了解高精度地圖對(duì)學(xué)習(xí)無人駕駛而言至關(guān)重要

這里所指的地圖，是機(jī)器人環(huán)境當(dāng)中的地理地圖。我們?nèi)祟悩?gòu)建并使用地圖，從而根據(jù)地圖導(dǎo)航在城市當(dāng)中暢行無阻，機(jī)器人也是如此。但機(jī)器人比人類更優(yōu)勢(shì)的地方在于他們的記憶力非常驚人，可以記住每一個(gè)車道標(biāo)志，而且細(xì)節(jié)精確，這是你我都無法做到的。正是有了這個(gè)不公平的優(yōu)勢(shì)，他們才能變成無人駕駛汽車。

地圖的用處很多，除了我們熟知的定位功能外，它還能幫助無人駕駛汽車預(yù)先規(guī)劃路線和行車操作，輔助感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別交通標(biāo)識(shí)等。所以，了解高精度地圖對(duì)學(xué)習(xí)無人駕駛而言至關(guān)重要。

高精度地圖VS傳統(tǒng)地圖

當(dāng)你開車導(dǎo)航的時(shí)候，導(dǎo)航地圖會(huì)向我們推薦一條或幾條路線，有些地圖甚至?xí)@示這些路線是否擁堵，以及每條路線要花費(fèi)的時(shí)間。獲得這些信息后，你必須根據(jù)地圖提供的信息決定是否直行和轉(zhuǎn)彎，并對(duì)周圍的駕駛環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，可能還要考慮交通管制：信號(hào)燈、限速標(biāo)志等。

無人駕駛汽車缺乏人類駕駛員固有的視覺和邏輯能力。比如：你可以根據(jù)看到的東西和 GPS 提供的信息確定你自己的位置；還能輕松準(zhǔn)確地識(shí)別障礙物、其他車輛、行人和交通信號(hào)燈。但這對(duì)無人駕駛汽車來說是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。正因如此，高精度地圖是當(dāng)前無人駕駛汽車技術(shù)不可或缺的一部分。

高精度地圖包含大量的駕駛輔助信息。最重要的信息是依托道路網(wǎng)的精確三維表征。例如交叉路口局和路標(biāo)位置。

高精地圖還包含很多語義信息。地圖上可能會(huì)報(bào)告通信交通燈上不同顏色的含義，它可能指示道路的速度限制，以及左轉(zhuǎn)車道開始的位置。

高精地圖最重要的特征之一是精度，高精度地圖能使車輛達(dá)到厘米級(jí)的精度這對(duì)確保無人駕駛汽車的安全至關(guān)重要。手機(jī)上的導(dǎo)航地圖只能達(dá)到米級(jí)的精度，想象一下一兩米有多遠(yuǎn)：如果車輛偏離一兩米，可能會(huì)阻礙交通及人行道，并且可能發(fā)生觸碰。

高精度地圖與定位

高精度地圖是 Apollo 自動(dòng)駕駛平臺(tái)的核心，無人駕駛汽車的許多其他模塊都依賴于高精度地圖。我們要在高精度地圖上進(jìn)行定位，這就意味著我們需要弄清楚我們?cè)诘貓D上的位置。

我們可以將定位與拼圖進(jìn)行比較。如果我同時(shí)為你提供地圖和地圖上的一小塊，我們并不能在地圖上快速找到這一小塊的確切位置，但無人駕駛汽車必須迅速確定以了解自己在地圖上的確切位置。

首先，車輛會(huì)尋找地標(biāo)。我們可以使用從各類傳感器收集的數(shù)據(jù)，如攝像機(jī)圖像數(shù)據(jù)、以及激光雷達(dá)手機(jī)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)來查找地標(biāo)。車輛將其收集的數(shù)據(jù)與其高精度地圖上已知的地標(biāo)進(jìn)行比較。這一匹配過程需要預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合的復(fù)雜過程。

預(yù)處理消除了不準(zhǔn)確或質(zhì)量差的數(shù)據(jù)，坐標(biāo)變換將來自不同視角的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標(biāo)系；借助數(shù)據(jù)融合，可將來自各種車輛和傳感器的數(shù)據(jù)合并。從而精確定位自己的所處的位置。

一旦無人駕駛汽車高度精確的定位了自身的位置，定位任務(wù)也就完成了。整個(gè)過程取決于地圖，正因如此，車輛需要高精地圖以便知道它處于什么位置。

高精度地圖與感知

無人駕駛汽車可以使用高精度地圖來幫助感知。人有眼睛和耳朵，但都有距離限制，我們無法看到或聽到太遠(yuǎn)的事物，無人駕駛汽車的傳感器也會(huì)受到類似的限制。

攝像機(jī)、激光雷達(dá)和雷達(dá)探測(cè)物體的能力在超過一定距離后都會(huì)受到限制，在惡劣的天氣條件或夜間，傳感器識(shí)別障礙物的能力可能會(huì)進(jìn)一步受到限制。另外，當(dāng)汽車遇到障礙時(shí)，傳感器無法透過障礙物來確定障礙物后面的物體。在這種情況下，高精度地圖可以將交通信號(hào)燈的位置提供給軟件棧的其余部分，幫助汽車做出下一個(gè)決策。

同時(shí)，地圖可幫助傳感器縮小檢測(cè)范圍。例如，高精度地圖可能會(huì)告知我們?cè)谔囟ㄎ恢脤ふ彝＼嚇?biāo)志，傳感器就可以集中在該位置檢測(cè)停車標(biāo)志，這被稱為感興趣區(qū)域或 ROI。ROI 可以幫助我們提高檢測(cè)精確度和速度，并節(jié)約計(jì)算資源。

高精度地圖與規(guī)劃

正如定位和感知軟件依賴于高精度地圖那樣，規(guī)劃軟件也是如此。高精度地圖可以幫助車輛找到合適的行車空間，還可以幫助規(guī)劃器確定不同的路線選擇，并幫助軟件確定道路上其他車輛在將來的位置。

例如，高精度地圖可幫助車輛識(shí)別車道的確切中心線，這樣車輛可以盡可能地靠近中心行駛，在具有低速限制、人行橫道或減速帶的區(qū)域，高精度地圖能讓無人駕駛汽車提前查看并預(yù)先減速。更重要的是，如果前方有障礙物，車輛可能需要變道，高精度地圖可以幫助車輛縮小選擇范圍，以便選擇最佳方案。