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智能汽车基础地图:把好安全底线迎接更大挑战

发布时间:2022-10-07 09:27:42 来源:亚博体育ios下载链接 作者:亚博体育官方入口

  本文内容摘自《中国测绘》2022年第6期有没有发现,当手机上的定位服务打开后,用手机拍摄照片时,照片就带有了位置属性信息。虽然我们看不到坐标,依然时时刻刻享受着位置服务。

  自动驾驶汽车就相当于一部大号“智能手机”,只是智能汽车基础地图(也有称为“高精地图”“高清地图”“高级辅助驾驶地图”等)比手机地图功能要强大很多。专家认为,当自动驾驶汽车定位到智能汽车基础地图上时,便能够通过地图上的先验知识和感知汽车周围环境,建立起道路与车道结构模型,确定更精细化的车道级路径规划,还可以让自动驾驶汽车更智慧。

  例如,在十字路口,自动驾驶汽车可以识别一辆迎面而来的汽车是否会进入左转车道,不会直行,这样自动驾驶汽车就可以安全地进行左转。有了智能汽车基础地图,自动驾驶就如鱼得水,方向明确。自然资源部地图技术审查中心主任张文晖

  “随着国家智能汽车创新发展战略的推进,地图产业有了更广阔的发展前景。”自然资源部地图技术审查中心(以下简称“审图中心”)主任张文晖坦言,智能汽车基础地图属于导航电子地图的新型种类和重要组成部分,在采集精度、地图要素、属性信息等方面具有不同于传统导航电子地图的特点。这种新型地图的出现,给地图技术审查工作带来了极大的挑战。

  人们对于世界的认知从远洋航行开始扩展到了地图,地图改变了人类看世界的方式,打开了人类认识世界的无限可能。一辆自动驾驶汽车认识世界也是从地图开始的。每一辆自动驾驶汽车都必须拥有自己的智能汽车基础地图。

  记得一首歌中唱到,“借我一双慧眼吧,让我把这纷扰(的世界)看得清清楚楚明明白白真真切切。”智能汽车基础地图就是汽车的“慧眼”,与海航图相似,是对已知世界的描述,反映了机器视角下驾驶和交通的运动规则。

  智能汽车基础地图和传统导航电子地图有哪些不同?张文晖表示,从用户角度来说,主要区别在于面向对象不同,智能汽车基础地图的使用者是自动驾驶系统,是给机器读的地图数据;传统导航电子地图面向的是人类驾驶员,是给人看的地图。

  对自动驾驶汽车来说,智能汽车基础地图是供驾驶自动化系统使用,为其感知、定位和决策起辅助作用的地图要素数据集,能够帮助汽车预知路面复杂信息,更好地规避潜在的风险。而智能汽车基础地图的“可用不可见”特性,也给地图技术审查工作带来了极大挑战。

  为什么有人将智能汽车基础地图称之为高精地图呢?这个“高精”包括了三个层面:一是采集精度高,达到厘米级,通过卫星导航定位系统可以实现高精度定位;二是精细度高,表达的要素多,真实地反映了道路实际样式,包括路网数据和各种交通要素,如道路标志线、路边提示牌、一条道路上有多少车道,哪些地方变宽、哪些地方变窄等;三是集成度高,拿一条车道线多条属性信息,包括:车道类型、坡度、曲率、限速值等。

  传统导航电子地图描绘的道路信息就没有那么精细了,只提供基础道路导航功能,包括路径规划、车辆和道路的定位匹配、POI信息检索等。

  传统导航电子地图经过了第一代离线式导航仪,第二代具有导航功能的互联网地图,到现在用于自动驾驶的智能汽车基础地图,属于新型导航电子地图。

  随着互联网的普及,第一代离线式导航仪终将退出市场,现在审图中心每年受理的导航仪地图不超过10件。第二代具有导航功能的互联网地图,包括车机地图应用程序和手机地图APP。

  审图中心业务管理处处长陈会仙强调,面向驾驶员的传统导航电子地图是给人看、给人听、提示人的,它不能指挥汽车。至于汽车怎么开,还要驾驶员自己来操作,握着方向盘拐弯、脚踩油门加油、收油。即使是具有导航功能的互联网地图,其道路信息更丰富立体,可以为用户规划最优路线、规避拥堵、时间最短、最少红绿灯路线等,极大方便了大众出行,但它仍然是给人看的,无法指挥汽车。据统计,近些年,审图中心共审查了1500余件传统导航电子地图,推动并繁荣了导航电子地图的产业发展。自然资源部地图技术审查中心业务管理处处长陈会仙

  再来说一说智能汽车基础地图。自2018年以来,审图中心共计审查了130余件智能汽车基础地图,来自高德、长地万方、四维图新等近10家具有甲级导航电子地图制作测绘资质的图商。这些地图均是供智能汽车L1-L3级驾驶自动化系统使用的地图数据集,称之为“高级辅助驾驶电子地图”。而对于L3级以上驾驶自动化系统,通常是由车、路、云、网、图等多方面相结合而构成的智能网联生态,其使用的自动驾驶地图目前大多处于研发和试点应用状态。

  “我们知道,当前世界局势纷繁复杂,世界各国都把国家安全上升到了至关重要的位置,数据安全是国家安全的内容之一。”张文晖强调,由于智能汽车基础地图在制作过程中涉及涉密地理信息成果,所以此类地图的公开应用必须坚持总体国家安全观,落实好数据安全责任。否则,稍有不慎就会造成严重的地理信息数据成果泄密事件,给国家安全带来极大威胁。一旦国家安全不能确保,其他一切都无从谈起。因此,无论智能汽车基础地图、自动驾驶技术如何发展,守住国家安全红线是首要原则,守住了数据安全,才能更好地促进经济社会健康发展。

  自动驾驶是一个跨行业多技术融合的产业,各行业对智能汽车基础地图的理解不尽相同。有观点认为,智能汽车基础地图就是高精度地图,地图加密偏转处理后,会影响汽车定位精度。对此,陈会仙作了详细的说明。

  她表示,从地图公开应用的角度来说,智能汽车基础地图一定要解决数据的涉密和涉敏问题。按照《测绘地理信息管理工作国家秘密范围的规定》(自然资发〔2020〕95号),当军事禁区以外平面精度优于(含)10米或地物高度相对量测精度优于(含)5%、且连续覆盖范围超过25平方千米的导航电子地图属于秘密级数据,不能直接公开使用。

  因此,对智能汽车基础地图进行空间位置的加密技术处理,是一种脱密处理行为,解决了智能汽车基础地图数据涉密的问题,不但不会影响车辆精准定位和导航,反而通过这种处理,能够使智能汽车基础地图更好地为自动驾驶所用,让公众享受自动驾驶的高科技体验和服务。

  其实,有些互联网地图公司也模仿这一加密做法,在国家加密的基础上又加入了自己的加密手段,目的是防止竞争对手抓取、分析自家的数据。所以,每家送审的地图格式和规格都不一样,这也增加了地图技术审查的难度。张文晖(右二)正在审查展会展版上的地图

  陈会仙强调,无论目前自动驾驶汽车走的哪条技术路线,地图不可或缺是硬道理。即使近期热议的全视觉技术也好,纯视觉方案也罢,都离不开地图,最起码也得是一套经过加工的路网数据。总之,没有地图,就无法提供道路拓扑关系、POI地名、交通信息等先验知识,无法进行定位、路径规划和实时导航,自动驾驶更是无从谈起。而只要量产的自动驾驶汽车正式上路行驶,它所使用的地图就应依法送审。“对于地图审查而言,智能汽车基础地图审查难,难就难在它是‘可用不可见’的东西。”

  由于智能汽车基础地图是从车机端读取数据,地图不能呈现给人看。那么,审图人员怎么去挖掘这个数据到底表达了哪些地图要素,地图要素都表达了什么属性,哪些属性属于涉密涉敏内容,哪些属性需要限制表达等问题的答案,这些都是地图审查的重点,也是审查的难点。

  前面说过,地图公司为保护自家数据增设了一道加密手段,使得他们送审的地图格式、规格都不一样,这对地图审查来说,难度不是一般的大。不可否认,目前还没有更好的信息化技术手段支撑智能汽车基础地图的审查,需要送审单位提供相应的软硬件环境支撑数据审查。

  自动驾驶系统需要实时读取地图数据,一旦道路信息发生变化,如车道线增加、限速值改变等,而地图未实时更新,将对车辆的行驶安全构成威胁。因此,自动驾驶对地图数据的采集、制作、更新和审查等诸多环节都提出了高时效性的要求。

  手机APP一键下单,很快一辆无人驾驶出租车便停在跟前,接上人走起。路上,遇到车辆,无人驾驶出租车巧妙避开,遇到红灯,它减速缓停,安全地将客人送至目的地。在北京经开区,这样的高科技应用成为一道美丽的风景。

  还有大家看到的,疫情期间,无人机、无人驾驶配送车的繁忙工作情景。自动驾驶已经进入百姓生活,而专为自动驾驶提供“服务”的智能汽车基础地图成为时代宠儿,传统车企、造车新势力公司等都纷纷投重金涉足智能汽车基础地图的研发和生产。

  统计显示,目前全国已开放自动驾驶测试道路的总里程超过5000公里,自动驾驶市场规模不断扩大。

  需求已在,它就像战场上的声声战鼓,催人奋进。张文晖表示,为了把好地图审查关,当好“地图上的巡逻兵”,保障我国地理信息安全,更好地服务经济社会和促进产业发展,审图中心全体人员迎难而上,不会就学,不懂就问,走访企业客户、邀请专家来指导、内部召开业务专题研讨会进行头脑风暴式思想碰撞,不断创新工作思路。常言道,办法总比困难多,审图中心技术人员很快找到了一些门道。

  面对地图审查的多重挑战和困难,审图中心未雨绸缪。首先,从人才保障上建立了新型地图研究组,调用整体审图力量,研究制定新型地图的审查规范和国家标准,发明自动审查地图数据的方法,并探索建立智能汽车基础地图快速审查机制,如增量审查和众源数据备案等,针对地图数据特点提出符合快速审图的条件,缩短符合快速审图图件条件的审查周期。

  技术上,一方面审图中心正在梳理智能汽车基础地图的常见数据要素,分析哪些是内容相对稳定、更新周期较长的要素,哪些是会频繁发生变化的要素等。对于不同的数据要素采用不同的审查机制。另一方面,审图中心正积极联合图商、高校、高科技企业等共同开展智能汽车基础地图在线审查以及自动审查的相关研究工作,在逐步拆分、细化待审内容等相关基础工作完成的情况下,快速审图将变为可能。

  俗话说,强将手下无弱兵。陈会仙就是一位多年奋战在审图一线的复合型才女,对测绘工作有着深厚的感情,对智能汽车基础地图也有着独到的见解。通过牵头制定国家标准《高级辅助驾驶地图审查要求》和强制性国家标准《智能网联汽车时空数据安全处理技术基本要求》,她发现自动驾驶涉及多领域、多学科,不但要以维护国家安全为前提,也要弄清发展的需求和技术的瓶颈,只有这样才能真正把握安全与发展的关键点。为此,她执着地考取了清华大学创新领军工程博士,力图通过学习,让政产学研用能很好地结合,科学严谨地制定出既能保障地理信息安全,又能助推我国智能汽车强国建设的国家标准。

  “建设智能汽车基础地图在线审查平台需求迫切。”陈会仙说,“审图中心专业技术人员都是尽量把工作往前赶,在新生事物面前,没有成熟经验可循,不能坐等。促进和服务于地理信息产业的发展,就是我们创新的动力,我和小伙伴们几乎无休,努力践行着作为审图人的初心和使命。”

  其实,图商们每次背着电脑来送审,我们都很有触动,希望能尽快提升审图工作的信息化水平,让市场主体企业少跑腿,让地图数据多跑路。而且,把数据背过来让我们审查其实并不安全,这也是我们要建这个在线审查平台的价值所在。将来,不管各家制作的地图数据是什么规格,都采用一种交换格式传到平台上来,方便我们用机器读取,在平台上快速审查。平台各个环节都经过严格加密,数据谁也拿不走,从而保证地理信息数据安全。

  陈会仙坦言,探索过程也是为之付出和努力的过程,从传统导航仪到互联网地图服务的探索,再到智能汽车基础地图如何进行“解剖审查”的破解,只有走过了,才知道路途的艰辛。

  未雨绸缪。无人驾驶汽车已进入道路测试阶段,L4和L5级别的自动驾驶地图审图时代也进入了倒计时。同时,大量的自动驾驶汽车每天在全国范围内可以获取TB、PB级时空数据,包括位置坐标、实景影像、点云数据等,经云端汇聚、融合处理,不仅可用于道路矢量建图、街景地图制作和城市三维建模,还可为自动驾驶算法的更新迭代提供场景库,用于自动驾驶汽车视觉训练。正如张文晖所言,国家安全红线不能触碰,科技创新也不能放松,审图中心将充分利用前期相关研究成果,有的放矢地开展智能汽车基础地图技术审查工作,确保国家安全。

  不可否认,自动驾驶汽车时空数据安全审查将是摆在审图人面前的又一个难题,等待着他们用智慧去破解。把好智能汽车基础地图安全底线,更大的挑战还在路上。