为什么要使用高精地图

在2016年5月7日15点，佛罗里达州高速公路上，一辆特斯拉Model S在开启了自动驾驶的模式下与一辆垂直方向开来的挂车发生相撞，导致驾驶员死亡。调查显示，在强烈日照下，驾驶员和传感器都没有发现前面出现一辆拐弯的拖挂车，从而导致车辆直接相撞。

图1 特斯拉与货车相撞示意图

这次事故引发人们的思考：单纯的雷达、摄像头等传感器所探测范围和响应时间有一定局限性，没有发现目标或目标发现不及时，就可能会造成自动驾驶悲剧。

那么，通过高精地图辅助自动驾驶，是否就可以避免悲剧发生呢？

答案是肯定的。通过自动驾驶系统扫描高精地图，可以及早感知到道路前方有三岔路口，并通过地图的历史浮动车数据，可以判断这个路口可能出现拖挂车的概率，以及行驶的速度，进而提前给车辆自动驾驶规划更安全的行驶方案。如果有高精地图辅助，可以最大程度地避免悲剧发生。特斯拉自动驾驶功能，并还没有达到自动驾驶的L3级别。其在高速公路上的自动驾驶技术可以理解为：ACC自适应巡航 + LKA车道保持辅助。如果有高精地图辅助，自动驾驶是可以达到L3级别的。

因此，高精地图在提高自动驾驶级别上，有至关重要的作用。

图2 自动驾驶级别的定义

高精地图到底是什么

高精地图是指高精度、精细化定义的地图，其精度需要达到分米级才能够区分各个车道。如今随着定位技术的发展，高精度的定位已经成为可能。而精细化定义，则是需要格式化存储交通场景中的各种交通要素，包括传统地图的道路网数据、车道网络数据、车道线以及交通标志等数据。

图3 自动驾驶环境与高精地图的交互示意图

高精地图与传统电子地图的区别是什么

简单地，从用户角度来说，高精地图与传统电子地图的主要区别是：高精地图的使用者是自动驾驶系统，传统电子地图的用户则是人类驾驶员。

传统的导航电子地图会描绘出道路，部分道路会区分车道，而高精度地图不仅会描绘道路，对一条道路上有多少条车道也会精确描绘，会真实地反映出道路的实际样式。传统电子地图不会把道路形状的细节完全展现，而高精地图为了让自动驾驶系统更好地识别交通情况，从而提前做出行驶方案，会把道路形状的细节进行详细、精确展示，哪些地方变宽、变窄，会和真实道路完全一致。

图4 高精地图与传统电子地图的区别与关系

传统电子地图导航系统基于普通的导航电子地图提供基础道路导航功能，包括由A地到B地的路径规划，车辆和道路的定位匹配，用于查询目的地的POI检索，在结合地图显示和道路引导的功能等。而作为驾驶员的人类具有提取信息、关联信息、过滤信息、视觉判断的能力，结合导航系统提供的这些相对粗略的信息就足够完成日常的导航和驾驶需要。但是对于自动驾驶车辆来说，现阶段智能化程度无法完成诸如联想、解意、信息整合等工作，所以必须提供精细的地图信息。

图5 现实场景高精模型示意图

因此高精度地图就需要具备辅助完成实现高精度的定位位置功能、道路级和车道级的规划能力、以及车道级的引导能力。但是，现在的高精度地图，因为所含盖的信息量太过丰富，如果给驾驶员直接使用，反而会带来干扰。

在这里给大家介绍一下，介于普通的导航电子地图和高精度地图之间，还有一种应用在ADAS（主动安全场景）的地图。ADAS 的实现离不开车辆上的各种如摄像头和雷达等感知传感器，但无论是多么豪华的传感器都是有其感知的局限性，或者称为感知范围。如果能够让车辆获取到更远地方的数据，那么 ADAS 的功能必然可以得到增强，这时候地图被人们发掘出来。经过导航软件的普及，欧美、日本、中国的电子地图实际上基本比较成熟，ADAS 对地图的精度要求不是很高，和普通的导航电子地图精度要求差不多，只不过需要追加一些 ADAS 属性，比如曲率、坡度、Heading Angle、更加精确的车道数量等属性，制作成本相对不高。

目前应用比较成功的宝马 ASR ( Adaptive Speed Recommendation ) ，ASR 在减速的区域，会提前 50-300 米提醒用户减速，提前提醒的距离会依据目前车速、汽车刹车速度及司机反映时间。 在有转弯 ( curve ) 的路段，要考虑路宽、车道数目、整个路况等，ASR 会综合以上因素计算合理的汽车速度。