工信部培训中心张翔:高精地图离我们有多远

  • 车云菌
  • 发表于: 2018/11/19 15:29:00 来源:车云网

目前高精度地图行业发展的时间比较短,总共就是三四年时间,总体来讲国内的图商跟国外图商的差距不算太大。

编者按:11月14-16日,由工业和信息化部、应急管理部、科学技术部、广东省人民政府指导举办的“2018中国安全产业大会”在广东佛山举行。车云主办“安全出行主题论坛暨第二届交通安全产业峰会”,峰会以"安全出行"为主题,"专业论坛+创新展"联动,打通汽车、交通、电子、通信等多个行业,探讨最具前瞻性和可行性的安全出行模式与生态,强势推动跨界融合与协同发展,全面提升大会关注度及影响力。

论坛期间,工信部培训中心汽车专家、清华学堂讲师张翔发表了以《高精地图离我们有多远》为主题的演讲。

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以下是张老师的主题演讲全文:

我们听了一天专家们的介绍,其中有出行的,当然很大一部分是自动驾驶汽车。自动驾驶汽车除了需要芯片、算法、大数据的支持,包括需要车企对车的设计,当然还有一个要素,就是他需要高精度地图。一个量产的自动驾驶汽车离不开高精度地图的支持。可能说我们现在的高精度地图还没有量产,但他现在就像我们自动驾驶汽车的激光雷达,激光雷达也没有量产,特别是国产的激光雷达。但是未来高精度地图现在量产的时间离我们越来越近了。

我的分享分为六部分。

第一部分,介绍一下什么是高精度地图。地图的内容,一个是比较专业,另外也是一个比较保密的话题,目前我们国家是通过发资质的方式来控制地图公司对地图的测绘。所以其实我们在各种场合的研讨会,其实我经常参加,我发现做高精度地图演讲的专家挺少的,而且大部分做演讲的专家,很多都是来自于图商的,就是地图公司,但作为第三方研究员进行研究的很少。

回到正题,什么是高精度地图?从字面理解,它的精度是比我们现在普通的导航地图精度要高。这样理解没错,现在的普通地图精度是十多米,高精度地图的精度是亚米级的,以后随着技术的提升,可能会达到厘米级的。高精度地图除了比传统导航地图的精度高之外,地图内容也跟传统的导航地图不一样。

具体来讲,首先从字面来讲,我们可以把HD Map理解成高分辨率地图,或者理解成高精度自动驾驶地图,是专门为自动驾驶汽车服务的地图。

传统导航地图给我们提供的功能就是告诉驾驶员是左转弯还是右转弯,这是最主要的功能。高精度地图提供的功能远远不止这样。右边有一个表格,把普通的导航地图和高精度地图做了个比较。首先的区别是,普通地图是为驾驶员服务的,为人服务的,为驾驶员提供指示,高精度地图是为计算机提供服务的,信息量太大了,如果人眼看,基本看不过来,驾驶员在开车的过程中更是不需要看这么多的内容。

普通地图的主要内容包括POI兴趣点,包括道路、国界、省界的信息,高精度地图更多是道路的曲力、坡度、道路分界线、车道分界线,包括一些交通灯、交通设施的信息。所以高精度地图的各方面其实和普通地图是完全不同的地图。

另外,我们经常看一些技术文献,会发现还有一个词是ADAS地图,它和普通地图有什么关系?ADAS地图是介于普通地图和高精度地图之间的一种地图,精度比普通地图要高。比如普通地图的精度是十几米,ADAS地图现在可以达到米级,但精度比高精度地图要低。现在ADAS地图已经在我们的市场上应用了,但应用面比较少。比如在乘用车行业,就是在一些豪华车上有应用。现在有些型号的宝马汽车它就有这种ADAS地图,这个地图包括道路的取地、高速公路闸道的信息,如果有这种信息,可以提醒驾驶员提前减速,或者是不要超速,保证行车的安全。

另外,ADAS地图目前在国外也应用在商用车上,为汽车提供一些坡道的信息。我们现在很多卡车有自动挡的功能,可以提前换挡,控制油量达到省油的目的。商用车的运行每天要行驶很多里程,如果能降油的话也可以节省成本。

第二部分分析一下全球高精度地图市场。这边是一张图,我们看到在全球的高精度地图市场,运营商不是很多,这个行业其实是高度垄断的行业,经过了十几年的发展。首先我们从左边开始看起,在欧洲的图商主要是TomTom、Here、AND,韩国只有Mnsoft,日本有Zenrin、PASCO,中国的图商比较多,像我们很熟悉的四维图新、高德、百度、开立德、光庭,去年成立的有晶众、宽凳科技。北美主要是谷歌地图,谷歌他们是自己用互联网的办法在采集地图的,苹果最开始是和谷歌合作,后来因为业务大了以后,也把谷歌踢出了合作范围,开始跟地图合作商自己开发地图。

另外,在北美有些互联网公司的车企、特斯拉都在做自己的高精度地图,他们做的地图方法跟传统的图商不一样,他们更多是用图像识别的方法,用众包的办法来采集地图。还有一些互联网公司,这两年才进入。

所以我们可以看到,在全球这个行业,基本图商重组的非常高度集中,但在中国比较特殊,中国政府考虑到国防安全问题,对地图是采取了一种比较严格的管理制度。另外,大家可以发现高精度地图和传统地图的内容上区别很大,但他们的图商其实是有紧密联系的,高精度地图制作的图商往往是以前传统地图的图商,因为这个行业的门槛很高,新兴的一些公司很难进入这个行业。现在像国外的很多公司,包括中国的宽凳科技,他们都用众包的办法制作高精度地图,这种办法以后可能是发展趋势,因为我们传统的用地图采集车制作高精度地图的成本太高了。

再介绍一下国外的图商。目前全球最大的地图制造商是Here,这家公司最开始是一家美国的公司,总部位于美国芝加哥,大概80年代左右就在美国纽交所上市了。后来经过发展,这家公司被诺基亚公司收购了,收购以后诺基亚公司把它改成了诺基亚map,后来又把它改成了Here map,这中间的变化过程也体现出了地图行业的变化。地图行业在上世纪的时候,是一个利润非常高的高垄断行业,因为地图当时是一个软件产品,不是一种服务。我们现在互联网行业倡导的是一种服务,包括我们现在下载的手机地图,可能都是免费的。但是如果我们比较关注这个行业的话就应该记得,比如在中国,我印象中应该是在六年前,那时候手机地图的下载不是免费的,也是要收费的。高德和百度地图首先宣布免费以后,这个行业才发生了巨大的颠覆。

我介绍一下Here地图的进展,大家目前可以看一下高精度地图的情况。Here首先是全球最大的图商,他们现在随着诺基亚公司手机业务的倒闭,这家公司又被德国的三大车企收购了。在2015年的时候,在美国为他们提供地图。Here公司在硅谷、美国、法国等地都有提供地图服务。他们还为法国的PSA车企提供法国的17条公路,1500公里的高精度地图服务。2017年的时候,Here与mobileye合作,他们为了采集高精度地图,也是进行了广泛的国际地图合作。

这边是一个高精度地图的采集车,在车顶放置了全景摄像头,有激光雷达,还有一个惯性导航的设备,在街道上行驶的时候,把四周的景物采集过来,通过图像识别的办法,把路边的树、公路边缘、车道线等等识别出来,制成地图。

这是国内的图商,最大的图商就是四维,为什么他们最大?也跟我国的体制有关系。最开始四维是测绘局下面中国四维的子公司,专门负责制图的。中国目前的图商要在中国境内测量地图的话,必须要获得测绘局颁发的许可,有甲级许可、乙级许可,目前中国的甲级许可大概有14家公司。他们目前的一些进展我们可以看到,右边是在2016年的时候,第三、第四季度已经开始可以提供全国的高速公路ADAS高精度地图,去年底支持至少20个城市的L3级别的高精度地图。

这边是进一步的公司资料,可以看到包括四维公司的一些重大事件,我们可以看到他是怎么发展过来的。在最开始的时候,四维也跟国外的图商进行合作,他们是在2010年上市的,就是中国的图商也上市了。当然在国内其他的一些图商,有的是在国外上市,就像高德一样,到美国上市。再就是在国内的,像凯立德也是上市公司。

另外,这家公司现在上市了以后,他下面也有很多控股的公司,他们目前在2018年采集的高精度地图的数量达到140万公里,跟很多车企包括供应商、互联网公司都有合作。四维在国外也设立了很多分公司,Here公司也是它的股东。所以说地图行业的国际化也是一个发展趋势。

这边是高精度地图的范围,2018年,四维高精度地图主要是在东部地区和中部地区的高速公路,未来这个高速公路的覆盖率将达到70%,未来要延伸到城市、市区公路。

四维现在除了做高精度地图以外,还在做高精度定位。这边是黄颜色的终端,就是他们高精度定位的设备,他们现在正在跟中国铁塔合作,在这个铁塔上安装终端,增加信号增强的作用。他们现在在成都主网示范运营,计划2019年全国覆盖,提供厘米级的定位服务。

这一页的内容是上个星期我来咱们佛山之前,四维在上海做了一个技术日的活动,上面有一些照片。他们目前自己改装了一台自动驾驶汽车,在验证他们的高精度地图。这辆车他们说是从北京开到了昆明,沿途是5000多公里,来测试高精度地图以及国家测绘局高精度地图加密的插件。因为这个插件是国家测绘局控制地图保密的软件工具,我们所有的地图都有偏差和误差,这样能保证国防安全。

这一页左上角的是四维的ADAS Map,现在已经是2.0版本了,我当时跟他们交流的时候他就说,目前四维的ADAS地图的2.0版本可以支持L3级的自动驾驶。我一般的理解,ADAS地图主要是提供一些坡道、道路曲力的服务,保证汽车安全。但四维说他们的ADAS Map2.0已经可以支持L3的自动驾驶,我觉得这个概念有点混淆,但他们坚持是这样认为的。而且他们告诉我,目前他们的ADAS地图也在跟中国的商用车,包括一汽、众汽在合作,他们开发了高精度地图的终端,安装到商用车上以后,为商用车提供道路的坡度服务,这样商用车的发动机就可以根据前方道路的预测,可以控制配用量和恰当的档位,达到省油的目的。而且他们终端的价格也不是特别贵,一个终端大概就是一千多块钱,如果真的能省油的话,还是非常划算的。

我也问到他们ADAS地图的尺寸,他们说这个ADAS地图的尺寸是只有1.2兆,非常小,这大大出乎了我的意料。像一般手机下载地图的话,一个大城市,像北京、深圳、上海,一个城市的地图可能都有几百兆,但他们全国的ADAS地图只有1.2兆。当时他们是这样说的,其实ADAS地图只记录道路的坡度,其他的信息都是不需要的,那这个数据量肯定就是非常小的。

这下面是四维ADAS地图具体记录的信息,大家可以看到有黄色和红色的,包括蓝颜色的线,就是有车道的分界线,包括电灯杆,包括斑马线,就是各种各样的交通标志都记录到这个地图里。右下角的图是用激光雷达扫描的,提取它的特征点,然后进行特征物的建模。再下面白颜色的是四维高精度定位的工作原理,右上角黄色的盒子是增强信号的作用,可以把卫星信号在基站接收,通过计算把误差发给行驶的汽车,进一步降低汽车接收机的误差,提高精度,这就是一个高精度定位的原理。

国内外有很多厂商,除了Here以外还有TomTom。在国内除了四维以外,还有百度地图、高德地图、凯立德地图,还有宽凳科技等等,总体来说中国高精度地图的市场还是刚刚起步,所以公司相对来说比较多。

第五部分介绍一下高精度地图的定位技术和产品分析。谈到高精度定位,首先我们也介绍一下全球的定位系统,这个缩写叫GNSS,就是全球导航卫星系统。目前全球主要的系统是像美国的GPS,俄罗斯Glonass、中国北斗、欧洲伽利略。在中国大家可以接收到美国GPS,俄罗斯的Glonass和中国北斗,北斗在国内有几个地面基站,可以接收到高精度定位的信号。因为中美之间的特殊关系,美国的GPS中国政府是不允许他在大陆地区建立地面基站的,但美国在日本、韩国都有基站。从这个角度来说,北斗的定位精度会比GPS高。但目前北斗刚刚开始应用,不是特别成熟。

我自己测试的结果,在国内不同的城市,比如在上海甚至广东这边测试,北斗目前来说搜星的颗数最少,速度也最慢。这个原因比较多。第一个原因,北斗刚开始运营不久,目前还不完善。第二个原因,GPS定位的轨道位置,谁先发射谁就占领比较好的位置。像美国,他们在1978年就把GPS卫星进行了发射,选择了最好的位置。俄罗斯是1982年发射的,位置比美国差一点。咱们中国一开始和欧洲伽利略合作,但后来投了很多钱,欧洲并没有把真正的技术给中国,所以中国才开始自己做,抢先在欧洲的伽利略之前,大家可以看到,伽利略卫星发射时间是2001年,咱们中国北斗的发射时间是2000年,所以说咱们中国的北斗在轨道上的位置是比欧洲伽利略的位置要好的。这个位置上也是一个原因,GPS在这方面是有优势的。

另外需要说明的是,目前中国政府正在跟俄罗斯政府洽谈,准备把中国的北斗和Glonass卫星合并成一套系统,卫星颗数多的话,定位的精度就会高。

这一页是讲北斗的卫星导航地面增强站,其实就是高精度地图的基本原理。高精度地图的信号并不是卫星发射的信号,主要是依赖于地面的信号增强站。目前我们国家已经在国内铺设了大概几百个高精度地面增强站。另外,也有一些资本在进入这个行业,比较大的是阿里巴巴,他们和中国的兵器工业部合作,成立了高精度定位公司,在国内已经建立了两千多个高精度地面站,可以提供静态厘米级的定位服务,动态可以达到分米级的定位服务。

另外,我上周也刚刚了解到,四维他们也在做黄颜色的终端,把这个终端放到机柜里面,机柜安装到铁塔里,也可以提供高精度的定位服务。这是我上周刚刚了解到的,所以如果大家在互联网上搜的话,是搜不到这个信息的。高精度定位的服务,这是一个主要的信号,另外就是惯导,利用惯导设备,在城市有些高楼遮掩的情况下,收不到GPS信号的情况下,或者在隧道里没有GPS信号的情况下,利用惯性导航提供位置。地面增强站信号和惯导系统是主要的两套系统。

第六部分是一个结论,我的标题是“高精度地图是未来汽车导航业的唯一出路”。为什么这样说?目前传统的地图,最开始我们也介绍了,他其实是软件的产品,随着行业的垄断,他的门槛非常高,利润也非常高。但是在互联网的冲击下,很多地图必须要在手机上提供这个服务才能被用户所接受。传统的很多地图,包括早期的PND便携式导航,现在因为没有适应发展趋势,现在已经被淘汰了。就像我最早的时候,我大概应该在2011年的时候,那时候我为了研究地图,专门去买了国外的地图。像美国的佳明Germin地图,大家到美国去导航一般有两种选择,开车自驾游的话,一种是用谷歌地图,这个是在线的,必须要有流量。虽然是免费的,但有一个缺点,如果在没有手机流量或没有手机信号的地方就启动不了导航。另外一个就是离线地图,像美国的Germin地图或TomTom地图,这种地图非常贵。我记得我2010年买了一整套的地图服务,要人民币一千多块钱。但是在中国,这个行业跟国外的行业是不一样的。

互联网的发展导致地图公司的业务也在改变,在转变的过程中,很多地图公司、导航公司现在都不景气了,都关门了,包括广东、深圳以前都有很多的导航公司,做导航最开始不挣钱,到后来亏本,现在都关闭了。这里面有一个重大的事件,就是全球最大的Here公司,十年前被诺基亚收购的时候,是诺基亚花了81亿美元收购的这家公司。去年诺基亚把这家公司卖给德国的宝马、奔驰、保时捷,其实这个价格已经缩水只剩30多亿美元,缩水接近50亿美元,就是地图行业公司在贬值的经典案例。

包括中国的地图行业也是一样的,包括现在很多的地图公司,像四维,现在被腾讯入股了,像高德,是被阿里巴巴入股了,像百度也收购了别的地图公司,凯立德是被小米收购了,其中最重要的一个案例是小米收购凯立德地图,其实是亏损的,仅在2017年,凯立德地图的股价从三块多跌到了一块多钱,整个公司的市值跌了几亿人民币。所以整个地图行业其实在互联网的冲击下是走下坡路的。

高精度地图其实是传统地图行业的出路,只有开展新业务,才是解救地图公司的解决方案。

这里讲了一个国内外地图的区别,把中国最大的图商四维地图,也是目前全球排名第三的,全球排名第二的是TomTom地图。他们其实研究高精度地图的时间都差不多,都是在2014年左右研发的,但其实总体来讲,国内的四维地图跟Here地图还是有不少差距的。为什么新闻的时间差不多,差距又比较大呢?在国外比较严谨,这个产品只有上线商业化以后才发布新闻,但在国内有很多信息,说还没有商品化的产品也发布新闻了,这是一个主要原因。

这里面分析了当时在2013年的时候,有哪些公司在做无人驾驶。比如说奥迪,他们在做无人驾驶的测试,但当时因为没有高精度地图,他们完全是用传感器,包括谷歌,他们第一代基于丰田的自动驾驶汽车,也是没有地图的,那时候的成本非常高。高精度地图也叫地图传感器,可以减少汽车里传感器的数量,降低自动驾驶汽车的成本。

这里面我想得出的结论是,目前在高精度地图行业发展的时间比较短,总共就是三四年时间,总体来讲国内的图商跟国外图商的差距不算太大。另外就是像中国的公司,现在也收购了一些国外的图商,包括腾讯、四维也入股到了Here地图,大概占9%的股份,以后国际化的趋势,其实中国不会落后于国际图商太多。

这一页是我的介绍,我自己体验过Here、TomTom、Garmin、Google、高德、百度等很多地图,去年曾经做过一系列的地图方面的演讲,最长的是讲了一天的课,以及写过的一些文章。大家如果在百度上搜的话,可以搜到我的一些文章。

我今天的介绍就到这,谢谢大家!

今天的研讨会就结束了,感谢今天在研讨会上分享演讲的领导和专家,也感谢参会的代表,谢谢大家,希望我们明年再见!

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