高精动态地图基础平台众源更新技术路线研究_冯昶.pdf

第 48 卷第 1 期2023 年 2 月Vol.48 No.1Feb.2023测绘地理信息Journal of Geomatics高精动态地图基础平台众源更新技术路线研究冯昶1 杜清运2，3，4，5 范晓宇1 任福2，3，4，5 熊丽音1 田野1 刘卫华1 王屯1 王远哲1 张浡聪21 国汽智图（北京）科技有限公司，北京，1026002 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉，4300793 武汉大学地理信息系统教育部重点实验室，湖北 武汉，4300794 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室，湖北 武汉，4300795 地球空间信息技术协同创新中心，湖北 武汉，430079A Crowdsourcing Update Technology Route of HD Dynamic Map Basic PlatformFENGChang1 DUQingyun2，3，4，5 FANXiaoyu1 RENFu2，3，4，5 XIONGLiyin1 TIANYe1 LIUWeihua1 WANGTun1 WANGYuanzhe1 ZHANGBocong21 China Intelligent and Connected Vehicles Data（Beijing）Co.，Ltd.，Beijing 102600，China2 School of Resources and Environmental Sciences，Wuhan University，Wuhan 430079，China3 Key Laboratory of Geographic Information System，Ministry of Education，Wuhan University，Wuhan 430079，China4 Key Laboratory of Digital Mapping and Land Information Application，Ministry of Natural Resources，Wuhan University，Wuhan 430079，China5 Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology，Wuhan 430079，China摘要：高精动态地图是智能网联汽车的共性基础技术及重要基础设施，目前因高成本的专业采集方式及数据源分散等DOI：10.14188/j.2095-6045.20221066文章编号：2095-6045（2023）01-0010-06引用格式：冯昶，杜清运，范晓宇，等.高精动态地图基础平台众源更新技术路线研究 J.测绘地理信息，2023，48（1）：10-15（FENG Chang，DU Qingyun，FAN Xiaoyu，et al.A Crowdsourcing Update Technology Route of HD Dynamic Map Basic Platform J.Journal of Geomatics，2023，48（1）：10-15）基金项目：武汉大学-国汽智图高精地图研究中心项目；国家自然科学基金（42071448）。第 48 卷第 1 期冯昶等：高精动态地图基础平台众源更新技术路线研究问题，无法满足智能汽车的高精动态地图快速更新需求。提出了一种众源更新技术路线，基于该路线搭建高精动态地图基础平台，配合主管部门监管，在全面保障国家地理信息数据安全的前提下，通过汇聚车、路、云等众源数据，实现高精动态地图众源更新。技术路线包括众源数据汇聚与预处理、数据处理、成果数据入库、出品发布和更新应用。在城市道路场景下进行高精动态基础平台众源更新技术路线验证，结果表明，该技术路线能够满足 L3/L4自动驾驶车辆高精动态地图快速更新需求。未来高精动态地图基础平台将不断为智能网联汽车安全运行、智慧交通管理、智慧城市应用服务等提供高精动态地图数据支撑。关键词：高精动态地图；基础平台；众源更新中图分类号：P208文献标志码：AAbstract：High-definition（HD）dynamic maps are the common basic technology and important infrastructure of intelligent networked vehicles.At present，due to high-cost professional data collection methods and scattered data sources，it cannot meet the requirements for rapid update of HD dynamic maps for smart vehicles.Therefore，we propose a crowdsourcing update technology route for HD dynamic maps.Based on this route，we build an HD dynamic map basic platform，which supports the supervision by competent authorities.The crowdsourcing update of HD dynamic maps can be realized by the aggregation of vehicles，roads，clouds and other crowdsourcing data under the premise of fully guaranteeing the security of national geographic information data.The technology route covers crowdsourcing data aggregation and preprocessing，data processing，result data storage，map data product release and map data update application.In the urban road scenarios，the verification of the HD dynamic basic platform crowdsourcing update technology route has been carried out.The results show that this route can meet the need for rapid update of HD dynamic maps for L3/L4 autonomous vehicles.In the future，the HD dynamic map basic platform will continue to provide HD dynamic map data support for the safe operation of intelligent networked vehicles，intelligent traffic management，and smart city application services.Key words：high-definition dynamic maps；basic platform；crowdsourcing update发展智能网联汽车是中国重要的战略方向，工业和信息化部表示要坚持单车智能和网联赋能并行发展路径。作为智能汽车产业中“车、路、云、网、图”的五大关键要素之一，高精动态地图是智能网联车路协同的共性基础技术及重要基础设施。国内外车企在 2021年均释放了自动辅助驾驶高速场景，有车企提出，在基于环境匹配的定位中，如果高精动态地图无法保证持续更新，由信息滞后引起的安全风险将不断增加，最终影响驾驶的安全性1。目前国内主流图商因高成本的专业采集方式以及车、路感知数据的缺乏，无法实现大范围的高精动态地图实时更新。因此，国内外研究机构及图商均开始开展众源更新技术路线研究。陈龙等2提出了“基于边缘计算和多智能体强化学习的高精地图更新方案”，但是该方案也面临多智能体多源海量数据的安全问题以及融合更新关键技术问题；李月华3针对自动驾驶高精度地图更新的复杂性，提出了车端、云端和路侧单元（road side unit，RSU）的更新匹配方案，有利于提升众源更新的可用性；侯翘楚等4提出了一套利用高分辨率遥感影像对高精度地图静态图层的车道级要素进行大范围、快速提取的方案；訾璐等5利用多粒度时空对象数据模型，对高精度地图的交通要素进行分析和描述，提出一种高精度地图交通要素对象化建模方法；张攀等6针对高精地图的数据模型和表达方式，提出了一种通用的，具备大规模应用能力的高精地图模型Whu map model，推动了高精地图在生产和应用阶段的数据模型标准化。同时，国外 Mobileye 公司的 Road Experience Management（REM）数据服务、HERE 公司的 Open Location Platform（OLP）、丰 田 公 司 的 Automated Mapping Platform（AMP），均提出基于车辆数据上传云端实现众源更新的技术路线，国内主流图商也在进行地图众源更新技术的研究，已建立众源发现、更新机制及自动化数据生产流程。众源更新作为实现高精动态地图快速更新的低成本和可量产化方案，是高精动态地图产业化的重要环节7。但是行业仍然面临数据源分散、众源方式存在安全隐患、行业缺乏相关标准等问题。本文提出了众源更新技术路线，基于该路线搭建高精动态地图基础平台，平台将配合行业主管部门监控监管，在全面保障国家地理信息数据安全的前提下，满足智能汽车对高精动态地图的快速更新需求。1 高精动态地图定义高精度地图可以帮助自动驾驶汽车进行地图匹配定位、实时路径规划导航以及环境感知、决策和控制等，为自动驾驶汽车安全、高效运行和乘客舒适提供保障3。高精度地图包含道路静态和动态环境信息，能够以云端协同、车路协同等方式实现信息加载8。按照更新频率可将高精度地图分为静态地图、准静态地图、准动态地图和动态地图9，10，这 4个层级包含的内容如下：静态地图包含道路网、车道网及道路设施的几何、属性信息；准静态地图包含11测绘地理信息2023 年 2 月交通标志牌、路面标志等道路部件信息；准动态地图包含道路拥堵、施工、交通管制、天气等信息；动态地图包含周边车辆、行人、交通事故等实时性较高的信息。本文将高精度地图的 4个层级称为高精动态地图，并将静态地图和准静态地图称为静态图层，准动态地图和动态地图称为动态图层。按照更新频率要求，静态图层需达到天级，动态图层需达到分钟级甚至秒级，对数据的时效性要求较高。基于众源数据可以解决高精动态地图更新时效性问题，并有效降低数据生产成本11。2 众源更新技术路线在智能网联车路协同场景中，自动驾驶车辆通过激光雷达、摄像头等多传感器融合实时感知周边信息，以保障自动驾驶车辆行驶安全；路侧设备从“上帝视角”实时感知道路情况，帮助自动驾驶车辆弥补盲区，提高车辆行驶的安全性。两者在正常运转的情况下，感知语义信息的精度高、实时性高，能为高精动态地图提供重要的数据源。由于上传的是结构化语义数据，数据传输带宽要求低，在不额外增加车辆、路侧成本的情况下，为高精动态地图众源更新创造了丰富的“众源”条件。众源更新是指通过获取多源海量非专业测绘的社会车辆和路侧感知设备感知的道路及其周围环境数据，利用大数据处理技术与高精基础地图匹配，发现并挖掘变化信息，将变化信息进行多源数据融合更新，将高精动态地图下发给车端应用，从而实现数据采集、数据处理、地图更新、地图发布、地图应用的数据闭环12。本文涉及的众源更新技术路线如图 1所示。2.1众源数据汇聚与预处理众源数据