電子地圖分析與導航高精度地圖與自動駕駛《電子地圖分析與導航》課程組目錄CONTENTS自動駕駛概述高精度地圖在自動駕駛中作用0102自動駕駛概述01一、自動駕駛級別劃分自動駕駛汽車（Autonomousvehicles）又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、輪式移動機器人，是一種通過電腦系統實現無人駕駛的智能汽車。自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。01自動駕駛概述美國高速交通安全管理局（NHTSA）及美國機動車工程師協會（SAE）將汽車自動化定義為以下幾個層次：01自動駕駛概述一、自動駕駛級別劃分一個成熟的自動駕駛系統應具有如下功能：(1)自身位置識別，根據行駛目標及途中情況，規劃、修改行車路線；(2)可靠識別行車路線，可通過自動轉向控制使自身按規定路線準確穩定行駛；(3)行駛過程中的各種車輛控制，可通過實現車速調節、車距保持、換道、超車等各種必要的基本操作；(4)夠確保行駛安全，按時到達目的地；(5)能夠適應不同的行駛環境。01自動駕駛概述一、自動駕駛級別劃分Level0（無自動化）:由人類駕駛者全權操作汽車，在行駛過程中可以得到警告和保護系統的輔助。Level1（駕駛支援）:通過駕駛環境對放線盤和加減速中的一項操作提供駕駛支援，對其他的駕駛動作都由人類駕駛員進行操作。Level2（部分自動化）：通過駕駛環境對方向盤和加減速中的多項操作提供駕駛支援，其他的駕駛動作都由人類駕駛員進行操作。Level3（有條件自動化）:由無人駕駛系統完成所有的駕駛操作。根據系統請求，人類駕駛者提供適當的應答01自動駕駛概述一、自動駕駛級別劃分Level4（高度自動化）:由無人駕駛系統完成所有的駕駛操作。根據系統請求，人類駕駛者不一定需要對所有的系統請求作出應答，限定道路和環境條件等。Level5（完全自動化）：由無人駕駛系統完成所有的駕駛操作。人類駕駛者在可能的情況下接管。在所有的道路和環境條件下駕駛。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術需求自動駕駛的實現要求外部感應采集裝臵、汽車控制系統等多系統的相互配合。這一功能的實現首先要求外部感應和采集裝臵，如雷達、激光、攝像頭、車身傳感器等，廣泛識別汽車自身及周邊環境信息，并采集在集成系統中、以幫助完成對汽車行駛狀態的預判和決策；做出決策后，決策信息將進一步傳達至汽車電子控制系統、最終完成對汽車行駛行為的控制和執行。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術需求由于車聯網功能和智能交通系統的發展，自動駕駛技術也與交通基礎設施更加密切相連。自動駕駛功能的實現，不僅依賴于汽車自身識別和采集到的信息，也能通過與智能路網在云端相連接、從而實現交通信息、環境信息的共享，減少不必要的重復采集，使得行車決策的生成更加準確快捷。自動駕駛的產品與技術主要包括三個方面，分別是識別技術、決策技術和控制技術。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術需求識別技術識別技術能夠分辨并采集車身和環境的大量數據，形成行車決策的信息池。識別技術主要通過外部傳感器實現，包括雷達傳感器、激光測距儀、圖像攝像頭、紅外夜視儀等環境傳感設備以及胎壓傳感器等車身狀態傳感設備。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術需求決策技術決策技術能夠依據采集到的數據，判斷汽車行駛狀態和環境情況，從而做出下一步的行車決策。決策技術主要通過將決策算法灌注入集成芯片來實現。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術需求控制技術控制技術能夠接受行車決策，并根據決策系統給出的行車命令控制車身行為，以實現自動駕駛動作。控制技術主要通過汽車電控組件實現，包括電子穩定控制系統ESP、輔助駕駛系統ADAS等，其基礎技術本身已發展較為成熟，待與決策系統向連接、從而實現更精確的控制。車聯網技術是汽車自動駕駛的關鍵。能夠把所有的實時路況和每輛車的實時位置信息都記錄在網絡中，協調統籌每輛車的行駛，為每輛車安排合理路線，避免擁堵和交通事故的發生，能夠很大程度上提高自動駕駛的可靠性。01自動駕駛概述高精度地圖在自動駕駛中作用02我們知道，高精度電子地圖的主要服務對象是自動駕駛系統，即機器駕駛員。和人類駕駛員不同，機器駕駛員缺乏人類與生俱來的視覺識別、邏輯分析能力。人可以很輕松、準確的利用圖像、GPS定位，鑒另幢礙物、人、交通信號燈等，但這些對當前的機器人來說是非常困難的任務。02高精度地圖在自動駕駛中作用借助高精度地圖能夠擴展車輛的靜態環境感知能力，為車輛提供其他傳感器提供不了的全局視野，包括傳感器監測范圍外的道路、交通和設施信息。高精度地圖面向自動駕駛環境采集生成地圖數據，根據自動駕駛需求建立道路環境模型，在精確定位、基于車道模型的碰撞避讓、障礙物檢測和避讓、智能調速、轉向和引導等方面都可以發揮重要作用，是自動駕駛的核心技術之一。02高精度地圖在自動駕駛中作用高精度地圖能夠承載更多的路況信息，因此對于自動駕駛系統而言，其可以提前獲知相關信息，相比雷達、攝像頭之于自動駕駛汽車就像眼睛而言，高精度地圖帶給自動駕駛汽車的就像是對前方的記憶。完全自動駕駛階段地圖精度則需要達到厘米級的精度。02高精度地圖在自動駕駛中作用自動駕駛技術對于地圖更新速度的需求也很高，更新速度高車輛才能夠具有等同于人類，甚至是超越人類的判斷時間，地圖資源的更新會通過云技術在線升級，對網絡線上資源提出更高要求。從現階段看，對于自動駕駛而言，沒有了高精度地圖的輔助，主要依靠各類傳感器對路面進行監測的自動駕駛試驗車一旦遇到天氣出現問題，無異于盲人摸象。因此，其勢必需要另外一種輔助信息作為獲知手段，而高精度地圖便是其中重要一環。02高精度地圖在自動駕駛中作用高精度地圖在應對自動駕駛的地圖匹配、路徑規劃、特殊路況(如黑夜、雨、雪、霧霾等惡劣天氣)行駛,發揮著不可替代的作用。雖然自動駕駛汽車利用傳感器，如雷達、激光雷達、攝像頭等，能夠探測車輛周圍情況，但對于整個空間環境的感知能力還是不夠。我們可以想象一只螞蟻正在穿過草叢，卻只能用觸角接觸一片片葉子從而記錄路線。如果這時候有高精度地圖，那么就能知道這塊草坪的每一條路線，并精確定位出里面的每塊巖石、車輪開過的痕跡和小昆蟲。高精度地圖可以減少，甚至消除傳感器帶來的誤差。當智能駕駛級別提升到L3級別之