自動駕駛地圖作為L3級及以上自動駕駛技術的核心基礎設施,其重要性隨著智能駕駛技術的發展愈發顯著。《自動駕駛地圖數據規范》(DB11/T 2041-2022)由北京市規劃和自然資源委員會制定,旨在從技術、管理和應用等多個維度規范自動駕駛地圖數據的生產與使用。
引言
隨著全球范圍內自動駕駛技術的加速發展,自動駕駛地圖這一新型數字基礎設施正逐漸成為智能汽車產業的核心支撐。不同于傳統導航地圖,自動駕駛地圖需要在厘米級的空間精度基礎上,提供車道級導航信息、超視距環境感知能力和豐富的交通規則語義數據。這不僅對地圖數據的采集和表達提出了極高的要求,也對其動態更新和安全性保障形成了挑戰。
在此背景下,北京市發布了《自動駕駛地圖數據規范》,為自動駕駛地圖的生產、管理與應用提供了技術標準和實施指南。通過統一規范,地圖企業能夠有效規避因技術路線分歧導致的重復研發成本,同時提升數據兼容性和應用效率。對于地方政府而言,標準的實施將為智能交通管理、智慧城市建設提供重要的數據支持,并加速北京市在智能網聯領域的產業化進程。
標準編制背景
2.1 戰略背景與城市需求
自動駕駛技術作為新一代信息技術與工業制造融合發展的典型代表,已被國家明確列為推動高質量發展的戰略重點之一。在《北京城市總體規劃(2016-2035)》中,北京市提出了建設全球科技創新中心的目標,而自動駕駛產業是實現這一目標的重要抓手。通過推動自動駕駛地圖的標準化,北京不僅能夠優化產業鏈資源配置,還能形成可復制的技術路徑,為全國范圍內的智能交通建設提供范例。
從技術層面來看,5G通信網絡的普及、人工智能算法的成熟以及車路協同系統的廣泛應用,為自動駕駛地圖的發展奠定了基礎。自動駕駛地圖作為全新的技術載體,其制作、管理和應用尚缺乏統一標準,導致企業間技術分散、資源浪費等問題日益顯現。北京市出臺地方性標準,從地方層面統一技術規范,既是應對這些挑戰的必要措施,也是推動自動駕駛技術實現規模化應用的重要一步。
2.2 自動駕駛地圖的核心價值
自動駕駛地圖被譽為L3級及以上自動駕駛系統的“第二傳感器”,具有傳統導航地圖無法比擬的核心價值。它能夠實現車道級定位與導航,為自動駕駛車輛提供精準的路徑規劃支持。與普通導航地圖提供“由A點到B點”的宏觀導航信息不同,自動駕駛地圖以厘米級精度描繪車道中心線、邊界線等微觀結構,確保車輛能夠精確控制行駛軌跡。
自動駕駛地圖還能夠提前感知前方道路環境,包括坡度、曲率、交通標志和信號燈等信息,幫助車輛在復雜路況下做出更高效、更安全的決策。例如,在接近彎道或匝道入口時,地圖可協助車輛提前減速或調整車道,以避免因路徑規劃不足導致的事故風險。
此外,自動駕駛地圖通過與傳感器數據的結合,能夠實現環境特征的匹配定位,提升車輛在GPS信號弱化場景中的導航能力。同時,它還可以為主動安全功能提供決策依據,例如避障和緊急制動。這些特性使自動駕駛地圖成為智能汽車的重要技術支撐,也凸顯了制定規范化標準的必要性。
2.3 標準化的必要性
在自動駕駛地圖的研發和推廣過程中,標準化不足的問題已成為制約行業發展的主要障礙之一。由于缺乏統一的數據采集和表達規范,各地圖廠商的技術路線存在顯著差異,導致地圖數據難以互通,行業協作成本居高不下。企業為應對不同應用場景的需求,不得不投入大量資源開發特定格式的數據,這既延緩了產品上市周期,也對中小企業形成了技術門檻。
與此同時,自動駕駛地圖的數據安全與隱私保護問題日益受到關注。地圖數據涉及到國家測繪和地理信息安全,未經規范化處理的地圖產品可能引發信息泄露甚至法律風險。因此,通過法律法規和技術標準的結合,統一規范地圖數據的采集、管理和使用,不僅能夠保障數據安全,還能推動產業的規范化發展。
標準主要內容
3.1 標準適用范圍
《自動駕駛地圖數據規范》適用于地圖廠商生產自動駕駛地圖、政府管理機構審查地圖,以及支持高級駕駛輔助系統(ADAS)與L3及以上級別自動駕駛汽車的運行。其主要應用場景涵蓋機器人導航、精細化交通管理以及車路協同等領域。通過明確標準的適用范圍,規范能夠在產業鏈的不同環節形成統一的技術基準,為相關技術的推廣與應用奠定了基礎。
3.2 數據基本規定
標準從時空基準、精度要求、數據格式及安全性等多個維度對地圖數據提出了基礎性要求。
在時空基準方面,標準要求所有數據的空間基準采用2000國家大地坐標系,高程基準采用大地高,時間基準可選擇協調世界時(UTC)或北京標準時(BST)。這種規范化的時空基準確保了地圖數據在全國范圍內的適配性和兼容性。
標準還明確規定了自動駕駛地圖的精度要求:絕對位置精度需優于1米,相對位置精度需優于0.5米。這一要求顯著高于傳統導航地圖,旨在滿足自動駕駛系統對精細化數據的需求。
標準建議采用通用地理信息系統(GIS)三維矢量格式存儲數據,以支持地圖數據的擴展性與互操作性。在安全性方面,標準強調地圖數據必須通過國家指定機構的審查,確保數據內容符合測繪法等法律法規要求,并獲得合法的審圖號。
3.3 數據內容與組織
根據《自動駕駛地圖數據規范》,地圖數據按內容分為五個層級,包括道路交通標志、道路交通標線、道路交通設施、道路級交通網絡和車道級交通網絡。這種分層組織方式不僅能夠實現數據的高效管理,還便于不同類型信息的表達與更新。
例如,在道路交通標志數據層,標準詳細定義了標志的幾何表達方式、屬性結構及其與道路網絡的關聯關系。幾何表達方式要求以多邊形面形式精確描述標志牌的邊界,屬性結構則包括標志類型、顏色、朝向等信息。這些細節確保了地圖數據的精準性和可操作性,為車輛的環境感知提供了可靠支持。
類似地,車道級交通網絡層的數據組織以車道中心線為核心,結合車道屬性、幾何形態及關聯關系,構建完整的車道拓撲結構。通過對這些數據的精細化處理,自動駕駛車輛能夠實現復雜場景下的高精度導航與控制。
3.4 數據質量控制與技術細節
數據質量直接影響自動駕駛地圖的可靠性和使用效果。標準從完整性、一致性、精度及動態更新等方面對數據質量提出了明確要求。
在完整性方面,標準規定地圖數據需覆蓋目標區域內的所有道路網絡和相關設施。這不僅包括主干道、高速路,還需涵蓋復雜路口、匝道及其他關鍵區域的信息。例如,對于城市快速路,除了道路中心線的幾何描述,還需包含道路兩側的標志標線、信號燈等信息,以確保地圖數據的細致完整。
一致性是數據質量控制的另一核心要求。標準要求地圖數據的幾何表達、屬性描述及邏輯拓撲結構之間需保持高度一致。例如,車道中心線與車道邊界線的幾何關系需在空間上保持統一,同時其關聯屬性如車道類型、限制通行時間等需符合邏輯。這種一致性保障能夠提升數據的計算效率,并減少車輛在決策過程中的誤判概率。
精度驗證是質量控制的重要環節。標準通過一系列技術指標,如絕對位置精度和相對位置精度,確保地圖數據符合自動駕駛技術的需求。實際操作中,數據采集需采用高精度定位設備,如GNSS差分定位系統和激光雷達,結合實時校準算法和多次測量對比,以達到厘米級別的空間精度。
動態更新能力也是自動駕駛地圖的核心競爭力之一。標準要求地圖數據能夠反映道路和交通環境的實時變化,例如新增的限速標志、封閉路段或突發交通事故等信息。這些動態信息通過與智能路側設備及車載傳感器的協同采集,可實現對地圖數據的快速更新,從而提高自動駕駛系統的適應能力。
實踐案例與應用分析
4.1 百度智圖:全域高精度地圖建設
百度智圖基于《自動駕駛地圖數據規范》完成了北京市全域近4萬公里的高精度地圖制作。這一項目覆蓋了北京市的主要高速公路、城市快速路及復雜路口,為百度Apollo自動駕駛系統提供了核心數據支持。
在技術實現上,百度智圖通過高精度激光雷達和攝像頭進行道路環境采集,并結合多源數據融合算法生成地圖數據。值得一提的是,為了滿足標準中的時空基準要求,百度智圖在采集過程中采用了GNSS差分定位與IMU慣性導航結合的方式,確保了地圖數據在空間和時間上的高度精準。
百度智圖的高精度地圖已成功應用于Apollo無人駕駛出租車“蘿卜快跑”項目,覆蓋了亦莊、首鋼冬奧園等多個自動駕駛示范區。這不僅證明了地圖數據的實際應用價值,也展示了統一標準在產業化落地中的重要作用。
4.2 易圖通科技:定制化地圖服務
易圖通科技針對北京市五環外高快速路網開展了自動駕駛地圖制作工作,其數據組織和內容設計完全符合《自動駕駛地圖數據規范》的要求。通過靈活的標準規格與客制化規格結合,易圖通能夠根據不同企業的應用需求提供定制化地圖服務。
例如,在某自動駕駛公交項目中,易圖通為車輛的固定路線提供了精細化地圖數據。這些數據不僅包括道路級網絡和車道級網絡,還涵蓋停車站點的具體位置及周邊環境信息。這種定制化服務能夠顯著提升公交車輛在固定場景下的運行效率,同時為多場景地圖應用積累了技術經驗。
4.3 四維圖新:細致化采集與全場景覆蓋
四維圖新在北京市海淀區完成了1654公里的高精度地圖采集工作,其數據覆蓋范圍包括城市復雜路口、高速公路匝道以及普通道路。這些數據為自動駕駛車輛在多樣化場景下的運行提供了精確支持。
在采集過程中,四維圖新特別注重細致化表達。例如,對于高架橋和立交橋等多層道路結構,地圖數據需分別定義每一層的幾何位置及關聯關系,以確保車輛在不同層級的道路上均能正確導航。此外,針對城市內的復雜路口,四維圖新通過細化車道中心線和信號燈幾何位置關系,為自動駕駛車輛提供了更高精度的環境感知支持。
4.4 標準應用成效總結
上述案例表明,《自動駕駛地圖數據規范》的實施在以下幾個方面發揮了重要作用:
1.數據兼容性與技術協同:通過統一規范,不同廠商的地圖數據能夠實現互聯互通,為行業技術協作創造了條件。
2.研發成本優化:減少了企業因技術分歧導致的重復研發投入,使其能夠將更多資源用于創新技術的開發。
3.產業化推動:高精度地圖的規模化應用為自動駕駛系統的商業化落地提供了基礎,同時加速了智能網聯生態的構建。
行業影響與未來展望
5.1 技術規范化推動產業協同發展
《自動駕駛地圖數據規范》的發布有效填補了行業標準空白,為企業研發和技術推廣提供了明確指引。通過規范化的數據采集和管理流程,不同企業間的協同效率顯著提升。例如,在車路協同領域,統一的地圖數據能夠加速智能路側設備與自動駕駛車輛的技術對接,為智慧交通系統的構建奠定了基礎。
5.2 數據動態更新與未來挑戰
盡管標準明確了地圖數據的質量要求,但在實際應用中,動態數據更新仍面臨一定挑戰。如何在保障數據安全的前提下,實現道路環境變化的實時反映,將是未來研究的重點方向之一。
智駕最前沿以為,可通過部署智能路側設備,實時采集交通流量、信號燈狀態等動態信息,并通過V2X通信將其同步至地圖數據中。還可以結合人工智能技術,通過大規模自動化數據標注與更新算法,提升地圖更新的速度與精度。
5.3 跨區域標準統一的重要性
目前,自動駕駛地圖的標準化工作主要以地方性為主,跨區域標準的協調性不足,可能對全國范圍內的自動駕駛推廣造成限制。建議在國家層面制定更為統一的技術標準,確保不同區域間的地圖數據能夠無縫銜接,為自動駕駛車輛的跨區域運行提供保障。
結論
《自動駕駛地圖數據規范》不僅是北京市推動智能交通產業發展的重要技術成果,也為全國范圍內的自動駕駛標準化工作提供了寶貴經驗。通過明確地圖數據的采集、表達和管理要求,該標準提升了自動駕駛地圖的實用性與可靠性,為車輛的精準導航和路徑規劃提供了技術保障。
未來,隨著自動駕駛技術的進一步發展,高精度地圖將在更多場景中發揮關鍵作用。通過持續完善標準體系、推動動態更新技術的應用以及加強跨區域合作,中國的自動駕駛地圖產業將迎來更廣闊的發展前景,同時為智慧城市建設注入新的動力。
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