WO2021049231A1 - Occupied grid map management device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a control technique for a vehicle, particularly an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) for an automobile.
- ECU Electronic Control Unit
- Patent Document 1 when handling an occupied grid map in an electronic control device, only cells existing in an area sandwiched between both ends of a road are targeted for calculation, and only these limited cells are updated to perform a processing load. And propose a method to reduce memory consumption.
- the occupied grid map When expanding the area represented by the occupied grid map, the occupied grid map will be represented in many cells. Further, in order to improve the accuracy of the existence probability of the object at each point, it is necessary to increase the resolution of the cells, and the number of cells to be handled increases. In such a case, there is a problem that the number of cells handled in the electronic control device becomes enormous, the processing load increases, and the memory consumption increases dramatically.
- Patent Document 1 when searching for a cell in which an object exists from among a plurality of cells, for example, in Patent Document 1, it is necessary to confirm and determine all cell information in the area sandwiched by the road edge. Therefore, there is little reduction in the increase in processing load and memory consumption.
- the cell information of the occupied grid map is managed as a database in which the cells constituting the occupied grid map are used as the management unit.
- the cell information of each cell is managed as one record.
- the cell information can be managed in a manageable format for each item constituting the cell information.
- a more specific aspect of the present invention is an occupied grid map management device that manages an occupied grid map around the vehicle, and uses the data around the vehicle detected by the sensor to obtain cell information of the occupied grid map.
- a map generation unit for generating, a map management unit that manages the generated cell information with cell information of cells constituting the occupied grid map as a management unit, and the map management in response to a cell information acquisition request.
- An occupied grid map management device including a cell selection unit that selects cell information corresponding to the cell acquisition request from the cell information managed by the unit.
- the present invention also includes a method using the occupied grid map management device and a program for executing the method on the occupied grid map management device.
- the present invention by managing the cell information of the occupied grid map, it is possible to improve the access speed to the cell information and to flexibly acquire the cell information according to the operation control.
- the electronic control device 110 shown in FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration diagram (functional block) according to this embodiment.
- the electronic control device 110 is an ECU (Electronic Control Unit) mounted on the vehicle.
- the electronic control device is configured to include a storage area such as a CPU (Central Processing Unit) and RAM (Rando Access Memory). It also includes an electronic control device 110, an external world recognition sensor group 116, and an in-vehicle electronic control device.
- the electronic control device 110 includes an application execution unit 111, a cell selection unit 112, a map management unit 113, a map generation unit 114, a cell update unit 115, and an outside world recognition sensor group 116.
- the application execution unit 111 has, for example, a function of recognizing the surrounding environment of the vehicle, a function of planning the traveling route of the own vehicle based on the recognition result of the vehicle, a function of calculating the control amount of the vehicle, and the like, and the map management unit 113 has a function of recognizing the surrounding environment of the vehicle. Execute various functions based on the stored information. Further, based on the result of integrating the information of the external world recognition sensor group 116 by the application execution unit 111, the cell information 301 of the occupied grid map 201 stored in the map management unit 113 is updated via the cell update unit 115.
- the cell information 301 of the occupied grid map 201 refers to the cell information 301 corresponding to the occupied grid map 201, and the contents thereof will be described later.
- the cell selection unit 112 holds the address information on the memory in which the occupied grid map 201 is stored and the ID information given to each cell in association with each other.
- the search condition is analyzed, and the corresponding cell information 301 stored in the map management unit 113 is acquired based on the analysis result.
- the map management unit 113 includes, for example, a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, and a ROM (Read Only Memory), and a memory such as a RAM (Random Access Memory).
- the map management unit 113 holds an occupied grid map 201 in which the traveling environment is divided in a grid pattern.
- Each grid managed by the occupied grid map 201 is also called a cell, and the size (resolution) of each cell can be arbitrarily defined. It goes without saying that a plurality of occupied grid maps 201 can be provided depending on how the application execution unit 111 is used, and the resolution of each occupied grid map 201 can be freely set.
- the map management unit 113 manages the occupied grid map 201 as a database. Each cell is managed as a record in the database, and one cell corresponds to one record.
- Each cell of the occupied grid map 201 holds, for example, the existence probability of an object based on the outside world recognition result of the traveling environment recognized by the outside world recognition sensor group 116.
- the information held by each cell can be freely set by the developer defining it in advance.
- the map management unit 113 has a mechanism for periodically deleting the cell information 301 that has not been updated for a certain period of time so that the information after a certain period of time is not accumulated.
- the map generation unit 114 associates the outside world recognition information sensed by the outside world recognition sensor group 116 connected to the electronic control device 110 by, for example, CAN (Control Area Network) or Ethernet, with the occupied grid map 201 of the map management unit 113. At this time, the cell that stores the outside world recognition information is based on the position information sensed by the outside world recognition information. Further, for example, the deviation of the position information from the sensing time caused by the transmission delay from the outside world recognition sensor group or the processing delay in the electronic control device 110 is corrected by the map generation unit 114 and then transmitted to the map management unit 113.
- CAN Control Area Network
- the cell update unit 115 is used when the application execution unit 111 assigns object information integrated based on a plurality of different sensor information of the external world recognition sensor group 116 to the occupied grid map 201 of the map management unit 113.
- the external world recognition sensor group 116 includes, for example, a camera mounted on a vehicle, a laser radar, a sonar, a lidar (Light Detection and Ringing, Laser Imaging Detection and Ringing), and the like.
- the object recognized by the outside world recognition sensor may be not only a dynamic object such as another vehicle, a pedestrian, or a two-wheeled vehicle, but also a static object such as a utility pole, a sign, a roadside tree, a hole, or a roadside. Further, information in which the type or shape of the object is not specified, such as point cloud information sensed by Lidar, may be used.
- the external recognition sensor group 116 is expressed, but one sensor may be used.
- the electronic control device 110 shown in FIG. 1 is a so-called one-chip processor, and is realized by the hardware configuration shown in FIG. Hereinafter, FIG. 8 will be described.
- Each function of the application execution unit 111, the cell selection unit 112, the map generation unit 114, and the cell update unit 115 is realized by a program. That is, it is realized by the application program 111A, the cell selection program 112A, the map generation program 114A, and the cell update program 115A stored in the main storage device 120 shown in FIG. Each of these programs is executed by the control device (CPU core) 121 to realize each function.
- the map management unit 113 is realized by the memory 113A and stores the cell information 301 and the occupied grid map 201.
- the electronic control device 110 is connected to the outside world recognition sensor group 116 via the connection terminal 123. Further, the constituent requirements of the electronic control device 110 are connected to each other via the bus 122.
- FIG. 2 shows an example of the occupied grid map 201 held by the map management unit 113.
- the number of cells in the occupied grid map 201 can be freely changed. Further, the resolution of each cell constituting the occupied grid map 201 can be freely changed, and different resolutions can be set even within the same occupied grid map 201.
- the ID information given to the cell can be arbitrarily set, and any information other than numbers can be given as long as the information can uniquely identify the cell.
- FIG. 3 is an example of cell information 301 of the occupied grid map 201 shown in FIG. 2 managed by the map management unit 113.
- Each cell is independently managed as a database record by the map management unit 113. This is created based on the external recognition sensor data.
- Each cell contains at least information about the positional relationship with the vehicle.
- the distance information may be, for example, relative distance information from the own vehicle, absolute position information of GPS (Global Position System), or the like.
- GPS Global Position System
- there are no restrictions on the method of expressing the distance such as the Euclidean distance or the polar coordinate system.
- the cell information 301 of the occupancy grid map 201 includes coordinate information (X, Y), update time information, occupancy state, occupancy probability, area information, Ray information, and distance from the sensor of each cell. It holds polar coordinates, the rate of change from the occupancy probability of the previous time to the occupancy probability of the current time, and so on.
- coordinate information X, Y
- update time information occupancy state
- occupancy probability occupancy probability
- area information area information
- Ray information and distance from the sensor of each cell. It holds polar coordinates, the rate of change from the occupancy probability of the previous time to the occupancy probability of the current time, and so on.
- coordinate information absolute coordinates and relative coordinates described later
- the coordinate information (X, Y) indicates the position in the real world in the cell.
- the coordinate information includes "absolute coordinates" (for example, latitude / longitude) and "relative coordinates” indicating the relationship with the automobile.
- the update time information represents the time information when the state of the cell was updated.
- the occupied state indicates whether or not the object recognized by the external world recognition sensor group 116 exists in the corresponding cell.
- the content of the occupied state is expressed as occupied or unoccupied.
- the occupancy probability represents the probability that the object recognized by the external recognition sensor group 116 exists on the cell.
- the existence probability may be an existence probability indicating the existence of an object at the current time, or a posterior probability based on the occupancy probability of the current cell from the occupancy probability of the corresponding cell before the current time.
- Area information is a unique ID given to each group when multiple cells are grouped and treated as one area. Further, it goes without saying that one cell belongs to a plurality of different regions and can hold information on each region.
- Ray information is information on cells through which a certain light beam passes.
- a plurality of cells may be assigned to one Ray, or a plurality of Rays may be assigned to one cell.
- a sensor such as Lidar, it is possible to estimate the distance from the spatial density of each cell to the foremost object based on multiple rays (Rays) emitted from the sensor. Is.
- the distance from the sensor indicates the position of the cell in the real world and the distance from the outside world recognition sensor.
- the distance between the recognized object and the own vehicle included in the object recognition information may be used.
- Polar coordinates indicate the position in the real world in the cell in a polar coordinate system.
- the rate of change represents the degree of protrusion of the object using the rate of change of the occupancy probability of the current time from the occupancy probability of the previous time in the cell.
- FIG. 4 describes holding the cell information 301 in the time axis direction.
- the occupied grid map 201 holds not only the information of the current time but also the past information of the preset time steps. Therefore, it is possible to confirm the state and occupancy probability of the cell going back in the time axis direction with respect to the cell.
- FIG. 3 illustrates an example of the process of storing the data recognized by the external world recognition sensor group 116 in the map management unit 113.
- the object information recognized by the external world recognition sensor group 116 is assigned to the corresponding cell of the occupied grid map 201 of FIG. 2 based on the sensed position information, and a unique ID is assigned.
- FIG. 5 Using FIG. 5, a registration flow showing a series of processes from the acquisition of recognition information from the external world recognition sensor group 116 to the input to the electronic control device 110 will be described.
- the electronic control device 110 receives the outside world recognition data detected by the outside world recognition sensor group 116.
- the electronic control device 110 may directly receive the outside world recognition data or may receive it via an application program.
- the application program When passing through an application program, the application program performs conversion for performing the processing of step 502 and subsequent steps described later on the external recognition data.
- one of the external world recognition sensor group 116 is a camera, and when handling an image, the RAW data received by the application program is developed to generate the image data.
- Object recognition information is an example of external recognition data.
- the object recognition information includes, for example, the type of the sensor used for recognition, the type of the recognized object, the distance between the recognized object and the own vehicle (distance from the sensor), and the relative speed between the recognized object and the own vehicle. Further, the occupied grid map 201 data (see FIG. 3) such as the update time in each cell constituting the occupied grid map 201 is included.
- the map generation unit 114 of the electronic control device 110 calculates the position on the occupied grid map 201 in which the object included in the object recognition information exists, based on the object recognition information. This is realized by calculating the storage position of the map management unit 113, which is a database. Then, the map generation unit 114 of the electronic control device 110 stores the cell information 301 (FIG. 3) created based on the external world recognition sensor data (object recognition information) in the storage position of the map management unit 113.
- step 503 the electronic control device 110 determines whether to update the data of the cell information 301.
- the premise of this process will be described first.
- the electronic control device 110 needs to update the data of the map management unit 113 with the passage of time. This is because the object recognition information corresponding to each cell changes (for example, movement) as the automobile moves or the object moves over time. Therefore, the data is updated according to this change. However, there are cases where it is not necessary to update at least some cells even after a lapse of time because the vehicle is stopped or the object does not move.
- the contents are as follows.
- the electronic control device 110 specifies the occupied state of each cell. Then, the electronic control device 110 determines whether the occupied state has changed from occupied to unoccupied to occupied within a predetermined period. When it is determined that the change is made in this way, it is determined that the non-occupied period is equal to or greater than the threshold value t. That is, the difference between the update times, which is the time when the cell occupancy state changes, is compared with the threshold value t to make a determination. The difference in update time indicates the difference between the previous update time and the latest update time.
- the threshold value is t or more, it is highly likely that the object detected in the cell has changed from the original object to another object, so it is determined that the objects are not the same. On the contrary, if it is less than the threshold value t, it is judged that the objects are the same because there is a high possibility of a factor such as a data error.
- the identity of this object may be judged based on the changing state of neighboring cells. That is, if the neighboring cells also change from occupied to unoccupied to occupied, it is determined that the objects are the same. On the contrary, when the change of the occupied state is different, it is judged that the objects are not the same.
- the adjacent cell may be a cell whose initial occupied state is occupied as in the cell, or a cell located within a predetermined range with the cell.
- step 505 If it is determined that they are the same (YES) by the above processing, the process proceeds to step 505, and if it is determined that they are not the same (NO), the process proceeds to step 504.
- step 504 the electronic control device 110 deletes the cell information of the past cell stored in the cell, and the cell information of the current time is newly registered as new cell information.
- step 505 the electronic control device 110 registers the cell information of the past cell stored in the cell as it is.
- FIG. 6 describes an example of a process of acquiring cell information 301 managed by the map management unit 113 from the application execution unit 111.
- step 601 the cell selection unit 112 analyzes the request. That is, the content of the acquisition request is specified.
- the cell selection unit 112 specifies a storage position in which the cell information 301 corresponding to the specified acquisition request is stored. For example, specify the address information on RAM (Random Access Memory).
- the cell selection unit 112 refers to the specified address information and copies the cell information stored at the address to the RAM area prepared by the application execution unit 111.
- the application execution unit 111 that has acquired the cell information generates, for example, a route on which the own vehicle travels based on the acquired information.
- the vehicle control amount information is calculated based on the generated route, and the vehicle control amount information is transmitted to each in-vehicle electronic control device.
- the acquisition of the cell information 301 in FIG. 6 a data acquisition sequence will be described when urgent processing is required, such as when an accident is highly inevitable.
- the cell update unit 115 determines whether the received object information has a high degree of urgency, that is, whether the condition registered in 701 is satisfied. As a result, if it is determined that the degree of urgency is high, callback processing is performed. That is, the application execution unit 111 is notified via the cell selection unit 112 that the degree of urgency is high. Then, the application execution unit 111 executes an emergency process.
- the emergency processing includes the output of a deceleration instruction to the own vehicle and the output of an alert output instruction to the driver. This is the end of the description of the data acquisition shown in FIGS. 6 and 7.
- the adjustment of the cell information 301 will be described. Since the cell information 301 may include an error, adjustment and update processing for this purpose will be described.
- an example of adjusting and updating the cell information 301 of the map management unit 113 by the application execution unit 111 is shown.
- the application execution unit 111 acquires the cell information 301 of the map management unit 113 via the cell selection unit 112, for example, corrects the error of the acquisition position and the time information, and updates the data of the map management unit 113: Execute as follows.
- the application execution unit 111 updates the data of the map management unit 113 as the latest data via the cell update unit 115.
- the cell update unit 115 holds the ID information given to each cell and the address information on the map management unit 113 in which the corresponding cell is stored in association with each other. Therefore, when a cell update request is received from the application execution unit 111, the data of the map management unit 113 is updated based on the cell ID of the cell. At this time, when the data of the map management unit 113 is updated by the map generation unit 114 when the data is corrected by the application execution unit 111, the data is timed based on the time information of the map management unit. Store in chronological order.
- the application execution unit 111 specifies in advance the cells included in the area. For example, when it is desired to group radial cells from the own vehicle as in the ray casting model, the application execution unit 111 identifies in advance the cells existing on the beam extending radially from the own vehicle and sets them as a group.
- the cell update unit 115 receives the contents set by the application execution unit 111, and assigns a common area ID to each cell information 301 stored in the map management unit 113.
- the cell area designated by the application execution unit 111 can be regarded as an area regardless of whether it is continuous or discontinuous with the ID assigned to the cell information 301, and its shape is also, for example, rectangular, radial, or radial. It can be specified in any shape regardless of triangle or circle.
- the cell selection unit 112 When the corresponding area ID is specified from the application execution unit 111 and an area information acquisition request is issued to the cell selection unit 112, the cell selection unit 112 performs the following processing.
- the cell selection unit 112 calculates the address information on the RAM of the cell in which the corresponding cell is stored from the designated area ID, and searches the data.
- the corresponding cell information 301 stored in the map management unit 113 is duplicated in the RAM prepared by the application execution unit 111.
- the radial region in the traveling direction of the own vehicle was extracted, but it can also be applied to the following examples.
- the cell information 301 of the cell relatively close to the own vehicle is specified and used. In this case, it is preferable that the lower the speed (slower) of the own vehicle, the more the cell information 301 in the narrow area in front is extracted.
- the necessary cell information 301 is extracted and managed as a database. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the data processing load and the memory consumption of the application.
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Abstract
Description
本発明は、車両、特に自動車の電子制御装置(ECU : Electronic Control Unit)での制御技術に関する。その中でも特に、車両の自動運転・運転支援(以下、単に自動運転とも称する)技術に用いられる占有格子地図を管理する技術に関する。 The present invention relates to a control technique for a vehicle, particularly an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) for an automobile. Among them, in particular, it relates to a technology for managing an occupied grid map used for automatic driving / driving support (hereinafter, also simply referred to as automatic driving) technology of a vehicle.
市街地において自動車の自動運転を実現する場合、自動車は現在位置の周囲の物体をセンシングし、センシングした情報を元に、それらと衝突しない経路を生成し走行する方法が執られることが多い。一方、市街地は高速道路や郊外に比べ多くの物体が存在するため、このような道路上に存在する物体を考慮した走行経路の生成が必要となる。複数の物体が存在する環境の下、走行する経路を生成するには、空間をセルに分割し、周辺の物体が該当セルに存在するかを確率で表現する占有格子地図(グリッドマップ)が使われることがしばしある。 When realizing automatic driving of automobiles in urban areas, automobiles often sense objects around their current position, and based on the sensed information, generate routes that do not collide with them and drive. On the other hand, since there are more objects in urban areas than in expressways and suburbs, it is necessary to generate a travel route in consideration of the objects existing on such roads. In order to generate a traveling route in an environment where multiple objects exist, an occupied grid map (grid map) is used, which divides the space into cells and expresses with probability whether surrounding objects exist in the cells. It is often said that.
一方、刻々と変化する自車両周囲の環境をセルで管理する場合、大量のセルを電子制御装置内で扱う必要があり、セル数の増加に伴い処理負荷の増大、各セルへのアクセス遅延が発生する。例えば、車両前方の横50メートル×縦15メートルの領域を、縦0.5m×横0.1mのセルで表現する場合、電子制御装置内では15000セルを扱うことになる。 On the other hand, when managing the ever-changing environment around the vehicle with cells, it is necessary to handle a large number of cells in the electronic control device, and as the number of cells increases, the processing load increases and access delay to each cell increases. appear. For example, when the area of 50 meters in width × 15 meters in height in front of the vehicle is represented by cells of 0.5 m in length × 0.1 m in width, 15,000 cells are handled in the electronic control device.
したがって、当該分野では占有格子地図上で大量のセルを扱う状況で、電子制御装置内の処理が高負荷となる環境において、電子制御装置の処理負荷を低減することが課題となっている。 Therefore, in the field concerned, in a situation where a large number of cells are handled on an occupied grid map, it is an issue to reduce the processing load of the electronic control device in an environment where the processing in the electronic control device has a high load.
特許文献1では、電子制御装置内で占有格子地図を扱う際、道路の両端で挟まれている領域に存在するセルのみを演算対象とし、これらの限られたセルのみを更新することで処理負荷及びメモリ消費量を低減する方法を提案している。
In
占有格子地図で表現する領域を広げる際、多くのセルで占有格子地図は表現されることになる。また、各地点の物体の存在確率の精度を上げるには、セルの分解能を上げる必要があり、扱うセル数が増加する。このような場合、電子制御装置内で扱うセルが膨大となり、処理負荷の増加、メモリ消費量が飛躍的に増加してしまう問題もある。 When expanding the area represented by the occupied grid map, the occupied grid map will be represented in many cells. Further, in order to improve the accuracy of the existence probability of the object at each point, it is necessary to increase the resolution of the cells, and the number of cells to be handled increases. In such a case, there is a problem that the number of cells handled in the electronic control device becomes enormous, the processing load increases, and the memory consumption increases dramatically.
上記特許文献1のように、演算対象とするセルを道路の両端で挟まれた部分に限定する場合でも、道路の両端の距離が離れている場合は演算対象とするセル数の低減は厳しい。
また、任意の領域を扱いたい場合、最小領域が道路両端とで挟まれた部分と制限されているため、処理負荷やメモリ消費量の低減は厳しい。
Even when the cells to be calculated are limited to the portions sandwiched between both ends of the road as in
Further, when it is desired to handle an arbitrary area, since the minimum area is limited to the part sandwiched between both ends of the road, it is difficult to reduce the processing load and memory consumption.
また、複数のセルの中から、例えば、物体が存在するセルを検索する等の際、上記特許文献1では道路端で挟まれた領域にある、すべてのセル情報を確認し、判定する必要があるため、処理負荷やメモリ消費量の増加に低減は乏しい。
Further, when searching for a cell in which an object exists from among a plurality of cells, for example, in
上記の課題を解決するために、本発明では、占有格子地図のセル情報について、占有格子地図を構成するセルを管理単位としたデータベースとして管理する。例えば、各セルのセル情報を1レコードとして管理する。このことにより、セル情報を構成する項目ごとに管理可能な形式とすることになる。この際、セル情報の項目として、各セルにおける、占有確率、占有状態、相対座標情報および絶対座標情報を設けることが好適である。 In order to solve the above problems, in the present invention, the cell information of the occupied grid map is managed as a database in which the cells constituting the occupied grid map are used as the management unit. For example, the cell information of each cell is managed as one record. As a result, the cell information can be managed in a manageable format for each item constituting the cell information. At this time, it is preferable to provide the occupancy probability, the occupancy state, the relative coordinate information, and the absolute coordinate information in each cell as the items of the cell information.
より具体的な、本発明の一態様は、車両周囲の占有格子地図を管理する占有格子地図管理装置であって、センサにより検知された前記車両周囲のデータを用いて占有格子地図のセル情報を生成するためのマップ生成部と、前記生成されたセル情報を、前記占有格子地図を構成するセルのセル情報を管理単位として管理するマップ管理部と、セル情報取得要求に応じて、前記マップ管理部で管理する前記セル情報から、前記セル取得要求に該当するセル情報を選択するセル選択部と、を備える占有格子地図管理装置である。 A more specific aspect of the present invention is an occupied grid map management device that manages an occupied grid map around the vehicle, and uses the data around the vehicle detected by the sensor to obtain cell information of the occupied grid map. A map generation unit for generating, a map management unit that manages the generated cell information with cell information of cells constituting the occupied grid map as a management unit, and the map management in response to a cell information acquisition request. An occupied grid map management device including a cell selection unit that selects cell information corresponding to the cell acquisition request from the cell information managed by the unit.
なお、本発明には、占有格子地図管理装置を用いた方法や、当該方法を占有格子地図管理装置で実行させるプログラムも含まれる。 The present invention also includes a method using the occupied grid map management device and a program for executing the method on the occupied grid map management device.
本発明によれば、占有格子地図のセル情報を管理することにより、セル情報に対するアクセス速度の向上や運転制御に応じた柔軟なセル情報の取得が可能となる。 According to the present invention, by managing the cell information of the occupied grid map, it is possible to improve the access speed to the cell information and to flexibly acquire the cell information according to the operation control.
以下に本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示す電子制御装置110は、本実施例にかかるシステム構成図(機能ブロック)の一例を示す図である。
The
電子制御装置110は、車両に搭載されたECU(Electronic Control Unit)などである。電子制御装置は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Rando Access Memory)などの記憶領域を含んで構成されている。また、電子制御装置110、外界認識センサ群116、及び車載電子制御装置から成る。電子制御装置110は、アプリケーション実行部111、セル選択部112、マップ管理部113、マップ生成部114、セル更新部115、外界認識センサ群116から構成される。
The
アプリケーション実行部111は、例えば車両の周辺環境を認知する機能や、車両の認知結果に基づき自車両の走行経路を計画する機能、車両の制御量を演算する機能等を備え、マップ管理部113に格納されている情報に基づき各種機能を実行する。また、アプリケーション実行部111で外界認識センサ群116の情報を統合した結果を基に、セル更新部115を介し、マップ管理部113に格納されている占有格子地図201のセル情報301を更新する。占有格子地図201のセル情報301とは、占有格子地図201に対応するセル情報301を指し、その内容は後述する。
The
セル選択部112は、占有格子地図201が格納されているメモリ上のアドレス情報と各セルに付与されるID情報を紐づけて保持する。アプリケーション実行部111からセルの取得要求があった場合、検索条件を解析し、解析結果に基づきマップ管理部113に格納されている該当のセル情報301を取得する。
The
マップ管理部113は、例えばHDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、ROM(Read Only Memory)などの記憶装置やRAM(Random Access Memory)などのメモリを含んで構成される。マップ管理部113では、走行環境を格子状上に分割した占有格子地図201を保持している。占有格子地図201で管理される各格子はセルとも呼ばれ、各セルの大きさ(解像度は)任意に定義可能である。占有格子地図201はアプリケーション実行部111の使い方に応じて複数持つことも可能であり、各占有格子地図201の解像度を自由に設定できることは言うまでもない。マップ管理部113では占有格子地図201をデータベースとして管理する。各セルはデータベースのレコードとして管理され、1つのセルが1つのレコードに相当する。
The
また、各セルには一意なIDが付与され、IDとメモリ上のアドレス情報はセル選択部112で管理される。占有格子地図201の各セルは、外界認識センサ群116で認識した走行環境の外界認識結果に基づき、例えば物体の存在確率等を保持する。各セルが保持する情報は開発者が事前に定義することで自由に設定可能である。また、マップ管理部113は、一定時間更新の無いセル情報301を定期的に削除し、一定時間経過した情報が蓄積されない仕組みを備える。
In addition, a unique ID is assigned to each cell, and the ID and the address information in the memory are managed by the
マップ生成部114は、例えばCAN(Control Area Network)やEthernet等で電子制御装置110と接続された外界認識センサ群116によりセンシングされた外界認識情報をマップ管理部113の占有格子地図201に対応付ける。この時、外界認識情報を格納するセルは、外界認識情報のセンシングした位置情報に基づく。また、例えば外界認識センサ群からの伝送遅延や電子制御装置110内の処理遅延により生じるセンシング時刻からの位置情報のずれはマップ生成部114で補正した後、マップ管理部113に送信される。
The
セル更新部115は、アプリケーション実行部111が外界認識センサ群116の複数の異なるセンサ情報を基に統合した物体情報をマップ管理部113の占有格子地図201に付与する場合に使用する。
The
外界認識センサ群116は、例えば車両に搭載されるカメラやレーザレーダ、ソナー、Lidar(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)などである。外界認識センサで認識する物体は、他車両や歩行者、二輪車のような動的な物体だけでなく、電柱、標識、街路樹、甌穴、道路端のような静的な物体でも構わない。また、Lidarでセンシングされる点群情報のように物体の種類や形状が特定されていない情報でも構わない。なお、本実施例では、外界認識センサ群116と表現しているが、1つのセンサであっても構わない。
The external world
図1に示す電子制御装置110は、いわゆるワンチップのプロセッサであり、図8に示すハードウェア構成で実現される。以下、図8について説明する。アプリケーション実行部111、セル選択部112、マップ生成部114およびセル更新部115の各機能は、プログラムで実現される。つまり、図8に示す主記憶装置120に格納されたアプリケーションプログラム111A、セル選択プログラム112A、マップ生成プログラム114Aおよびセル更新プログラム115Aで実現される。これら各プログラムは、制御装置(CPUコア)121で実行され、各機能を実現する。また、マップ管理部113は、メモリ113Aで実現され、セル情報301や占有格子地図201を格納する。また、電子制御装置110は、接続端子123を介して外界認識センサ群116と接続される。また、電子制御装置110の各構成要件は、バス122を介して互いに接続される。
The
図2は、マップ管理部113が保持する占有格子地図201の一例を表す。占有格子地図201内のセルの数は、自由に変更可能である。また、占有格子地図201を構成する各セルの解像度も自由に変更可能であり、同じ占有格子地図201内であっても異なる解像度に設定する事も可能である。また、セルに付与するID情報も任意に設定可能であり、数字以外にもセルを一意に識別することができる情報であればいかなる情報でも付与できる。
FIG. 2 shows an example of the occupied
図3は、マップ管理部113が管理する図2で示した占有格子地図201のセル情報301の一例である。各セルは独立にマップ管理部113でデータベースのレコードとして管理される。これは、外界認識センサデータに基づき作成されるものである。
FIG. 3 is an example of
各セルには、少なくとも車両との位置関係に関する情報が含まれている。位置関係の情報として距離情報を用いる場合、距離情報として、例えば、自車両からの相対距離情報、GPS(Global Position System)の絶対位置情報等のいずれでも良い。また、例えばユークリッド距離や極座標系等、距離の表現方法に制限は無い。 Each cell contains at least information about the positional relationship with the vehicle. When distance information is used as the positional relationship information, the distance information may be, for example, relative distance information from the own vehicle, absolute position information of GPS (Global Position System), or the like. In addition, there are no restrictions on the method of expressing the distance, such as the Euclidean distance or the polar coordinate system.
図3に示す例において、占有格子地図201のセル情報301は、各セルの、座標情報(X,Y)、更新時刻情報、占有状態、占有確率、領域情報、Ray情報、センサからの距離、極座標、前回時刻の占有確率から現在時刻の占有確率への変化率等を保持する。なお、これら各情報のうち、「占有状態」「占有確率」「座標情報」(後述する絶対座標および相対座標)を用いる構成としてもよい。
In the example shown in FIG. 3, the
座標情報(X,Y)は、当該セルにおける実世界での位置を示す。なお、座標情報は、「絶対座標」(例えば、緯度・経度)と、自動車との関係を示す「相対座標」が含まれる。 The coordinate information (X, Y) indicates the position in the real world in the cell. The coordinate information includes "absolute coordinates" (for example, latitude / longitude) and "relative coordinates" indicating the relationship with the automobile.
更新時刻情報は、当該セルの状態が更新された時刻情報を表す。 The update time information represents the time information when the state of the cell was updated.
占有状態は、外界認識センサ群116で認識された物体が該当セルに存在するか否かの状態を示す。以下、占有状態の内容は、占有、非占有と表現する。
The occupied state indicates whether or not the object recognized by the external world
占有確率は、外界認識センサ群116で認識された物体が当該セル上に存在する確率を表す。存在確率は、現在時刻の物体の存在を表す存在確率でも、現在時刻以前の該当セルの占有確率から、現在のセルの占有確率を基にした事後確率でも構わない。
The occupancy probability represents the probability that the object recognized by the external
領域情報は、複数のセルをグルーピングし一つの領域として扱う際に、グループごとに付与する一意なIDである。また、一つのセルが複数の異なる領域に属し、それぞれの領域情報を保持することが可能であることは言うまでもない。 Area information is a unique ID given to each group when multiple cells are grouped and treated as one area. Further, it goes without saying that one cell belongs to a plurality of different regions and can hold information on each region.
Ray情報は、ある光線が通るセルの情報である。一つのRayに対し複数のセルが割り当てられてもよいし、一つのセルに対し複数のRayが割り当てられてもよい。なお、Lidarのようなセンサを利用することで、センサから放射された複数の光線(Ray)を元に、各セルの空間上の密度から一番手前の物体までの距離を推定することが可能である。 Ray information is information on cells through which a certain light beam passes. A plurality of cells may be assigned to one Ray, or a plurality of Rays may be assigned to one cell. By using a sensor such as Lidar, it is possible to estimate the distance from the spatial density of each cell to the foremost object based on multiple rays (Rays) emitted from the sensor. Is.
センサからの距離は、当該セルの実世界における位置と外界認識センサとの距離を示す。この情報は、物体認識情報に含まれる認識した物体と自車両の距離を用いてもよい。 The distance from the sensor indicates the position of the cell in the real world and the distance from the outside world recognition sensor. For this information, the distance between the recognized object and the own vehicle included in the object recognition information may be used.
極座標は、当該セルにおける実世界での位置を極座標系で示すものである。 Polar coordinates indicate the position in the real world in the cell in a polar coordinate system.
変化率は、当該セルにおける前回時刻の占有確率から現在時刻の占有確率の変化率を用いた、物体の突出性の度合いを表す。 The rate of change represents the degree of protrusion of the object using the rate of change of the occupancy probability of the current time from the occupancy probability of the previous time in the cell.
図4に、時間軸方向のセル情報301の保持について説明する。占有格子地図201は現在時刻の情報だけでなく、あらかじめ設定した時間ステップ分の過去の情報を保持する。そのため、当該セルに関して、時間軸方向にさかのぼりセルの状態や占有確率を確認することが可能である。
FIG. 4 describes holding the
図3に外界認識センサ群116で認識した結果をマップ管理部113にデータを格納する処理の一例について説明する。外界認識センサ群116で認識された物体情報は、センシングされた位置情報に基づき、図2の占有格子地図201の該当セルに割り当てられ、一意なIDが割り振られる。
FIG. 3 illustrates an example of the process of storing the data recognized by the external world
図5を用いて、外界認識センサ群116から認識情報が取得され、電子制御装置110に入力されるまでの一連の処理を示す登録フローを説明する。
Using FIG. 5, a registration flow showing a series of processes from the acquisition of recognition information from the external world
まず、ステップ501において、電子制御装置110は、外界認識センサ群116で検知された外界認識データを受信する。電子制御装置110は、外界認識データを直接受信してもよいし、アプリケーションプログラムを経由して受信してもよい。アプリケーションプログラムを経由する場合、当該アプリケーションプログラムにおいて、外界認識データに対して後述のステップ502以降の処理を行うための変換を施す。例えば外界認識センサ群116の1つがカメラであり、画像を扱う場合、アプリケーションプログラムで受信したRAWデータを現像し、画像データを生成する。
外界認識データの一例として、物体認識情報がある。物体認識情報には、例えば、認識に用いたセンサの種別、認識した物体の種別、認識した物体と自車両の距離(センサからの距離)、認識した物体と自車両の相対速度が含まれる。さらに、占有格子地図201を構成する各セルにおける更新時刻など占有格子地図201データ(図3参照)が含まれる。
First, in
Object recognition information is an example of external recognition data. The object recognition information includes, for example, the type of the sensor used for recognition, the type of the recognized object, the distance between the recognized object and the own vehicle (distance from the sensor), and the relative speed between the recognized object and the own vehicle. Further, the
次にステップ502において、電子制御装置110のマップ生成部114では、物体認識情報を元に、物体認識情報に含まれる物体が存在する占有格子地図201上の位置を計算する。これは、データベースであるマップ管理部113の格納位置を計算することで実現する。そして、電子制御装置110のマップ生成部114では、マップ管理部113の格納位置に、外界認識センサデータ(物体認識情報)に基づき作成されたセル情報301(図3)を格納する。
Next, in
次にステップ503において、電子制御装置110では、セル情報301のデータ更新を行うか判断する。この処理の前提についてまず説明する。電子制御装置110は、時間の経過に伴いマップ管理部113のデータを更新することが必要である。これは、時間が経過すると、自動車が移動したり、物体が移動したりすることで、各セルに対応する物体認識情報が変化する(例えば、移動)。このため、この変化に応じて、データの更新を行うことになる。但し、自動車が停止中、物体が移動しないなどにより、時間が経過しても少なくとも一部のセルの更新が不要な場合もある。本ステップでは、各セルもしくは占有格子地図201全体の更新の要否を判断する。その内容は、以下のとおりである。
Next, in
まず、電子制御装置110は、各セルについて、その占有状態を特定する。そして、電子制御装置110は、占有状態が、所定期間内に、占有→非占有→占有と変化したかを判断する。このとおり変化したと判断した場合、非占有の期間が閾値t以上を判定する。つまり、セルの占有状態が変化する時刻である更新時刻の差が閾値tと比較して判定を行う。更新時刻の差とは、前回の更新時刻と最新の更新時刻の差を示す。
First, the
判定の結果、閾値t以上であれば、当該セルで検知されている物体が、元の物体から他の物体に変わった可能性が高いため、物体が同一でないと判定される。逆に、閾値t未満の場合、データエラーなどの要因の可能性が高いため、物体が同一であると判断する。 As a result of the determination, if the threshold value is t or more, it is highly likely that the object detected in the cell has changed from the original object to another object, so it is determined that the objects are not the same. On the contrary, if it is less than the threshold value t, it is judged that the objects are the same because there is a high possibility of a factor such as a data error.
また、この物体の同一性は、近接のセルの変化状態に基づいて判断してもよい。つまり、近接のセルも同様に占有→非占有→占有と変化した場合は、物体は同一であると判断する。逆に、占有状態の変化が異なる場合は、物体は同一でないと判断する。なお、近接のセルとは、当該セルと同じように当初の占有状態が占有であるものとしてもよいし、当該セルと所定範囲内に位置するセルとしてもよい。 Further, the identity of this object may be judged based on the changing state of neighboring cells. That is, if the neighboring cells also change from occupied to unoccupied to occupied, it is determined that the objects are the same. On the contrary, when the change of the occupied state is different, it is judged that the objects are not the same. The adjacent cell may be a cell whose initial occupied state is occupied as in the cell, or a cell located within a predetermined range with the cell.
以上の処理により、同一(YES)と判断された場合には、ステップ505に進み、同一でない(NO)と判断された場合には、ステップ504に進む。 If it is determined that they are the same (YES) by the above processing, the process proceeds to step 505, and if it is determined that they are not the same (NO), the process proceeds to step 504.
ステップ504では、電子制御装置110は、当該セルに格納されている過去のセルのセル情報を削除し、現在時刻のセル情報が新たに新規セル情報として登録する。
In
ステップ505では、電子制御装置110は、当該セルに格納されている過去のセルのセル情報をそのまま登録しておく。
In
以上で、セル情報301の登録処理が終了する。以下、図6を用いて、登録したセル情報301の利用のためのデータ取得について、説明する。図6に、アプリケーション実行部111からマップ管理部113で管理するセル情報301を取得する処理の一例ついて説明する。
This completes the registration process for
例えば、アプリケーション実行部111からセル選択部112へ物体が存在するセルのセル情報の取得依頼があった場合について、説明する。
For example, a case where the
まず、ステップ601において、セル選択部112では要求を解析する。つまり、取得要求の内容を特定する。
First, in
次に、ステップ602において、セル選択部112では、特定された取得要求に該当するセル情報301が格納されている格納位置を特定する。例えば、RAM(Random Access Memory)上のアドレス情報を特定する。
Next, in
次に、ステップ603において、セル選択部112では、特定されたアドレス情報を参照し、当該アドレスに格納されたセル情報をアプリケーション実行部111が用意したRAMの領域にデータコピーする。当該セル情報を取得したアプリケーション実行部111では、例えば、取得した情報を基に自車両が走行する経路を生成する。そして、生成した経路に基づき車両制御量情報を算出し、各車載電子制御装置に車両制御量情報送信する。ここで、図6におけるセル情報301の取得について、事故の必然性が高いなど緊急処理が必要な場合のデータ取得シーケンスについて説明する。
Next, in
まず、図7に示す初期化時701において、アプリケーション実行部111が、セル選択部112を経由して、セル更新部115から、マップ管理部113のセル情報301に対して、緊急度が高いかを判断するためのコールバックを登録させる。登録される内容は、物体の速度(センサからの距離の変動が)所定以上大きいことが含まれる。
First, at the time of
そして、外界認識センサ情報である物体情報を、電子制御装置110が受信した場合(702)、以下の処理を実行する。セル更新部115が受信した物体情報の緊急度が高いか、つまり、701で登録された条件を満たすか判断する。この結果、緊急度が高いと判断された場合、コールバック処理を行う。つまり、緊急度が高いことを、セル選択部112を経由して、アプリケーション実行部111に通知する。そして、アプリケーション実行部111では、緊急処理を実行する。緊急処理には、自車両に対する減速指示の出力や運転者に対するアラート出力の指示の出力が含まれる。以上で、図6および図7に示すデータ取得についての説明を終わる。
Then, when the
次にセル情報301の調整について、説明する。セル情報301には、誤差が含まれることもあるため、このための調整、更新処理について説明する。ここでは、アプリケーション実行部111によるマップ管理部113のセル情報301の調整、更新例を示す。アプリケーション実行部111がセル選択部112を介し、マップ管理部113のセル情報301を取得後、例えば取得位置の誤差修正や時刻情報の補正を行い、マップ管理部113のデータを更新する場合、以下のとおり実行する。アプリケーション実行部111がセル更新部115を介し、マップ管理部113のデータを最新のデータとして更新する。
Next, the adjustment of the
セル更新部115では、セル選択部112と同様に、各セルに付与されているID情報及び、該当のセルが格納されているマップ管理部113上のアドレス情報を紐づけて保持する。従って、アプリケーション実行部111からセルの更新依頼があった場合、当該セルのセルIDを元に、マップ管理部113のデータの更新を実施する。この際、アプリケーション実行部111でデータの補正等を実施していた際に、マップ管理部113のデータがマップ生成部114により更新されていた場合、マップ管理部の時刻情報に基づき、データを時系列順に格納する。
Similar to the
次に、本実施例において、占有格子地図201のセル情報301の一部を利用することを説明する。
Next, in this embodiment, it will be described that a part of the
図2の占有格子地図201のいくつかのセルをグルーピングし、領域として扱う場合、アプリケーション実行部111は領域に含むセルを予め特定する。例えば、レイキャスティングモデルのように、自車両から放射状のセルをグルーピングしたい場合、アプリケーション実行部111は、自車両から放射状に延びるビーム上に存在するセルを予め特定し、グループとして設定する。セル更新部115は、アプリケーション実行部111で設定された内容を受信し、マップ管理部113に格納される各セル情報301には共通の領域IDを付与する。またこの際、アプリケーション実行部111から指定するセルの領域は、セル情報301に付与されているIDと連続、不連続を問わず領域とみなすことが可能であり、その形状も例えば四角形、放射状、三角形、円などを問わずあらゆる形で指定可能である。
When some cells of the occupied
アプリケーション実行部111から、該当領域IDが指定され、領域情報の取得要求がセル選択部112に発行された場合、セル選択部112では以下の処理を行う。セル選択部112は、指定された領域IDから該当セルが格納されているセルのRAM上でのアドレス情報を計算し、データの検索を実施する。マップ管理部113に格納されている該当のセル情報301は、アプリケーション実行部111が用意したRAMに複製される。
When the corresponding area ID is specified from the
本例では、自車両の進行方向における放射状の領域を抽出したが、以下の例にも適用可能である。例えば、自車両が比較的低速で移動する場合に、自車両に比較的近いセルのセル情報301を特定して利用することが想定される。この場合、自車両の速度が低い(遅い)ほど、より手前の狭いエリアのセル情報301を抽出する構成とすることが好適である。その他、自車両の走行車線のセル情報301を抽出することも可能である。
In this example, the radial region in the traveling direction of the own vehicle was extracted, but it can also be applied to the following examples. For example, when the own vehicle moves at a relatively low speed, it is assumed that the
以上説明した本実施例によれば、必要なセル情報301を抽出し、また、データベースとして管理することになる。このため、本実施例では、アプリケーションのデータ処理負荷、メモリ消費量を低減することが可能になる。
According to this embodiment described above, the
110…電子制御装置110、111…アプリケーション実行部、112…セル選択部、113…マップ管理部、114…マップ生成部、115…セル更新部、116…外界認識センサ群
110 ...
Claims (8)
センサにより検知された前記車両周囲のデータを用いて前記占有格子地図のセル情報を生成するためのマップ生成部と、
前記生成されたセル情報を、前記占有格子地図を構成する各セルのセル情報を管理単位として管理するマップ管理部と、
セル情報取得要求に応じて、前記マップ管理部で管理する前記セル情報から、前記セル情報取得要求に該当するセル情報を選択するセル選択部とを備える占有格子地図管理装置。 It is an occupied grid map management device that manages the occupied grid map around the vehicle.
A map generation unit for generating cell information of the occupied grid map using the data around the vehicle detected by the sensor, and
A map management unit that manages the generated cell information with the cell information of each cell constituting the occupied grid map as a management unit.
An occupied grid map management device including a cell selection unit that selects cell information corresponding to the cell information acquisition request from the cell information managed by the map management unit in response to the cell information acquisition request.
前記セル情報は、周期的に生成され、記憶装置に記憶され、
前記セル情報には、該当するセルにおける物体の占有状態を含み、
前記マップ管理部は、前記セル情報の占有状態の時系列変化が、占有、非占有、占有と変動した場合、前記占有の要因である物体が同一かを判断し、同一でない場合、前記記憶装置に周期的に記憶されたセル情報の少なくとも一部を削除することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 1,
The cell information is periodically generated, stored in a storage device, and stored.
The cell information includes the occupancy state of the object in the corresponding cell.
The map management unit determines whether the objects that are the cause of the occupancy are the same when the time-series change of the occupancy state of the cell information fluctuates between occupancy, non-occupancy, and occupancy. An occupied grid map management device characterized in that at least a part of cell information stored periodically is deleted.
前記マップ管理部は、前記物体が同一かの判断を、前記非占有の期間が予め定めた閾値より大きい場合に同一でないと判断することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 2.
The map management unit is an occupied grid map management device that determines whether or not the objects are the same when the non-occupied period is larger than a predetermined threshold value and determines that the objects are not the same.
さらに、車両に対する自動運転制御または運転支援制御を行うアプリケーションソフトウェアを実行するアプリケーション実行部を備え、
当該アプリケーション実行部は、前記セル選択部に対して、前記セル情報取得要求を通知し、
前記セル選択部は、通知された前記セル情報取得要求に応じて選択された前記セル情報を複製し、
前記アプリケーション実行部は、複製された前記セル情報を利用して、前記アプリケーションソフトウェアを実行することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 1,
Furthermore, it is equipped with an application execution unit that executes application software that performs automatic driving control or driving support control for the vehicle.
The application execution unit notifies the cell selection unit of the cell information acquisition request, and then notifies the cell selection unit of the cell information acquisition request.
The cell selection unit duplicates the cell information selected in response to the notified cell information acquisition request.
The application execution unit is an occupied grid map management device, characterized in that the application software is executed by using the duplicated cell information.
前記セル情報の生成を、
(1)前記マップ生成部が、前記センサから受付けた前記車両周囲のデータを用いて前記セル情報を生成するか、
(2)前記アプリケーション実行部が、前記センサから前記センサから受付けた前記車両周囲のデータを用いて前記セル情報を生成し、生成された前記セル情報を前記マップ生成部に通知するかのいずれかを実行することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 4.
Generation of the cell information,
(1) Whether the map generation unit generates the cell information using the data around the vehicle received from the sensor.
(2) Either the application execution unit generates the cell information using the data around the vehicle received from the sensor from the sensor, and notifies the map generation unit of the generated cell information. An occupied grid map management device characterized by performing.
前記セル情報は、各セルにおける、占有確率、占有状態、相対座標情報および絶対座標情報を含むことを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 1,
The cell information is an occupancy grid map management device including occupancy probability, occupancy state, relative coordinate information, and absolute coordinate information in each cell.
前記セル選択部は、車両の運行状況に応じたセル情報を選択することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 1,
The cell selection unit is an occupied grid map management device characterized in that cell information is selected according to the operating status of a vehicle.
前記セル選択部は、前記運行状況である速度が遅いほど少ないセル情報を選択することを特徴とする占有格子地図管理装置。 In the occupied grid map management device according to claim 7.
The cell selection unit is an occupied grid map management device, characterized in that the slower the speed, which is the operation status, the smaller the cell information is selected.
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