這里所指的地圖，是機(jī)器人環(huán)境當(dāng)中的地理地圖。我們?nèi)祟?lèi)構(gòu)建并使用地圖，從而根據(jù)地圖導(dǎo)航在城市當(dāng)中暢行無(wú)阻，機(jī)器人也是如此。但機(jī)器人比人類(lèi)更優(yōu)勢(shì)的地方在于他們的記憶力非常驚人，可以記住每一個(gè)車(chē)道標(biāo)志，而且細(xì)節(jié)精確，這是你我都無(wú)法做到的。正是有了這個(gè)不公平的優(yōu)勢(shì)，他們才能變成無(wú)人駕駛汽車(chē)。

地圖的用處很多，除了我們熟知的定位功能外，它還能幫助無(wú)人駕駛汽車(chē)預(yù)先規(guī)劃路線(xiàn)和行車(chē)操作，輔助感知系統(tǒng)準(zhǔn)確識(shí)別交通標(biāo)識(shí)等。所以，了解高精度地圖對(duì)學(xué)習(xí)無(wú)人駕駛而言至關(guān)重要。

高精度地圖VS傳統(tǒng)地圖

當(dāng)你開(kāi)車(chē)導(dǎo)航的時(shí)候，導(dǎo)航地圖會(huì)向我們推薦一條或幾條路線(xiàn)，有些地圖甚至?xí)@示這些路線(xiàn)是否擁堵，以及每條路線(xiàn)要花費(fèi)的時(shí)間。獲得這些信息后，你必須根據(jù)地圖提供的信息決定是否直行和轉(zhuǎn)彎，并對(duì)周?chē)鸟{駛環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，可能還要考慮交通管制：信號(hào)燈、限速標(biāo)志等。

無(wú)人駕駛汽車(chē)缺乏人類(lèi)駕駛員固有的視覺(jué)和邏輯能力。比如：你可以根據(jù)看到的東西和 GPS 提供的信息確定你自己的位置；還能輕松準(zhǔn)確地識(shí)別障礙物、其他車(chē)輛、行人和交通信號(hào)燈。但這對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。正因如此，高精度地圖是當(dāng)前無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)不可或缺的一部分。

高精度地圖包含大量的駕駛輔助信息。最重要的信息是依托道路網(wǎng)的精確三維表征。例如交叉路口局和路標(biāo)位置。

高精地圖還包含很多語(yǔ)義信息。地圖上可能會(huì)報(bào)告通信交通燈上不同顏色的含義，它可能指示道路的速度限制，以及左轉(zhuǎn)車(chē)道開(kāi)始的位置。

高精地圖最重要的特征之一是精度，高精度地圖能使車(chē)輛達(dá)到厘米級(jí)的精度這對(duì)確保無(wú)人駕駛汽車(chē)的安全至關(guān)重要。手機(jī)上的導(dǎo)航地圖只能達(dá)到米級(jí)的精度，想象一下一兩米有多遠(yuǎn)：如果車(chē)輛偏離一兩米，可能會(huì)阻礙交通及人行道，并且可能發(fā)生觸碰。

高精度地圖與定位

高精度地圖是 Apollo 自動(dòng)駕駛平臺(tái)的核心，無(wú)人駕駛汽車(chē)的許多其他模塊都依賴(lài)于高精度地圖。我們要在高精度地圖上進(jìn)行定位，這就意味著我們需要弄清楚我們?cè)诘貓D上的位置。

我們可以將定位與拼圖進(jìn)行比較。如果我同時(shí)為你提供地圖和地圖上的一小塊，我們并不能在地圖上快速找到這一小塊的確切位置，但無(wú)人駕駛汽車(chē)必須迅速確定以了解自己在地圖上的確切位置。

首先，車(chē)輛會(huì)尋找地標(biāo)。我們可以使用從各類(lèi)傳感器收集的數(shù)據(jù)，如攝像機(jī)圖像數(shù)據(jù)、以及激光雷達(dá)手機(jī)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)查找地標(biāo)。車(chē)輛將其收集的數(shù)據(jù)與其高精度地圖上已知的地標(biāo)進(jìn)行比較。這一匹配過(guò)程需要預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合的復(fù)雜過(guò)程。

預(yù)處理消除了不準(zhǔn)確或質(zhì)量差的數(shù)據(jù)，坐標(biāo)變換將來(lái)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，可將來(lái)自各種車(chē)輛和傳感器的數(shù)據(jù)合并。從而精確定位自己的所處的位置。

一旦無(wú)人駕駛汽車(chē)高度精確的定位了自身的位置，定位任務(wù)也就完成了。整個(gè)過(guò)程取決于地圖，正因如此，車(chē)輛需要高精地圖以便知道它處于什么位置。

高精度地圖與感知

無(wú)人駕駛汽車(chē)可以使用高精度地圖來(lái)幫助感知。人有眼睛和耳朵，但都有距離限制，我們無(wú)法看到或聽(tīng)到太遠(yuǎn)的事物，無(wú)人駕駛汽車(chē)的傳感器也會(huì)受到類(lèi)似的限制。

攝像機(jī)、激光雷達(dá)和雷達(dá)探測(cè)物體的能力在超過(guò)一定距離后都會(huì)受到限制，在惡劣的天氣條件或夜間，傳感器識(shí)別障礙物的能力可能會(huì)進(jìn)一步受到限制。另外，當(dāng)汽車(chē)遇到障礙時(shí)，傳感器無(wú)法透過(guò)障礙物來(lái)確定障礙物后面的物體。在這種情況下，高精度地圖可以將交通信號(hào)燈的位置提供給軟件棧的其余部分，幫助汽車(chē)做出下一個(gè)決策。

同時(shí)，地圖可幫助傳感器縮小檢測(cè)范圍。例如，高精度地圖可能會(huì)告知我們?cè)谔囟ㄎ恢脤ふ彝＼?chē)標(biāo)志，傳感器就可以集中在該位置檢測(cè)停車(chē)標(biāo)志，這被稱(chēng)為感興趣區(qū)域或 ROI。ROI 可以幫助我們提高檢測(cè)精確度和速度，并節(jié)約計(jì)算資源。

高精度地圖與規(guī)劃

正如定位和感知軟件依賴(lài)于高精度地圖那樣，規(guī)劃軟件也是如此。高精度地圖可以幫助車(chē)輛找到合適的行車(chē)空間，還可以幫助規(guī)劃器確定不同的路線(xiàn)選擇，并幫助軟件確定道路上其他車(chē)輛在將來(lái)的位置。

例如，高精度地圖可幫助車(chē)輛識(shí)別車(chē)道的確切中心線(xiàn)，這樣車(chē)輛可以盡可能地靠近中心行駛，在具有低速限制、人行橫道或減速帶的區(qū)域，高精度地圖能讓無(wú)人駕駛汽車(chē)提前查看并預(yù)先減速。更重要的是，如果前方有障礙物，車(chē)輛可能需要變道，高精度地圖可以幫助車(chē)輛縮小選擇范圍，以便選擇最佳方案。