高精地圖專項技能學習任務二環(huán)境感知傳感器技術技能提升課

高精地圖專項技能學習任務二環(huán)境感知傳感器技術技能提升地圖，我們都不陌生，更是我們日常出行必備的一大神器，讓我們到了一個陌生的地方也可以隨時隨地出行，但它仍處于二維空間，精度不高（米級），對于自動駕駛汽車來說，精準是它實現(xiàn)安全駕駛的必要保障，所以傳統(tǒng)地圖并不足以支撐汽車的自動駕駛，在此基礎上誕生了高精度地圖，具備更高精度（厘米級）、更多數(shù)據(jù)維度。學習導入LearningObjectives學習目標知識目標能力目標情感目標3了解高精地圖的特點、主要信息及作用。了解高精地圖的數(shù)據(jù)特征類型、生產(chǎn)過程與采集辦法。能正確進行高精地圖的采集與儲存。能正確進行高精地圖的編輯和儲存。能正確進行地圖的調用。培養(yǎng)可發(fā)展性的思維。高精地圖基礎知識儲備01高精地圖應用必備技能02CONTENTS目錄1高精地圖基礎知識儲備PartOne狹義高精度地圖是由傳統(tǒng)圖形商定義的精度更高、內容更詳細的地圖。例如，定義更詳細信息（如車道和交通標志）的地圖。廣義的高精度地圖直接為我們構建了一個真實的三維世界。除了絕對位置的形狀信息和拓撲關系外，還包括點云、語義和特征等屬性。1、高精地圖特點與傳統(tǒng)地圖相比，高精度地圖信息的豐富性和準確性都有顯著的提升。高精度地圖包含的信息有以下內容和特點：高精地圖應包含的主要信息包括導向箭頭、車道寬度、車道標線、車道分割/合并、車道寬度變化、護欄、障礙物等等。3、高精地圖的作用1路徑規(guī)劃32輔助環(huán)境感知地圖匹配3、高精地圖的作用規(guī)劃控制4、高精度地圖的數(shù)據(jù)特征類型高精地圖1二維網(wǎng)格數(shù)據(jù)2路面語義信息3交通標識信息高精度地圖的數(shù)據(jù)結構也是分層的。5、高精地圖生產(chǎn)過程傳統(tǒng)地圖依賴于拓撲結構和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，將各種元素作為對象堆放在地圖上，將道路存儲為路徑。而高精度地圖為了提高存儲效率和機器可讀性，地圖在存儲時分為矢量層和對象層。在高精度地圖生產(chǎn)過程中，通過提取車輛上傳感器采集的原始數(shù)據(jù)，獲取高精度地圖特征值，構成特征地圖；在此基礎上，進一步提取、處理和標注矢量圖形，包括道路網(wǎng)絡信息、道路屬性信息、道路幾何信息和道路上主要標志的抽象信息。（1）道路元素圖像處理在高精度地圖中，為了給自動駕駛汽車提供道路的拓撲信息、交通約束信息，需要對道路元素進行識別并做語義標注等以便于后期高精度地圖的制作。（2）圖像識別與處理道路元素包括交通標志牌、紅綠燈、車道線和隔離帶等。高精度地圖的制作需要對各種道路元素進行圖像識別、語義標注等處理。（3）激光點云處理在高精度地圖制作中，通常使用激光雷達掃描獲取點云數(shù)據(jù)，進而重建三維道路環(huán)境，并利用重建好的三維環(huán)境進行道路要素特征的提取與識別，準確地反映道路環(huán)境并描述其道路環(huán)境特征，準確表述道路環(huán)境特征，得到高精度點云地圖。（4）激光點云特征提取激光雷達獲取的原始數(shù)據(jù)集以激光點云文件形式進行存儲。點云文件包含物體表面的離散點集、法向量、顏色或標簽等基本信息，但缺少物體的曲面、體積以及各頂點間的幾何拓撲等信息。（5）激光點云法向量法向量作為激光點云數(shù)據(jù)重要的局部特征，能夠對散亂激光點云的局部進行有效的描述并為其他激光點云處理技術提供支撐。激光點云法向量的計算方法常用的有兩種解決方案：曲面重建技術，法向量估計。（6）激光點云配準利用激光點云配準技術將從各個視角下采集到的含有誤差的激光點云通過旋轉平移，消除誤差并統(tǒng)一到同一坐標系下，還原道路的三維環(huán)境。激光點云配準算法繁多，主要分為粗配準以及精配準兩種。粗匹配：用于兩片激光點云初始位置誤差較大的情況下快速取得兩片激光點云的轉換關系，輸出精度不高。精匹配：適用于初始位置誤差較小的情況下對兩片激光點云的坐標進行精準的計算，輸出精度高。（7）激光點云分割在高精度地圖制作中，為了能夠將燈桿、標志牌和路沿等交通道路元素從大量雜亂無序的激光點云中識別出來，需要對激光點云進行分割后提取出來。（8）同步定位與地圖構建SLAM最早在機器人領域應用，指機器人從未知環(huán)境的未知地點出發(fā)，在運動過程中通過觀測到的環(huán)境特征定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置構建周圍環(huán)境的地圖，從而達到同時定位和地圖構建的目的高精地圖6、高精度地圖的采集方法01020304（2）加工加工的過程包括人工處理、深度學習的感知算法（圖像識別）等。（1）實地采集實地采集是制作高精度地圖的第一步，主要通過采集車的現(xiàn)場采集來完成（3）后續(xù)更新后續(xù)地圖更新也可以采取眾包方式或與政府實時交通處理部門合作來解決。（4）眾包數(shù)據(jù)構建高精度地圖使用安裝了成本相對低廉的車載傳感器的智能網(wǎng)聯(lián)汽車收集路況與道路特征，然后通過深度學習和圖像識別算法將其轉換為結構化數(shù)據(jù)，生成高精度地圖眾包信息。高精度地圖的生產(chǎn)高精度地圖數(shù)據(jù)展示2高精地圖應用必備技能PartTwo1、地圖采集和儲存（1）地圖采集的操作步驟在自動駕駛操作軟件界面，用鼠標單擊“CAN”和“GPS”按鈕（按鈕底色變綠）后，觀察RTK一欄數(shù)據(jù)，此時經(jīng)緯度框內會顯示教具車當前坐標點，RTK衛(wèi)星狀態(tài)、衛(wèi)星數(shù)量、航向角欄都將顯示實時數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)顯示都正常時，用鼠標單擊“StartCollect”按鈕，按鈕底色變紅，且按鈕上顯示一個“（）”，內有數(shù)字顯示，這里的數(shù)字代表本段地圖采集到的坐標點數(shù)。軟件準備完成后，將教具車檔位換至“D”檔（前進擋），放下手剎，輕踏油門踏板，平穩(wěn)的駕駛車輛前行，盡量保持勻速。轉彎時避免急打方向，最好平順過彎，這樣采集的題圖在自動駕駛時會有更好的駕乘感。采集地圖過程中，在地圖坐標系顯示框中可以看到一條由藍色點組成的路徑，這就是采集完成的部分地圖。行駛完成后，將教具車停泊在終點，用鼠標再次單擊“StartCollect”按鈕，按鈕底色變灰，自動記錄功能停止，此時地圖采集完成。（2）地圖存儲所采集的地圖能自動保存至“AutoDrive”文件下的子目錄“Maps”文件夾中，保存的地圖原始名稱為日期和時間組成的數(shù)字串，可根據(jù)需要進行重命名。同時在文件夾內還可以查詢地圖形成的日期、地圖的格式、地圖大小等信息。2、地圖編輯和儲存（1）地圖編輯操作方法打開地圖編輯界面：首先打開自動駕駛操作軟件（iLadarDataCollect），在“Model”菜單下找到“MapEdit”選項，用鼠標單擊，然后會出現(xiàn)地圖編輯界面。原始地圖加載：在“Maps”文件夾內找到準備編輯的地圖，記住地圖的名稱、日期或大小信息，然后用鼠標單擊“LoadGPS”按鈕，會彈出地圖選項對話框，選擇需編輯的地圖，用鼠標單擊“打開”，地圖加載完成。（2）地圖編輯在軟件左側坐標系中可以看到加載成功的地圖，是由藍色點組成，用鼠標單擊地圖上任意一點，會出現(xiàn)兩個標記綠點，用于選擇地圖段。選中后標記點會由綠變紅。紅色標點可以用鼠標進行移動到所需要的位置。如果需要重新選擇，可鼠標單擊“ClearButton”按鈕，取消已選擇的地圖段。選擇好需要編輯的地圖段后，用鼠標單擊“StartEdit”按鈕，在按鈕下方出現(xiàn)可選擇的菜單，有“Fast”（快速）、“Mediun”（中速）、“Slow”（低速）、“UturnLeft”（偏左）、“UturnRight”（偏右）、“VerySlow”（很慢）、“Park”（泊車）、“Clear”（取消）等選項供選擇。選擇完成后，鼠標單擊選項右邊的“Confirm”按鈕，完成一段地圖編輯，中途如需退出地圖編輯則鼠標單擊“Cancel”按鈕，此時取消所有的編輯操作。（3）地圖編輯后的存儲當完成整個地圖的編輯操作后，用鼠標單擊“SaveMap”按鈕，地圖自動保存至“Maps”文件夾的二級目錄“Final”文件內，模式與采集地圖存儲方式一致。3、地圖調用編輯后的地圖調用路徑：在自動駕駛操作軟件（iLadarDataCollect）界面，用鼠標單擊“StartNavigate”按鈕，會彈出地圖選擇對話框，在“Maps”文件夾中找到“Final”文件夾，此文件夾中存儲的即為編輯過的地圖，地圖排列按生成日期先后順序排列，原始名為地圖編輯日期時間形成的數(shù)字串。選擇需要及加載的地圖，鼠標單擊“打開”完成地圖調用。Summary小結激光雷達基礎知識儲備01激光雷達應用必備技能02一、填空題1.高精度地圖的定義分為兩種：

和

。狹義高精度地圖是由傳統(tǒng)圖形商定義的精度更高、內容更詳細的地圖。廣義的高精度地圖是構建了一個真實的

。除了絕對位置的形狀信息和拓撲關系外，還包括

等屬性。2.高精度地圖包含的主要信息有

。3.高精度地圖與傳統(tǒng)地圖相比，具有不同的

和

，高精地圖的生產(chǎn)過程包括