自動駕駛對于高精地圖的技術需求分析

文/張 寧 馬文雙

地理信息涉及國家安全，我國地圖測繪政策限制嚴格，高精度地圖數據采集、編輯加工和生產制作等必須由具有甲級測繪資質的單位完成。自動駕駛對于高精地圖存在一定的技術需求，特別是精度需求，由于自動駕駛級別的不同，對于高精地圖的要素和精度的要求也不同。

一、高精地圖成為自動駕駛領域的必爭之地

先進的自身位置評估和感知周邊環(huán)境是自動駕駛汽車安全行駛的基礎，高精地圖在感知道路交通環(huán)境中具有與傳感器同樣不可或缺的作用，這也是越來越多的企業(yè)開始對此布局，行業(yè)熱度持續(xù)提升的原因。

自動駕駛取得快速發(fā)展，物流領域也在積極探索

高精地圖主要應具備三方面的優(yōu)勢：一是不受氣候環(huán)境影響，為車輛縱向加減速和橫向轉向、變道等決策提供精確定位以及精準車道預測；二是減少交通事故，提升自動駕駛安全，避免因傳感器在沙塵暴、濃霧等極端氣候下發(fā)生誤判誘發(fā)交通事故；三是降低成本，其應用可以極大地降低自動駕駛車輛對昂貴傳感器的依賴，降低成本，加快批量產業(yè)化。

高精地圖將是自動駕駛領域的必爭之地。2019年7月5日，自然資源部發(fā)布《關于北京華為數字技術有限公司等7家單位申報甲級測繪資質審查意見的公示》。其中，北京華為數字技術有限公司申請的專業(yè)范圍為“導航電子地圖制作”，意在高精地圖。而在華為之前，我國已有19家企業(yè)可從事高精度地圖繪制。

2019年5月，晶眾科技、智途科技獲取“導航電子地圖制作”甲級測繪資質，覆蓋事業(yè)單位、民營企業(yè)，其中民營企業(yè)居多。在這些企業(yè)中，四維圖新、高德地圖、百度地圖、易圖通和凱立德是真正具備完整地圖及能力，如表1。其中，四維圖新、高德與百度地圖背后是“BAT”三大力量。

二、自動駕駛對于高精地圖的要求分析

自動駕駛對于高精地圖存在一定的技術需求，特別是精度需求，由于自動駕駛級別的不同，對于高精地圖的要素和精度的要求也不同。

1.對于高精地圖的技術需求

要素和精度的要求：自動駕駛級別不同，要素和精度要求不同。

不安裝加密插件的需求：用于傳統(tǒng)車輛的導航電子地圖需進行加密處理，地圖加密會引起相對誤差，導致自動駕駛系統(tǒng)誤判，增加安全風險，制約自動駕駛開發(fā)與應用。

對于高程、坡度和曲率等地理信息的需求：按照《測繪管理工作國家秘密范圍管理規(guī)定》等文件，公開地圖數據產品不允許表達道路的最大縱坡、最大（?。┣拾霃降刃畔ⅲ瑢е伦詣玉{駛地圖只是二維平面，致使自動駕駛車輛無法準確判斷自身所在的道路，高精地圖信息欠缺會增加對傳感器需求，增加自動駕駛車輛成本。

表1 導航電子地圖甲級測繪資質企業(yè)

表2 不同自動駕駛級別對于高精地圖的要素和精度要求

對于高精定位的技術需求：定位精度不夠，會影響精度要求。

對于眾包模式的地圖采集和數據傳輸的需求：高精地圖采集生產成本高，初創(chuàng)公司難以承受，且面臨資質問題，眾包模式對于動態(tài)地圖信息的實時更新相比專業(yè)采集更具優(yōu)勢，但是需解決數據和數據傳輸的標準化問題。

地圖要素或屬性自動駕駛級別數據精度L2（2-5m）L3（0.2-2m）L4（0.1-0.3m）L5（0.1-0.3m） 備注路口幾何 √-路口路口類型 - -路口邊界類型 - -√√√停車位 - √ √ √ -人行橫道 - -路面標識 - -禁停區(qū) - -減速帶 - -停止線 - -警示區(qū) -路側桿狀物 - -龍門架 - -類型 --道路對象路牙狀態(tài) - -幾何 - -√√√類型 --護欄狀態(tài) - -幾何 - -√√√類型 --墻狀態(tài) - -幾何 - -√√√類型 - √-紅綠燈外形 - - -狀態(tài) - - -幾何 √ √ -√√上方障礙物狀態(tài) - √ √ -幾何 √ √ -形狀 -交通標志牌類型 -顏色 -幾何 -√√√低等級只表達交通標志牌位置與基本類型類型 √-道路對象隧道材質 - -幾何 - -√√√類型 √-橋梁材質 - -幾何 √ -收費站 - - √ √ 低等級只描述為poi點，L3級以上描述精確幾何√√√加油站 - - √ √充電樁 √ √ √ √動態(tài)實時信息 - √ √ √ -

高精地圖信息安全的需求：目前我國主要企業(yè)的自動駕駛路徑，均需高精地圖的介入，其信息安全問題日益凸顯。

功能安全需求: 高精地圖和高精度定位直接進入自動駕駛域控制器，與感知信息一起作為輸入，決定了自動駕駛控制器的輸出結果。高精地圖中的偏轉插件、定位模塊與地圖數據作為關鍵部分，功能安全需求必須加緊規(guī)范。

在線OTA需求：自動駕駛通常是車道級的路徑規(guī)劃，快速更新能力不可或缺，否則會影響自動駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

自動駕駛同步定位與地圖構建：在自動駕駛自身位置不確定的條件下，在完全未知的環(huán)境中創(chuàng)建地圖，利用地圖進行自主定位與導航。

2.對于高精地圖的要素和精度要求

按照行業(yè)分級，自動駕駛共分為駕駛輔助、部分自動化、有條件自動化、高度自動化、完全自動化5個層級，也就是業(yè)內俗稱的L1至L5。而高精地圖按用途也可以分為車道級路網、定位和動態(tài)地圖等三個圖層。由于自動駕駛級別的不同，對于高精地圖的要素和精度的要求也不同。高精地圖要素和精度的要求，會隨著地圖采集和定位精度等相關技術的進步發(fā)生改變，內容如表2。

三、總結

目前，國內車企對L3級別自動駕駛落地的時間節(jié)點主要規(guī)劃在2020年、2021年，將進一步帶動整車企業(yè)對高精地圖需求的增多。高德、百度、四維圖新三大主要高精地圖生產商，目前已與長城、寶馬等整車企業(yè)建立供應關系。預計在2020年，相關量產供應關系將更多。

此外，高精地圖制作資質獲得企業(yè)越來越多，華為、順豐成功入局，意味高精地圖競爭格局也將發(fā)生變化。