自动驾驶对于高精地图的技术需求分析

2020-03-16马文双

物流技术与应用 2020年1期

文/张宁马文双

地理信息涉及国家安全，我国地图测绘政策限制严格，高精度地图数据采集、编辑加工和生产制作等必须由具有甲级测绘资质的单位完成。自动驾驶对于高精地图存在一定的技术需求，特别是精度需求，由于自动驾驶级别的不同，对于高精地图的要素和精度的要求也不同。

一、高精地图成为自动驾驶领域的必争之地

先进的自身位置评估和感知周边环境是自动驾驶汽车安全行驶的基础，高精地图在感知道路交通环境中具有与传感器同样不可或缺的作用，这也是越来越多的企业开始对此布局，行业热度持续提升的原因。

自动驾驶取得快速发展，物流领域也在积极探索

高精地图主要应具备三方面的优势：一是不受气候环境影响，为车辆纵向加减速和横向转向、变道等决策提供精确定位以及精准车道预测；二是减少交通事故，提升自动驾驶安全，避免因传感器在沙尘暴、浓雾等极端气候下发生误判诱发交通事故；三是降低成本，其应用可以极大地降低自动驾驶车辆对昂贵传感器的依赖，降低成本，加快批量产业化。

高精地图将是自动驾驶领域的必争之地。2019年7月5日，自然资源部发布《关于北京华为数字技术有限公司等7家单位申报甲级测绘资质审查意见的公示》。其中，北京华为数字技术有限公司申请的专业范围为“导航电子地图制作”，意在高精地图。而在华为之前，我国已有19家企业可从事高精度地图绘制。

2019年5月，晶众科技、智途科技获取“导航电子地图制作”甲级测绘资质，覆盖事业单位、民营企业，其中民营企业居多。在这些企业中，四维图新、高德地图、百度地图、易图通和凯立德是真正具备完整地图及能力，如表1。其中，四维图新、高德与百度地图背后是“BAT”三大力量。

二、自动驾驶对于高精地图的要求分析

自动驾驶对于高精地图存在一定的技术需求，特别是精度需求，由于自动驾驶级别的不同，对于高精地图的要素和精度的要求也不同。

1.对于高精地图的技术需求

要素和精度的要求：自动驾驶级别不同，要素和精度要求不同。

不安装加密插件的需求：用于传统车辆的导航电子地图需进行加密处理，地图加密会引起相对误差，导致自动驾驶系统误判，增加安全风险，制约自动驾驶开发与应用。

对于高程、坡度和曲率等地理信息的需求：按照《测绘管理工作国家秘密范围管理规定》等文件，公开地图数据产品不允许表达道路的最大纵坡、最大（小）曲率半径等信息，导致自动驾驶地图只是二维平面，致使自动驾驶车辆无法准确判断自身所在的道路，高精地图信息欠缺会增加对传感器需求，增加自动驾驶车辆成本。

表1 导航电子地图甲级测绘资质企业

表2 不同自动驾驶级别对于高精地图的要素和精度要求

对于高精定位的技术需求：定位精度不够，会影响精度要求。

对于众包模式的地图采集和数据传输的需求：高精地图采集生产成本高，初创公司难以承受，且面临资质问题，众包模式对于动态地图信息的实时更新相比专业采集更具优势，但是需解决数据和数据传输的标准化问题。

地图要素或属性自动驾驶级别数据精度L2（2-5m）L3（0.2-2m）L4（0.1-0.3m）L5（0.1-0.3m）备注路口几何 √-路口路口类型 - -路口边界类型 - -√√√停车位 - √ √ √ -人行横道 - -路面标识 - -禁停区 - -减速带 - -停止线 - -警示区 -路侧杆状物 - -龙门架 - -类型 --道路对象路牙状态 - -几何 - -√√√类型 --护栏状态 - -几何 - -√√√类型 --墙状态 - -几何 - -√√√类型 - √-红绿灯外形 - - -状态 - - -几何 √ √ -√√上方障碍物状态 - √ √ -几何 √ √ -形状 -交通标志牌类型 -颜色 -几何 -√√√低等级只表达交通标志牌位置与基本类型类型 √-道路对象隧道材质 - -几何 - -√√√类型 √-桥梁材质 - -几何 √ -收费站 - - √ √ 低等级只描述为poi点，L3级以上描述精确几何√√√加油站 - - √ √充电桩 √ √ √ √动态实时信息 - √ √ √ -

高精地图信息安全的需求：目前我国主要企业的自动驾驶路径，均需高精地图的介入，其信息安全问题日益凸显。

功能安全需求: 高精地图和高精度定位直接进入自动驾驶域控制器，与感知信息一起作为输入，决定了自动驾驶控制器的输出结果。高精地图中的偏转插件、定位模块与地图数据作为关键部分，功能安全需求必须加紧规范。

在线OTA需求：自动驾驶通常是车道级的路径规划，快速更新能力不可或缺，否则会影响自动驾驶系统的稳定性和可靠性。

自动驾驶同步定位与地图构建：在自动驾驶自身位置不确定的条件下，在完全未知的环境中创建地图，利用地图进行自主定位与导航。

2.对于高精地图的要素和精度要求

按照行业分级，自动驾驶共分为驾驶辅助、部分自动化、有条件自动化、高度自动化、完全自动化5个层级，也就是业内俗称的L1至L5。而高精地图按用途也可以分为车道级路网、定位和动态地图等三个图层。由于自动驾驶级别的不同，对于高精地图的要素和精度的要求也不同。高精地图要素和精度的要求，会随着地图采集和定位精度等相关技术的进步发生改变，内容如表2。