無(wú)人駕駛技術(shù)——看不見(jiàn)的“傳感器”高精度地圖

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

　　前言

　　前面的分享，將無(wú)人車(chē)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(zhù)的實(shí)物。在無(wú)人車(chē)自動(dòng)駕駛的過(guò)程中，還有一種看不見(jiàn)、摸不到的“傳感器”也在發(fā)揮著(zhù)巨大作用，它就是高精度電子地圖。

　　高精度電子地圖也稱(chēng)為高分辨率地圖(HD Map，High Definition Map)，是一種專(zhuān)門(mén)為無(wú)人駕駛服務(wù)的地圖。與傳統導航地圖不同的是，高精度地圖除了能提供的道路(Road)級別的導航信息外，還能夠提供車(chē)道(Lane)級別的導航信息。無(wú)論是在信息的豐富度還是信息的精度方面，都是遠遠高于傳統導航地圖的。

　　通過(guò)下圖，可以感性地看出傳統導航地圖與高精度電子地圖的區別。

　　正文

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

　　高精度地圖是什么?

　　現階段的高精度地圖更多地被定義為：服務(wù)于無(wú)人駕駛駕駛的地圖。相比于傳統地圖的“定性”描述來(lái)說(shuō)，高精度地圖是一種“定量”的描述。

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

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

　　以路口為例，傳統地圖提供的僅僅是前方路口有紅綠燈這個(gè)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地圖提供不了的精確數據，這就是高精度地圖的“定量”描述。

　　這些定量描述對人類(lèi)駕駛員駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)沒(méi)有多大幫助，因為人類(lèi)是高度智能化的個(gè)體，擁有極高的圖像識別、信息聯(lián)想和學(xué)習能力，而這些能力這是目前無(wú)人駕駛“大腦”所不具備的。為了彌補無(wú)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(wú)人駕駛提供的內容如下：

　　車(chē)道級道路信息

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

　　車(chē)道級別的道路信息能夠解決在路口轉彎時(shí)，無(wú)人車(chē)不知道需要轉多大的角度和保持多高車(chē)速的問(wèn)題。如下圖右側綠虛線(xiàn)即為高精度地圖為無(wú)人車(chē)提供的虛擬車(chē)道線(xiàn)中心，只要提前變道到正確車(chē)道，并沿著(zhù)虛擬車(chē)道線(xiàn)所在的車(chē)道行駛，即可順利通過(guò)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(shí)間內不會(huì )改變的信息。

　　僅依靠傳感器的信息是很難感知車(chē)輛現在是處在高速公路上，還是處在普通城市道路上的;無(wú)限速牌的路段，車(chē)速最高可以開(kāi)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(shí)，無(wú)法實(shí)時(shí)得到的信息。而這些信息卻都是客觀(guān)存在，不會(huì )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(wú)人車(chē)做決策。

　　圖為高精度地圖可以為無(wú)人車(chē)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(wú)人車(chē)的安全性和舒適性都至關(guān)重要。

　　感興趣點(diǎn)

　　感興趣點(diǎn)是POI(Point of Interest)的直譯。在交通場(chǎng)景中能成為POI的東西有很多，比如：用中心點(diǎn)和多個(gè)外包絡(luò )點(diǎn)描述的交通標志牌、地面標志、燈桿、紅綠燈、收費站等;用一系列連續點(diǎn)所組成的鏈狀信息描述的路沿、護欄、隧道、龍門(mén)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(wú)人車(chē)的精確位置(經(jīng)緯高)，即可將各個(gè)POI相對于自車(chē)的位置計算出來(lái)。將這些POI信息的相對位置逆向投影到車(chē)載前視圖像上，如下圖所示。

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

　　因為現階段的高精度地圖完全是為無(wú)人駕駛服務(wù)的，而傳統地圖是為人類(lèi)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(chǎng)有幾層、超市的面積有多大、小飯館有多少家。而這類(lèi)信息剛好是人類(lèi)更關(guān)心的。正是因為側重點(diǎn)不一樣，所以在容量方面并不會(huì )有太大的差別。