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在前面《淺談高階智能駕駛-領航輔助的技術與發(fā)展》中，我們介紹了領航輔助的功能和發(fā)展前景，而大多數(shù)主機廠實現(xiàn)領航輔助，都需要基于高精度地圖。今天就簡單介紹一下，車載導航的簡史 - 從服務人的衛(wèi)星定位地圖到服務車的高精地圖。

試著去回答一下幾個問題：

車載導航經歷了怎樣的發(fā)展史？
地圖圖商們發(fā)生了哪些商戰(zhàn)往事？高精地圖有哪些難點？
高精地圖市場未來走勢？高精地圖是不是智能駕駛的必須？

1-車載導航經歷了怎樣的發(fā)展史？

從服務人到服務汽車

導航，想象一下我們身處一個完全陌生的地方，想要去另一個地方，我們主要需要解決三個問題：1. 我在哪兒（定位） 2. 我的目的地在哪兒 3. 我要怎么過去（路徑規(guī)劃）。

要解決“我在哪兒”的問題，也就是定位。定位分為相對定位和絕對定位。在GPS出現(xiàn)之前，我們的定位方式都是相對定位，比如說基于某座山，某條路，某條河，對比前人測繪出來的地圖，來判斷我們身處什么位置。我們日常生活中，如果不借助導航軟件的話，人類的思維習慣就是通過視覺觀察周圍的環(huán)境，某棟樓，某個地標，某個車道標志等來判斷自己所處的位置。

相對定位的局限性在于，如果視覺場景中沒有相對標志性的物體，人類就無法判斷自己在什么位置了。比如沙漠，草原，森林，或者未開發(fā)的建筑比較少的郊區(qū)，或者城市的高樓建筑群，此時人的視覺范圍內都是千篇一律的場景，自然無法判斷自己的位置。而GPS的出現(xiàn)就解決了這個問題。

GPS 的全稱是導航星測時和測距全球定位系統(tǒng)，簡稱全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）。我們經常在文章中看到的GNSS，是全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）是衛(wèi)星導航的統(tǒng)稱，是除了GPS以外，還包含目前俄羅斯的GLONASS、中國的北斗，歐洲的伽利略這四大導航系統(tǒng)。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。這個原理解釋起來比較復雜（其實我也沒太看懂），我們可以簡單理解為，天上有至少24顆衛(wèi)星，保證我們在地球任意一個位置都能至少接收到4顆衛(wèi)星的信號，通過4顆衛(wèi)星相對地球的位置，定位出我們相對于地球的絕對位置，也就是我們初中地理學過的經度和緯度。

有了GPS以后，我們就可以實現(xiàn)電子導航了。第一代電子導航大約出現(xiàn)在2000年左右，當時的電子導航地圖還需要先將所在城市的地圖下載到本地。車載GPS導航系統(tǒng)內置的GPS天線收到GPS的數(shù)據(jù)信息，結合儲存在車載導航儀內的電子地圖，通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標與此相匹配，進行確定汽車在電子地圖中的位置。

第一代車載電子導航有兩個主要問題：

無法實時更新。這時候的導航地圖基本上都是以TF卡形式本地存儲的。所以每隔一段時間需要去4S店下載更新地圖，而且每次更新還需要收費。由于使用離線地圖，沒有實時道路交通數(shù)據(jù)，路線規(guī)劃時無法考慮實際道路的擁堵情況。

隨著互聯(lián)網的發(fā)展，出現(xiàn)了第二代電子導航，也就是我們目前日常使用的電子導航，基本解決了這兩個問題。首先是本地數(shù)據(jù)聯(lián)網，引入了大數(shù)據(jù)和云計算，規(guī)劃路線時可以考慮實時交通，還能預估路上所需時間。同時更新地圖可以通過OTA進行，2-3個月就可以更新一次，基本滿足日常需求。

GPS的出現(xiàn)，算是解決了絕對定位的問題。但是，GPS的精度通常只有10米級。要知道標準城市道路寬度為3.5m-3.75m，雙向4車道寬度也就是15米左右。這就意味著，僅僅依靠GPS定位，只能判斷車子在哪條路上，無法判斷車子在哪條車道上，車主駕駛時就會遇到變道不及時，走錯車道等情況。所以，我們需要尋求其他技術來實現(xiàn)更精確的定位。

RTK（ Real Time Kinematic），實時動態(tài)測量技術，是以載波相位觀測為根據(jù)的實時差分GPS（RTDGPS）技術，它是測量技術發(fā)展里程中的一個突破，它由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈、流動站接收機三部分組成。在基準站上安置1臺接收機為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS－84坐標，通過坐標轉換參數(shù)得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H）。（以上來自百度百科）

是不是覺得每個字都看得懂，但連成句子以后完全看不懂？沒關系，我也看不懂。我在網上找了一張圖?？梢院唵卫斫鉃椋涸黾恿艘恍┕潭ǖ?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1343729.html">基站，這些基站相當于一個絕對定位的參考系?；靖浇囊苿游矬w可以從基站收到信號，結合自身收到的GPS信號，從而矯正自身衛(wèi)星定位結果，實現(xiàn)亞米級定位。RTK的供應商國內第一的就是千尋位置，全國建立超過2600個地基增強站，這個可以在很多位置可以覆蓋高精度定位。對了，千尋也是阿里巴巴投資的，持股占比41.9%。

定位問題解決了，但是我們日常使用手機導航的時候也會發(fā)現(xiàn)，在很多地方，比如天橋，隧道，高樓，手機APP會提示GPS信號弱。這時候，就需要IMU慣性導航定位來輔助了。

IMU（Inertial Measurement Unit），即慣性測量單元，用于測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度。利用慣性元件（加速度計）來測量運載體本身的加速度，經過積分和運算得到速度和位置，從而達到對運載體導航定位的目的。組成慣性導航系統(tǒng)的設備都安裝在運載體內，工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到干擾，是一種自主式導航系統(tǒng)。（百度百科）

簡單理解：想象你走進了一個漆黑的隧道里，假設你估計自己每秒中跨出去一步，一步距離為0.5米，你心中默念10秒，那么你可以估算自己此時的位置距離隧道口為5米。這樣，雖然你看不見周圍物體，但依然可以知道自己大致位置。當然，由于步長的誤差和讀秒的誤差，走得越遠，跟實際位置的誤差就越大。

上面的場景是一個一維空間的運動，把這個場景替換為三維的，通過IMU得到的線速度和角速度，我們就可以知道自己在三維空間中的相對位置。這就是慣性導航的原理。

慣性導航可以實現(xiàn)對GPS的補償，在一些GPS信號比較弱，或者GPS更新頻率較低的場景下，可以實現(xiàn)一段時間內的自主導航。當然，這個時間不能太長，否則就不精確了。

而隨著自動駕駛技術的出現(xiàn)，高精度地圖（High definition）需求也應運而生。傳統(tǒng)地圖是服務于人，主要起到輔助駕駛員判斷大致位置的作用，車輛的控制還是由駕駛員來操作，因此其精度一般只需要做到10米級。而自動駕駛汽車需要精確知道車輛在路上的位置，這個位置需要精確到在哪個車道，跟路邊隔離帶，馬路牙子距離多少，這就要求地圖的精度越高越好，甚至需要做到厘米級。高精度地圖含有大量道路矢量元素信息（車道線位置、類型、寬度等）以及車道周邊的固定對象信息（交通信號燈、交通標志、障礙物、路邊地標等），形成對路網精確的三維表征（厘米級精度），比如路面的幾何結構、道路標示線的位置、周邊道路環(huán)境的點云模型等。高精度地圖在L3級別以上的輔助/自動駕駛承擔著重要任務：

定位，將車載GPS、IMU、LiDAR或攝像頭等的數(shù)據(jù)和高精度地圖數(shù)據(jù)進行匹配，從而確定車輛的位置；了解路況，導航系統(tǒng)可以準確定位地形、物體和道路輪廓，從而引導車輛行駛；尤其在傳感器受環(huán)境影響失靈的情況下（大霧、冰雹、大雨），高精度地圖仍可全天候工作，可以提供自動駕駛所需信息；看的更遠，幫助自動駕駛車輛對超出視野范圍的路況進行處理。另外，高精度地圖比起傳統(tǒng)地圖，新鮮度要求極高。根據(jù)博世提出來的定義，無人駕駛時代所需要的局部動態(tài)地圖數(shù)據(jù)依據(jù)更新頻率可以劃分為四類：永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1個月）、半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1小時）、半動態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1分鐘）、動態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1秒）。

說了這么多，可以簡單理解為：傳統(tǒng)地圖服務的是人，人可以根據(jù)對突發(fā)事件和信息進行加工處理。而高精度地圖服務的是機器，計算機做出正確決策需要基于實時的準確的信息的輸入，因此要求地圖的高精度，和高頻率更新。

2-地圖圖商們發(fā)生了哪些商戰(zhàn)往事？

BAT崛起

車載導航從進入汽車圈開始，圖商們的廝殺也就開始了。

2000年，豐田曾向外透露，一套豐田汽車電子導航系統(tǒng)，在日本的售價折合人民幣1萬多元。而中國的汽車市場從2000年開始進入一個高速增長期，從2001年的年產200多萬輛增長到了2009年的千萬輛級別，年均增長速度達21.6%。到2010年底，我國汽車產量和銷量更是雙雙突破了1800萬輛。這使得電子地圖成為一座金礦。在那個智能手機還未出現(xiàn)的年代，圖商靠著汽車生意活得非常滋潤。2013年，在導航前裝市場，四維圖新連續(xù)七年分走超60%的市場份額，而凱立德則在后裝市場拿到了超過70%的份額。

電子地圖這座金礦很快吸引了互聯(lián)網巨頭。2013年阿里收購了高德。百度地圖直接倒貼錢給手機廠商讓他們預裝百度地圖，逼得高德地圖也不得不給手機廠商補貼。

2013年8月，百度突然宣布，原本收費30元的百度導航APP永久免費，且對已經付費用戶全額退款。約4小時后，高德地圖也宣布導航免費。免費策略直接導致高德2013年全年虧損1.55億元。

互聯(lián)網巨頭對戰(zhàn)，旁人遭殃。曾經的導航巨頭凱立德堅持收費模式，一直到2016年才依依不舍的給用戶免費使用，但市場份額已經丟光。2017年凱立德連續(xù)三年虧損，虧損額度高達1.85億元，于2018年從新三板退市。另一個導航一哥四維圖新，從曾經的前裝市場70%份額，2018年下跌到38%（數(shù)據(jù)來源：新浪財經）。

在移動互聯(lián)時代，導航地圖市場基本被BAT三家壟斷。

但自動駕駛的興起，使得地圖格局有了進一步變化的可能。

3-高精地圖有哪些難點？

實時，精度

前文提到，高精度地圖要求更高的精度和更高的更新頻率。

高精地圖需要的是動態(tài)和半動態(tài)數(shù)據(jù)，但現(xiàn)在市面上的產品還很難做到如此實時?，F(xiàn)在的高精地圖，例如高德和百度等，只覆蓋了全國的高速公路及城市快速路，也只能做到3個月更新一次。

而限制圖商們高精度地圖覆蓋范圍和更新頻率的，就是成本。其成本主要分以下幾大塊：

首先是地圖采集成本，光是一輛搭載了大量激光雷達、高清攝像頭等傳感器的地圖測繪車，就往往需要百萬元甚至上千萬。據(jù)網上資料顯示，一輛采集車搭載6臺CCD相機，環(huán)形分布5個，頂部一個，每個攝像頭像素500萬，總像素3000萬，采集數(shù)據(jù)精度約50CM。另外，車輛后備箱內放置工況機，主要是為了存儲和處理拍攝回的相關道路數(shù)據(jù)用。高德相關工作人員介紹，搭載該攝像頭組合的采集車是目前高德數(shù)據(jù)采集車的主力，6個攝像頭能采集到道路相關信息的全景畫面。由于激光掃描儀及與其匹配的定位定姿儀的成本極高，該高精度地圖采集車的硬件成本約800萬。

高德在2015年一口氣購置了五六輛測繪車，組成了一支車隊。但光靠這么幾輛車，就連把主要城市跑一遍都不現(xiàn)實。

另外，車隊的養(yǎng)護成本，隨車測繪人員的人力成本也極高。

中國擁有全世界最復雜的城市道路系統(tǒng)，即使是各個互聯(lián)網巨頭，也燒不起錢把全國的地圖掃完。大部分圖商都是從高速公路開始，這也是為什么目前領航輔助基本上只能在部分高速公路路段使用。

除了采集成本，更龐大的成本在于后期維護。

高精地圖對數(shù)據(jù)的“鮮度”要求非常高，需要實現(xiàn)日更甚至分鐘級的更新，這樣才能保證數(shù)據(jù)的準確，避免因為數(shù)據(jù)更新不及時而讓汽車做出錯誤的決策。圖商不可能為了更新地圖，讓采集車再去跑一遍。效率上無法滿足更新頻率的要求，成本上更是不可能承擔得起。業(yè)內共識是高精度地圖的更新需要依靠眾包，就是把地圖更新的任務交給道路上行駛的大量非專業(yè)采集車輛，利用車載傳感器實時檢測環(huán)境變化，并與高精度地圖進行比對，當發(fā)現(xiàn)道路變化時，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，再下發(fā)更新給其他車輛，從而實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的快速更新。下圖就是國外Mobileye的高精度地圖眾包采集方案。

最后，是牌照這道檻。地圖行業(yè)涉及國家機密，要自主繪制高精度地圖，必須具備相關資質。據(jù)泰伯網不完全統(tǒng)計，目前共有31家企業(yè)獲批導航電子地圖制作甲級測繪資質。

??圖片來自于泰伯網

不過，甲級測繪牌照存在有效期，到期后需要復審。而目前國家對于地圖測繪資質的監(jiān)管正在收緊。一個不好的消息是，今年3月份，自然資源部公布了導航電子地圖制作甲級測繪資質復審換證結果，小鵬投資的智途科技，上汽旗下的中海庭，東風的立得空間，以及Momenta等8家企業(yè)都還未通過。

4-高精地圖市場未來走勢？

高精度地圖的市場預期——贏者通吃

前文分析了高精度地圖的門檻——成本問題。那么，為什么互聯(lián)網巨頭紛紛入局高精度地圖。高精度地圖的市場預期有多大呢？

這里我翻到了一份來自國泰君安證券2018年的分析報告。分析認為：由于高精度地圖具體收費模式及金額仍未完全確定，因此報告中較保守的采用前期1000元license、100元年服務費作為預測基礎，保守估計2025年正常情況應用于L3自動駕駛汽車的高精度地圖產業(yè)空間為30億元，樂觀情況下為50億元，悲觀情況為9.4億。

看起來很誘人是不是？

可惜，2019年4月11日，高德，高德決定在“自動駕駛開發(fā)測試階段高精度地圖數(shù)據(jù)免費”的政策基礎上，即日起大幅降低高精地圖數(shù)據(jù)在車型量產階段的商業(yè)化應用價格，承諾標準化高精地圖每車年費價格不超過100元。

高德同時承諾，隨著后續(xù)搭載輔助駕駛、自動駕駛功能車型規(guī)模的不斷增加，每年還將提供不低于2%的降本幅度。

據(jù)業(yè)內人士透露，其他圖商一般會報到7-800元/車/年。高德此舉一下子將價格拉到了市場價的15%。

為什么高德這么著急宣布高精度地圖費用不超過100元/年？

跟互聯(lián)網產品一樣，高精地圖具有明顯的雙邊網絡效應：用戶越多，數(shù)據(jù)越完整，地圖的質量就越高，進而能吸引更多的用戶。這樣的產品，天然適合壟斷。

前文已經提到高精度地圖的維護主要靠眾包。對于高精度廠家來說，先拿到訂單并完成落地，有利于降低成本，進而降低價格，吸引更多的訂單，擴大的自己優(yōu)勢。搭載高精度地圖的自動駕駛車輛配有行車記錄儀，在車輛行駛過程當中即可采集數(shù)據(jù)信息回傳至圖商處完成更新，不再需要另外雇傭車輛。因此，優(yōu)先拿到高端車廠訂單的圖商可以利用搭載高精度地圖和行車記錄儀的汽車來動態(tài)更新數(shù)據(jù)，更快降低成本，再通過降價吸引中低端車廠，不斷擴大自己的優(yōu)勢。

總而言之，越早拿到更多的訂單并實現(xiàn)落地，越容易降低成本并提高地圖新鮮度，從而獲取更多訂單，贏者通吃。