自動(dòng)駕駛是否能離開高精地圖

　　2022年下半年到進(jìn)入2023年重感知輕地圖的大趨勢(shì)似乎一下子就席卷了整個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)，車企自動(dòng)駕駛都大張旗鼓的宣布要擺脫高精地圖從而拓展高階自動(dòng)駕駛功能的覆蓋范圍，甚至連一直強(qiáng)調(diào)高精地圖在全無人的自動(dòng)駕駛安全性上至關(guān)重要的L4公司如小馬，元戎也開始轉(zhuǎn)向投入到去高精地圖的技術(shù)研發(fā)之中。猶記得高精地圖曾是Diss某西方大廠的兩大核心法寶之一，如今高精地圖轉(zhuǎn)眼變成人見人嫌，人們對(duì)激光雷達(dá)的熱情也開始逐漸冷卻，真可謂前天還是小甜甜，轉(zhuǎn)眼間就變成了牛夫人。

　　基于點(diǎn)云幾何圖層衍生出來的具有厘米級(jí)別精度的車道語義圖層的高精地圖曾被視為自動(dòng)駕駛必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施

　　高精地圖到底惹誰了

　　作為從事過高精定位和靜態(tài)BEV感知算法研發(fā)人員可以很負(fù)責(zé)任的講，高精地圖有百般好，可以說是誰用誰知道，高精地圖極大的簡(jiǎn)化了自動(dòng)駕駛功能的研發(fā)，可以彌補(bǔ)感知能力的上限，做到對(duì)周圍靜態(tài)環(huán)境的了如指掌，還可以提供超視距的靜態(tài)環(huán)境信息，讓車輛擁有超越傳感器限制的超前量， 最重要的是在高精地圖的世界里一切靜態(tài)環(huán)境都是確定的，道路限速，特殊車道，前方路形分叉匯合，曲率變化，一切都確切無疑毫不含糊。這一切的一切都使得基于高精地圖的自動(dòng)駕駛難度和復(fù)雜性下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此很多人在高精地圖上的自動(dòng)駕駛與其說是自動(dòng)駕駛汽車不如說更像是運(yùn)行在虛擬鐵軌上的自動(dòng)駕駛火車。

　　好的東西一般有一個(gè)缺點(diǎn)就是貴，高精地圖也不例外。高精地圖的貴體現(xiàn)在多個(gè)方面，傳統(tǒng)高精地圖制備方法需要非常昂貴的采集設(shè)備，一般一輛具備高精地圖采集能力的地圖采集車成本在百萬元以上，即使行業(yè)頂尖的圖商據(jù)我了解其高精車隊(duì)規(guī)模也就在百八十兩輛這樣的量級(jí)，算上人工，維護(hù)，車隊(duì)成本粗略估計(jì)也是十億量級(jí)。這樣的量級(jí)，覆蓋全國(guó)高速已經(jīng)實(shí)屬不易，而全中國(guó)高速大概不到20w公里，只占500w公里總公路長(zhǎng)度的不到4%，要憑借幾百輛采集車覆蓋道路元素更豐富，采集難度更大的城市道路難上加難，更不要說作為基建狂魔的我國(guó)城市道路不斷的進(jìn)行翻修，要保持高精地圖的時(shí)效性更是幾乎不可能完成的任務(wù)了。另外我國(guó)地圖測(cè)繪資質(zhì)管制極其嚴(yán)格，高精地圖被認(rèn)為是關(guān)乎國(guó)家安危的大事，地圖的發(fā)布要做到每個(gè)圖商逐城審核，層層把關(guān)，對(duì)其發(fā)布進(jìn)度的把控遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了圖商和車企可控范疇，勢(shì)必對(duì)自動(dòng)駕駛產(chǎn)品的功能擴(kuò)展發(fā)布造成重大影響。這樣的資金成本和時(shí)機(jī)，政策成本都讓個(gè)大車企不得不考慮放棄高精地圖。

　　自動(dòng)駕駛是否能離開高精地圖

　　高精地圖作為曾經(jīng)被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，想要去掉對(duì)高精地圖的依賴遠(yuǎn)比說起來困難。自動(dòng)駕駛的感知部分依賴于高精地圖提供的先驗(yàn)信息來避免誤撿漏檢，定位本質(zhì)上是在高精地圖而不是在現(xiàn)實(shí)世界上確定自車的位置姿態(tài)，道路參與者行為軌跡預(yù)測(cè)依賴于高精地圖所存儲(chǔ)的參與者所處位置的環(huán)境信息，自車軌跡規(guī)劃也要基于高精地圖所提供的無懼遮擋的超視距信息來進(jìn)行決策。 事實(shí)上目前真正能稱得上不依賴高精地圖的自動(dòng)駕駛功能唯有Tesla做到過，也正是因?yàn)橛腥嗽谇斑咁I(lǐng)跑，大家才有底氣去嘗試類似的技術(shù)方案。根據(jù)Tesla的技術(shù)分享和個(gè)人的理解，我認(rèn)為不依賴高精地圖的自動(dòng)駕駛主要有三個(gè)難點(diǎn)：

　　01 更強(qiáng)的感知能力

　　具備強(qiáng)大的靜態(tài)感知能力，能夠在不依賴高精地圖先驗(yàn)的前提下最大限度的感知周圍駕駛環(huán)境，包括遮擋或道路元素磨損情況下腦補(bǔ)出道路環(huán)境的能力。另外針對(duì)無圖方案，感知需要能夠輸出可通行區(qū)域的能力，因?yàn)樵谲嚨谰€磨損或缺失的場(chǎng)景下再?zèng)]有高精地圖提供虛擬車道和行駛參考線，那么可通行區(qū)域就決定了車子哪里能走，怎么走。最后要通過感知道路環(huán)境形成一個(gè)帶有置信度的感知感知結(jié)果，因?yàn)闆]有高精地圖給出的確定性環(huán)境信息，下游必須知道哪里的感知是可信的，哪里是相對(duì)不確定的。 Tesla FSD的感知中灰色區(qū)域代表不可通行區(qū)域，感知元素的透明度代表感知的置信度

　　02 要求更高的定位和地圖使用

　　不依賴高精地圖不代表無地圖，實(shí)際上宏觀層面的軌跡規(guī)劃離不開超視距的地圖信息，視野范圍外的預(yù)測(cè)決策也都離不開地圖，而使用地圖的前提則是相對(duì)精確的定位能力。事實(shí)上從第一性原理角度出發(fā)人類駕駛也斷不能離開地圖，無論是人類駕駛員腦海中構(gòu)建的對(duì)自己熟悉的街區(qū)的記憶地圖，還是如今現(xiàn)代駕駛員越來越習(xí)慣依賴的導(dǎo)航地圖都是做好駕駛必不可少的一環(huán)。

　　離開了高精地圖的加持，想做到精確的定位變得愈發(fā)困難，依賴于感知地圖匹配的方案失效意味著GPS，IMU，輪速計(jì)便成了自動(dòng)駕駛功能更需要倚重的傳感器。包括Tesla和Comma AI在內(nèi)的不依賴高精地圖的自動(dòng)駕駛公司，都很強(qiáng)調(diào)對(duì)于GPS，IMU，輪速所組成的組合導(dǎo)航的使用，使用更加底層的原始信號(hào)，加入更多對(duì)自車軌跡，噪聲的約束，以及用導(dǎo)航地圖拓?fù)鋵?duì)于軌跡形成約束，眾多的方式都是之前自動(dòng)駕駛團(tuán)隊(duì)較少涉及領(lǐng)域，然而地圖的信息量降低了，可用于定位的傳感器也變少了，就更需要團(tuán)隊(duì)利用好手中僅存的資源做好全局和相對(duì)定位，才能最大程度利用好導(dǎo)航信息。所以擺脫高精地圖不代表就不做定位，不實(shí)用地圖，恰恰相反，當(dāng)你手中食材有限，仍舊要做出色香味俱全的佳肴，代表對(duì)烹飪技巧必須更加精益求精。有關(guān)注Tesla FSD測(cè)試視頻的朋友應(yīng)該會(huì)記得早在2020-2021年，導(dǎo)航引起的接管仍舊是FSD接管最重要的原因之一，時(shí)至今日導(dǎo)航問題雖然已經(jīng)大大減少了，但是仍舊是困擾FSD用戶的一大癥結(jié)。

　　缺少高精地圖和感知地圖匹配所帶來的精確定位能力，F(xiàn)SD也經(jīng)常被GPS定位不準(zhǔn)問題所困擾

　　03 在不確定性環(huán)境下進(jìn)行決策規(guī)劃的能力

　　沒有了高精地圖挑戰(zhàn)最大的莫過于決策規(guī)劃模塊了，失去了高精地圖提供的完善的參考軌跡，規(guī)劃模塊必須具備在更廣泛的可通行區(qū)域內(nèi)規(guī)劃出合理的路徑的能力，失去了定義明確的車道，軌跡規(guī)劃就再不能簡(jiǎn)單的拆解成橫向和縱向，寬度和形狀都不規(guī)則的可通行區(qū)域也對(duì)空間離散和無碰撞的最有路徑求解所需要的算力和時(shí)效性提出了非常高的要求。另外高精地圖的缺失意味著依賴于感知輸出的周圍環(huán)境是充滿不確定性的，決策規(guī)劃必能夠接受這種不確定性，并利用子車行為去降低這些不確定性的影響。

　　FSD利用Occupancy來建模遮擋，并利用自車緩行開視野就是利用自車規(guī)劃來降低無圖不確定性的一個(gè)絕佳案例

　　一點(diǎn)思考

　　我個(gè)人覺得做技術(shù)的人其實(shí)不應(yīng)該講究什么主義或流派，一切應(yīng)該從實(shí)際情況和功能實(shí)現(xiàn)角度出發(fā)。高精地圖具有巨大的價(jià)值，但其建設(shè)維護(hù)成本一直是其最大的致命傷。Tesla使用不依賴高精地圖的方案是出于一系列權(quán)衡取舍以及技術(shù)洞見，其結(jié)果是不依賴高精地圖的自動(dòng)駕駛功能，其條件是環(huán)環(huán)相扣的技術(shù)方案設(shè)計(jì)和構(gòu)建，所以要想同樣實(shí)現(xiàn)不依賴高精地圖的功能，傳統(tǒng)技術(shù)方案的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要巨大的推翻充足和迭代創(chuàng)新，絕不是單單引入BEV感知就可以的，照貓畫虎是絕對(duì)不可取的。

　　另外Tesla是一家國(guó)際化的公司，其市場(chǎng)面向全球，很難想象巴西，菲律賓擁有完善且維護(hù)良好的地圖基礎(chǔ)設(shè)施，所以拋棄高精地圖對(duì)于致力于全球化的Tesla是必然也是迫不得已。顯然通過單純的模仿是無法超越行業(yè)領(lǐng)頭羊的，過去幾年高精地圖和激光雷達(dá)一直被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛超越Tesla所倚仗的兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)到了今天其實(shí)沒什么改變。顯然優(yōu)先國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)內(nèi)企業(yè)不應(yīng)該一味學(xué)習(xí)Tesla，在高精地圖可用的條件下棄之不用有一點(diǎn)自廢武功的意味。國(guó)內(nèi)高精地圖采集建設(shè)的條件顯然高于其他一些國(guó)家，在這種情況下優(yōu)化建圖特別是眾包建圖技術(shù)，降低地圖維護(hù)成本，同時(shí)推動(dòng)算法對(duì)不同等級(jí)地圖的兼容并包，提高自動(dòng)駕駛功能對(duì)不同等級(jí)地圖的包容性也許是一條可以彎道超車的機(jī)遇之路。

　　編輯：黃飛