語義高精地圖是高層級(jí)的高精地圖，語義地圖的實(shí)現(xiàn)需要以幾何地圖為基礎(chǔ)。在這篇文章中，將要講述自動(dòng)駕駛語義高精地圖的實(shí)現(xiàn)過程。

正如人類駕駛員出行需要導(dǎo)航地圖并觀察周圍環(huán)境來確定行駛路線一樣，自動(dòng)駕駛汽車上路時(shí)除了依靠自帶的傳感器探路避障，還需要一份地圖來確定自己的位置，進(jìn)行路線規(guī)劃，這種供自動(dòng)駕駛汽車使用的地圖就是高精地圖。自動(dòng)駕駛車輛依靠自身配備的傳感器探測車身周圍環(huán)境信息，但超過車身一定距離后，例如車輛前方500米的道路環(huán)境，僅依靠車身傳感裝置很難得到信息反饋，而高精地圖能夠提供超視距信息，彌補(bǔ)傳感器探測的不足。這些全面精確的信息能夠?yàn)檐囕v增速還是減速、直行還是轉(zhuǎn)彎等行為提供必要的決策依據(jù)。

在真正上路行駛的過程中，隨著更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的出現(xiàn)以及更高安全要求的提出，僅僅包含了幾何位置信息的高精地圖已經(jīng)不能滿足市場的需要，現(xiàn)在自動(dòng)駕駛要做的不僅是對(duì)環(huán)境的物理性描繪，更要對(duì)環(huán)境進(jìn)行理解，而對(duì)環(huán)境的理解分成兩部分：最基礎(chǔ)的是幾何描繪，例如車輛前方是彎道、直道還是十字路口，距離車輛多遠(yuǎn)等空間信息。幾何地圖幫助車輛進(jìn)行自身定位，并準(zhǔn)確識(shí)別車輛自身處于地圖中的何種位置。第二是語義理解，即通過幾何描繪出的這個(gè)圖形是信號(hào)燈還是路標(biāo)等。語義地圖幫助車輛保持在某一正常車道內(nèi)運(yùn)行，讓自動(dòng)駕駛車輛了解不同類型的道路之間、道路與路燈和行人之間是怎樣的關(guān)系，并按照社會(huì)公序良俗和具體環(huán)境中他人的期望來選擇如何作為。語義高精地圖是高層級(jí)的高精地圖，語義地圖的實(shí)現(xiàn)需要以幾何地圖為基礎(chǔ)，在這篇文章中，將要按順序講述自動(dòng)駕駛語義高精地圖的層級(jí)實(shí)現(xiàn)過程。

道路網(wǎng)絡(luò)圖

語義高精地圖的最基礎(chǔ)層是道路網(wǎng)絡(luò)圖。道路網(wǎng)絡(luò)圖能夠表示存在多少車道、它們行駛的方向以及連接到哪條道路，還能顯示人行道和車道之間的優(yōu)先關(guān)系，這使得自動(dòng)駕駛車輛能夠安全地停在十字路口或人行橫道上從而實(shí)現(xiàn)交叉通行。這些都是可以通過其他層進(jìn)行變化的復(fù)雜屬性：交通燈的變化影響車輛需要向哪些車道讓路，或者依據(jù)時(shí)間段改變單雙向車道。道路圖層與車載導(dǎo)航地圖相似，只不過功能更加豐富。自動(dòng)駕駛汽車的規(guī)劃功能使用道路網(wǎng)絡(luò)圖來確定從A到B的粗略路徑，并通過避免復(fù)雜的交叉路口或限速道路來幫助自動(dòng)駕駛車輛降低風(fēng)險(xiǎn)。

車道幾何層

道路圖層的基礎(chǔ)上是精確到厘米級(jí)的車道幾何圖層。這一圖層形狀上是一組多邊形，表示路面上的車道標(biāo)記以及車輛將遵守的街道規(guī)則。這一圖層顯示的數(shù)據(jù)還包含在導(dǎo)航地圖中通常沒有的屬性：線條顏色、允許換道區(qū)域、減速帶和停止線等。了解這些屬性能幫助車聯(lián)對(duì)其他車輛或者行人做出明智的決定，使車輛能夠安全地執(zhí)行一些復(fù)雜的操作。雖然道路圖層能夠?qū)崿F(xiàn)高水平的規(guī)劃決策（例如規(guī)劃從舊金山到西雅圖的路線圖），但車道幾何圖層能夠幫助實(shí)現(xiàn)更具體和詳細(xì)的路徑規(guī)劃：如何轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤并使用踏板穿過這個(gè)十字路口？是否存在例如單行道類的環(huán)境限制？

在車道幾何圖層的輔助下，當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車真正行駛在路上時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)改變初始路線的實(shí)時(shí)決策。車輛的行為規(guī)劃器使用虛線白色的車道分隔器來決定何時(shí)將控制命令發(fā)送到車輛的油門和轉(zhuǎn)向控制，從而安全地改變車道或與車流合并。感知系統(tǒng)檢測其他交通參與者并對(duì)其進(jìn)行分類（例如，我旁邊有一個(gè)大型物體，我認(rèn)為它是卡車）。然后，車輛的智能預(yù)測功能使用地圖位置、速度等信息來預(yù)測卡車在接下來的幾毫秒和接下來的10－30秒內(nèi)將做什么。有了人行道和人行橫道的幾何形狀，自動(dòng)駕駛車輛可以正確地識(shí)別行人，預(yù)測他們的行為。然后自動(dòng)駕駛車輛會(huì)在人行橫道前減速讓行。以上這些系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)能夠多次協(xié)同工作，以確保安全舒適的乘坐體驗(yàn)。

語義特征和先驗(yàn)地圖

語義高精地圖能把路上的語義元素抽取出來補(bǔ)充到前述的幾何地圖中，比如車道線、紅綠燈、人行橫道等，形成新的地圖信息保存方式，然后用于車輛的定位和決策。

在前兩種幾何類地圖的基礎(chǔ)上，第三代高精地圖是語義特征和先驗(yàn)地圖。語義特征包括交通燈、人行橫道和路標(biāo)等要素。先驗(yàn)地圖是指地圖中那些我們關(guān)心的可預(yù)測的概率性區(qū)域。這兩方面的地圖要素幫助車輛決定自己相對(duì)于其他物體的行為方式。在道路圖層和車道幾何圖層中，語義關(guān)系定義了如何在復(fù)雜的車道關(guān)系中協(xié)同工作：可以轉(zhuǎn)彎的地方、需要停車的地方，以及從A地到B地需要進(jìn)入哪個(gè)車道行駛等。語義特征通過為自動(dòng)駕駛汽車提供更多有關(guān)環(huán)境和周遭運(yùn)動(dòng)物體的相關(guān)信息，來獲得更多的優(yōu)先權(quán)。