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只是过渡?高精地图对自动驾驶有多大用?

作者:  时间:2022-08-04 13:47  人气:64 ℃

自动驾驶发展持续加速,高精地图“有用”还是“无用”,在业内引发新一波热议。

近日,华为终端业务群首席执行官、华为智能汽车解决方案业务单元首席执行官余承东在谈到AITO问界M7和M5的自动驾驶时表示:“现在自动驾驶还在使用高精地图,但未来发展不应该依赖高精地图、车路协同。”随即,得到小鹏汽车董事长何小鹏呼应:“对于自动驾驶而言,高精地图一定是个过渡,云端的结合也只是一个辅助,真正的自动驾驶一定要能够全场景驾驶。”

自动驾驶发展能绕过高精地图吗?高精地图真的只是一个“过渡”?这些疑问在业界引发了热议。

01目前仍是标配 弥补感知系统缺陷

其实,说归说,无论是华为与赛力斯此前发布的AITO问界M7、M5车型,还是小鹏汽车等国内配置智能辅助驾驶的车型上,大多数都使用了高精地图。而且,小鹏汽车还是高德地图第三代车载导航系统的首个合作伙伴,其中包括超过30万公里的高速公路、城市快速路及城市内道路的高精地图数据。而且,正是在高精地图支持下,小鹏汽车率先实现了高速公路的智能导航辅助驾驶(NGP)。

事实上,蔚来汽车的智能驾驶领航(NOP)、理想汽车的智能驾驶导航(NOA)、广汽埃安的高级智能驾驶辅助系统(NDA),以及长城的辅助驾驶系统(NOH),这些名称不同实质类似的功能,都是高精地图配置的典型案例。

至今,仍有用户及消费者不太清楚高精地图是什么,有什么作用。“不管将来如何,目前的自动驾驶车辆还离不开高精地图。”华南理工智能感知与控制工程研究中心研究员张睿林向《中国汽车报》记者谈到,简而言之,所谓高精地图,就是精度更高、数据维度更多的电子地图。精度更高体现在可以精确到厘米级,数据维度更多体现在其不仅包含道路信息,而且还有与交通相关的周围静态信息。

高精地图是车辆实现自动驾驶的重要支撑之一,其作用不亚于雷达等感知元件。其主要作用包括,一是实现车辆的高精度定位,配合车载感知系统,将感知信息与高精地图进行比对和匹配,从而实现避让、超车等,实现自动安全行驶;二是与车载感知系统相互补充,目前的车载感知系统对道路及环境的探测距离有限,而高精地图可以提供超视距的精确感知能力,特别是在一些雾霾、雨雪、沙尘等特殊天气及环境中,高精地图是当前弥补车载感知系统局限性的最佳选择;三是在自动驾驶汽车路径规划中有突出优势,即使计划路线遇到突发交通状况,高精地图也能立即重新提供更佳路线,以及丰富的路况信息。

看似界面相似,高精地图与导航电子地图有何区别?“高精地图与传统导航电子地图最大区别在于精度。一般而言,普通车载电子导航地图的精度一般在10米左右,且大多是平面地图,而高精地图不仅大多是立体地图,且精度一般要达到20厘米左右,相当于一个车道边线的宽度,保持这一距离车辆也会避免发生侧面剐蹭。”西安交通大学数字经济应用技术研究中心研究员陆载纲向记者介绍,两者的区别还包括,既有数据维度区别,如传统导航电子地图只有道路形状、坡度、曲率、铺设、方向等道路路面数据,而高精地图在这些参数基础上还增加了车道线类型、车道宽度、高架物体、防护栏、树、道路边缘类型、路边地标等更丰富的信息;还有数据性质的区别,如传统导航电子地图基本为静态数据,通常以月或更长的时间单位更新,而高精地图一般为动态数据,更新频率为每日甚至到分钟级别。此外,两者的不同还体现在,传统导航电子地图的使用者一般是驾驶员,而高精地图的使用者多为车辆自动驾驶系统。

现阶段,大多数汽车自动驾驶系统基本都配备了高精地图。“当前有自动驾驶功能的汽车上,即使有激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等相互配合,但高精地图仍是标配,主要弥补感知系统的短板。”深圳先进技术研究院研究员俞荣锦在接受记者采访时表示,特斯拉只用摄像头,不用其他感知设备与高精地图的技术路线,需要较强的算法支撑,但是感知失误也多次出现。特斯拉在美国发生的一起自动驾驶车辆事故,就是因为视觉感知系统将白色的横向大货车识别成了白云,导致车辆直接撞了上去。

02资质、资金和技术是三大掣肘

尽管技术不断进步,但高精地图目前仍有难以忽视的短板。浙江大学数字经济应用研究中心研究员胡仲楷分析,一方面,高精地图在实际应用中,更新频率达不到要求是个问题,特别是对于城市场景,高精地图如果更新不及时,会给自动驾驶车辆带来安全隐患。在城市场景中,道路变更、维修、红绿灯增减等实际信息的更新速度快,相关车企出于用户体验和安全出行考虑,对此有着极为迫切的需求;另一方面,高精地图的地理信息采集成本居高不下,也是制约高精地图更新频率的一个难题。

谈到高精地图的生产及成本难题,华南师范大学计算机应用技术研究中心研究员向春田表示,资质、资金和技术是高精地图供应商的三大必备要素,缺一不可。其一,高精地图供应厂商需要获得国家主管部门颁发的甲级测绘资质,由于近年来主管部门审批严格,至今国内只有20余家企业拥有这一资质,其中既有专业地图供应商,如高德、四维图新等,也有科技企业与互联网新贵,如华为、腾讯等;其二,由于所需资金不菲,一般企业难以负担,而高精地图的地理信息采集所需的专用采集车,单车采购成本就超过百万元,有的甚至近千万元,而且需要在国内几乎所有主要城市路网进行较为全面的反复采集,不仅车辆需求数量较多,而且需要有长期持续稳定的资金作为后盾;其三,高精地图的制作要求高,电子导航地图出错,司机可以纠正,但高精地图给自动驾驶指错路有可能引发事故。所以,高精地图技术要求高、采集工作量大、更新频繁等因素,都是高精地图应用的现实课题。

事实上,高精地图供应商资金投入大是行业共性特点。据四维图新发布的财报显示,其研发投入在营收中占比平均达到50%以上,有几年还是A股中研发投入最大的公司。而一般科技企业的研发投入在营收中的占比达到8%左右已经属于高水平。自2010年上市以来,四维图新至今已公开的融资金额已超过27亿元。

此外,行业也在呼吁建立标准。“缺乏统一的行业规范和行业标准,也是当前高精地图行业面临的共同课题。”华泰证券分析师彭松林向《中国汽车报》记者表示,高精地图的采集、内容编制、数据格式、发布传输、更新管理等方面都还缺乏行业标准。由此,造成高精地图数据格式多样,给应用企业增加了成本,也给用户带来数据通讯和处理的麻烦。而且,标准问题涉及行业发展的基础和方向,没有标准,犹如“蒙眼赛跑”,显然不利于行业健康及快速发展。

03摆脱依赖 “多传感器融合+高精地图”成主流

其实,余承东与何小鹏“摆脱地图依赖”的观点也并非一时口快,高精地图尽管当前阶段具备较强实用价值,但在科技创新日新月异的发展过程中,也很难保证不会被更好的技术取代。

高精地图尽管大多数情况下可以给自动驾驶车辆提供支持,但实际应用中也有一定局限性。“出现路面突发情况,或地图更新不及时等问题,仅靠高精地图难以实现自动驾驶。”余荣锦表示,这种情况并不是特殊场景,如常见的道路临时施工摆放的锥形桶,如果仅仅依靠高精地图,而图上又没有这些障碍物,车辆就不会变道绕行。

为应对此类情况,很多车企选用了多传感器融合的感知方案,能够在数百米之外就能感知路面实际情况,自动驾驶系统从而及时作出变道处理,保证行驶安全。在多传感器融合感知系统中,大多以激光雷达、毫米波雷达、摄像头的组合为主。如威马M7上,搭载了3颗自主变焦固态激光雷达、7颗800万像素高清摄像头在内的32个传感器,最远探测距离超过600米,另外还有4枚Orin-X智能驾驶芯片,算力达到1016TOPS,能够以极快的速度应对道路突发情况。由此,使自动驾驶车辆降低了对高精地图的依赖,是自动驾驶适应全场景的发展趋势。

车企绕开高精地图,还有出于成本因素的考虑。彭松林认为,一方面,目前高精地图的成本较高,会推高自动驾驶系统的价格;另一方面,至今在很多地方,既存在高精地图数据不够完整的情况,也有车路协同设施不齐全的情况,在这种情况下高精地图和车路协同无用武之地,必须依靠多传感器融合的单车智能模式才行。

“虽然高精地图可以提高自动驾驶的安全行驶能力,但其本身的绘制难度和成本较高成为负担,而且需要及时更新维护,加上国内道路交通状况比国外更为复杂,所以有的车企并不选用高精地图。”向春田表示,如特斯拉的自动驾驶方案就是纯视觉模式,仅采用高清摄像头,既不使用激光雷达,也没有使用高精地图,靠纯视觉方案,一边行驶,一边扫描和重构外部环境,在一定条件下也够用。而目前小鹏汽车等新车型上,尽管也有高精地图,但通过多传感器融合方式,在逐步减少对高精地图的依赖,实际应用效果也不错。

在实际应用中,从智能驾驶系统提供商到车企,都在采用更为安全稳妥的“多传感器融合+高精地图”模式,降低了对高精地图的依赖,应用范围也可以拓展到更多的城市,而不仅仅是停留在有高精地图的有限的几个城市范围。

如智能驾驶系统提供商毫末智行,从2021年5月开始,其第二代智能驾驶系统已经陆续应用在魏牌摩卡、坦克300、魏牌拿铁等多款车型上。根据官方数据显示,截至2022年4月,搭载毫末智行其中两款产品的车型用户行驶总里程已经突破700万公里。

华为在北汽极狐阿尔法S华为HI版上,也采用了高精地图+激光雷达+摄像头的多传感器融合感知方案,华为也强调会通过降低高精地图的技术权重,让智能驾驶系统在年内实现对城市场景的覆盖。

“通过实际应用,不仅探索了模式的合理性与可靠性,而且的确得出一个结论,即自动驾驶不一定要标配高精地图。”陆载纲认为,结合国内大多数车企的实际来看,像特斯拉那样单纯的视觉模式,既需要高水平的算法支持,也需要根据行驶数据不断改进,短期内难以实际应用,现阶段还是“多传感器融合+高精地图”模式能够较好地保证自动驾驶的安全性。

04行业竞争激烈 第三方图商或先突围

机构研究报告表明,未来数年内,国内配置智能驾驶功能的汽车数量可能将超过千万辆,市场价值在百亿元到千亿元之间,潜力巨大。正因如此,吸引了众多高精地图供应商入局,行业竞争激烈。近年来,四维图新、高德地图、创业公司Momenta、宽凳科技等较早相继拿到了甲级测绘资质。之后,华为在2019年拿到了资质。2021年1月,全道科技拿到资质。随后,主管部门的审核越来越严格。

在高精地图领域,传统图商、科技公司、互联网公司、整车厂商是行业里竞逐市场的几股势力。其中,高德地图早在8年前就被阿里收购;百度收购长地万方获得甲级测绘资质;腾讯有全资子公司大地通途,同时还是四维图新第二大股东;滴滴的地图子公司名为滴图科技;吉利通过箩筐控股易图通;上汽入股光庭信息并控股其子公司中海庭,还是Momenta的第一大机构投资者;小鹏收购智途科技曲线获得甲级测绘资质。

“目前,高精地图行业竞争格局基本已定,后来者已经很难再分到一杯羹,也几乎没有出头的机会。”彭松林表示,由于BATH(百度、阿里、腾讯、华为)等互联网及科技巨头的涌入,已经对过去10多年的市场进行了重新洗牌,而且最突出的是,尽管高精地图在其他行业应用很多,但高精地图供应商的主要目标基本都是自动驾驶。

从目前与车企合作的规模看,高德地图、四维图新、百度地图基本位居前列。“当前市场,不仅自主品牌会选用国内供应商的高精地图,而且外资车企的相关车型进入中国市场,也要选用国内供应商的高精地图。”余荣锦认为,目前有甲级测绘资质的图商也是各有优势,如高德地图数据源较为丰富,且高精地图的工艺方面有长期的经验积累;百度地图的优势在于智能化,其高精地图的制作可以实现低成本、高效率。

针对高精地图成本较高的情况,各家图商也在价格方面大作文章。在近两年的价格战中,高精地图的价格已经由之前的每车每年费用上千元降到了百元左右。除了价格战,图商在与车企的合作中,多采取“先小后大”战术,即先通过自己“价廉物美”的导航电子地图与车企建立深度合作关系,之后再顺水推舟展开高精地图合作。如今年年初,高德地图发布第三代车载导航电子地图,实现了通过普通导航电子地图与高精地图的无缝切换来实现升级。随后,小鹏汽车率先搭载了高德地图。到今年4月,蔚来宣布将对Aspen车机系统进行升级,其中的变化之一是增加了高德地图,车主可以自由选择使用系统中的百度地图或高德地图。

时至今日,无论是车企还是消费者,对于智能汽车的数据安全更为敏感。“高精地图在应用中会产生大量数据,对于自动驾驶技术演进有重要意义。”向春田认为,从这方面看,未来车企选择高精地图供应商将更多选择独立第三方供应商,而且要处理好相关数据安全问题。

高精地图会不会成为自动驾驶标配?“随着时间和相关技术进步,一切都会更加明朗,但现阶段,高精地图仍然是智能驾驶的重要助手之一。”张睿林表示,决定高精地图是否成为自动驾驶标配的因素是技术发展,一方面,伴随着测绘手段的智能化、多样化发展,高精地图也会向降本增效、实时更新、能力更为强大方面发展;另一方面,在车载感知系统和算法演进中,发展方向是用更少的感知器件、更强的算法来实现更为安全可靠的自动驾驶。“这些技术都在升级迭代之中,未来高精地图是否被取代,还是以新的形态共存,目前尚难断言。”张睿林认为。

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文:赵建国 编辑:陈伟 版式:王琨

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