讓一輛車自己跑起來已經不再是問題,在限定的路徑中,以限定的速度,按照限定的軌迹,園區、機場等場景的無人車已逐漸投入了使用;但對于理想中的無人駕駛,更複雜的陌生場景、高速行駛的狀态,還處于探索之中,而高精度地圖正成為探索的關鍵,也是瓶頸。
自動駕駛的瓶頸
汽車智能業務總監黃亮2015年來到四維圖新在他看來四維圖新對自動駕駛的研究始于2013年對高精度地圖的研發。原因很簡單,之前的導航地圖已經足夠普通人日常的使用,而高精度地圖,則是天然應用于自動駕駛的。
2015年時,自動駕駛的概念雖然已經火熱,但領域中的人才卻不多,學習計算機出身的黃亮一直從事于地圖行業,并将解決自動駕駛中地圖的應用視為自己的奮鬥目标。當時四維圖新是國内少數既有資質背景,又有十餘年地圖行業積累的公司。
按照SAE(美國汽車工程師協會)将自動駕駛從L1~L5的級别劃分,業内普遍認為,從L3開始,就需要高精度地圖的支持。如何評價高精度地圖對自動駕駛的意義?思考這樣的場景:一輛無人駕駛的車和一輛司機駕駛的車,在行駛中司機可以通過肉眼觀察道路,無人駕駛汽車則是通過激光雷達等設備來感知,但在路線規劃、決策和定位上,人類司機可以看導航軟件,機器卻看不懂,或者說無法理解人類用的導航地圖。
黃亮說這也是他們目前專注于在解決的核心問題,讓汽車理解電子地圖。類似于人類打開地圖App第一件事就是定位,無人駕駛應用電子地圖首先要解決的也是高精度定位,汽車需要知道,自己在地圖的哪個位置上,才能有後續的路線規劃。GPS是目前普遍的定位手段,但黃亮說,這隻能解決80%的定位,由于目前GPS的算法隻能支持1赫茲~2赫茲的頻率(0.5秒~1秒/次),而無人駕駛需要達到至少100毫秒(0.1秒)的反應速度,導緻時效性不足,另一方面,多路徑效應如雲層的遮擋、地物的屏蔽和樓宇的反射等,也會讓定位不準确,而多套衛星的組合定位雖然能提升準确度和實時性,也會極大提升成本,并不具備經濟可行性。
四維圖新結合了多種定位手段互相融合冗餘進行精準定位。在有GPS信号時使用RTK(Real-timekinematic,實時動态)載波相位差分技術進行定位,獲取位置和速度數據;另一方面,利用高精度地圖(HADMap)和傳感器(Sensor)進行匹配定位。如果說GPS是定位地球上的絕對位置,HADMap+Sensor則是通過獲取參照物信息,來得到在高精度地圖上的相對定位。傳感器包括攝像頭、激光雷達和毫米波雷達,分别對應不同的感知特點:攝像頭可以識别車道線,以及馬路上的指示牌等标志物,指示物會有諸如“此處距離天津50km”等信息,攝像頭接收後通過語音識别技術,就可以和高精度地圖上的指示牌一一對應,從而獲得相對位置,現在目前可以識别的物體已有指示牌、龍門架、燈杆等13種;激光雷達相比攝像頭獲取的信息量較少,但可以精準測距;毫米波雷達的優勢是可以精準測速,而且可以識别移動的車輛并在實時地圖中将之剔除。通過三種傳感器和四維圖新的高精度地圖匹配融合,就形成了可以和GPS的初始位置、姿态、速度等數據互補的全語義三維地圖方案,滿足全場景的定位需求。通過三種傳感器和四維圖新的高精度地圖匹配融合,就形成了可以和GPS的初始位置、姿态、速度等數據互補的全語義三維地圖方案,滿足全場景的定位需求在目前低速、限定場景的無人駕駛試驗中,大多沒有應用高精度地圖,僅通過感知外界信息規劃并遵循設定路線行駛,高精度地圖則是能支撐範圍更大,信息更豐富,更高級别無人駕駛場景。黃亮告訴記者,高精度地圖在無人駕駛上的應用,還需要等待全産業鍊的成熟,比如傳感器、核心計算單元等價格的下降和技術更加成熟,但研發卻是時不我待,而目前四維圖新在商用車上,已經初步應用于輔助駕駛,提供了限制安全速度、減少油耗等功能。
未來地圖生态
車廠一直是四維圖新的重要客戶,在近幾年的轉型中,四維圖新變得更加專注于汽車,目前四維圖新的業務分為導航、車聯網、大數據、芯片和智能駕駛五部分,并将“智能汽車的大腦”作為新的業務方向,而這也是與汽車行業的發展分不開的。在過去,汽車行業是以主機廠為核心形成的整個供應鍊的管理,随着傳統汽車逐漸聯網,早期的TSP(汽車遠程服務提供商)出現了,在終端完成聯網後,大數據和人工智能,又催生了汽車的智能網聯系統。四維圖新副總裁白新平從事于車聯網,在他看來,汽車的發展軌迹,就是逐漸将人從開車中解放出來,直至達到自動駕駛。
最初以地圖和導航起家的四維圖新,對比實時地圖和離線地圖後發現,聯網是大勢所趨,而在聯網之後,通過終端可以提供更多的服務,并形成閉環的生态,這也是四維圖新轉向車聯網的直接原因。
在傳統的汽車導航領域,四維圖新開發ADAS地圖已有十餘年,地圖内容包含高精度幾何、坡度、橫向等的結構信息,并且開發了複雜車道模型,能夠将道路相關信息,包括寬度、車輛數量、出入口進行詳細表達,可以支撐L1-L2級别的自動駕駛。
應用于自動駕駛的高精地圖在更新頻率上有着極高的要求,越來越多的車廠意識到,想要做到地圖實時更新,僅僅依高精度地圖供應商很難做到地圖的全面覆蓋。因此,四維圖新正在積極合作夥伴,建立生态圈。四維圖新智能地圖研發總監于立志在演講中談到,未來動态地圖生态的建立,還需要車廠與圖商的共同努力。