電子地圖分析與導(dǎo)航高精度地圖與自動駕駛《電子地圖分析與導(dǎo)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(tǒng)實現(xiàn)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(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)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(xié)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(tǒng)應(yīng)具有如下功能：(1)自身位置識別，根據(jù)行駛目標及途中情況，規(guī)劃、修改行車路線；(2)可靠識別行車路線，可通過自動轉(zhuǎn)向控制使自身按規(guī)定路線準確穩(wěn)定行駛；(3)行駛過程中的各種車輛控制，可通過實現(xiàn)車速調(diào)節(jié)、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(yīng)不同的行駛環(huán)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(quán)操作汽車，在行駛過程中可以得到警告和保護系統(tǒng)的輔助。Level1（駕駛支援）:通過駕駛環(huán)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(huán)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(tǒng)完成所有的駕駛操作。根據(jù)系統(tǒng)請求，人類駕駛者提供適當?shù)膽?yīng)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(tǒng)完成所有的駕駛操作。根據(jù)系統(tǒng)請求，人類駕駛者不一定需要對所有的系統(tǒng)請求作出應(yīng)答，限定道路和環(huán)境條件等。Level5（完全自動化）：由無人駕駛系統(tǒng)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(huán)境條件下駕駛。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術(shù)需求自動駕駛的實現(xiàn)要求外部感應(yīng)采集裝臵、汽車控制系統(tǒng)等多系統(tǒng)的相互配合。這一功能的實現(xiàn)首先要求外部感應(yīng)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(huán)境信息，并采集在集成系統(tǒng)中、以幫助完成對汽車行駛狀態(tài)的預(yù)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(tǒng)、最終完成對汽車行駛行為的控制和執(zhí)行。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術(shù)需求由于車聯(lián)網(wǎng)功能和智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，自動駕駛技術(shù)也與交通基礎(chǔ)設(shè)施更加密切相連。自動駕駛功能的實現(xiàn)，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(wǎng)在云端相連接、從而實現(xiàn)交通信息、環(huán)境信息的共享，減少不必要的重復(fù)采集，使得行車決策的生成更加準確快捷。自動駕駛的產(chǎn)品與技術(shù)主要包括三個方面，分別是識別技術(shù)、決策技術(shù)和控制技術(shù)。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術(shù)需求識別技術(shù)識別技術(shù)能夠分辨并采集車身和環(huán)境的大量數(shù)據(jù)，形成行車決策的信息池。識別技術(shù)主要通過外部傳感器實現(xiàn)，包括雷達傳感器、激光測距儀、圖像攝像頭、紅外夜視儀等環(huán)境傳感設(shè)備以及胎壓傳感器等車身狀態(tài)傳感設(shè)備。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術(shù)需求決策技術(shù)決策技術(shù)能夠依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，判斷汽車行駛狀態(tài)和環(huán)境情況，從而做出下一步的行車決策。決策技術(shù)主要通過將決策算法灌注入集成芯片來實現(xiàn)。01自動駕駛概述二、自動駕駛技術(shù)需求控制技術(shù)控制技術(shù)能夠接受行車決策，并根據(jù)決策系統(tǒng)給出的行車命令控制車身行為，以實現(xiàn)自動駕駛動作?？刂萍夹g(shù)主要通過汽車電控組件實現(xiàn)，包括電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESP、輔助駕駛系統(tǒng)ADAS等，其基礎(chǔ)技術(shù)本身已發(fā)展較為成熟，待與決策系統(tǒng)向連接、從而實現(xiàn)更精確的控制。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是汽車自動駕駛的關(guān)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(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)統(tǒng)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(fā)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(wù)對象是自動駕駛系統(tǒng)，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(wù)。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(tài)環(huán)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(jiān)測范圍外的道路、交通和設(shè)施信息。高精度地圖面向自動駕駛環(huán)境采集生成地圖數(shù)據(jù)，根據(jù)自動駕駛需求建立道路環(huán)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(diào)速、轉(zhuǎn)向和引導(dǎo)等方面都可以發(fā)揮重要作用，是自動駕駛的核心技術(shù)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(tǒng)而言，其可以提前獲知相關(guān)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(shù)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(shù)在線升級，對網(wǎng)絡(luò)線上資源提出更高要求。從現(xiàn)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(jiān)測的自動駕駛試驗車一旦遇到天氣出現(xiàn)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(huán)。02高精度地圖在自動駕駛中作用高精度地圖在應(yīng)對自動駕駛的地圖匹配、路徑規(guī)劃、特殊路況(如黑夜、雨、雪、霧霾等惡劣天氣)行駛,發(fā)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(huán)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