L3L4瓶頸——高精度地圖何時(shí)商用？

L3/L4離不開高精度地圖與定位，這是公認(rèn)的，無(wú)需贅言。而高精度地圖標(biāo)準(zhǔn)是需要國(guó)家層面來(lái)確定的。

為什么要組織國(guó)家層面的小組來(lái)制定高精度地圖的標(biāo)準(zhǔn)？因?yàn)楦呔鹊貓D牽涉國(guó)家安全，像高精度地圖中的核心數(shù)據(jù)——如道路曲率——是不能公開的。任何商用的電子地圖都加裝了偏轉(zhuǎn)插件，偏轉(zhuǎn)至少在2米以上，這就意味著無(wú)法L3/L4。解決辦法是國(guó)家層面控制這個(gè)插件，在做L3/L4時(shí)還原偏差，但又不能被第三方設(shè)備讀出。除了偏轉(zhuǎn)插件外，國(guó)家統(tǒng)一地圖標(biāo)準(zhǔn)，方便車企能夠在幾個(gè)圖商之間輕松切換，也便于和國(guó)際上的機(jī)構(gòu)或圖商溝通交流。

在2018年4月份，在中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車聯(lián)盟（運(yùn)營(yíng)實(shí)體為國(guó)汽智聯(lián)研究院）的支持下，成立了自動(dòng)駕駛地圖和定位工作組。工作組由學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)和聯(lián)盟指導(dǎo)，清華大學(xué)和國(guó)汽智聯(lián)牽頭組織，目前成員單位已有86家企業(yè)，包括整車企業(yè)（一汽、北汽、長(zhǎng)安、上汽、廣汽、奔馳、大眾、蔚來(lái)、福特、奧迪、東風(fēng)商用車、東風(fēng)汽車、通用、愛馳、PSA、FCA、紅旗），零部件企業(yè)（博世、大陸、電裝、鐳神、Velodyne、東軟、德賽、億咖通、經(jīng)緯恒潤(rùn)、博泰、均勝車聯(lián)），圖商（易圖通、百度）、大科技公司（中興、三星、諾基亞、華為）、初創(chuàng)公司（地平線、初速度、小馬智行、馭勢(shì)）。可以說(shuō)涵蓋了中國(guó)汽車工業(yè)和智能駕駛產(chǎn)業(yè)的絕大部分骨干企業(yè)。工作組牽頭單位包括清華大學(xué)、國(guó)汽（北京）智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院、北京四維圖新科技股份、高德軟件、武漢中海庭數(shù)據(jù)技術(shù)，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院院長(zhǎng)楊殿閣為組長(zhǎng)。

目前進(jìn)度最快的是《自動(dòng)駕駛地圖采集要素模型與交換格式》標(biāo)準(zhǔn)，由易圖通科技（北京）有限公司牽頭研制。2020 年 1月8日正式啟動(dòng)，2020年12 月 18 日完成《GB/T 1.1—2020 標(biāo)準(zhǔn)化》初稿，2021年1月18日到2月26日公開征求意見，3月23日正式通過(guò)審核成為中國(guó)第一個(gè)高精地圖領(lǐng)域的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，3月底公開。起草單位：易圖通科技（北京）有限公司、清華大學(xué)、國(guó)汽(北京)智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院有限公司、北京百度網(wǎng)訊科技有限公司、北京四維圖新科技股份有限公司、武漢中海庭數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司、廣東星輿科技有限公司、廈門大學(xué)（測(cè)繪行業(yè)人才大本營(yíng)）、北京華為數(shù)字技術(shù)有限公司、北京初速度科技有限公司、中移智行網(wǎng)絡(luò)科技有限公司。這只是高精地圖標(biāo)準(zhǔn)的一部分，全部標(biāo)準(zhǔn)出爐估計(jì)要等到2023或2024年。這個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)基本就可以看作事實(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

工作組還有一個(gè)重要任務(wù)就是對(duì)接ISO，歐洲的OADF和NDS，以及日本的DMP。

日本有一個(gè)類似中國(guó)自動(dòng)駕駛地圖和定位工作組的公司，即DMP。在 2013 年，安倍內(nèi)閣就啟動(dòng)了 SIP（戰(zhàn)略性創(chuàng)新創(chuàng)造方案）項(xiàng)目以推動(dòng)日本高新產(chǎn)業(yè)，振興經(jīng)濟(jì)。其中自動(dòng)駕駛技術(shù)（即 SIP-adus）占據(jù)了核心地位，日本政府還成立了 SIP自動(dòng)駕駛推進(jìn)委員會(huì)。2014年日本政府開始籌劃制作高精度地圖，2015年，該項(xiàng)目開展了自動(dòng)駕駛的靜態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)研，數(shù)據(jù)模型基于日本電子地圖協(xié)會(huì)（DRM）的基本款框架，由日本知名圖商 Pasco 主導(dǎo)調(diào)研。

日本在2016年6月成立了Dynamic Map Planning公司，該公司股東包括日本10大汽車公司，三菱電機(jī)和地圖開發(fā)商Zenrin。其中核心技術(shù)源自三菱電機(jī)的MMS (Mobile Mapping System)。

日本DMP公司將靜態(tài)信息模型分成動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)等若干部分，并且想把這個(gè)格式推向全世界。DMP公司是統(tǒng)一做基礎(chǔ)靜態(tài)的，有車廠和行業(yè)機(jī)構(gòu)。而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是各個(gè)做處理，然后提供給應(yīng)用廠商。

2017 年 6 月日本政府機(jī)構(gòu) INCJ 加入并成為第一大股東，持股比例達(dá) 33.5%，三菱電機(jī)持股 14%，地圖開發(fā)商 Zenrin 公司持股 12%，地圖開發(fā)商 PASCO 持股12%，地圖發(fā)行商為 Aisan Technology 持股 10%，Increment 持股 8%，豐田地圖大師持股 8%，其余股份為 10大車廠，每家公司從5%的股份直接減少到0.5%。公司也更名為 Dynamic Map Platform。

日本DMP主要股東，圖片來(lái)源：DMP

DMP高精度地圖原始點(diǎn)云圖與人工智能標(biāo)準(zhǔn)道路標(biāo)識(shí)

圖片來(lái)源：DMP

DMP采用激光雷達(dá)為核心傳感器，以高精度激光雷達(dá)點(diǎn)云圖為原始數(shù)據(jù)，提供最高質(zhì)量的3D高精度地圖，遠(yuǎn)非傳統(tǒng)2D攝像頭地圖所能比擬。

2019年2月，DMP收購(gòu)了背后由通用支持的美國(guó)地圖技術(shù)初創(chuàng)公司Ushr。Ushr是2007年成立的3D地理空間公司GeoDigital派生出來(lái)的公司。GeoDigital是一家測(cè)繪公司，專門研究公用事業(yè)、管道、鐵路、林業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、移動(dòng)LiDAR、大空間數(shù)據(jù)等基于位置的工作管理以及其他對(duì)企業(yè)至關(guān)重要的主題地圖繪制。

Ushr提供高精地圖軟件，以幫助自動(dòng)駕駛車輛安全地導(dǎo)航地圖路線。Ushr被認(rèn)為是第一家為量產(chǎn)車型提供高精地圖的公司。通用的2018年凱迪拉克CT6中的Super Cruise，就是使用Ushr的高精地圖繪制技術(shù)。該技術(shù)基于美國(guó)公路和較小道路上預(yù)先繪制的LiDAR分段路線。Ushr已經(jīng)繪制了超過(guò)200000英里的道路，并且水平精度達(dá)15cm。該公司的平臺(tái)可以解釋地圖并將其傳輸給車輛控制系統(tǒng)和動(dòng)力總成。這是凱迪拉克每次都能在輔助駕駛系統(tǒng)中力壓特斯拉成為第一名的主要原因。

2020年3月，豐田的TRI-AD和DMP已同意建立合作伙伴關(guān)系，從2020年4月開始應(yīng)用兩家公司的技術(shù)來(lái)構(gòu)建PoC。這個(gè)概念旨在證明DMP高效率的有效更新。使用TRI-AD的開放軟件AMP（Automated Mapping Platform）定義地圖，以便根據(jù)從車輛傳感器收集的圖像和其他數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)和處理車道級(jí)道路要素的變化。

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DMP施行4層LDM地圖，所謂LDM地圖，即本地動(dòng)態(tài)地圖，起源自2007年博世的研究。目前LDM已經(jīng)成為歐洲ETSI 標(biāo)準(zhǔn)中的重要組成ETSI TR 102 863 V1.1.1。我們常說(shuō)的地圖是LDM地圖的最底層，V2X實(shí)際就是最上層。

圖片來(lái)源：DMP

底層的地圖升級(jí)是月級(jí)，最上層的V2X是秒級(jí)的。

中國(guó)在地圖工作組成立后，啟動(dòng)了三個(gè)方面的課題研究：一個(gè)是自動(dòng)駕駛地圖的標(biāo)準(zhǔn)體系，一個(gè)是自動(dòng)駕駛地圖政策法規(guī)如偏轉(zhuǎn)問(wèn)題，一個(gè)是中國(guó)自動(dòng)駕駛地圖的技術(shù)路線圖。自動(dòng)駕駛地圖工作組已經(jīng)起草了6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

第一個(gè)是自動(dòng)駕駛高精度地圖特征定位數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)程。

第二個(gè)是自動(dòng)駕駛地圖采集要素模型與交換格式。

第三個(gè)是自動(dòng)駕駛地圖動(dòng)調(diào)信息數(shù)據(jù)交換格式。

第四個(gè)是自動(dòng)駕駛路側(cè)傳感器數(shù)據(jù)交換格式。

第五個(gè)是基于衛(wèi)星地基增強(qiáng)的車輛定位技術(shù)要求。

第六個(gè)是關(guān)于自動(dòng)駕駛路側(cè)感知定位技術(shù)條件的。

這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將列入中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)自動(dòng)駕駛地圖標(biāo)準(zhǔn)除了國(guó)汽智聯(lián)外還有泰伯網(wǎng)參與，泰伯網(wǎng)組織的標(biāo)準(zhǔn)更傾向于比如測(cè)繪地圖的這種加工制作有關(guān)的領(lǐng)域，智能網(wǎng)聯(lián)汽車聯(lián)盟的自動(dòng)駕駛地圖工作組，更多地側(cè)向于地圖的使用與自動(dòng)駕駛功能的結(jié)合，包括地圖交換格式。

中國(guó)提出了7層LDM模型。增加了一個(gè)決策感知層，車道級(jí)路由規(guī)劃層和定位增強(qiáng)層，比日本的更適合自動(dòng)駕駛。

圖片來(lái)源：DMP

第一層：道路級(jí)路網(wǎng)層。這一層地圖數(shù)據(jù)主要用于道路級(jí)路徑規(guī)劃，提供道路級(jí)的全局導(dǎo)航信息。這一層主要包含傳統(tǒng)的靜態(tài)電子地圖數(shù)據(jù)。

第二層：交通信息層。這一層地圖數(shù)據(jù)主要用于動(dòng)態(tài)道路級(jí)路徑規(guī)劃。這一層地圖數(shù)據(jù)主要包括道路級(jí)動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)，如交通堵塞和道路施工等事件，可用于避免擁堵的動(dòng)態(tài)全局路徑規(guī)劃。

第三層：道路-車道連接層。這一層主要用于車道級(jí)路徑規(guī)劃，提供了道路級(jí)路網(wǎng)和車道級(jí)路網(wǎng)之間的拓?fù)溥B接。它能夠?qū)⒌缆芳?jí)路網(wǎng)拓?fù)溆成涞杰嚨兰?jí)路網(wǎng)中。由于不包含每個(gè)車道的詳細(xì)信息，這一層數(shù)據(jù)體量相對(duì)較小，方便進(jìn)行快速的候選車道級(jí)路徑搜索。

第四層：車道級(jí)路網(wǎng)層。這一層地圖數(shù)據(jù)是為車道級(jí)導(dǎo)航而設(shè)計(jì)的，提供了高精度的車道級(jí)幾何結(jié)構(gòu)、車道級(jí)交通規(guī)則、道路標(biāo)志等車道相關(guān)的信息。結(jié)合第三層和第四層可以得到綜合考慮道路坡度、曲率和交通規(guī)則的車道級(jí)最優(yōu)路徑。

第五層：地圖特征信息層。這一層地圖數(shù)據(jù)用于輔助自動(dòng)駕駛車輛的環(huán)境感知，可用于開發(fā)具有自主定位能力的車道級(jí)導(dǎo)航。這一層地圖存儲(chǔ)了高精度的特征數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)基于地圖匹配的定位或感知算法。

第六層：動(dòng)態(tài)感知容器層。這一層地圖數(shù)據(jù)用于局部動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃。其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括網(wǎng)聯(lián)車輛或基礎(chǔ)設(shè)施共享的障礙物動(dòng)態(tài)信息。同時(shí)這一層地圖也可以看做動(dòng)態(tài)感知信息的容器，提供融合多車傳感器信息的標(biāo)準(zhǔn)化接口，如激光雷達(dá)、攝像頭等?；谶@一層的信息，局部軌跡規(guī)劃可以考慮動(dòng)態(tài)情況以便保證安全。

第七層：智能決策支持層。這一層是為自動(dòng)駕駛決策過(guò)程設(shè)計(jì)的，它能夠提供駕駛決策知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。這一層存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)自于對(duì)駕駛員的駕駛決策行為的大量分析和學(xué)習(xí)。

對(duì)于道路級(jí)導(dǎo)航，只需使用第一層和第二層的地圖數(shù)據(jù)。對(duì)于使用差分衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車道級(jí)導(dǎo)航，需要在地圖中加入第三層和第四層。在GPS失效的情況下，第五層可以幫助車輛實(shí)現(xiàn)自主定位。對(duì)于多車協(xié)同駕駛場(chǎng)景，需要添加第六層來(lái)獲取聯(lián)網(wǎng)車輛共享的信息。對(duì)于高級(jí)別自動(dòng)駕駛場(chǎng)景，第七層數(shù)據(jù)則提供了決策支持信息。

高通C-V2X平臺(tái)架構(gòu)。圖片來(lái)源：高通

上圖為協(xié)議棧架構(gòu)，實(shí)際Facilities就是智能交通ITS的協(xié)議棧。圖片來(lái)源：高通

上圖為V2X協(xié)議棧。圖片來(lái)源：高通

上層協(xié)議棧或者說(shuō)ITS協(xié)議棧，歐美起步都很早，這主要是歐美從1999年就開始構(gòu)思了利用無(wú)線通訊打造ITS系統(tǒng)的構(gòu)思并付諸實(shí)施。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)即ETSI從2008年就開始著手制定ITS協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)基本制定完成。不過(guò)是基于DSRC的，但轉(zhuǎn)移到C-V2X的速度很快，畢竟只是通訊方式的不同，2020年1月，ETSI發(fā)布了ETSI EN 303 613接入層標(biāo)準(zhǔn)，將來(lái)還有ETSI TR 101 607標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)方面，比歐洲稍晚，大約在2010年開始制定以DSRC為通訊方式的標(biāo)準(zhǔn)，即SAE J3161。2019年則有針對(duì)C-V2X的J2945標(biāo)準(zhǔn)。

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高通在第二代MDM9250開發(fā)平臺(tái)上提供基于SAE和ETSI標(biāo)準(zhǔn)的ITS協(xié)議棧。同時(shí)也支持第三方ITS協(xié)議棧。對(duì)SAE來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的ITS信息包括BSM（Basic Safety Message，即SAE J2735）、Emergency Vehicle Alert (EVA) 、Signal Phase and Timing (SPaT)、Map Data（MAP）、Traveler Information Message (TIM)。對(duì)ETSI來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵信息包括Decentralized Environmental Notification Message (DENM)、Cooperative Awareness Message (CAM)、Signal Phase and Timing (SPaT)、LDM（本地動(dòng)態(tài)地圖）。也就是說(shuō)V2X的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)類型、通信方式）被ETSI收錄在內(nèi)了。

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中國(guó)目前已經(jīng)基本完成的標(biāo)準(zhǔn)如上表，主導(dǎo)力量是中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(CCSA)，其余還有中國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(C-ITS)、中國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)(China-SAE)、國(guó)家汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(NTCAS)、車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟(TIAA)。