定位丨如何定义自动驾驶地图？

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自动驾驶需要什么地图？专家、图商、车企各说其词。但无论是哪种地图，只要能满足自动驾驶量产的地图就是我们需要的。不然，自动驾驶只能是“空中楼阁”，无法真正走进老百姓的生活中。

自动驾驶汽车时代正在朝我们走来，全世界的科技、互联网、汽车等巨头都在这一领域展开时间与智慧的赛跑。

这场激烈角逐的比赛，自动驾驶地图成为胜负手。因为人们在自动驾驶领域达成了共识——没有自动驾驶地图，自动驾驶便实现不了。

自动驾驶地图作为自动驾驶的必备配件，要求在误差不大于10厘米的前提下准确显示周围路况，利用实时更新的道路交通数据以及街景数据，实现自动导航，提供最优化的路径规划，帮助自动驾驶汽车准确达到目的地。

然而，自动驾驶需要什么地图？这在自动驾驶领域却没有形成一个统一的说法，都是各说其词。

那么，在专家、图商、车企眼中，自动驾驶地图会是什么样？通过采访中国地质调查局副局长李朋德、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室李必军教授等人，我们探索着答案。

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专家：自动驾驶需要场景地图和全息空间地图

“如果还基于高精度地图做自动驾驶，要想在2020年实现量产，根本行不通。”

前不久，李必军直言不讳地对来访的某互联网公司自动驾驶平台负责人说。

他给出了两个理由，一个是目前国内所有图商还没有哪家能够生产出覆盖全国所有城市的高精度地图。二是道路每天都在变化，这就要求高精度地图要做到实时更新，而高昂的高精度地图生产成本，使得地图实现不了快速更新。

有着“国内第一个用地图手段来解决自动驾驶第一人”之称的李必军，早在2008年就开始基于测绘地图和感知进行自动驾驶方面的研究。

一年后，他带着自己改装完成的自动驾驶车“途智号”参加了2010年由国家自然科学基金委员会牵头举行的中国智能车未来挑战赛。

比赛中，通过地图配合里程计（可以估计无人车相对于初始位置的移动距离），“途智号”可以进行本车航位推算，知道自己走了多远，多久会走到路口，然后在路口是直行还是拐弯。结果，“途智号”成为唯一在规定时间内完成比赛的自动驾驶车。

“当时其他参赛的自动驾驶车都是依靠车载传感器实时感知来行驶，这样一来，自动驾驶车都要停下来扫描判断后才能再往前走，以致于人比车快。”李必军回忆说。

全新的地图观念，逐渐被自动驾驶从业者所认可，这是李必军所期望看到的局面。“这说明自动驾驶是离不开地图的。”

之后，自动驾驶地图开始大行其道，而且地图精度越来越高，这有悖于李必军的初衷。“以前自动驾驶是没有地图，现在是一味地追求高精度地图，这是从一个极端走向另一个极端。”

在他看来，自动驾驶需要地图，但需要的不是高精度地图，而是场景地图。

李必军的理由是，如果要达到目前10cm精度的L3、L4自动驾驶地图，比例尺就要设置为1∶1000。绘制如此高精度的地图，地图采集设备需要配备上万元的测绘级差分GPS设备，20多万元的测绘级惯导设备，再加上相机和激光雷达等传感器，一辆车的总投资要达到数百万元。

“从成本上来看，目前高精度地图是不可行的。并且光有高精度地图并不足够，定位是一大前提，必须同时提高车的定位精度，车子才能准确行驶在轨迹上。如果车辆只有米级定位精度也没法发挥高精度地图的作用。这意味着车端需要增加高精度惯性导航定位系统，进而增加成本，会为整个系统带来影响。”

因此，李必军表示，相较于拥有精确的车辆位置信息和丰富的道路元素数据信息的高精度地图，场景地图更适合自动驾驶。

他说，所谓场景地图，是以安全出行为基础，动态关联道路上各种信息，全面反映车辆位置、车辆所在道路相关特征、车辆行驶相关事件或事物的一种全要素精细化地图。

“由于场景地图是参照相对坐标体系，因此场景地图纵横向的定位精度不仅要求低，而且有差异化。众所周知，开车过程中最关心的是路权，不能随意到其他车道去，更不能跑到对面的车道去。纵向上多一点误差，误差几米、十几米都没有多大关系。因此，精度低的场景地图，决定了其采集成本就会降低，进而地图更新的频率就会加快，这更有利于自动驾驶车的推广和量产。”

目前，李必军和团队正在从事基于普通的电子导航地图、感知和视觉技术进行场景地图的研究，旨在通过地图的信息来降低感知的难度，通过传感器的感知来降低对地图精度的要求，从而实现低成本、高可靠的基于场景地图的自动驾驶。

李必军说，目前正在做测试，至于效果还有待研究。即便最后未能如愿，我也希望通过我们的尝试，能引起更多的人尝试低成本地图研究。

与此同时，中国地质调查局副局长李朋德认为自动驾驶需要的地图是全息空间地图。

“因为机器使用的地图，要求和人使用的地图是不一样的。人类可以包容错误，看到一个坎，人类可以跨过去，但机器不会。所以我们要把现实世界真正地全息再现，让自动驾驶汽车确保在全透明无障碍的环境下行驶，”李朋德说，“这种地图已超出传统地图的概念，它是通过测量装备获取道路周边的全息信息后，与其他数据融合、共享、分析得出的，最终在大数据海洋里实现自动驾驶。”

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图商：自动驾驶不止于高精度地图

跟人类驾驶员的驾驶过程一样，自动驾驶也需要经过感知、高精度定位、决策、控制四个步骤。

人类的感知通过眼睛、耳朵，自动驾驶则通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、惯导系统等传感器。

接着是高精度定位，人通过将看到听到的环境信息与记忆中的信息对比，判断出自己的位置和方向；自动驾驶则需要将传感器搜集的信息跟储存的高精度地图对比，判断位置和方向。

最后，人类驾驶员思考判断后操控汽车开向目的地，自动驾驶通过人工智能算法决策做出车道及路径规划，给制动、转向、加速等控制器下达指令，控制车辆开往目的地。

在自动驾驶过程中，高精度地图起到了高精度定位、辅助环境感知、规划与决策等功能。

因此，高精度地图成为各大图商研发的首选目标，其中就包括武汉光庭、高德、四维图新、百度四大图商。然而，对于高精度地图的理解，各大图商有自己的定义。

武汉光庭董事长朱敦尧倾向于用“驾驶安全地图”或者用“驾驶辅助”来阐述高精度地图。他认为，高精度地图有四大特点。

第一，高精度地图是服务于机器。传统的纸质地图可以作为量测的工具，作为视觉感知的载体，也可以作为科学研究的工具。

导航电子地图可以作为导航，可以作为引导等等。但是高精度地图不需要给人看，它是服务于机器的，它是服务于人工智能，服务于机器视觉和机器理解的。

第二，高精度地图是可变尺度的。“也就是说所谓高精度，什么叫高？什么时候需要高？什么场景下需要什么样的高精度？这个地图是可以变尺度的，在不同的应用场景下对于不同的车辆，其实对于地图的精度需求是可变的。”

第三，高精度地图是动态和多维的。地图在服务于自动驾驶时，对于数据的精度和内容的需求都是在变化的，并且移动车辆周围的地物和环境是按照不同的时间单位变化的。

“多维的意思是，如果把每一项内容信息（如驾驶员的血压、疲劳度、雾及雾霾程度等）作为一个维度叠加在二维地图上面的话，车辆在移动过程中，以自身位置（X，Y）为对象的一个N维的向量其维度是变化的。”

第四，高精度地图的很多内容信息具有非量测性。

高德高精度地图团队负责人谷小丰认为，高精度地图应该叫“自动驾驶专题图”。

“换句话说，高精度地图其实是提供了一个自动驾驶环境的模型。也就是说，车辆要想顺利进行自动驾驶，必须对其周边的环境进行构建。该环境中，包括了移动物体：行人、车辆；互联设施：V2V、V2X等通信设施；高精度动态驾驶环境：是否拥堵、哪里在施工、哪里有事故、哪里有交通管制、哪里有雨雪等；最底层的静态高精度地图中，又包含了车道模型、道路部件、道路属性和其他的定位图层等。”

同时，谷小丰还指出，高精度地图是从国外引进的一个名词，最早的提法是HD Map，英文直译过来就是高分辨率地图（High Definition Map）。

“还有人将这种类型的地图命名为HAD Map，直译过来就是高度自动驾驶地图（Highly Automated Driving Map）。其实这个名称也不是很准确，因为很难说高度自动驾驶是从L3开始的还是从L4开始的。同时还存在一种德文的命名：Hoch Genaue Karte，意为高可信度地图。”

四维图新智能地图研发总监于立志则把高精度地图定义为全语义三维地图。

“地图既包含道路上的车道详细信息，还包含道路两边的附属设施。更重要的是，我们还会提供车道级别的动态信息”，于立志说，“这种的地图优势在于既能支持视觉的定位技术，也能支持激光雷达和毫米波雷达定位的技术。一种定位技术可能不能保证连续高质量的输出，基于这些定位的组合才能保证全天时全天候完全高精度的定位，满足安全的要求。”

百度高精地图负责人马常杰把高精度地图定位为高精地图。

他认为，高精地图拥有精确的车辆位置信息和丰富的道路元素数据信息，起到构建类似于人脑对于空间的整体记忆与认知的功能，可以帮助汽车预知路面复杂信息，如坡度、曲率、航向等，更好地规避潜在的风险。

事实上，各大图商对高精度的定义的不同，代表了各自在高精度地图上不同的研发思路。一旦哪家率先发布高精度地图，谁就抢得了先机。

3

车企：自动驾驶需要安全性、定位性、舒适性高的地图

汽车企业需要什么样的自动驾驶地图？在WGDC2018自动驾驶地图峰会上，北汽新能源智能驾驶高级经理王雪莹、蔚来汽车无人驾驶高级经理费贤松、戴姆勒大中华区自动驾驶部门高级经理Bernhard Morys给出他们的答案。

王雪莹表示，无论是ADAS还是自动驾驶触及到一些功能和要应用到一些场景的时候，地图不可或缺。

这分为两个层面，一个层面为了保障行车的安全，对地图有一些最基础的要求，例如说定位和识别道路特征，这是为了解决安全性和定位性的问题。

还有未来可能要做的动态信息，能把目前导航地图上已有的一些功能也能应用到高精度地图当中去，这样可以改善自动驾驶车辆的舒适性。

费贤松认为，自动驾驶地图需要高精度地图，且是能够被自动驾驶汽车读取的地图。传统的导航电子地图更多的是被人读取，而高精度地图更多的是为了定位自己方便自动驾驶汽车读取。“毕竟，精度越高的地图，所包含的道路信息越精准，进而车辆的安全就越有保障。”

Bernhard Morys的答案同样是高精度地图。

“因为地图要素越多，越丰富，自动驾驶汽车就能更好地做自我定位。同时，在行驶过程中，我们要知道往哪个方向走。这时摄像头可能会被不同的物体所遮挡，无法从车上的传感器看到具体的车道线，这时候我们就需要高精度地图来提供非常精准的车道线等信息，这样可以让我们知道接下来两百米、三百米，甚至更远距离的情况。比如说，前面遇到一个事故或者拥堵的时候，我们会有一个紧急的刹车。如果我们知道一公里甚至一公里以外，会有一个比较长的堵塞，我们可以提前去做行驶策略的调整，从而提高整个自动驾驶的舒适性。”

显然，高精度地图已成为车企的首选。于是，我们看到了，上汽集团控股中海庭获得了高精度地图资质，是国内车企唯一一家。

为何会选择中海庭？上汽集团技术掌门人程惊雷总工程师对此解释的是，“首先，武汉光庭其实是业内最早开始研究车载地图的企业之一，早在车载地图刚刚诞生阶段，为通用、别克等国际车企研发地图系统的就是武汉光庭董事长朱敦尧博士，对汽车的认知和理解比任何一家地图企业都要深刻；其次，武汉光庭所专擅的高精度地图与高德地图、百度地图这样给人看的地图不同，是智能驾驶的关键技术，是一种给汽车看的地图，是一种具备高分辨率、能实时更新数据的‘超级地图’。它可以提供每条车道的厘米级精度三维几何信息和属性；可以在摄像头或者雷达监测不到的地方及时搜集反馈数据。简单说，高精度地图可以在视觉、激光雷达等传感器失效时，帮助车辆完成对外界的感知。比如在暴雨、暴雪等天气下，靠摄像头、雷达等传感器已无法识别车道线，而高精度地图可以作为静态传感器，给车辆提供信息。”

此外，奇瑞、比亚迪、长安、广汽等车企在跟百度、高德、四维图新等图商进行合作，开发L3、L4级别高精度地图的自动驾驶汽车。

在自动驾驶时代到来之前，不管是高精度地图，还是场景地图，亦或是全息空间地图，只要能满足自动驾驶量产的地图就是我们需要的。

不然，自动驾驶只能是“空中楼阁”，无法真正走进老百姓的生活中。

本文部分内容整合自泰伯网、雷锋网

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