道路交通网络金字塔模型车道级特征层构建

车道级道路网络模型在自动驾驶中具有非常重要的作用,文中依据车道及相邻车道之间的通行规则,以车道组、车道段作为建模基本元素,基于道路交通网络金字塔模型,设计了车道级特征层的表达结构,提出基于实际车道分隔线特性的自动构建方法,通过实例实现了模型的建立。文中所设计的车道特征层可优化车道的描述与组织,减少数据存储冗余,能为自动驾驶提供车道级微观路径规划。     

顾及地标可视性的室内导航路径优化算法

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模存储与维护室内路网的压力。在此基础上提出了一种多目标导航路径优化算法,该算法时间开销较低,能够实时地进行路径规划,得到的最优路径与最短路径相比具有更高的地标可见性和覆盖率。     

一种面向室内导航的通行区域模型及其自动提取算法

面向室内位置服务中路径规划与导航的应用需求,提出一种基于栅格空间的通行区域模型及其自动提取算法。首先,在栅格模型基础上引入了相邻栅格和途经栅格,结合具体示例阐述了通行区域模型的基本原理;然后,根据室内地图数据特征,通过室内栅格模型初始化、通行区域初次提取和邻域融合,设计了通行区域的自动提取算法;最后,选取西单大悦城一楼室内地图数据进行了不同栅格尺度的通行区域自动提取和路径规划试验。结果表明,该算法针对走廊内存在障碍等复杂室内环境具有较好的适用性,并且通行区域模型相比网络模型的路径规划结果更加符合复杂室内环境的路径行走特征。     

5G时代的高精地图助力自动驾驶安全之路

<正>作为汽车"新四化"的重要方向之一,自动驾驶不仅被认为是实现汽车零事故的终极解决方案,也被认为是汽车从工具向出行服务平台转变过程中的重要一环。随着L3级别自动驾驶已进入商业化的关键阶段,高精地图作为自动驾驶不可或缺的基础设施,其必要性得到汽车行业的共识。通过高精地图提供的高精定位、超视距感知、车道级路径规划等服务,不仅提升了自动驾驶汽车的安全性,同时也让车辆有更加智能的驾驶表现,为乘员带来更加舒适的乘坐体验。     

高精地图道路矢量化模型表达规则探讨

随着高精地图伴随自动驾驶技术出现，近些年来其生产技术日趋成熟。外业生产依托于三维激光扫描技术的广泛应用，高精度的基础数据的快速获取已实现。在高精地图内业生产端，其表现形式及表达规则由行业特定需求决定。高精地图的生产原理及应用大同小异，但无统一规则，使得高精地图的使用范围过小，不能一测多用。本文以道路要素的通用化表达为目的，分解出道路要素的道路模型、车道模型、地物模型，讨论各类模型的表达规则，以道路向量及车道向量及其拓扑关系建立表达粒度为车道级的路网关系。通过上述表达讨论使得高精地图的表达层次更加清晰，生产过程中依据性更强，统一规则表达的高精地图应用范围更广。     

面向越野路径规划的多层次六角格网通行模型EI北大核心CSCD

针对大规模越野环境中规划路径效率低下的问题,本文提出了一种面向越野路径规划的多层次六角格网通行模型,该模型能在缩减格网数据规模、保持规划路径合理性的同时,提升路径规划算法的执行效率。本文首先以六角格网单元为基础,设计通行能力量化规则,赋予每个格网相应的通行能力,构建普通六角格网通行模型;然后,建立多层次格网压缩规则,对通行模型中通行能力相似的邻接格网进行合并及重构格网邻接关系,生成含有不同层次格网的通行模型;最后,针对本文提出的多层次六角格网通行模型,设计了考虑坡度和地表覆盖要素的启发函数,进一步对A*路径规划算法进行了优化。试验表明,本文提出的多层次六角格网通行模型相较于普通六角格网通行模型,格网数量缩减了53.75%,路径规划所需时间降低了57%。     

面向实际车道的3维道路网络模型

亚洲国家,特别是中国的城市发展,立交桥、摩天大楼等日益复杂。传统基于道路中心线的道路网络模型在几何、时空语义属性、拓扑关系表达等方面都难以满足立体化交通需求。本文引入物理车道、虚拟车道和车道带概念,提出面向实际车道的多层次3维道路网络模型,重点分析该模型的数据库实现方法和实际车道拓扑构建、离散化、面向实际车道的寻径导航等关键问题。试验总结了该模型的若干明显特点如路网的多层次表达、灵活准确的车道拓扑控制等。     

高等级道路网的拓扑自动保持方法

目的 基于道路网的结构分析,提出了一种高等级道路网拓扑自动保持方法,适用于任意提取的高等级路网。首先根据道路的连通关系生成对偶图,利用最小生成树保持道路网的整体连通性;然后使用广度优先搜索和最短路径计算进行悬挂弧段连接和合理路径连接,保持高等级道路网的导航连通性;最后通过实验验证了本文方法所保持的道路网拓扑结构的有效性。实验结果表明,通过本方法保持的拓扑关系能够保持道路网的整体连通性,反映道路网的高等级结构模式特征,而且与基于原始划分的高等级道路网所规划的最短路径相比,拓扑自动保持后的高等级道路网能够合理地反映道路结点之间的导航路径规划。     

摩托化机动路径规划的改进A~*算法

针对摩托化机动路径规划问题,构建了顾及通行限制的动态道路网模型,重点针对道路通行能力变化、桥梁和隧道通行限制进行表达与建模;基于所构建的道路网模型,提出了一种改进的A*算法求解摩托化机动最短路径;通过构建三角不等式优化估价函数,并考虑机动过程中任务点、规避点和道路网通行限制因素的影响,最终得到耗时最短的机动路径。     

多智能体协同高精地图构建关键技术研究

自动驾驶车辆的自动化驾驶程度越高,对高精地图的要求越高.智能化的高精地图能够为L5级别自动驾驶车辆提供所需地图数据,是未来高精地图发展的重要方向.基于目前高精地图的构建方法,本文首先提出多智能体协同高精地图构建的定义,分析其构建框架.然后,对多智能体数据采集路径规划、多源异构一体化数据融合与表达、道路场景认知、智能高精地图融合、智能高精地图更新等关键技术进行了研究,提出了可行的技术方案.最后,分析了其未来构建过程中存在的挑战.     

通用化高精地图数据模型

高精地图逐渐成为自动驾驶不可或缺的组成部分,但是其数据模型和表达方式尚未形成统一标准,特别是在生产制作和数据交换阶段,缺乏具备通用性和大规模应用能力的数据模型.针对这一问题,本文分析了当前主流高精地图数据模型NDS、OpenDRIVE和l anel et的优缺点,提出了一种通用化的高精地图数据模型Whu map model.车道模型方面,采用车道组为数据管理单元,由同一路段上的一个或者多个车道组成.车道由车道的左边界线、右边界线、车道中心线、车道属性构成.通过多种常见车道数变化场景下的车道拓扑构建,验证了该模型在表达上的有效性和稳健性.交通标志物模型方面,定义了地面标志物和交通标志牌,分别表达形状、类型、语义以及与道路、车道的关联关系等内容.通过大规模数据制作、NDS和OpenDRIVE格式编译,以及基于ADASIS V3协议的电子地平线应用试验,验证了Whu map model模型的实用性和有效性.Whu map model可以作为通用的交换规格,也可以应用到高精地图生产制作的各个阶段,同时向下兼容、易于扩展,有助于实现高精地图数据模型标准化,从而推进高精地图的规模化生产和应用.     

一种自动提取室内通行网络的方法

针对当前从建筑物设计图中提取通行结点网络的方式存在人工干预过多和效率较低等问题,该文提出了一种自动化构建室内通行网络的方案。在总结当前以CityGML LOD4格式存储的建筑物通行数据存在的各类典型问题之后,进行对应性的数据错误修正和补全;然后结合室内可通行空间特点,引入正交多边形分割算法和邻近关系分析算法,完成室内通行网络提取。实验结果证明,该方法所提取的基于CityGML LOD4文件的基本通行结点网络,能够在保持空间定性连通关系的基础上融合空间定量属性,满足人员室内路径规划应用的多重需求。     

高阶模糊区域的交叉拓扑关系形式化研究

目的 基于区间Ⅱ－型模糊区域模型,讨论了区间Ⅱ－型模糊区域的结构,通过对传统的n-交模型进行扩展,提出了区间Ⅱ－型模糊区域拓扑关系的n-交矩阵和各原子的计算方法,并提出了拓扑关系的形式化分析方法。通过计算区间Ⅱ－型模糊拓扑关系矩阵与8种基本拓扑关系矩阵的相似度并排序,确定其首要拓扑关系,结合拓扑关系距离确定其可能存在的次要拓扑关系。     

车道级高精度地图优化

为了增加驾驶辅助系统或者自动驾驶的可靠性,需要设计出高分辨率地图规格及模型。本文通过研究目前的车道设计方案,提出了两点优化方式以减少数据的冗余存储。在两车道之间建立特殊的关联关系,让不同的车道根据左右边线的不同有不同的断开方式;对虚拟路口车道线进行优化使用三次样条曲线来对路口车道进行抽象表达。     

面向BIM的室内拓扑-栅格分层路径规划方法

针对传统路径规划方法在复杂大场景环境下的搜索空间大、效率低、避障安全性差等问题,本文提出了一种基于BIM的室内拓扑-栅格分层路径规划方法。首先,建立复杂室内环境的BIM模型,提取模型中结构、障碍物和通道的语义、几何及其关联信息,通过栅格抽象映射得到基础导航地图,并结合层次图思想,开展地图空间分层,获取拓扑-栅格分层地图;然后,利用细化算法,生成拓扑层中各子区域之间的离线先验路网,联合Dijkstra算法选取其中的最优路径,并基于自主改进的A*算法,快速高效搜索栅格层的最优路径,通过组合拼接拓扑层与栅格层的局部最优路径,构建完整的全局最优路径;最后,将本文方法与标准A*算法及蚁群算法作对比,在保证计算效率的同时,不仅缩小了路径搜索空间,还确保了最优路径的安全性,综合验证了所提路径规划方法的优越性。     

嵌入式GIS中多尺度道路网路径规划方法的研究

针对大区域路径规划问题,论述了道路层次划分模型和多尺度道路网数据库的建立,提出了构建多级道路网拓扑结构的方法,利用层次空间推理和改进的启发式A^＊算法进行最优路径的选取。     

利用双灭点估计的车道线检测

车道线检测是自动驾驶汽车或高级驾驶辅助系统的重要组成部分,利用安装在车辆前方的单目相机以实时成像的方式获取车辆在当前车道的横向偏移,从而为车辆的车道保持、超车换道等横向控制策略提供参考。本文提出了一种基于双灭点估计的实时、稳健的车道检测方法。首先利用尺度自适应的局部对称算子对车道线点特征进行提取;其次对左右车道线分别估计灭点,以灭点为导向,构建特征点的统计直方图;然后选择穿过大多数特征点的直线且通过特征点和所选线之间的重叠度对灭点进行估计更新,重复上一步骤以获得稳定的灭点;最后基于稳定的灭点验证并选择最佳的车道线。本文在公共数据集对提出的方法进行了测试,试验结果表明,本文方法在满足实时性的前提下,能有效提高算法整体的稳健性。     

面向多层建筑的室内外一体化路径规划算法

提出了一种室内导航专题地图模型,用于解决室内地图建模、室内多楼层拓扑构建等问题,并提出一整套工艺流程,用于该专题地图模型的规范化、自动化生产。同时,设计了一种室内外一体化的导航算法,基于该导航专题地图模型构建的拓扑数据,采用Dijstral算法实现最短路径规划,并通过将出入口作为节点对室内外进行划分和衔接,实现室内外路径规划结果的无缝衔接。最后,为了验证该专题地图模型与导航算法的有效性,编写了一款APP,对该地图模型数据进行可视化,采用建模输出的多楼层拓扑导航数据和提出的导航算法,进行室内外一体化导航算法有效性验证。     

一种针对室内可通行空间数据的集成空间关系多层次索引

室内路径规划涉及的可通行空间数据有着海量性和空间集聚性特点,因而我们需要采用高效的空间索引对其进行组织。本文为了解决诸如R树在内的传统索引对于室内可通行空间数据组织的不足,设计了一种融合空间关系的多层次空间索引。实验结果证明,采用这种方法构成的索引能够在对应的空间操作测试中展现出较R树更加优越的性能。所以,这种在空间索引内集成空间关系的尝试能够有效降低包含室内可通行空间结点的最小外接矩形的覆盖空间,并提高对于通行空间的检索效率。     

基于点集的拉伸建模改进方法

探讨了拉伸建模存在公共基元重复构建、侧面空间关系丢失、产生冗余基元等拓扑问题,指出了不同地物三维模型两个侧面之间拓扑关系存在的12种表现形式,提出了基于点集的自动拉伸建模方法,并分别介绍了点集的提取流程和体的构建流程,最后通过一个实例证明了以上方法对传统拉伸建模方法在拓扑关系方面存在的不足有所改进。