賦能“智慧”出行,自動駕駛地圖發展之路

2019年底,自然資源部、工業和信息化部和北京市政府簽約開展車聯網(智能網聯汽車)和自動駕駛地圖應用試點。自動駕駛及其地圖應用引起社會高度關注。

高精度地圖作為自動駕駛感知系統中重要的一環,是實現自動駕駛的重要條件。那麼,自動駕駛地圖在政策、管理和技術等方面存在哪些問題?又將如何解決?請看——


新生業態背後的巨大市場

1月9日,京東集團子公司——京東叄佰陸拾度電子商務有限公司導航電子地圖製作甲級資質申請在自然資源部網站公示完成,成為我國第22家可以合法製作自動駕駛地圖的公司。此前,四維圖新、高德、百度、騰訊、易圖通等21家單位均獲得了這一含金量極高的資質。

導航電子地圖甲級資質是繪製自動駕駛地圖的必要條件,藉助該資質,京東將可以深入開展與自動駕駛相關的業務研發,逐鹿自動駕駛市場。

自動駕駛技術是關聯包括5G、人工智能、激光雷達傳感器、地圖等眾多領域技術協同創新的重要載體,對推動國家創新、提升交通安全、重塑產業生態、實現節能減排等具有重大戰略意義。

交通是社會的動脈,在科技水平日新月異的時代,智慧交通是經濟社會發展的必然產物。目前,以美國、歐盟、日韓等為代表,都將自動駕駛汽車作為汽車產業發展的重要方向,紛紛加快產業佈局通過政策支持、技術研發、標準法規、示範運行等綜合措施加快推動產業化發展。谷歌、優步等為代表的互聯網公司和通用、戴姆勒、寶馬、奧迪、特斯拉等為代表的汽車製造商均投入巨資,積極佈局自動駕駛產業。

我國也高度重視自動駕駛發展。2019年6月,中國國家主席習近平會見德國總理默克爾,表示要加強兩國在自動駕駛領域的創新合作。工信部、交通運輸部、公安部、科技部等國家部委,以及北京等十餘省(區、市)都先後出臺了相應的政策,北京、上海、浙江等省市則積極建設智能網聯汽車測試試驗區推動相關技術研發。中國本土幾乎全部大型車企和德系、日系、美系部分車企,以及百度、高德、騰訊、四維圖新、華為、滴滴、小馬智行、初速度等自動駕駛方案商和圖商,都紛紛在國內通過多種形式加速佈局並開展相關測試及試驗。

回顧自動駕駛地圖產業的發展,人們可以清晰地看到兩大行業的迅速融合——國外各大傳統汽車廠商在佈局自動駕駛業務時,幾乎無一例外地投資或收購了高精度地圖公司,而諸多地圖公司更是早早就盯住了自動駕駛的巨大市場蛋糕。

早在2012年前後,國內的高德、百度、四維圖新等老牌導航電子地圖製作企業提前佈局自動駕駛地圖業務。隨著自動駕駛投資熱潮湧現,其他導航電子地圖資質企業、互聯網公司、汽車企業及專業自動駕駛地圖創業公司,也都紛紛加入到自動駕駛地圖市場的角逐當中。他們大體分為四類:一是導航電子地圖圖商,如四維、高德、百度、易圖通等;二是專業自動駕駛地圖創業公司,如Momenta、寬凳、Deepmap等;三是車企扶植的地圖企業或如被上汽控股的中海庭、吉利汽車億喀通旗下自動駕駛地圖團隊;四是其他獲得導航電子地圖資質的公司,如華為、江蘇智圖等。


自動駕駛的發展依賴地圖

自動駕駛的發展離不開地圖。

人類駕駛是通過眼睛、耳朵等器官去感知車身周邊環境,憑藉道路記憶或傳統導航地圖,依靠駕駛經驗及技巧保證汽車安全行駛併到達目的地。自動駕駛系統用傳感器替代了人類感官,用地圖替換了人的道路記憶,用軟件、雲計算、深度學習等替代了駕駛經驗及技巧。

精準的自身位置評估和周邊環境感知是自動駕駛汽車上路行駛的基礎,自動駕駛地圖作為各類感知系統中重要的一環,能夠為車輛行駛行為決策提供精確定位以及精準車道預測,可避免因傳感器在沙塵、雨雪、濃霧等極端氣候下發生誤判,保證自動駕駛車輛在複雜環境下的安全。在目前階段,自動駕駛地圖還可以幫助降低自動駕駛車輛對於“昂貴”傳感器的依賴,以相對較低的成本實現更加安全的駕駛。因此,自動駕駛地圖是現階段實現自動駕駛技術的重要條件,已成為國內外自動駕駛技術研發單位的共識,並將在今後一個較長時期內成為影響自動駕駛產業化發展的重要因素。

目前自動駕駛地圖包含道路屬性(車道數、施工狀態等)、車道模型(車道線、曲率/坡度、中心線、車道屬性變化等)、交通設施模型(交通信號燈、斑馬線、停止線、交通標誌等)等內容。未來,基於高速移動傳輸技術,還可以在自動駕駛地圖之上疊加實時動態交通狀況等諸多信息,為自動駕駛車輛構建一個映射現實的虛擬道路環境模型,實現車路協同,為自動駕駛車輛規劃行駛路徑,躲避擁堵和交通障礙。

儘管目前各圖商製作的自動駕駛地圖在表現形式上存在差異,包括矢量高精地圖、柵格圖、激光雷達佔位圖、反射率圖等,但有一點是一致的:與傳統導航電子地圖相比,自動駕駛地圖的內容、形態、製作工藝等存在較大差別,且複雜度更高。

在自動駕駛地圖中,不同數據內容所需的精度要求是不同的,如車道、綠化帶等。另一個令人關注的是更新問題——自動駕駛地圖的更新頻率要比傳統導航電子地圖高得多。

按國際通行標準,自動駕駛可分為六級,分別以L0-L5 從低到高表示。其中L3級將實現有條件的全自動駕駛,達到L5 級時將實現在所有道路及情況下的完全自動駕駛。顯然,從未來發展來看,自動駕駛地圖行業還將迎來更加強勁的市場動能:當前各大圖商所製作的自動駕駛地圖大多數是面向L3級及以下自動駕駛汽車。從L3到L4再到L5,隨著自動駕駛技術難度的遞增,對所依賴地圖的需求也將發生質的飛躍。


全域城市級自動駕駛的“德清示範”

浙江德清,因2018年11月首屆聯合國世界地理信息大會在此舉行而家喻戶曉。2019年,浙江省發改委印發《德清縣創建省級自動駕駛與智慧出行示範區實施方案(2019~2020年)》,德清成為全域城市級自動駕駛與智慧出行示範區及國家級車聯網先導區。

據有關人士介紹,德清的全域城市級自動駕駛與智慧出行示範區包括建設智能基礎設施建設先行區、全域城市級自動駕駛測試區、自動駕駛應用示範區、自動駕駛和智慧出行產業集聚區、智能交通與自動駕駛規制創新區。

德清縣採用政府引導和社會投資相結合的方式,在全縣進行5G、車聯網、感知網絡等基礎設施建設,實現5G通信網絡在城鄉全覆蓋。進行道路基礎設施智能化改造,規劃建設衛星地面增強站、LTE-V2X、5G-V2X 路側單元,實現交通道路通信設施、視頻監控設施、交通信號燈、交通標識標線等互聯互通,具備路網全域感知能力,滿足車路協同和高級別自動駕駛測試與應用需求。

同時,規劃建設封閉式測試區和開放道路測試區,形成完備的“封閉測試區-開放測試道路-應用場景區”三層測試驗證能力,為自動駕駛和智慧出行提供真實有效的測試和應用環境。以測試區和場景建設為依託,在全縣開展較大規模、多領域、多場景應用和商業化示範,推動L3級別及以上自動駕駛車輛在公交、物流、網約車、特種作業車輛、景區巴士等10種以上特定場景下的示範和商業化應用。以自動駕駛測試和商業化應用為核心,實現產業上下游聯動發展,聚集國內外一批企業、高校和科研機構落戶德清,吸引行業資源、資金和高端人才集聚,形成產業集群。

針對自動駕駛測試與應用,德清縣搭建研究平臺,在流程再造、標準制定、相關法律等方面率先進行研究,形成研究成果,為自動駕駛技術未來商業化應用、智能交通與智慧城市建設提供判斷依據,也為國家在技術路線選擇、戰略規劃、法律政策等方面決策提供參考。

如今,地理信息技術已經滲透到德清全域城市級自動駕駛與智慧出行示範區及國家級車聯網先導區建設的方方面面。比如城市高精度數字路網為自動駕駛提供超視距感知信息,北斗地基增強定位系統為自動駕駛提供道路及路口快速定位、路徑分析等高精度定位綜合服務。而德清地理信息產業園擁有涵蓋裝備製造、芯片研發、數據生產、產品開發、軟件研製和信息服務完整的地理信息產業鏈,這些都可為示範區城市出行數據中心、地理信息網建設提供支撐。

2019年11月,“德清自動駕駛與智慧出行示範區自動駕駛基礎地理信息數據成果”在第十三屆中國智慧城市大會上隆重發布,這也是全國首個城市級自動駕駛基礎地理信息成果。

據負責這一項目的浙江省第一測繪院高級工程師毛衛華介紹,其成果主要是德清縣城市級自動駕駛與智慧出行示範區城區場景範圍內100公里自動駕駛基礎地理信息數據及產品規格說明書。在近一年的探索實踐中,項目建立了自動駕駛基礎地理信息數據模型/標準、構建了自動駕駛基礎地理信息數據生產工藝流程、應用了多項自動駕駛基礎地理信息數據輔助生產技術。

“項目成果整體反饋非常好,但同時,客戶也對自動駕駛地圖提出了一些具體要求:希望自動駕駛數據採集、製作和更新的週期儘量縮短,如施工路段的地圖數據更新時間是否保證1~2天內,甚至實時。”毛衛華說。


自動駕駛地圖應用面臨諸多挑戰

實踐是發現問題和解決問題的最佳途徑。

毛衛華認為,當前需要突破的關鍵技術主要集中在兩方面:一類是與提升效率、控制成本相關的技術,涉及傳感器成本的降低、數據處理自動化程度以及數據處理速度的提高,目前算法、人工智能、機器學習是主要研究方向;另一類是如何快速發現路況變化,實時更新自動駕駛基礎地理信息數據的技術,目前以大數據分析、眾包採集更新的方式來解決該問題是比較熱門的研究方向。

與技術相比,法規和政策更是自動駕駛地圖產業發展面臨的重要挑戰。

作為一名基層人員,毛衛華希望,與自動駕駛領域高精度自動駕駛基礎地理信息數據採集生產應用相關的安全、保密政策及法律法規能加快建立健全,對自動駕駛產業的發展進行規範和引導;在保障國家安全的前提下,開放部分與自動駕駛密切相關的敏感信息。

自動駕駛地圖的法規政策問題在國際上一直存在,只是各國尚未針對自動駕駛地圖進行專門立法,自動駕駛地圖的製作和使用仍然適用於各國測繪地理信息法律法規。根據2016年出臺的《關於加強自動駕駛地圖生產測試與應用管理的通知》,我國也仍然將自動駕駛地圖作為導航電子地圖進行管理,但這一與傳統意義上的導航電子地圖有了較大差異的新生事物,還存在諸多亟待解決的問題。目前,企業普遍比較關心的主要有數據採集使用管理、內容和標準、安全保密、公開地圖內容表示等。同時,在《國家地理信息產業發展規劃(2014~2020年)》等規劃中均沒有涉及自動駕駛地圖內容,希望能研究出臺自動駕駛地圖國家層面的產業發展規劃,引領這一新興業態的健康發展。


攜手推進高精地圖產業發展

問題是時代的聲音,問題是工作的導向。解決這些自動駕駛地圖產業發展中的問題,唯有調動各方力量和資源攜手共進。

在2019年8月5日自然資源部召開的地理信息企業家座談會上,自然資源部就表達了對自動駕駛地圖這一地理信息新產品、新業態的高度重視。

就在2019年的最後一天,國家智能網聯汽車創新中心建設啟動會暨車聯網和自動駕駛地圖應用試點簽約活動在北京經濟技術開發區舉行——自然資源部與工信部、北京市政府將在此基礎上進一步通力合作,在確保地理信息安全的前提下,支持北京市在北京國家智能汽車與智慧交通(京冀)示範區亦莊基地封閉測試場,以及北京經濟技術開發區內選定的開放道路針對自動駕駛地圖在政策、管理和技術等方面開展創新和試點工作。

據瞭解,自然資源部以“支持創新、包容審慎,先試先行”為原則,在守住國家安全底線、尊重經濟和技術規律的基礎上,從制約產業發展的難點入手,一方面著重研究涉及國家安全的地理信息數據向產業界開放的邊界,把握好尺度,做到既保障國家安全,又能讓產業界最大限度地利用公共地理信息資源,拓展產業發展空間;另一方面,通過研究行業監管政策的調整與改革,不斷激發市場活力,促進企業間的良性競爭與合作,使市場在資源配置中起決定性作用。

據有關人士透露,自然資源部正委託武漢大學、同濟大學、北京建築大學等單位對有關行業標準進行制修訂。目前,自動駕駛地圖保密處理技術適用性論證已經完成,相關的資質規定正在修訂當中。

其實,未來涵蓋自動駕駛在內的“智慧出行”,對地理信息的需求將包含方方面面,除地圖服務外,還需要未來全球導航衛星系統提供高精度、抗干擾的實時定位服務,需要低成本的慣性導航系統、激光雷達測距系統等等,這些都是地圖測繪行業未來需要努力的方向。

中國測繪學會副理事長兼秘書長彭震中在2019年12月召開的一次以“中國智能駕駛與高精地圖協同創新”為主題的研討會上表示,隨著智能汽車和自動駕駛行業的快速發展,對地圖和高精度定位的技術升級和跨界融合提出了挑戰。“這也是繼導航電子地圖和互聯網地圖之後又一次對地圖測繪行業在認知、技術、融合和產業發展上的一次機遇。”

“政、事、企在技術儲備、組織和協調各方力量上各有優勢和側重,在集聚資源、攻關克難上各有所長。我們要站在國家立場和自然資源管理的新平臺上,以開放的心態,推動不同部門、不同單位、不同科研機構、不同企業之間的合作,動員和調動各方力量和資源,共同推進自動駕駛地圖工作,為中國自動駕駛產業發展作出貢獻。”一位業內人士表示。


記者:周飛飛


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