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| 本文作者： 新智駕 | 2016-09-23 16:05 |
圖片來自 Nokia HERE
新智駕（微信搜索“新智駕”）按：本文內(nèi)容來自武漢大學(xué)教授、武漢光庭信息技術(shù)董事長朱敦堯在汽車創(chuàng)新港微課堂的分享（有刪減）。
什么是高精度地圖，高精度地圖的作用是什么？目前應(yīng)該來講沒有一個明確的定義。
工業(yè)界從來也是如此，它們往往從實用主義角度出發(fā)，從應(yīng)用角度出發(fā)，先把產(chǎn)品和技術(shù)做出來以后再回過頭來總結(jié)和提煉，再來上升和升華到一個高度，給一個比較專門的、相對完整的定義。
學(xué)術(shù)界不一樣，首先從理論模型，從邏輯結(jié)構(gòu)方面去思考這個問題。
我覺得這兩個方面都不矛盾。我們認(rèn)為，高精度地圖可以有不同的表達(dá)方式。我個人比較傾向于用「駕駛安全地圖」或者用「駕駛輔助」這樣限制性的定語來闡述高精度地圖。
當(dāng)然高精度地圖有精度比較高的一面，有一些特殊內(nèi)容的一面。關(guān)于高精度地圖有兩點：
第一，定義還在形成之中；
第二，特征還在探索之中。
從我個人的經(jīng)歷來看：我最早在大學(xué)的時候?qū)W習(xí)紙質(zhì)地圖的制作、到碩士研究生開始接觸早期的電子地圖、到后來 90 年代比較早的介入到導(dǎo)航地圖、到在我們又有一個團(tuán)隊在做高精度地圖。
關(guān)于地圖本身的定義在不斷變化，如果我們現(xiàn)在給不出一個很好、完整的高精度地圖定義，我們可不可以從幾個特征上來概括高精度地圖的一些特點？
我想從以下三個方面來概括高精度地圖和傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖以及和其他地圖的不同。
第一，高精度地圖將服務(wù)于機(jī)器。傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖可以作為量測的工具，作為視覺感知的載體，也可以作為科學(xué)研究的工具。導(dǎo)航電子地圖可以作為導(dǎo)航，可以作為引導(dǎo)等等。但是我們高精度地圖不需要給人看，它是服務(wù)于機(jī)器的，它是服務(wù)于人工智能，服務(wù)于機(jī)器視覺和機(jī)器理解的，所以在這點上跟傳統(tǒng)的導(dǎo)航電子地圖有很大的不一樣；
第二，高精度地圖是可變尺度的。也就是說所謂「高精度」，什么叫「高」？什么時候需要「高」？什么場景下需要什么樣的高精度？這個地圖是可以變尺度的，在不同的應(yīng)用場景下對于不同的車輛，其實對于地圖的精度需求是可變的。
第三，高精度地圖的動態(tài)和多維的概念。為什么日本的高精度地圖研究不用 HAD 這個詞，而用「Dynamic Map」這個詞，也說明了他們對于這個事物的理解，他們對市場的理解，是有他們自己獨特的地方。他們認(rèn)為地圖在服務(wù)于自動駕駛時，對于數(shù)據(jù)的精度和內(nèi)容的需求都是在變化的，很簡單，移動車輛周圍的地物和環(huán)境是按照不同的時間單位變化的。
多維意思是，如果把每一項內(nèi)容信息（如駕駛員的血壓、疲勞度、霧及霧霾程度等）作為一個維度疊加在二維地圖上面的話，車輛在移動過程中，以自身位置（X，Y）為對象的一個 N 維的向量其維度是變化的。
第四，高精度地圖的很多內(nèi)容信息具有非量測性。
幾個主要的汽車發(fā)達(dá)國家，在高精度地圖的研究方面和生產(chǎn)制作方面應(yīng)該來講有一定的先驅(qū)性。
日本由 SIP 委員會主導(dǎo)，率先建立了一個組織，叫動態(tài)地圖公司，由這個公司來聯(lián)系國內(nèi)的汽車廠商和地圖制作的 Tier1 以及零部件供應(yīng)商來共同探討地圖的標(biāo)準(zhǔn)，以及如何快速進(jìn)行高精度地圖制作、獲得低成本，不要重復(fù)投資建設(shè)等這些問題。
就我們所了解的情況而言：
日本豐田公司自己已經(jīng)完成了全國的高速道路網(wǎng)的高精度地圖，在三年前已經(jīng)完成了；
德國也完成了全國的大部分高速公路和主干道路的高精度地圖，寶馬公司也給我們看過這樣的演示；
美國和歐洲的情況，是 HERE 公司和 TOMTOM 公司在為主進(jìn)行，我們可以從他們每年年度的用戶和技術(shù)交流大會上，看到他們所提供的最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；
我們中國也有很多公司下大力氣在高精度地圖方面做一些先驅(qū)的研究和示范性的應(yīng)用。不僅如此，Goolge、Uber 也都在布局地圖以及高精度地圖產(chǎn)業(yè)。
應(yīng)該來講，中國在高精度地圖方面的探索和技術(shù)的研發(fā)方面，和國外的差距不是太大。但是考慮到我們國家的特殊情況：一是國土比較遼闊，高速公路總里程比較大，另外國內(nèi)的建設(shè)比較快，道路變化比較迅速。
所以國內(nèi)公司在制作高精度地圖方面的過程、時間和投入等，可能要比美國、歐洲、日本都會要大一些。
高精度地圖和高精度定位是一個相互作用的話題，實際上在導(dǎo)航里也存在著地圖和定位的關(guān)系，沒有地圖就沒有定位，定位反過來又必須跟地圖進(jìn)行匹配。
在高精度地圖和高精度定位的相互作用里，也繼承了一個傳統(tǒng)，但是有一點必須說一下，就是關(guān)于定位精度的的問題，也在自動駕駛領(lǐng)域里面一個很特殊的問題。
所謂定位精度，一般不必太去關(guān)心絕對的定位的精度，特別是在導(dǎo)航領(lǐng)域，主要是講相對定位的精度或者匹配定位的精度。
前幾天也有幾個專家跟我談，自動駕駛實際上要解決的問題不是高精度地圖的問題，也不是高精度定位的問題，而是解決車輛不需要碰撞的問題。
只要車不會和其他的物體發(fā)生碰撞，什么事情都是 OK 的。所以我們不要把目的和手段搞混了。高精度地圖和高精度定位都是手段，不是目的，目的就是為了不讓車發(fā)生碰撞。在這樣一個情況下，所以從這個角度上看，所有的這些概念都可以有一些不同的理解，從而衍生不同的技術(shù)方法來解決問題。
總結(jié)來講，在自動駕駛領(lǐng)域，我剛才談到了相對定位性的認(rèn)識，但是同時我們必須強調(diào)高精度定位是基礎(chǔ)，高精度定位和高精度地圖的相互作用是自動駕駛領(lǐng)域里面一個非常重要的技術(shù)保證手段。
我們團(tuán)隊總結(jié)了一下，我們把高精度地圖當(dāng)作其他服務(wù)于自動駕駛系統(tǒng)傳感器的補充和增強。
如果看過沃爾沃、奧迪的一些宣傳片，大家一定有非常深刻的印象：就是在雪天、霧霾天，在天氣比較惡劣的情況下，有些傳感器它的作用范圍就比正常的情況下大大的降低。在這種情況下地圖傳感器有它非常不可替補的優(yōu)勢，這個時候服務(wù)于主動安全、服務(wù)于自動駕駛，地圖的作用就大大被凸顯出來。
第二，高精度地圖可以作為一個駕駛個人行為、駕駛個人經(jīng)驗的累計器，可以服務(wù)于多維時空數(shù)據(jù)的挖掘，以及其他的一些諸如危險區(qū)的識別等等。
舉一個例子，大型卡車和普通乘用車，它們對高精度地圖的需求不一樣，特別是在交叉口轉(zhuǎn)彎的時候。由于兩輪內(nèi)輪的半徑不一樣，不同的駕駛者在控制汽車的轉(zhuǎn)彎等方面的駕駛特征是不一樣的。地圖在服務(wù)于這樣的安全駕駛輔助的時刻，可以有效幫助他們。
同時我想強調(diào)的是，在走向完全自動駕駛的過程中間，我們在相當(dāng)?shù)臅r期里面還處于一個 L3、L4 的階段。個人的駕駛行為和高精度地圖的相互作用的分析挖掘、將會服務(wù)于我們的主動安全，服務(wù)于自動駕駛。
舉一個例子：不同的駕駛者在交叉路口的轉(zhuǎn)彎特點都不一樣，通過軌跡的學(xué)習(xí)和高精度地圖的匹配，即使在其他傳感器系統(tǒng)不是太精密的情況下，這個匹配的結(jié)果可以作用于主動安全系統(tǒng)輔助駕駛安全。
第三，我們認(rèn)為在自動駕駛、自動決策和執(zhí)行的過程中，高精度地圖也可以起到非常好的一些作用。
除了一些 ADAS 功能以外，我舉一個例子，就是在日本的東京核心區(qū)域，居民地非常密集，道路只有 3.5 米左右寬，很多地方都是單向行駛，交叉路口也沒有紅綠燈，老太太、小孩突然從巷子里穿過來，而且拐彎以后突然還有一個電線桿就在前面等一些非常復(fù)雜的道路的情況。
這樣的情況都是要依賴于高精度地圖而不能夠依賴于傳感器。所以在這個時候決策，我們可以有預(yù)知，可以有預(yù)先的經(jīng)驗來給我們的控制器做控制處理。
最后一點，相對于普通的導(dǎo)航而言，高精度地圖因為具備了一些車線級的道路的數(shù)據(jù)，有一些基于車線級的拓?fù)渚W(wǎng)，這樣可以提供更加合理的、更加細(xì)致、精細(xì)的一次路線規(guī)劃，對于車線級的導(dǎo)航，可以實現(xiàn)以前傳統(tǒng)導(dǎo)航做不到的導(dǎo)航功能，能夠使駕駛更安全。
關(guān)于高精度地圖制作的過程，大家可能很關(guān)心高精度地圖怎么制作？制作過程中間的工藝和制作過程的成本等等。
嚴(yán)格來講，我們覺得，目前的測繪技術(shù)已經(jīng)完全有提供制作高精度地圖的技術(shù)保證，只是在成本、精度、速度方面如何提高的問題。
剛才談到了靜態(tài)的高精度地圖，高精度地圖還具有動態(tài)性。
在不同的時空、不同的場景下，車輛對于地圖精度的需求和內(nèi)容性是不一樣的。在不同的駕駛狀態(tài)下，地圖的精度和預(yù)警信息也可能不一樣。
所以這張圖很清晰反映了地圖的四個層次，這四個層次是跟時間尺度相關(guān)，最底層是基本的地圖庫。
這個基本上就是說比較靜態(tài)的，不太隨時間變化的信息；第二層是可預(yù)測的和計劃的一些信息；第三層是以小時或者分鐘為單位來更新的一些動態(tài)信息，如天氣、交通。最高層就是我們常說的直接服務(wù)于汽車自動駕駛的，V2X 的各種信息，這個信息對時間要求一般要以秒為單位。
其實，「更新」是從導(dǎo)航地圖開始就是一個永恒的話題，也是圍繞所有車廠和圖商的一個非常頭疼的問題。
對于動態(tài)信息的更新也可以從三個側(cè)面來看，從源數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、終端應(yīng)用三個方面來共同看待今后的數(shù)據(jù)的更新和使用問題。
高精度地圖會形成一個大的新的產(chǎn)業(yè)，這個產(chǎn)業(yè)不僅僅服務(wù)于自動駕駛，也可能服務(wù)于未來人們對于整個道路和整個物聯(lián)網(wǎng)的一些認(rèn)識。
我們今天做了一些探索，這些探索還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足車廠對于我們的需求，也不能滿足自動駕駛技術(shù)的需求。我相信有更多的同仁們在這個領(lǐng)域里面探索，一定會在未來有更好的發(fā)現(xiàn)和智慧貢獻(xiàn)給業(yè)內(nèi)。
提問 ：高精度地圖是完全的重新繪制？繪制上，與傳統(tǒng)導(dǎo)航電子地圖的關(guān)系。高精度地圖將來是放在終端還是云端，如果是終端上面，如何解決高精度地圖數(shù)據(jù)量大和數(shù)據(jù)更新機(jī)制問題，如果是云端，那終端上面是否有地圖，是娛樂導(dǎo)航地圖？如果是，如何解決娛樂導(dǎo)航地圖和高精度地圖的匹配問題。
朱敦堯：關(guān)于具體的地圖制作本身要從兩個層次上去回答這個問題。
一是從制作的技術(shù)體系、質(zhì)量體系和工藝體系等等方面去思考。傳統(tǒng)的地圖和高精度地圖它都是一樣的，它要用比較好的制圖軟件或者是一些工具軟件。但是在對地物的認(rèn)識、認(rèn)知和應(yīng)用模型上傳統(tǒng)地圖和高精度地圖有很大的差異性，比如說傳統(tǒng)的導(dǎo)航地圖基本上是按道路的中心線來進(jìn)行數(shù)字化的。
高精度地圖的數(shù)字化就需要按照車道線的中心線來進(jìn)行，這就是一個典型的例子。至于數(shù)字化本身的技術(shù)是一樣的，但是數(shù)字化模型不一樣。特別是我剛才談到交叉路口的情況就更不一樣，我們知道交叉路口里面車輛所駕駛的軌跡，跟我們所傳統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系所描繪的幾何軌跡是不一樣的，這就是認(rèn)知模型不一樣的問題。
關(guān)于數(shù)據(jù)是放在云端還是放在終端這個問題，我想在相當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)應(yīng)該是兩者共存的，終端不可能完全沒有數(shù)據(jù)，終端也不可能擁有全部的所有的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)負(fù)載平衡上面，我相信一定會能找到一個好的解決方案，這個方面也是各個車廠之間相互競爭，相互發(fā)展技術(shù)的一些地方。
關(guān)于娛樂導(dǎo)航地圖跟高精度地圖匹配問題，目前是車廠和國內(nèi)、國際很多圖商在解決的問題。大家大致的思路都是這樣的，要建立一個拓?fù)潢P(guān)系的對照表，來解決這兩個數(shù)據(jù)庫之間的拓?fù)潢P(guān)系的映射問題。
提問 ：未來高精度定位有哪些技術(shù)途徑？
朱敦堯：未來的定位技術(shù)會有很多的組合，我們一致認(rèn)為定位技術(shù)來自于兩個方面：一個是絕對的定位，一個是相對的定位。
而且定位技術(shù)一定要實現(xiàn)無縫的定位網(wǎng)來服務(wù)于我們的車輛移動的需求，任何時候、任何時間、任何地點我們車輛通過絕對定位的方式，通過相對定位的方式，通過兩者的組合也好，我們都能夠獲取車輛準(zhǔn)確的自車的位置信息，這是對于我們做地圖，做定位的，做傳感器的，這樣一些下游的供應(yīng)商所提出的基本的需求。
傳統(tǒng)的絕對定位肯定是今后我們的地基增強北斗網(wǎng)等等類似這樣一些技術(shù)，相對的定位肯定有如慣導(dǎo)技術(shù)，現(xiàn)在特別是視覺相機(jī)，利用周圍的參照物體來和高精度地圖進(jìn)行匹配，獲得比較準(zhǔn)確的置車位置。
今后通過通訊的方式，比如說地面上有更多的傳感器，通過 wifi 方式，或者通過其他的通訊方式，能夠把地面的具有絕對位置坐標(biāo)信息，直接通過通訊的方式發(fā)給我們的汽車，通過物聯(lián)網(wǎng)的方式，通過 V2X 的方式能夠?qū)崿F(xiàn)，這樣的一些定位也是值得大力發(fā)展和推薦的。
特別是今后每一輛車本身也會作為一個測量的裝置，就是 SLAM 技術(shù)，本身它也能夠向其他的車輛，向其他的機(jī)構(gòu)能夠提供準(zhǔn)確的位置信息，這樣的位置信息反過來通過眾籌的方式，特別是利用場景的方式來定位，今后是一個非常重要的定位技術(shù)，也就是說今后相對定位的技術(shù)會比絕對定位技術(shù)發(fā)展的快。
提問：如何看待百度自動駕駛演示車上四臺商用計算機(jī)所需要占據(jù)的乘客空間變小的問題（同 Uber 項目）高精度地圖是否可以徹底擺脫昂貴而且容易受外界環(huán)境影響的高精度定位設(shè)備?
朱敦堯：這樣的試驗車輛只是在 Concept car，在原形研制過程中的一個現(xiàn)象，不是最后車輛量產(chǎn)的現(xiàn)象，這是我要回答的第一點。
第二點，高精度地圖的成本，這個問題就像我們量產(chǎn)一個產(chǎn)品一樣，隨著你的用戶數(shù)，隨著你的時間的攤銷，看待成本的角度就不一樣了。
所以地圖在初期投資的時候是非常大的，但是它值得你擁有，所以你投資了以后，擁有了以后，時間的成本和用戶數(shù)的增加會幫你攤銷這個巨大的投資。用這個比較昂貴的設(shè)備來進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集是值得的。
隨著今后各種技術(shù)發(fā)展，比如說無人機(jī)現(xiàn)在還不能夠給我們做高精度地圖的測量，但是不等于未來不可以。像這種設(shè)備一旦今后技術(shù)能夠達(dá)到我們要求以后，我們采集的成本也會大大的下降。
因此，關(guān)于高精度地圖的數(shù)據(jù)如何采集，以及今后采集的技術(shù)如何發(fā)展和演變，我們可以拭目以待。
提問：如何評價現(xiàn)階段圖上采集的高精度地圖和自動駕駛用途的高精度地圖之間的關(guān)系。
朱敦堯：現(xiàn)在國內(nèi)的圖商和我們汽車廠商的合作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不深入，我們特別歡迎，特別希望我們的車廠來指導(dǎo)我們，來牽引我們在高精度地圖上開發(fā)，在高精度地圖制作的一些場景，一些規(guī)范，一些利用信息提取方面給出更多的需求和指導(dǎo)性的意見。
從圖商本身對自動駕駛的理解來制作的高精度地圖，我個人的意見，是絕對滿足不了車廠的需求和自動駕駛的需求。
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