我國(guó)高精度地圖的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
一是提供高精度定位信息以及道路先驗(yàn)信息。高精度地圖不受天氣環(huán)境、障礙物和探測(cè)距離等限制，面向機(jī)器作為先驗(yàn)信息供無(wú)人駕駛汽車決策用的地圖數(shù)據(jù)，包含更多維度的交通數(shù)據(jù)，通過(guò)更高維數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)合高效率的匹配算法，能夠?qū)崿F(xiàn)更高尺度的定位與匹配。
二是高精度地圖輔助無(wú)人駕駛環(huán)境感知。通過(guò)高精度地圖模型提取，將車輛位置周邊的對(duì)象及對(duì)象之間的關(guān)系提取出來(lái)。對(duì)傳感器無(wú)法探測(cè)的部分進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)行實(shí)時(shí)狀況的監(jiān)測(cè)及外部信息的反饋，即通過(guò)豐富的語(yǔ)義信息提高無(wú)人車鑒別周圍環(huán)境的能力。
三是高精度地圖實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛智能路徑規(guī)劃。交通信息的實(shí)時(shí)更新導(dǎo)致最優(yōu)路徑也隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，高精度地圖在此基礎(chǔ)上，基于云計(jì)算的輔助進(jìn)一步處理相關(guān)信息，能有效地為無(wú)人車提供最新的路況，幫助無(wú)人車重新制定最優(yōu)路徑，輔助無(wú)人駕駛汽車路徑規(guī)劃和決策。
四是無(wú)人駕駛車輛的精細(xì)化管理。車道級(jí)高精度地圖，結(jié)合高精定位、云計(jì)算和視頻監(jiān)控等技術(shù)，搭建智慧交通監(jiān)管平臺(tái)，在特殊車輛監(jiān)控、精準(zhǔn)導(dǎo)航、公交優(yōu)先等一些重要的場(chǎng)景中，有利于交通管理單位對(duì)無(wú)人駕駛車輛的精細(xì)監(jiān)控管理。
2.產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)分析
基于傳感器與高精地圖的定位技術(shù)，通過(guò)傳感器（攝像頭、LiDAR、毫米波雷達(dá)等）采集周邊環(huán)境的特征點(diǎn)，通過(guò)與預(yù)先采集制作的高精地圖進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，實(shí)現(xiàn)高精定位。 （一）攝像頭
攝像頭一般采用電荷耦合器件CCD（Charge-Coupled Device）傳感器或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）傳感器，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集、特征點(diǎn)提取和分析，成本低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、分辨率高，但檢測(cè)距離較短、易受道路環(huán)境、天氣環(huán)境、光照、視角等因素影響，在夜晚、雨雪霧霾等惡劣天氣下和隧道等光照條件差的環(huán)境中，檢測(cè)效果可能出現(xiàn)顯著下降，光照急劇變化時(shí)（如隧道出入口）會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)性能的短暫失效。
1)像素升級(jí)趨勢(shì)
像素升級(jí)是必由之路，HDR、LFM和低照度敏感成為趨勢(shì)。用于前視攝像頭的CIS圖像分辨率不斷提升，目前達(dá)到了8MP，以提供更精確的圖像便于識(shí)別，而環(huán)視、后視基本在2MP左右。從各大廠商新推出的產(chǎn)品來(lái)看，基本都具有了高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)和低照度敏感的性能。前視攝像頭達(dá)到了140dB動(dòng)態(tài)范圍，這可以使得攝像頭在所有光照條件下都能捕捉到高清圖像，甚至連高明暗對(duì)比度的場(chǎng)景中也能實(shí)現(xiàn)。此外部分產(chǎn)品還具有了LFM性能，CIS在攝像頭工作時(shí)不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)ED光脈沖出現(xiàn)差錯(cuò)，降低識(shí)別錯(cuò)誤發(fā)生的可能。目前LFM有兩種技術(shù)路線，一種是超級(jí)曝光，一種是大小像素，安森美采用的是前者，豪威科技和索尼采用的是后者。
2)智能汽車持續(xù)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展
智能汽車迭代升級(jí)勢(shì)不可擋，汽車為車載攝像頭主要驅(qū)動(dòng)力。車載攝像頭最初主要應(yīng)用在倒車系統(tǒng)中，隨著5G商用落地以及ADAS(Advanced Driving Assistance System，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))快速普及，汽車加速智能化步伐，感知技術(shù)作為自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的一大核心，催化車載攝像頭迎來(lái)量?jī)r(jià)齊升。
（二）激光雷達(dá)
1)機(jī)器人、無(wú)人駕駛成為推動(dòng)激光雷達(dá)未來(lái)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?/span>
隨著無(wú)人駕駛與商用服務(wù)機(jī)器人概念的普及，被視機(jī)器人“眼睛”的定位掃描方案越來(lái)越受到重視。激光雷達(dá)方案具備更高的精準(zhǔn)度和數(shù)據(jù)完整度，曾經(jīng)受限于國(guó)外的高成本方案難以在通用型機(jī)器人產(chǎn)品中普及，但近幾年國(guó)內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)思嵐科技推出了低成本激光雷達(dá)，最低達(dá)百元級(jí)別，備受資本和市場(chǎng)的認(rèn)可，成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)業(yè)風(fēng)口。
而3D激光雷達(dá)是無(wú)人駕駛的核心技術(shù)之一，被視為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛最有效的路徑。上市公司中，萬(wàn)集科技正在開(kāi)展車載3D激光雷達(dá)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)；中海達(dá)著手研究并開(kāi)發(fā)適用于無(wú)人駕駛領(lǐng)域的高精度導(dǎo)航地圖、激光雷達(dá)等產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)前景可期。
2)固態(tài)激光雷達(dá)成未來(lái)主流
固態(tài)激光雷達(dá)相對(duì)于多線束機(jī)械式激光雷達(dá)是完全不同的技術(shù)，MEMS固態(tài)激光雷達(dá)原理，在激光雷達(dá)關(guān)鍵的掃描方式上，其采用的MEMS微振鏡掃描方案，需要的激光發(fā)射器和接收器都非常少，在工作的時(shí)候，只有微振鏡在擺動(dòng)，相比之下，傳統(tǒng)機(jī)械多線激光雷達(dá)上每一條線都需要一組激光發(fā)射接收器，發(fā)射器和接收器數(shù)量多，同時(shí)這些接收和發(fā)射器在工作時(shí)都要通過(guò)旋轉(zhuǎn)完成掃描。所以MEMS固態(tài)的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見(jiàn)了。
激光雷達(dá)從多線束機(jī)械式激光雷達(dá)、到混合固態(tài)激光雷達(dá)，再到純固態(tài)激光雷達(dá)，體積越來(lái)越小，成本也在不斷下降。除了大小和成本，固態(tài)也意味著量產(chǎn)效率的提升(這對(duì)于成本下降來(lái)說(shuō)也至關(guān)重要)，更好的SLAM表現(xiàn)(多個(gè)波束更擅長(zhǎng)創(chuàng)建空間地圖數(shù)據(jù))，更高的密度，并突破點(diǎn)邊界。行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，激光雷達(dá)固態(tài)化將是未來(lái)主流。
雖然我國(guó)激光雷達(dá)技術(shù)已取得了一定成就，但由于激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，與國(guó)外仍存在較大差距，尤其在民用領(lǐng)域還不成熟，仍以傳統(tǒng)的軍工、測(cè)繪市場(chǎng)為主。隨著機(jī)器人、無(wú)人駕駛領(lǐng)域的興起，未來(lái)，這兩個(gè)領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲覈?guó)激光雷達(dá)行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域。
（三）毫米波雷達(dá)
1)技術(shù)趨勢(shì)
隨著ADAS系統(tǒng)的逐漸升級(jí)，對(duì)毫米波雷達(dá)的要求會(huì)更高。毫米波雷達(dá)的技術(shù)總的趨勢(shì)是朝著成本更低、體積更小、功耗更低、集成度更高的方向發(fā)展。在雷達(dá)芯片技術(shù)上，高集成化的單片微波集成電路(MMIC)成為了主流；而在芯片工藝上，朝著利用CMOS工藝，將MMIC做得更小的方向發(fā)展。
2)國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)行中
受下游需求增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)，在市場(chǎng)規(guī)模方面，預(yù)計(jì)未來(lái)全球和中國(guó)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，隨著技術(shù)的成熟以及成本的下降，77GHz雷達(dá)將逐漸取代24GHz雷達(dá)成為未來(lái)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)的主流。目前博世、大陸等海外企業(yè)占據(jù)的毫米波雷達(dá)主要市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)企業(yè)近年來(lái)加速布局，已經(jīng)24GHz產(chǎn)品方面取得突破，77GHz產(chǎn)品處于研發(fā)過(guò)程中。就細(xì)分而言，其中天線PCB板作為毫米波雷達(dá)的核心部件，國(guó)產(chǎn)替代取得較大突破。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)天線PCB板企業(yè)取得較大突破，主要生產(chǎn)廠商包括滬電股份、深南電路、景旺電子、生益電子等，其中滬電股份是大陸、博世的PCB板供應(yīng)商，深南電路也已具備車載高頻PCB板供應(yīng)能力，生益電子的毫米波雷達(dá)用PCB板已經(jīng)具備量產(chǎn)能力。就前端收發(fā)組件而言，目前國(guó)際MMIC市場(chǎng)主要由智浦(NXP)、英飛凌、德州儀器(TI)等國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)積極布局毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，力求縮小與行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的差距，以意行半導(dǎo)體、加特蘭微電子為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)已完成MMIC芯片的研發(fā)，逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
基于傳感器進(jìn)行實(shí)際環(huán)境的特征點(diǎn)檢測(cè)后，需要與預(yù)先采集制作的高精度地圖進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的高精定位。高精度地圖的覆蓋率將決定基于傳感器與高精度地圖的定位技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模。
就感知信息而言，高精度地圖除了可以為自動(dòng)駕駛汽車提供高精度的靜態(tài)信息，如路網(wǎng)、路形、車道、POI、建筑、路標(biāo)等，還包含動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)交通信息，通過(guò)對(duì)這兩類信息進(jìn)行融合，形成一個(gè)虛擬的駕駛環(huán)境，供車輛進(jìn)行環(huán)境感知、認(rèn)知和理解，并開(kāi)展路徑規(guī)劃、躲避擁堵和交通障礙。從這一點(diǎn)上來(lái)講，高精度地圖其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)超級(jí)感知容器，一方面可對(duì)現(xiàn)有傳感器進(jìn)行輔助，另一方面作為平臺(tái)對(duì)接車道級(jí)規(guī)劃的需求，最終實(shí)現(xiàn)感知和決策的雙增強(qiáng)。
目前，我國(guó)主要高精度地圖廠商均已完成不少于30萬(wàn)公里的高速公路高精度地圖采集和制作，2020年開(kāi)展城市道路的高精度地圖采集。但由于我國(guó)國(guó)土面積大，目前高精度地圖覆蓋率仍然有限，規(guī)?；С周嚶?lián)網(wǎng)定位仍有待提高覆蓋率。
3.產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)分析
（一）在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用
自動(dòng)駕駛領(lǐng)域?qū)τ趯?dǎo)航電子地圖提出了更高的要求，需要每條車道線的詳細(xì)信息以及可行駛區(qū)域內(nèi)各類對(duì)象的信息，因此高精度地圖可以很好地滿足自動(dòng)駕駛技術(shù)的要求。高精度地圖數(shù)據(jù)可以提供給自動(dòng)駕駛車輛多種道路交通信息，例如車道的曲率值、道路的坡度、路邊交通標(biāo)識(shí)牌、道路的限速信息、危險(xiǎn)區(qū)域的提醒等。高精度地圖的充分應(yīng)用可以為自動(dòng)駕駛提供眾多數(shù)值化的決策依據(jù)。
高精度地圖除了可以幫助自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)行位置感知、更精準(zhǔn)的路徑規(guī)劃，為決策層提供支持，對(duì)智慧交通的發(fā)展也大有裨益。例如在智能停車領(lǐng)域，可以用于車位誘導(dǎo)以及反向?qū)ぼ?，幫助用戶快速找到停車位?/span>
（二）在交通監(jiān)管中的應(yīng)用
隨著城市道路環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，智慧交通的發(fā)展已經(jīng)被社會(huì)所重視。智慧交通監(jiān)管平臺(tái)的搭建需要結(jié)合視頻監(jiān)控、云平臺(tái)計(jì)算、高精度定位及高精度地圖等多種技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用在特殊車輛監(jiān)控、公交優(yōu)先、車道自由流、道路交通事故等重要的場(chǎng)景中。因此，搭建高精度地圖將更有利于交通監(jiān)控部門對(duì)道路情況的全面掌控和監(jiān)管。
（三）在V2X中的應(yīng)用
在智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)中，v2x是網(wǎng)聯(lián)化方面的基礎(chǔ)。車輛通過(guò)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施能夠直接獲取到道路的基礎(chǔ)環(huán)境信息，并利用基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行高精度定位。但對(duì)于不能發(fā)射信號(hào)的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)說(shuō)，高精度地圖就可以用于感知環(huán)境和車道規(guī)劃。此外，高精度地圖云端可以通過(guò)與基礎(chǔ)設(shè)施中的道路邊緣計(jì)算網(wǎng)格進(jìn)行通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的收集與分發(fā)，并將可能引起道路交通問(wèn)題的預(yù)測(cè)信息發(fā)送給邊緣計(jì)算網(wǎng)格，并進(jìn)一步通知車輛提前做出決策。
微信掃一掃
楊興杰
研究院服務(wù)號(hào)