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什么是高精地图

2021-11-17 19:49:12

1. 什么是高精地图

高精地图又被称高清地图HD map=High definition map,目前讲的高精地图通常指用于自动驾驶辅助的地图,通常需要与导航地图做比较:

  • 使用对像:导航地图给人看,高精地图给机器看
  • 精度:导航地图精度存在米级以上(5-10米)的误差,高精地图精度在厘米级
  • 地图元素:高精地图道路元素及交通相关动态元素更丰富,比如详细的车道线、路标、交通提示牌、交通灯、车道曲率、坡度及车道级实时交通动态信息,主要服务于机器自动驾驶环境判断、决策、控制等,而导航道路元素只到道路级,除导航路线准确、合理性,人们更注重视效及语音引导体验
  • 导航地图与高精地图的关系:从技术演进角度,汽车上的导航地图与高精地图会在较长的时间内共存,并可能最终使用一个高精底图同时满足人和车的应用需求

1.1 发展历程

  • 其中第一代电子导航,呈现方式主要是2D平面地图,有些朋友可能还记得在使用初代导航软件的时候,需要将各城市的地图数据下载至本地,路径规划通过本地芯片进行计算后得出结果。

  • 当电子地图导航来到了第二代,也就是我们目前所广泛使用的电子地图导航。本地数据开始联网,并且逐步引入大数据和云计算。同样由A点前往B点,导航所考虑的问题越来越多,道路是否拥堵、选择最短距离还是时间最短的路线,都在其考量范围之内。而且随着地图精度的提升,在通过岔道口时,导航还会弹出道路图像和引导路线。

  • 当电子导航来到第三代,就是我们今天要聊的高精地图了,高精地图未来将会更多的配套使用在车辆的自动驾驶功能上。确保安全,精准。

2. 高精地图价值

在这里插入图片描述

高精地图可以为自动驾驶应用提供全方位的辅助。

  • 定位:结合高精地图道路特征、点云地图,车辆可实现视觉定位和点云定位;
  • 感知:通过提供道路信息等先验知识辅助车辆传感器缩小识别范围、提升识别效率、降低错误率,同时弥补一定环境下其它传感器感知缺陷(如雨、雪、黑暗情况下的其它传感器失效),和V2X结合进一步突破传感器感知局限;
  • 规划、预测:高精地图可结合导航规划、实时路况、自动驾驶功能等级、适合自动驾驶路线,帮助车辆进行车道级路径规划,并根据先验知识及实时路况预测前方道路情况及障碍物等辅助局部路径规划;
  • 安全:基于地图已知道路信息,如已知障碍物、道路标识等特征信息与传感器实时检测匹配互检,提升冗余、降低误判,同时辅助检测传感器故障、失效、被欺骗行为

3. 地图数据格式和标准

主流的通用格式规范分NDS和OpenDRIVE

NDS(Navigation Data Standard Association)
面向汽车生态系统的地图数据全球标准, 由宝马、大众、戴姆勒等知名国际汽车厂商、系统商以及数据商为主导成立,旨在通过多方的共同努力,制定出新的适合汽车制造商、系统供应商以及地图供应商未来发展的标准导航电子地图数据格式。

其突出特点是:在兼顾性能和功能的基础上,采用了细分数据库技术存储地图数据,能够比较好地解决地图增量更新、扩展和数据安全的问题。这种规格的价值在于全球规格、地图切换、增量更新、云混合、高精度地图标准等。

在自动驾驶领域,NDS格式可以算是高精度地图行业的默认专业标准。

3.1 高精度地图制作流程

高精度地图的制作过程分为4个步骤:

  1. 地图采集
  2. 点云地图制作
  3. 地图标注
  4. 地图保存

4. 地图坐标系

地图主要用的坐标系有两个:WGS-84和GCJ-02

  1. WGS-84坐标系:地心坐标系,GPS原始坐标体系

境外地图一般都采用WGS-84坐标系,国内不允许直接使用

  1. GCJ-02 坐标系:国测局坐标,火星坐标系
  1. 国测局02年发布的坐标体系,它是一种对经纬度数据的加密算法,即加入了随机偏转。

  2. 在国内使用的地图都必须使用GCJ-02进行加密,不允许直接使用WGS-84坐标下的地理数据,同时不允许反向偏转。

  3. GCJ-02是国内图商最广泛使用的坐标体系,如高德、腾讯、Google中国地图,但是部分图商基于GCJ-02地图增加了再次偏转,如百度地图使用的BD-09坐标系

5. 国外:较为成熟

从全球竞争格局来看,高精地图产业主要由Here、TomTom、Waymo(原Google地图)等老牌企业把控,其中Waymo的高精地图目前仅用于内部无人车测试,披露信息非常少。

此外因为美国的地图测绘政策限制较少,因此成为高精地图创业者的天堂,比较有名的初创公司DeepMap 、CivilMaps 、lvl 5 、Carmera 。另外Uber、通用Cruise等也都在布局高精地图。

对比来看,国内外测绘方式区别不大,但海外研究高精地图起始时间较早,市场发挥在那更为成熟,2005年,欧洲的车企、零部件商、地图商就发起成立了ADASIS联盟,致力于建立基于高精度地图的ADAS标准规范,目前已经发展到可用于自动驾驶汽车的ADASIS v3规范。

借鉴地址:

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1693634941674241700&wfr=spider&for=pc
https://zhuanlan.zhihu.com/p/165955239