特許 7605907 ３次元マップの複雑度を動的に削減する方法およびシステム

(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】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】３次元マップの複雑度を動的に削減する方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/00 20060101AFI20241217BHJP

   G01C 21/28 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G08G1/00 D

G01C21/28

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023096986

(22)【出願日】2023-06-13

(65)【公開番号】P2024018974

(43)【公開日】2024-02-08

【審査請求日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】10 2022 207 771.7

(32)【優先日】2022-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】322007626

【氏名又は名称】コンチネンタル・オートナマス・モビリティ・ジャーマニー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス・エック

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン・ルートハルト

(72)【発明者】

【氏名】アンネマリー・アルブレヒト

(72)【発明者】

【氏名】シャンタール・フェルディナント

【審査官】佐々木 佳祐

(56)【参考文献】

【文献】韓国登録特許第１０－１０５１３１０（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０２２－１０５５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１７２３４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００

Ｇ０１Ｃ ２１／００－２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自車両（Ｅ）の移動と共に、自車両（Ｅ）において３次元マップから異なる高さでオーバーラップする道路を削減する方法において、
－前記自車両（Ｅ）の周辺環境を、少なくとも１つの周辺環境検出センサ（２）を用いて記録するステップ（Ｓ１）と；
－高さ情報を有する３次元マップを供給するステップ（Ｓ２）と；
－前記自車両（Ｅ）を前記３次元マップにおいて位置推定するステップ（Ｓ３）と；
－削減アルゴリズムを用いて、前記供給された３次元マップから異なる高さでオーバーラップする道路を削減することにより、削減された３次元マップを生成するステップ（Ｓ４）であって、前記削減された３次元マップは、自車両（Ｅ）が走行している道路、または、交通参加者が自車両（Ｅ）の周囲に位置している道路を含む、ステップ（Ｓ４）とを備える方法。

【請求項2】

前記３次元マップの削減は、前記３次元マップが、異なる高さでオーバーラップする道路を含まないように、行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記削減アルゴリズムがグラフ探索アルゴリズムに基づくことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記自車両（Ｅ）との近さ、前記自車両（Ｅ）の検出範囲、前記自車両（Ｅ）に対する高さ、道路の走行可能性および／または計画されたルートに基づいて、道路の関連性が決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記３次元マップに存在する道路を道路セクション（Ｒ１～Ｒ４）へと分割することを特徴とする、請求項１～４の何れか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記道路セクション（Ｒ１～Ｒ４）をそれら各々の高さ情報および／または推移に基づいて分割することを特徴とする、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

自車両（Ｅ）の移動と共に、自車両（Ｅ）において３次元マップから異なる高さでオーバーラップする道路を削減するシステム（１）において、前記自車両（Ｅ）の周辺環境を記録する少なくとも１つの周辺環境検出センサ（２）と、前記周辺環境検出センサ（２）の記録を評価する評価ユニット（３）と、高さ情報を有する３次元マップを供給する装置（５）と、前記自車両（Ｅ）を位置推定し、削減された３次元マップを生成するための削減アルゴリズムを適用する計算ユニット（４）とを備える、システム（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元マップの複雑度を動的に削減する方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

多くの自動運転システム（ＡＤシステム）は、複数の高さレベルが、例えば、複数階層を有する駐車場ビルまたはインターチェンジに存在する、周辺環境において機能するようには構成されていない。複数のレベルが存在するという概念はあるも一方、レベルとレベルの間の走行可能な通行路は、多くの場合、考慮されない。

【0003】

一般的な解決手段は、周辺環境モデル全体を、１つのレベルから次のレベルへと、マップを大きく転換することである。これは、周辺環境モデルの一貫性が欠けることになるため、問題を生じさせる可能性がある。また、異なる階層を明瞭に定義することができない環境が存在する。例えば、ランプのみからなる、複数階層を有する駐車場ビルが存在する。

【0004】

別の解決手段は、複数階層の３次元マップを直接送信することであり、全ての下流のＡＤコンポーネントはこの複雑な３次元マップを処理し、垂直方向にオーバーラップする道路を有するこの複雑な３次元マップを用いて行動を計画し実行する必要がある。従って、全ての下流のＡＤコンポーネントにおける複雑度は顕著に上昇し、その結果、例えば、技術および計算コストが上昇する。

【0005】

また、特許文献１には、道路を表示する方法であって、複数階層の３次元マップに基づいて、航法に用いられるべき道路を選択して表示する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】韓国特許第１０１０５１３１０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、３次元マップの複雑度を簡略化する方法およびシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本課題は独立請求項１および７により解決される。さらに有利な構成および実施形態は従属請求項の主題である。

【0009】

最初の検討は、大量のデータを処理できるように、３次元マップの高い複雑度に基づいて、運転支援および／または自動運転のための下流のシステムは非常に高い計算能力を備える必要があるというものであった。また、異なる高さを有する異なる階層に起因して、道路または所定の物体もしくは特徴は関連性を有すると分類されても、自車両が走行する高さレベルに関連しない場合、運転誤介入が生じる可能性がある。

【0010】

従って、本発明によると、自車両において３次元マップの複雑度を動的に削減する方法において、
－自車両の周辺環境を、少なくとも１つの周辺環境検出センサを用いて記録するステップと；
－異なる高さレベルを有する３次元マップを供給するステップと；
－自車両を３次元マップにおいて位置推定するステップと；
－削減アルゴリズムを用いて、作成された３次元マップを削減することにより、削減された３次元マップを生成するステップであって、削減された３次元マップが、好ましくは、道路を含み、道路が、現在自車両に関連するか、または、その一方、自車両に関連する他の交通参加者に関連する、ステップとを備える方法が提案される。

【0011】

周辺環境検出センサは、例えば、カメラ、レーダセンサ、ライダセンサまたは超音波センサであってよい。また、周辺環境を記録するために複数の同様および／または異なるセンサを使用することも考えられる。

【0012】

３次元マップは、例えば、データベースを介して供給されてよい。このデータベースには、対応する高さ情報を有する３次元マップが格納されており、車両により取り出すことができる。また、マップ情報に基づく３次元マップと、少なくとも１つの周辺環境検出センサのセンサデータとを融合させることも考えられる。この場合、周辺環境検出センサのセンサデータから周辺環境表現を作成し、評価することができる。

【0013】

使用される周辺環境検出センサに応じて他の周辺環境表現が生成される。単眼カメラかステレオカメラかの何れかであるカメラを用いる場合、周辺環境表現は、周辺環境の画像または画像シーケンスである。レーダセンサを用いる場合、周辺環境表現は、例えば、物体リストである。

【0014】

マップデータには、例えば、周辺環境の高さプロファイルならびに道路の推移および数に関する情報が含まれる。これらマップデータは、例えば、車両内部または車両外部のデータベースに存在してよく、このデータベースを介して供給されてよい。また、航法データを使用することも考えられる。データベースが車両外部に構成されている場合、データは、車両対Ｘ通信装置（Ｖ２Ｘ通信装置）を用いて送信され、この場合、車両はこれに対応するＶ２Ｘ通信装置を備える。

【0015】

本発明に照らすと、動的に削減するとは、車両の移動と共に、関連する道路または道路セクションが連続的に変化することを意味する。従って、センサの各検出サイクルの際および／または３次元マップにおける自車両の各位置推定サイクルの際に、道路または道路セクションの関連性がチェックされ、３次元マップは、例えば、変化した自車両の位置に適合され、このようにして、３次元マップは動的に削減される。

【0016】

削減アルゴリズムは、異なる高さ情報を有する潜在的にオーバーラップしている道路を含む３次元マップを扱い、そして、異なる高さ情報に基づきオーバーラップしている道路を含まない、削減された道路マップを出力する。最小のプレビューまたは最小のレビューを確保するために、削減されたマップは、道路毎に、自車両の現在の道路を始点として構築され、終点に到達するまで、全ての方向において拡張される。そのような終点に到達するのは、道路または道路セクションを最早追加できない場合であり、これは、最初の３次元マップが終了するか１つまたはさらなる道路（または道路セクション）を追加できないからであるか、１つまたは複数の道が、異なる高さ情報を有するオーバーラップを生じさせることになるからの何れかである。これから先に続く全ての道路が、削減された道路モデルに既に追加されている場合にも、終点に到達する。アルゴリズムは、拡大を制御するために、異なる優先順位を道路（セクション）に割り当て、その結果、関連性を有する道路が優先される。

【0017】

特に好ましくは、３次元マップの削減は、３次元マップが、異なる高さでオーバーラップする道路または道路セクションを含まないように、行われる。

【0018】

好ましい構成において、削減アルゴリズムはグラフ探索アルゴリズムである。特に好ましくは、グラフ探索アルゴリズムは、ダイクストラアルゴリズムまたは幅探索であってよい。ダイクストラアルゴリズムは、一般に、グラフにおいて、現在の始点ノードから出発して最高優先順位を有するエッジを常に辿る。幅探索または幅優先探索（ＢＦＳ）においては、始点から出発して、まず、始点からエッジを介して直接到達可能な全てのノードを調べる。その後、これらのノードから出発して、これらのノードから直接到達可能なさらなるノードを調べる。

【0019】

さらなる好ましい実施形態において、自車両との近さ、自車両の検出範囲、自車両に対するレベルおよび／または道路の走行可能性に基づいて、道路の関連性が決定される。一般に、道路または道路セクションの関連性は、移動距離に関係して道路または道路セクションが自車両から遠ざかるほど低下する。自車両の周りと同じレベルに直接位置する近傍の道路は、高い関連性を有し、従って、削減されたマップへの追加に関して高い優先順位を有する。また、走行可能と特徴付けられている道路および／または計画されたルート上に位置する道路は高い関連性を有する。これは、例えば、自車両の走行方向に交通方向を有する道路、車線または道路セクションであってよい。

【0020】

さらに、好ましくは、３次元マップに存在する道路を道路セクションへと分割する。道路セクションへと分割することは有利であるのは、このようにして、これから先の道路の変化に対してより良好に対応することができ、３次元マップを高精度で削減することができるからである。

【0021】

特に好ましくは、道路セクションをそれら各々のレベルおよび／または推移に基づいて分割する。これから先の道路が、例えば、上り勾配の推移を有している場合、上り勾配手前までの道路セクションと上昇勾配以降の道路セクションとに分割されてよい。また、セクションは、例えば、道路の交差点または分岐において導入されてよい。

【0022】

さらに、本発明によると、自車両において３次元マップの複雑度を削減するシステムにおいて、自車両の周辺環境を記録する少なくとも１つの周辺環境検出センサと、周辺環境検出センサの記録を評価する評価ユニットと、３次元マップを供給する装置と、自車両を位置推定し、削減された３次元マップを生成するための削減アルゴリズムを適用する計算ユニットとを備えるシステムが提案される。評価ユニットは、別体の要素または周辺環境検出センサの構成要素として構成されてよい。計算ユニットは、好ましくは、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：エレクトロニックコントロールユニット）またはＡＤＣＵ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：自動運転制御ユニット）である。３次元マップを供給する装置は、例えば、車両内部または車両外部のデータベースであってよい。代替的に、この装置は、周辺環境検出センサのセンサデータの周辺環境表現を、取り出されたかまたはデータベースを介して供給されたマップデータと融合させるように構成されてよい。この場合、この装置は、別体の計算ユニットとして構成されてよい。また、既に設けられている計算ユニット、例えば、ＡＤＣＵにおいて融合を行うことも考えられる。

【0023】

さらなる有利な構成が図面の対象である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る方法のフロー図を概略的に示す。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るシステムを概略的に示す。

【図3】図３は、従来技術に係る３次元マップを概略的に示す。

【図4】図４は、従来技術に係る３次元マップを概略的に示す。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る３次元マップを概略的に示す。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る３次元マップを概略的に示す。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る３次元マップを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、本発明の実施形態に係る方法のフロー図を概略的に示す。ステップＳ１において、自車両の周辺環境を、少なくとも１つの周辺環境検出センサを用いて記録する。さらなるステップＳ２において、高さ情報を有する３次元マップを供給する。その次に、ステップＳ３において、自車両Ｅを３次元マップにおいて位置推定する。ステップＳ４において、削減アルゴリズムを用いて、供給された３次元マップを削減することにより、削減された３次元マップを生成し、削減された３次元マップが、好ましくは、道路を含み、この道路が、現在自車両Ｅまたはさらなる交通参加者に関連し、これら交通参加者は、その一方で、自車両に関連する。

【0026】

図２は、本発明の実施形態に係るシステムを概略的に示す。自車両Ｅにおいて３次元マップの複雑度を削減するシステム１は、自車両Ｅの周辺環境を記録する少なくとも１つの周辺環境検出センサ２と、周辺環境検出センサ２の記録を評価する評価ユニット３と、３次元マップを供給する装置５と、自車両Ｅを位置推定し、削減された３次元マップを生成するための削減アルゴリズムを適用する計算ユニットとを備える。ここで、これら要素はデータコネクションＤを介して互いに接続されている。このデータコネクションＤは、有線または無線で構成されてよい。ここで、データベース５は、車両内部または車両外部の何れかに設けられてよい。評価ユニット３は、別体の要素としてまたは周辺環境検出センサ２の構成要素として構成されてよい。計算ユニット４は、好ましくは、ＥＣＵまたはＡＤＣＵである。この好ましい構成において、システムは、３次元マップを供給するデータベースを装置５として備える。また、センサデータとマップデータとの融合を用いて３次元マップを作成することも考えられる。

【0027】

図３は、従来技術に係る３次元マップを概略的に示す。本図において、３次元マップの道路は異なる道路セクションＲ１～Ｒ４に分割されている。また、本図においては歩行者Ｐが検出され、３次元マップに入力されている。さらに、歩行者Ｐの軌道Ｔが予測されている。ここで、道路セクションＲ１，Ｒ４は異なる高さレベルに位置している。本図および現在の技術水準に基づくと、システムは、歩行者Ｐが自車両Ｅよりも高くに位置するレベルに存在しているものと推測してしまうが、これは、３次元マップの鳥瞰図では、歩行者が通常ならば自車両Ｅと同じレベルで検出されても、自車両がそこに位置推定されたＲ１よりも高くに位置する道路セクションＲ４をもまた、歩行者は横切るからである。従って、この場合、誤解釈が生じ、これによりＡＤシステムの誤反応または反応欠如が生じる可能性がある。

【0028】

図４は、従来技術に係る３次元マップを概略的に示す。本図は図３の描写に対応する。ここでは、Ｒ２はランプであり、このランプは、道路セクションＲ１のレベルから、より高くに位置するレベルの道路セクションＲ３，Ｒ４に至る。これは、従来技術により下流のＡＤまたはＡＤＡＳシステムに送信される３次元マップの描写である。

【0029】

図５は、本発明の実施形態に係る３次元マップを概略的に示す。本図において、自車両Ｅは道路セクションＲ１に位置している。３次元マップを削減することにより、この時点では道路セクションＲ１，Ｒ２，Ｒ３のみが３次元マップに含まれている。道路セクションＲ４は、削減により、３次元マップから削除されてしまっているが、これは、Ｒ４は、この場合、Ｒ１と交差しているが、高くに位置するレベルにおいて交差しているためである。従って、この状況において、Ｒ４は自車両Ｅには関連しない。

【0030】

図６は、本発明の実施形態に係る３次元マップを概略的に示す。本図において、自車両Ｅは道路セクションＲ１から道路セクションＲ２へと移動完了している。削減された３次元マップにおいてＲ１は最早出力されないのは、Ｒ１は車両に関連しないためである。Ｒ１およびＲ４は、図２または３のように、異なるレベルで明らかにオーバーラップするものである。これに関して、ここでは、Ｒ４が共に出力されているが、これは、Ｒ４およびＲ３は同じレベルに位置しており、自車両のこれから先の走行に潜在的に関連するからである。

【0031】

図７において、本発明の実施形態に係る３次元マップの概略図が再び示される。ここでは、自車両Ｅは道路セクションＲ３，Ｒ４に位置している。削減された３次元マップにおいて、Ｒ１は、Ｒ４が出力されているため、再び破棄されている。

【0032】

一般に、図５～７は冒頭部に記載されている３次元マップの動的な削減を説明しているが、これは、自車両Ｅは、各図において、各々これから先に移動し、これに応じて異なる道路セクションＲ１～Ｒ４が自車両Ｅに関連し、３次元マップがこれに応じて削減されているからである。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下も含む。
１．
自車両（Ｅ）において３次元マップの複雑度を動的に削減する方法において、
－前記自車両（Ｅ）の周辺環境を、少なくとも１つの周辺環境検出センサ（２）を用いて記録するステップ（Ｓ１）と；
－高さ情報を有する３次元マップを供給するステップ（Ｓ２）と；
－前記自車両（Ｅ）を前記３次元マップにおいて位置推定するステップ（Ｓ３）と；
－削減アルゴリズムを用いて、前記供給された３次元マップを削減することにより、削減された３次元マップを生成するステップであって、前記削減された３次元マップが、好ましくは、道路を含み、前記道路が、現在前記自車両（Ｅ）に関連するか、または、その一方、前記自車両に関連する交通参加者に関連する、ステップ（Ｓ４）とを備える方法。
２．
前記３次元マップの削減は、前記３次元マップが、異なる高さでオーバーラップする道路を含まないように、行われることを特徴とする、上記１に記載の方法。
３．
前記削減アルゴリズムがグラフ探索アルゴリズムに基づくことを特徴とする、上記１に記載の方法。
４．
前記自車両（Ｅ）との近さ、前記自車両（Ｅ）の検出範囲、前記自車両（Ｅ）に対する高さ、道路の走行可能性および／または計画されたルートに基づいて、道路の関連性が決定される上記１に記載の方法。
５．
前記３次元マップに存在する道路を道路セクション（Ｒ１～Ｒ４）へと分割することを特徴とする、上記１～４の何れか１つに記載の方法。
６．
前記道路セクション（Ｒ１～Ｒ４）をそれら各々の高さ情報および／または推移に基づいて分割することを特徴とする、上記４に記載の方法。
７．
自車両（Ｅ）において３次元マップの複雑度を動的に削減するシステム（１）において、前記自車両（Ｅ）の周辺環境を記録する少なくとも１つの周辺環境検出センサ（２）と、前記周辺環境検出センサ（２）の記録を評価する評価ユニット（３）と、高さ情報を有する３次元マップを供給する装置（５）と、前記自車両（Ｅ）を位置推定し、削減された３次元マップを生成するための削減アルゴリズムを適用する計算ユニット（４）とを備える、システム（１）。

【符号の説明】

【0033】

１ システム
２ 周辺環境検出センサ
３ 評価ユニット
４ 計算ユニット
５ 装置
Ｄ データコネクション
Ｅ 自車両
Ｐ 歩行者
Ｒ１～Ｒ４ 道路セクション
Ｓ１～Ｓ７ 方法ステップ
Ｔ 歩行者の軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】