構(gòu)建基于Appolio的高精度地圖解決方案

周勇 劉尚魁

摘要

Appolto（阿波羅）是一個(gè)開放的，完整的，安全的平臺(tái)，將幫助汽車行業(yè)及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域合作伙伴結(jié)合車輛和硬件系統(tǒng)，快速搭建一套屬于自己的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。Appollo開放式平臺(tái)，提供技術(shù)領(lǐng)先，覆蓋廣，高自動(dòng)化的高精高精地圖服務(wù)，全球唯一開放，擁有海量數(shù)據(jù)的仿真引擎，全球開放數(shù)據(jù)量第一，基于深度學(xué)習(xí)自動(dòng)駕駛算法End-To-End。

【關(guān)鍵詞】無人駕駛 系統(tǒng)設(shè)計(jì) GIS Appollo

1 引言

人類大部分的信息與地理信息有關(guān)一而地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS），是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理空間數(shù)據(jù)和管理人員共同組成的，利用電子計(jì)算機(jī)以及其外部設(shè)備，采集、存儲(chǔ)、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間和地球有關(guān)的空間信息系統(tǒng)。GIS在各個(gè)信息服務(wù)領(lǐng)域的深入廣泛應(yīng)用將是不可阻擋的趨勢，Appollo是GIS在無人駕駛系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。無人駕駛系統(tǒng)中Appollo能為用戶提供高精度的地圖解決方案，高精度的地圖解決方案是GIS發(fā)展難點(diǎn)與方向。

2 Appollo功能

2.1 高精度地圖VS傳統(tǒng)地圖

傳統(tǒng)地圖能夠擁有導(dǎo)航路勁規(guī)劃，擁堵信息提示，多條路勁規(guī)劃的時(shí)間等信息，甚至可以獲取路口是否有信號(hào)燈，道路上是否有測速照相等信息。高精度地圖更包含了大量駕駛輔助信息，其中最重要的就是道路網(wǎng)的精確三維表征，比如交叉路口的布局和路標(biāo)位置等信息，搞精度地圖還包含了很多語義信息，包括信號(hào)燈顏色定義，道路限速信息，車輛轉(zhuǎn)彎開始位置等等。高精度地圖區(qū)別于傳統(tǒng)地圖的一個(gè)重要特征就是精度，傳統(tǒng)地圖只有米級(jí)的精度，對(duì)于車輛來說，米級(jí)的精度是完全不夠的。高精度地圖做到了厘米級(jí)的精度，這對(duì)于確保無人駕駛的安全性至關(guān)重要。

2.2 地圖與定位，感知和規(guī)劃的關(guān)系

高精度地圖是無人駕駛的核心組成部分，很多模塊都依賴于高精度地圖。高精度地圖的一個(gè)重要功能就是自定位，拿定位和拼圖來打比方，當(dāng)你拿到一小塊拼圖，你是否能在地圖中找到這個(gè)拼圖的所在位置呢？無人駕駛需要知道自己所在的地圖位置，首先車輛就需要尋找地標(biāo)，車輛通過攝像頭，雷達(dá)等傳感器獲得的信息同高精度地圖上已知地標(biāo)進(jìn)行比較。這一匹配過程需要經(jīng)過預(yù)處理，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)融合這幾個(gè)復(fù)雜的過程。預(yù)處理來消除不準(zhǔn)確或質(zhì)量差的數(shù)據(jù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將來自不同視角的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標(biāo)系，借助數(shù)據(jù)融合可以將來自各種車輛的傳感器數(shù)據(jù)合并。定位就是通過這幾個(gè)復(fù)雜的過程完成的，通過高精度地圖可以讓車輛了解自己的位置。無人駕駛車可以使用高精度地圖來幫助感知，車輛的傳感器就是人類的眼睛，耳朵，但同樣會(huì)受到外界環(huán)境條件的影響，比如惡劣環(huán)境和夜間等。另外如果遇到障礙物，感知是無法了解障礙物背后的物體。正因?yàn)槿绱耍环矫娴貓D可以幫助傳感器提前預(yù)知事物位置，另一方面地圖可以幫助傳感器縮小檢測范圍，即讓傳感器僅檢測感興趣區(qū)域（ROI）。ROI可以提高傳感器檢測精度和速度，可以節(jié)約計(jì)算資源。高精度地圖可以幫助車輛尋找合適的行車路線，可以幫助確定不同路線的選擇，還能確定道路上其他車輛將來的位置。比如高精度地圖已經(jīng)精確到車道線，所以車輛盡可能沿著車道中心線行駛，比如在人行橫道，減速帶等區(qū)域，通過高精地圖可以提前預(yù)知，提前減速，比如前方遇到障礙物，需要變道，高精度地圖可以幫助縮小選擇范圍，獲得最佳變道方案。

2.3 高精度地圖構(gòu)建

高精度地圖轉(zhuǎn)為無人駕駛設(shè)計(jì)，提供了道路定義，交叉路口，交通信號(hào)，車道規(guī)則以及汽車導(dǎo)航的其他元素，可以為無人駕駛方面提供多方面的幫助。比如高精度地圖記錄了信號(hào)燈的精確位置和高度信息，從而降低了感知難度。地圖更新是高精度地圖中一項(xiàng)重要的工程，需要很多作業(yè)車輛，對(duì)高精度地圖進(jìn)行不斷的驗(yàn)證和更新，同時(shí)要達(dá)到厘米級(jí)的精度，這需要非常高的制圖技術(shù)。高精度地圖有很多格式，不同的格式就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不兼容，為了便于共享，Apollo采用了OpenDrive格式，這是行業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)格式。高精度地圖的構(gòu)建由五個(gè)過程組成：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，對(duì)象檢測，手動(dòng)驗(yàn)證和地圖發(fā)布。數(shù)據(jù)采集是一個(gè)巨大的工程，Apollo擁有近300輛專業(yè)車輛用于數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)采集車不僅僅用于數(shù)據(jù)采集，對(duì)于地圖的維護(hù)更新也非常重要，它可以隨時(shí)的更新地圖數(shù)據(jù)。專業(yè)車輛具有角度的傳感器，比如GPS、慣性測量單元（IMU）、激光雷達(dá)和攝像機(jī)，Apollo定義了一個(gè)硬件框架，將這些傳感器集成到單個(gè)自主系統(tǒng)中，通過將這些數(shù)據(jù)的融合，最終生成高精度地圖。數(shù)據(jù)處理是指對(duì)手機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類以及清洗的過程，以獲得沒有任何語義信息或注釋的初始地圖模板。對(duì)于對(duì)象檢測，Apollo團(tuán)隊(duì)使用人工智能來檢測靜態(tài)對(duì)象并對(duì)其進(jìn)行分類，包括車道線、交通標(biāo)志甚至電線桿。手動(dòng)驗(yàn)證可以確保自動(dòng)地圖創(chuàng)建過程正確并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過了上述過程的處理，地圖可以進(jìn)行發(fā)布，除了發(fā)布高精度地圖，Apollo還發(fā)布了采用自上而下視圖的相對(duì)定位地圖以及三維點(diǎn)云地圖。在構(gòu)建和更新地圖的過程中，Apollo使用了眾包，任何人都可以通過百度發(fā)布的工具參與制作高精度地圖的任務(wù)，Apollo高精度地圖眾包可以通過智能手機(jī)、智能信息娛樂系統(tǒng)甚至是其他無人駕駛車來實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)

提出一種基于Appolto的高精度地圖設(shè)計(jì)方案，采用了Apollo的GIS方案，引用先進(jìn)的技術(shù)方案，進(jìn)而為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠應(yīng)用提供了保障。目前GIS技術(shù)在智慧交通行業(yè)已經(jīng)使用日趨成熟，而高精度的GIS解決方案成為大家努力的方向。

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