项目六任务5：认识高精地图与自定位技术（课件）

认识高精地图与自定位技术智能汽车传感器应用技术思考讨论题（2分钟）一、课程导入作为组合导航的核心组成部分，高精地图相对其它普通地图，在道路导航地图的数据及信息都具有巨大的优势。那大家知道高精地图和普通地图有哪些区别吗？高精地图课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结二、高精地图的定义高精地图可以理解为高精度、高动态及多维度地图。高精地图的数据元素课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结三、高精地图的形态高精地图的形态分为矢量地图和特征地图。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结四、高精地图图层划分4.1车道级路网图层

——导航规划主要是对路网精确的三维表征（可达到厘米级精度）进行描述，并存储为结构化数据，主要可分为道路数据和车道周边的固定对象信息。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结四、高精地图图层划分4.2定位图层

——车辆定位该层所包含的元素，与传感器的种类和自动驾驶车辆的应用场景相关。自动驾驶汽车定位解决方案基于视觉特征匹配定位方案基于激光雷达点云特征匹配定位解决方案基于视觉特征和激光雷达点云特征数据融合的定位方案课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结四、高精地图图层划分4.3动态图层——感知和考虑当前道路及交通状况的路线规划现阶段对于高精度地图动态图层需要哪些信息要素也还没有定论，仍处于探讨研究的阶段。但动态图层包含的内容大致可分为两个方面：实时路况和交通事件。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结五、高精地图与智能驾驶高精地图为智能驾驶车辆实现高速自动巡航、智能切换车道、通过十字路口智能避障（车、行人、自行车、其他）等功能。使智能驾驶环境与高精地图内容相互融合。智能驾驶环境与高精地图内容相互融合课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结六、高精地图与传统地图的区别5.1地图内容传统地图丰富程度很大。不仅有基本的道路信息，还具备地图中的各种信息点的信息，比如建筑物尺寸、数量、建筑物的用途（医院或商场）等。数据复杂且数据量大。但是驾驶员使用传统地图，它只能凭借固有的视觉和思维能力，识别行人、红绿灯、交通标志。传统地图内容课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结六、高精地图与传统地图的区别5.1地图内容高精地图包括驾驶辅助信息和交通语义信息，例如道路网的精确三维表征、交叉路口的布局、道路路标位置、交通灯不同颜色的含义、指示道路的速度限制、左转车道开始的位置等。高精地图内容课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结六、高精地图与传统地图的区别5.2信息描述传统地图仅含有通知驾驶员前方上坡、前方转弯、通知前方有红绿灯等简单的定性描述；而高精地图含有坡度数据、弯道曲率半径、红绿灯的经纬度、高度信息等定量描述。传统地图的定性描述高精地图的定量描述课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结六、高精地图与传统地图的区别另外，在要素和属性、所属系统、用途等都有很大区别。传统地图与高精地图的区别课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程高精地图的构建流程课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.1采集通过摄像头、IMU、GNSS、激光雷达和毫米波雷达等传感器系统采集数据（路况）信息。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.2分析将深度学习与SLAM技术结合，加入图像语义分割、语义地图构建等语义信息。分析过程用深度学习方法替换传统SLAM中的一个或多个模块在传统SLAM中加入语义信息端到端SLAM，智能体需要自主学习相关信息，最终输出行为信息，并根据行为信息的反馈获得信息课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.3建图通过视觉SLAM技术，建立3D高精地图。1.通过语义分割+点云重建+参数化来创建矢量地图；2.通过语义分割检测+语义重建来创建矢量地图。视觉SLAM建图课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.4融合将建图片段融合优化，提升地图完整和准确性。高精地图融合过程课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.5定位通过车体定位与建图结果匹配，完成车辆高精度定位。车体自定位主要依赖于GPS、底盘轮速计以及其它传感器的方式实现。实现过程如下：1.利用GPS定位系统确定自动驾驶车辆当前处在哪条道路上。2.根据摄像头建图的语义信息，检测的车道线（虚、实线）及道路边缘（路沿或护栏），并与高精地图提供的车道线及道路边缘做比对，进一步修正无人车的横向定位。3.根据建图的路面标志、交通标志牌、红绿灯等环境语义信息，与高精地图提供的要素做匹配，确定无人车当前的位置信息及周边环境。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结七、高精地图的构建流程7.6生成将建图与定位的数据结果加密后传送到云端数据库，解码后与全局地图匹配融合。最终完成局部地图与全局地图的更新和再加工，实现自动驾驶精确定位和导航的需求。高精地图的生成课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结八、高精地图在自动驾驶系统中的应用8.1环境感知辅助（1）扩大自动驾驶车辆的感知范围高精地图可以延伸传感器的感知范围，具有超视距感知的能力，并且可以弥补车载传感器在特殊情况条件下的感知缺陷。特殊情况如下：①激光雷达在恶劣天气下效果较差，比如大雾，大雨或面对大范围的尘土；②高分辨率摄像头，在视场角窄的情况下，可以检测到很远的距离，但面对暴雨/大雪等恶劣天气，很难检测到正确的车道线、障碍物、马路牙子等信息；③前方道路交通标志模糊，摄像头无法读取信息；④前方大车遮挡，摄像头无法探测前方红绿灯的情况。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结八、高精地图在自动驾驶系统中的应用8.1环境感知辅助（2）提供先验信息高精地图可帮助车辆提前预知前方的道路、交通、基础设施等信息，帮助车载传感器缩小检测范围，车载传感器可专注于检测感兴趣区域（ROI）。既提高了车载传感器的检测精度和速度，同时又节约了其计算资源。（3）提供冗余数据①当某些传感器数据缺失时，可以利用高精地图数据进行推算；②当同一个数据有多个车载传感器数据来源时，高精度地图可以用于相互校验，校验其他传感器的可信度，提高整个系统的准确度。课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结八、高精地图在自动驾驶系统中的应用8.2路径规划与决策高精地图提供先验信息给自动驾驶系统以便其做出合理的行为规划决策；例如：前方具有低速限制、人行横道或道路施工区域，高精地图能让车辆提前预知，并预先减速。低速限制人行横道道路施工课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结八、高精地图在自动驾驶系统中的应用8.3高精度定位辅助高精地图对路网有精确的三维表征，并存储为结构化数据。这些结构化数据都有地理编码，自动驾驶系统通过车载GPS/IMU、Lidar或摄像头获得的环境信息与高精地图上的信息做对比分析，便可得到车辆在地图上的精确位置。高精定位辅助课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的概述自定位技术能帮助智能驾驶系统更好地使用高精地图提供的信息；为智能驾驶的路径提供规划，更好地提供准确的车辆位置和信息；辅助感知系统，提供准确的检测和跟踪结果。对于智能驾驶汽车来说，对精度、鲁棒性和驾驶场景都有很高的要求。特性指标理想值精度误差均值＜10cm鲁棒性最大误差＜30cm场景覆盖场景全天候课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（1）GPSGPS全球定位系统，是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统。GPS在智能驾驶环境中信号较差的地方影响测量精度。影响GPS测量的误差因素如下：影响因素课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（2）北斗北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。2022年前后我国将建成北斗全球系统向全球提供服务。北斗卫星导航的发展历程课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（2）北斗目前北斗技术尚未完全成熟，还处于试用阶段，不能完全适用于智能驾驶当中。各国的定位技术分类对比如下：创建国家定位系统定位精度美国GPS10m中国北斗<10m俄罗斯格洛纳斯10~15m欧盟主导伽利略1m课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（3）FLPFLP融合定位技术，融合了目前市面上的所有定位方式，包括GPS、基站定位、Wifi定位、蓝牙定位以及传感器定位。FLP融合定位技术最开始应用在手机定位技术上，它具有以下特点：课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（4）VSLAM技术VSLAM视觉即时定位与地图创建，它是指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置，一边构建环境地图的过程。VSLAM技术图课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（4）VSLAM技术VSLAM流程VSLAM技术优势课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结九、自定位技术9.1自定位技术的类型（5）车载多传感器融合定位方案：GPS

+IMU+MMGPS/IMU/MM多传感器融合方案是使用GPS、IMU、里程计等传感器，结合高德地图的地图优势，提出了一种结合地图匹配的多传感器融合算法。它是为了解决用户反馈的以下三大痛点问题：课程导入高精地图的构建流程高精地图的定义高精地图的形态高精地图与智能驾驶高精地图与传统地图的区别高精地图在自动驾驶系统中的应用自定位技术高精地图图层划分总结十、总结1、高精地图可以理解为高精度、高动态及多维度地图。2、高精地图的形态分为矢量地图和特征地图。3、高精地图是给机器阅读的，是L3-L5级智能驾驶的重要基础设施。4、高精地图的图层按自动驾驶中所起的作用大致可以分为三层：车道级路网图层、定位图层和动态图层。5、高精地图为智能驾驶实现高速公路自动巡航、通过高速路之间的连接车道、切换车道、通过十字路口及避障（车、人、自行车、其它）等功能。6、高精地图与传统地图的区别在精度、地图内容、信息描述等。7