高精地圖的自動(dòng)駕駛方案優(yōu)勢(shì)和局限性

高精地圖 ? 高精地圖 HDMap 在自動(dòng)駕駛中屬于令人又愛又恨的角色，近年來(lái)業(yè)內(nèi)各方勢(shì)力也圍繞 “ 是否使用 HDMap ” 也展開了激烈的討論。目前來(lái)看，包括 Apollo、蔚來(lái)、理想、小鵬、Momenta在內(nèi)的眾多公司，都使用了語(yǔ)義地圖（Semantic HDMap）。 ? HDMap 與普通的導(dǎo)航地圖 SDMap 相比，精度更高，包含的信息更全。SDMap 一般只能達(dá)到道路級(jí)精度，而且不會(huì)提供車道線、路面標(biāo)志等具體坐標(biāo)；而HDMap 一般能達(dá)到分米級(jí)別精度，包含有準(zhǔn)確的車道線、紅綠燈、標(biāo)志牌、路面箭頭，甚至有些高精地圖標(biāo)出了車道線虛實(shí)屬性變化點(diǎn)、車道線分叉點(diǎn)、合流點(diǎn)等。 ? ? 在自動(dòng)駕駛中使用 HDMap 的優(yōu)點(diǎn)顯而易見：

開天眼：獲得超視距感知能力，相當(dāng)于開了上帝視角；

高精度：分米級(jí)別、甚至特定場(chǎng)景厘米級(jí)別的精度，能夠給定位和規(guī)控模塊提供非常靠譜的先驗(yàn)信息，大大降低了算法難度，也降低了出事故的概率；

高豐富度：HDMap 具有相當(dāng)豐富的信息量，一般包括道路、車道、車道線、路面箭頭、停止線、柵欄、交通標(biāo)志牌、交通燈等要素，地圖中包含以上地圖要素的幾何、屬性、顏色、拓?fù)潢P(guān)系等，另外可能還會(huì)有車道變化點(diǎn)、道路曲率、道路坡度等。

其局限性同樣很明顯：

成本：高精地圖圖商通常采用價(jià)格昂貴的采集車建圖，一個(gè)傳感器可能就上百萬(wàn)，另外還有人工成本；除了建圖過(guò)程，地圖的傳輸和維護(hù)也需要一定成本；

覆蓋度：中國(guó)很大，地球更大，HDMap 不能像 SDMap 那樣做到那么高的覆蓋度。雖然高德等圖商宣稱已覆蓋中國(guó)所有高速，但城區(qū)的覆蓋依然是個(gè)大難題。隨著自動(dòng)駕駛的落地，應(yīng)用場(chǎng)景逐漸從高速走進(jìn)城區(qū)，在沒(méi)有高精地圖覆蓋的路段只能抓瞎。這也是為什么很多公司在城區(qū)開放的自動(dòng)駕駛都僅局限于一小段，例如上海的嘉定安亭、北京亦莊，因?yàn)橹挥羞@些路段有 HDMap；

鮮度：道路上情況多變，尤其在中國(guó)，修路、擺錐桶是家常便飯，指望高精地圖及時(shí)反饋這些變化是不太容易的。第一次建好了地圖，后面怎么持續(xù)維護(hù)地圖才是大難題。很多自動(dòng)駕駛公司需要面臨的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題是，當(dāng)高精地圖信息和感知信息不一致時(shí)，相信誰(shuí)？怎么判斷是高精地圖沒(méi)及時(shí)更新，還是感知出錯(cuò)了；

法規(guī)：地圖是敏感信息，尤其是高精地圖。在中國(guó)甚至 SDMap 都是要經(jīng)過(guò)加偏的（國(guó)測(cè)局加偏，火星坐標(biāo)系）。地圖甲級(jí)資質(zhì)國(guó)內(nèi)目前就幾家，而近年來(lái)國(guó)家也收緊了資質(zhì)評(píng)審，能提供高精地圖服務(wù)的圖商不會(huì)太多。另外，中國(guó)是不允許售賣帶有高度信息的地圖的，這對(duì)六自由度的位姿估計(jì)是很不友好的。

國(guó)內(nèi)能提供高精地圖服務(wù)的，除了騰訊、高德、百度、四維圖新、中海庭等大圖商，還有寬凳、deepmotion（已被小米收購(gòu)）、覺非等體量小一些的圖商。 ? 在法規(guī)方面，近期自然資源部放出了一些利好消息，但推進(jìn)速度還是不能太樂(lè)觀。 ? ? ? ? ? ? ?

眾包地圖 ? 以 Mobileye 的 REM 為先驅(qū)，國(guó)內(nèi)外各自動(dòng)駕駛公司也都在推進(jìn)眾包建圖的路線：收集大量車流軌跡信息或單車 SLAM 建圖結(jié)果，在云端融合為準(zhǔn)確的語(yǔ)義地圖，并用眾包建圖的結(jié)果更新、修補(bǔ)已有的 HDMap。

? 眾包建圖的技術(shù)路線能在很大程度上彌補(bǔ)上述高精地圖的缺點(diǎn)：不用維護(hù)成本昂貴的采集車，轉(zhuǎn)而利用量產(chǎn)車上低成本自動(dòng)駕駛設(shè)備，用數(shù)量彌補(bǔ)質(zhì)量。 ? 目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛算法公司(Momenta)、新勢(shì)力（蔚小理）、芯片公司（地平線）、圖商（百度）等，均有眾包建圖的能力，甚至有些面向量產(chǎn)落地的眾包建圖團(tuán)隊(duì)的規(guī)模已經(jīng)相當(dāng)大。 ? 華為秦通組在 ICRA2021 發(fā)表的 RoadMap 比較有代表性：將多輛車單車局部建圖的結(jié)果上傳到云端進(jìn)行融合、壓縮，得到準(zhǔn)確的輕量化語(yǔ)義地圖，后續(xù)的車輛在線下載該地圖，基于該地圖進(jìn)行 6Dof 定位。 ?

華為眾包方案RoadMap Pipeline ? ? ? ? 聽上去很美好，但眾包地圖方案也面臨著幾項(xiàng)很現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)安全、政策法規(guī)、用戶隱私。尤其是數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，在滴滴事件發(fā)生后更為敏感，隱約中劃出一條禁止觸碰的紅線。 ? 除此之外，眾包建圖在技術(shù)層面也面臨著很多長(zhǎng)尾 case 難以處理的困難。 ? ? ?

導(dǎo)航地圖 ? 導(dǎo)航地圖SDMap是目前最常見的地圖形式，早已在我們的生活中普及多年，例如平時(shí)開車會(huì)用的百度地圖、高德地圖。 ? SDMap 相比于 HDMap 的優(yōu)點(diǎn)是：

建圖和維護(hù)的成本低；

發(fā)展成熟，覆蓋區(qū)域廣泛；

在法規(guī)方面的阻力比 HDMap 小很多。

但 SDMap 相比于 HDMap 的缺點(diǎn)也很關(guān)鍵：

精度低：通常只有道路級(jí)精度，達(dá)不到車道級(jí)精度，難以滿足下游規(guī)劃控制的需求；

信息少：一般沒(méi)有具體的車道線、路邊沿的幾何信息，也沒(méi)有紅綠燈、標(biāo)志牌的準(zhǔn)確位置信息，這些對(duì)定位和規(guī)劃控制來(lái)說(shuō)是較大的挑戰(zhàn)。

之前也介紹了，在依賴的高精地圖的自動(dòng)駕駛方案受到法規(guī)、成本等因素的影響，推進(jìn)受限時(shí)，主流玩家們紛紛將目光投向了 SDMap，也就是接下來(lái)要說(shuō)的輕地圖方案。 ? ? ? ?
輕地圖方案 ? 輕地圖：SDMap+/HDMap- ? 對(duì)于量產(chǎn)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，高精地圖還是太“重”了。

? 往前數(shù)五年，包括小鵬、華為在內(nèi)的很多玩家都基于高精地圖跑通了高速路段和小部分城區(qū)路段，放出了漂亮的 demo。但隨著技術(shù)的演進(jìn)和商業(yè)化步伐的加快，城市 NOA 的交付成了頭部玩家們角逐的重點(diǎn)，曾經(jīng)"真香"的高精地圖卻成為大規(guī)模量產(chǎn)落地的最大障礙。于是輕地圖方案應(yīng)運(yùn)而生。

? 這里說(shuō)應(yīng)運(yùn)而生其實(shí)不嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)檩p地圖方案其實(shí)不是什么新東西，例如馬斯克很早就明確表示特斯拉不用高精地圖，原因還是上面說(shuō)的覆蓋度、鮮度、成本這些，（特斯拉只在標(biāo)注環(huán)節(jié)用了高精地圖，F(xiàn)SD 實(shí)車運(yùn)行只接入了導(dǎo)航地圖） ? 輕地圖方案指的是不用重量級(jí)的 HDMap，而是基于輕量級(jí)的 SDMap，或是基于處于 HDMap 和 SDMap 之間的地圖形式，結(jié)合單車強(qiáng)大的感知能力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。 ?

輕地圖方案期望擺脫高精地圖的枷鎖，降低對(duì)地圖的依賴程度，相應(yīng)的對(duì)單車感知能力的要求也大大提高。也正是因?yàn)榻陙?lái)視覺感知技術(shù)的進(jìn)步，才使得“輕地圖、重感知”的路線稱為可能，而這其中 Transformer 和 BEV 方案功不可沒(méi)。 ? 其實(shí)直到今天，大多數(shù)玩家的主線項(xiàng)目普遍還是高度依賴高精地圖的，畢竟沒(méi)高精地圖連 Demo 都很難做出來(lái)，沒(méi) demo 融不到錢公司都活不到輕地圖這一天。即使有不少公司走眾包地圖的路線，嚴(yán)格意義上也還是高精地圖，只是用眾包的方式去生產(chǎn)地圖而已。 ?

2022 年，在地圖法規(guī)收緊，和感知能力增強(qiáng)的雙重背景下，輕地圖重感知路線又成為大家競(jìng)相追逐的香餑餑。 ? 22 年 9 月毫末在 AI Day 大喊"重感知，輕地圖"的口號(hào)。小鵬在的 XNGP 也宣布不再依賴高精地圖。23 年 3 月元戎發(fā)布了不依賴高精地圖的智能駕駛解決方案 DeepRoute-Driver 3.0，從視頻上看效果相當(dāng)不錯(cuò)。理想 23 年的城市 NOA 也明確表明了不依賴高精地圖理想掀起“上車潮”、重感知輕地圖 2023 年開啟城市 NOA 元年理想 23 年的城市 NOA 也明確表明了不依賴高精地圖。華為在 4 月發(fā)布不依賴高精度地圖的高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，搭載在問(wèn)界 M5 上。 ?

除此之外，蔚來(lái)、地平線等頭部玩家內(nèi)部也有相當(dāng)?shù)馁Y源投入輕地圖路線，很多公司在宣傳時(shí)講的都是導(dǎo)航地圖 SDMap，但實(shí)際應(yīng)用大概率還是會(huì)在SDMap的基礎(chǔ)上添加一些 HDMap 中的重要信息，稱之為 SDMap+ 或 HDMap-（一般叫前者，聽上去好聽點(diǎn)）。單純只用 SDMap，對(duì)城市 NOA 來(lái)說(shuō)還是不太現(xiàn)實(shí)的。

? 目前國(guó)內(nèi)各公司在輕地圖方案上也都還在探索階段，也可以預(yù)測(cè)到會(huì)遇到重重困難，離量產(chǎn)落地還有一定距離，作者認(rèn)為輕地圖、重地圖的爭(zhēng)論還沒(méi)有到蓋棺定論的時(shí)候。23 年年中到 24 年年初，是多家公司承諾的無(wú) HDMap 城市 NOA 交付日期，我們拭目以待。 ?

編輯：黃飛