我國高精度地圖的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1.技術(shù)發(fā)展趨勢分析
一是提供高精度定位信息以及道路先驗信息。高精度地圖不受天氣環(huán)境、障礙物和探測距離等限制，面向機器作為先驗信息供無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人駕駛環(huán)境感知。通過高精度地圖模型提取，將車輛位置周邊的對象及對象之間的關(guān)系提取出來。對傳感器無法探測的部分進行補充，進行實時狀況的監(jiān)測及外部信息的反饋，即通過豐富的語義信息提高無人車鑒別周圍環(huán)境的能力。
三是高精度地圖實現(xiàn)無人駕駛智能路徑規(guī)劃。交通信息的實時更新導(dǎo)致最優(yōu)路徑也隨時會發(fā)生變化，高精度地圖在此基礎(chǔ)上，基于云計算的輔助進一步處理相關(guān)信息，能有效地為無人車提供最新的路況，幫助無人車重新制定最優(yōu)路徑，輔助無人駕駛汽車路徑規(guī)劃和決策。
四是無人駕駛車輛的精細化管理。車道級高精度地圖，結(jié)合高精定位、云計算和視頻監(jiān)控等技術(shù)，搭建智慧交通監(jiān)管平臺，在特殊車輛監(jiān)控、精準導(dǎo)航、公交優(yōu)先等一些重要的場景中，有利于交通管理單位對無人駕駛車輛的精細監(jiān)控管理。
2.產(chǎn)品發(fā)展趨勢分析
基于傳感器與高精地圖的定位技術(shù)，通過傳感器（攝像頭、LiDAR、毫米波雷達等）采集周邊環(huán)境的特征點，通過與預(yù)先采集制作的高精地圖進行特征點匹配，實現(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）傳感器或者互補金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）傳感器，對周邊環(huán)境進行實時圖像采集、特征點提取和分析，成本低、實現(xiàn)簡單、分辨率高，但檢測距離較短、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，檢測效果可能出現(xiàn)顯著下降，光照急劇變化時（如隧道出入口）會出現(xiàn)檢測性能的短暫失效。
1)像素升級趨勢
像素升級是必由之路，HDR、LFM和低照度敏感成為趨勢。用于前視攝像頭的CIS圖像分辨率不斷提升，目前達到了8MP，以提供更精確的圖像便于識別，而環(huán)視、后視基本在2MP左右。從各大廠商新推出的產(chǎn)品來看，基本都具有了高動態(tài)范圍(HDR)和低照度敏感的性能。前視攝像頭達到了140dB動態(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，甚至連高明暗對比度的場景中也能實現(xiàn)。此外部分產(chǎn)品還具有了LFM性能，CIS在攝像頭工作時不會因為LED光脈沖出現(xiàn)差錯，降低識別錯誤發(fā)生的可能。目前LFM有兩種技術(shù)路線，一種是超級曝光，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)推動行業(yè)發(fā)展
智能汽車迭代升級勢不可擋，汽車為車載攝像頭主要驅(qū)動力。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)作為自動駕駛技術(shù)發(fā)展的一大核心，催化車載攝像頭迎來量價齊升。
（二）激光雷達
1)機器人、無人駕駛成為推動激光雷達未來發(fā)展的重要動力
隨著無人駕駛與商用服務(wù)機器人概念的普及，被視機器人“眼睛”的定位掃描方案越來越受到重視。激光雷達方案具備更高的精準度和數(shù)據(jù)完整度，曾經(jīng)受限于國外的高成本方案難以在通用型機器人產(chǎn)品中普及，但近幾年國內(nèi)研發(fā)團隊思嵐科技推出了低成本激光雷達，最低達百元級別，備受資本和市場的認可，成為機器人領(lǐng)域的重要創(chuàng)業(yè)風(fēng)口。
而3D激光雷達是無人駕駛的核心技術(shù)之一，被視為現(xiàn)階段實現(xiàn)無人駕駛最有效的路徑。上市公司中，萬集科技正在開展車載3D激光雷達技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)；中海達著手研究并開發(fā)適用于無人駕駛領(lǐng)域的高精度導(dǎo)航地圖、激光雷達等產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)前景可期。
2)固態(tài)激光雷達成未來主流
固態(tài)激光雷達相對于多線束機械式激光雷達是完全不同的技術(shù)，MEMS固態(tài)激光雷達原理，在激光雷達關(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，在工作的時候，只有微振鏡在擺動，相比之下，傳統(tǒng)機械多線激光雷達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，同時這些接收和發(fā)射器在工作時都要通過旋轉(zhuǎn)完成掃描。所以MEMS固態(tài)的優(yōu)點就顯而易見了。
激光雷達從多線束機械式激光雷達、到混合固態(tài)激光雷達，再到純固態(tài)激光雷達，體積越來越小，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(這對于成本下降來說也至關(guān)重要)，更好的SLAM表現(xiàn)(多個波束更擅長創(chuàng)建空間地圖數(shù)據(jù))，更高的密度，并突破點邊界。行業(yè)內(nèi)普遍認為，激光雷達固態(tài)化將是未來主流。
雖然我國激光雷達技術(shù)已取得了一定成就，但由于激光雷達行業(yè)發(fā)展時間較短，與國外仍存在較大差距，尤其在民用領(lǐng)域還不成熟，仍以傳統(tǒng)的軍工、測繪市場為主。隨著機器人、無人駕駛領(lǐng)域的興起，未來，這兩個領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲覈す饫走_行業(yè)重點發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域。
（三）毫米波雷達
1)技術(shù)趨勢
隨著ADAS系統(tǒng)的逐漸升級，對毫米波雷達的要求會更高。毫米波雷達的技術(shù)總的趨勢是朝著成本更低、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)國產(chǎn)化替代進行中
受下游需求增長驅(qū)動，在市場規(guī)模方面，預(yù)計未來全球和中國毫米波雷達市場規(guī)模將持續(xù)增長，隨著技術(shù)的成熟以及成本的下降，77GHz雷達將逐漸取代24GHz雷達成為未來毫米波雷達市場的主流。目前博世、大陸等海外企業(yè)占據(jù)的毫米波雷達主要市場份額，國內(nèi)企業(yè)近年來加速布局，已經(jīng)24GHz產(chǎn)品方面取得突破，77GHz產(chǎn)品處于研發(fā)過程中。就細分而言，其中天線PCB板作為毫米波雷達的核心部件，國產(chǎn)替代取得較大突破。近年來，國內(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，目前國際MMIC市場主要由智浦(NXP)、英飛凌、德州儀器(TI)等國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)芯片設(shè)計企業(yè)積極布局毫米波雷達領(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內(nèi)企業(yè)已完成MMIC芯片的研發(fā)，逐步進入產(chǎn)業(yè)化階段。
基于傳感器進行實際環(huán)境的特征點檢測后，需要與預(yù)先采集制作的高精度地圖進行匹配，實現(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、路標等，還包含動態(tài)的實時交通信息，通過對這兩類信息進行融合，形成一個虛擬的駕駛環(huán)境，供車輛進行環(huán)境感知、認知和理解，并開展路徑規(guī)劃、躲避擁堵和交通障礙。從這一點上來講，高精度地圖其實相當(dāng)于一個超級感知容器，一方面可對現(xiàn)有傳感器進行輔助，另一方面作為平臺對接車道級規(guī)劃的需求，最終實現(xiàn)感知和決策的雙增強。
目前，我國主要高精度地圖廠商均已完成不少于30萬公里的高速公路高精度地圖采集和制作，2020年開展城市道路的高精度地圖采集。但由于我國國土面積大，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)用趨勢分析
（一）在自動駕駛中的應(yīng)用
自動駕駛領(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信息以及可行駛區(qū)域內(nèi)各類對象的信息，因此高精度地圖可以很好地滿足自動駕駛技術(shù)的要求。高精度地圖數(shù)據(jù)可以提供給自動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、路邊交通標識牌、道路的限速信息、危險區(qū)域的提醒等。高精度地圖的充分應(yīng)用可以為自動駕駛提供眾多數(shù)值化的決策依據(jù)。
高精度地圖除了可以幫助自動駕駛汽車進行位置感知、更精準的路徑規(guī)劃，為決策層提供支持，對智慧交通的發(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)境越來越復(fù)雜，智慧交通的發(fā)展已經(jīng)被社會所重視。智慧交通監(jiān)管平臺的搭建需要結(jié)合視頻監(jiān)控、云平臺計算、高精度定位及高精度地圖等多種技術(shù)，同時應(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景中。因此，搭建高精度地圖將更有利于交通監(jiān)控部門對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)施進行高精度定位。但對于不能發(fā)射信號的基礎(chǔ)設(shè)施來說，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與基礎(chǔ)設(shè)施中的道路邊緣計算網(wǎng)格進行通信，來實現(xiàn)信息的收集與分發(fā)，并將可能引起道路交通問題的預(yù)測信息發(fā)送給邊緣計算網(wǎng)格，并進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