LK分享|L3/L4瓶頸——高精度地圖何時商用？

L3/L4離不開高精度地圖與定位，這是公認的，無需贅言。而高精度地圖標準是需要國家層面來確定的。

為什麼要組織國家層面的小組來制定高精度地圖的標準？因為高精度地圖牽涉國家安全，像高精度地圖中的核心資料——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插件，偏轉至少在2米以上，這就意味著無法L3/L4。解決辦法是國家層面控制這個插件，在做L3/L4時還原偏差，但又不能被第三方裝置讀出。除了偏轉插件外，國家統一地圖標準，方便車企能夠在幾個圖商之間輕鬆切換，也便於和國際上的機構或圖商溝通交流。

在2018年4月份，在中國汽車工程學會和智慧網聯汽車聯盟（運營實體為國汽智聯研究院）的支援下，成立了自動駕駛地圖和定位工作組。工作組由學會、協會和聯盟指導，清華大學和國汽智聯牽頭組織，目前成員單位已有86家企業，包括整車企業（一汽、北汽、長安、上汽、廣汽、賓士、大眾、蔚來、福特、奧迪、東風商用車、東風汽車、通用、愛馳、PSA、FCA、紅旗），零部件企業（博世、大陸、電裝、鐳神、Velodyne、東軟、德賽、億咖通、經緯恆潤、博泰、均勝車聯），圖商（易圖通、百度）、大科技公司（中興、三星、諾基亞、華為）、初創公司（地平線、初速度、小馬智行、馭勢）。可以說涵蓋了中國汽車工業和智慧駕駛產業的絕大部分骨幹企業。工作組牽頭單位包括清華大學、國汽（北京）智慧網聯汽車研究院、北京四維圖新科技股份、高德軟體、武漢中海庭資料技術，清華大學車輛與運載學院院長楊殿閣為組長。

目前進度最快的是《自動駕駛地圖採集要素模型與交換格式》標準，由易圖通科技（北京）有限公司牽頭研製。2020 年 1月8日正式啟動，2020年12 月 18 日完成《GB/T 1.1—2020 標準化》初稿，2021年1月18日到2月26日公開徵求意見，3月23日正式通過稽核成為中國第一個高精地圖領域的團體標準，3月底公開。起草單位：易圖通科技（北京）有限公司、清華大學、國汽(北京)智慧網聯汽車研究院有限公司、北京百度網訊科技有限公司、北京四維圖新科技股份有限公司、武漢中海庭資料技術有限公司、廣東星輿科技有限公司、廈門大學（測繪行業人才大本營）、北京華為數字技術有限公司、北京初速度科技有限公司、中移智行網路科技有限公司。這只是高精地圖標準的一部分，全部標準出爐估計要等到2023或2024年。這個團體標準基本就可以看作事實國家標準。

工作組還有一個重要任務就是對接ISO，歐洲的OADF和NDS，以及日本的DMP。

日本有一個類似中國自動駕駛地圖和定位工作組的公司，即DMP。在 2013 年，安倍內閣就啟動了 SIP（戰略性創新創造方案）項目以推動日本高新產業，振興經濟。其中自動駕駛技術（即 SIP-adus）佔據了核心地位，日本政府還成立了 SIP自動駕駛推進委員會。2014年日本政府開始籌劃製作高精度地圖，2015年，該項目開展了自動駕駛的靜態資料調研，資料模型基於日本電子地圖協會（DRM）的基本款框架，由日本知名圖商 Pasco 主導調研。

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，三菱電機和地圖開發商Zenrin。其中核心技術源自三菱電機的MMS (Mobile Mapping System)。

日本DMP公司將靜態資訊模型分成動態、準動態、靜態、準靜態等若干部分，並且想把這個格式推向全世界。DMP公司是統一做基礎靜態的，有車廠和行業機構。而動態資料是各個做處理，然後提供給應用廠商。

2017 年 6 月日本政府機構 INCJ 加入併成為第一大股東，持股比例達 33.5%，三菱電機持股 14%，地圖開發商 Zenrin 公司持股 12%，地圖開發商 PASCO 持股12%，地圖發行商為 Aisan Technology 持股 10%，Increment 持股 8%，豐田地圖大師持股 8%，其餘股份為 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。

DMP高精度地圖原始點雲圖與人工智慧標準道路標識，圖片來源：DMP

DMP採用鐳射雷達為核心感測器，以高精度鐳射雷達點雲圖為原始資料，提供最高質量的3D高精度地圖，遠非傳統2D攝像頭地圖所能比擬。

2019年2月，DMP收購了背後由通用支援的美國地圖技術初創公司Ushr。Ushr是2007年成立的3D地理空間公司GeoDigital派生出來的公司。GeoDigital是一家測繪公司，專門研究公用事業、管道、鐵路、林業、基礎設施、移動LiDAR、大空間資料等基於位置的工作管理以及其他對企業至關重要的主題地圖繪製。

Ushr提供高精地圖軟體，以幫助自動駕駛車輛安全地導航地圖路線。Ushr被認為是第一家為量產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的高精地圖繪製技術。該技術基於美國公路和較小道路上預先繪製的LiDAR分段路線。Ushr已經繪製了超過200000英里的道路，並且水平精度達15cm。該公司的平臺可以解釋地圖並將其傳輸給車輛控制系統和動力總成。這是凱迪拉克每次都能在輔助駕駛系統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係，從2020年4月開始應用兩家公司的技術來構建PoC。這個概念旨在證明DMP高效率的有效更新。使用TRI-AD的開放軟體AMP（Automated Mapping Platform）定義地圖，以便根據從車輛感測器收集的影象和其他資料來檢測和處理車道級道路要素的變化。

DMP施行4層LDM地圖，所謂LDM地圖，即本地動態地圖，起源自2007年博世的研究。目前LDM已經成為歐洲ETSI 標準中的重要組成ETSI TR 102 863 V1.1.1。我們常說的地圖是LDM地圖的最底層，V2X實際就是最上層。

底層的地圖升級是月級，最上層的V2X是秒級的。

中國在地圖工作組成立後，啟動了三個方面的課題研究：一個是自動駕駛地圖的標準體系，一個是自動駕駛地圖政策法規如偏轉問題，一個是中國自動駕駛地圖的技術路線圖。自動駕駛地圖工作組已經起草了6項標準。

第一個是自動駕駛高精度地圖特徵定位資料技術規程。

第二個是自動駕駛地圖採集要素模型與交換格式。

第三個是自動駕駛地圖動調資訊資料交換格式。

第四個是自動駕駛路側感測器資料交換格式。

第五個是基於衛星地基增強的車輛定位技術要求。

第六個是關於自動駕駛路側感知定位技術條件的。

這幾個標準將列入中國汽車工程學會的標準。中國自動駕駛地圖標準除了國汽智聯外還有泰伯網參與，泰伯網組織的標準更傾向於比如測繪地圖的這種加工製作有關的領域，智慧網聯汽車聯盟的自動駕駛地圖工作組，更多地側向於地圖的使用與自動駕駛功能的結合，包括地圖交換格式。

中國提出了7層LDM模型。增加了一個決策感知層，車道級路由規劃層和定位增強層，比日本的更適合自動駕駛。

第一層：道路級路網層。這一層地圖資料主要用於道路級路徑規劃，提供道路級的全局導航資訊。這一層主要包含傳統的靜態電子地圖資料。

第二層：交通訊息層。這一層地圖資料主要用於動態道路級路徑規劃。這一層地圖資料主要包括道路級動態交通資料，如交通堵塞和道路施工等事件，可用於避免擁堵的動態全局路徑規劃。

第三層：道路-車道連線層。這一層主要用於車道級路徑規劃，提供了道路級路網和車道級路網之間的拓撲連線。它能夠將道路級路網拓撲對映到車道級路網中。由於不包含每個車道的詳細資訊，這一層資料體量相對較小，方便進行快速的候選車道級路徑搜尋。

第四層：車道級路網層。這一層地圖資料是為車道級導航而設計的，提供了高精度的車道級幾何結構、車道級交通規則、道路標誌等車道相關的資訊。結合第三層和第四層可以得到綜合考慮道路坡度、曲率和交通規則的車道級最優路徑。

第五層：地圖特徵資訊層。這一層地圖資料用於輔助自動駕駛車輛的環境感知，可用於開發具有自主定位能力的車道級導航。這一層地圖儲存了高精度的特徵資料，以便實現基於地圖匹配的定位或感知演算法。

第六層：動態感知容器層。這一層地圖資料用於局部動態軌跡規劃。其儲存的資料包括網聯車輛或基礎設施共享的障礙物動態資訊。同時這一層地圖也可以看做動態感知資訊的容器，提供融合多車感測器資訊的標準化介面，如鐳射雷達、攝像頭等。基於這一層的資訊，局部軌跡規劃可以考慮動態情況以便保證安全。

第七層：智慧決策支援層。這一層是為自動駕駛決策過程設計的，它能夠提供駕駛決策知識資料庫。這一層儲存的資料來自於對駕駛員的駕駛決策行為的大量分析和學習。

對於道路級導航，只需使用第一層和第二層的地圖資料。對於使用差分衛星定位系統的車道級導航，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現自主定位。對於多車協同駕駛場景，需要新增第六層來獲取聯網車輛共享的資訊。對於高級別自動駕駛場景，第七層資料則提供了決策支援資訊。

上圖為協議棧架構，實際Facilities就是智慧交通ITS的協議棧。圖片來源：高通

上層協議棧或者說ITS協議棧，歐美起步都很早，這主要是歐美從1999年就開始構思了利用無線通訊打造ITS系統的構思並付諸實施。歐洲電信標準協會即ETSI從2008年就開始著手製定ITS協議棧標準，目前已經基本制定完成。不過是基於DSRC的，但轉移到C-V2X的速度很快，畢竟只是通訊方式的不同，2020年1月，ETSI釋出了ETSI EN 303 613接入層標準，將來還有ETSI TR 101 607標準。美國方面，比歐洲稍晚，大約在2010年開始制定以DSRC為通訊方式的標準，即SAE J3161。2019年則有針對C-V2X的J2945標準。

高通在第二代MDM9250開發平臺上提供基於SAE和ETSI標準的ITS協議棧。同時也支援第三方ITS協議棧。對SAE來說，關鍵的ITS資訊包括BSM（Basic Safety Message，即SAE J2735）、Emergency Vehicle Alert (EVA) 、Signal Phase and Timing (SPaT)、Map Data（MAP）、Traveler Information Message (TIM)。對ETSI來說，關鍵資訊包括Decentralized Environmental Notification Message (DENM)、Cooperative Awareness Message (CAM)、Signal Phase and Timing (SPaT)、LDM（本地動態地圖）。也就是說V2X的應用標準（資料格式與資料類型、通訊方式）被ETSI收錄在內了。

中國目前已經基本完成的標準如上表，主導力量是中國通訊標準化協會(CCSA)，其餘還有中國智慧交通產業聯盟(C-ITS)、中國汽車工程協會(China-SAE)、國家汽車標準化技術委員會(NTCAS)、車載資訊服務產業應用聯盟(TIAA)。文章來源：佐思汽車研究