高精地度起到了高精度定位、辅助环境感知、规

来源:http://www.house263.com 作者:评论访谈 人气:117 发布时间:2019-09-12
摘要:安全移动、环保节能一直是人们对交通社会的理想,从上世纪90年代开始,汽车企业不断发展,包括倒车雷达、360度成像、车道偏离提示以及ACC定速巡航等功能,最终的技术形态就是自

安全移动、环保节能一直是人们对交通社会的理想,从上世纪90年代开始,汽车企业不断发展,包括倒车雷达、360度成像、车道偏离提示以及ACC定速巡航等功能,最终的技术形态就是自动驾驶。

高精地图作为无人驾驶领域的稀缺资源以及刚需,在整个领域扮演着核心角色,可以帮助汽车预先感知路面复杂信息,如坡度、曲率、航向等,结合智能路径规划,让汽车做出正确决策。

根据SAE International(国际自动机工程师学会,原美国汽车工程师学会)的分级方法,将自动驾驶分成了5级。

本文由浩数资本整理编写完成,并引用了部分券商研报,文末可查看资料来源。

到了L3及其以上级别,自动驾驶汽车需要自动感知检测道路环境,决策控制车辆。这就需要有高精地图的支持了,在传感器在检测到道路上有多少条车道、车道方向、红绿灯变化等相关信息后,然后对比高精地图,便可清晰地判断车辆所处的位置。

1 高精地图在无人驾驶领域的作用

高精地图市场方兴未艾

跟人类驾驶员的驾驶过程一样,自动驾驶也需要经过感知、高精定位、决策、控制四个步骤。人类的感知通过眼睛、耳朵,自动驾驶则通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、惯导系统等传感器。接着是高精定位,人通过将看到听到的环境信息与记忆中的信息对比,判断出自己的位置和方向,自动驾驶则需要将传感器搜集的信息跟储存的高精地图对比,判断位置和方向。最后人类驾驶员思考判断后操控汽车开向目的地。自动驾驶通过人工智能算法决策做出车道及路径规划,给制动、转向、加速等控制器下达指令,控制车辆开往目的地。在自动驾驶过程中,高精地度起到了高精度定位、辅助环境感知、规划与决策等功能。

根据高盛对全球高精地图市场的预判,到2020年该市场将达到21亿美元;到2025年,市场规模会扩大到94亿美元。因此,未来15年高精地图行业将进入黄金发展期。

高精度定位:把自动驾驶汽车上传感器感知到的环境信息与高精地图对比,得到车辆在地图中的精确位置,这是路径规划与决策的前提。

假设仅通过向车厂按年收取服务费,2017年国内汽车保有量是2.17亿辆,按每辆车每年收100元服务费,市场规模超过200亿元。

辅助环境感知:在高精地图上标注详细道路信息,辅助汽车在感知过程中进行验证。比如车辆传感器感知到前方道路上的坑洼,可以在跟高精地图中数据对比,如果地图中也标记了同样的坑洼,就能起到验证判断的作用。

正是由于该行业有着广阔的发展前景,无论是车企还是传统图商、科技公司都不想错失这一难得的机会。老牌图商纷纷拓展自身的业务范围,涉足高精地图领域,还有众多初创企业应运而生。

规划决策则:是利用云平台了解传感器感知不到区域的路况信息,提前避让。

Here 、TomTom 、Waymo、高德、四维图新等国内外老牌图商都在着力开拓高精地图市场;如DeepMap、CivilMaps、lvl 5等初创企业也开始向高精度地图进军;滴滴、Uber这样的出行服务商也开始利用车队优势抢滩高精地图。

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2 高精地图与普通导航地图的区别

车企、零部件巨头和科技巨头们也通过收购等方式入局,比如奥迪、宝马、戴姆勒三大车企联合收购Here,后又引入了 Intel 、博世、大陆等企业的投资;上汽除了入股武汉光庭,增资控股中海庭,还投资国外高精度地图初创企业Civil Maps、Deepmap,同时还和Mobileye开展特征地图REM的技术合作。

高精地图与现在常见的导航地图相比有很大不同,主要体现在使用者不同、用途不同、所属系统不同、要素和属性不同。导航地图的使用者是人,用于导航、搜索。而高精地图的使用者是计算机,用于高精度定位、辅助环境感知、规划与决策。因此导航地图在车内属于车载信息娱乐系统,带显示屏,而高精地图属于车载安全系统,不需要屏幕。要素跟属性方面,导航地图仅包含简单道路线条、信息点、行政区划边界,而高精地图包含详细道路模型,包括车道模型、道路部件、道路属性和其他的定位图层。

百度2013年开始研发高精地图,还与国际地图厂商TomTom联合开发,后收购长地万方;阿里巴巴2014年收购高德地图,还曾投资易图通;腾讯2014年收购四维图新的股份并投资了导航测绘企业科菱航睿。

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此外,国内近两三年出现了一批高精地图初创企业,如宽凳科技、Momenta、Wayz.ai、极奥等,并均获得了大笔资金注入。

(资料来源:高德,中信建投证券研究发展部)

高精地图能干什么

高精地图分为两个层级,最底层的是静态高精地图,上层是动态高精地图。

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静态高精地图中包含了车道模型、道路部件、道路属性和其他的定位图层,这是现阶段图商重点在做的。首先高精地图要满足车道级的自动驾驶导航,因此需要包含道路细节信息,如车道线、车道中心线、车道属性变化等,比如能让汽车知道哪些区域是虚线能够变道。此外车道模型中还需要包含道路的曲率、坡度、航向、横坡等数学参数,好让车辆能够准确的转向、制动、爬坡等。这些信息构成了车道模型。还需要包含交通标志牌、路面标志等道路部件,还要标注出特殊的点如 GPS 消失的区域、道路施工状态等。

高精地图英文名HD Map(High Definition Map),是一种具备高定位精度、能实时更行数据的地图。

高精地图由静态地图和动态地图组成

高精地图所含有的道路交通信息元素更加丰富和细致,包含准确的道路形状和每个车道的坡度、曲率、高程,侧倾的数据。每条车道和车道之间的车道线,是虚线、实线还是双黄线,线的颜色,道路的限高、隔离带、隔离带的材质甚至道路上的箭头、文字的内容,所在位置都会有描述。

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高精地图可以为自动驾驶汽车提供精确的定位信息和丰富的道路元素数据信息,提供每条车道厘米级精度三维几何信息和属性,精确规划行驶路线;在摄像头看不清或雷达检测不到的地方,及时反馈数据;并能精确识别交通标志、标线等上百种目标。

(资料来源:高德,中信建投证券研究发展部)

高精地图定位的绝对精度误差值可控制在一米范围内,相对位置精度误差值可控制在15厘米左右,更新频率在日、小时甚至分钟级别。

静态高精地图包含的属性

自动驾驶的核心为感知、决策和控制,高精地图既是感知系统里的一部分,又是决策体系里重要软件模块,服务于智能驾驶决策控制器,是决策重要一环。

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(资料来源:中信建投证券研究发展部)

可以说,高精地图是自动驾驶中的必需品,是车联网的核心,上接汽车、车载设备制造商,下接内容/服务提供商,拥有巨大的增值空间。

高精地图包含曲率、坡度、航向、横坡等数学属性

传统导航地图可以提供的位置服务(LBS,Location Based Services),我们平时用的导航、周边商业服务等都是基于位置服务,高精度地图也是一样,最重要的也是提供“高精度地图服务”, 为自动驾驶汽车指引方向,帮助自动驾驶汽车认知周边,进行决策。

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可以说,自动驾驶是未来高精度地图的首个完整落地场景,但高精度地图的服务对象,可绝对不止自动驾驶汽车,还有物流行业、智慧城市、共享出行等等。

(资料来源:高德,中信建投证券研究发展部)

BBA收购Here, Google收购Waze,软银愿景基金投资MapBox,百度收购长地万方,阿里巴巴收购高德,腾讯收购科菱航睿、入股四维图新,上汽集团收购中海庭,巨头们之所以进军地图领域,可不是仅仅要获得一套高精地图,而更看重的是地图带来的各式各样的服务,以及服务带来的巨大利益。

在静态高精地图之上,还需要增加动态高精地图,比如道路拥堵情况、施工情况、是否有交通事故、交通管制情况、天气情况等动态交通信息。由于路网每天都有变化,如整修、道路标识线磨损及重漆、交通标示改变等。这些变化需要及时反映在高精地图上以确保无人车行驶安全。实时高精地图有很高的难度,但随着越来越多载有多种传感器的无人车行驶在路网中,一旦有一辆或几辆无人车发现了路网的变化,通过与云端通信,就可以把路网更新信息告诉其他无人车,使其他无人车更加聪明和安全。

对于致力于高精地图的公司,由于公司的目标不同,发展方向也不一样。比如高德、Carmera、lvl 5则更偏向高精度地图产品;CivilMaps、Ushr、Deepmotion等更注重绘制3D高精地图的硬件和配套软件系统; DeepMap等企业,做的是一站式制图外包服务商。

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高精地图与众包

3 高精地图等商业模式

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转变交付模式,图商转型服务商

高精地图分静态地图、动态地图,拥堵、交通事故、天气等很多动态信息可以通过众包车辆来获取。语义地图和特征地图也可通过多视几何、摄影测量、深度强化学习以及云雾计算等方式来生成。大量数据共享、挖掘、分析和融合也可以用来提升地图的精度和可信度。

动态地图需要实时更新,这使得图商传统的销售离线的 license 的商业模式开始出现转变。为了满足高精地图的实时更新,需要多级采集体系,采用自由采集体系、行业采集体系、社会采集体系多方融合的方式来完成。

前不久,亿欧网曾对目前较著名的15家高精地图厂商进行盘点,从采集模式来看,2/3的企业采用的是众包制图模式,众包可以说已经是高精地图行业的一个趋势。

自由专业采集体系是图商自己的高精专业采集车、全景 ADAS 采集车上路采集,方法跟第一步静态高精地图的生产一样。其次是行业采集生态,如物流车、出租车等车辆上的 GPS 、摄像头等传感器能传回实时的道路轨迹和路况信息,这也是现在导航地图中采集交通动态信息的方法之一。

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众包模式,特别是UGC 模式的重要性在未来将不断提高。在自动驾驶时代,每辆车上的激光雷达、摄像头等传感器都在实时采集道路信息,这些采集的信息上传云平台后进行数据处理,通过激光点云识别技术、运用深度学习方法的图像识别技术以及大数据的处理能力实现自动化验证及人机交互式验证实现动态高精地图的实时更新。

只有TomTom、百度地图、高德地图等5家企业使用集中制图的方式来绘制高精地图,这些企业多是传统图商,且多有科技巨头背景。

高精地图需要实时更新的特性打破了过去图商只是向主机厂或者车载信息娱乐企业销售 License 的商业模式,开始向地理信息数据服务商转型。而且重要性也大幅上升,传统汽车中,导航地图只是车主选配的功能。在自动驾驶汽车里,高精地图是不可或缺的核心部件。图商在产业链中的角色正在逐渐从传统汽车时代的供应商转变为自动驾驶时代的重要参与者、合作者、服务商。当然图商的商业模式在从 license 向service 的转型过程中还有很多问题需要克服。比如如果汽车的交付模式没有变,依然是主机厂通过 4S 店将车辆销售给客户的钱货两清模式,那么后续地图服务的费用该如何收取。

这些传统图商通常具有深厚的地图行业功底和经验,对行业标准跟踪及时,理解透彻;具有架构有完整的规模化组织,具备测绘资质。它们完整的地图生产体系和质量控制能力;会采用成熟的技术生产高精地图,可控性高。

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而那些高精地图新势力,大多采用低成本众包的方式进行地图数据采集,它们擅长使用摄像头、雷达等传感器技术,基于图像的识别能力相对突出,擅长从图像中提取高精地图要素,并利用人工智能技术加以合成。

(资料来源:高德,中信建投证券研究发展部)

集中制图和众包制图并不是完全对立割裂的。老牌地图公司拥有多年的地图采集经验和生产技术,一般都具备集中制图和众包制图的双重能力,它们一般会将众包制图作为高精地图动态数据部分的补充。

转变合作模式,高精地图向 C 端延伸

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除了向车厂或者自动驾驶出行服务商提供地理信息数据服务这种 B 端的业务,高精地图也会向 C 端延伸。

高德汽车事业部总裁韦东向汽车商业评论介绍,高德为自动驾驶提供的高精地图解决方案是一个完整体系,包括了地图及定位系统、云服务、车辆控制系统、车载硬件甚至车载信息娱乐系统之间的多向交互。

因为地图是用户获取信息的核心入口之一,特别是在自动驾驶这种场景下,乘客通过车载地图搜索周边的商店、酒店、电影院等,选为目的地后让车辆自动行驶过去。甚至可以直接在地图上查看商店的评价,并下单支付,实现流量的多途径变现,从而将现在移动互联网的生态完美的移植到自动驾驶时代。

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随着竞争和博弈的加剧,高精地图的行业生态可能会朝着以下几种情况发展:

高德高精地图数据不受天气、光线探测距离等因素的影响,可以突破常规传感器有效距离达到超视距感知。同时,高精地图还借助汽车传感器识别各类静态地物,然后将这些物体与高精地图上记录的物体进行比对,从而确定车辆在道路上的精确位置和姿态。

如果 C 端收入丰厚,B 端收费下降甚至免费。如果 C 端业务的收入非常丰厚,那么用户量才是地图运营商最关心的,为了扩大用户量,肯定会降低 B 端的收费来扩大车厂前装的市场份额。甚至像手机导航 APP 一样最后变成免费。

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车厂收购图商。高精地图处于自动驾驶的核心地位,且需要车辆实时与云平台同步。车厂为了不将数据传到第三方平台,同时为自身转型出行运营商奠定基础可能会收购高精地图公司。比如奔驰、宝马、奥迪收购高精地图商 HERE 剑指自动驾驶。

高德高精地图的基础部分采集主要是由专业采集设备完成的,一套采集设备成本高达800万元,配备两个高频单线激光雷达、6个工业级摄像头、一个GNSS天线以及IMU等设备,是目前国内精度最高的高精地图采集设备,相对精度在10厘米之内。

出行服务商自建高精地图。比如百度的高精地图是其整个自动驾驶开放平台的重要组成部分。Google 的高精地图目前只服务其自己旗下的自动驾驶,披露的信息也非常有限。Uber、通用 Cruise 等也都在布局高精地图。

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Mobileye众包模式 VS Google 集中模式

公司还和精准位置服务商千寻位置合作,提供“高精度地图 高精度定位”综合解决方案。采集的数据经过千寻等优质的差分资源解算,生成3D激光点云;再经过自动化辅以人工生产和质量控制,最终生成的高精地图,包含车道模型(车道、车道连接关系,车道和道路属性),以及定位用的各种静态物体(路牌、杆状物、地面标识、桥、龙门架等)。

目前主流的高精度地图数据采集主要包括以 mobileye 为代表的众包模式和以高德为代表的集中制图模式。

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Mobileye:众包模式制作高精度地图的代表

高德2014年正式开始面向商业化量产的高精度地图开发,既拥有专业采集队伍,也拥有UGC、来自政府的数据、来自行业的数据,已经实现了由专业采集车辆、行业车辆和公众车辆组成的多级采集系统。通过智能云调度,其地图能够实现快速适宜的采集车辆组合、调派,对道路交通进行实时、快速的收集和反馈。

Mobileye 要做的高精度地图Roadbook 主要针对自动驾驶情景,该地图将重点放在路上的各种导流标志、方向标识、信号灯等,依靠这些建立的路标,从微观上在行驶过程中为车辆提供指引。这种收集方式可以改善由整到零那种传统方式所带来的高成本、速度慢的缺点。为此,mobileye 需要和整车厂合作,借助不同品牌大量级的车辆上摄像头获取到的数据,能够作为地图的数据来源,能够保证数据的更新率;随着车载传感设备的普及,地图制作的效率也会逐渐提升。

韦东表示,对于高精地图产品来说,制作地图只是完成了10%的工作,另外90%的实力竞争是在数据迭代更新上。

众包模式相关厂商

例如为自动驾驶提供动态、实时的数据服务,如动态交通信息、智慧红绿灯等交通设施信息、施工等临时或突发信息等动态数据,这部分就更适合由众包制图模式来实现。

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目前高德已完成覆盖中国超过32万公里的高速及城快公路的高精地图数据采集,普通道路条件下横向误差和纵向误差在7厘米以内,高速/城市环路条件下横向误差6厘米,纵向误差5厘米以内。

(资料来源:长江证券研究院)

2018年6月,凯迪拉克发布的全球首个实现高速公路释放双手驾驶的量产智能驾驶系统——Super Cruise,就使用了由高德地图提供的高精度地图数据。

Google:专业地图测绘车集中制图模式

但韦东认为,目前高德的商业项目客户对高精地图的质量要求极高。传统的地图生产方式可以稳定实现这一要求,对只采用低成本众包完成高精地图的采集的方案仍持疑议。

谷歌针对自动驾驶,提出推出全新高精度地图,利用改造的丰田汽车,进行高精度地图测绘,目前已经累积了超过 120 万英里无人驾驶里程。目前,该地图主要供自家的无人驾驶汽车使用。

例如纯摄像头单一采集方案对采集例如坡度、横坡、准确的曲率、应付遮挡等可能还需要更多考验才能获得业界的广泛认可。

高精地图数据采集方式

而对于地图领域初创公司,众包制图则成为创业方向和“标准”解决方案。

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(资料来源:长江证券研究院)

作为全国首家提出用数据众包自动生产高精度地图的公司,极奥科技对低成本众包独立完成高精地图制作充满信心。

未来两种模式有望实现共存:以高德的高精度地图为例,由于地图采集车造价超过了800 万人民币,高昂的造价限制了地图数据大范围、高频率的采集更新,因此这部分数据仅作为高精地图基础数据,另外,高德计划利用阿里的菜鸟物流车、神州专车等半社会化商用车,以众包模式对高精度地图实现数据补充。

极奥科技成立于2015年, 2017年3月获得数百万元投资,投资方为行早金融。同年12月完成数千万人民币Pre-A轮融资,投资方为软银中国资本。

集中模式 VS 众包模式

极奥CTO王雪坤是前四维图新的产品总监,曾主导了导航产品FunDrive和车联网产品WeDrive的开发,同时还曾负责宝马、沃尔沃、马自达等车企的项目工作。

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4 高精地图的高准入门槛

通过三年的积累,极奥的数据众包平台已经覆盖中国300多个城市。如今,每天新增里程轨迹超过2亿公里,众包车辆将近1000万辆。其“时空智能地图”分为交通设施层(路网、车道线、交通标志),环境层(利用时间维度判断路灯何时开闭),行为层(周围车辆行人的运动情况)。

由于地图行业涉及国家机密,政策壁垒将各类国外图商挡于门外,为国内高精地图企业创造了稳定发展的契机。以政策导向来看,国内高精度地图市场必将是国内厂商所主导:由于政策对国内图商的鼓励和对外资公司排斥,国内高精度地图行业必将由内资所主导,国外地图巨头很难进入。

极奥的众包主要有两种方式,一是专业众包线,利用以双目摄像头及IMU惯性导航为主的高精度测绘采集套件,和一些运营车辆如物流车、客车、商务车合作,用这些车辆来做高精地图基础数据采集。二是后装众包线,与后装硬件、行车记录仪等厂商合作,利用后装设备中4G卡,回传视频、图片的轨迹,主要用来完成地图的更新。

以严格的图商准入制为基调:由最近几年频繁出台的政策可以看出,国家越来越重视地图产业的发展,以完善地图市场管理机制作为政策出发点,制定严格的市场准入政策,对图商资质进行审查,并将不符合资质的图商踢出市场。

通过专业众包车队和后装众包的双向拟合,极奥的高精度地图已经达到横向5-20厘米,纵向5-10厘米,高度5-20厘米的精度。

针对外资图商完全排斥:由于地图行业涉及到国家机密,所以禁止外资企业开展地图采集工作。针对互联网服务和信息服务业务,也实施了严格的外资准入制度,外资比例必须低于 50% 。

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政策壁垒

极奥的众包数据包括了轨迹数据、视频数据、雷达数据以及车内传感器数据。基于众包形成了一套完整的高精地图技术流程:

2014 年,国家测绘局印发修订后的《测绘资质分级标准》,要求申请资质测绘单位同时达到通用标准和相应的专业标准,包括:大地测量、测绘航空摄影、摄影测量与遥感、地理信息系统工程、工程测量、不动产测绘、海洋测绘、地图编制、导航电子地图制作、互联网地图服务。其中导航电子地图制作和互联网地图服务是关系到能否开展车载高精度地图业务的前提条件。

首先是轨迹数据的处理,先把不同的轨迹分到不同的高度层内,然后开始形状构建,完成初步的拓扑构建,再进行二次形状构建。最后,根据拓扑和形状完成车道构建,形成整个车道级拓扑网络。

互联网地图服务资质:进入地图相关行业必备资质

其次是视觉数据的处理,先是通过人工智能技术去识别地物,识别车辆、行人车辆组合、地面车道线,还有限高标志、交通指示灯、交通护栏、车道线距离、前方行车、后方超车、侧方汇车等。单帧准确率达到91%,场景识别率达到100%。

2012 年,国家测绘局共审核批准包括百度、新浪、腾讯、搜狗等的 166 家单位为互联网地图服务甲级测绘资质单位。

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甲级单位要求:

然后再进行三维场景重构,目的是重构精确的高度、坡度、曲率、航向和回旋曲线,利用三维场景重构去补充车道级拓扑精度,再用地物与车道挂接,最后得到高精度地图。

至少要有 5 名具备国家级地图安全审校资格的人员,且必须有独立地图引擎,这两项关键指标,一个是人才指标,一个是核心技术的指标。

通过车道级拓扑、地物识别与三维重构的挂钩,三者间相互补充、相互依赖。最后生产出来的高精度地图是包括了覆盖全国300多个城市和30万公里主干路网,包括200多种地图属性和45个地图核心要素,人工智能地图平台自动化率在90%以上,能实现以小时为单位的高频更新。

乙级单位要求:

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至少要有 2 名具备省级地图安全审校资格的人员,乙级资质单位更适合从事大众类的LBS 服务,这也符合 check in 、手机地图、手机导航等众多 LBS 应用商的现实情况, 即专注于应用层面的开发和运营。而包括基础地图数据的处理和维护,甚至地图 API 接口在内,都是与更专业的甲级资质单位进行 B2B 的合作,直接调用。没有地图资质的单位,也可通过与拥有甲级或乙级资质的单位合作,取得相应的使用授权。

据王雪坤介绍,众包所生产出的高精度地图与传统测绘方式生产的高精度地图一样,完全可以提供包含地图发布、地图更新、地图查询、高精度定位、车道级路径规划、自动驾驶决策在内的全套地图服务,从而为自动驾驶提供更好的行驶决策和最核心的技术支撑。

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该众包运营采用了B2B模式,参与众包的企业、运营车辆安装高精度测绘采集套件或后装模块,帮助极奥完成高精地图的数据采集;极奥则为企业提供基于高精度地图的服务,比如物流的精准成本预估模型,ETA模型等,或是帮助后装硬件企业提高产品附加值,降低后装硬件成本等。

(数据来源:长江证券研究所)

据王雪坤介绍,极奥高精地图目前用户主要分两大类,一类是车企,以国际车企为主,极奥目前已经进入了某德系一线主机厂的供应商体系,合作覆盖L2到L4级别的研发层面。此外,还包括上海大众、一汽、威马等合资车企及自主品牌。另一类是在物流、共享出行、出行服务,智慧城市等方面,包括类SaaS、类API调用的客户。

资源壁垒

众包制图的前景

巨额前期投入,一般企业无法负担。地图制作是一个繁复的过程,目前,就拿普通的互联网地图来看看,大致是通过实采和卫星遥感而成。通过开车沿着道路行驶,记录道路实景数据,通过卫星遥感,生产小比例尺下显示路网以及精细区域道路。

众包制图有着集中制图不具备的特点:

高精度地图信息的收集相比于普通地图对信息的需求更大,行驶路段都需要配备激光雷达的数据采集车进行实测。例如四维图新拥有 600 辆数据采集车,可以采集全景影像数据、路面影像数据、亚米级高精度 GPS 数据、路测近距离激光雷达等高精度数据,因此花费会更高。因此高精度地图是一个资金密集型的行业,发展优势大,边际成本低。

首先,成本低廉,且可以实时更新。

从日本、欧美导航电子地图发展经历来看,经过前期快速发展到后期激烈市场竞争,国际范围内排名前五的地图提供商垄断出中国市场外 95% 的市场份额。国内就前装地图市场而言,三大图商占据 99% 的市场份额。造成这种市场结构是因为地图数据的采集和维护占固定成本绝大比重,在与竞争对手投入相当的情况下,没有稳定市场份额和良好的盈利,无法与其他具有先发优势并已形成规模的对手竞争。

中国有600多万公里的道路数据,如果完全按照专业测绘的方式采集,所花的费用将是个天文数字,如果在高精度基础地图的基础上通过众包的方式来更新信息,获得城市细道路数据,将会实现低成本和可量产。

行业壁垒

其次,众包制图在效率上更高。

高精地图作为 ADAS 重要一环,涉及到自动驾驶的安全性问题。整车厂在进行地图供应商选取时,必将经过长期测试和慎重选择,一旦确定就很难更换。利用整车厂相对封闭的供应链,图商的先发优势明显。以传统前装地图为例,目前主要有四维图新、高德和易图通三家地图供应商,占据 99% 的前装地图市场份额,这三家地图供应商由于具有各自稳定的整车厂客户群体,因此整体前装市场格局很难发生较大改变。

靠地图公司自己车队采集或者通过购买等渠道获得的数据不可能覆盖所有行驶场景。而众包制图参与的车辆比集中制图多得多,数据量也丰富得多,能大大提高制图的效率。

传统前装市场的市场格局

众包制图的方式改变传统地图的数据采集、测绘、制图工作,通过不断的技术迭代完成精确而丰富的地图数据生产及更新。

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不过,高精地图众包也面临着一系列的问题。

(资料来源: 艾媒咨询,长江证券研究所)

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5 国外高精地图玩家

首先,众包制图没有行业标准。标准对于地图行业非常关键,目前众包数据标准在国际上以欧洲为主导,包括ADASIS等和Sensoris一些标准。目前行业标准制定的进度有些滞后,高精地图目前一直没有国家标准和行业标准。

国外的高精地图主要有 Here 、TomTom 、Waymo(原 Google 地图)等老牌图商,其中 Waymo 的高精地图目前仅用于自己的无人车披露信息非常少。此外因为美国的地图测绘政策限制较少,因此成为高精地图创业者的天堂,比较有名的初创公司DeepMap 、CivilMaps 、lvl 5 、Carmera 。初创企业往往有一个自己主打的算法技术,比如 CivilMaps 能将 1T 的激光雷达点云数据压缩到 8MB,Carmera 融合摄像头和激光雷达的图像获得更好的传感效果等。但是云端的存储、运算、通信能力是初创企业普遍的短板。另外 Uber 、通用 Cruise 等也都在布局高精地图。

其次,众包制图与更新在我国面临法律法规的限制。

奔驰、宝马、奥迪收购 HERE,构建高精地图联盟

根据我国测绘法对测绘行为的定义,企业性质的大范围带GPS和不带GPS的地理数据搜集都属于测绘行为,数据需要由甲级导航电子地图资质的图商来收集处理。

Here 前身为美国地图公司 NAVTEQ,2008 年被诺基亚以 81 亿美元的价格收购NAVTEQ,并入自己的 Here 地图部门。2015 年 4 月,诺基亚宣布剥离 Here 部门,吸引了宝马、奔驰、奥迪、谷歌、Uber、Facebook、百度、腾讯来竞标。最终奔驰、宝马、奥迪临时组成的联合体以 28 亿欧元全资收购 Here,三家各占 1/3 的股权。Here 的地图数据覆盖约 200 个国家,超过 4600 万公里。

导航或自动驾驶汽车搜集车端带GPS数据都属于测绘行为,如果GPS数据需要加工成图,需要有资质的企业来进行数据的搜集和加工;如果GPS数据用于对接监管平台,需要通过有资质的图商对数据进行管理和监管。

在北美以及欧洲市场,HERE 地图为 80% 有导航功能的轿车提供地图数据,每年超过 1000 万辆新车安装了 Here 服务,宝马、奔驰、丰田、日产均为其客户

对于不带GPS的数据,比如影像、视频等,如果是大范围的、企业性质的采集也属于测绘行为,因此这并不是所有的人、图商或者车厂能够采集的领域。

为了推进自动驾驶、高精地图联盟,HERE 先后引入了 Intel 、博世、大陆、先锋的投资,涵盖了芯片、传感器等解决方案。与Intel 的合作将联合开发一个高度可扩展的概念验证架构,支持高度和全面无人驾驶中的高清地图进行实时更新,双方还将探索物联网和机器学习领域的机会。与博世、大陆、先锋合作,使用他们的车载传感器(激光雷达、毫米波雷达、摄像头等)来实时更新地图。

地图公司要想在国内进行高精地图的采集制作,必须拥有“导航电子地图资质”的甲级测绘资质。而目前国内拥有导航电子地图资质单位名单的企业有14家:四维图新、高德、长地万方、凯立德、易图通、城际高科、国家基础地理信息中心、科菱航睿、光庭信息、浙江省第一测绘院、江苏省基础地理信息中心、灵图、立德空间信息、滴图科技。

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另外,高精地图数据涉及国家机密,基础地图生产、地图数据存储、地图更新、地图出版销售等等各个环节也都有资质的限制,这对众包制图来说是个难以解决的问题,除非国家放宽相关政策。

(资料来源:wikipedia,中信建投证券研究发展部)

第三,众包制图模式复杂,数据源多样,处理过程要求高。

HERE 的发展也从一个侧面折射出车企正在抱团迎接自动驾驶时代的转型。 2015 年收购的时候,外界并不看好奥迪、宝马、奔驰为了收购而临时组成的松散联合体,但是在收购后的三年里,HERE 的发展很不错,并且通过引入战略投资的方法深度绑定合作伙伴。而车企的抱团却愈演愈烈,2018 年 3 月,奔驰和宝马宣布将两个公司的汽车共享、按需出行、网约车、泊车、充电这 5 大业务合并,成立合资公司各占 50% 股份,共同加速向出行服务商转型。

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国内高精地图玩家

要想运作起一套高精度地图采集的众包模式,首先要有大量的、数量级至少在数十万的车辆作为数据源;其次,对数据还需要有一定的标准、规格要求,与原有的高精度地图系统兼容;第三,每辆车每天采集的数据可能会达到数百GB,车辆需要有强大的通信能力以对数据进行上传;第四,需要有强大的云端平台储存、计算海量的数据。

和美国不同,我国有比较严格的地图测绘政策限制,目前拥有「导航电子地图资质单位名单」的企业有 14 家。分别是四维图新、高德、长地万方、凯德、易图通、城际高科、国家基础地理信息中心、科菱航睿、光庭信息、浙江省第一测绘院、江苏省基础地理信息中心、灵图、立德空间信息、滴图科技。百度地图就是通过子公司长地万方开展导航电子地图测绘的。

自动驾驶车辆采用的传感器的种类很多,有图像传感器、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达及生物传感器,性能的差异非常大,不同传感器涉及的众包数据精度也会不同,算法也会影响最终精度,多传感器数据融合技术仍存在着一些技术壁垒。

国内的地图行业呈现三足鼎立的状况,百度地图、高德、四维图新,其背后是互联网巨头对地图入口的争夺。当然主机厂也不会将自动驾驶时代的附加红利拱手让给科技公司,比如上汽一方面跟阿里成立了合资的斑马网络,开发了车载操作系统,里面使用了高德的地图,一方面又向高精地图初创公司中海庭。

综上所述,如果只以集中制图的方式采集数据,无论是数据量还是投入的资金,都将是天文数字。而仅仅依靠众包绘制高精地图,精度有待提高,数据整合技术还存在瓶颈,对于无测绘资质的新创公司来说,还有法律法规的限制。

目前国内有 14 家地图具有导航地图甲级资质,四维图新、高德、易图通瓜分车载导航的前装市场,一共占据 98% 的市场份额。凯立德以 70% 的市场占有率在后装市场一枝独秀占据,目前这些公司或已经被互联网巨头所收购,或被其入股。

两种制图方式的结合,可能才是高精地图实现商业化的必经之路。对于拥有大量地图资源和甲级测绘资质的老牌图商来说,与政府交管部门有长期深入的合作关系、与车企也有紧密的合作关系,即使未来国内测绘政策能够允许一般社会车辆参与众包数据采集,传统图商在这场竞争中也更具优势。

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(资料来源:长江证券研究所)

另外,中国的城市交通非常复杂,超大城市众多,国内几大地图厂商都已经在高精地图领域储备了充足积累,而从头开始收集数据,对于新创企业肯定压力巨大,也完全没有必要。

7 高精地图市场预测

如果业界能够制定统一的行业标准,采用相同的数据采集格式,将数据采集开源,充分利用道路上的汽车资源,以“集中”方式形成一个基础的高精度地图网,再采用“众包”的方式进行数据的更新维护,实现数据的共享,可能会让高精地图实现更低的成本和更早的量产。

我国车载地图市场分为前装和后装两部分。前装地图产品是指汽车出厂以前安装在整车上的地图产品,是原厂车本身的组成部分,集成良好,需要整车质保,质量要求高,价格相对也较高;后装地图产品是指汽车出厂以后,按照用户要求安装在整车上的车载地图产品单独出售,售价低,门槛低,走差异化、个性化的路线。

随着车载电子前装化以及消费者对地图产品认知度的大幅提升,目前前装车载地图正逐渐向中低端车渗透,挤压后装市场空间。根据易观国际数据显示 2015 年中国车载地图系统前装市场出货量达 371.2 万台,较 2014 年同比增长 47.8% 。Frost& Sullivan 的数据同时指出,从 2006 年到 2015 年,中国车载前装地图市场销量及装配率持续增长,从 2006 年 3.81% 的装配率一度增长至 2015 年的 17.6%,创下历史新高。由此可见,中国前装车载地图市场发展迅猛且未来仍有广阔的空间。

汽车地图系统前装市场增长迅速

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(资料来源:易观智库,国海证券研究所)

海外研究高精地图单车价值约为 200 美金,随着自动驾驶汽车在 2020 年后的量产出现将迎来高速增长。由于国外高精度地图发展相对更为成熟,相关市场估算更具参考价值,根据高盛对高精度地图全球市场判断,预计未来的十五年高精度地图行业将迎来黄金发展期,到 2020 年高精度地图市场为 21 亿美元,2025 该市场将达到 94 亿美元。相比而言,国内高精度地图商业模式尚未清晰,未来具体市场大小难以预判,然而根据国内汽车市场约占全球车市 30% 的份额,随着国内高精度地图技术和商业模式逐渐成熟,国内高精度地图市场也不容小觑。

全球高精度地图市场预测

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(资料来源: Goldman Sachs Global Investment Research,长江证券研究所)

8 结语

高精地图作为无人驾驶领域的稀缺资源以及刚需,在整个领域扮演着核心角色,可以帮助汽车预先感知路面复杂信息,如坡度、曲率、航向等,结合智能路径规划,让汽车做出正确决策。由于高精地图涉及到国家安全等多方面因素,目前拥有导航电子地图甲级资质的企业一共只有 14 家,且短时间内较难开放更多的牌照,阿里、腾讯、百度纷纷通过收购图商的方式拿到该资质。尤其是在传统前装地图领域,目前主要有四维图新、高德和易图通三家地图供应商,占据 99% 的前装地图市场份额,这三家地图供应商由于具有各自稳定的整车厂客户群体,因此整体前装市场格局很难发生较大改变。

作者之前对家了几家海外高精地图的优质企业准备回国设立公司,由于牌照的问题,需要通过与国内图商合作的方式来开展国内业务。

另外,高精地图的商业模式正逐步从图商转地理信息数据服务商转型,在此过程中还有很多问题需要克服,尤其是在后续地图服务费收取的问题上。

由于该商业模式还在探索中,因此很难给出准确的市场规模估计。假设仅通过向车厂按年收取服务费,2017 年国内汽车保有量是 2.17 亿辆,按每辆车每年收 100 元服务费,市场规模超过 200 亿元。当然,这只是一个简单的假设,后面探索的道路还有很长。

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