(題外話:高精地圖,這個當下自動駕駛(無人駕駛)領域的火熱話題之一,已經有很多的大咖發表過很多的高見了,本人作為一個測量測繪專業的這個測圖繪圖成圖業務的一兵,也切入過高精地圖的某些領域,故此一直想采用一種通俗的白話,和業外人士聊聊這個高精地圖的話題。這次趁着國慶節的黃金周長假,寫了這篇小小的文稿,供我的朋友們參考參考。)
高精地圖,英文稱之為:HD Map(High Definition Map),國内官方的術語(國家标準上的術語)稱之為:自動駕駛地圖,指的就是:一種用于自動駕駛(無人駕駛)的地圖。這個高精地圖,和我們現在有人駕駛所使用的普通的導航地圖(如:百度地圖、高德地圖等等)既有相同之點,又有不同之處。先給大家看一下,高精地圖如果以圖形的方式展示,是個什麼樣子的(參見圖1):
(圖1 高精地圖-示意圖,圖片來自網絡)
需要說明的是,高精地圖與普通的導航地圖相比較,有兩大不同點:
(1) 高精地圖的點位精度更高,即:高精度。普通的導航地圖的點位精度一般隻有幾米,所以它無法準确地定位到某個車道(即無法分辨出當前車在哪個車道上);而高精地圖的點位精度一般在0.1米、0.2米,甚至于更高的達到了厘米級精度,所以它可以準确地定位到某個車道(即可以準确地分辨出當前車在哪個車道上)。
(2) 高精地圖上所承載的信息内容更精細,幾乎包括了自動駕駛(無人駕駛)所需的與導航地圖相關的全部信息,即:高精細。舉個例子,高精地圖上含有道路的上坡和下坡信息以及對應的坡度值(普通的導航地圖上是沒有這些信息的),這樣,自動駕駛(無人駕駛)汽車就可以提前一公裡(或者數公裡)就知道了前方将會有個上坡而提前均勻加速,以便達到用最佳的油耗(或者是最佳的電耗,對于新能源汽車)去上坡、而無需等到達了上坡點突然猛加油(或加電,對于新能源汽車)。而對于下坡,同理,自動駕駛(無人駕駛)汽車就可以提前一公裡(或者數公裡)就知道了前方将會有個下坡,進而提前均勻減速,以便達到用最佳的油耗(或者是最佳的電耗,對于新能源汽車)去下坡、而無需等到達了下坡點突然猛踩刹車。這樣不但節省了能源、還提高了乘車的舒适性。
所以說,高精地圖有兩大特征:高精度、高精細。
普通的導航地圖是給人(司機、乘客)看的,滿足常規的導航需要。而高精地圖是給計算機看的(對自動駕駛(無人駕駛)汽車而言,它的司機就是計算機)、當然同時也是要給人(乘客)看的,所以,高精地圖同時有兩種表達方式,一種是直觀的圖形方式,這是給人(乘客)看的;另一種是專業的文件方式(如:專業上所謂的:OpenDRIVE格式文件等等),這是給計算機看的。計算機可以快速地一眼就讀取到文件方式的高精地圖的全部信息,比讀取直觀的圖形方式的高精地圖要更快捷更方便。
在自動駕駛(無人駕駛)業内,目前一直有兩種技術流派:一派是以特斯拉為代表的,主張不用高精地圖,隻使用車上的攝像頭等傳感器;另一派則是主張自動駕駛(無人駕駛)離不開高精地圖,當然同時也是要配合使用車上的攝像頭等傳感器的。主張不用高精地圖的流派是認為:道路的更新變化太頻繁,而高精地圖的實時更新性太差,無法保證高精地圖是最新的、是吻合現在的道路情況的,所以還不如不用,隻使用車上的攝像頭等傳感器。而主張離不開高精地圖的流派則認為:高精地圖給自動駕駛(無人駕駛)提供了先驗值,使得計算機可以提前做出預判,絕對是有好處的,同時再配合使用車上的攝像頭等傳感器,肯定是提高了自動駕駛(無人駕駛)的安全性和可靠性的,絕對比不用高精地圖要好,隻是如何最佳地配比好高精地圖和車上的攝像頭等傳感器的融合、并最佳地解決好因為高精地圖更新不及時而可能帶來的問題,這是一個技術實現的課題了,是超出了本文話題的另一個更專業更技術性的話題了。
如果我們認為:自動駕駛(無人駕駛)離不開高精地圖,那麼,高精地圖是如何制作的呢?一般而言,高精地圖制作的技術流程是這樣的:
(1) 專業的高精地圖測量公司采用專業的高精地圖采集車(高精地圖采集車是個什麼樣子的,這裡給一個示意圖見圖2),在各種道路上先跑一遍,采集到道路上車道、車道的直行拐彎箭頭等、路口、隔離帶、限速标志、路牌标志等等這些與自動駕駛(無人駕駛)相關的數據信息,并制作成高精地圖。
(圖2 專業的高精地圖采集車-示意圖,圖片來自網絡)
(2) 一些小型點的專業的衆包公司,對其所管轄的區域,及時采集更新變化後的道路情況,供及時更新高精地圖。
(3) 在道路上行駛的自動駕駛(無人駕駛)車輛(以及其他具備數據采集功能的車輛),一邊行駛一邊也會同時采集道路的數據信息,這些數據信息也會被采納去及時更新高精地圖。
高精地圖制作的這一技術流程随着技術的發展還在不斷的優化完善中,其目标是要确保高精地圖的實用和實時。
前面講到,高精地圖是給自動駕駛(無人駕駛)提供先驗值的,以便自動駕駛(無人駕駛)的計算機可以提前(比如說,提前一公裡、兩公裡)預判前方道路的情況,并提前采取最佳的應對措施。而自動駕駛(無人駕駛)汽車自身安裝的傳感器隻能夠感知汽車周圍小範圍内(比如說,100米、200米、300米)的道路情況,從這個意義上說,綜合使用高精地圖和車上的傳感器,應該是最佳的技術路線,有助于自動駕駛(無人駕駛)更好地提前做出正确的預判。也正是因為要給自動駕駛(無人駕駛)提供用于提前預判的先驗值,所以高精地圖必須包含自動駕駛(無人駕駛)需要用到的各種相關數據信息,具體來說,高精地圖可以認為包含如下幾類數據信息:
(1) 靜态信息,是指道路的基礎信息。這些信息的特征是:正常情況下基本上不會經常性地發生變化的。比如:車道線(又分:實線、虛線、雙黃線等等)、拐彎直行箭頭、交通标志牌等等信息。
(2) 動态信息,是指和自動駕駛(無人駕駛)控制決策相關的其他交通參與者和其他交通參與物的信息。這些信息的特征是:将會經常性地發生變化的。比如:提前發布的道路擁堵、道路施工、交通管制等等信息。
(3) 實時信息,是指前方的自動駕駛(無人駕駛)車輛(或者其他裝有傳感器的車輛)、前方道路上(道路兩側)的智能交通傳感器(即專業上所謂的V2X車路協同傳感器)等各種各樣的傳感器實時探測到交通信息(這些信息在被探測到之後實時發送到了本車中)。這些信息的特征是:前方的各種傳感器實時探測到的、它們那個位置的當前交通信息,供後方車輛提前預判、在做決策時參考使用。比如:前方臨時發生交通事故封閉了那幾條車道、前方交通信号燈的紅綠燈變化等等信息。
這裡說明一下,對于高精地圖的數據信息如何進行分類,目前業界還是有些争議的,上面提到的實時信息也可以合并到動态信息中。
高精地圖以其高精度和高精細的特征,也在其他相關領域得到了應用,産生了所謂的定制化高精地圖。比如,停車場的車位級高精地圖應用于智慧停車領域,實現了車位預約、車位引導、反向尋車等等功能。
最後總結一下,本文試圖用通俗的白話,和業外的朋友們聊聊自動駕駛(無人駕駛)的高精地圖,可能在業内專業人士看來很不嚴密。自動駕駛(無人駕駛)的技術還在發展中,高精地圖的技術也一樣還在發展中。不管最終的技術結果是:自動駕駛(無人駕駛)不需要高精地圖?還是自動駕駛(無人駕駛)離不開高精地圖?我們都希望:自動駕駛(無人駕駛)這一美好的明天早日到來。
順便預告一下:本人計劃下次空閑時,再寫一遍通俗的白話文:自動駕駛(無人駕駛)汽車,到底是四個汽車輪子馱着一台電腦?還是一台電腦裝了四個汽車輪子?主要講的是,目前自動駕駛(無人駕駛)汽車的生産制造者分為兩大陣容,一個是傳統的汽車生産制造廠家,更注重把汽車本身做好,認為自動駕駛(無人駕駛)汽車是四個汽車輪子馱着一台電腦;另一個是互聯網背景的所謂新勢力造車的汽車生産制造廠家,更注重把自動駕駛(無人駕駛)的軟件開發好,認為自動駕駛(無人駕駛)汽車是一台電腦裝了四個汽車輪子。敬請期待。
(完)
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