吳喜慶 吳征 周怡博

（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

主題詞：高精度地圖 自動(dòng)駕駛汽車(chē) 汽車(chē)產(chǎn)業(yè) 政策

IDC International Data Corporation

NDS Navigation Data Standards

ASAM Association for Standardization of Automation and Measuring Systems

AI Artificial Intelligence

1 前言

隨著汽車(chē)向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化加速融合發(fā)展，與之密切相關(guān)的高精度地圖顯得愈發(fā)重要。高精度地圖先進(jìn)的自身位置評(píng)估和周邊環(huán)境感知是自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全行駛的基礎(chǔ)，在感知道路交通環(huán)境中具有與傳感器同樣不可或缺的作用，這也是越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始對(duì)此布局，行業(yè)熱度持續(xù)提升的原因。行業(yè)普遍認(rèn)為對(duì)于L3 級(jí)和以上級(jí)別的自動(dòng)駕駛汽車(chē)而言，高精度地圖將是高級(jí)自動(dòng)駕駛必備的、具有基礎(chǔ)設(shè)施性質(zhì)的選項(xiàng)。

本文對(duì)我國(guó)高精度地圖產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，并從政策角度提出相關(guān)發(fā)展建議，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量健康發(fā)展。

2 基本概念

2.1 功能定義

高精度地圖是指絕對(duì)精度和相對(duì)精度在亞米級(jí)且專(zhuān)門(mén)服務(wù)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的電子地圖，主要擁有匹配定位、輔助環(huán)境感知、路徑規(guī)劃和車(chē)輛控制輔助的基本功能。高精度地圖可以幫助車(chē)輛獲取更為準(zhǔn)確、有效、全面的當(dāng)前位置和交通狀況，并為自動(dòng)駕駛汽車(chē)規(guī)劃最優(yōu)行駛路線(xiàn)，同時(shí)在部分路況下還可以提供道路的先驗(yàn)信息輔助車(chē)輛控制，提高駕駛的安全性和舒適性，并實(shí)現(xiàn)智能化的節(jié)能效果。

2.2 結(jié)構(gòu)層級(jí)

高精度地圖按結(jié)構(gòu)分為2 個(gè)層級(jí)：靜態(tài)高精度地圖層和動(dòng)態(tài)高精度地圖層。其中，靜態(tài)高精度地圖層處于底層，一般由含有語(yǔ)義信息的車(chē)道模型、道路部件、道路屬性3類(lèi)矢量信息，以及用于多傳感器定位的特征圖層構(gòu)成，是目前行業(yè)研究的重點(diǎn)；動(dòng)態(tài)高精度地圖層則建立在靜態(tài)高精度地圖層基礎(chǔ)之上，主要包括實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，如道路擁堵、施工、交通事故、交通管制、天氣、紅綠燈、人行橫道等。

2.3 信息分類(lèi)

作為自動(dòng)駕駛決策的基礎(chǔ)感知系統(tǒng)之一，高精度地圖的數(shù)據(jù)信息至關(guān)重要，主要包括道路信息、規(guī)則信息和實(shí)時(shí)信息。道路信息為道路模型、道路部件和道路屬性，規(guī)則信息和實(shí)時(shí)信息是在道路信息基礎(chǔ)上疊加，包含對(duì)駕駛行為的限制以及從車(chē)聯(lián)網(wǎng)獲取的實(shí)時(shí)道路信息（表1）。高精度地圖通過(guò)高精度匹配定位引入環(huán)境信息，可以為車(chē)輛提供超越傳感器感知距離的環(huán)境感知能力。李智等進(jìn)行了高精度地圖在車(chē)路協(xié)同中的應(yīng)用探索，證明了高精地圖不僅能夠讓自動(dòng)駕駛車(chē)輛提前感知前方超視距范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)信息，還能給駕駛員、道路管理者提供可視化的工具。

表1 高精度地圖信息分類(lèi)

3 發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 市場(chǎng)方面

根據(jù)IDC《高精度地圖解決方案市場(chǎng)份額》研究報(bào)告顯示，2020 年我國(guó)高精度地圖市場(chǎng)總量達(dá)到4.74 億元，增速達(dá)70%，市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。百度、四維圖新、易圖通、高德、Here 等地圖廠(chǎng)商憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)進(jìn)入行業(yè)前5 名，市場(chǎng)份額分別為28.07%、21.61%、16.15%、13.07%和7.8%。排名前5 的企業(yè)市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)到86.7%，市場(chǎng)集中度較高。其中，除Here 為外資企業(yè)外，其余主要為自主高精度地圖企業(yè)，如圖1所示。

圖1 2020年我國(guó)高精度地圖市場(chǎng)份額[3]

3.2 企業(yè)方面

由于地圖行業(yè)涉及國(guó)防信息安全，我國(guó)高精度地圖測(cè)繪并不對(duì)國(guó)外圖商開(kāi)放，國(guó)外圖商業(yè)務(wù)主要面向出口汽車(chē)領(lǐng)域，政策壁壘為我國(guó)高精度地圖企業(yè)創(chuàng)造了穩(wěn)定的發(fā)展契機(jī)。截至2021年底，我國(guó)具備導(dǎo)航電子地圖制作甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)的企業(yè)有30 家（表2），數(shù)量仍然較少，而真正具備高精度地圖測(cè)繪和生產(chǎn)能力的企業(yè)則更少。其中，百度已完成超過(guò)300 000 km全國(guó)高速公路和超過(guò)50 個(gè)城市1～7 級(jí)道路的高精度地圖采集，業(yè)務(wù)覆蓋全球209 個(gè)國(guó)家和地區(qū)；高德在2018年與凱迪拉克合作推出SUPER CRUISE超級(jí)智能駕駛系統(tǒng)，成為全球第一個(gè)將高精度地圖應(yīng)用于智能駕駛技術(shù)的企業(yè)；四維圖新也在2019年與寶馬中國(guó)簽訂面向L3級(jí)自動(dòng)駕駛的高精度地圖量產(chǎn)訂單，并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市。

表2 我國(guó)導(dǎo)航電子地圖甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)企業(yè)（截至2021年底）

3.3 技術(shù)方面

高精度地圖核心技術(shù)主要在于數(shù)據(jù)采集，當(dāng)前高精度地圖企業(yè)主打數(shù)據(jù)采集技術(shù)路線(xiàn)有2種：一種專(zhuān)業(yè)采集，另一種是眾包采集。專(zhuān)業(yè)采集是企業(yè)利用專(zhuān)業(yè)采集車(chē)和采集設(shè)備，由專(zhuān)業(yè)采集員駕駛車(chē)輛對(duì)道路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（表3）。為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，需要采集員對(duì)同一條道路進(jìn)行多次數(shù)據(jù)采集。因此，專(zhuān)業(yè)采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定性強(qiáng)且準(zhǔn)確度高，但對(duì)設(shè)備和人員技術(shù)要求高，時(shí)間和資金投入較多。國(guó)內(nèi)代表企業(yè)主要有四維圖新、百度、高德、華為等。眾包采集主要通過(guò)用戶(hù)駕駛車(chē)輛的傳感器，或其它低成本的傳感器硬件，對(duì)道路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并傳到云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合來(lái)完成高精地圖的制作。該產(chǎn)品技術(shù)路線(xiàn)主要被初創(chuàng)科技公司所采用，如寬凳科技、初速度等。

表3 國(guó)內(nèi)外高精度地圖企業(yè)技術(shù)路線(xiàn)

4 面臨問(wèn)題

高精度地圖作為高等級(jí)自動(dòng)駕駛必備的功能選項(xiàng)，重要性不言而喻，但當(dāng)前我國(guó)高精度地圖產(chǎn)業(yè)仍存在一些問(wèn)題亟待解決。

（1）在地圖內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式、發(fā)布傳輸、更新管理、安全性等方面還沒(méi)有形成行業(yè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。高精度地圖目前國(guó)際上以歐洲為主導(dǎo)，主要的地圖數(shù)據(jù)格式有 NDS 和 OpenDRIVE。NDS 由寶馬、大眾、戴姆勒等知名國(guó)際汽車(chē)廠(chǎng)商、系統(tǒng)商以及數(shù)據(jù)商為主導(dǎo)成立并共同開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)有超過(guò)60 家企業(yè)、供應(yīng)商和高校機(jī)構(gòu)加入該標(biāo)準(zhǔn)，包括百度、高德、Here、TomTom 等。OpenDRIVE 由德國(guó) ASAM 標(biāo)準(zhǔn)化組織負(fù)責(zé)維護(hù)，主要面向交通與駕駛方面，將車(chē)道、道路、信號(hào)燈以及路面屬性標(biāo)準(zhǔn)化。百度高精度地圖采用了OpenDRIVE 數(shù)據(jù)格式。但是上述主流的地圖標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)格式是基于歐洲道路設(shè)計(jì)，難以完全覆蓋我國(guó)復(fù)雜多變的交通環(huán)境與道路特征。

（2）高精度地圖制作及更新維護(hù)成本高。高精度地圖成本主要包括數(shù)據(jù)采集和編譯制作，傳統(tǒng)地圖制作需要使用激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)等高成本的采集設(shè)備和采集車(chē)，并配合大量人力投入地圖的編譯制作。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，制作一個(gè)普通道路高精度地圖每公里費(fèi)用需要數(shù)千元，而制作一個(gè)高速雙向道路的高精度地圖費(fèi)用則高達(dá)30 萬(wàn)元?？紤]后期高頻率的更新需求，高精度地圖企業(yè)還需要對(duì)數(shù)據(jù)采集、制圖產(chǎn)線(xiàn)、數(shù)據(jù)管理與云服務(wù)方面進(jìn)行長(zhǎng)期性戰(zhàn)略投入，并探索高效的生產(chǎn)方式控制成本。

（3）分析數(shù)據(jù)量大和更新頻率高成高精度地圖技術(shù)主要難點(diǎn)。高精度地圖采集會(huì)涉及到大量的道路和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)數(shù)據(jù)更新頻率的要求將進(jìn)一步提高。在數(shù)據(jù)量方面，寬凳科技表示其云端預(yù)處理數(shù)據(jù)量為600～800 GB∕天，Waymo 地圖測(cè)繪車(chē)一天內(nèi)采集的數(shù)據(jù)量約為1 TB。值得注意的是，此類(lèi)數(shù)據(jù)主要是靜態(tài)圖層信息，并不包括實(shí)時(shí)交通參與者等動(dòng)態(tài)圖層信息。在更新頻率方面，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為高精度地圖后期的更新維護(hù)才是核心競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。國(guó)家相關(guān)部門(mén)的審核批示是無(wú)法跳過(guò)的環(huán)節(jié)，因此一般按照一年發(fā)布4版高精度地圖，按季度的頻率進(jìn)行更新。而博世將高精度地圖數(shù)據(jù)更新頻率劃分為4類(lèi)：

①永久靜態(tài)數(shù)據(jù)更新頻率為1 個(gè)月；

②半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)更新頻率為1 h；

③半動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新頻率為1 min；

④動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新頻率為1 s。

由此可知，高精度地圖的數(shù)據(jù)量之大和更新頻率之高將是其量產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

（4）高精度地圖商業(yè)盈利模式還不清晰，仍處于探索期。傳統(tǒng)車(chē)載導(dǎo)航地圖收費(fèi)采用許可（License）模式，并根據(jù)車(chē)輛檔次實(shí)行差異化收費(fèi)。從當(dāng)前已量產(chǎn)應(yīng)用的商業(yè)訂單來(lái)看，高精度地圖也主要通過(guò)License 模式收費(fèi)，同時(shí)加收一定更新服務(wù)費(fèi)。由于高精度地圖以云平臺(tái)作為服務(wù)載體，未來(lái)有望擺脫傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖的收費(fèi)模式，而采用按單位時(shí)間(年費(fèi))或者按數(shù)據(jù)量(服務(wù)費(fèi))的方式進(jìn)行收費(fèi)。除此之外，高精度地圖還有一種“免費(fèi)”模式，即圖商向用戶(hù)免費(fèi)提供軟件產(chǎn)品，用戶(hù)向圖商提供車(chē)輛采集到的數(shù)據(jù)，地圖價(jià)格即為用戶(hù)采集數(shù)據(jù)的價(jià)值?；诟呔鹊貓D生產(chǎn)成本高、更新頻率慢的問(wèn)題，此種方式或是未來(lái)收費(fèi)模式發(fā)展的重要方向。

5 政策建議

在我國(guó)自動(dòng)駕駛汽車(chē)快速發(fā)展背景下，高精度地圖作為產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)，建議國(guó)家層面從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、行業(yè)管理、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和技術(shù)創(chuàng)新方面提供政策支持，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

（1）進(jìn)一步明確高精度地圖產(chǎn)業(yè)規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)。在《智能汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》體系框架下，細(xì)化高精度地圖產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，制定可操作、可執(zhí)行的實(shí)施路徑及保障措施。同時(shí)，探索建立我國(guó)高精度地圖產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，加強(qiáng)高精度地圖與整車(chē)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、感知傳感器等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)主體的協(xié)同合作，打造完整、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

（2）完善高精度地圖信息安全法規(guī)與資質(zhì)監(jiān)管方式。依托現(xiàn)有導(dǎo)航地圖相關(guān)法規(guī)政策，明確高精度地圖在數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲(chǔ)、使用以及信息表達(dá)方面的要求，采取地理信息保密處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)手段，嚴(yán)格防止信息數(shù)據(jù)泄露，保障信息數(shù)據(jù)安全。同時(shí)，調(diào)整和優(yōu)化高精度地圖行業(yè)監(jiān)管方式，完善高精度地圖測(cè)繪資質(zhì)許可制度，縮短地圖審查批準(zhǔn)周期，規(guī)范數(shù)據(jù)采集和研發(fā)測(cè)試行為，支持有資質(zhì)企業(yè)與整車(chē)企業(yè)開(kāi)展地圖測(cè)繪合作，促進(jìn)商業(yè)化發(fā)展。

（3）加快建立高精度地圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。打破企業(yè)間技術(shù)保護(hù)壁壘，依托整車(chē)與高精度地圖企業(yè)，重點(diǎn)圍繞高精度地圖生產(chǎn)技術(shù)、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)安全等領(lǐng)域制定出系統(tǒng)性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加快建立符合我國(guó)道路場(chǎng)景的高精度地圖標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，形成高效的數(shù)據(jù)交互與信息共享體系。

（4）鼓勵(lì)高精度地圖技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。進(jìn)一步加強(qiáng)新型高精度地圖和新型測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。支持基于5G 車(chē)聯(lián)網(wǎng)與AI 技術(shù)的高精度地圖云存儲(chǔ)、實(shí)施更新和眾包采集技術(shù)，提高地圖生產(chǎn)自動(dòng)化程度，提升車(chē)聯(lián)網(wǎng)通訊效率和定位精度，完善傳感器融合識(shí)別算法，降低制圖與服務(wù)成本，實(shí)現(xiàn)完全實(shí)時(shí)化高精度地圖市場(chǎng)化應(yīng)用。