自动驾驶地图动态信息数据交换格式标准解读

智能网联汽车自动驾驶地图动态信息数据交换格式 ——标准解读 费雯凯北京feiwenkai@huawei.com 华为智能汽车解决方案BU政策与标准专利部 1.标准编制背景 目录2.标准核心内容 3.总结 1.标准编制背景 目录2.标准核心内容 3.总结 1.标准编制背景 标准编制需求 近年来随着自动驾驶产业的发展，自动驾驶地图成为高级别智能驾驶的重要使能技术。对于高级别自动驾驶汽车而言，自动驾驶地图不仅需要包含静态高精度地图，还需要包含动态信息（图层），从而为车辆提供实时的交通拥堵、道路施工、交通事故、交通管制、信号灯、交通参与者等信息，为车辆的定位、融合感知和决策规划提供更丰富的信息，以提高自动驾驶车辆的安全性、舒适性和高效性。 目前国内尚无面向自动驾驶地图的动态信息数据交换格式相关标准，自动驾驶领域的快速发展提出了对相关标准的研制需求。 标准任务情况 本团体标准由中国智能网联汽车产业创新联盟提出，中国汽车工程学会批准立项，北京华为数字技术有限公司牵头起草。针对上述行业需求，本标准结合高精地图静态地图的技术规格，研究高精度地图动态信息的分层组织管理及数据表达模 型，对典型动态信息制定标准化数据交换格式，从而为企业提供技术开发依据，规范化自动驾驶领域地图产品，推动自动驾驶相关领域的技术落地。 1.标准编制背景 时间节点 关键进展 2019.11 正式立项 2019.12—2020.7 方案调研和框架编写 2020.08 开工会 2020.08—2020.11 大纲意见反馈分工参与意向收集 2020.11 分工会 2020.12—2021.3 起草组分工撰写 2021.4—2021.8 供稿收集和草案迭代 2021.9 形成征求意见稿 2022.4 通过审查会审查 2022.7 完成报批公示 2022.9 提交正式发布稿 标准编制过程 标准参编单位 牵头单位：北京华为数字技术有限公司 主要起草单位：清华大学、国汽智图（北京）科技有限公司、易图通科技（北京）有限公司、北京百度智图科技有限公司、广东星舆科技有限公司、中移智行网络科技有限公司、高德软件有限公司、东风悦享科技有限公司、国汽大有时空科技（安庆）有限公司、北京车网科技发展有限公司、中国地图出版社有限公司等单位参与起草。 1.标准编制背景 目录2.标准核心内容 3.总结 2.标准核心内容 术语介绍 GB5678.2-2009、GB5678.3-2009、GB5768.4-2017、GB/T29108-2021、GB/T14911- 2008、GB/T19711-2005、YD/T3709-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 遵从交通领域、地图领域等常用术语和定义 1)图层layer 根据信息内容对数据集进行划分后形成的一个子集。[来源：GB/T19711—2005，3.4.19] 如所有车道线形成的图层、如所有交通事故事件形成的图层 2)动态事件dynamicevent 具有时变特性的空间对象或空间事件，或其发生的状态改变。 如交通拥堵事件如动态限速的限速值变化 3)动态信息dynamicinformation 单个或多个动态事件及其数据的统称，即动态事件及数据的集合。 4)动态（信息）图层dynamic(information)layer 具有某些相同或相似特性的动态事件或动态信息构成的事件集合。 广义上的动态事件定义，即包括事件本身，也包括状态变化 如所有天气事件形成了一个动态图层 2.标准核心内容 动态信息应用需求介绍 动态信息主要服务于车路云各端侧下与自动驾驶相关的应用场景。车路云各端侧需要生成、存储和传输动态信息数据以支持应用层对动态信息的调用，以及动态信息在端侧间的实时更新、传输。 本文件限定各类动态信息的具体数据交换格式，可以应用于： a)车端、云端等端侧内部的动态信息生成、存储、表达 b)车端、云端等端侧内部的地图与应用层之间的数据交换 c)车端、云端等端侧之间的数据交换 2.标准核心内容 动态信息分层管理 本标准结合高精度静态地图的数据规格情况，规范了动态信息的分层管理方法，实现动、静态地图的协调管理 静态地图采用横向分幅、纵向分层的数据组织方法，其数据逻辑组织模型可概括为“地图-图幅-图层组-图层-对象” 动态地图可同样使用图层组表达，数据逻辑组织模型可以概括为“地图-图幅-动态信息图层组-动态信息图层-动态事件” 动态信息图层以动态图层组、图层的形式组织管理各类别具体动态事件。 图层分类需要综合考虑动态信息的含义、位置覆盖范围、更新频率、道路影响、应用场景等各方面因素。 2.标准核心内容 动态信息数据格式--总体框架 动态图层面向自动驾驶应用设计，其信息描述需具备在机器语言、程序语言下的可读性、易用性，且具备清晰明确的数据结构，以便于数据访问、传输和存储。每一类动态事件的描述和设计，需具备以下关键信息： a)空间几何表达要求：描述动态事件的空间形状、影响范围等几何信息，规定具体的表达规范和要求； b)位置参考表达要求：描述动态事件的地理空间参考表达方式，规定具体的表达规范和要求； c)静态地图关联方法及要求：描述动态图层与静态地图之间的映射关联方式及具体表达规范； d)基础属性信息：描述动态事件的具体属性； e)数据表：明确数据结构和具体字段。 2.标准核心内容 动态信息数据格式—空间几何表达 a)点事件 b)线事件：道路级表达、车道级表达 c)面事件：多边形表达、圆形表达、运动参数表达 动态信息数据格式—位置参考表达 a)相对位置表达-直角坐标系 ①相对直角坐标系：相对参考点的东北天直角坐标系 ②参考点类型：如图幅中心点、道路参考线起点、车道中心线起点等 ③参考点ID：具体的参考点所在的静态地图元素ID，与参考点类型配合使用保持统一 ④相对参考点坐标：根据参考点计算的相对直角坐标（∆x，∆y）。 b)相对位置表达-沿参考线坐标系 ①参考线方向：使用静态地图参考线元素本身定义的方向 ②参考线类型：参考线类型按照道路级、车道级表达需求选取。如“道路边缘线”、“道路中心线”、“车道中心线”、“车道线”等； ③参考线ID：参考线选用的具体静态地图元素的ID。 ④在某参考线上，通过沿参考线纵向距离x和侧向距离y生成的坐标（x，y）表达位置 2.标准核心内容 动态信息数据格式—动态信息数据模型 动态信息数据表组织结构，分为以下4个部分： a)图层管理数据（ManagementDataFrame，MDF ）是动态事件管理、关联索引等相关的数据结构集 b)动态事件数据（EventDataFrame，EDF）是各动态事件的直接数据入口，以及部分与动态事件密切相关的数据结构集 c)空间表达数据（SpatialDataFrame，SDF）是动态事件几何空间位置表达方法相关的数据结构集 d)基础属性数据（AttributeDataFrame，ADF）描述是各动态事件常用的、具有一定通用性的基础属性数据结构集 本标准中定义了12类典型动态信息 1.交通管制信息 2.交通事故信息 3.占路施工信息 4.路面环境信息 5.道路临时障碍物和设施信息 6.车辆交通参与者信息 7.弱势交通参与者信息 8.交通信号灯信息 9.实时交通流信息 10.预测交通流信息 11.天气信息 12.交通事故多发点段信息 2.标准核心内容 动态信息数据格式—数据模型举例 实时道路级交通流信息 参考道路ID各区间段交通流属性信息 位置区间范围交通状态级别交通指标参数 实时交通流信息 a)支持道路级、车道级交通流表达 b)支持多种标准交通流级别 c)支持多种交通流原始指标参数信息 子数据结构 实时交通流（关键信息举例）事件ID图幅ID时间信息关联道路ID实时道路级交通流信息实时车道级交通流信息实时置信度信息事件信息来源 交通流状态级别信息 三级交通状态（GBT29107-2012） 0未知1畅通2缓慢3拥堵9无交通流 四级交通状态（GAT115-2020） 0未知1畅通2轻度拥堵3中度拥堵4严重拥堵9无交通流 五级交通状态（GBT33171-2016） 0未知1畅通2基本畅通3轻度拥堵4中度拥堵5严重拥堵9无交通流 交通指标参数 车流量车道空间占有率平均行程时间平均行驶速度排队长度等待时间 交通指标参数 交通状态级别 位置区间范围 各区间段交通流属性信息 参考车道ID 实时车道级交通流信息 整体数据结构入口 2.标准核心内容 动态信息数据格式—数据表具体形式举例 以交通管制信息为例，EDF_TrafficControl是交通管制信息的整体数据结构入口 数据表格共包含5个字段： 1.名称：数据字段的中文名称； 2.字段：数据字段的英文名称； 名称 字段 字段属性 数据类型 说明 事件ID EventID Required Integer 图幅ID MeshID Required SDF_MeshID 时间信息 TimeInfo Required ADF_EventTimeInfo 几何位置 EventLocation Required SDF_EventLocation 置信度信息 ConfidenceInfo Optional ADF_EventConfidenceAttr 事件属性 EventAttr Required ADF_TrafficControlAttr 道路影响 RoadImpact Optional ADF_RoadImpact 绕行路线 DetourInfo Optional String 预警提示 WarningMessage Optional String 事件信息来源 EventInfoSource Optional ADF_EventInfoSource 3.字段属性：数据字段为必选、可选或序列的说明。具体释义如下。 1)Required：必选字段； 2)Optional：可选字段； 3)Repeated：序列字段，即该字段为列表或数组，可以为0个、1个或多个数据组成； 4.数据类型：数据字段的类型以整型Integer、浮点型Float、字符串型String、布尔型Bool描述，若数据字段为本文件中定义的结构体，以结构体名称表达，如MDF_XXX、EDF_XXX、SDF_XXX、ADF_XXX； 5.说明：描述数据字段的取值范围、单位、默认值、引用标准等相关数据要求。 2.标准核心内容 动态信息数据格式—数据表具体形式举例 以交通管制信息为例，EDF_TrafficControl是交通管制信息的整体数据结构入口 SDF_EventLocation 名称 字段 字段属性 数据类型 说明 关联元素类型 StaticElementType Required Integer 1道路2车道组3车道4红绿灯5图幅Mesh 关联元素ID StaticElementID Required Integer 与关联元素类型匹配 位置参考类型 LocationRef Required SDF_EventLocationRef 几何位置 GeoPoint Optional SDF_GeometryPoint 根据事件的具体表达要求选择相应几何表达方法 几何位置 GeoPolygon Optional SDF_GeometryPolygon 几何位置 GeoCircle Optional SDF_GeometryCircle 几何位置 GeoLine Optional SDF_GeometryLine 几何位置 GeoMotion Optional SDF_GeometryMotion 名称 字段 字段属性 数据类型 事件ID EventID Required Integer 图幅ID MeshID Required SDF_MeshID 时间信息 TimeInfo Required ADF_EventTimeInfo 几何位置