认识高精地图与自定位技术
汽车智能传感器技术与应用
一、课程导入
导航电子地图以GPS导航设备为依托，融入计算机技术、地理信息系统(GIS)技术、三维（3D）技术，以数字方式存储和查阅，可进行地理信息定位显示、索引、计算、引导，主要用于路径规划和导航。
一位客户在咨询手机的导航电子地图与车载自动驾驶的高精地图有何区别，这时你的领导安排你向这位客户做讲解，让客户能够了解高精定位的特点和作用。
高精地图应用示例
二、学习目标
三、高精地图的定义
高精地图就是精度更高、数据维度更多的电子地图。精度更高体现在精确到厘米级别，数据维度包括：道路数据，如车道线的位置、类型、宽度、坡度和曲率等车道信息；车道周边的固定对象信息，如交通标志、交通信号灯等信息，车道限高、下水道口、障碍物及其他道路细节，防护栏数目、道路边缘类型、路边地标等基础设施信息。
3.1高精度地图的定义
高精度地图
三、高精地图的定义
高精地图与导航电子地图的区别主要有以下几方面：使用对象、精度、数据维度、功能、数据的实时性以及所属系统。
3.2高精地图与导航电子地图的区别
区别
导航电子地图
高精度地图
使用对象
驾驶员，有显示
自动驾驶系统，无显示
精度
米级别，商用GPS精度为5m
厘米级别，可达10~20cm级别
数据维度
道路级别的数据道路形状、坡度、曲率、铺设、方向等
车道属性相关（车道线类型、车道宽度等）数据更有诸如高架物体、防护栏、树、道路边缘类型、路边地标等大量目标数据，能够明确区分车道线类型、路边地标等细节
功能
辅助驾驶的导航功能
为自动驾驶提供自变量和目标函数的功能
数据的实时性
更新频率快，动态数据的更新频率为1秒
更新频率慢，静态数据更新频率为1个月
所属系统
信息娱乐系统
车载安全系统
四、高精地图的组成
高精地图的图层按自动驾驶中所起的作用大致可以化为三层：
动态图层
定位图层
车道级路网图层
四、高精地图的组成
4.1车道级路网图层——导航规划
主要是对路网精确的三维表征（可达到厘米级精度）进行描述，并存储为结构化数据，主要可分为道路数据和车道周边的固定对象信息。
四、高精地图的组成
4.2定位图层——车辆定位
该层所包含的元素取决于自动驾驶汽车采用何种传感器来匹配定位图层进行定位
四、高精地图的组成
现阶段对于高精地图动态图层需要哪些信息要素也还没有定论，仍处于探讨研究的阶段。但动态图层包含的内容大致可分为两个的方面：实时路况和交通事件。
4.3动态图层——用于感知和考虑当前道路和交通情况的路线规划
五、高精地图的作用
作用
描述
高精度定位
把自动驾驶汽车上传感器感知到的环境信息与高精度地图进行对比，得到车辆在地图中的精确位置
辅助环境感知
在高精度地图上标注详细道路信息，辅助汽车在感知过程中进行验证。
规划与决策
利用云平台了解传感器感知不到区域（如几千米外）的路况信息，以提前避让
五、高精地图的作用
5.1路径规划与行为决策
高精地图提供先验信息给自动驾驶系统以便其做出合理的路径规划与行为决策；
例如：前方具有低速限制、人行横道或道路施工区域，高精地图能让车辆提前预知，并预先减速。
低速限制
人行横道
道路施工
五、高精地图的作用
5.2环境感知辅助
（1）扩大自动驾驶车辆的感知范围
超视距感知：车载传感器探测范围有自己的性能边界限制，但高精地图可以延伸传感器的感知范围，提前告知车辆前方的道路信息及交通状况信息；
特殊情况举例：
激光雷达在恶劣天气下效果较差，比如大雾，大雨，或面对大范围的尘土
暴雨/大雪等恶劣天气，相机很难检测到正确的车道线/障碍物/马路牙子等信息
前方道路交通标志模糊，摄像头无法读取信息
前方大车遮挡，摄像头无法探测前方红绿灯的情况
五、高精地图的作用
5.2环境感知辅助
（2）提供先验信息-节约车载传感器的计算资源（车载传感器相当于无人车的眼睛，而高精地图相当于无人车的记忆）
高精地图可帮助车辆提前预知前方的道路、交通、基础设施等信息，帮助车载传感器缩小检测范围，车载传感器可专注于检测感兴趣区域（ROI）；这样既提高了车载传感器的检测精度和速度，同时又节约了其计算资源；
高精地图应用
五、高精地图的作用
5.2环境感知辅助
（3）提供冗余数据-冗余保障（高精地图可以说是无人车最稳定的“传感器”）
当某些传感器数据缺失时，可以利用高精地图数据进行推算
当同一个数据有多个车载传感器数据来源时，高精度地图可以用于相互校验，校验其他传感器的可信度，提高整个系统的准确度
五、高精地图的作用
5.3高精度定位辅助——确定车辆在地图中的位置
高精地图对路网有精确的三维表征（比如路面的几何结构、道路标示线的位置、周边道路环境的点云模型等），并存储为结构化数据；这些结构化