高精地圖對(duì)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)有多重要？一般的導(dǎo)航地圖為什么做不到？

高精度地圖不僅僅是地圖，更給了無(wú)人車(chē)上帝視角，快速實(shí)現(xiàn) L3，提高乘客舒適度。

在社交媒體上紅極一時(shí)的 Tesla AutoPilot 功能，并還沒(méi)有達(dá)到自動(dòng)駕駛的 L3 的級(jí)別。其在高速公路上的自動(dòng)駕駛技術(shù)可以理解為：ACC 自適應(yīng)巡航 + LKA 車(chē)道保持輔助。

那為什么達(dá)不到 L3 甚至以上的級(jí)別呢？答案是：沒(méi)有高精度地圖。

Q：為什么沒(méi)有了高精度地圖，自動(dòng)駕駛寸步難行？

A：因?yàn)楦呔鹊貓D不僅僅是地圖，更給了無(wú)人車(chē)上帝視角。

導(dǎo)航地圖的缺失

車(chē)載傳感器的性能邊界指的不僅是測(cè)量范圍，還有面對(duì)不同環(huán)境時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的感知缺陷。

比如激光傳感器檢測(cè)效果穩(wěn)定，但在面對(duì)大范圍的塵土?xí)r，也無(wú)能為力。我司在測(cè)試時(shí)就發(fā)現(xiàn)，如果前面一輛渣土車(chē)飛馳而去，引得塵土滿天飛時(shí)，無(wú)人車(chē)發(fā)現(xiàn)「面前」全是障礙物。再比如高分辨率攝像機(jī)能檢測(cè)圖像中的物體，而且窄視場(chǎng)的攝像機(jī)，可以檢測(cè)很遠(yuǎn)的距離。但是面對(duì)暴雨 / 大雪等惡劣天氣，很難檢測(cè)到正確的車(chē)道線 / 障礙物 / 馬路牙子等信息。

下圖為 Tesla 的傳感器配置及傳感器感知范圍，扇形角度表示傳感器的視場(chǎng)角，扇形半徑表示傳感器的最大檢測(cè)距離?？梢?jiàn)，最遠(yuǎn)距離的檢測(cè)傳感器是窄視角的前向視覺(jué)傳感器。

圖片出處： Tesla’s 360 Vision: The Future is Here - Your Personal Research Assistant | PreScouter

02 先驗(yàn)信息的缺失

先驗(yàn)信息是指某些可以提前采集且短時(shí)間內(nèi)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(xiàn)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(hào)強(qiáng)弱，這些都是傳感器遇到檢測(cè)盲區(qū)時(shí)，無(wú)法實(shí)時(shí)捕獲的信息。而這些信息是客觀存在，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(yàn)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(yàn)信息。包括道路曲率、航向、坡度和橫坡角。

圖片出處：未來(lái)汽車(chē)大講堂 - 網(wǎng)易云課堂 高精地圖，自動(dòng)駕駛的必由之路

路口處的路徑規(guī)劃一直是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域較為頭疼的問(wèn)題。

很多大牛為了讓汽車(chē)能正常地開(kāi)過(guò)路口用盡渾身解數(shù)。當(dāng)然也有簡(jiǎn)單粗暴的方法，比如谷歌 Waymo，從他們的宣傳視頻，大致可以推斷他們使用的方法是「高精度地圖 + 高精度定位 + 管道內(nèi)行駛」的方式過(guò)路口的（純屬猜測(cè)）。

圖片出處：網(wǎng)易公開(kāi)課，無(wú)人駕駛汽車(chē)是如何看清路況的

Q：高精度地圖的加入可以給無(wú)人駕駛帶來(lái)哪些幫助？

A：高精度地圖是無(wú)人駕駛技術(shù)的催化劑，這么說(shuō)一點(diǎn)都不過(guò)分。

高精度地圖的優(yōu)勢(shì)

簡(jiǎn)單粗暴地使用高精度地圖 + 高精度定位，可快速地實(shí)現(xiàn)某些特定場(chǎng)景下的自動(dòng)駕駛。這里的高精度地圖可以理解為一個(gè)「管道」，無(wú)人車(chē)只要保證自己在「管道」內(nèi)行駛即可（參考 Waymo 的綠色「管道」）。使用高精度定位，告訴車(chē)在管道的哪個(gè)地方，就可以自動(dòng)駕駛啦。

馭勢(shì)科技和白云機(jī)場(chǎng)合作開(kāi)發(fā)的無(wú)人駕駛車(chē)在機(jī)場(chǎng)這種特定場(chǎng)景完全就可以使用這種方法。而且通過(guò)圖片可以看出這車(chē)裝了差分 GPS，如果再加上 RTK 設(shè)備，就是可以達(dá)到戶外厘米級(jí)的定位了。

圖片出處：馭勢(shì)未來(lái) UISEE 無(wú)人駕駛擺渡車(chē)商業(yè)化試運(yùn)營(yíng)

舒適性是評(píng)判自動(dòng)駕駛好與壞，最重要的元素之一。

前面提到過(guò)，由于傳感器的性能邊界，導(dǎo)致場(chǎng)景中的部分信息是無(wú)法感知到的。而這些信息（如道路曲率、坡度角）的缺失又會(huì)對(duì)無(wú)人車(chē)的縱向、橫向規(guī)劃控制產(chǎn)生較大影響，乘客會(huì)感覺(jué)車(chē)輛的控制不如「老司機(jī)」開(kāi)得平穩(wěn)，而一旦舒適性缺失，有再多牛 X 功能也是徒勞。

傳感器對(duì)感知到的信息做處理時(shí)，一般會(huì)選定一個(gè)感興趣區(qū)域（ROI，Region of Interest）再在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。比如相機(jī)檢測(cè)行人時(shí)，大部分處于天空的圖像是可以不用考慮的，所以著重處理圖像的下半部分即可。

圖片出處：【視頻】當(dāng)碰瓷的人遇到行人檢測(cè)系統(tǒng)…...

對(duì)于檢測(cè)紅綠燈狀態(tài)，必須在整幅圖像中搜索，因?yàn)閿z像機(jī)不可能知道圖像的哪個(gè)地方會(huì)出現(xiàn)紅綠燈。但是如果有了高精度地圖信息，我就可以通過(guò)高精度定位和高精度地圖得到 ROI。根據(jù)定位和地圖的數(shù)據(jù)，無(wú)人車(chē)可以知道前方、兩側(cè)是否有交通標(biāo)志牌，及紅綠燈的位置，就可以降低算法的復(fù)雜度，減少系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷，進(jìn)而提升系統(tǒng)性能。

下圖是通過(guò)定位和高精度地圖，標(biāo)記出的 ROI，ROI 區(qū)域包括車(chē)道線位置、交通標(biāo)志牌位置、紅綠燈位置等。

圖片出處：未來(lái)汽車(chē)大講堂 - 網(wǎng)易云課堂 高精地圖，自動(dòng)駕駛的必由之路

Q：高精度地圖和一般的導(dǎo)航地圖有什么區(qū)別？

A：導(dǎo)航地圖是給人看的地圖，高精度地圖是給機(jī)器看的地圖。

人類(lèi)開(kāi)車(chē)，只需要知道前方路口有沒(méi)有紅綠燈，路口有幾車(chē)道，該左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)，即可穩(wěn)定控制汽車(chē)。而無(wú)人車(chē)不僅要知道有沒(méi)有紅綠燈，還要知道在自車(chē)坐標(biāo)系下的（X, Y, Z）；不僅要知道是左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)，還得知道左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的路徑線。

目前的控制系統(tǒng)還不具備人類(lèi)這么高的智能度，所以只有給予控制系統(tǒng)更多的輸入信息，才能讓無(wú)人車(chē)控制汽車(chē)更接近人類(lèi)。

比較導(dǎo)航地圖和高精度地圖的區(qū)別

對(duì)于道路屬性，導(dǎo)航地圖只需要給出道路路網(wǎng)這個(gè)級(jí)別的數(shù)據(jù)即可，而高精度地圖會(huì)給出這個(gè)道路中有幾條車(chē)道，這些車(chē)道的線是虛線還是實(shí)線，車(chē)道是普通道路還是匝道等更多維度的信息。如下圖：

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肯定有人疑問(wèn)，既然高精度地圖擁有這么多信息，那容量肯定比導(dǎo)航地圖大很多吧。答案是：No。

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導(dǎo)航地圖是給人使用的，它對(duì)信息的精度沒(méi)那么高，但是在信息的豐富程度上比高精度地圖大得多。導(dǎo)航地圖不僅要有基本的道路信息，還要具備地圖中的各種信息點(diǎn)（POI，Point of Interest）的信息，比如建筑物尺寸、數(shù)量、建筑物的用途（醫(yī)院 or 商場(chǎng)）等。單純這些 POI 信息就比高精度地圖車(chē)道及常用特征的數(shù)據(jù)復(fù)雜太多，而且數(shù)據(jù)量也不小。

因此，就目前來(lái)說(shuō)，高精度地圖和導(dǎo)航地圖的容量大小是不分伯仲。