地图在汽车行业的应用场景研究

王琛博，罗鹏飞，冯烙烙，聂天柱，张犇

地图在汽车行业的应用场景研究

王琛博，罗鹏飞，冯烙烙，聂天柱，张犇

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

随着汽车行业的快速发展，用户对车辆安全性和智能化的要求不断提高。地图作为一种比较常见的服务，是影响车辆安全性和智能化的主要因素之一。为了研究不同地图在汽车行业的应用场景，文章以传统导航地图、ADAS地图和高精地图为研究对象，从精度、使用对象、用途、地图信息、行业发展等方面介绍了各种地图的特点，分析了不同地图在限速提醒、弯道提醒、车道改变、节能、自适应车灯、路径规划等场景中的应用，浅谈了不同地图的服务对象和应用领域。

传统导航地图；ADAS地图；高精地图

前言

随着科技水平的不断提高，汽车行业正在向安全性、自动化、智能化等方向不断发展，传统导航地图已经不能满足汽车行业未来的发展需求。为适应汽车行业的发展趋势，地图向精度更高、维度更多的方向不断发展，ADAS（高级辅助驾驶系统）地图，高精地图等也随之出现在人们的视野。传统导航地图精度低，包含道路信息少，为驾驶人员提供基本的导航服务；ADAS地图相对传统地图，导航精度提高1倍，并且引入道路属性，为驾驶辅助和自动驾驶提供技术支撑；高精地图不仅与ADAS地图的侧重点相同，而且精度更高，更适合自动驾驶等高要求的应用场景。

1 传统导航地图

传统导航地图是指含有空间位置地理坐标，能够与空间定位系统结合，准确引导人或交通工具从出发地到达目的地的电子地图。传统导航地图的精度一般为10 m，它包含目的地的信息，存有能够用于引导的交通信息，而且需要提供实时的道路信息。

传统导航地图为驾驶人员提供了基本的道路导航服务，包括由起点到终点的行车路线规划，车辆和地图中道路的定位匹配，用于查询目的地的POI（信息点）检索等。传统导航地图包含的道路信息虽然能够满足驾驶需求，但仍然需要驾驶人员对道路的实际情况进行判断，结合地图信息完成驾驶。

随着消费者用车需求多元化，驾驶人员对于车辆配置的要求也在逐渐提升，其中汽车导航是许多消费者购车时比较看重的。随着新车装配率的提升和汽车销量的不断增长，传统导航地图的市场规模不断扩大[1]。

2 ADAS地图

ADAS地图是指满足ADAS应用（如：ECU、TCU等）需要的地图，其属性和精度介于普通的导航电子地图和高精度地图之间。ADAS地图的精度一般为2 m～5 m，它是在传统的导航电子地图的基础上补充了一些坡度、曲率、航向等辅助信息，另外也包含了车道数量、道路类型等信息，并且道路的精度和形状信息更加准确，但是这些信息的精度和高精地图有一个数量级的差别。

ADAS需要利用安装在车上的毫米波雷达、激光雷达、单/双目摄像头、红外摄像头等传感器，完成辅助驾驶[2]。与传感器相比，ADAS地图可以提供范围更广且具有预测性的附加信息。此外，ADAS地图可以补充毫米波雷达、激光雷达、单/双目摄像头、红外摄像头等传感器提供的信息。如：传感器无法判断识别范围之外的坡度、曲率等信息，如果结合ADAS地图的坡度、曲率等信息，就可以更好地执行辅助驾驶。ADAS地图会通过GPS信息获取车辆当前位置，将车辆位置与地图中车辆所在的道路进行匹配，获取车辆所在道路前方的道路信息，并将道路信息发送给ADAS应用，在车辆到达未知路段之前通知或辅助驾驶员操作，让汽车更加节能、安全和便利。

随着消费者对汽车安全性、经济性的重视度逐步提高，ADAS技术在汽车领域的应用会不断增加。受益于ADAS技术的应用，ADAS地图的市场规模将会不断扩大。

3 高精地图

高精地图是指高精度、精细化定义的数字地图。高精地图的精度一般在10 cm以内，能够精确地区分出不同车道的信息。它不仅包含了车道级的道路信息，如：车道线、车道中心线等，还包含了道路材质、车道限速等属性信息以及交通标志等道路附属物信息。

高精地图是自动驾驶系统的重要组成部分，可以有效提升自动驾驶汽车的行驶安全度，强化自动驾驶系统的定位、感知等能力，它扩展了传感器的检测边界，弥补了系统的缺陷[3]。

L3级别自动驾驶汽车渗透率的持续提升，给我国高精地图市场提供了可观的发展空间。目前，国内高精地图领域领先企业包括四维图新、高德以及百度等，由于技术壁垒、资质壁垒、资金壁垒等的限制，国内高精度地图市场企业数量较少。随着科技的发展，技术壁垒、资质壁垒等会逐渐被打破，高精地图市场会逐步扩大，高精地图也会朝着精度更高、数据维度更多、覆盖面积更广的方向持续发展。

4 地图应用

传统导航地图、ADAS地图和高精地图在汽车行业的应用场景有很多，而且各个地图的应用场景是不同的。

（1）限速提醒。

限速提醒可以有效降低因超速引起的交通事故的发生概率，一定程度上维护了交通秩序，尽可能地保障了车内外人员的生命安全。

1）传统导航地图会根据车辆的位置，获取车辆前方的速度限制信息，通过图像或语音的方式提醒驾驶人员，驾驶人员结合实际路况调整车速到达合适的范围。

2）ADAS地图根据车辆的GPS信息得出车辆当前位置和车辆前方的速度限制信息，并以报文的形式发送给ADAS应用，最终提醒或辅助驾驶人员在合适的位置进行速度调整。

3）高精地图和ADAS地图的应用类似，雾天情况下，摄像头的物体识别能力会受到很大的限制，在一些限速路段，如果不能精确识别道路的限速情况，就可能造成超速驾驶，甚至影响车辆安全。这时，高精地图会根据车辆的位置，获取地图中对应车道的限速情况，并将数据传输给自动驾驶系统，保证驾驶的安全。

（2）弯道提醒。

弯道提醒对车辆的安全是十分重要的，弯道是车辆行驶过程中的盲区，也是交通事故易发的位置之一，弯道提醒可以让驾驶人员或车辆提前知道前方弯道的位置，提醒驾驶人员注意弯道处的车辆、行人等，保证自身和他人的生命安全。

1）传统导航地图会将车辆前方的道路信息显示在显示屏上，并根据车辆的当前位置实时更新。驾驶人员根据显示屏显示的地图信息和自身获取的道路信息，控制车辆进行相应的减速、转向等。

2）ADAS地图根据车辆的GPS信息得出车辆的当前位置和车辆前方的弯道信息，并以报文的形式发送给ADAS应用，最终提醒或辅助驾驶人员做出相应的减速、转向等。

3）高精地图可以使自动驾驶车辆提前得知前方的弯道信息，为车辆提供决策依据。当车辆行驶在连续弯道上时，由于传感器能力的限制，无法精确获取前方的弯道信息，这时车辆的安全会受到严重的影响。而高精地图可以为车辆提供感知范围之外的弯道信息，如：曲率、车道线等，保证驾驶的安全性和舒适性。

（3）车道改变。

车辆在道路上行驶的过程中，改变车道是不可避免的，而错误的车道改变可能会引发交通事故。地图可以为驾驶人员或车辆提供前方的车道信息，驾驶人员或车辆可以综合其他信息在合适的位置进行变道。

1）传统导航地图通常提供的是道路级别的道路信息，提示驾驶人员进行道路切换。而驾驶人员需要根据显示屏显示的道路信息和自身获取的车道信息，结合自身的驾驶经验进行车道变换。

2）ADAS地图包含的车道信息有限，目前大多数图商生成的ADAS地图仅包含车道数量信息，如：四维图新等。ADAS地图根据车辆的GPS信息获取车辆前方的车道数量信息，并以报文的形式发送给ADAS应用，最终提醒驾驶人员在合适的位置进行合理的变道。

3）高精地图可以给自动驾驶车辆提供车道级的道路信息。车辆在驾驶过程中进行合适的车道变换可以节省驾驶时间，保障驾驶的安全，而车道切换离不开高精地图的车道信息。当车辆在行驶过程中发现前面有事故发生，这时需要变道，高精地图可以根据车辆当前所在车道提供合适的变道信息，车辆结合传感器采集的车道信息在合适的位置进行相应的变道。

（4）节能应用。

车辆油耗是客户购车时比较关注的信息之一，随着石油资源的消耗和石油价格的上升，客户对车辆油耗的关注度越来越高。节能应用可以降低车辆的燃油消耗量，使客户的利益最大化。

1）传统导航地图可以为驾驶人员提供最优的行驶路径。驾驶人员参照导航地图推荐的行驶路线可以有效地避开拥挤路段，减少行车距离，从而降低车辆的燃油消耗量，达到节能的目的。

2）ADAS地图根据车辆的GPS信息获取车辆当前位置及车辆前方道路的坡度、曲率等信息，并以报文的形式发送给ADAS应用，ADAS应用一方面可以对车辆进行相应的决策控制，如刹车控制、油门调节等，另一方面可以给驾驶人员推荐合适的驾驶策略，最终实现车辆节能。

3）高精地图可以为自动驾驶车辆提供道路前方的坡度、曲率、实时天气等信息，自动驾驶系统将地图信息和传感器采集的信息结合，控制车辆获取最优的控制策略，使油耗降到最低。

（5）自适应车灯。

通常情况下，在弯道处车辆车灯的照射方向是车辆行驶方向的正前方，而车灯的照射方向和弯道处道路的方向会形成一定的夹角，这时车辆的前方会出现部分盲区，会对车辆的安全造成一定的影响。自适应车灯可以根据弯道的曲率调整车辆车灯的照射方向，减少盲区，如图1所示。

图1 自适应车灯

1）传统导航地图不包含道路的曲率信息，在弯道处主要依赖驾驶人员自身的能力和驾驶经验，对盲区的物体进行判断。

2）ADAS地图会根据车辆的GPS信息获取车辆当前位置和车辆前方的曲率信息，并以报文的形式发送给ADAS应用，最终控制车辆改变车灯方向。

3）高精地图和ADAS地图的应用类似，可以为自动驾驶车辆提供车辆当前位置和车辆前方的曲率信息。行驶过程中，车辆会根据地图提供的曲率信息，控制车灯的照射方向，尽可能减少车辆的盲区，增强车辆传感器的识别能力，保障车辆、行人的安全。

（6）路径规划。

随着道路状况的复杂化，路径规划在车辆驾驶过程中显得十分重要。路径规划可以为驾驶人员或车辆提供一条合理的行驶路线，有效避开道路拥挤路段、障碍物等，最终引导车辆快速到达目的地。

1）传统导航地图可以根据车辆的当前位置和目的地，根据驾驶人员的需求规划出合理的行车路线，避开拥挤路段、事故路段等，引导驾驶人员快速、安全地到达目的地。

2）ADAS地图可以提供起点到终点的路径规划，最终通过图像的形式展现给驾驶人员。

3）高精地图包含车道级的道路信息，它可以根据自动驾驶车辆的位置和目的地为车辆规划出车道级的行驶路径，同时高精地图可以根据实时的道路信息进行路径的更新，避开障碍物，保障车辆的安全。

5 应用分析

从上述几个场景可以看出，不同地图的应用场景是不同的，即使在相同的应用场景下不同的地图之间也是有差异的。而应用场景的不同是由地图自身的特点决定的，如下所示：

（1）精度不同。传统导航地图的精度一般为10 m；ADAS地图的精度一般为2 m～5 m；高精地图的精度一般在10 cm以内。

（2）使用对象不同。传统导航地图的使用对象是驾驶人员；ADAS地图和高精地图的使用对象是机器。

（3）用途不同。传统导航地图为驾驶人员提供导航、搜索等功能；ADAS地图为ADAS应用提供道路状况预测等功能；高精地图为自动驾驶系统提供辅助环境感知、定位、车道级路径规划等功能。

（4）地图信息不同。传统导航地图主要包含实时道路信息、POI等信息；ADAS地图在传统导航地图的基础上添加了辅助信息，如坡度、曲率等；高精地图描述车道线、交通标志、实时路况、道路属性等信息，包含了能够影响驾驶的全部道路信息[4]。

6 结论

汽车行业主要应用的地图有传统导航地图、ADAS地图和高精地图等。传统导航地图是汽车行业目前普遍应用的地图，主要为驾驶人员提供道路规划、引导驾驶人员进行规范驾驶等；ADAS地图主要是辅助驾驶人员进行驾驶，可以使车辆更加节能、安全和舒适；高精地图主要为自动驾驶服务，可以有效弥补系统的缺陷，可能成为未来汽车行业重要的一部分。

[1] 沈建新.导航地图发展现状和趋势分析[J].智能城市,2018,4 (16):70-71.

[2] 王玉海,李兴坤,张鹏雷,等.基于ADAS地图的载货车预见巡航实时优化算法[J].汽车工程,2020,42(10):1335-1339+1411.

[3] 贺文.高精地图:自动驾驶商业化的“水电煤” [J].IT经理世界, 2017(14):36-37.

[4] 王涛,陈艳丽,贾双成.简述高精地图的特点[J].软件,2018,39 (09):183-187.

Research on Application Scenarios of Map in Automobile Industry

WANG Chenbo, LUO Pengfei, FENG Luoluo, NIE Tianzhu, ZHANG Ben

( Shaanxi Heavy Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

With the rapid development of automobile industry, user’s requirements for vehicle safety and intelligence are increasing. As a common service, map is one of the main factors affecting vehicle safety and intelligence. In order to study the application scenarios of different maps in the automotive industry, taking the traditional navigation map, ADAS map and high-precision map as the research object, this paper introduces the characteristics of various maps from the aspects of accuracy, use object, purpose, map information and industry development, and analyzes the functions of different maps in speed limit reminder, curve reminder, lane change, energy saving, adaptive lights, path planning and other scenarios, and discusses the service objects and application fields of different maps.

Traditional navigation map; ADAS map; High precision map

U495

A

1671-7988(2021)24-162-04

U495

A

1671-7988(2021)24-162-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.038

王琛博，就职于陕西重型汽车有限公司。罗鹏飞，就职于陕西重型汽车有限公司。