题外话:高精地图,这个当下自动驾驶(无人驾驶)领域的火热话题之一,已经有很多的大咖发表过很多的高见了,本人作为一个测量测绘专业的这个测图绘图成图业务的一兵,也切入过高精地图的某些领域,故此一直想采用一种通俗的白话,和业外人士聊聊这个高精地图的话题。这次趁着国庆节的黄金周长假,写了这篇小小的文稿,供我的朋友们参考参考。)

高精地图,英文称之为:HD Map(High Definition Map),国内官方的术语(国家标准上的术语)称之为:自动驾驶地图,指的就是:一种用于自动驾驶(无人驾驶)的地图。这个高精地图,和我们现在有人驾驶所使用的普通的导航地图(如:百度地图、高德地图等等)既有相同之点,又有不同之处。先给大家看一下,高精地图如果以图形的方式展示,是个什么样子的(参见图1):

高精地图新变数(白话高精地图)(1)

(图1 高精地图-示意图,图片来自网络)

需要说明的是,高精地图与普通的导航地图相比较,有两大不同点:

(1) 高精地图的点位精度更高,即:高精度。普通的导航地图的点位精度一般只有几米,所以它无法准确地定位到某个车道(即无法分辨出当前车在哪个车道上);而高精地图的点位精度一般在0.1米、0.2米,甚至于更高的达到了厘米级精度,所以它可以准确地定位到某个车道(即可以准确地分辨出当前车在哪个车道上)。

(2) 高精地图上所承载的信息内容更精细,几乎包括了自动驾驶(无人驾驶)所需的与导航地图相关的全部信息,即:高精细。举个例子,高精地图上含有道路的上坡和下坡信息以及对应的坡度值(普通的导航地图上是没有这些信息的),这样,自动驾驶(无人驾驶)汽车就可以提前一公里(或者数公里)就知道了前方将会有个上坡而提前均匀加速,以便达到用最佳的油耗(或者是最佳的电耗,对于新能源汽车)去上坡、而无需等到达了上坡点突然猛加油(或加电,对于新能源汽车)。而对于下坡,同理,自动驾驶(无人驾驶)汽车就可以提前一公里(或者数公里)就知道了前方将会有个下坡,进而提前均匀减速,以便达到用最佳的油耗(或者是最佳的电耗,对于新能源汽车)去下坡、而无需等到达了下坡点突然猛踩刹车。这样不但节省了能源、还提高了乘车的舒适性。

所以说,高精地图有两大特征:高精度、高精细。

普通的导航地图是给人(司机、乘客)看的,满足常规的导航需要。而高精地图是给计算机看的(对自动驾驶(无人驾驶)汽车而言,它的司机就是计算机)、当然同时也是要给人(乘客)看的,所以,高精地图同时有两种表达方式,一种是直观的图形方式,这是给人(乘客)看的;另一种是专业的文件方式(如:专业上所谓的:OpenDRIVE格式文件等等),这是给计算机看的。计算机可以快速地一眼就读取到文件方式的高精地图的全部信息,比读取直观的图形方式的高精地图要更快捷更方便。

在自动驾驶(无人驾驶)业内,目前一直有两种技术流派:一派是以特斯拉为代表的,主张不用高精地图,只使用车上的摄像头等传感器;另一派则是主张自动驾驶(无人驾驶)离不开高精地图,当然同时也是要配合使用车上的摄像头等传感器的。主张不用高精地图的流派是认为:道路的更新变化太频繁,而高精地图的实时更新性太差,无法保证高精地图是最新的、是吻合现在的道路情况的,所以还不如不用,只使用车上的摄像头等传感器。而主张离不开高精地图的流派则认为:高精地图给自动驾驶(无人驾驶)提供了先验值,使得计算机可以提前做出预判,绝对是有好处的,同时再配合使用车上的摄像头等传感器,肯定是提高了自动驾驶(无人驾驶)的安全性和可靠性的,绝对比不用高精地图要好,只是如何最佳地配比好高精地图和车上的摄像头等传感器的融合、并最佳地解决好因为高精地图更新不及时而可能带来的问题,这是一个技术实现的课题了,是超出了本文话题的另一个更专业更技术性的话题了。

如果我们认为:自动驾驶(无人驾驶)离不开高精地图,那么,高精地图是如何制作的呢?一般而言,高精地图制作的技术流程是这样的:

(1) 专业的高精地图测量公司采用专业的高精地图采集车(高精地图采集车是个什么样子的,这里给一个示意图见图2),在各种道路上先跑一遍,采集到道路上车道、车道的直行拐弯箭头等、路口、隔离带、限速标志、路牌标志等等这些与自动驾驶(无人驾驶)相关的数据信息,并制作成高精地图。

高精地图新变数(白话高精地图)(2)

(图2 专业的高精地图采集车-示意图,图片来自网络)

(2) 一些小型点的专业的众包公司,对其所管辖的区域,及时采集更新变化后的道路情况,供及时更新高精地图。

(3) 在道路上行驶的自动驾驶(无人驾驶)车辆(以及其他具备数据采集功能的车辆),一边行驶一边也会同时采集道路的数据信息,这些数据信息也会被采纳去及时更新高精地图。

高精地图制作的这一技术流程随着技术的发展还在不断的优化完善中,其目标是要确保高精地图的实用和实时。

前面讲到,高精地图是给自动驾驶(无人驾驶)提供先验值的,以便自动驾驶(无人驾驶)的计算机可以提前(比如说,提前一公里、两公里)预判前方道路的情况,并提前采取最佳的应对措施。而自动驾驶(无人驾驶)汽车自身安装的传感器只能够感知汽车周围小范围内(比如说,100米、200米、300米)的道路情况,从这个意义上说,综合使用高精地图和车上的传感器,应该是最佳的技术路线,有助于自动驾驶(无人驾驶)更好地提前做出正确的预判。也正是因为要给自动驾驶(无人驾驶)提供用于提前预判的先验值,所以高精地图必须包含自动驾驶(无人驾驶)需要用到的各种相关数据信息,具体来说,高精地图可以认为包含如下几类数据信息:

(1) 静态信息,是指道路的基础信息。这些信息的特征是:正常情况下基本上不会经常性地发生变化的。比如:车道线(又分:实线、虚线、双黄线等等)、拐弯直行箭头、交通标志牌等等信息。

(2) 动态信息,是指和自动驾驶(无人驾驶)控制决策相关的其他交通参与者和其他交通参与物的信息。这些信息的特征是:将会经常性地发生变化的。比如:提前发布的道路拥堵、道路施工、交通管制等等信息。

(3) 实时信息,是指前方的自动驾驶(无人驾驶)车辆(或者其他装有传感器的车辆)、前方道路上(道路两侧)的智能交通传感器(即专业上所谓的V2X车路协同传感器)等各种各样的传感器实时探测到交通信息(这些信息在被探测到之后实时发送到了本车中)。这些信息的特征是:前方的各种传感器实时探测到的、它们那个位置的当前交通信息,供后方车辆提前预判、在做决策时参考使用。比如:前方临时发生交通事故封闭了那几条车道、前方交通信号灯的红绿灯变化等等信息。

这里说明一下,对于高精地图的数据信息如何进行分类,目前业界还是有些争议的,上面提到的实时信息也可以合并到动态信息中。

高精地图以其高精度和高精细的特征,也在其他相关领域得到了应用,产生了所谓的定制化高精地图。比如,停车场的车位级高精地图应用于智慧停车领域,实现了车位预约、车位引导、反向寻车等等功能。

最后总结一下,本文试图用通俗的白话,和业外的朋友们聊聊自动驾驶(无人驾驶)的高精地图,可能在业内专业人士看来很不严密。自动驾驶(无人驾驶)的技术还在发展中,高精地图的技术也一样还在发展中。不管最终的技术结果是:自动驾驶(无人驾驶)不需要高精地图?还是自动驾驶(无人驾驶)离不开高精地图?我们都希望:自动驾驶(无人驾驶)这一美好的明天早日到来。

顺便预告一下:本人计划下次空闲时,再写一遍通俗的白话文:自动驾驶(无人驾驶)汽车,到底是四个汽车轮子驮着一台电脑?还是一台电脑装了四个汽车轮子?主要讲的是,目前自动驾驶(无人驾驶)汽车的生产制造者分为两大阵容,一个是传统的汽车生产制造厂家,更注重把汽车本身做好,认为自动驾驶(无人驾驶)汽车是四个汽车轮子驮着一台电脑;另一个是互联网背景的所谓新势力造车的汽车生产制造厂家,更注重把自动驾驶(无人驾驶)的软件开发好,认为自动驾驶(无人驾驶)汽车是一台电脑装了四个汽车轮子。敬请期待。

(完)

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