摘要：自動(dòng)駕駛作為近年來(lái)汽車行業(yè)中最為熱門、最具前沿性的一個(gè)詞語(yǔ)。自動(dòng)駕駛作為一系列技術(shù)的整合運(yùn)用，主要是為了有效將眾多技術(shù)進(jìn)行融合，在無(wú)人駕駛的情形下安全行駛。隨著自動(dòng)駕駛的深入研究，很多技術(shù)行業(yè)開始加入這一熱門行業(yè)，其中高精度地圖作為自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)中不可缺少的一種傳感器，獲得廣泛運(yùn)用。所以，文章當(dāng)中從高精度地圖的關(guān)鍵技術(shù)特征出發(fā)，分析自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，探究高精度地圖在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：高精度地圖;自動(dòng)駕駛;應(yīng)用

精度地圖可以給自動(dòng)駕駛汽車帶來(lái)更為精準(zhǔn)的定位、可以輔助環(huán)境感知、提高自動(dòng)駕駛的安全程度。高精度地圖與傳統(tǒng)的電子地圖不一樣，高精度地圖為自動(dòng)駕駛提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，包括大量的行車輔助信息，道路交通信息，元素豐富精細(xì)，絕對(duì)坐標(biāo)的精度非常高，可以給自動(dòng)駕駛提供更為完善的環(huán)境信息，為定位路徑的規(guī)劃帶來(lái)了重要的參考依據(jù)。

一、高精度地圖的關(guān)鍵技術(shù)特征

（一）幾何高精度

高精度地圖中測(cè)繪精度作為核心指標(biāo)。過(guò)去的導(dǎo)航地圖的測(cè)繪精度在米級(jí)別，而高精度地圖的測(cè)繪精度必須要在厘米級(jí)別。現(xiàn)如今雖然沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可普遍上認(rèn)為高精度地圖的絕對(duì)精度要控制在5-20cm之間，這樣才能讓自動(dòng)駕駛車輛維持在5-20cm之間的定位誤差。

（二）豐富的屬性信息和語(yǔ)義信息

高精度地圖中包括道路網(wǎng)絡(luò)、周邊環(huán)境豐富的信息，從而來(lái)支持車輛進(jìn)行感知定位以及規(guī)劃控制。從形式上來(lái)講，傳統(tǒng)的導(dǎo)航地圖采用的時(shí)2D地圖，而高精度地圖則能夠完整記錄地物的3D信息、拓?fù)潢P(guān)系以及路況。

比如道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的導(dǎo)航地圖單純對(duì)道路級(jí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，而高精度地圖增加了更為詳細(xì)的道路限制屬性，延伸描述到車道級(jí)，詳細(xì)對(duì)每個(gè)獨(dú)立車道相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)口、寬度、限制、虛擬連接線等屬性進(jìn)行記錄，并且還記錄了交通控制設(shè)備的三維位置，以及高架物體、防護(hù)欄、道路標(biāo)志線等靜態(tài)道路元素的幾何形狀。

（三）現(xiàn)勢(shì)性

高精度地圖中的數(shù)據(jù)要及時(shí)展開更新，要保證高度的現(xiàn)勢(shì)性，高精度地圖為了可以應(yīng)對(duì)車輛在行駛中所出現(xiàn)的多種突發(fā)情況，確保能夠安全進(jìn)行自動(dòng)駕駛，需要非常多的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和高度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，更新的頻率要提高到分甚至秒級(jí)別。

二、自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（一）環(huán)境感知

自動(dòng)駕駛車輛搭載著多種不同的傳感器，比如GPS、攝像頭等等，及時(shí)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)展開處理和分析，并且把不同傳感器中的數(shù)據(jù)展開融合，感知車輛所處的環(huán)境，為后續(xù)工作打好基礎(chǔ)。

（二）車輛精準(zhǔn)定位

自動(dòng)駕駛汽車的基礎(chǔ)即精準(zhǔn)導(dǎo)航，獲取車輛于外部環(huán)境的位置關(guān)系，利用車身狀態(tài)感知確定車輛位置。主流的定位方法運(yùn)用的時(shí)GPS慣導(dǎo)組合定位法。

（三）決策與規(guī)劃

這一關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)需要依托環(huán)境感知以及導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，通過(guò)部分特定的條件，如不出現(xiàn)碰撞、安全抵達(dá)終點(diǎn)等，對(duì)汽車的行駛路線進(jìn)行規(guī)劃。決策的算法可以分為三種不同的線路：第一，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);第二，基于設(shè)定規(guī)則;第三，基于因果推理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算量巨大，決策過(guò)程中存在黑箱的性質(zhì)，所以可能會(huì)出現(xiàn)安全隱患。在規(guī)則決策方式的基礎(chǔ)上，在多種不同的環(huán)境下，無(wú)法全面對(duì)各種可能性進(jìn)行涵蓋。而使用因果推理時(shí)，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分類事件，發(fā)揮出透明模塊化的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)難點(diǎn)很多，算法還不成熟。

（四）控制與執(zhí)行

自動(dòng)駕駛汽車行駛的基礎(chǔ)是車輛的控制系統(tǒng)，其中包括對(duì)車輛的縱向以及橫向的控制。其中縱向控制，就是要對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)以及制動(dòng)進(jìn)行有效控制。橫向控制，即通過(guò)調(diào)整車輛方向盤的角度以及控制好輪胎力，從而跟蹤自動(dòng)駕駛汽車的路徑。常用的控制方法包括傳統(tǒng)的PID控制法，還包括許多先進(jìn)的控制法，比如自適應(yīng)控制、模糊控制等，而模型預(yù)測(cè)控制也屬于一種運(yùn)用較多的最優(yōu)控制方法。

三、高精度地圖在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用

成熟的自動(dòng)駕駛技術(shù)，可以自動(dòng)對(duì)自身位置進(jìn)行識(shí)別，確定好自動(dòng)駕駛的具體路線，可以完全的通過(guò)汽車自身順利完成全部的駕駛?cè)蝿?wù)，從而順利確保行駛的安全程度，可以應(yīng)對(duì)多種情況，從而更加平穩(wěn)舒適地將人送到目的地。這些，就需要高精度地圖在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用。

（一）精確定位

自動(dòng)駕駛的系統(tǒng)功能架構(gòu)中，高精度地圖與定位功能密切相關(guān)，與感知模塊迥乎，支持規(guī)劃與控制模塊。高精度定位包括道路級(jí)、車道級(jí)別定位、高精度縱向定位以及航跡推算，結(jié)合高精度地圖信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理圍欄的判斷。首先，道路級(jí)別的定位，是能夠準(zhǔn)確判斷車輛所在的道路，包括以下的場(chǎng)景，但是不只是局限在這幾個(gè)場(chǎng)景中：高速公路、封閉城市快速路旁的高速或者城市快速路等;其次，車道級(jí)別的定位就是可以在正確定位道路級(jí)別的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確對(duì)車輛所在車道進(jìn)行判定，其中包括緊急車道、換道中的車輛位置。接著，高精度縱向定位就是實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的精準(zhǔn)縱向定位。最后的航跡推算主要是把輪速、方向盤轉(zhuǎn)角等信息展開車輛行駛軌跡的推算，在短距離中相對(duì)位置的計(jì)算精度比較高。

（二）輔助決策

高精度地圖可以補(bǔ)充傳感器所無(wú)法探測(cè)的部分，能夠檢測(cè)實(shí)時(shí)狀況，反饋外部信息，從而全面獲取周邊環(huán)境信息，幫助自動(dòng)駕駛汽車預(yù)先感知路面的復(fù)雜信息，比如坡度、曲率以及航向等，從而有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，為無(wú)人駕駛提供新的路況，規(guī)劃車道級(jí)別路徑。特別是在規(guī)劃全局的路徑中，會(huì)出現(xiàn)傳感器探測(cè)不到的位置，高精度的地圖所具備的豐富道路信息元素就能夠有效進(jìn)行彌補(bǔ)。

（三）智能調(diào)速轉(zhuǎn)向

自動(dòng)駕駛汽車中運(yùn)用高精度地圖順利知道到達(dá)目的地所需要行駛的路徑，車邊虛實(shí)線的具體位置，交通信號(hào)燈的設(shè)置情況，限速標(biāo)識(shí)，掉頭標(biāo)識(shí)，車邊全部障礙物，經(jīng)過(guò)路段是否出現(xiàn)堵塞、禁行等情況，準(zhǔn)確無(wú)誤地判斷下面是否要進(jìn)行車速調(diào)整、更換車道、剎車、轉(zhuǎn)向、掉頭、更換線路等。高精度地圖在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用，可以強(qiáng)化了交管部門對(duì)車輛的監(jiān)督管理，避免出現(xiàn)酒駕、疲勞駕駛等問(wèn)題，降低了交通事故出現(xiàn)率，讓人們的出行變得更加方便。當(dāng)前的中海庭就是把高精度地圖與自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)行良好結(jié)合，中海庭所提供的高精度地圖能夠輔助自動(dòng)駕駛車輛達(dá)到自動(dòng)駕駛技術(shù)的第L4及以上，實(shí)現(xiàn)在部分封閉及半封閉場(chǎng)景如高速公路，封閉園區(qū)港口的自動(dòng)駕駛。當(dāng)前的自動(dòng)駕駛汽車從發(fā)展到成熟，與高精度地圖的發(fā)展有著不可分割的聯(lián)系，高精度地圖技術(shù)的成熟也讓自動(dòng)駕駛基礎(chǔ)邁向成熟，最終要讓自動(dòng)駕駛汽車投入到社會(huì)中，面向大眾。

綜上所述，自動(dòng)駕駛汽車中高精度地圖作為比較重要的一部分，已經(jīng)成為自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展成熟的一大重要標(biāo)志。當(dāng)前，高精度地圖在自動(dòng)駕駛中主要發(fā)揮出可以精準(zhǔn)定位、輔助決策、智能調(diào)速和轉(zhuǎn)向、躲避障礙物等作用，未來(lái)我們要更加關(guān)注怎樣給自動(dòng)駕駛汽車帶來(lái)更加高精度、高豐富程度、高新穎性的動(dòng)態(tài)地圖，提供更加高效地運(yùn)用高精度地圖，與越來(lái)越多的汽車廠商深入合作，促使所開發(fā)的高精度地圖能夠充分滿足自動(dòng)駕駛汽車的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉秋平. 淺談基于深度學(xué)習(xí)的自動(dòng)化視覺道路要素提取技術(shù)在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用[C]. 中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)、武漢市人民政府.衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)文集（2020）.中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)、武漢市人民政府：中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)，2020：52-54.

[2]王冕.面向自動(dòng)駕駛的高精度地圖及其應(yīng)用方法[J].地理信息世界，2020，27（04）：109-114.

[3]潘霞，張慶余，朱強(qiáng).高精度地圖在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的作用及意義解析[J].時(shí)代汽車，2019（04）：49-50+53.

[4]申澤邦. 面向自動(dòng)駕駛的高精度地圖優(yōu)化和定位技術(shù)研究[D].蘭州大學(xué)，2019.

[5]曾之泰.高精度地圖在自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新科技，2018（24）：28-30.

[6]李鑫慧，郭蓬，戎輝，唐風(fēng)敏，華一丁，何佳.高精度地圖技術(shù)研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].汽車電器，2019（06）：1-3.

[7]仲躋煒，陳大吾，朱峰.基于北斗高精度定位和車道級(jí)高精度地圖的車輛監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].全球定位系統(tǒng)，2015，40（04）：50-55.

作者簡(jiǎn)介：

邵泉（1989.10-）女，漢族，籍貫湖北，本科學(xué)歷，助理工程師 ，研究方向——高精地圖