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2023-06-26 19:04:02
【天天聚看點】高精地圖模型、表達與應用
2023-06-26 19:04:02 來源: 蓋世直播
2023年6月14日，由江夏區人民政府、蓋世汽車、武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室主辦，江夏科技投資集團有限公司承辦的2023第五屆自動駕駛地圖與定位大會上，武漢大學教授、博士生導師李必軍表示，從傳統的地圖，到導航地圖，再到高精度地圖，企業高度重視地圖設計。地圖體系的核心內容是“模型”，即怎樣組織、存儲數據，怎樣表達信息。從高精地圖生產來看，未來信息采集將實現全球覆蓋。目前高精地圖存在的一個難點在于需要對高精地圖進行場景劃分；另一個難點是目前尚未形成統一的標準。
李必軍|武漢大學教授、博士生導師
以下為演講內容整理：
(資料圖片僅供參考)
地圖感知如何融合自動駕駛
地圖需要許多理論基礎，面對自動駕駛的地圖與汽車導航地圖有所不同。自動駕駛所需地圖應該如何表達、存儲或使用？2018年前我提出地圖感知融合實現自動駕駛，既不是單純地圖，也不是單純感知，而是融合協同。從國家角度來看，智能汽車需要精確的智能控制和環境信息，2022年8月30日，自然資源部發布《關于促進智能網聯汽車發展維護測繪地理信息安全的通知》，明確了在智能汽車上安裝定位、圖像采集設備等屬于測繪行為。
測繪行為肯定是用到地圖，地圖的應用從傳統地圖到導航地圖，再到高精度地圖。很多設計師把地圖看得很重，在復雜環境下，地圖具有眾多優勢，比如轉彎半徑、上下坡坡度、路線長度、車道等。由于傳統導航電子地圖的信息不全，因此需要增加大量信息，并且采集成本也較高。
為了支持11部委提出的智能汽車創新發展戰略，以及推動智能駕駛汽車的系列標準建設等，在專項中增加了編碼為706的子項。標準體系有些已經在制定，有些尚未完成，它又分為五大類，從基礎通用到安全管理。
導航地圖安全有一個強制標準，必須進行加密和偏轉。在加密完成后，還需要考慮如何解密和還原。關于地圖體系，需要解決的核心問題是如何存儲數據和組織。在導航方面，我們使用較多的格式有兩種：歐洲NDS標準和日本kiwi標準，中國有自己的標準，但未得到認可，因為此前銷售較好的是合資企業和品牌，新能源汽車出現后注定會逐步趕超。
武漢大學提出的四層模型，核心內容增加了定位特征，即在駕駛過程中，人的行為是根據與路上的交互實現定位和相關導引。這個過程中涉及到了如何進行定位，機器定位又需要什么技術和特征。機器還無法達到通過記憶和本能來判斷，所以我們詬病的是龐大的計算能力而非算法。此外，我們還增加了用戶層，讓用戶保持自己的習慣。
在習慣的基礎上如何將其轉化為模型？在這個模型中討論了概念和邏輯問題，實際上最終還是要形成文件的格式，而駕駛中使用較多是部分專業化生產的力量。但自動駕駛存儲方式存在很多問題，如無法區分動態車輛和地下隧道等，因此還需要進一步完善。
數據模型與場景處理
ASAM模型，將道路分成車道、用戶層、動態層等進行描述，并將地圖分成多個部分進行表達。一方面，地圖學中，通常使用點線面、路口和路段來表示地圖的基本邏輯結構。另一方面，高級定制圖層和表達，圖上基本都有這些內容，但每家都有其細微的變化，而且地圖是很難通用的。其中的重點是需要具備測繪的導航地圖資質，核心是要有三維模型等能支持數字展示。
數據模型和格式有很多不同，現在只需要包含特定點、圖像信息和路上的屬性信息。我們可以利用背包式、移動式和機載實現數據的采集，以及眾包和低空遙感數據采集。通過這種能力可以實現大范圍的地圖更新，基本上4天內全球更新一次，并且未來高新技術采集的門檻和成本都會降低。
因此很多企業對高精度地圖處于觀望的狀態是正確的。在沒有衛星的情況下，如何進行采集？以高速公路、高架為例，我認為高速上不需要高精度地圖，可以直接通過感知實現，因其車道線非常明確。而在地下停車場、高鐵站、機場等場景，是無法確定具體位置，導致定位問題難以解決。
我們需要將場景分為幾個方面：結構化道路，如高速公路、城市道路等。鄉村道路則是非結構化道路。國道有很多邊界線，如中心線和邊界線等，導致結構不完整。在這種不完整的情況下，計算機處理起來相當麻煩，因為它需要依靠人工智能來解決問題，所以是無法感知道路，并且邊界線也有很多不清晰的部分。
在這種情況下，需要強調算法和制作的部分，現在有很多不同格式的編譯和定義。在變換格式時，由于標準不同，且不滿足自動駕駛需求，導致需要不斷升級和更新。更新完成后，還需要重新調整，會造成工作量變大，所以如果有統一的標準，操作方面會更為簡潔。
目前主流的是基于眾包更新，但需要資質，加密方法和手段尚不確定。現在的決策依賴計算，而非人為記憶和直覺技能，隨著人們駕駛技能的提高，操作也會變得愈發輕松。但計算機不能僅憑本能，因為無法通過計算來了解情況。因此，在地圖中需要增強人的視覺定位。
在智能駕駛中，地圖的支撐需要一些特征，如視覺和幾何特征。計算機強項在于了解相互關系，但視覺方面并不能做到準確且快速。每家公司都有自己的一套方法，這意味著又各自具有其特征，但加工后提供給別人使用就存在困難。人工智能可能通過大量計算得到最好的參數，這個參數就是企業的核心競爭力，因此就變成了一個矛盾點，解決方法是需要各行各業形成共識。
空間與時間感知下的高精定位
如何識別語義特征是一個核心問題，涉及到人類認知機理和邏輯接口，我們需要了解如何描述、表達和如何構建。因此需要制作3D圖、高精度地圖等，這樣通用性和專業性都會得到提高。現在的算法因為缺乏前沿知識才會復雜，而在現實情況下，讓計算變得簡單，只需檢測路口紅綠燈，如果沒有路口就不需要紅綠燈，傳感器性能也會下降，計算能力就不需要那么高，因此地圖需要對算法和傳感器進行調度和規劃。
有學者已經進行了大量研究，探討如何與汽車進行接口、地圖之間如何互聯、如何通過汽車對力度提出要求、地圖反過來對汽車結構提出指導。在跨學科交叉融合的過程中，實際上是能夠解決這些問題，需要一起共同努力。
我們有高新地圖和基于普通地圖的地圖，未來也想嘗試基于導航地圖和osm地圖。志愿者地圖較為簡單，只有一條線，許多車道和小區域都可以使用。但在開放馬路上存在風險，一方面法律上不允許，另一方面風險較大。因此，我們需要在示范區內基于普通地圖進行測試工作。
前期我們需要制作一個高精地圖，許多視覺等特征都在后臺圖片上，雖然畫面較為簡單，但因為基于模型化，數據量小。下圖左邊是春筍，右邊是廈門港的示范圖。基本的高清地圖不足以實現，需要高效融合。我認為這種融合只是一個途徑，即基本概念和方向，同時還需要通過感知和腦子結合來準確判斷。
圖源：演講嘉賓材料
近些年，科技部已經開展了智能駕駛方向的研究，我們也在測試和研究人的行為預判，以及如何將車輛與地圖結合等，這將是未來的重要研究方向。目前我團隊承擔的科技部的重點研發計劃項目，主要是關注定位和地圖，同時也需要具備空間和時間的感知機理，時間和空間兩方必須同步，時間越準，精度就越高。
（以上內容來自武漢大學教授、博士生導師李必軍于2023年6月14日，由江夏區人民政府、蓋世汽車、武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室主辦，江夏科技投資集團有限公司承辦的2023第五屆自動駕駛地圖與定位大會上發表的《高精地圖模型、表達與應用》主題演講。）
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