学习笔记5--高精地图技术

本系列博客包括6个专栏，分别为：《自动驾驶技术概览》、《自动驾驶汽车平台技术基础》、《自动驾驶汽车定位技术》、《自动驾驶汽车环境感知》、《自动驾驶汽车决策与控制》、《自动驾驶系统设计及应用》。
此专栏是关于《自动驾驶系统设计及应用》书籍的笔记.

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5.高精地图技术

对于传统电子地图来说，解决的问题是人在驾驶汽车时，帮助人做出正确的决策；高精地图解决的是车辆的自动驾驶问题；

1. 高精地图的定义

   • 高精地图相对普通导航电子地图而言，具有高精度、地图元素更加详细、属性更加丰富的特点；
   • 高精度：一方面说地图的绝对坐标精度更高，达到亚米级的绝对精度，另一方面，高精地图所含的道路交通信息元素及其属性更加丰富和细致；
   • 与普通导航电子地图比较，高精地图不仅有准确的坐标，还能准确地描绘道路形状、车道线、车道中心线和交通标志等，还包括车道限速、道路材质等信息；
   • 与传统电子地图不同，高精地图的主要服务对象是无人驾驶汽车；高精地图包含了车道线和道路周围的地理对象等大量辅助信息，可以帮助无人驾驶汽车减少识别的对象，并提高其识别地图相关要素的精确度；
   • 借助高精地图，无人驾驶车可以通过比对车载GPS、IMU、LiDAR或摄像头数据来精确确认自己的当前位置；同时，高精地图还能帮助无人驾驶车识别车辆、行人等动态物体及未知的静态障碍物；

2. 高精地图的特点

   • 高精度。

     高精地图最显著的特点：其表征路面特征的精准性，传统地图只需要做到米级精度即可实现GPS导航，高精地图需要达到厘米级精度才能保证无人驾驶汽车行驶安全；

   • 高粒度。

     高精地图比传统地图粒度要高很多，传统地图的道路只需要画一根道路线即可，高精地图以车道线为单位；传统地图在路口处，一般用一个拓扑点即可代表，高精地图会绘制路口内的车道间的关联关系；

     高精度地图还需要反馈给车辆信息，如：道路前方信号灯的状态、限高、禁行等，来保证车辆安全、正常行驶，高精地图还需要车道周围的杆、标志牌、隧道、天桥等信息作为辅助来实现车道级安全；更高级的高精地图会包含周边道路环境的三维建模等空间信息；通过这些高精度的三维模型，无人驾驶系统可以通过比对车载GPS、IMU、LiDAR或摄像头的数据来实现更精确的定位，从而更精确地检测、控制自动驾驶车辆的位置；

     高精地图需要绘制信号失锁区域，在信号失锁区域，自动驾驶汽车需要提高摄像头识别的灵敏度；

   • 实时性。

     高精地图需要比传统地图有更高的实时性；传统电子地图对数据的更新要求为一个季度更新全国地图一次，高精地图在一个季度更新全国地图一次的基础上，每天利用自动驾驶车辆回传的数据进行小规模的更新；

     在制作动态地图时，为了实现尽可能高的实时性，需要增加高精数据的来源，一个较好的方法是通过众包；数据来源于政府的智慧城市和智慧交通上的业务，出租车的回传数据、手机终端的回传数据、自动驾驶车的回传数据；

3. 高精地图的制作

   高精地图需要获取的地物主要包括：车道线、道路交通设施、车道拓扑网络数据及其他地物等；

   基于移动测绘车采集的数据，前期需要进行点云数据的分区、去噪、拼接等预处理，进而进行矢量化、几何调整、增加属性和拓扑结构建立等加工处理；

   无人机航测高精地图生产，基于校正、拼接等预处理得到的高精度正射影像图，采用自动与人工相结合的方法进行数据矢量化加工处理；

   1：500地形图测绘基于外业采集的数据进行内业地图编绘，通过格式转换、地物分类等进行加工处理；