自動駕駛基礎(chǔ)之高精度地圖和定位慣性測量單元IMU的詳細介紹

定位，感知軟件及規(guī)劃都依賴高精度地圖，高精度地圖可以幫助車輛找到合適的行車空間，幫助規(guī)劃器確定不同的路線選擇，并幫助預(yù)測軟件預(yù)測道路上其他車輛在將來的位置，在有限速或障礙物的路段，高精度地圖可以使車輛提前查看，提前加速或者變道。

高精度地圖的構(gòu)建一般需要以下五個步驟：

·數(shù)據(jù)采集

·數(shù)據(jù)處理

·對象檢測

·手動驗證

·地圖發(fā)布

數(shù)據(jù)采集是采用多種傳感器，如GPS,慣性測量單元，激光雷達和攝像機，通過多種傳感器收集大量數(shù)據(jù)，最終繪制出高精度地圖。

數(shù)據(jù)處理指的是對收集到來的數(shù)據(jù)進行整理，分類和清洗以獲得沒有任何語義信息或注釋的初始地圖模板。經(jīng)過上述5個步驟之后，高清地圖就建立起來了。一般情況下，隨地圖發(fā)布的還有自上而下的視圖的相應(yīng)定位地圖以及三維點云地圖。

在構(gòu)建和更新高精度地圖時，現(xiàn)在業(yè)界有兩種模式：一是使用傳統(tǒng)的專業(yè)測繪車，地圖公司配備專業(yè)測繪車來采集地圖信息。二是使用創(chuàng)新的眾包模式，眾包意味著Apollo向公眾發(fā)布其數(shù)據(jù)采集工具，以便任何人都可以參與制作高精度地圖的任務(wù)。眾包加快了高精度地圖的制作和維護。

上圖就大致講了高清地圖的發(fā)展趨勢，高精度地圖發(fā)展趨勢會從專業(yè)測繪向眾包更新發(fā)展。上圖有幾個的采集方式，最上面是專業(yè)測繪車，這是專業(yè)地圖商按照功能制作，它的成本和精度都很高，但是可以做到這種專業(yè)測繪車的很少，它通過自主采集半自動化以及全自動化生產(chǎn)的方式獲得了高精度的矢量地圖，矢量地圖包括車道級拓樸、車道邊線、道路區(qū)間以及ADAS數(shù)據(jù)信息，它能夠滿足車道級的導(dǎo)航功能的自動駕駛，精度和可信度高，問題是成本非常高。

在這些專業(yè)的測繪車的高新采集技術(shù)基礎(chǔ)上，我們認為可以出現(xiàn)一種Low Cost采集車，它的成本和精度比較低，它的數(shù)量可以多一些，它會通過采集一些精度稍低的數(shù)據(jù)，通過人工驗收、數(shù)據(jù)的差分融合等技術(shù)手段來不斷地更新高精度的矢量地圖。最下面是眾包車，成本最低，精度也很低，我相信未來自動駕駛車很多會采用同樣的設(shè)備來去做自動駕駛，優(yōu)勢在于數(shù)量非常大。

通過數(shù)量大彌補單個數(shù)據(jù)質(zhì)量精度低的問題，可通過大數(shù)據(jù)分析獲得動態(tài)交通情報。對地圖比較了解的人會知道，高精地圖實際上分靜態(tài)地圖、動態(tài)地圖，很多動態(tài)信息是來自于眾包車輛的數(shù)據(jù)獲取，包括擁堵、交通事故、天氣等，還可通過多視幾何、攝影測量、深度強化學(xué)習(xí)以及云霧計算等方式生成語義地圖和特征地圖，另外也通過大量數(shù)據(jù)共享、挖掘、分析和融合來提升精度和可信度。

眾包車輛生成的數(shù)據(jù)，除了生成動態(tài)的信息能夠更新一部分高清地圖外，還生成了一些感知地圖，用于自動駕駛輔助定位。

簡單小結(jié)一下眾包更新的創(chuàng)新和優(yōu)勢，首先眾包更新是實現(xiàn)實時更新的低成本和可量產(chǎn)化的方案，具有一些非常顯著的優(yōu)勢，中國大概600多萬公里的道路數(shù)據(jù)，如果按照專業(yè)測繪的方式采集，將是個天文數(shù)字，因此如果有一個基礎(chǔ)的高精度地圖網(wǎng)，通過眾包的方式來更新地圖獲得城市細道路數(shù)據(jù)，它將是低成本可量產(chǎn)的方案。

另外，在商業(yè)模式上也有新的吸引力，數(shù)據(jù)的使用者同時也是數(shù)據(jù)的提供者，在未來商業(yè)模式上可能會發(fā)生一些變化，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，可能會看到新的商業(yè)模式出現(xiàn)。在技術(shù)上，它的難度在于精度和可信度都比較低，但是隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展以及AI技術(shù)的突破，這些技術(shù)門檻會逐步降低，同時精度和可信度將逐步提高。

比如百度Apollo地圖就加入了眾包地圖的模式來加快高精度地圖的生成。