認(rèn)識(shí)高精度地圖

電子地圖分析與導(dǎo)航認(rèn)識(shí)高精度地圖《電子地圖分析與導(dǎo)航》課程組目錄CONTENTS認(rèn)識(shí)高精度地圖01認(rèn)識(shí)高精度地圖012016年美國(guó)一輛特斯拉MODELS在開(kāi)啟了自動(dòng)駕駛的模式下發(fā)生車禍，導(dǎo)致駕駛員死亡，這也是自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用以來(lái)第一起己知的導(dǎo)致死亡的車禍。據(jù)事后的事故分析，當(dāng)時(shí)這輛特斯拉ModelS自動(dòng)駕駛處于開(kāi)啟狀態(tài)，車輛行駛在一條雙向、有中央隔離帶的公路上，此時(shí)一輛對(duì)向行駛的拖掛車在特斯拉ModelS前方左拐。在逆光的影響下，特斯拉ModelS的傳感器都沒(méi)有成功的檢測(cè)出前面出現(xiàn)的是一輛拐彎的拖掛車，從而導(dǎo)致車輛直接相撞。由此可見(jiàn)，單純的使用雷達(dá)、攝像頭、Lidar這類傳感器感知是有一定的局限性，探測(cè)的范圍是有限的，一旦感知錯(cuò)誤，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，或者發(fā)現(xiàn)得不及時(shí)，悲劇就有可能發(fā)生了。01認(rèn)識(shí)高精度地圖事故現(xiàn)場(chǎng)模擬01認(rèn)識(shí)高精度地圖那么假如在車上安裝的傳感器所能感知的范圍之外，也就是常說(shuō)的超視距范圍外，如果有一張輔助的高精度地圖能否避免這類事故？我們可以提前500米就知道前方有個(gè)路口，而且是個(gè)三岔路口，并且知道這個(gè)路口的形狀，有兩條車道，甚至有可能知道，這個(gè)路口經(jīng)常有大型拖掛車通過(guò)。知道上述信息后，自動(dòng)駕駛車輛的決策系統(tǒng)就在靠近路口的時(shí)候要求車輛需要提前減速，并且知道靠左行駛會(huì)更安全，所以也可以提前變換到左車道來(lái)，在結(jié)合道路的航向以及當(dāng)時(shí)時(shí)間和天氣，車輛也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整攝像頭的曝光參數(shù)以降低逆光的影響等等。也許有了這些信息，這一類的事故就可以避免。01認(rèn)識(shí)高精度地圖也許有了這些信息，這一類的事故就可以避免。01認(rèn)識(shí)高精度地圖對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言,高精度導(dǎo)航地圖是不可或缺的核心條件,只有通過(guò)其對(duì)所處的駕駛環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)感知,才能確保駕駛的安全性與可靠性。當(dāng)前,車輛自動(dòng)駕駛和主動(dòng)安全技術(shù)大多依賴于多傳感器設(shè)備感知外部環(huán)境,對(duì)道路交通標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)性以及天氣條件有一定的要求。同時(shí),計(jì)算量大、成本高,也是自動(dòng)駕駛車輛推廣的難點(diǎn)之一。車載導(dǎo)航數(shù)據(jù)具有共享性好、不受環(huán)境影響、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此,基于高精度導(dǎo)航地圖的自動(dòng)駕駛技術(shù)具備更多優(yōu)勢(shì),容易普及。01認(rèn)識(shí)高精度地圖相較于傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖而言,高精度導(dǎo)航地圖精度更高,表達(dá)粒度可達(dá)亞米車道級(jí)別,是駕駛技術(shù)發(fā)展的新方向。其表達(dá)的內(nèi)容更為豐富,可包含人行橫道、紅綠燈、隔離帶等詳細(xì)道路附屬物。對(duì)于自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō),能夠真正落地的門檻就是車道級(jí)地圖。沒(méi)有車道級(jí)地圖做基石,自動(dòng)駕駛只是“水中花、鏡中月”。01認(rèn)識(shí)高精度地圖從分析高精度導(dǎo)航地圖的數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)模型入手,可以看出傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖和高精度導(dǎo)航地圖在路徑規(guī)劃、誘導(dǎo)功能方面的差異,從而體現(xiàn)高精度導(dǎo)航地圖對(duì)于自動(dòng)駕駛和主動(dòng)安全的重要意義。車載導(dǎo)航系統(tǒng)可以幫助駕駛員規(guī)劃行車線路，并引導(dǎo)到達(dá)目的地。不過(guò)，傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖普遍的表達(dá)粒度是道路級(jí)，與實(shí)際行車所需的精度有一定差異，要想保證自動(dòng)駕駛安全，導(dǎo)航地圖需要更高精度。高精度導(dǎo)航地圖比傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖的精度更高，可達(dá)亞米級(jí)別，能進(jìn)行車道級(jí)別的路徑規(guī)劃和誘導(dǎo)。隨著地圖精度提高，表達(dá)內(nèi)容也更加豐富，傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖不能表達(dá)的交通詳細(xì)地物，如紅綠燈位置、人行橫道和緩沖帶等，在高精度導(dǎo)航地圖中都可以被識(shí)別和表達(dá)。因此，高精度車載導(dǎo)航數(shù)據(jù)更接近真實(shí)的交通環(huán)境，能為駕駛?cè)藛T帶來(lái)精準(zhǔn)的導(dǎo)航體驗(yàn)。01認(rèn)識(shí)高精度地圖當(dāng)下，常用的汽車安全技術(shù)是被動(dòng)安全，車載被動(dòng)安全組件有安全帶、安全氣囊等，旨在交通事故發(fā)生時(shí)，降低事故嚴(yán)重程度。配備高精度導(dǎo)航地圖的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，以導(dǎo)航數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)先驗(yàn)的交通信息，如事故多發(fā)點(diǎn)、道路曲率或坡度等，在可能發(fā)生事故前，主動(dòng)提示駕駛?cè)藛T，避免事故，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全。高精度導(dǎo)航地圖不僅可以為駕駛員提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航服務(wù)，而且是實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)駕駛和主動(dòng)安全的新途徑，提供了解決交通安全問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的新思路。01認(rèn)識(shí)高精度地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容。高精度導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容在傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖的數(shù)據(jù)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增加車道、目標(biāo)道路類型和詳細(xì)道路附屬物等內(nèi)容，其數(shù)據(jù)內(nèi)容主要是車道及附屬物的屬性和幾何信息，以及車道間的拓?fù)潢P(guān)系。01認(rèn)識(shí)高精度地圖基于道路的傳統(tǒng)導(dǎo)航電子地圖拓?fù)渚W(wǎng)01認(rèn)識(shí)高精度地圖基于車道的高精度導(dǎo)航電子地圖拓?fù)渚W(wǎng)基于高精度地圖的導(dǎo)航功能路徑規(guī)劃分為兩步：第一步進(jìn)行傳統(tǒng)的道路級(jí)路線規(guī)劃，即常規(guī)的車載導(dǎo)航路徑規(guī)劃；第二步進(jìn)行車道級(jí)路線規(guī)劃，并實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果。一條道路可能包含多個(gè)車道，選取哪個(gè)車道行駛可以更簡(jiǎn)單和快速到達(dá)目的地，是車道級(jí)路徑規(guī)劃的直接效果。如果車道選擇不當(dāng)，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)重要路口或者匝道，無(wú)法再按照原來(lái)規(guī)劃的路線行車。這類現(xiàn)象在高速公路中經(jīng)常發(fā)生，造成不必要的麻煩，甚至引發(fā)交通安全事故。因此，正確的車道路徑規(guī)劃在當(dāng)前越來(lái)越復(fù)雜的交通環(huán)境下，對(duì)輔助駕駛和主動(dòng)安全都具有十分重要的作用。01認(rèn)識(shí)高精度地圖顧及禁止車道變更區(qū)間的車道路徑規(guī)劃右圖中左半部分是道路級(jí)路徑規(guī)劃示意圖，紅線表示的路徑規(guī)劃結(jié)果是從主路往右分岔支路行駛。右半部分是在道路級(jí)規(guī)劃基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的車道級(jí)路徑規(guī)劃，其中橙色線條表示車道變更禁止區(qū)間，即禁止壓此線變更車道。車道路徑規(guī)劃的結(jié)果是，在行駛到橙色禁止線之前，變更車道到右車道行駛，然后進(jìn)入右分岔口支路。顯然，右圖的高精度導(dǎo)航比左圖傳統(tǒng)導(dǎo)航更精準(zhǔn)，效果更好。01認(rèn)識(shí)高精度地圖此類路口是交通安全事故多發(fā)的地帶，如果駕駛員錯(cuò)過(guò)在禁止變更車道線之前變道，按照交通規(guī)則就不能再變道，而只能往左分岔支路行駛。若強(qiáng)行在禁止變更車道線范圍內(nèi)變道，后面來(lái)車準(zhǔn)備不足，容易發(fā)生碰撞，引發(fā)交通安全事故。使用車道級(jí)的路徑規(guī)劃，可以讓駕駛員提前明確變更車道的時(shí)機(jī)，主動(dòng)避免這類問(wèn)題的發(fā)生。01認(rèn)識(shí)高精度地圖在應(yīng)該減速、變道或者轉(zhuǎn)向等需要改變車輛行駛狀態(tài)的場(chǎng)景下，路徑誘導(dǎo)功能尤為重要。具體的應(yīng)用場(chǎng)景有：需要轉(zhuǎn)向的交叉路口轉(zhuǎn)彎處；交通分流和合流的重要出入口，即通常所說(shuō)的匝道；進(jìn)入大型隧道、跨越大型橋梁或者穿越鐵路前；有電子監(jiān)控設(shè)備或者交通警告牌的路段；前方有服務(wù)區(qū)、加油站的路段。路徑誘導(dǎo)的表現(xiàn)形式主要有文字、聲音、圖片和視頻等。常規(guī)的誘導(dǎo)功能只在道路級(jí)別發(fā)揮作用，這對(duì)于車道級(jí)別的路徑規(guī)劃而言，不夠精確且無(wú)法匹配。高精度車載導(dǎo)航的路徑誘導(dǎo)與車道級(jí)路徑規(guī)劃配合使用，稱為車道級(jí)路徑誘導(dǎo)，是在識(shí)別車輛所在車道以及車道路徑規(guī)劃完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。01認(rèn)識(shí)高精度地圖高精度導(dǎo)航的路徑誘導(dǎo)最大特點(diǎn)是可以進(jìn)行車道級(jí)別的路徑誘導(dǎo)。如圖5所示，黃色三角形代表車輛，藍(lán)色連接線即為車道中心線，紅色線條是車道級(jí)路徑規(guī)劃的線路。當(dāng)車輛處于左邊圖片位置時(shí)，無(wú)提示。當(dāng)車輛行駛到圖片中間位置時(shí)，提示向左變道。若車輛沒(méi)有變道，繼續(xù)直線行駛到圖片右側(cè)顯示的位置，則誘導(dǎo)指令為禁止向左變道，因?yàn)榇藭r(shí)繼續(xù)按照規(guī)劃線路，需要連續(xù)橫向變道兩次，非常容易與后車碰撞而發(fā)生交通事故。在具體功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要考慮給予提示的距離范圍。01認(rèn)識(shí)高精度地圖跨多車道進(jìn)入匝道的誘導(dǎo)01認(rèn)識(shí)高