Apollo自动驾驶之高精地图

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OpenDrive

OpenDRIVE是一种高精地图格式,2006年由德国VIRES公司发布,并反复迭代,期间德国戴姆勒驾驶模拟器部门和德国宇航中心DLR也发挥了很大作用。

OpenDRIVE 1.5版本于2019年发布。2018年9月,OpenDRIVE的开发团队将维护工作转交给德国ASAM标准化组织,1.6及之后的版本由ASAM负责。1.6版本已由ASAM在2020年3月发布,本文使用该版本进行介绍。

OpenDRIVE开发起因是VIRES公司在提供驾驶模拟器方案时,发现不同工具的道路数据格式中需要包含逻辑内容是基本一致的,为了方便在不同的驾驶模拟器间进行道路数据的传递,VIRES公司与Daimler Driving Simulator部门决定开发OpenDRIVE格式。转交给ASAM组织后,ASAM组织同样把OpenDRIVE定位为用于仿真测试的地图格式。

OpenDRIVE文件按XML格式编写,文件扩展名为.xodr。


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高精地图

高精地图是当前无人驾驶车技术不可或缺的一部分。它包含了大量的驾驶辅助信息,最重要是包含道路网的精确三维表征,例如交叉路口布局和路标位置

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高精地图还包含很多语义信息,地图上可能会报告交通灯不同颜色的含义,也可能指示道路的速度限制,及左转车道开始的位置。

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高精地图最重要特征之一是精度,手机上的导航地图只能达到米级精度,而高精地图可以使车辆能够达到厘米级的精度,这对确保无人车的安全性至关重要。

高精地图用于定位

首先车辆可能会寻找地标,使用从各类传感器收集的数据,如摄像机图像数据、激光雷达收集的三维点云数据来查找地标。

车辆将其收集的数据与其在高精地图上的已知地标进行比较,这一匹配过程是需要预处理、坐标转换、数据融合的复杂过程。

无人车的整个定位过程取决于高精地图,所以车辆需要通过高精地图明确它处于什么位置。

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高精地图用于感知

无人车也可以使用高精地图来帮助感知,就像人的眼睛和耳朵会受到环境因素的影响一样,无人车的传感器也是如此。

摄像机、激光雷达、雷达探测物体的能力,在超过一定距离后都会受到限制。

在恶劣的天气条件下或在夜间,传感器识别障碍物的能力可能会受到进一步限制。

另外当车辆遇到障碍物时,传感器无法透过障碍物来确定障碍物后面的物体。这时,就需要借助高精地图的帮助了。

即使传感器尚未检测到交通信号灯,高精地图也可以将交通信号灯的位置提供给软件栈的其余部分,帮助车辆做下一个决策。

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另一个好处在于,高精地图可帮助传感器缩小检测范围,如高精地图可能会告知我们在特定位置寻找停车标志,传感器就可以集中在该位置检测停车标志,被称为感兴趣区域ROI。ROI可帮助我们提高检测精确度和速度,并节约计算资源。

高精地图用于规划

高精地图可帮助车辆找到合适的行车空间,还可以帮助规划器确定不同的路线选择,来帮助预测模块预测道路上其他车辆将来的位置。

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如高精地图可帮助车辆识别车道的确切中心线,这样车辆可以尽可能地靠近中心行驶。

在具有低速限制、人行横道或减速带的区域,高精地图可以使车辆能够提前查看并预先减速。如果前方有障碍物,车辆可能需要变道,可帮助车辆缩小选择范围,以便选择最佳方案。

Apollo高精地图

Apollo高精地图专为无人车设计,里面包含了道路定义、交叉路口、交通信号、车道规则,及用于汽车导航的其他元素。

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高精度地图可在许多方面为无人车提供帮助,如高精度地图通常会记录交通信号灯的精确位置和高度,从而大大降低了感知难度。

高精地图不仅可以减少计算需求,还可以通过提供有关驾驶环境的详细信息,来确保无人车的安全。保持这些地图的更新是一项重大任务,测试车队需要不断地对高精度地图进行验证和更新。此外,这些地图可能达到几厘米的精度,这是水准最高的制图精度。

高精地图有很多种格式,为了方便数据共享,Apollo高精地图采用了OpenDRIVE格式,这是一种行业制图标准。同时,Apollo也对OpenDRIVE做出了改进,进而产生了Apollo OpenDRIVE标准,以便更适合无人车。

Apollo高精地图的构建

高精度地图的构建由五个过程组成:数据采集、数据处理、对象检测、手动验证和地图发布

数据采集是一项庞大的密集型任务,近300辆Apollo测试车辆负责收集用于制作地图的源数据,以便确保每次道路发生改变时,地图均会得到快速更新。

测试车辆使用了多种传感器,如GPS、IMU、激光雷达、摄像机。

Apollo定义了一个硬件框架,将这些传感器集成到单个自主系统中,通过支持多种类的传感器,Apollo收集各类数据将这些数据融合,最终生成高精度地图。

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数据处理指的是Apollo如何对收集到的数据进行整理、分类和精简,以获得没有任何语义信息或注释的初始地图模板。

对象检测Apollo使用人工智能来检测静态对象并对其进行分类,其中包括车道线、交通标志、甚至是电线杆,手动验证可确保自动地图创建过程正确进行并及时发现问题。

Apollo使手动验证团队能够高效标记和编辑地图,在经过数据采集、数据处理、对象检测、手动验证之后,高精地图才能发布。

除高精地图外,Apollo还发布了采用自上而下视图的相应定位地图、三维点云地图。

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