に使用することで１つの地図が構築可能になる。この場合、１つの地図及び／又は部分地図を構築するための通常のプログラムを用いることも可能であるし、未処理の周辺データセット及び／又は抽出した周辺特徴及び／又は圧縮したデータセットが使用できる専用プログラムを用いることも可能である。

【0032】

さらに、装置１１０は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を伝送する伝送手段１１４を含んでいる。この場合、例えばデータの伝送の前に、評価手段１１２を用いることによって又は当該伝送手段１１４に含まれるそのために設けられた手段を用いることによって、それらを再度圧縮することが可能である。さらに伝送手段１１４は、この手段自体が複数のデータを、例えば無線接続毎に伝送できるように相応に構成されていてもよいし、及び／又は、（圧縮された）データセットの伝送及び／又は（圧縮された）部分地図の伝送を実施するために、少なくとも１つの車両１００内の既存の伝送手段にもアクセスできるように構成されていてもよい。

【0033】

図２には、本発明に係る、複数のデータセットの受信及び地図の構築のための装置２００が例示的に示されている。この装置２００は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図を受信する受信手段（２０１）を含んでいる。

【0034】

さらに、この装置２００は、少なくとも２つの評価された周辺データセット及び少なくとも２つの部分地図から地図を構築する構築手段２０２を含んでいる。この場合、受信されて評価された周辺データセット、及び、受信した部分地図は統合され、それによって、部分地図内に含まれる図表から個別の図表が形成され、この図表が、受信した周辺データセット及び受信した部分地図に基づいて最適化される。この最適化は、例えば、個別の図表が重み付けされ、そこから平均図表が算出されることで行われてもよい。少なくとも１つの車両１００の個別の部分地図及び最適化された図表に基づいて、最後に最終地図が構築される。

【0035】

図３には、本発明に係る方法のフローチャートが例示的に示されている。

【0036】

ステップ３００において、この方法は開始される。

【0037】

ステップ３０１では、少なくとも１つの車両１００の周辺が、少なくとも２つの周辺データセットの形態で少なくとも２回検出される。

【0038】

ステップ３０２では、少なくとも２つの周辺データセットから、周辺特徴が抽出される。

【0039】

ステップ３０３では、少なくとも２つの周辺データセット及び各抽出された周辺特徴から、少なくとも２つの部分地図が構築され、これらの部分地図は、例えば少なくとも１つの車両１００の軌道の形態のそれぞれ１つの図表を含んでいる。

【0040】

ステップ３０４では、複数の周辺データセットが圧縮される。

【0041】

ステップ３０５では、圧縮された複数の周辺データセット及び構築された部分地図が外部の計算ユニットに伝送される。これは例えば、少なくとも１つの車両１００から通信コネクションを用いて、当該少なくとも１つの車両１００から伝送されたデータが受信できることを達成し得るサーバであってもよい。

【0042】

ステップ３０６では、圧縮された周辺データセット及び構築された部分地図が、外部計算ユニットによって受信される。

【0043】

ステップ３０７では、個別の図表が統合され、そこから最適化された図表が算出される。最後に、最適化された図表、受信された周辺特徴及び部分地図から、最終的な地図が構築される。

【0044】

ステップ３０８において、この方法は終了する。

【図1】

【図2】

【図3】