我国高精度地图行业的发展趋势分析
文教yjbzj220132023/10/13
我国高精度地图的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1.技术发展趋势分析
一是提供高精度定位信息以及道路先验信息。高精度地图不受天气环境、障碍物和探测距离等限制，面向机器作为先验信息供无人驾驶汽车决策用的地图数据，包含更多维度的交通数据，通过更高维数的数据结合高效率的匹配算法，能够实现更高尺度的定位与匹配。
二是高精度地图辅助无人驾驶环境感知。通过高精度地图模型提取，将车辆位置周边的对象及对象之间的关系提取出来。对传感器无法探测的部分进行补充，进行实时状况的监测及外部信息的反馈，即通过丰富的语义信息提高无人车鉴别周围环境的能力。
三是高精度地图实现无人驾驶智能路径规划。交通信息的实时更新导致最优路径也随时会发生变化，高精度地图在此基础上，基于云计算的辅助进一步处理相关信息，能有效地为无人车提供最新的路况，帮助无人车重新制定最优路径，辅助无人驾驶汽车路径规划和决策。
四是无人驾驶车辆的精细化管理。车道级高精度地图，结合高精定位、云计算和视频监控等技术，搭建智慧交通监管平台，在特殊车辆监控、精准导航、公交优先等一些重要的场景中，有利于交通管理单位对无人驾驶车辆的精细监控管理。
2.产品发展趋势分析
基于传感器与高精地图的定位技术，通过传感器（摄像头、LiDAR、毫米波雷达等）采集周边环境的特征点，通过与预先采集制作的高精地图进行特征点匹配，实现高精定位。
（一）摄像头
摄像头一般采用电荷耦合器件CCD（Charge-Coupled Device）传感器或者互补金属氧化物半导体CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）传感器，对周边环境进行实时图像采集、特征点提取和分析，成本低、实现简单、分辨率高，但检测距离较短、易受道路环境、天气环境、光照、视角等因素影响，在夜晚、雨雪雾霾等恶劣天气下和隧道等光照条件差的环境中，检测效果可能出现显著下降，光照急剧变化时（如隧道出入口）会出现检测性能的短暂失效。
1)像素升级趋势
像素升级是必由之路，HDR、LFM和低照度敏感成为趋势。用于前视摄像头的CIS图像分辨率不断提升，目前达到了8MP，以提供更精确的图像便于识别，而环视、后视基本在2MP左右。从各大厂商新推出的产品来看，基本都具有了高动态范围(HDR)和低照度敏感的性能。前视摄像头达到了140dB动态范围，这可以使得摄像头在所有光照条件下都能捕捉到高清图像，甚至连高明暗对比度的场景中也能实现。此外部分产品还具有了LFM性能，CIS在摄像头工作时不会因为LED光脉冲出现差错，降低识别错误发生的可能。目前LFM有两种技术路线，一种是超级曝光，一种是大小像素，安森美采用的是前者，豪威科技和索尼采用的是后者。
2)智能汽车持续推动行业发展
智能汽车迭代升级势不可挡，汽车为车载摄像头主要驱动力。车载摄像头最初主要应用在倒车系统中，随着5G商用落地以及ADAS(Advanced Driving Assistance System，高级驾驶辅助系统)快速普及，汽车加速智能化步伐，感知技术作为自动驾驶技术发展的一大核心，催化车载摄像头迎来量价齐升。
（二）激光雷达
1)机器人、无人驾驶成为推动激光雷达未来发展的重要动力
随着无人驾驶与商用服务机器人概念的普及，被视机器人“眼睛”的定位扫描方案越来越受到重视。激光雷达方案具备更高的精准度和数据完整度，曾经受限于国外的高成本方案难以在通用型机器人产品中普及，但近几年国内研发团队思岚科技推出了低成本激光雷达，最低达百元级别，备受资本和市场的认可，成为机器人领域的重要创业风口。
而3D激光雷达是无人驾驶的核心技术之一，被视为现阶段实现无人驾驶最有效的路径。上市公司中，万集科技正在开展车载3D激光雷达技术和相关产品的研发；中海达着手研究并开发适用于无人驾驶领域的高精度导航地图、激光雷达等产品，产业前景可期。
2)固态激光雷达成未来主流
固态激光雷达相对于多线束机械式激光雷达是完全不同的技术，MEMS固态激光雷达原理，在激光雷达关键的扫描方式上，其采用的MEMS微振镜扫描方案，需要的激光发射器和接收器都非常少，在工作的时候，只有微振镜在摆动，相比之下，传统机械多线激光雷达上每一条线都需要一组激光发射接收器，发射器和接收器数量多，同时这些接收和发射器在工作时都要通过旋转完成扫描。所以MEMS固态的优点就显而易见了。
激光雷达从多线束机械式激光雷达、到混合固态激光雷达，再到纯固态激光雷达，体积越来越小，成本也在不断下降。除了大小和成本，固态也意味着量产效率的提升(这对于成本下降来说也至关重要)，更好的SLAM表现(多个波束更擅长创建空间地图数据)，更高的密度，并突破点边界。行业内普遍认为，激光雷达固态化将是未来主流。
虽然我国激光雷达技术已取得了一定成就，但由于激光雷达行业发展时间较短，与国外仍存在较大差距，尤其在民用领域还不成熟，仍以传统的军工、测绘市场为主。随着机器人、无人驾驶领域的兴起，未来，这两个领域将成为我国激光雷达行业重点发展的应用领域。
（三）毫米波雷达
1)技术趋势
随着ADAS系统的逐渐升级，对毫米波雷达的要求会更高。毫米波雷达的技术总的趋势是朝着成本更低、体积更小、功耗更低、集成度更高的方向发展。在雷达芯片技术上，高集成化的单片微波集成电路(MMIC)成为了主流；而在芯片工艺上，朝着利用CMOS工艺，将MMIC做得更小的方向发展。
2)国产化替代进行中
受下游需求增长驱动，在市场规模方面，预计未来全球和中国毫米波雷达市场规模将持续增长，随着技术的成熟以及成本的下降，77GHz雷达将逐渐取代24GHz雷达成为未来毫米波雷达市场的主流。目前博世、大陆等海外企业占据的毫米波雷达主要市场份额，国内企业近年来加速布局，已经24GHz产品方面取得突破，77GHz产品处于研发过程中。就细分而言，其中天线PCB板作为毫米波雷达的核心部件，国产替代取得较大突破。近年来，国内天线PCB板企业取得较大突破，主要生产厂商包括沪电股份、深南电路、景旺电子、生益电子等，其中沪电股份是大陆、博世的PCB板供应商，深南电路也已具备车载高频PCB板供应能力，生益电子的毫米波雷达用PCB板已经具备量产能力。就前端收发组件而言，目前国际MMIC市场主要由智浦(NXP)、英飞凌、德州仪器(TI)等国外企业垄断，国内芯片设计企业积极布局毫米波雷达领域，力求缩小与行业领先企业的差距，以意行半导体、加特兰微电子为代表的国内企业已完成MMIC芯片的研发，逐步进入产业化阶段。
（四）高精度地图
基于传感器进行实际环境的特征点检测后，需要与预先采集制作的高精度地图进行匹配，实现车联网设备的高精定位。高精度地图的覆盖率将决定基于传感器与高精度地图的定位技术的应用规模。
就感知信息而言，高精度地图除了可以为自动驾驶汽车提供高精度的静态信息，如路网、路形、车道、POI、建筑、路标等，还包含动态的实时交通信息，通过对这两类信息进行融合，形成一个虚拟的驾驶环境，供车辆进行环境感知、认知和理解，并开展路径规划、躲避拥堵和交通障碍。从这一点上来讲，高精度地图其实相当于一个超级感知容器，一方面可对现有传感器进行辅助，另一方面作为平台对接车道级规划的需求，最终实现感知和决策的双增强。
目前，我国主要高精度地图厂商均已完成不少于30万公里的高速公路高精度地图采集和制作，2020年开展城市道路的高精度地图采集。但由于我国国土面积大，目前高精度地图覆盖率仍然有限，规模化支持车联网定位仍有待提高覆盖率。
3.产品应用趋势分析
（一）在自动驾驶中的应用
自动驾驶领域对于导航电子地图提出了更高的要求，需要每条车道线的详细信息以及可行驶区域内各类对象的信息，因此高精度地图可以很好地满足自动驾驶技术的要求。高精度地图数据可以提供给自动驾驶车辆多种道路交通信息，例如车道的曲率值、道路的坡度、路边交通标识牌、道路的限速信息、危险区域的提醒等。高精度地图的充分应用可以为自动驾驶提供众多数值化的决策依据。
高精度地图除了可以帮助自动驾驶汽车进行位置感知、更精准的路径规划，为决策层提供支持，对智慧交通的发展也大有裨益。例如在智能停车领域，可以用于车位诱导以及反向寻车，帮助用户快速找到停车位。
（二）在交通监管中的应用
随着城市道路环境越来越复杂，智慧交通的发展已经被社会所重视。智慧交通监管平台的搭建需要结合视频监控、云平台计算、高精度定位及高精度地图等多种技术，同时应用在特殊车辆监控、公交优先、车道自由流、道路交通事故等重要的场景中。因此，搭建高精度地图将更有利于交通监控部门对道路情况的全面掌控和监管。
（三）在V2X中的应用
在智能网联汽车系统中，v2x是网联化方面的基础。车辆通过路侧基础设施能够直接获取到道路的基础环境信息，并利用基础设施进行高精度定位。但对于不能发射信号的基础设施来说，高精度地图就可以用于感知环境和车道规划。此外，高精度地图云端可以通过与基础设施中的道路边缘计算网格进行通信，来实现信息的收集与分发，并将可能引起道路交通问题的预测信息发送给边缘计算网格，并进一步通知车辆提前做出决策。
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