無人駕駛技術(shù)——看不見的“傳感器”高精度地圖

　　本文談?wù)摳呔鹊貓D，從三個方面展開。首先需要理性地了解高精度電子地圖是什么，它和傳統(tǒng)地圖真正的區(qū)別在哪;其次再討論高精度地圖在無人車領(lǐng)域是如何應(yīng)用的;最后結(jié)合高精度地圖這個行業(yè)聊一聊高精度地圖所遇到的挑戰(zhàn)。

　　前言

　　前面的分享，將無人車上所用到的主流傳感器都做了介紹。這些傳感器都是看得到，摸不著的實物。在無人車自動駕駛的過程中，還有一種看不見、摸不到的“傳感器”也在發(fā)揮著巨大作用，它就是高精度電子地圖。

　　高精度電子地圖也稱為高分辨率地圖(HD Map，High Definition Map)，是一種專門為無人駕駛服務(wù)的地圖。與傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖不同的是，高精度地圖除了能提供的道路(Road)級別的導(dǎo)航信息外，還能夠提供車道(Lane)級別的導(dǎo)航信息。無論是在信息的豐富度還是信息的精度方面，都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖的。

　　通過下圖，可以感性地看出傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖與高精度電子地圖的區(qū)別。

　　正文

　　談?wù)摳呔鹊貓D，從三個方面展開。首先需要理性地了解高精度電子地圖是什么，它和傳統(tǒng)地圖真正的區(qū)別在哪;其次再討論高精度地圖在無人車領(lǐng)域是如何應(yīng)用的;最后結(jié)合高精度地圖這個行業(yè)聊一聊高精度地圖所遇到的挑戰(zhàn)。

　　高精度地圖是什么?

　　現(xiàn)階段的高精度地圖更多地被定義為：服務(wù)于無人駕駛駕駛的地圖。相比于傳統(tǒng)地圖的“定性”描述來說，高精度地圖是一種“定量”的描述。

　　以坡度為例，傳統(tǒng)地圖能提供的僅僅是前方有上(下)坡這個信息，但無法提供上(下)坡的角度;

　　以彎道為例，傳統(tǒng)地圖提供的僅僅是前方有個比較“急”的彎道，但無法提供彎道的曲率半徑;

　　以路口為例，傳統(tǒng)地圖提供的僅僅是前方路口有紅綠燈這個信息，并不知道紅綠燈的具體位置在哪。

　　……

　　高精度地圖可以提供傳統(tǒng)地圖提供不了的精確數(shù)據(jù)，這就是高精度地圖的“定量”描述。

　　這些定量描述對人類駕駛員駕駛汽車來說沒有多大幫助，因為人類是高度智能化的個體，擁有極高的圖像識別、信息聯(lián)想和學(xué)習(xí)能力，而這些能力這是目前無人駕駛“大腦”所不具備的。為了彌補無人駕駛“大腦”還不夠聰明的缺陷，高精度地圖挺身而出。

　　高精度地圖能夠為無人駕駛提供的內(nèi)容如下：

　　車道級道路信息

　　傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖只能提供道路級(Road)的導(dǎo)航信息，如下圖最左側(cè)所示。道路R1連接著R2，R2同時連接著R3和R4。而高精度地圖能夠提供車道級(Lane)的導(dǎo)航信息，這種導(dǎo)航信息能夠精確到車道的連接關(guān)系。如下圖中間圖所示Lane1連著Lane4，Lane4連著Lane8，;Lane3連著Lane6和Lane7，Lane7連著Lane10。

　　車道級別的道路信息能夠解決在路口轉(zhuǎn)彎時，無人車不知道需要轉(zhuǎn)多大的角度和保持多高車速的問題。如下圖右側(cè)綠虛線即為高精度地圖為無人車提供的虛擬車道線中心，只要提前變道到正確車道，并沿著虛擬車道線所在的車道行駛，即可順利通過路口。

　　道路先驗信息

　　先驗信息是指某些可以提前采集且短時間內(nèi)不會改變的信息。

　　僅依靠傳感器的信息是很難感知車輛現(xiàn)在是處在高速公路上，還是處在普通城市道路上的;無限速牌的路段，車速最高可以開多快;前方道路的曲率;所處路段的GPS信號強弱。這些都是傳感器遇到性能瓶頸時，無法實時得到的信息。而這些信息卻都是客觀存在，不會隨外部事物的變化而變化，因此可以提前采集，并作為先驗信息傳給無人車做決策。

　　圖為高精度地圖可以為無人車提供的某些先驗信息。包括道路曲率、航向、坡度和橫坡角。這些信息對于無人車的安全性和舒適性都至關(guān)重要。

　　感興趣點

　　感興趣點是POI(Point of Interest)的直譯。在交通場景中能成為POI的東西有很多，比如：用中心點和多個外包絡(luò)點描述的交通標(biāo)志牌、地面標(biāo)志、燈桿、紅綠燈、收費站等;用一系列連續(xù)點所組成的鏈狀信息描述的路沿、護欄、隧道、龍門架、橋等。

　　高精度地圖精確記錄了這些POI的經(jīng)緯度和高度，只要給定無人車的精確位置(經(jīng)緯高)，即可將各個POI相對于自車的位置計算出來。將這些POI信息的相對位置逆向投影到車載前視圖像上，如下圖所示。

　　到這個時候，肯定有人問：高精度地圖比傳統(tǒng)地圖多出如此多的信息，容量肯定很大吧?不不不?，F(xiàn)階段的高精度地圖容量并不比傳統(tǒng)地圖大多少。為什么呢?

　　因為現(xiàn)階段的高精度地圖完全是為無人駕駛服務(wù)的，而傳統(tǒng)地圖是為人類服務(wù)的。高精度地圖只用關(guān)心與駕駛有關(guān)(道路、POI)的信息，并不關(guān)心周邊的商場有幾層、超市的面積有多大、小飯館有多少家。而這類信息剛好是人類更關(guān)心的。正是因為側(cè)重點不一樣，所以在容量方面并不會有太大的差別。