OpenDRIVE高精地图的介绍&应用

 

 

 

   ASAM OpenDRIVE（文中简称OpenDRIVE）是一种高精地图格式，2006年由德国VIRES公司发布，并反复迭代，期间德国戴姆勒驾驶模拟器部门和德国宇航中心DLR也发挥了很大作用。OpenDRIVE 1.5版本于2019年发布。2018年9月，OpenDRIVE的开发团队将维护工作转交给德国ASAM标准化组织，1.6及之后的版本由ASAM负责。1.6版本已由ASAM在2020年3月发布。  OpenDRIVE主要应用于高精度自动驾驶参考地图的生产，作为车载参考以及驾驶模拟器测试和应用的基础。  

 

 

 01  1.1 概述      精确数字化是数字道路数据生产的基础    高精地图所蕴含的信息丰富，含有道路类型、曲率、车道线位置等道路信息，以及路边基础设施、障碍物、交通标志等环境对象信息，同时包括交通流量、红绿灯状态信息等实时动态信息，采集及运用高精度数据均基于OpenDRIVE。  OpenDRIVE开发起因是VIRES公司在提供驾驶模拟器方案时，发现不同工具的道路数据格式中需要包含逻辑内容是基本一致的，为了方便在不同的驾驶模拟器间进行道路数据的传递，VIRES公司与Daimler Driving Simulator部门决定开发OpenDRIVE格式。转交给ASAM组织后，ASAM组织同样把OpenDRIVE定位为用于仿真测试的地图格式。 OpenDRIVE是OpenX中众多标准的一个，主要用于描述路网结构，其与Openscenario和Openncrg一起共同描述场景、道路和路面情况，主要应用场景是用于仿真。    

   当前主流的仿真工具都支持opendrive格式的路网结构数据导入和导出，比如Matlab，Vires，PreSCAN等等。  存储在OpenDRIVE文件中的数据描述了道路的几何形状以及可影响路网逻辑的相关特征(features)，例如车道、标志、信号等。它允许使用真实道路中的相同元素（直线、曲线、回旋线、超高剖面、车道、信号等）精确描述模拟道路。它与左右手驾驶规则兼容，并且可以根据信号功能进行本地化。
OpenDRIVE中描述的路网可以是人工生成或来自于真实世界。当前各大主流厂家均是采用人工和数据自动生成的方式来构建自己的场景库，OpenDRIVE的主要目的是提供可用于仿真的路网描述，并使这些路网描述之间可以进行交换。    1.2 数据架构  对于OpenDRIVE文件中元素的定义整体架构如下图：  

 

 

 

 

1.3 坐标系

 

OpenDRIVE对路网结构的描述中采用以下三种坐标系：

 

• 惯性x/y/z轴坐标
• 系参考线s/t/h轴坐标系
• 局部u/v/z轴坐标系

 

 

 

OpenDRIVE中使用的三种坐标系  三种坐标系之间采用以下的原则来处理：对局部坐标系的查找与定位将相对于参考线坐标系来进行。    

     

     02  OpenDRIVE的对象信息  OpenDRIVE将道路（roads）分为三个部分：道路参考线（reference line）、车道（lanes）和道路设施（features）。如下图：    

   除此以外，还可以设置道路的高度（elevation），对于多条道路汇聚的位置需要用路口（junctions）来描述。

 

 

 

 

2.1 道路参考线（reference line）  道路参考线可以理解为道路中心线在水平面的投影，也就是说道路参考线反映的是道路俯视的形状，而不包括坡度、起伏等特征。每条道路有且仅有一条道路参考线，该参考线可以由多条曲线连接而成，这些曲线的形式包括：直线、螺旋线、圆弧、三次多项式（不再使用）和三次多项式参数方程等。如下图所示：    

   2.2 路口（junctions）  当三条及以上道路相交、无法清楚描述道路的连接关系时，需要用到路口。路口由三个部分组成：来路（incoming roads）、去路（outgoing roads）和连接路（connecting roads）组成。其中：来路为进入路口的道路，可以有不止一条；去路为离开路口的道路，可以有不止一条；来路可同时作为去路；连接路作为来路和去路之间连接。  如下图所示，一条来路可以对应多条连接路，而每条连接路都只连接一条来路和一条去路，这样就明确了路口处道路的连接关系。  

 

 

   2.3 车道（lanes）  每条道路都可以设置大于等于一条车道，可以有多条车道，还可以通过设置不同的车道分段来实现不同区域的车道数量和车道宽度的变化，如下图所示：    

 

 

 

车道可以设置不同的属性，包括：宽度、类型、材质、限速、路权、车道线等。车道类型和车道线设置的示例如下图所示。

 

 

 

 

 

2.4 道路设施（features）

 

道路设施包括物体（objects）和交通信号（signals）两种。物体包括停车位、隧道、桥梁、人行道和路障等类型，通过在道路s-t坐标系的位置、朝向和高度等属性进行定义。

 

 

2.5 道路高度（elevation）

 

道路的高度包括纵向坡度、超高等。

 

 

 

 

   03  OpenDRIVE主要应用  —全球范围内的汽车应用方面， OpenDRIVE主要应用于以下六个方面：  

• 精确的建设完成的数字道路数据生产
• 驾驶模拟器应用&赛道模拟
• CRG项目的高端曲表面模型
• 赛道
• 多分辨率的试验场、测试区和特殊轨道
• 公共道路

 —全球范围内的工程应用方面， OpenDRIVE主要应用于以下五个方面：  

• 竣工的公路或主要道路的精确工程测量
• 城市内部道路网络的精确测量
• 地铁和隧道测量
• 铁路
• 机场  

04  OpenDRIVE项目案例   OpenDRIVE格式主要用于仿真和格式交换，晶众地图采用修改过的xodr格式对高精地图进行描述，支持OpenDRIVE格式的地图数据导入和导出。      晶众地图OpenDRIVE项目案例  —某自动驾驶测试场    

 

 

内容包括：

 

281 道路参考线	72 路口	2352 车道	3056 车道分隔线
333 车道段	72 停车位	607 地面箭头	165 地面文字
56 停止线	81 信号灯	283 道路标志标牌	364 支撑杆件
55 绿化带	21 安全岛	667 路缘石	274 道路高程线

 —某城市智慧交通高精度地图采集项目    

   

 

 

 

内容包括：

 

1306 道路参考线	86 路口	15674 车道
18253 车道分隔线	1304 车道段	6 道路高程线

 

—某智能网联测试场项目    

 

 

内容包括：

 

442 道路参考线	49 路口	996 车道
1459 车道分隔线	19 车道段	81 停车位
233 地面箭头	11 地面文字	65 停止线
44 人行横道面	270 道路高程线	......

 

以下界面由某合作伙伴采用晶的地图和引擎进行开发

   

 全息感知    

路口流量分析    

 路口仿真  在智能网联业务及行业中，后期车端应用、边缘端应用以及衍生的交通出行服务、交通管理服务都涉及到最基础城市交通数据、人员出行数据、车辆数据等。基于以上技术需求及业务服务需要，晶众地图通过基础平台的建设，将城市的参与者、管理者、运营者进行数字化、抽象化和模型化，将城市的交通业务数据、社会车辆数据、自动驾驶车辆数据、地理信息数据、个人数据和设施设备数据等进行多来源和多维度的融合，为后期为城市的出行和服务提供依据。  晶众地图面向智能网联、交警、自动驾驶、测试场等相关单位&场景进行：高精度地图生产及三维建模、接入组队、V2X及AVP等在线车辆的实时信息，实现车辆的实时监控展示及场景展现，支持使用iPAD操控大屏，实现大屏展示界面切换等应用开发及功能建设。在众多项目中，晶众地图与多方联合开展面向智能网联、交警、自动驾驶、测试场等相关单位&场景的示范应用，汇集多样化经验形成全方位服务能力，为将来智能网联驾驶大规模应用提供支撑，助力智慧城市！  未来，晶众持续响应国家政策，凭借在交通行业深耕多年所收获的行业认知与技术积累，不断完善以高精度地图为基础的智慧应用平台，在高精定位技术及创新科技的驱动下，高精地图能够进一步深挖交通行业价值，实现全要素、全流程、全业务的信息化，助力中国城市智能网联行业的智能化拓展，共同打造下一代智慧城市的典范和交通强国的标杆，为智慧城市的全面建成贡献晶众力量！    晶众地图长期专注于智慧领域发展，依托于已积累的行业大数据核心优势和先进技术储备，深耕智慧城市、智慧交通、智慧停车、城市规划设计等数个领域，致力于为全国客户、企业和政府机构提供全生命周期的专业数据服务和整体解决方案。

 审核编辑 ：李倩