Apollo高精地圖如何表征和規(guī)范，一起來了解！

高精地圖與普通地圖不同，高精地圖主要服務(wù)于自動(dòng)駕駛車輛，通過一套獨(dú)特的導(dǎo)航體系，幫助自動(dòng)駕駛解決系統(tǒng)性能問題，擴(kuò)展傳感器檢測邊界。

目前 Apollo 內(nèi)部高精地圖主要應(yīng)用在高精定位、環(huán)境感知、決策規(guī)劃、仿真運(yùn)行四大場景，幫助解決林蔭道路GPS信號弱、紅綠燈定位與感知以及十字路口復(fù)雜等導(dǎo)航難題。

上周阿波君為大家詳細(xì)介紹了「Apollo進(jìn)階課程?丨Apollo地圖生產(chǎn)技術(shù)」。

詳細(xì)講解了高精地圖生產(chǎn)的四個(gè)環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、元素識別、人工驗(yàn)證。通過全自動(dòng)數(shù)據(jù)融合加工和基于深度學(xué)習(xí)的地圖要素識別方法，最后進(jìn)行人工驗(yàn)證生產(chǎn)的全部過程。

本周阿波君將與大家分享Apollo高精地圖（高精地圖的表征和規(guī)范）。下面，我們一起進(jìn)入進(jìn)階課程第12期。

以下，ENJOY

Apollo高精地圖能夠表征的元素如下圖所示，包括道路、路口、交通信號燈、邏輯關(guān)系元素以及其他的道路對象元素。

高精地圖的數(shù)據(jù)元素

道路包括左邊界右邊界。它可分為兩個(gè)層次，一是道路級別，一是Lane(車道)級別。

每個(gè)Lane都有左邊、右邊界；道路也有道路邊界，而且道路邊界是強(qiáng)約束，即自動(dòng)駕駛的時(shí)候，道路邊界是永遠(yuǎn)不能壓的。

車道線理論上也是不能壓的，但是如果在緊急情況下可以壓車道線，比如說可以越過虛黃線進(jìn)行借道超車。

路口是一個(gè)相對復(fù)雜的場景，可以進(jìn)一步細(xì)分為路口邊界和虛擬車道。路口邊界主要用于感知。

可以通過路口的邊界，對感知進(jìn)行過濾。如果感知識別到的靜態(tài)物體不在地圖的路口邊界之內(nèi)，就可以暫時(shí)忽略它。虛擬車道主要是用來路口的行駛引導(dǎo)。

交通信號燈可以分為紅綠燈和其他道路標(biāo)志。高精地圖會為紅綠燈提供一個(gè)三維空間位置，其次也會提供紅綠燈跟車道之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即告知當(dāng)前所在車道，應(yīng)該看哪個(gè)燈。

道路標(biāo)志主要包括人行橫道，停止線以及一些路上的文字信息。這些信息可以用于各個(gè)模塊，例如感知、PNC等。

邏輯關(guān)系表述。當(dāng)前，地圖中各個(gè)元素之間的關(guān)系并沒有嵌入到元素的表述中，而是使用overlap來表述兩個(gè)元素之間的關(guān)系。

Overlap主要是用來描述兩個(gè)元素的空間關(guān)系。

如下圖所示，Lane和Junction在空間上有重疊，它們之間就會有Overlap。

Overlap關(guān)系

高精地圖的車道模型

上圖給出了Apollo的車道模型及其相關(guān)描述元素。它與openDRIVE大致的規(guī)則是一樣的，把縱向切成Section，橫向還是使用Lane分割。

該車道模型包含了很多元素屬性。其中Left road_sample主要用來描述中心線到兩個(gè)邊界的距離，該邊界指的是車道線邊界。

Left road sample和Right road sample主要用來表述車道中心線到道路的物理邊界的距離。

路口表述：路口分為真實(shí)路口和十字路口。在實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)除了真實(shí)路口之外，在車道數(shù)變化的時(shí)候，比如從兩車道變到三車道，需要感知周圍有沒有車輛，在Apollo高精地圖里面也把這種情況處理成一個(gè)路口。

這也是In road和Cross road的區(qū)別。

高精地圖的Junction模型

高精地圖的UTM坐標(biāo)系

UTM坐標(biāo)系把全球分成60個(gè)區(qū)域帶（Zone），每個(gè)Zone里面都是相當(dāng)于Zone中心的一個(gè)局部坐標(biāo)系，如上所示。

UTM坐標(biāo)系描述的位置十分精確。目前，Apollo內(nèi)部主要采用UTM坐標(biāo)系。

84坐標(biāo)系是一套全球經(jīng)緯度，也是高精地圖里面使用的坐標(biāo)系。

在該坐標(biāo)系中，把整個(gè)地球想象成是一個(gè)橢球，地面的高度是相對于橢球面的一個(gè)偏移。高由正數(shù)表示，低由負(fù)數(shù)表示。

高精地圖的Track坐標(biāo)系

Track坐標(biāo)系是基于st的，如上圖所示。s是縱向，t是橫向。這個(gè)坐標(biāo)系用來表述一個(gè)元素跟Lane之間關(guān)系，描述它位于Lane的什么位置，相對于Lane起點(diǎn)的偏移量是多少。

Apollo OpenDRIVE把所有元素做了歸類。

類似于Road和Junction。路上的所有的地面標(biāo)識都?xì)w屬為Objects，所有的標(biāo)牌都?xì)w屬為Signal，并通過Overlap把它們關(guān)聯(lián)起來，如下圖所示。

Apollo的OpenDrive規(guī)范

Apollo的OpenDRIVE跟標(biāo)準(zhǔn)OpenDRIVE的區(qū)別主要有以下四點(diǎn)。

首先，元素形狀的表達(dá)方式不同。

標(biāo)準(zhǔn)OpenDRIVE是基于參考線加偏移，并采用方程來描述。

Apollo里面的OpenDRIVE，都是坐標(biāo)點(diǎn)，沒有采用方程的方式。采用方程方式的好處在于數(shù)據(jù)量非常小，通過三四個(gè)參數(shù)就可以描述一個(gè)非常長的線。

采用坐標(biāo)點(diǎn)的方式，數(shù)據(jù)量會稍微大一點(diǎn)。但是也有很多的好處。第一，用點(diǎn)表示對于下游的計(jì)算非常友好，不需要再重新通過線去做點(diǎn)的采樣。

第二，在道路急于轉(zhuǎn)彎的地方，原始的OpenDRIVE把基于Reference Line的方式還原成點(diǎn)的方式，會導(dǎo)致道路上存在毛刺。這種處理方式對于無人駕駛來說非常危險(xiǎn)。

一旦道路出現(xiàn)毛刺，就會導(dǎo)致無人駕駛車猛打方向盤，可能直接沖到路邊上去。

其次，Apollo對OpenDRIVE進(jìn)行了元素類型的擴(kuò)展。比如增加了禁停區(qū)，人行橫道、減速帶等元素的藐視。

第三是增加了一些道路元素關(guān)系的表述。比如新增了Junction與Junction內(nèi)元素的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

最后還增加了諸如停止線與紅綠燈的關(guān)聯(lián)關(guān)系，中心線到邊界的距離等的描述。

高精地圖引擎

HDMAP引擎是Apollo里面用于從HDMAP里面提取相關(guān)元素給下游的一個(gè)模塊。它的結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。

HDMAP 引擎可以通過ID去檢索一個(gè)元素，也可以通過空間位置查找元素，比如給定一個(gè)點(diǎn)和半徑，可以把這個(gè)范圍之內(nèi)所有的紅綠燈都提出來。

在國內(nèi)，采集地圖屬于國家機(jī)密事項(xiàng)。并不是任何人都可以做測繪，并不是每一家廠商或者公司都有資格采集地圖。

采集地圖，必須要經(jīng)過國家測繪部門/安全部門的審批。

同時(shí)，測繪得到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行加密。高程、曲率、坡度等在高精地圖里面是不允許表述的，但這些數(shù)據(jù)對于無人駕駛又是必須的。如何在符合國家安全要求和技術(shù)需求之間找到平衡，這仍是自動(dòng)駕駛發(fā)展所需要正視、解決的問題。