L4级自动驾驶系统核心技术模块——地图与定位

2022-07-27 11:00:10
首页>企业动态>L4级自动驾驶系统核心技术模块——地图与定位

元戎启行自动驾驶车辆能像人类司机一样应对各种复杂场景,实现实时、智能地驾驶,这背后离不开许多核心技术模块支撑。地图模块是L4级自动驾驶的核心技术模块之一它负责对车辆行驶的真实世界建模。把真实世界中相对静止的环境信息处理成高精度、数字化、语义化,同时可以被定位的一系列图层。这些图层组成的信息能从静态层面解决自动驾驶“车辆周围有什么”的问题。

 

什么是地图中的图层?

不同的图层将真实世界中的信息以不同的维度呈现。平时常用的地图导航app就包含不同的图层,其中能满足导航的叫导航图层,显示卫星遥感图像的是卫星图层。一般来说,图层是空间对齐的,并共享同一套坐标系统。真实世界的点在不同的图层中都对应为一致的坐标。只要知道某一个点的坐标,工程师可以在不同的图层里来回检索,获取真实世界中对应维度的信息。

自动驾驶系统中的地图包含3种主要的图层,对应不同的功能,供整个系统使用。

1、 定位图层包含定位算法所需要的环境特征,供定位模块使用

 image.png

        2、语义图层:它是矢量化,语义化的包含众多要素的电子导航地图,供下游的感知规划模块使用


image.png 

 3、可视化图层:包含一系列中间结果的可视化,供工作人员校验和审查地图

image.png 

什么是定位算法?

定位模块接收车辆传感器的实时数据,通过多个传感器多层级融合的结果,并结合地图的信息匹配,提供车辆实时的位置和姿态角。定位能解决自动驾驶“车辆在哪里”的问题。在自动驾驶系统中,定位要比平时用的导航系统精确很多,能提供厘米级的实时精度,和1%弧度的姿态角精度。这种精度的定位结果是自动驾驶汽车安全和稳定运行的坚实保障

image.png 

总的来说,地图和定位模块承车辆传感器获取的真实环境情况,进行处理后,生成不同的地图图层,解答“车辆周围有什么静态固定物体以及车辆在哪里”这2个核心问题,为下游技术模块提供有价值的位置&姿态信息。

元戎启行地图与定位模块亮点优势

元戎启行拥有一套高度自动化的建图系统,这套系统包含一系列建图关键算法和数据管理工具链。动态物体去除,三维重建, 语义要素自动标。工程上,元戎启行通过一整套工具链支持大规模的地图存储、数据批量更新、版本的统一管理和OTA推送等功能。运用这套地图系统,能更快完成新区域的建图,并能在地图上对已有区域道路变化进行快速地更新。高度自动化的建图系统能把自动驾驶车辆更快地推到新的地区,为加速大规模落地运营提供了坚实的技术支撑。

元戎启行的定位解决方案比普通的方案精度高出3倍左右。识别定位精度越高,越能精准反应车辆周围有什么和车辆在哪,从而能更好地保证自动驾驶车辆的安全性。目前主流的L4级自动驾驶中需求定位精度10cm,元戎启行的定位方案在复杂城中心环境中,仍能达到平均精度约3.6cm。在多传感器融合的框架中,元戎启行开发了一套基于传感器失效自动识别的架构。在这个架构下,不同的传感器会根据环境退化的情况模拟自身的失效情况。例如激光雷达摄像头可以识别到修路的区域,通过在融合系统中去这部分观测,可以显著提高系统的可靠性。

地图与定位技术的爆发

在过去的一个多世纪,我们在地图定位领域观察到了定位精度在大幅度提升。这种提升遵循类似摩尔定理的发展轨迹: 即每隔30年,自动化系统的定位精度会提升一个数量级。从1900年定位精度3km的航海六分仪,到二战期间定位精度500m的无线电信标(radio bacon),到60年代定位精度25m的第一代卫星导航系统Transit,到90年代推出定位精度1m的GPS系统。我们相信21世纪20年代是分米级,厘米级定位技术大爆发的时代。目前自动驾驶的多传感器融合方案已经验证了这技术路线的可行性。

随着传感器成本的快速下降和越来越多的区域被高精度地图覆盖,分米级和厘米级定位技术的应用范围会大幅推广。这是自动驾驶发展目前面临的挑战之一,也是元戎启行不断追求的目标。