新·知丨揭秘NDS地图编译（下）

智能汽车大脑 四维图新 今天


前言

地图是最能直观反映现实世界变化的媒介，随着互联网的发展，对传统地图更新频次的要求从原来的季度更新到月更新已经发展到现在的日更新甚至实时更新，更新频率的加快势必对编译提出更高的要求。此外，随着自动驾驶对地图精度的不断提高，ADAS（高级驾驶辅助）地图、高精度地图的逐步量产，编译技术也在发生着不断的升级变化，上期内容主要针对传统地图编译以及NDS编译的基本流程进行了介绍，本篇我们就带大家了解一下NDS编译技术的发展。



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NDS编译更新的关键技术

· 地图更新效率的保证
——增量更新（Incremental Update）和以网格为单位的更新（Tile-based Update）
增量更新，顾名思义就是只更新有变化的地方，没有变化的地方不需要多余操作。具体到汽车电子地图的更新场景里，就是只针对有变化的道路和信息点等地图要素进行操作，这个操作包括更新、删减和修改等。与之相对应的是全量更新，比如全国或者某地区的地图整体更新。相比之下，增量更新的优势是目标数据量小，更新速度更快捷高效。
从上期的介绍中，我们了解到NDS对于不同的导航系统提供了一个公用的数据库格式，且每个地图要素在地图数据库里都以唯一的ID形式进行存储。同理，NDS格式的地图数据更新可以利用数据库的检索特性，实现高效率的增量更新，并且保证数据内容更新的灵活性。
近几年来，随着增量更新技术日渐成熟，四维图新地图编译团队开始关注颗粒度更小的基于“网格”（tile-based）的地图更新技术。这一技术在增量更新的基础上，以地图分布的最小单位“Tile”为出发点按需对地图进行更新。简单来讲，所有地图的更新信息将会被储存在云端，当车机需要调配信息时候，再按需请求“Tile”进行地图的更新。

如下图动画所示，车主需要从A地点出发开车前往B地点，导航会首先与云端进行通信，云端检测是否有新的路线和更新；如果需要更新，云端会将沿路的更新“Tile”发送给车机，包括Building Blocks的内容信息，比如路网，沿路POI、路口视图等等。在车辆沿路线开始行驶的过程中，与路线相关的Tile会逐个被下载到车机端，这样的做法，既能保证导航路线规划所需的地图的鲜度，同时也大大减少了地图更新的储存成本。

· 服务于动态事件的动态图层（Live Layer）
在现实世界中有很多快速变化的要素与动态事件，比如POI的变化、临时性的道路施工、道路封闭等，这些内容变化快速，传统的车载导航难以提供，而移动端基本已经可以做到动态实时发布。随着近年来车机联网的不断普及，车机也已具备将此类信息实时发布给车主的能力。基于上述提到的增量更新和瓦片更新的技术和经验，四维图新开发了基于NDS的动态图层方案（Live Layer），实现了多动态数据源的动态实时编译，并有效发布至车机的动态图层中。该图层中的数据信息作为补充，将与车载导航地图相融合，提供给车主最新的路网及动态事件信息，保证出行规划的时效性。

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更多的应用场景
· 更精细的探索——ADAS地图与室内停车场地图
就如上期NDS的基础介绍中所述，NDS最终产品是由多个子产品组合而成，子产品本身也可以作为一个独立的轻量化产品应用于智能出行，提供更加精细化的服务。基于已有的ADAS数据和室内停车场数据，四维图新开发了ADAS Only地图和室内停车场地图。

ADAS Only地图是典型的轻量级智能出行产品，产品中只包含Routing Building Block（路径规划结构单元）和Lane Building Block（车道信息结构单元），并且数据属性中也只保留了ADAS相关属性，在保证轻量化的同时能够满足高级辅助驾驶，L1-L2自动驾驶和ADASIS应用的需求。
室内停车场地图可以提供停车场内的具体相关信息，如停车位、楼层、出口等，对驾驶者提供准确的引导，解决了最后一公里的问题，实现室内外一体化导航。

·基于NDS标准的高精度地图及增量编译(Incremental Compilation)
随着自动驾驶技术的发展，高精度地图（HD Map）已经成为行业热点，也是近几年来四维图新擅长和深耕的领域之一。不同于传统的电子地图，高精度地图是提供给自动驾驶车辆使用的地图，从精度和细腻度上都提高了一个量级。
在功能层面，除了路径规划等传统导航功能，高精度地图也需要作为统一的位置坐标，与汽车不同传感器进行交互，来实现感知定位等功能。早在2013年，NDS协会就成立了高精度地图标准的专门工作组，对NDS规格进行相应调整，来更好地支持高精度地图的应用。比如，在某些特定的Building Blocks（结构单元）内部包含有车道级数据、定位数据、障碍物数据等，并且增加了网络链接和道路拓扑信息来进行路径规划。
除了Building Blocks的组合以外，自动驾驶相关数据也可以通过API、以地图最小单位“Tile”的形式来传输，而这些设计都帮助高精度地图在自动驾驶技术中地更好地应用和发展。因此，NDS目前也成为高精度地图行业的国际默认专业标准之一， 同时也是四维图新发布高精度地图的标准格式之一。
随着高精度地图（HD Map）逐渐走向应用，对数据的鲜度也提出了不同于传统导航地图的要求，是否能够快速的更新地图服务于自动驾驶已经成为一个关键问题。为了满足自动驾驶的相关应用，高精度地图需要达到分钟级的编译与发布。显然传统编译已无法满足要求，因此四维图新的高精度地图增量编译方案也就应运而生。目前该方案已经完成架构设计和预研，正在产品化开发阶段，预计不久之后就能服务于生产。

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NDS编译的未来


近几年来，随着通信技术的突飞猛进，汽车网联技术的不断发展，自动驾驶研发的不断升级，NDS协会也在不断思考如何让NDS数据标准更高效地助力地图相关数据的管理和部署，提高数据应用的灵活性。近期在此背景下，NDS协会于2019年推出了NDS.Live新一代地图数据标准。
NDS.Live在开发之初就将关注点放在高度自动驾驶、功能安全性和地图数据无缝分发上。它在NDS的基础上，优化了地图数据的划分结构，以Modules（单元模块）, Service Registries （可配置服务）和 SmartLayers（智能图层）的形式进行组合。这种高度模块化的体系可以实现地图数据在汽车、边缘网络（5G），以及云之间进行跨场景使用及扩展，以便数据高效快速地共享、更新和合成，保证了快速的数据流，同时减少了数据对网络的压力。与此同时，NDS.Live也扩大了NDS地图数据格式的范围，以更好地支持在线e-horizon服务和动态地图管理，从而为NDS开发人员和汽车厂商提供一个真正的分布式地图体验。
自NDS.Live首次提出以来便受到了汽车行业的广泛关注。今年，为了提高NDS.Live的成熟度以及推广NDS.Live的使用，NDS协会启动基于NDS.Live新一代地图数据标准的首个应用开发项目，四维图新作为联合小组成员也参与其中，共同协助NDS.Live的商业化进程。这项合作的目的是建立一个可运行的分布式地图数据交付系统，并在不久的将来实现量产。预计初步结果将在9月举行的NDS会议上展示。

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图为：NDS.Live首个应用案例的五家合作企业

NDS.Live是专注于服务接口(service interface) 的标准，它不限制数据储存形式和地点，地图数据可以来自不同的供应商。可以说，NDS.Live将汽车地图定义为一种以互联网为基础的服务，它为建立一个可扩展的、灵活的、可靠的分布式网络奠定了基础，使汽车生态系统合作伙伴能够提供和使用更多种类的信息源和内容类型，以满足ADAS，嵌入式导航和自动驾驶等应用场景的多种需要。

结语：
随着自动驾驶时代的到来，四维图新从未停止前进的脚步，在高精度地图领域耕耘的同时，也在着力于将未来的编译服务逐渐发展为更加广义的数据交付服务（Data Delivery Service），致力于整合地图数据的生产、更新、编译和发布于一体，为客户提供更加方便快捷而高效的地图服务，推动整个行业的技术进步。