乾貨| 究竟什麼才是高精度地圖?(三)

2020-12-13 雷鋒網

雷鋒網(公眾號:雷鋒網)按:作者為地圖傳感器。本文為雷鋒網獨家首發《高精度地圖》系列文章的第三篇。作者將為我們講述地圖在ADAS實現的技術方案以及ADASIS的工作原理。前兩篇可閱讀:《究竟什麼才是高精度地圖?(一)》《究竟什麼才是高精度地圖? (二) 》。

接著上次的話題,咱們講地圖在ADAS實現的技術方案以及ADASIS的工作原理。

乘著自動駕駛的這股熱風,ADAS概念越來越為人們所熟知,ADAS產品也越來越普及,車廠與供應商們也都腦洞大開不斷研發各種新的ADAS產品,提供越來越安全、輕鬆、環保的駕駛體驗。例如:ACC、FCW、LKA、前車燈跟隨等等。

ADAS的實現離不開車輛上的各種如攝像頭和雷達等感知傳感器,但無論是多麼豪華的傳感器都是有其感知的局限性,或者稱為感知範圍。如果能夠讓車輛獲取到更遠地方的數據,那麼ADAS的功能必然可以得到增強。

如何得到遠方的數據呢?

在目前的技術條件下,獲取遠方數據的方式有很多,比如V2X技術,通過前方車輛或道路兩旁的V2X設備想車輛發送路況信息;


又或者通過雲技術也可以實現,從雲端下發車輛收集的道路信息。但是這些方式都存在建設成本相對較高、建設周期長的問題。

這時候地圖被人們發掘出來,經過導航軟體的普及歐美、日本、中國的電子地圖實際上基本比較成熟,由於ADAS對地圖的精度要求不是很高,和普通的導航電子地圖精度要求差不多,只不過需要追加一些ADAS屬性,比如曲率、坡度、Heading Angle、更加精確的車道數量等屬性,製作成本相對不高。地圖在ADAS系統中是作為一種特殊的傳感器融入系統的(Map Sensor),提供道路先驗知識。

目前應用比較成功的寶馬ASR(Adaptive Speed Recommendation),ASR在減速的區域,會提前50-300米提醒用戶減速,提前提醒的距離會依據目前車速、汽車剎車速度及司機反映時間。 在有轉彎(curve)的路段,要考慮路寬、車道數目、整個路況等,ASR會綜合以上因素計算合理的汽車速度。

ADAS系統包括感知系統、通信系統、決策系統和控制系統,地圖信息如何在車輛的各個子系統中傳輸。為了消除各圖商、ADAS零部件供應商之間協議的差異,並且更有利於ADAS地圖的推廣。圖商、車廠、ADAS零部件供應商聯合起來成立了ADASIS Forum制定地圖與ADAS系統之間的通信協議,也就是ADASIS。

ADASIS全稱Advanced Driver Assistance Systems Interface Specifications,即是ADAS的接口說明。ADASIS定義了地圖在ADAS中的數據模型及傳輸方式,以CAN作為傳輸的通道。現在DASIS Forum被劃入ERTICO(ITS Europe,歐洲的智能交通組織)。

目前ADASIS已經發布了v1和v2版本。

在ADASIS v1中,系統會根據車輛當前位置以及最終目的地,提取所有的路徑規劃方案,將其中最為優先的路徑稱為最可能路徑,而其他方案為備份方案。所有的方案都會被提取並進行重構,並最終給出選擇哪條路徑以及如何駕駛通過的建議,傳遞到不同的ADAS系統中,導致系統中傳遞的數據量過大,並沒有真正被車廠量產,相反,越來越多的企業擯棄v1而推出了自己的通信方案。v1並不是一個成熟的協議,但驗證了技術可行性。

由於ADASIS v1的不成熟嚴重影響了ADASIS的推行。所以ADASIS Forum開始討論為什麼其他企業不願意使用ADASIS v1。最終,在排除企業內部因素之外,分析出這些企業不願意使用v1的最主要原因在於標準過於複雜。複雜的通訊協議以及要求傳輸的數據過多,會讓開發者在數據提取單元與重構單元上花費大量的時間與成本,尤其是在量產車型上,這顯然是不被車廠接受的。因而,ADASIS Forum著手準備ADASIS v2(第二版ADASIS),著重在降低系統佔用的CAN總線資源,以及使用最小原則提取並重構數據。目前ADASIS v2已經被多家車廠採用。

宏觀上ADASIS v2結構中包含以下幾個部分

ADASIS v2 System Architecture

在ADASIS v2中,傳輸依照單路徑(path)概念。也就是傳遞數據的時候只選擇最有可能行駛的一條路徑(實際上是地圖上規劃出來的路徑),對於可能存在的備選路徑,則以路徑中的交叉路口(stub)來表示。每個交叉路口之間的路徑稱之為路段,路段被視為構成路徑的基本單元,以每一個路段為單位,再進行數據的分析與利用。

ADASIS v2 Data Model

路段上屬性則通過Profile和Segment來描述。Segment描述路段大部分相同的屬性,Profile則描述剩餘的屬性,同時對屬性數據進行壓縮。另外傳輸數據時也不是每次發送所有數據,而是查詢到數據變更或有新的數據才發送。這種數據組織與發送的方式去掉了大量冗餘數據,減輕了通信負荷。

最後還有Position用來實時描述當前位置。

ADAS Horizion Provider遵循ADASIS協議將以上信息發送到CAN總線上。ADAS Application(ADAS Horizion Reconstructor)選擇性的從CAN總線上獲取自己有用的信息,重構地圖,完成自己的應用。這樣一來,ADAS地圖數據可以有效的傳輸到使用端,並且車輛改造最小,對CAN總線的影響也最小,最重要的是一切都是符合車規要求。

不過,隨著地圖數據量的豐富,尤其進入到高精度地圖時代,以及今後ADAS或自動駕駛的需要,都會對傳輸的數據量和傳輸頻率提出更高要求,這時ADASIS v2也顯現出他的不足。好在ADASIS Forum也在研究ADASIS v3,以及基於車身乙太網的傳輸方式,所以對於未來的實現方式,我們拭目以待。

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