高精度地圖如何為自動駕駛實現(xiàn)精確定位

　　乘著自動駕駛的這股熱風，ADAS概念越來越為人們所熟知，ADAS產(chǎn)品也越來越普及，車廠與供應商們也都腦洞大開不斷研發(fā)各種新的ADAS產(chǎn)品，提供越來越安全、輕松、環(huán)保的駕駛體驗。例如：ACC、FCW、LKA、前車燈跟隨等等。

　　ADAS的實現(xiàn)離不開車輛上的各種如攝像頭和雷達等感知傳感器，但無論是多么豪華的傳感器都是有其感知的局限性，或者稱為感知范圍。如果能夠讓車輛獲取到更遠地方的數(shù)據(jù)，那么ADAS的功能必然可以得到增強。

　　如何得到遠方的數(shù)據(jù)呢？

　　在目前的技術(shù)條件下，獲取遠方數(shù)據(jù)的方式有很多，比如V2X技術(shù)，通過前方車輛或道路兩旁的V2X設(shè)備想車輛發(fā)送路況信息；

　　又或者通過云技術(shù)也可以實現(xiàn)，從云端下發(fā)車輛收集的道路信息。但是這些方式都存在建設(shè)成本相對較高、建設(shè)周期長的問題。

　　這時候地圖被人們發(fā)掘出來，經(jīng)過導航軟件的普及歐美、日本、中國的電子地圖實際上基本比較成熟，由于ADAS對地圖的精度要求不是很高，和普通的導航電子地圖精度要求差不多，只不過需要追加一些ADAS屬性，比如曲率、坡度、Heading Angle、更加精確的車道數(shù)量等屬性，制作成本相對不高。地圖在ADAS系統(tǒng)中是作為一種特殊的傳感器融入系統(tǒng)的（Map Sensor），提供道路先驗知識。

　　目前應用比較成功的寶馬ASR（Adaptive Speed Recommendation），ASR在減速的區(qū)域，會提前50-300米提醒用戶減速，提前提醒的距離會依據(jù)目前車速、汽車剎車速度及司機反映時間。 在有轉(zhuǎn)彎（curve）的路段，要考慮路寬、車道數(shù)目、整個路況等，ASR會綜合以上因素計算合理的汽車速度。

　　ADAS系統(tǒng)包括感知系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，地圖信息如何在車輛的各個子系統(tǒng)中傳輸。為了消除各圖商、ADAS零部件供應商之間協(xié)議的差異，并且更有利于ADAS地圖的推廣。圖商、車廠、ADAS零部件供應商聯(lián)合起來成立了ADASIS Forum制定地圖與ADAS系統(tǒng)之間的通信協(xié)議，也就是ADASIS。

　　ADASIS全稱Advanced Driver Assistance Systems Interface Specifications，即是ADAS的接口說明。ADASIS定義了地圖在ADAS中的數(shù)據(jù)模型及傳輸方式，以CAN作為傳輸?shù)耐ǖ馈，F(xiàn)在DASIS Forum被劃入ERTICO（ITS Europe，歐洲的智能交通組織）。

　　目前ADASIS已經(jīng)發(fā)布了v1和v2版本。

　　在ADASIS v1中，系統(tǒng)會根據(jù)車輛當前位置以及最終目的地，提取所有的路徑規(guī)劃方案，將其中最為優(yōu)先的路徑稱為最可能路徑，而其他方案為備份方案。所有的方案都會被提取并進行重構(gòu)，并最終給出選擇哪條路徑以及如何駕駛通過的建議，傳遞到不同的ADAS系統(tǒng)中，導致系統(tǒng)中傳遞的數(shù)據(jù)量過大，并沒有真正被車廠量產(chǎn)，相反，越來越多的企業(yè)擯棄v1而推出了自己的通信方案。v1并不是一個成熟的協(xié)議，但驗證了技術(shù)可行性。

　　由于ADASIS v1的不成熟嚴重影響了ADASIS的推行。所以ADASIS Forum開始討論為什么其他企業(yè)不愿意使用ADASIS v1。最終，在排除企業(yè)內(nèi)部因素之外，分析出這些企業(yè)不愿意使用v1的最主要原因在于標準過于復雜。復雜的通訊協(xié)議以及要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)過多，會讓開發(fā)者在數(shù)據(jù)提取單元與重構(gòu)單元上花費大量的時間與成本，尤其是在量產(chǎn)車型上，這顯然是不被車廠接受的。因而，ADASIS Forum著手準備ADASIS v2（第二版ADASIS），著重在降低系統(tǒng)占用的CAN總線資源，以及使用最小原則提取并重構(gòu)數(shù)據(jù)。目前ADASIS v2已經(jīng)被多家車廠采用。

　　宏觀上ADASIS v2結(jié)構(gòu)中包含以下幾個部分：

　　ADAS Horizion Provider：地圖信息提供者，負責數(shù)據(jù)組織與發(fā)送

　　ADAS Protocol：ADASIS協(xié)議

　　ADAS Application（ADAS Horizion Reconstructor）：ADAS應用，負責數(shù)據(jù)接收與解析及數(shù)據(jù)的使用。

　　CAN Bus作為信息傳送的通道

　　在ADASIS v2中，傳輸依照單路徑（Path）概念。也就是傳遞數(shù)據(jù)的時候只選擇最有可能行駛的一條路徑（實際上是地圖上規(guī)劃出來的路徑），對于可能存在的備選路徑，則以路徑中的交叉路口（stub）來表示。每個交叉路口之間的路徑稱之為路段，路段被視為構(gòu)成路徑的基本單元，以每一個路段為單位，再進行數(shù)據(jù)的分析與利用。

　　ADASIS v2 Data Model

　　路段上屬性則通過Profile和Segment來描述。Segment描述路段大部分相同的屬性，Profile則描述剩余的屬性，同時對屬性數(shù)據(jù)進行壓縮。另外傳輸數(shù)據(jù)時也不是每次發(fā)送所有數(shù)據(jù)，而是查詢到數(shù)據(jù)變更或有新的數(shù)據(jù)才發(fā)送。這種數(shù)據(jù)組織與發(fā)送的方式去掉了大量冗余數(shù)據(jù)，減輕了通信負荷。

　　最后還有Position用來實時描述當前位置。

　　ADAS Horizion Provider遵循ADASIS協(xié)議將以上信息發(fā)送到CAN總線上。ADAS Application（ADAS Horizion Reconstructor）選擇性的從CAN總線上獲取自己有用的信息，重構(gòu)地圖，完成自己的應用。這樣一來，ADAS地圖數(shù)據(jù)可以有效的傳輸?shù)绞褂枚?，并且車輛改造最小，對CAN總線的影響也最小，最重要的是一切都是符合車規(guī)要求。

　　不過，隨著地圖數(shù)據(jù)量的豐富，尤其進入到高精度地圖時代，以及今后ADAS或自動駕駛的需要，都會對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和傳輸頻率提出更高要求，這時ADASIS v2也顯現(xiàn)出他的不足。好在ADASIS Forum也在研究ADASIS v3，以及基于車身以太網(wǎng)的傳輸方式，所以對于未來的實現(xiàn)方式，我們拭目以待。