自动驾驶3D地图:建立统一标准、探讨更新的方式

Autonomous Vehicle and ADAS Japan 2016 (3)

2016/09/09

概要

HEREのHD Live Map
HERE的HD Live Map

 2016年7月11~12日,由TU Automotive主办的“Autonomous Vehicle and ADAS Japan 2016”在东京举办。本报告围绕先锋株式会社理事 自动驾驶事业开发部渉外担当畑野一良先生的演讲“激光技术与地图、汽车导航技术的融合:实现自动驾驶的过程中先锋公司起到的作用”,以及随后举行的名为“什么是自动驾驶所需的高精度3D地图 (动态地图)”的专题讨论会,介绍制作3D地图的课题和准备情况。

 具体将介绍以下内容:
・2016年6月,日本的地图公司、测量公司和9家整车厂成立了“动态地图基础企划株式会社”,将3D地图的内容分为协调领域和竞争领域,并开始研究制定协调领域的统一标准。
・先锋公司开发出小型化低成本的3D-LiDAR。开发的3D-LiDAR既能用于具有地图功能的车辆,也能用于普通车辆,先锋提出“Data Eco System”的方案,根据来自于这些车辆的信息,将3D地图更新至最新状态。先锋还宣布,将与欧洲的地图公司“HERE”共同开展“Data Eco System”的道路测试。
・专题讨论会上提出:应尽快建立统一标准,但协调领域和竞争领域的界限并非十分明确,因此需要慎重考虑,而HERE正在推进全球统一标准的建立等等。

相关报告:

丰田的自动驾驶:Autonomous Vehicle and ADAS Japan 2016(1)(2016年8月)

自动泊车带来的冲击:Autonomous Vehicle and ADAS Japan 2016(2)(2016年8月)



政府项目推进自动驾驶,促进动态地图的智能化

 作为以内阁为中心的“战略创新促进计划 (SIP:Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program)”的课题之一,日本政府将协助自动驾驶的实际应用。为了在各个阶段实现市场化,具体来说,到2017年 (Level 2的) 准自动行驶、到2020年 (Level 3的) 目标实现准自动行驶,到2025年目标实现完全自动行驶 (Level 4),将推进相关领域的研发。

 自动行驶系统方面,提出5个重点课题,首先提出1) 地图信息(动态地图)的智能化。其他重点课题分别是2) HMI (Human Machine Interface);3) 信息安全;4) 降低行人事故;5) 新一代城市交通。



将通过“动态地图基础企划株式会社”建立协调领域的标准

 2016年6月,三菱电机、地图公司及测量相关的6家公司与9家日系整车厂共同成立了“动态地图基础企划株式会社”。用于自动驾驶的高精度3D数字地图的内容分为协调领域和竞争领域,目标针对各整车厂共享的协调领域的数据格式建立标准。自动驾驶3D地图的制作需要耗费庞大的工时,各整车厂若单独制作及其困难,因此需要建立标准,开放共享。参加的6家公司包括测量设备制造商 (三菱电机)、地图公司 (Zenrin、Increment P、Toyota Map Master)、测量公司 (Pasco、Aisan Technology)。
(注)动态地图是提供自动驾驶所需信息的3D地图,并持续不断进行更新和维护。该地图实现以下功能:本车定位、周边物体定位、制定行驶路线计划、与周围车辆的行驶路线调整等。

动态地图基础企划株式会社的课题

・3D地图共享基础数据的结构、更新方法、位置参照点的管理方法
・3D地图共享基础数据及动态地图协调领域的运用系统构想 (测量方法、绘图方法、服务器系统、发送方法、安保方式等)
・建设维护计划 (时间表、所需成本)、提供价格
・与道路管理相关政府数据系统、动态数据系统、整车厂拥有的探针系统等的连接
・与海外类似系统的交流
・建立标准 (国内外)
・3D地图共享基础数据在基础设施维护管理、防灾减灾等其他用途的应用案例
・利用探针信息更新地图的方法



6家参与成立“动态地图基础企划株式会社”的公司

公司名称 出资比例 与自动驾驶地图的关联
三菱电机 18%  开发出车载测量设备MMS (MObil Mapping System),最多安装6个摄像头和4个激光扫描仪,测量道路和周边连续影像以及3D坐标数据,自2007年起销售。新企划公司的社长便来自该公司。
Zenrin 17%  日本最大的地图制作公司,也开始制作自动驾驶3D地图。
Pasco 17%  销售卫星照片、航空照片、城市3D数据、地图数字数据等。还充分利用三菱电机开发的MMS。
Aisan
Technology
6%  向“测量设计行业”、“建筑行业”、“土地房屋调查行业”的客户提供更精确的位置解析技术。拥有多台MMS设备。
Increment P 6%  先锋公司全额出资的子公司,提供地图、汽车导航系统。
Toyota Map
Master
6%  制作用于汽车导航的地图数据库。还将把地图数据库销售至手机地图等除汽车导航以外的领域。
(注) 此外,有9家整车厂 (除三菱扶桑卡客车和UD卡车以外的所有日系整车厂) 参加,各出资3.3%。

MMS (三菱Mobil Mapping System)

 三菱电机于2007年发售了Mobil Mapping System,该系统可轻松获取高精度的3D空间数据。一直用于道路维护管理所需的道路图纸制作、公共测量和调查等方面。还能用于自动驾驶3D地图的制作。
 在车顶上安装3台GPS天线、IMU (Inertial Measurement Unit:和GPS一起使用能推算目前所在位置的设备)、激光扫描仪、一体化系统。最多可安装6个摄像头和4个激光扫描仪。无论是普通道路 (最高时速60km/h) 还是高速道路 (最高时速80km/h) 都没有交通管制,可高精度测量。


动态地图基础企划株式会社的经营模式

ダイナミックマップ基盤企画会社のビジネスモデル、左半分の青の部分が新企画会社の領域、中央下部の4階建ての部分は、下から「静的情報(路面情報)」「准静的情報(道路工事など)」「准動的情報(渋滞情報など)」「動的情報(周辺車両、歩行者など)」を示す。また赤の点線と矢印は今後の検討事項
动态地图基础企划公司的经营模式、左半部分蓝色为新企划公司的领域、中下部分的4个层次从下至上依次表示“静态信息 (路面信息)”、“静态预报信息 (道路施工等)” 、“动态预报信息 (堵车信息等)”以及“动态信息 (周边车辆、行人等)”。黄色箭头是今后考虑的课题。

 新企划公司公布了如下经营模式。设想了这样的数据流动模式,将建立数据格式的统一标准。

 凭借测量公司与地图公司利用三菱电机制造的MMS (Mobile Mapping System) 等获取的数据和道路信息等制作3D地图 (共享基础数据的部分)。再加上动态预报信息 (事故信息、堵车信息等),提供给整车厂和地图公司。随后,还将利用探针信息 (信息来自于搭载LiDAR等设备、行驶在道路上的车辆),继续维护。整车厂和地图公司再加上各自竞争领域的优势,完成自动驾驶3D地图,并进行利用。

 此外,新企划公司表示,今后的研究课题是如何获取动态信息、动态预报信息、静态预报信息和探针信息。尤其是动态信息 (周边车辆、行人信息、信号信息等),原理上来说,可以通过云端,将信息同步至各车辆安装的地图,但相当一部分意见指出,“瞬时发生的事件仍需要车载传感器以及驾驶员的判断力来应对”。









先锋:开发出采用小型3D-LiDAR的“Eco Data System”

 先锋利用开发光盘等产品时积累的光技术及信号处理技术,开发出自动驾驶和智能驾驶辅助系统所需的小型高性能行驶空间传感器“3D-LiDAR”。2015年9月完成原理验证试制,开始以高性能、小型、低成本为目标实施开发和车载道路测试。

 2016年内将开发出用于具有地图功能车辆的3D-LiDAR。该产品相比目前使用的LiDAR更小型简易,且成本低廉。

 2018年左右起,计划推出适用于普通车辆的“3D-LiDAR”。安装于车辆的前照灯、保险杠等部位,用于本车自动行驶,并将周边信息传输至云端。由于道路情况时常在变化,因此地图是有生命的,需要从这些普通车辆实时收集周边信息,对地图数据进行差分处理 (升级至最新状态)。先锋将这一可低成本运用的“智能化地图的有效维护和运行系统”称为“Data Eco System”。先锋的3D-LiDAR相对于具有地图功能的车辆来说,主要将应用至Data Eco System。

パイオニアの、地図整備テスト車両によるLiDARデータ。左上の写真が通常の写真で、図2は周辺物体をLiDARでスキャン(光学的に読み込みデジタルデータ化すること)した結果。全ての点群は距離データを持つ。色の違いは対象エリアを構成する物質の反射率の違いによる。 パイオニアのデータエコシステム、図の中心はクラウドのイメージ
来自先锋的地图维护测试车辆的LiDAR数据。左上图为正常情况下的照片,上图为LiDAR扫描周边物体 (利用光学原理成像并将数据数字化) 后的结果。所有的点云都具有距离数据。不同颜色表示构成对象区域的物质的不同反射率。 先锋的Data Eco System,图中间表示云端


先锋与“HERE”共同开展“Data Eco System”的道路测试

HEREのHD Live Map、道路幅だけでなく、白線と車線、道路以外の周辺立体物の3D形状も示されている。
HERE的HD Live Map、除了道路宽度,还显示白线与车道、道路以外的周边立体物体的3D形状。

 汽车导航地图中排名第一的HERE在欧美汽车导航地图市场拥有8成的占有率。但针对有人驾驶车的汽车导航地图无法用于自动驾驶。因此HERE致力于开发用于自动驾驶和ADAS的3D地图。搭载美国Velodyne公司制造的LiDAR的测量车辆已针对3D地图HD (High Definition)Map的制作开始启动。

 此外,2016年1月发布了“HD Live Map”系统,与先锋的“Data Eco System”基于相同目的,从搭载LiDAR和摄像头等传感器的普通车辆收集道路信息,将地图数据升级至最新状态。为了能即时把握道路状况的变化,时常更新地图数据,将与全球整车厂和零部件供应商进一步加强共同试验。与先锋的合作也是其中一环。

 2016年5月,先锋与HERE达成一致,为构建Data Eco System,双方将共同开展道路测试。双方的职责分别如下:

 <先锋>利用开发中的3D-LiDAR与本车定位技术,选取更新自动驾驶地图所必要的数据。

 <HERE>考虑利用拥有的自动驾驶高精度地图和云端,对先锋选取的数据 (传感器数据等) 进行收集和解析,并根据该数据更新地图数据,发送至车辆。

 HERE原先是芬兰诺基亚的地图部门,2015年被戴姆勒、宝马和奥迪3家联合收购。据悉,这一联盟是开放式的,欢迎今后有新的出资者加盟。



专题讨论会:什么是自动驾驶所需的高精度3D地图 (动态地图)

 在先锋的畑野一良显示的演讲后,举行了名为“什么是自动驾驶所需的高精度3D地图 (动态地图)”的专题讨论会。制作3D地图需要建立数据的统一标准格式等,与会各方对承担起这一职责的“动态地图基础企划株式会社”应当承担的职责和统一标准的实施方法提出众多建议。

专题讨论会参加者

畑野 一良 先锋株式会社 理事 自动驾驶业务开发部 渉外担当
山田 哲 株式会社Toyota Map Master 董事
Mandali Khalesi HERE Japan株式会社 汽车业务部 亚太地区总部 总部长
竹川 道郎 株式会社Zenrin ADAS业务推进室 室长
阿部 聪智 Increment P株式会社 新业务开发部 部长
(注) 蓝字是“动态地图基础企划株式会社”的参加企业。由先锋的畑野一良先生担任主持人。



<关于动态地图基础企划株式会社的成立>
・新企划公司的成员—Zenrin的竹川道郎对2016年6月成立的“动态地图基础企划株式会社”进行了说明。3D地图的制作和维护耗费成本巨大,因此将其分为协调领域和竞争领域两块,为了使协调领域所有参加者都可共享,将努力降低成本。

<推进竞争领域与协调领域的区別和建立统一标准的时机>
・多个意见指出,现阶段竞争领域与协调领域的区別并不是那么明确。Toyota Map Master的山田哲发言表示:“协调领域和竞争领域的区別尚不明确,将静观其变。汽车导航方面,地图和APP一直都在同时开发。如果自动驾驶方面也探讨如何使用地图,那么这两个领域的区别或将越来越明确。”
・Increment P的阿部聪智表示,希望明确两个领域的区別,快速推进统一标准的建立。

<HERE期待尽快建立统一标准>
・(HERE的Mandali Khalesi) HERE希望能尽快在日本建立统一标准,在海外销售的日系车也数量庞大,希望能与国际标准进行协调一致。HERE已提出用于自动驾驶HD (High Definition) Live Map的一种格式。今后地图信息将快速增加,因此当务之急是建立统一标准,并有效地利用云端储存信息。如果连协调领域都无法建立统一标准,就无法进一步实现差別化。
・HERE希望能够以平台的形式提供服务。



(注) HERE在2015年6月提出方案,行驶于道路的车辆的传感器数据集约至云端并进行分析,建立统一标准。目前各家整车厂都采用不同格式。
 2016年6月,将该标准数据格式命名为“SENSORIS Innovation Platform”,提交至ERTICO (ITS Europe),ERTICO将SENSORIS批准为标准数据格式。已有超过10家整车厂和零部件供应商参与采用SENSORIS (日系厂商中有先锋、爱信AW,其他有戴姆勒、博世、大陆等)。预计今后参与的厂商还将增加。
 HERE将行驶在道路上的数百万辆汽车的传感数据以相同语言集中制云端,基本实现3D地图的实时更新,这是实现自动驾驶的关键技术。



・与会者还提出,“如果直接引入HERE的系统或许是成本最低的办法”、“不要再陷入加拉巴哥化的局面了吧”等意见。

<(来自会场的问题) 新企划公司将使用MMS (Mobil Mapping系统) 吗>
・ (Zenrin的竹川道郎) MMS是迄今为止用得最多的器材,今后仍将会被广泛采用吧。

<关于与汽车导航地图的关系>
・ (Increment P 阿部聪智) 考虑将汽车导航地图和自动驾驶高精度地图联合起来使用 (详细显示停车场的入口部分等)。另一方面,本来汽车导航地图、ADAS地图和自动驾驶地图的要求级别就不同。例如,即将开通的道路在汽车导航地图上可记录“即将开通”,自动驾驶地图则要在实际开通后进行测量以后才能记录下来。

 以上是历时约1个小时的专题讨论会上得出的主要意见。细节部分由于与会者的理解不同,或存在些许差异。

<全球汽车产业平台 MarkLines>