HDマップ
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序文
HDマップとは
高精細地図 (HD MAP) と通常のナビゲーション電子地図の主な違いは、精度が高く、情報が豊富であることです。精度の高さは主に、高精度地図の絶対座標（地図上の目標と外部の現実世界の物の位置との間の精度を指します）の精度の高さに反映されており、センチメートルレベルまで正確です。 ; より豊富な情報は主に高精度地図に反映されます。高精度地図には道路情報だけでなく、交通に関連する周囲の静的情報もほぼすべてカバーされます。
高精度地図は、通常のナビゲーション電子地図と比較して、より豊富で正確な道路交通情報が含まれています。また、応用シナリオとしては、通常のナビゲーション地図は主にドライバーが利用するものですが、高精度地図は機械向けで自動運転車で利用されます。
高精度地図と通常のナビゲーション電子地図の最大の違いは精度です。一般的な自動車用電子ナビゲーション地図の精度は10メートル程度が一般的ですが、自動運転の分野で高精度地図を利用する場合は、特定の車線上に正確に位置するだけでなく、周囲の道路や交通情報をすべて把握する必要があります。自動運転の意思決定に関与する可能性のある精度は 10 ～ 20 センチメートルに達する必要があり、この精度は基本的に車線の端の幅と同じであり、インテリジェントに運転される車が他の車線にはみ出さず、自動運転のリスクを回避できます。他の車両との側面衝突。
通常のナビゲーション電子地図は道路（リンク）を描画する必要がありますが、高精度地図は道路を描画するだけでなく、道路の実際のスタイルを忠実に反映する車線数（車線）も描画する必要があります。
高精度地図の豊富な情報は主に次の側面に反映されます:
正確な道路形状: 勾配、曲率、方位、標高、各車線の横揺れデータ。
車線境界線の詳細情報：車線間の車線境界線が点線か実線か黄色の二重線か、線の色、道路隔離帯、隔離帯の材質などがすべて記載されます。
さらに、横断歩道、道路沿いの看板、速度制限標識、信号機、道路脇の電話ボックスなどは、ランドマーク オブジェクトと総称されることが多く、絶対的な地理座標、物理的寸法、およびそれらの固有の特性も表示されます。高精度のデータで。
高精度データ配信エンジン
ADAS（先進運転支援システム）アプリケーションでは、意思決定制御や判断のために車両前方の道路網や属性データ情報が必要となり、通常のデジタル地図データはナビゲーションシステムのみで利用されることが多いですが、高精度地図データはナビゲーションシステムでの利用が可能です。他のADASアプリケーションによって使用されるため、高精度データブロードキャスト用の高精度データと高精度データ配信エンジンに依存する必要があります。
ADASIS（ADAS Interface Supplement）では、車両前方の道路網と道路網の属性情報を表現する「ADAS Electronic Horizon」の概念を定義しています。この表現を実現するためには、車両の位置モデルと車両前方の道路網の可能な道路モデルを構築する必要があり、アクセス可能な道路はツリー状の階層構造で表現できます。さらに、道路の幾何学的形状と関連属性も、関連属性モデルを確立することによって表現されます。「ADAS Electronic Horizon」データはシリアル化され、車両のイーサネット ネットワーク経由で送信されます。
1.3 用語の定義
1.ADAS(先進運転支援システム)
つまり、先進運転支援システムは、車載センサーを使用して車両環境を感知し、ドライバーが起こり得る危険を事前に検出できるように計算を統合し、車両運転の安全性、経済性、快適性を効果的に向上させます。
ADASIS (Advanced DriverAssistance System Interface Supplement) は、
ADAS フォーラムによって開発された業界国際標準であり、地図データと車両 ADAS アプリケーションの間で地図データを交換するための標準インターフェース プロトコルを標準化するために使用されます。
AHP (ADAS Horizon Provider) は、
ADAS アプリケーションに見通し外の道路前方およびデータ情報を提供する高精度データ配信エンジンです。
AHR (ADAS Horizon Reconstructor) は、
AHP によって送信されたメッセージを解析し、端末 ADAS アプリケーション モジュールで使用するマップ データを再構築するために使用されます。
2. なぜ高精度のデータ配信エンジンが必要なのでしょうか?
高精度データ配信エンジンは高精度データとADASアプリケーションの架け橋となり、その価値は自動運転における長距離
視距離の必要性、自動運転用マップセンサーとして、高精度の地図は、より信頼性の高い地平線の向こうの視界と距離範囲を提供し、より信頼性の高い意思決定の判断をサポートします。精度を向上させる必要性と、ガイドから搬送車への移行により、精度の要件が高まっています。高精度な地図データ配信のためのインターフェース標準化。
高精度データ配信エンジンの構築
高精度データ配信エンジンとADASアプリケーションの関係
データ配信エンジンには、次のコンポーネントと相互作用が含まれます。
AHP
AHR
ADASIS V3 プロトコル
ADAS アプリケーション。詳細については、上図の端末アプリケーション部門を参照してください。
高精度データ配信エンジンアーキテクチャ
高精度データ配信エンジンは、エンジン層、プロトコル編成層、システムアダプテーション層の複数の層で構成されており、関連するプラットフォームとツールのサポートを下図に示します。高精度の
データ整理。
プロトコル層: 主に、エンジン層によって提供されたデータを含むプロトコル メッセージを組み立て、アダプテーション層に配信します。
アダプテーション層: 主にシステムとのドッキングと対話、および組織のプロトコル データの ADAS アプリケーションへの配布を担当します。
高精度データ配信エンジンのモデル表現
道路網モデルの抽象化と表現
データ配信エンジンの道路網モデルは 3 層のモデル抽象化で構成されており、まず実世界モデルを高精度道路網モデルに抽象化し、次に高精度道路網モデルをさらに整理してツリーに分割します。 PathとOffsetで表現されるモデル。
現実世界の抽象モデルの表現
デジタル地図モデルとユーザーが設定したナビゲーション経路、地図要素の表現
デジタル地図モデルにおける車両位置と道路網の表現
車両位置付近の道路網モデルをリンクで表現道路網の接続関係の関係を表現します。デジタル マップ データベースでは、道路ネットワークは、接続とそれらの間のリンクを定義するノードのセットとして表されます。
ADAS アプリケーションの観点からは、車両後方の道路網は考慮されないため、データ配信エンジンは車両前方の道路網で構成されます。
車両の前方の道路ネットワークはパスによって構成されており、各パスはリンクのセットです。自動車前方の道路網データは 2 つのアルゴリズムで表現できます。
シンプルPath方式では、車両が位置するリンクを起点として、通行可能な各経路を独立してPathとして表現し、最適化された
経路構成方式によりデータの冗長性を低減し、車両前方の道路網データも完全に表現することができます。
したがって、データ配信エンジンは、車両の前方の道路網とその周囲環境の形状を、さまざまな経路および地図データ属性の集合として記述して、予測ツリーを形成します。この予測ツリーは複数のパスで接続されており、各パスは道路の一部と道路間の交差点を表します。
車両が移動して位置が変わると、予測ビューも変化し、車両の後ろのいくつかの経路が削除されたり、車両の前に新しい経路が追加されたりすることがあります。経路の特徴は、高速道路や都市高速道路ネットワーク自体に含まれる車線数、幾何学的形状、曲率などの属性の集合として表現されます。パス上の属性の位置は、パス自体に沿った絶対距離を定義する距離マーカーであるオフセット値のセットによって表され、センチメートル単位で表されます。パスの原点はゼロ オフセット値ポイントであり、属性のオフセット値は属性自体とパスの原点の間の距離を表します。パスが新しく開始され、親パスがない場合、オフセット値 0 が車両の開始位置になります。
高精度データ配信エンジンの属性モデル
データ配信エンジンの属性モデルデータは、Pathに沿って表現され、Path上の位置として定義された高精度道路網の属性情報をOffsetで表現したものです。たとえば、速度制限属性は、パス上のポイントの速度制限値を提供します。
アトリビュート モデルは、補間タイプに応じて、スポット タイプ、ステップ タイプ、リニア タイプの 3 つのタイプに分類できます。スポット
タイプのアトリビュートは、パス内の特定のオフセット位置でのみ有効であり、異なるアトリビュートは異なるオフセットで表現されます。ポジション。たとえば、信号機は、Path の特定の位置にこの point アトリビュートが存在することで表現できるため、Spot タイプのアトリビュートとして定義できます。Step タイプのアトリビュートは、次のアトリビュートの Offset 位置まで有効であると定義されます
。 。属性は、Path 上の Offset から EndOffset までの範囲の値として表現されます。
上に示した例では、パスの長さは 200 です。速度制限 80 はオフセット 0 から 200 まで全体で有効です。速度制限値はオフセット 50 と 100 から始まる 2 つがあります。したがって、グラフ全体の属性分布は次のようになります。
オフセット 0: 開始速度制限値 80。オフセット 50: 雨天時の制限速度値 60 が導入され、制限速度 80 が継続されます。オフセット 100: 制限速度 80 を繰り返し、霧の制限値 50 を追加し、雨天の場合は制限速度 60 で終了します。オフセット 150: 制限速度 80 を繰り返し、霧の場合は制限速度 50 で終了します。
Linear タイプのプロパティは、指定された位置間の線形差として定義されます。
線形補間属性は連続的に表現されず、同じオフセットでも左の値と右の値が異なりますが、属性モデルではこのような不連続な属性値を以下の方法で表現します。
Offsetには属性を格納し、valueには左側の属性値を格納し、EndOffsetは0です。同じオフセットにプロパティを格納し、値は右側のプロパティ値を格納しますが、EndOffset > Offset
自車位置情報モデル
データ配信エンジンでは、車両の位置情報をPathとOffsetで表現できます。不確実な場合、車の位置が複数のパス上に存在する可能性があるため、車の位置情報を記述するためのセットが必要です。車両位置情報で表現できる情報は、
車両情報がデータエリア外にあるかどうかです。車両情報がPathのデータ範囲と一致するかどうか。車の情報が複数のパスに一致するかどうか。車両情報がデータ領域に入るかデータ領域から出るか。
車両位置情報のTimeStamp値は、センサー情報を受信した時刻の値を表します。
車両の位置情報により、より可能性の高い前方の経路を表現することもできます。
上の図に示すように、左側の可能なパスは P1 で、右側の図では P3 です。
高精度データ配信エンジンと受信側の同期機構
データ配信エンジンは、pathControl メッセージを通じて、AHP と AHR の間で道路ネットワークのパス データを同期します。
pathControl メッセージに特定の Path が含まれていない場合、AHR はメッセージを受信した後、道路ネットワーク内の Path を削除します。pathControl メッセージが前回から変更されていない場合、AHR はメッセージを受信した後も現在の道路ネットワークを変更せずに維持します。pathControl メッセージで特定の Path が追加されると、AHR はメッセージの受信後に Path 情報を追加し
、profileControl を通じて属性データを同期します。
高精度データ配信エンジンと受信側の連携機構
データ配信エンジン (AHP) と受信側 (AHR)には、ブロードキャスト モード リクエスト/提供モード サブスクリプション/パブリッシュ モードの相互作用メカニズムがあります。
現在の高精度データ配信エンジンは、「リクエスト/提供」方式を使用します。 ADAS メッセージ、AHR は情報を要求およびフィードバックできます。
AHP と ADAS アプリケーションの統合を支援
メイン AHP と補助 AHP
ADASIS プロトコルのすべてのデータがデータ配信エンジンによって提供されるわけではないため、補助の AHP エンジンを追加することもできます。補助 AHP エンジンは、センサー情報またはセンサー フュージョン情報を送信できます。
メインのデータ配信エンジンと補助の AHP エンジンが形成されます。
ADAS アプリケーションの 2 つの統合方法
メイン AHP エンジンと補助 AHP エンジンにより、2 種類の ADAS アプリケーション統合方法、つまり下流統合と上流統合を実現できます。
下流の統合
AHP側でのフュージョン処理はなく、各センサーデータと高精度地図データはフュージョン処理用の通信によりAHR側に送信され、ADAS機能アプリケーションに渡されます。
アップストリーム フュージョンは
、AHP 側でフュージョン処理を実行し、プロトコルを介して処理するためにフュージョン結果を AHR に渡します。これは、ADAS 機能に直接影響します。
高品質な施工
ソフトウェアの品質を確保するため、高精度なデータ配信エンジンの構築には以下の技術的手段が用いられています。
単体テスト 機能テスト 品質検査ツール
可視化ツール
可視化ツール スクリーンショット
代表的な建築申請フォーム
高精度データ配信エンジンのアーキテクチャによれば、次の統合形式に分けることができます。
データ配信エンジン (EHP エンジンなど) はマップ ボックスに統合されています
マップボックスのコンセプトは
、純粋なソフトウェア製品とは異なり、「地図データ＋高精度測位」を実現するカーグレードのソフトウェアとハードウェアの統合製品です。(以下の名前はすべて高精度マップ ボックスを指します: Positioning Box/MAP ECU/MAP BOX/HDLM...そのうち L:Localization M:Module) コンテンツ マップと関連アプリケーションを含む: HD データ、AHP、
測位
、 OTA...基本ソフトウェア: システム、ボトムレベルドライバー、診断...基本ハードウェア: システムオンチップ (SoC)、メモリ、ストレージ、IMU (オプション)、保護シェル...ネットワークおよび通信インターフェイス: CAN /イーサネット入力、イーサネット出力、USB インターフェイス...ソリューション
の機能と明確な分業
: 自動車会社は、このアーキテクチャを使用して機能を小さなモジュールに分解し、管理と制御の製品要件をそれぞれ提示することで、最初から開始できないことを回避できます。完全にブラックボックスなソリューション。配送リスクが発生した場合、サプライヤーを変更することができます。
機能安全に関する考慮事項: チップの選択、ハードウェア設計、ネットワーク セキュリティ、システム診断などの詳細は専門のサプライヤーに任せることができますが、マップの品質、オンライン更新、バックホールなどの機能安全レベルには不確実性があり、AD ECU との協力が必要です。 . AD ECU が機能安全要件を満たすことができるように絶縁されています。
ハイエンド製品とローエンド製品の管理が容易になります。サプライヤーから異なる構成の製品を選択できます。
ドメイン コントローラーの計算能力の負担を軽減する: 計算能力の要件を満たす機能安全ハードウェアを見つけやすくします。
IHUに統合
ソリューションの特徴
: コスト削減: 追加のハードウェア モジュールは必要ありません。
V2 ソリューションを統合して不確実性を軽減: AHP V2 は主に自動車側にあり、ソリューションはすでに実行されているため、マップと V3 に同様の方法を使用することで、新しいアーキテクチャの不確実性を回避できます。
自動車会社の内部事情で進みやすい：自動車会社によっては、高精度地図事業企画・ナビ地図部門がボトムアップでボックスソリューションを推進すると、全体の構造に大きな変化が生じ、前進するのは難しいでしょう。
ドメインコントローラー内に統合
ソリューションの特徴
: クロスドメイン通信による車両ネットワーク帯域の占有を削減 : センシングに使用するセンサーの多くはドメインコントローラーに接続されており、地図や測位をドメインコントローラー上に配置すればバックエンドアプリケーションも利用可能クロスドメイン通信を行わずに直接的または間接的にマップし、車内ネットワーク帯域幅の使用量を削減します。
自己研究のルートをとり、全体的なソリューションを選択する自動車会社にさらに適しています: 自己研究のルートをとり、完全なソリューションを提供するために単一のソリューション プロバイダーを選択する自動車会社の場合、機能モジュールを個別に展開する必要はありません。
シナリオ適用例
高精度位置決めアプリケーション
高精度データと組み合わせることで、水平位置決めと垂直位置決めを支援します。
垂直方向の位置決めは主に道路標識オブジェクトや車線の形状などの関連情報と組み合わされ、水平方向の位置決めは主に車線やガードレールなどの関連情報と組み合わされます。
アクティブ セーフティ アプリケーションでは、多くの場合、センサー (ミリ波レーダー、カメラ) 情報と地図データを組み合わせてマッチングと補正を行うことで、位置精度を向上させます。
高速自動運転（HWP）
機能を起動する
ための運転環境は、主に地図上の判断に依存します: (1) 高速道路と都市高速、(2) 明確な車線境界線、(3) 曲率と勾配、(4) 警報やブレーキを引き起こす物体や事象がないこと: 動的な道路を含む環境; (5) ) は夜間ではなく、気象条件が良好です (視程は 200 メートル以上)。
実装機能
例として、異常時はこの車線での横方向制御とこの車線での自動駐車が挙げられます:
車線タイプ: 自動運転は車線タイプに依存して走行可能エリアを分割します。潜在的な安全上の危険と同時に、自動運転安全駐車のシナリオでは、車線の種類が間違っていると、自動運転車の自律性と安全性の喪失に直接つながります。自律的に安全な駐車場。車線タイプ: 補助カメラが車線認識を実行し、それをカメラと比較して車線維持を実行します。
航行ルートに基づいた自動巡航
機能有効化
: 作業環境はマップ判定:
道路グレード: 高速道路/街区に依存します。PartOfculateRoute (ナビゲーション パスの識別) が中断なく連続しているかどうか。天気の種類: 晴れ/小雨/曇りの天候条件で機能が有効になります。
実装機能：
JCT乗降時、ナビゲーション経路マークと車両前方の道路網をもとに、JCT乗降の可否を判断し、車線変更ランプ側に事前に注意喚起します。 。高速道路への自動車線変更時、高速道路への合流時、補助カメラが車線に合わせて車線を認識し、カメラと比較して線形状を検出・比較することで車両の車線変更のタイミングを判断します。
将来の進化
一方で、自動運転をより適切に支援するために、AHP V2 と V3 のアーキテクチャ設計をさらに統合することを検討してください。さらに、データのクローズドループの一環として、データの提供とリサイクルの機能も強化されています。
参考リンク