高級別自動駕駛，是否一定需要依賴高精地圖？

與傳感器和軟件一樣，地圖是自動駕駛技術(shù)的關(guān)鍵組成部分。為了安全駕駛，自動駕駛汽車不僅需要知道它們在哪里，還需要知道它們周圍是什么。

過去幾年，在高精地圖賽道，初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量激增。他們做著看似相同的事情，但背后卻是資本助推了風(fēng)險“放大”。

去年，一家在高精地圖領(lǐng)域有一定知名度的初創(chuàng)公司lvl5，在兩位創(chuàng)始人加盟另一家初創(chuàng)公司以及公司三年來累計的眾包數(shù)據(jù)出售給另一家地圖公司而“壽終正寢”。

當(dāng)時，lvl5的商業(yè)模式是，與多家汽車制造商合作，每一家都支付一筆安裝系統(tǒng)的初始費用，然后對每輛車收取月費來維護地圖。這種模式，也是許多類似初創(chuàng)公司的選擇。

然而，在自動駕駛汽車普及之前，該行業(yè)需要克服兩大挑戰(zhàn)——能夠真正落地的技術(shù)和能夠賺錢的商業(yè)模式。

尤其是，現(xiàn)有高精地圖的優(yōu)勢和劣勢，同樣突出。

一方面，高精地圖的繪制需要大量的車隊投入以及龐大的眾包模式才能實現(xiàn)廣覆蓋和更新頻率。

另一方面，商業(yè)化的高精地圖仍然存在地理圍欄的限制，比如凱迪拉克的Super Cruise系統(tǒng)目前為止只能在已經(jīng)精確繪制和實現(xiàn)定期更新的道路上才能正常開啟自動駕駛。

考慮到越來越多的汽車制造商和圖商近年來押注基于高精地圖的自動駕駛技術(shù)實現(xiàn)路徑，對于是否需要高精地圖的探討似乎已經(jīng)有了明確的答案。

不過，自動駕駛的魅力，卻正是在于技術(shù)路線實現(xiàn)的多樣化。

一、高精地圖，可有可無？

兩年前，麻省理工學(xué)院計算機科學(xué)和人工智能實驗室(CSAIL)的一組研究人員開發(fā)出一種方法，可以讓自動駕駛汽車在不依賴昂貴的高精地圖數(shù)據(jù)庫的情況下“理解”周邊環(huán)境。

他們的解決方案被稱為MapLite，使用來自O(shè)penStreetMap的基礎(chǔ)地形圖，并結(jié)合GPS、激光雷達(dá)和慣性測量單元傳感器。

該項目的研究人員曾表示：“這樣一個僅靠車載傳感器導(dǎo)航的系統(tǒng)，顯示出自動駕駛汽車的潛力，它能夠?qū)嶋H處理的道路數(shù)量超出了現(xiàn)有繪制的少數(shù)高精地圖里程。”

目前，在公共道路上進行測試的大多數(shù)全自動駕駛汽車都需要有清晰的車道標(biāo)識，或者依賴于能夠告訴車輛預(yù)期結(jié)果的高精地圖數(shù)據(jù)，或者兩者兼?zhèn)洹?/p>

當(dāng)然，CSAIL團隊并不是唯一試圖在沒有預(yù)先給出的高精地圖基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動駕駛的團隊。

一年后，在2019年CES展上，一家名為Imagry的無人駕駛汽車軟件開發(fā)商首次展示其最新版本的mapless平臺。

該解決方案也同樣使用了一種既不需要高精地圖也不需要云連接的方法，目的是讓自動駕駛汽車市場以更低的成本更快地擴展和商業(yè)化。

Imagry的平臺可以識別道路、路線、車輛、障礙物和行人。通過內(nèi)部開發(fā)的模擬器進行訓(xùn)練，該軟件的Aleph Star算法使用基于物理的規(guī)劃來實時補償感知錯誤。

Imagry使用了一種高度智能的、基于視覺的方法，允許自動駕駛車輛在較少依賴人工干預(yù)的情況下快速擴展可行駛區(qū)域。

它的工作原理是根據(jù)深度學(xué)習(xí)的結(jié)果動態(tài)創(chuàng)建“迷你地圖”。這種方法允許車輛了解道路的當(dāng)前狀態(tài)，包括最新的道路障礙、環(huán)境條件和現(xiàn)有的道路規(guī)則。

這家公司去年開始在亞利桑那州坦佩市中心擁擠的街道上完成了自己的試驗。那里有大量的行人、騎自行車的人和其他交通工具，mapless技術(shù)表現(xiàn)完美，能夠識別障礙物、停止標(biāo)志、人行道等，同時遵守該地區(qū)的道路規(guī)則。

近日，Imagry宣布與AutonomouStuFF合作，將mapless技術(shù)打包進后者的自動駕駛產(chǎn)品組合，在全球范圍內(nèi)推廣。

AutonomouStuff公司負(fù)責(zé)人表示，“Imagry設(shè)計了一個不需要預(yù)先創(chuàng)建和不斷更新高精地圖的導(dǎo)航系統(tǒng)，這為自動駕駛的低成本商業(yè)化提供了新的選擇。”

無獨有偶，就在今年初，F(xiàn)acebook人工智能的一個團隊創(chuàng)造了一種強化學(xué)習(xí)算法，讓機器人在不熟悉的環(huán)境中不用地圖就能找到行徑路線。

該方案只需使用深度感應(yīng)攝像頭、GPS和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)，通過算法就能讓機器人在99.9%的情況下沿著一條非常接近最短路徑的路線前進。

目前，F(xiàn)acebook的算法還不能處理室外環(huán)境，但它是朝著這個方向邁出的有希望的一步，可能會適用于城市交通領(lǐng)域。

在即時定位與地圖構(gòu)建(SLAM)、結(jié)合多源數(shù)據(jù)(傳感器融合)、路徑規(guī)劃和運動控制的整個環(huán)境同步映射過程中，基于深度學(xué)習(xí)的端到端(e2e)解決方案被視為可能的解決方案。

二、高精地圖的終極模式？

在自動駕駛領(lǐng)域，高精地圖是汽車傳感器的補充。通過使用地圖數(shù)據(jù)，可以預(yù)測前方道路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出車輛的傳感器范圍。此外，借助地圖與傳感器的融合，還可以實現(xiàn)惡劣能見度條件下的安全冗余。

但創(chuàng)建可靠的大規(guī)模應(yīng)用的高精地圖所面臨的挑戰(zhàn)，某種意義上不亞于車規(guī)級激光雷達(dá)的難度。ISO 26262定義的汽車安全完整性等級(ASIL)，但目前還不能為地圖數(shù)據(jù)評估相應(yīng)的安全等級。

為了確保正確的精度，制圖者必須通過在四個要素方面來控制地圖質(zhì)量。包括，數(shù)據(jù)收集是否正確；保證質(zhì)量和防止錯誤；如何避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的任何損失以及數(shù)據(jù)安全。

最大的挑戰(zhàn)，就是收集足夠的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建高精地圖，并且可以“實時更新”。

同時，眾包方法的優(yōu)點和缺點同樣明顯。

成本低、可擴展意味著門檻的降低。然而，缺點是數(shù)據(jù)相對不準(zhǔn)確，因為沒有很多硬件來支持收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

在實際量產(chǎn)方面，特斯拉就是一家典型的不依賴外部供應(yīng)商常規(guī)高精地圖支持的自動駕駛公司。

眾所周知，高精地圖可以幫助汽車提前了解周圍的世界，尤其是車輛第一次在陌生的道路上行駛時，從而幫助自動駕駛系統(tǒng)在有限的傳感器、處理器和實時條件下解決一些問題。

和激光雷達(dá)一樣，馬斯克認(rèn)為自動駕駛需要一個實時分析系統(tǒng)，這個系統(tǒng)非常好，以至于需要從地圖上得到的東西很少。

相反，過度依賴于地圖，反而會減慢開發(fā)必要的非常好的系統(tǒng)的動力。這背后還有一種理念就是：那些使用地圖的系統(tǒng)只會在有地圖數(shù)據(jù)的地方行駛，這就是問題所在。

過去幾年，圖商們都在嘗試通過自有車隊以及眾包模式實現(xiàn)高精地圖的預(yù)先構(gòu)建和更新。汽車制造商則以采購的方式來使用這些高精地圖數(shù)據(jù)。

前提是，這些車輛在道路上行駛的頻率極高，以至于當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生任何變化時，他們很快就能檢測到，并將有關(guān)變化的壓縮數(shù)據(jù)上傳到云端更新，然后下載到駛近該地區(qū)的汽車上。

特斯拉的模式，則是基于全球各地的特斯拉車輛采集的大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。用高清地圖補充實時感知，這些地圖是由車輛實時拍攝的圖像拼接而成。

特斯拉正在一步步給出自己的答案。近日，特斯拉聯(lián)合子公司DeepScale提交了一項新的專利申請，名為“用增強數(shù)據(jù)訓(xùn)練機器模型的系統(tǒng)和方法”。

該方法旨在改進Autopilot軟件使用其8個攝像頭識別環(huán)境的方式，也被稱為“3D標(biāo)簽”。一個形象的比喻就是：人類的眼睛通常處理數(shù)據(jù)片段并將其發(fā)送給大腦，然后大腦將所有信息整合在一起，這樣人類就能看到整個畫面。

而特斯拉將能夠處理來自所有8個攝像頭的信息，并將它們拼接在一起，形成一個真正的360度圖像。有了360度視圖，就可以完整的實時繪制地圖。

因為對于高精地圖來說，如果實時更新的速度做不到的，它的可用性和規(guī)模性就會受到一定的限制。

而強車端智能會減少對高精地圖及定位的需求（比如人類駕駛員，用普通GPS和地圖就可以準(zhǔn)確到達(dá)目的地）。

對于汽車制造商來說，為了滿足高精地圖的應(yīng)用，增加的額外成本還包括差分服務(wù)費，以及高精度地圖服務(wù)費等。

一些行業(yè)人士表示，更合理的本地化高清地圖引擎是解決方案之一，通過特定工具并結(jié)合自帶傳感器來幫助汽車制造商自主、快速、可靠、經(jīng)濟地進行地圖繪制、更新和本地化映射。

未來可能會誕生一種基礎(chǔ)平臺公司：可以協(xié)同做高精度的靜態(tài)地圖，也可以建立一種機制，將各家企業(yè)脫敏的實時動態(tài)數(shù)據(jù)融為一體，形成自動駕駛高精度動態(tài)基礎(chǔ)地圖。

在此基礎(chǔ)上，企業(yè)再進行差異化競爭。

比如，特斯拉就是使用谷歌、百度等第三方圖商來滿足大部分的基礎(chǔ)地圖需求，并在這個基礎(chǔ)上增加了自己的本地地圖數(shù)據(jù)、特性和功能。

另一種可行的方式，則是基于低軌衛(wèi)星拍攝。

此前，豐田和它的合作伙伴Maxar展示了一顆衛(wèi)星可以拍攝包括道路上的車輛、陰影和其他物體在內(nèi)的高分辨率照片，然后創(chuàng)建可用的高清地圖。

這可能會改變游戲規(guī)則。

相比較目前通過眾包等方式來實現(xiàn)地圖更新不同，衛(wèi)星可以快速地拍攝照片，然后進行分析并更新地圖數(shù)據(jù)，意味著其有能力支撐高精地圖的海量數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用。

2020年初，吉利控股集團就宣布全面布局商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域，其目的之一就是打造更精準(zhǔn)的地圖和導(dǎo)航系統(tǒng)，為高級別自動駕駛汽車提供定位服務(wù)。

這意味著，大多數(shù)的高精地圖公司必須要找到自己的核心競爭力。