实时动态高精度地图生成系统、生成方法及智能交通系统

1.本发明涉及自动驾驶技术领域，特别是一种实时动态高精度地图生成系统、生成方法及智能交通系统。


背景技术：

2.随着汽车保有量的持续增加，交通拥挤、大气污染、能源危机等问题不断出现，严重制约了经济和社会的可持续发展。以现代智能汽车为核心，基于人工智能、互联网、大数据和云计算技术，具有高度智能化的新型智能交通系统是解决这些问题的根本途径。近年来，伴随着人工智能及通讯领域的快速发展，自动驾驶技术得以迅速进步，逐步从试验走向应用，并且开始逐渐推广。汽车自动驾驶及车联网技术高度融合了现代传感器、信息处理、通讯网络、运动控制等技术，逐步实现安全可靠的无人驾驶。
3.自动驾驶技术在飞速发展的同时，也受到道路环境复杂、通讯技术及装备未能及时更新、研发制造成本巨大等因素的制约，影响了自动驾驶技术的应用与推广。现有技术主要存在以下问题：
4.1)自动驾驶车辆应对、处理复杂路况及突发状况的能力不足；
5.2)自动驾驶技术研发过分注重单车智能，一定程度上忽略了车路协同技术的潜力，影响了自动驾驶技术的应用与推广；
6.3)当前的高精度地图仅仅对静态实物进行建模和存储，并未考虑将动态信息、交通信号灯控制信息融合进去，信息容量严重不足，技术路线缺乏创新性；
7.4)高精度地图轻量化技术虽然正在不断发展，但高精度地图在应用时主要还是预先制作完成并存储后调用，忽视了对于实时建模与传输技术的发展与应用，无法实现实时动态高精度地图的随建随传、动静信息融合等，难以推广应用。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种实时动态高精度地图生成系统、生成方法及智能交通系统，可实现实时动态高精度地图的随建、随传、随用，将动静信息融合，拓展了信息容量，充分强调实时性，用于指导车辆驾驶行为，能提高自动驾驶车辆应对、处理复杂路况及突发状况的能力，有利于自动驾驶技术的应用与推广。
9.本发明采用如下技术方案：
10.实时动态高精度地图生成系统，包括传感器组、主控制器、从属控制器、道路交通设备及信号发射端，从属控制器与道路交通设备通信连接，主控制器与传感器组、从属控制器及信号发射端通信连接；
11.传感器组包括多个传感器，用于采集特定区域内交通信息传输至主控制器；所述特定区域内，在多个不同信息采集位置分别设置传感器，在同一信息采集位置设置用于采集不同交通信息或以不同方式采集相同交通信息的多个不同类型的传感器；
12.从属控制器用于对特定区域内的道路交通设备进行工作状态监测及控制，并实时
将道路交通设备状态信息传输至主控制器；
13.主控制器用于：接收传感器组采集的交通信息及从属控制器采集的道路交通设备状态信息；将传感器组的多个传感器采集的交通信息进行融合，构建特定区域实时静态地图；基于传感器组采集的交通信息针对特定区域进行移动目标识别，并预测移动目标的移动轨迹、速度，生成动态路况信息；将特定区域实时静态地图、动态路况信息及道路交通设备状态信息进行融合，生成特定区域实时动态高精度地图；完成地图数据的轻量化工作；将特定区域实时动态高精度地图传输至信号发射端；
14.信号发射端用于将主控制器生成的特定区域实时动态高精度地图传输出去。
15.进一步地，所述传感器组包括固态激光雷达及摄像头。
16.进一步地，所述实时动态高精度地图生成系统包括多个信号发射端。
17.进一步地，所述道路交通设备包括交通信号灯和/或交通信号灯控制柜。
18.智能交通系统，包括上述的实时动态高精度地图生成系统以及车载终端，车载终端用于接收信号发射端传输的特定区域实时动态高精度地图，并借助车载传感器、定位装置、导航地图信息完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，进而指导驾驶行为。
19.实时动态高精度地图生成方法，基于上述的实时动态高精度地图生成系统，包括：
20.通过传感器组的多个传感器采集特定区域内的交通信息进行融合，构建特定区域实时静态地图；
21.根据传感器组采集的交通信息，基于移动目标识别算法对采集信息进行处理，针对特定区域进行移动目标识别，并基于目标跟踪算法对移动目标进行跟踪并预测移动目标的移动轨迹、速度，生成动态路况信息；
22.通过从属控制器接收道路交通设备的状态信息；
23.将特定区域实时静态地图、动态路况信息及道路交通设备的状态信息进行融合，生成特定区域实时动态地图，高精度并以设定频率对特定区域实时动态高精度地图进行更新；
24.完成地图数据的轻量化工作后，将特定区域实时动态高精度地图传输至信号发射端，信号发射端将特定区域实时动态高精度地图传输出去；
25.车载终端在与特定区域相对应的特定活动范围内实时接收信号发射端传输出来的特定区域实时动态高精度地图，并在接收到特定区域实时动态高精度地图后即时完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，以指导驾驶行为。
26.进一步地，所述地图数据的轻量化工作与地图构建过程同步进行，地图数据的轻量化工作在开始构建地图时启动，在完成地图构建后同步完成。
27.进一步地，所述车载终端在完成特定区域实时动态高精度地图特征局部匹配过程中，借助特定信息实现地图数据的快速匹配，所述特定信息包括导航地图信息、车载终端所在车辆的自身传感器信息及定位信息，通过结合特定信息判断车辆自身距离信号发射端的距离及方位来缩小匹配范围。
28.进一步地，所述特定区域实时动态高精度地图的更新频率根据特定区域内所有移动目标的移动速度设定，移动目标的移动速度相对较快则设定相对较高的更新频率，相对
较慢则设定相对较低的更新频率。
29.进一步地，所述车载终端通过时间戳评估接收到的特定区域实时动态高精度地图信息的实时性。
30.由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
31.第一，将特定区域静态环境信息、动态路况信息及道路交通设备控制状态信息融合进高精度地图，动静信息融合，对特定区域动静态信息进行实时建模及传输，拓展了信息容量，充分强调实时性；并采用车路协同，对特定区域的复杂路况进行实时建模，车载终端接收实时动态高精度地图后，即时完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，进而指导车辆驾驶行为，可实现实时动态高精度地图的随建、随传、随用，能提高自动驾驶车辆应对、处理复杂路况及突发状况的能力，提高指导自动驾驶车辆的便捷性，有利于自动驾驶技术的应用与推广。
32.第二，传感器组在多个不同信息采集位置分别设置传感器，在同一信息采集位置设置多个不同类型的传感器，可降低外部天气等因素对信息采集的影响，确保信息采集的可靠性；同时，实时动态高精度地图生成系统具有多个信号发射端，多个信号发射端分工合作，可提高传输效率，确保地图传输的实时性及可靠性。
33.第三，车载终端在完成特定区域实时动态高精度地图特征局部匹配过程中，借助车载传感器、定位装置、导航地图等特定信息，通过判断车辆自身距离信号发射端的距离及方位，可缩小数据匹配的工作量，提升数据匹配效率，实现地图数据的快速即时匹配。
34.第四，本发明可在传统交通设备的基础上构建，通过对传统交通装备进行扩展、升级，即可实现本发明的实时动态高精度地图生成系统及智能交通系统，具有很好的兼容性，易于应用推广。
附图说明
35.图1是本发明具体实施方式的智能交通系统的整体架构图；
36.图2是本发明具体实施方式的实时动态高精度地图生成方法流程图；
37.图3是本发明具体实施方式的实时动态高精度地图生成系统应用场景示意图。
38.图中：1.第一交通信号灯组，2.第二交通信号灯组，3.第四交通信号灯组，4.第四交通信号灯组，5.交通信号灯控制柜，6.连接线缆。
具体实施方式
39.以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
40.参照图1至图3，本发明的实时动态高精度地图生成系统，包括传感器组、主控制器、从属控制器、道路交通设备及信号发射端，从属控制器与道路交通设备通信连接，主控制器与传感器组、从属控制器及信号发射端通信连接。
41.传感器组包括多个传感器，具体包括固态激光雷达及摄像头，用于采集特定区域内交通信息传输至主控制器；所述特定区域内，在多个不同信息采集位置分别设置传感器，在同一信息采集位置设置用于采集不同交通信息或以不同方式采集相同交通信息的多个不同类型的传感器。传感器组采集的交通信息包括机动车、非机动车、行人、道路障碍物、道路标志标线等信息。
42.从属控制器用于对特定区域内的道路交通设备进行工作状态监测及控制，并实时将道路交通设备状态信息传输至主控制器；所述道路交通设备包括交通信号灯和交通信号灯控制柜。
43.主控制器用于：接收传感器组采集的交通信息及从属控制器采集的道路交通设备状态信息；将传感器组的多个传感器采集的交通信息进行融合，基于特定区域的静态环境信息构建特定区域实时静态地图；基于传感器组采集的交通信息针对特定区域进行移动目标识别，并预测移动目标的移动轨迹、速度，生成动态路况信息；将特定区域实时静态地图、动态路况信息及道路交通设备状态信息进行融合，生成特定区域实时动态高精度地图；完成地图数据的轻量化工作；将特定区域实时动态高精度地图传输至信号发射端。主控制器采用因伟达高性能微型计算机。
44.信号发射端用于将主控制器生成的特定区域实时动态高精度地图传输出去，信号发射端采用高可靠性、低延迟的通讯设备，具体可采用基于5g技术的专用发射设备。所述实时动态高精度地图生成系统包括多个信号发射端，多个信号发射端分工合作，分别用于传输不同类型数据或将相同类型数据分多组传输。
45.参照图1，本发明的智能交通系统，包括上述的实时动态高精度地图生成系统以及车载终端，车载终端用于接收信号发射端传输的特定区域实时动态高精度地图，并在接收到特定区域实时动态高精度地图后即时完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，以便自动驾驶车辆/驾驶员使用地图数据，指导驾驶行为。
46.参照图2，本发明的实时动态高精度地图生成方法，基于上述的实时动态高精度地图生成系统，包括：
47.1)通过传感器组的多个传感器采集特定区域内的交通信息进行融合，基于特定区域的静态环境信息构建特定区域实时静态地图；
48.2)根据传感器组采集的交通信息，基于移动目标识别算法对采集信息进行处理，针对特定区域进行移动目标识别，并基于目标跟踪算法对移动目标进行跟踪并预测移动目标的移动轨迹、速度，生成动态路况信息；其中，移动目标识别算法、目标跟踪算法均采用现有技术，在此不多赘述；
49.3)通过从属控制器接收道路交通设备的状态信息；
50.4)将特定区域实时静态地图、动态路况信息及道路交通设备的状态信息进行融合，生成特定区域实时动态高精度地图，并以设定频率对特定区域实时动态高精度地图进行更新；所述特定区域实时动态高精度地图的更新频率根据特定区域内所有移动目标的移动速度设定，移动目标的移动速度相对较快则设定相对较高的更新频率，相对较慢则设定相对较低的更新频率；
51.5)完成地图数据的轻量化工作后，将特定区域实时动态高精度地图传输至信号发射端，信号发射端将特定区域实时动态高精度地图传输出去；所述地图数据的轻量化工作与地图构建过程同步进行，地图数据的轻量化工作在开始构建地图时启动，在完成地图构建后同步完成；
52.6)车载终端在与特定区域相对应的特定活动范围内实时接收信号发射端传输出来的特定区域实时动态高精度地图，车载终端通过时间戳评估接收到的特定区域实时动态
高精度地图信息的实时性；在接收到特定区域实时动态高精度地图后即时完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，以便自动驾驶车辆/驾驶员使用地图数据，指导驾驶行为；所述车载终端在完成特定区域实时动态高精度地图特征局部匹配过程中，借助特定信息实现地图数据的快速匹配，所述特定信息包括导航地图信息、车载终端所在车辆的自身传感器信息及定位信息，通过结合特定信息判断车辆自身距离信号发射端的距离及方位来缩小匹配范围。
53.参照图3，本发明应用于路况极为复杂的十字路况特定场景时，道路交通设备包括第一交通信号灯组1、第二交通信号灯组2、第三交通信号灯组3、第四交通信号灯组4及交通信号灯控制柜5，第一交通信号灯组1、第二交通信号灯组2、第三交通信号灯组3、第四交通信号灯组4分别通过连接线缆6与交通信号灯控制柜5电连接。从属控制器设置于交通信号灯控制柜5内，用于采集该特定区域内交通信号灯控制状态信息，从属控制器也可以为交通信号灯原有的控制器，能确保从属控制器与主控制器的高效、可靠通信即可。图3中，箭头方向表示道路车辆行进方向，传感器组的多个传感器、主控制器及信号发射端均安装于该特定区域内，传感器及信号发射端可以架设在交通信号灯组上。自动驾驶车辆行驶到该十字路口处时，可能因为光线问题无法识别红绿灯信息，也可能由于未按照交通信号灯提示遵守交通规则的行人或车辆而影响正常驾驶，还可能因为其他车辆的遮挡而出现大面积“传感盲区”。应用本发明的智能交通系统后，主控制器可以对整个路口的交通信号灯进行监控，可以对传感器组采集的信息进行融合处理，构建特定区域实时静态地图，预测整个路口车辆及行人的运动轨迹，生成特定区域实时动态高精度地图，通过信号发射端发去。车辆行驶至该十字路口附近时，在特定活动范围内，其车载终端可接收到信号发射端发出的信息，车载终端接收特定区域实时动态高精度地图后，借助车载传感器、定位装置、导航地图信息完成高精度地图特征局部匹配，实现车载终端所在车辆在特定区域实时动态高精度地图中的准确定位，进而以显示或实时广播方式指导自动驾驶，以更好的应对突发情况，提升通行效率，大幅度降低事故发生率。其中，车载传感器为车辆自带的汽车雷达及摄像头；定位装置为车载终端自带的gps或北斗系统；导航地图信息也来自于车载终端的导航软件。
54.上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。