[发明专利]一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统和方法，该系统包括：众包车辆、轨迹数据获取单元和道路拓扑关系提取单元；众包车辆上设置有雷达、摄像头和惯性导航系统，雷达对自车周边感知范围内的动态目标进行轨迹跟踪，摄像头用于获取道路边界线的感知数据；轨迹数据获取单元根据动态目标的轨迹跟踪数据获取轨迹数据，根据道路边界线的感知数据对轨迹数据进行噪声数据剔除；道路拓扑关系提取单元根据轨迹数据进行簇中心线提取后进行道路拓扑构建。数据采集时间成本和人工成本大大降低，因此需要依赖较少的车辆及冗余采集次数实现同样的区域地图成图和更新的覆盖，降低数据采集运维成本，降低综合系统总体成本。

技术领域

本发明涉及智能/辅助驾驶以及高精度地图应用领域，尤其涉及一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统和方法。

背景技术

在局部路径规划和车道级别定位应用中，车道级别的道路拓扑关系是一种不可或缺的地图组件关联信息。

现有车道级别拓扑构建的原始信息采集方法主要有两种：传统测绘的方法和低成本众包的数据采集方法。传统测绘方式采用高精度的惯性导航系统、单线高功率激光雷达以及摄像头等，对道路进行连续扫描，并人工作业完成地理几何信息的拓扑构建。由于采集系统设备的成本较高，大量布设采集车辆需要极大的财力人力支撑；且数据处理流程时效长，自动化程度相对较低，无法满足路网快速更新的需求。低成本众包数据采集方案目前主要使用的是惯性导航系统和摄像头感知模组。该硬件方案下采集系统设备的成本比传统测绘方式更低廉，因此大量的铺设硬件设备，从而达到快速尘土和地图更新所需的数据采集覆盖需求。低成本摄像头模组的感知结果中主要包含车道线、道路边线以及停止线等，通过结合众包车辆车道感知结果与车辆轨迹数据的方式再辅助道路拓扑关系的提取。

低成本众包数据采集方案中往往采用低成本的惯性导航系统(如单点GPS、低成本惯性测量单元)，低成本卫惯系统在实时使用过程中，由于城市峡谷信号多次反射导致的多路径效应和高架桥遮挡区域GPS定位结果差。对于普通的卫惯器件组成的低成本众包采集系统获取的浮动车轨迹数据分布在城区的可能性大，轨迹误差偏移大，往往超过无法支持车道级别的拓扑关系成图。

另外，通过轨迹和感知识别数据可进行成图，但原始信息质量的好坏直接决定成图的精度，比如未进行标定的各传感器的数据基本无法生成高精度路网拓扑地图。质量较差的GPS轨迹数据无法形成车道级的拓扑关系图，只能抽取出道路级别道路中心线地图，因为极容易发生车道级的数据混淆，导致错误的路口通行连接关系或错误的转弯车道。在城市峡谷等GPS信号差的场景下需要高精度的惯性导航设备配合GPS差分信息，才能提供相对质量较好的轨迹数据供成图或车辆实时定位使用。对于高成本的高精度惯性导航设备，轨迹数据可以提供提取车道级别的拓扑关系的精确位姿信息。

基于众包采集方式可以通过高成本高精度惯性导航系统来解决这个问题，但存在不足的是：轨迹数据获取的成本高。主要体现在两个方面，一方面是对于一个区域成图最少数据量的要求。轨迹数据需要能够覆盖道路的各个车道，且每个车道的轨迹数据至少需要多次以便解决单次采集时的缺失。这个过程产生的运营成本占比大。另一方面是高精度惯性导航系统硬件设备成本高，导致众包硬件成本上升，无法大范围部署，并且运维时的难度加大，器件维护成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统和方法，解决现有技术中问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于车辆动态轨迹跟踪的道路拓扑构建系统，包括：众包车辆、轨迹数据获取单元和道路拓扑关系提取单元；

所述众包车辆上设置有雷达、摄像头和惯性导航系统，所述雷达对自车周边感知范围内的动态目标进行轨迹跟踪，所述摄像头用于获取道路边界线的感知数据；

所述轨迹数据获取单元根据所述动态目标的轨迹跟踪数据获取轨迹数据，根据所述道路边界线的感知数据对所述轨迹数据进行噪声数据剔除；