[发明专利]基于高精度地图的全局导航系统及导航信息生成方法

说明书

基于高精度地图的全局导航系统，包括引导线地图构建模块、全局引导线生成模块和导航地图输出模块；引导线地图构建模块、全局引导线生成模块和导航地图输出模块依次连接：该系统通过构建引导线地图、全局引导线提取、导航地图构建等方法步骤离线创建导航地图，给出结构化场景下精确的导航地图信息。该导航系统能够适应与城区和高速等结构化场景，对于智能车在实际环境中的导航有重要作用。由于该系统对于高精度地图的要求简单，对场景具有很好的鲁棒性的，因此这一技术可广泛应用于无人驾驶汽车导航、智能车视觉辅助驾驶等领域。

技术领域

本发明属于计算机视觉与智能交通领域，特别涉及基于高精度地图的全局导航系统及导航信息生成方法。

背景技术

利用高精度地图进行全局导航是无人车领域非常关键且基础的一项技术，如何有效地利用高精度地图进行导航也是为无人车领域一个热门的研究问题。高精度地图往往包含车道线、道路边界等交通信息，但无法提供高精度的导航信息，以引导无人车在地图覆盖的静态场景中通过追线的方式进行巡航。这个问题往往可以拆解为构建引导线地图和全局规划两个问题。

在构建引导线地图时，一般情况可通过取车道线中线的方法得到道路内的引导线，但这种方法不能适应换道、路口、掉头等穿越道路结构及无车道线场景，因此无法提供全局的符合车辆运动模型的引导线。另外，如何从地图数据中有效的提取出符合交通规则约束的拓扑关系也是一个必须要解决的问题。

在得到高精度的引导线地图后，如何利用这些数据进行全局规划也是一个重要的问题，如果只是简单的提取节点并使用拓扑结构进行规划，无法实现从地图上任意点到任意点的规划。

发明内容

本发明的目的在于提供基于高精度地图的全局导航系统及导航信息生成方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于高精度地图的全局导航系统，包括引导线地图构建模块、全局引导线生成模块和导航地图输出模块；引导线地图构建模块、全局引导线生成模块和导航地图输出模块依次连接；

引导线地图构建模块用于提取地图的拓扑结构和节点信息，并依据拓扑结构和节点信息构建引导线地图；

全局引导线生成模块用于从引导线地图中生成一条经过所有关键路点的全局引导线；

导航地图输出模块用于补齐全局引导线经过的无结构化信息的区域，输出最后的导航地图。

进一步的，基于高精度地图的全局导航系统的导航信息生成方法，基于高精度地图的全局导航系统，包括以下步骤：

步骤1，通过处理高精度地图数据，得到地图区域符合交通规则约束的拓扑关系和节点信息；处理方法为：使用路口处道路中点作为节点，使用某段距离内的节点之间的向量关系获得拓扑结构；

步骤2，结合步骤1得到的拓扑关系、节点信息与高精度地图数据，自适应地生成各个节点之间的包含代表不同语义属性的标志位信息的高精度引导线构成引导线地图；其中的引导线包括无人车的直行、换道、转弯、掉头场景，并满足无人车的运动模型约束；

步骤3，通过读取关键路点坐标，结合步骤2得到的引导线地图，得到一条经过所有关键路点的全局引导线；关键路点坐标为导航时指定的需要经过的坐标点；

步骤4，结合步骤3得到的全局引导线与高精度地图数据，抽取全局引导线经过的路段，并在路口区域生成虚拟车道线，得到最终的导航信息。

进一步的，在生成两个节点之间的引导线时，能自适应的处理直行、转弯、换道、掉头情况，并采用的B样条曲线的方法得到符合车辆运动学约束的引导线；其可以表达为：