一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法

技术领域

本发明涉及车路协同技术领域，特别涉及一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法。

背景技术

目前高精地图制作完成后采用集中式存储，并通过OTA（空中下载技术）实现车端高精地图的更新。

传统的高精地图存储和更新方式，在存储方面，采用集中式存储，对机房要求高；在更新方面，车辆每次升级时需要下载全量的高精地图，使用率低，还占用车机的存储空间。此外，自动驾驶车辆通过OTA升级时往往需要在静止状态下升级，升级成功后需重新启动才可实现更新，影响自动驾驶车辆的运营效率。

而采用基于路侧边缘节点的高精地图分布式存储和分发，不仅有利于高精地图的保存和安全性保护，还提高车辆更新高精地图效率和高精地图使用率，大大节省车机的存储空间。

发明内容

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，用以采用基于路侧边缘节点的高精地图分布式存储和分发，不仅有利于高精地图的保存和安全性保护，还提高车辆更新高精地图效率和高精地图使用率，大大节省车机的存储空间。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，包括：

步骤1：对高精地图进行分层，得到基础层以及细节层；

步骤2：将所述基础层存储在车载端，将所述细节层按照路侧边缘计算单元的分布位置以及与所述路侧边缘计算单元连接的路侧通信单元的通信范围，对所述细节层进行切片，并将若干细节切片分别存储在对应的路侧边缘计算单元中；

步骤3：当车辆驶入设置有路侧通信单元的区域中时，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆，且所述车辆的车载单元接收所述细节切片，并进行加载显示；

其中，所述基础层包括：所述高精地图的基础道路和基础名称组件。

优选的，对高精地图进行分层，得到基础层以及细节层，包括：

构建逻辑分层机制；

按照所述逻辑分层机制对所述高精地图进行分层，得到基础层以及细节层。

优选的，所述细节切片包括：对应路侧边缘计算单元所对应的道路以及当下名称组件，其中，所述当下名称组件包括：道路兴趣点组件、道路3D对象组件、数字地形模型组件以及交通信息组件；

其中，每个当下名称组件都存储在对应的同个数据库中；

其中，每个路侧边缘计算单元对应一个存储数据库，且每个存储数据库都设置有对应的区域地址。

优选的，当车辆驶入设置有路侧通信单元的区域中时，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆之前，还包括：

检索所述车辆的车载端是否存储有待驶入区域的已加载的细节切片；

若存在，对所述已加载的细节切片的加载时间进行第一判断，同时，对所述车辆即将驶入所述待驶入区域的时间进行第二判断；

若所述第一判断时间大于第二判断时间，且第二判断时间小于或等于第一预设时间，则按照所述已加载的细节切片进行行驶指导；

若所述第一判断时间大于第二判断时间，且第二判断时间大于第一预设时间，控制所述已加载的细节切片处于静默状态，当第二判断时间触发第一预设时间时，按照所述已加载的细节切片进行行驶指导。

优选的，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆，且所述车辆的车载单元接收所述细节切片，并进行加载显示，包括：

当接收到所述车辆的车载单元输出的请求区域高精地图时，基于对应请求区域的路侧边缘计算单元将对应的细节切片基于连接的路侧通信单元传输到所述车载单元；

当所述车载单元接收到传输的细节切片时，获取所述传输的细节切片中的区域细节信息数据库地址；

按照所述区域细节信息数据库地址查寻插入数据库，并获取得到第一数据进行数据插入，并实现在所述车辆的车载端的加载显示。

优选的，所述路侧边缘计算单元与路侧通信单元成对设置。

优选的，将所述细节层按照路侧边缘计算单元的分布位置以及与所述路侧边缘计算单元连接的路侧通信单元的通信范围，对所述细节层进行切片的过程中，包括：

确定每个路侧通信单元的通信范围，并计算得到对应的通信有效值Y1；

其中，n1表示预设时间段内与对应路侧通信单元建立通信连接的车辆的个数；

同时，计算对应路侧通信单元与所述车辆的车载单元的通信连接有效值

其中，

基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5；

当所述实际有效值Y5小于预设有效值时，判定对应路侧通信单元不合格，并进行报警提醒；

否则，判定对应路侧通信单元合格。

优选的，基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5，包括：

基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的初始有效值Y3：

其中，

确定与对应路侧通信单元存在相邻关系的第一通信单元和第二通信单元；

获取所述第一通信单元和第二通信单元对相应路侧通信单元的通信影响系数Y4；

其中，C表示对初始有效值

确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5；

其中，e表示指数函数的符号；

优选的，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆的过程中，还包括：

对对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片的版本进行分析，确定是否为最新版本，若是，将存储的细节切片分发给所述车辆；

否则，获取存储的细节切片的版本编号，并提取所述版本编号的版本时间；

确定相邻的第一计算单元中存储的细节切片的第一编号以及相邻的第二计算单元中存储的细节切片的第二编号；

提取所述第一编号对应的第一时间以及第二编号对应的第二时间；

若所述第一时间与第二时间一致，则从地图数据库中，获取与对应路侧通信范围一致的最新地图信息，并对对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片进行替换，并对替换过程进行记录；

调取对应路侧边缘计算单元的替换次数以及每次替换的替换日志；

基于日志分析模型，分析所述替换日志的替换情况；

基于所述替换情况与当下的记录过程日志建立第一联系；

当所述第一联系满足预设标准时，判定替换合格；

当不满足预设标准时，建立对应路侧通信单元与备用边缘计算单元的连接，并将最细地图信息传输到所述备用边缘计算单元中。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法的流程图；

图2为本发明实施例中基于车路协同的高精地图分布式存储及分发示意图；

图3为本发明实施例中基于NDS格式的高精地图分层存储图；

图4为本发明实施例中高精地图逻辑分层机制图；

图5为本发明实施例中高精地图逻辑切片机制的第一示意图；

图6为本发明实施例中高精地图逻辑切片机制的第二示意图；

图7为本发明实施例中基于车路协同的高精地图分发流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，如图1所示，包括：

步骤1：对高精地图进行分层，得到基础层以及细节层；

步骤2：将所述基础层存储在车载端，将所述细节层按照路侧边缘计算单元的分布位置以及与所述路侧边缘计算单元连接的路侧通信单元的通信范围，对所述细节层进行切片，并将若干细节切片分别存储在对应的路侧边缘计算单元中；

步骤3：当车辆驶入设置有路侧通信单元的区域中时，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆，且所述车辆的车载单元接收所述细节切片，并进行加载显示；

其中，所述基础层包括：所述高精地图的基础道路和基础名称组件。

优选的，所述细节切片包括：对应路侧边缘计算单元所对应的道路以及当下名称组件，其中，所述当下名称组件包括：道路兴趣点组件、道路3D对象组件、数字地形模型组件以及交通信息组件；

其中，每个当下名称组件都存储在对应的同个数据库中；

其中，每个路侧边缘计算单元对应一个存储数据库，且每个存储数据库都设置有对应的区域地址。

该实施例中，本发明由两部分组成：即基于路侧边缘节点的高精地图分布式存储和基于车路协同的高精地图分发，如图2所示。

基于路侧边缘节点的高精地图分布式存储通过在路侧部署边缘计算单元，将制作完成的高精地图切片存储于各个路侧边缘计算单元中，每个路侧边缘计算单元内保存当前RSU（路侧通信单元）通讯范围内及相邻100米的全部高精地图细节信息，基础道路信息则保存于车端。

基于车路协同的高精地图分发是通过RSU将路侧边缘节点中的高精地图数据分发至行驶至当前区域内的车上。

车辆在行驶开始前可基于基础道路数据完成导航规划，而当车辆即将行驶至某一区域时，该区域的RSU将边缘计算单元中存储的高精地图细节信息转发给车辆，车端OBU（车载单元）接收地图数据并传输给车载自动驾驶计算平台并完成加载。

其中，RSU为路侧通信单元，OBU为车载单元，MEC为路侧边缘计算单元。

该实施例中，支持NDS（数据格式）格式的高精地图的分层及分区域存储，且通过V2X技术将存储于路侧的高精地图分发至行驶区域内的车辆。

该实施例中，提出了NDS格式高精地图的分层及分区存储，即车端保存高精地图的道路和名称组件，道路和名称组件在位置输入、道路计算、路线引导和地图匹配方面是必须的，而其他组件是可选的，只有当导航应用程序需要这类数据时才会存在。路侧边缘计算单元保存道路及名称之外的组件，如兴趣点（POI）、3D对象、数字地形模型、交通信息等组件，如图3所示。

上述技术方案的有益效果是：采用基于路侧边缘节点的高精地图分布式存储和分发，不仅有利于高精地图的保存和安全性保护，还提高车辆更新高精地图效率和高精地图使用率，大大节省车机的存储空间。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，对高精地图进行分层，得到基础层以及细节层，包括：

构建逻辑分层机制；

按照所述逻辑分层机制对所述高精地图进行分层，得到基础层以及细节层。

该实施例中，NDS的相较于其他的高精地图格式，采用SQLite嵌入式数据库进行地图数据的存储，具有支持增量更新，更加灵活的特点。NDS在嵌入式数据库中采用了分层分块的组织方式，它根据地图数据的内容，分为地图显示、路径规划、名称、POI、交通信息、语音表达等组件，分别存储在嵌入式数据库的不同数据表中。

本发明专利在高精地图的存储方面，基于NDS高精地图存储格式，对NDS格式进行改进，基于NDS格式高精地图的物理存储和逻辑存储机制即NDS分层分块的组织方式，提出的基于车路协同的高精地图分布式存储，对高精地图的存储做进一步的拆分及组合，提出了以下的高精地图逻辑分层机制，如图4所示。

目前NDS高精地图格式是按照更新区域，将某一区域的高精地图存储于同一个数据库中，为了精简车端高精地图存储，实现路侧高精地图的动态更新，本专利提出了新的存储方式，将基础道路信息中的道路和名称组件数据表存储于同一个数据库，将细节信息中的兴趣点、3D对象、数字地形模型、交通信息等组件的数据表存储于同一个数据库，并将基础道路信息存储于车端，将细节信息存储于路侧边缘计算单元。

首先，在车端，对于全区域的基础道路信息，依旧按照区域划分数据库，每一个数据库中存储某一个区域，依据id对每一片区域的数据库进行标识，用于后续细节信息加入时可以找到对应的数据库。

在路侧，每一个边缘计算单元中存储这一区域内的细节信息，即兴趣点、3D对象、数字地形模型、交通信息等组件，以数据表的形式存储于数据库中。

当车辆行驶至路侧RSU通信范围内后，存储于边缘计算节点的高精地图细节数据会通过V2X协议传输到车端，基于数据库ID，将路侧高精地图数据插入特定的数据库中。

当车辆调用高精地图时，采用数据库语句对数据库数据进行查询即可实现地图信息的调用。

上述技术方案的有益效果是：在高精地图的存储方面，基于NDS高精地图存储格式，对NDS格式进行改进，基于NDS格式高精地图的物理存储和逻辑存储机制即NDS分层分块的组织方式，提出的基于车路协同的高精地图分布式存储，对高精地图的存储做进一步的拆分及组合。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，当车辆驶入设置有路侧通信单元的区域中时，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆之前，还包括：

检索所述车辆的车载端是否存储有待驶入区域的已加载的细节切片；

若存在，对所述已加载的细节切片的加载时间进行第一判断，同时，对所述车辆即将驶入所述待驶入区域的时间进行第二判断；

若所述第一判断时间大于第二判断时间，且第二判断时间小于或等于第一预设时间，则按照所述已加载的细节切片进行行驶指导；

若所述第一判断时间大于第二判断时间，且第二判断时间大于第一预设时间，控制所述已加载的细节切片处于静默状态，当第二判断时间触发第一预设时间时，按照所述已加载的细节切片进行行驶指导。

该实施例中，待驶入区域指的是该车辆即将驶入的下一区域，且为了降低车辆的存储空间，所以，会对驶入下一区域的行驶时间以及车辆所加载的切片的加载时间进行比较，以为，在切片在后续运行指导过程中也会占用存储空间，所以，会通过时间上的比较判断，来确定是否直接作为行驶指导的基础，还是会先将该切片设置为静默状态（只存储还未参数指导），进而来实现有效指导。

上述技术方案的有益效果是：通过对时间的判断，可以有效的提高车辆更新高精地图效率和高精地图使用率，大大节省车机的存储空间。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆，且所述车辆的车载单元接收所述细节切片，并进行加载显示，包括：

当接收到所述车辆的车载单元输出的请求区域高精地图时，基于对应请求区域的路侧边缘计算单元将对应的细节切片基于连接的路侧通信单元传输到所述车载单元；

当所述车载单元接收到传输的细节切片时，获取所述传输的细节切片中的区域细节信息数据库地址；

按照所述区域细节信息数据库地址查寻插入数据库，并获取得到第一数据进行数据插入，并实现在所述车辆的车载端的加载显示。

针对该实施例，具体参见图7的执行流程。

该实施例中，如图5和6所示，高精地图按照信息类型被分为基础道路信息和区域细节信息，其中基础道路信息被存储于车端，并按照区域存储，将每一区域内的基础道路信息存储于同一个数据库中；区域细节信息同样被划分为不同的区域，存储于各区域的边缘计算节点内。

由于为了保证车辆能随时使用高精地图，避免因通信时延导致的车辆无法及时加载高精地图数据，每一个边缘计算节点内存储当前RSU通信范围内的高精地图细节信息及前后100米范围的高精地图。

在采集高精地图和制作高精地图时，按照RSU通信范围确认每一块区域的高精地图，将各区域的高精地图分数据库存储，并为每个数据库赋予一个id，其中上文中所提到的超出部分，即两个100米范围的高精地图细节信息按照相应区域的数据库id存储。

当路侧高精地图细节信息发送至车端后，数据接收并插入相应数据库时可以精准定位至相应的数据库数据表中，只添加未加载的数据，已加载至车端的高精地图细节信息选择不保留。

此后，若区域高精地图更新只需在原数据库中更新地图信息，路端高精地图发送至车端时依旧按照原本的数据库id进行插入，避免重复开发。

上述技术方案的有益效果是：通过对地图更新以及进行相同地址的插入，可以有效保证加载的高效性，避免对数据库的重复开发，节省空间。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，将所述细节层按照路侧边缘计算单元的分布位置以及与所述路侧边缘计算单元连接的路侧通信单元的通信范围，对所述细节层进行切片的过程中，包括：

确定每个路侧通信单元的通信范围，并计算得到对应的通信有效值Y1；

其中，n1表示预设时间段内与对应路侧通信单元建立通信连接的车辆的个数；

同时，计算对应路侧通信单元与所述车辆的车载单元的通信连接有效值

其中，

基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5；

当所述实际有效值Y5小于预设有效值时，判定对应路侧通信单元不合格，并进行报警提醒；

否则，判定对应路侧通信单元合格。

该实施例中，Y1与Y2的取值一般是大于1的情况下，此视为有效。

上述技术方案的有益效果是：通过计算通信有效值以及通信连接值，从这两方面来综合确定对应的实际有效性，为判断路侧通信单元是否合格提供有效基础，保证对应单元的正常运行，为驾驶指导提供有效基础。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5，包括：

基于同个路侧通信单元的通信有效值与通信连接有效值，确定对应路侧通信单元的初始有效值Y3：

其中，

确定与对应路侧通信单元存在相邻关系的第一通信单元和第二通信单元；

获取所述第一通信单元和第二通信单元对相应路侧通信单元的通信影响系数Y4；

其中，C表示对初始有效值

确定对应路侧通信单元的实际有效值Y5；

/>

其中，e表示指数函数的符号；

该实施例中，范围比值-系数数据库是包括不同的范围比值结果以及与比值结果匹配的系数在内，因此，可以按照对应的比值范围得到对应的系数，如果比值范围为1，此时，就对应0.9，但实际上比值范围是不可能为1的。

该实施例中，第一通信范围、第二通信范围、第三通信范围以及第四通信范围指的是可以通信的范围长度，比如，第一通信范围为位置1到位置2，第二通信范围为位置3到位置4，其中，位置3在位置1之前，位置1在位置4之前，位置4在位置2之前，此时，对应的交集范围即为位置1到位置4的范围。

上述技术方案的有益效果是：通过按照范围有效值与连接有效值，计算初始有效值，进而根据相邻的通信单元对该通信单元的影响情况，来映射得到对应的影响系数，且通过基于调整因子对范围影响系数的优化，来得到实际有效值，保证计算结果的合理性。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，由所述区域的路侧通信单元将对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片分发给所述车辆的过程中，还包括：

对对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片的版本进行分析，确定是否为最新版本，若是，将存储的细节切片分发给所述车辆；

否则，获取存储的细节切片的版本编号，并提取所述版本编号的版本时间；

确定相邻的第一计算单元中存储的细节切片的第一编号以及相邻的第二计算单元中存储的细节切片的第二编号；

提取所述第一编号对应的第一时间以及第二编号对应的第二时间；

若所述第一时间与第二时间一致，则从地图数据库中，获取与对应路侧通信范围一致的最新地图信息，并对对应路侧边缘计算单元中存储的细节切片进行替换，并对替换过程进行记录；

调取对应路侧边缘计算单元的替换次数以及每次替换的替换日志；

基于日志分析模型，分析所述替换日志的替换情况；

基于所述替换情况与当下的记录过程日志建立第一联系；

当所述第一联系满足预设标准时，判定替换合格；

当不满足预设标准时，建立对应路侧通信单元与备用边缘计算单元的连接，并将最细地图信息传输到所述备用边缘计算单元中。

本发明提供一种基于车路协同的高精地图分布式存储和分发方法，所述路侧边缘计算单元与路侧通信单元成对设置，并且还设置有备用边缘计算单元。

该实施例中，细节切片中是包含对应的细节信息以及版本信息在内的，因此，可以得到版本编号，进而来确定是否为最新版本，如果是最新日期，则视为最新版本，但是，如果不是，就获取版本编号，进而提取版本时间。

同时，还获取相邻计算单元中的版本编号，来确定是否有改变，如果相邻的都是最新版本，此时，就需要对该单元的版本进行更新。

该实施例中，地图数据库是指的最新区域范围内的高精地图，为最新版本提供有效数据基础。

该实施例中，在对替换过程进行记录的过程中，由于同个计算单元可能是存在替换操作的，因此，来从历史数据库中调取对应的历史替换日志，方便对此次替换提供一个判断基础。

该实施例中，如果，此时替换与历史替换的替换过程是完全一致的，此时的第一联系为匹配联系，则视为满足预设标准，视为替换合格。

如果，此时替换与历史替换的替换过程不一致，此时的第一联系为不匹配联系，则视为不满足预设标准，视为替换不合格，就需要开启备用单元。

该实施例中，第一联系：

其中，

上述技术方案的有益效果是：通过对细节切片的版本进行确定，并通过对细节切片的替换过程的记录以及与历史替换情况的关联分析，可以有效的确定是否替换合格，为后续分发细节切片提供有效基础。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。