激光雷達(dá)以及強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能否代替高精度地圖?

即使 L3 及以上自動(dòng)駕駛汽車(chē)必須有高精地圖輔助已經(jīng)成了業(yè)界共識(shí)，特立獨(dú)行的馬斯克認(rèn)為高精度地圖是浪費(fèi)資源。

在今年 4 月份的特斯拉 Autonomy Day 上，馬斯克就公開(kāi)說(shuō)過(guò)分依賴(lài)高精度地圖會(huì)讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)變得極其脆弱，普及起來(lái)更加困難。

無(wú)獨(dú)有偶的是，6月10日，紐勱發(fā)布的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)解決方案“MAX”也并沒(méi)有使用高精度地圖；6月18日，AutoBrain推出的HWP(highway pilot)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)Mr.Pilot也并未使用高精度地圖。

然而更多的行業(yè)從業(yè)者依舊是相信高精度地圖是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全備份。

VSI Labs 創(chuàng)始人 Phil Magney 就指出，“高精地圖存在的意義就是提高車(chē)輛的智能水平，以增強(qiáng)其性能和安全性。”

HERE 地圖產(chǎn)品市場(chǎng)主管 Matt Preyss則認(rèn)為，高精地圖并非我們熟悉的 GPS 導(dǎo)航，它是加載了地理編碼元數(shù)據(jù)，且專(zhuān)為其設(shè)計(jì)的新型地圖。

在 Magney 看來(lái)，高精地圖存在最重要的目的就是增強(qiáng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的信心，它還解決了道路解析的計(jì)算問(wèn)題。現(xiàn)有的高精地圖可分為多個(gè)層次，比如“用于定位的精確車(chē)道標(biāo)記，邊界，幾何與 3D 標(biāo)記”。

自動(dòng)駕駛地圖的不同層級(jí)

現(xiàn)在的高精地圖市場(chǎng)已然火熱異常，除了傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖提供商，科技公司、汽車(chē)制造商和新創(chuàng)公司均抓準(zhǔn)了機(jī)會(huì)搶灘登陸。在某種程度上，該領(lǐng)域的玩家正在爭(zhēng)奪數(shù)據(jù)所有權(quán)，這可是個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)游戲。

在 VSI Labs 自動(dòng)駕駛專(zhuān)家的幫助下，我們對(duì)高精地圖的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了深入解析，Musk 的高精地圖無(wú)用論是否站得住腳呢？

為什么說(shuō)高精地圖必不可少？

自動(dòng)駕駛汽車(chē)與高精地圖密不可分的原因有很多，其中最重要的恐怕是后者在道路解析上能提供最為直接的解決方案，而無(wú)論是 ADAS 還是全自動(dòng)駕駛，對(duì)圖像進(jìn)行分析后完成道路分割都非常重要。

即使是最基本的車(chē)道保持功能，高精地圖也能在道路標(biāo)線(xiàn)變模糊時(shí)（包括被雪覆蓋或其他天氣因素）助其一臂之力。

當(dāng)然，來(lái)自不同傳感器的數(shù)據(jù)融合后也能幫助自動(dòng)駕駛系統(tǒng)解析道路，不過(guò)它們有自己的局限性。

“特斯拉的事故就是傳感器有局限性的最好證明?！盡agney 解釋道。“在山景城的那次車(chē)禍中，道路表面的細(xì)微變化正是引發(fā)事故的一大誘因，計(jì)算機(jī)將混凝土旁邊的深色瀝青表面看成了車(chē)道線(xiàn)，導(dǎo)致車(chē)輛軌跡出錯(cuò)，進(jìn)而引發(fā)事故。”

“如果 Autopilot 有個(gè)細(xì)節(jié)更清楚的車(chē)道模型，這次事故就不會(huì)發(fā)生，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)可以對(duì)車(chē)道進(jìn)行預(yù)判了。”Magney 強(qiáng)調(diào)道。

特斯拉山景城事故分析

Magney 警告稱(chēng)，雖然攝像頭依然是當(dāng)下性?xún)r(jià)比最高的解決方案，但在道路解析能力上，它們真的不太行，其問(wèn)題在于太依賴(lài)計(jì)算能力了?！案呔貓D就能減輕系統(tǒng)的算力負(fù)擔(dān)，并為環(huán)境建模增加信心。”

那么作為核心傳感器之一的激光雷達(dá)，是不是能夠承擔(dān)高精度地圖的某部分功能？

VSI Labs 資深自動(dòng)駕駛軟件工程師 Matthew Linder 認(rèn)為，現(xiàn)在輕言激光雷達(dá)解決一切還為時(shí)尚早。根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，他認(rèn)為激光雷達(dá)確實(shí)是 3D 感知及環(huán)境建模工作中的佼佼者，探測(cè)未知物體和空間它也是一把好手?！安贿^(guò)，天氣狀況不太好時(shí)，LiDAR 探測(cè)道路標(biāo)線(xiàn)性能就會(huì)大打折扣（比如道路標(biāo)線(xiàn)被雪完全覆蓋）。同時(shí)，激光雷達(dá)也沒(méi)有透視眼，它在有其他車(chē)輛或物體遮擋時(shí)也會(huì)犯傻，而且別忘了這家伙現(xiàn)在還很貴?！?Matthew Linder 解釋道。“高精地圖就沒(méi)這個(gè)擔(dān)憂(yōu)了，遮擋根本不是個(gè)問(wèn)題。”

對(duì)于自家HERE的 HD Live 地圖，Preyss 信心滿(mǎn)滿(mǎn)，他表示：“我們能支持任何 OEM 開(kāi)發(fā)的定位方案。我們相信，L3-L5 的時(shí)代，GPS/IMU、高精地圖和其他傳感器的融合才是最理想的解決方案?！?/p>

“除此之外，OEM 商還會(huì)有不同的戰(zhàn)略，涵蓋不同價(jià)位、交付日期和技術(shù)等?！盤(pán)reyss 解釋道，他認(rèn)為汽車(chē)行業(yè)會(huì)采用漸進(jìn)方式走向自動(dòng)駕駛時(shí)代。“我們得確保自己的解決方案能滿(mǎn)足不同廠(chǎng)商的戰(zhàn)略，覆蓋它們當(dāng)下及長(zhǎng)期的需求。”

高精地圖真的不會(huì)拖自動(dòng)駕駛汽車(chē)的后腿嗎？

馬斯克對(duì)于高精地圖的評(píng)價(jià)也不能說(shuō)完全錯(cuò)誤。

首先，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的位置必須能精確顯示在地圖上，否則高精地圖也無(wú)用武之地。

其次，高精地圖需要實(shí)時(shí)升級(jí)，沒(méi)有這一點(diǎn)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)就得學(xué)會(huì)如何判斷地圖數(shù)據(jù)是否錯(cuò)誤了。

第三，高精地圖也是要收費(fèi)的。

最后，如果馬斯克能像發(fā)布會(huì)上宣傳的那樣完成對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的完美訓(xùn)練，誰(shuí)還需要高精地圖?。慨?dāng)然，以現(xiàn)在的技術(shù)水平，這只能算個(gè)假設(shè)。

這四點(diǎn)中，最重要的就是第一個(gè)，即車(chē)輛如何實(shí)現(xiàn)在地圖上的精確定位。

VSI Labs 資深合伙人兼咨詢(xún)師 Danny Kim 表示，精確定位有多種可用方案，比如說(shuō)用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）或精確單點(diǎn)定位（PPP）技術(shù)來(lái)輔助 GPS。RTK/PPP 服務(wù)一般由定位引擎軟件公司提供，比如 Trimble、GMV 以及 Hexagon/NovAtel 等。他還指出，許多州的交通部門(mén)都會(huì)通過(guò)公共或私人的連續(xù)定位基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)（CORS）提供免費(fèi)服務(wù)。

如果排除 RTK/PPP 服務(wù)，我們還能求助于傳感器。舉例來(lái)說(shuō)，“你可以用激光雷達(dá) 3D 點(diǎn)云圖與現(xiàn)有 3D 點(diǎn)云圖進(jìn)行對(duì)比?！盞im 解釋道?！斑@樣一來(lái)，你就能用激光雷達(dá)生成基礎(chǔ)地圖，隨后用車(chē)載激光雷達(dá)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比照了?！痹谶@里，我們還是得繞到激光雷達(dá)的成本上，想用它生成大規(guī)模的基礎(chǔ)地圖可不容易，而每輛量產(chǎn)車(chē)都配上激光雷達(dá)更是難上加難。

前面兩種走不通的話(huà)我們還有第三種方案，即“基于路標(biāo)的定位”。Kim 認(rèn)為，這一方案中攝像頭和/或激光雷達(dá)都能派上用場(chǎng)。“在這里，傳感器需要探測(cè)并識(shí)別路標(biāo)?；诼窐?biāo)的定位用的也是對(duì)比法，即用實(shí)時(shí)感知到的路標(biāo)與高精地圖中現(xiàn)存的路標(biāo)進(jìn)行對(duì)比?！?/p>

在 Magney 看來(lái)，高精地圖的實(shí)時(shí)升級(jí)確實(shí)是暫未解決的一大挑戰(zhàn)，而這個(gè)問(wèn)題的解決方案則是 Mobileye REM（眾包底圖）能否成功的前提。至于最終的價(jià)格，現(xiàn)在也是個(gè)未知數(shù)。Kim 就指出，“說(shuō)實(shí)話(huà)，我們現(xiàn)在也不知道答案，因?yàn)榇蠖鄶?shù)高精地圖供應(yīng)商現(xiàn)在對(duì)價(jià)格問(wèn)題避而不談?！?/p>

大約半年前，高德地圖開(kāi)始走向收費(fèi)，OEM 商每輛車(chē)每年要交 100 人民幣的授權(quán)費(fèi)。不過(guò)，高德地圖也表示，未來(lái)這一費(fèi)用每年至少會(huì)下降 2%。對(duì)高德地圖這樣的提供商來(lái)說(shuō)，永久免費(fèi)肯定不現(xiàn)實(shí)，畢竟高德用于數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)駕駛汽車(chē)單臺(tái)價(jià)格就超過(guò) 100 萬(wàn)美元。

馬斯克在 Autonomy Day 上的發(fā)言確實(shí)振動(dòng)了整個(gè)業(yè)界，難道大家辛辛苦苦研發(fā)的激光雷達(dá)和高精地圖馬上就要過(guò)時(shí)了？

VSI Labs 的 Linder 相信，如果馬斯克真能拿出那樣強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，那么他的假設(shè)就有可能成真。“只是這樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在不可能存在?！辈贿^(guò) Linder 也強(qiáng)調(diào)，即使這樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在，一旦傳感器出現(xiàn)錯(cuò)誤，地圖還是得提供一定冗余，以方便車(chē)輛安全靠邊停車(chē)。至于鋼鐵俠高精地圖無(wú)用論中提到的雪地情況，Kim 表示：“這個(gè)問(wèn)題的前提是道路標(biāo)線(xiàn)本就異常清晰，那么神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就能通過(guò)訓(xùn)練來(lái)解決標(biāo)線(xiàn)的識(shí)別問(wèn)題?！碑?dāng)然，他也承認(rèn)，這一切都未經(jīng)證實(shí)。

特斯拉的 Andrej Karpathy 也承認(rèn)，公司現(xiàn)在還沒(méi)有專(zhuān)用的數(shù)據(jù)引擎來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界中類(lèi)似情況下的數(shù)據(jù)。這就意味著，特斯拉的車(chē)隊(duì)還是得將大量數(shù)據(jù)回傳，以便公司用這些養(yǎng)料來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

競(jìng)爭(zhēng)激烈的高精地圖市場(chǎng)

雖然馬斯克對(duì)高精地圖嗤之以鼻，自動(dòng)駕駛行業(yè)其他人卻依然對(duì)其心心念念。那么，現(xiàn)在的高精地圖市場(chǎng)，誰(shuí)是最炙手可熱的頭號(hào)玩家？

關(guān)于該問(wèn)題 Kim 指出，這個(gè)市場(chǎng)分化比較嚴(yán)重，大家都是在自己的地盤(pán)“稱(chēng)王稱(chēng)霸”，尤其是亞洲。

舉例來(lái)說(shuō)，韓國(guó)主要用 MnSOFT，中國(guó)則是高德、百度和四維圖新。至于日本，則是 DMP（動(dòng)態(tài)地圖平臺(tái)）稱(chēng)雄，該平臺(tái)不但有普通投資人，還有政府、OEM 商、以及供應(yīng)商和地圖提供商參股。

“它們的移動(dòng)繪圖車(chē)采集了大部分高精基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，同時(shí)還在每個(gè)地圖供應(yīng)商對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理并添加更多競(jìng)爭(zhēng)屬性之前，以協(xié)作方式創(chuàng)建語(yǔ)義地圖?！盞im 解釋道。

在歐洲和北美，我們主要看 HERE 和 TomTom。當(dāng)然，USHR 也有一定的份額（不過(guò)這家公司已經(jīng)被 DMP 收購(gòu)）。

“除了 DMP，上面所有提到的公司都是傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖提供商，它們了解基于地理信息系統(tǒng)的地圖迭代以及維護(hù)工作怎么進(jìn)行（至少是地區(qū)級(jí)的）?！盞im 總結(jié)道。

一方面，基礎(chǔ)道路幾何圖與高精車(chē)道模型（主要面向高速公路）幾乎已經(jīng)被現(xiàn)有頭部玩家徹底掌握了。另一方面，“許多新創(chuàng)公司仍在收集高精地圖中用于基于地標(biāo)的定位屬性?！盞im 解釋道，而這里的關(guān)鍵，就是這樣的地圖屬性能否大規(guī)模生成。

在他看來(lái)，用攝像頭這樣性?xún)r(jià)比更高的傳感器完成類(lèi)似數(shù)據(jù)的眾包和收集是唯一能走通的道路，這也是 Mobileye 能統(tǒng)治市場(chǎng)的主因?！彼a(bǔ)充道?！安贿^(guò)，類(lèi)似 Deepmap、Civil Maps、Carmera, Mapper、Netradyne、Lvl5 以及 Atlatec 這樣的新創(chuàng)公司也值得關(guān)注，它們誰(shuí)能用自動(dòng)化的方法完成地圖生成與維護(hù)，誰(shuí)就能成功。”

數(shù)據(jù)歸屬問(wèn)題

利用自家攝像頭和基于 AI 的感知算法，現(xiàn)在的 Mobileye 能提供一整套地圖與定位堆棧?！案兄c定位息息相關(guān)?！盞im 強(qiáng)調(diào)道。

“與其相反，特斯拉并不采集基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，它們要的是能訓(xùn)練感知與預(yù)測(cè)算法的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)?！盞im 解釋稱(chēng)。

Mobileye 自己就是個(gè)聯(lián)盟，“它們不但采集數(shù)據(jù)，還能在云端對(duì)其進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)外售賣(mài)定位算法?！?/p>

需要注意的是，Mobileye 并非這些數(shù)據(jù)的擁有者。一般來(lái)說(shuō)，OEM 商有數(shù)據(jù)的所有權(quán)，因?yàn)椴杉瘮?shù)據(jù)的是它們的車(chē)輛（雖然車(chē)輛用了 Mobileye 的 EyeQ4 攝像頭）?！把巯拢@種數(shù)據(jù)歸屬模式就是引爆大家討論的關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)檫@樣的情況下 Mobileye 無(wú)法拿到地圖與定位項(xiàng)目的主動(dòng)權(quán)?！盞im 解釋道?！岸ㄎ皇?OEM 商的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，它們絕不會(huì)將其讓渡給第三方平臺(tái)供應(yīng)商或地圖數(shù)據(jù)提供商。”

“HERE 會(huì)把 REM 數(shù)據(jù)融合進(jìn)自己的基礎(chǔ)地圖，方便德國(guó)制造商客戶(hù)搞定定位工作?！盞im 解釋道。

Preyss 則表示，HERE 正在針對(duì)不同的定位方案測(cè)試自己的地圖數(shù)據(jù)，以保證能支持不同客戶(hù)。不過(guò)他也指出，HERE 不提供定位軟件，它們給的是支持定位軟件的數(shù)據(jù)。“定位算法/解決方案由 OEM 商決定，我們提供的是能協(xié)助車(chē)輛完成定位的環(huán)境數(shù)據(jù)?！?/p>

也就是說(shuō)，HERE 未來(lái)的角色是“根據(jù)我們與客戶(hù)約定，匯總傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行更新并相應(yīng)地分發(fā)這些更新。”