T∕CSAE 269-2022 智能网联汽车 自动驾驶地图动态信息数据交换格式.pdf
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1、 ICS 43.020 CCS T 40 团 体 标 准 T/CSAE 2692022 智能网联汽车 自动驾驶地图动态信息数据交换格式 Intelligent and connected vehiclesDynamic data exchange specification for highly automated driving map 2022-12-20 发布 2022-12-20 实施 中国汽车工程学会 发 布 学兔兔 标准下载中国汽车工程学会标准(以下简称:CSAE 标准),是由中国汽车工程学会按照明确的程序、规则,遵循公开、透明、协商一致原则组织制定的,供市场自由选择、自愿采用的规
2、范性技术文件。CSAE 标准旨在发挥市场自主制定标准优势,着眼企业竞争力提升,推动汽车产业创新技术的加速发展和广泛应用。CSAE 标准版权归属中国汽车工程学会,除用于国家法律或事先得到中国汽车工程学会许可外,不得以任何形式复制该标准。在本标准实施过程中,如发现需要修改或补充之处,欢迎将意见反馈至中国汽车工程学会,以便修订时参考。中国汽车工程学会地址:北京市大兴区融兴北三街39号行知楼;电话:010-50911954;邮编:100176;邮箱:wwqsae-china.org。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义
3、.1 4 动态信息应用需求.2 5 动态信息分层管理.2 概述.2 5.1 分层方法.3 5.2 6 动态信息数据交换格式.3 数据格式总体框架.3 6.1 动态信息空间表达方式.5 6.2 动态信息数据模型.8 6.3 动态信息数据表结构.14 6.4 参考文献.46 学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国智能网联汽车产业创新联盟提出。本文件起草单位:北京华为数字技术有限公司、清华大学、
4、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。本文件主要起草人:费雯凯、蒋言、伍勇、刘建琴、杨殿阁、乔得志、江昆、杨蒙蒙、刘茂林、李宏利、冯昶、李庆建、熊丽音、王睿、汤咏林、刘秋平、黄路遥、肖勇、李秀知、魏涛、杨彦鼎、陈卓宁、孙宁、陈伯顺、张赟、陈治莹。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 1 智能网联汽车 自动驾驶地图动态信息数据交换格式 1 范围 本文件规定了自动驾驶地图应用
5、所涉及的动态信息数据的分层管理方法和数据交换格式。本文件适用于自动驾驶地图动态信息图层的格式生成、管理及交换,与自动驾驶地图的静态图层相结合,为车辆的定位、感知融合和决策规划等相关应用提供更丰富的信息,以提升自动驾驶车辆的安全性、舒适性和行驶效率。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 5678.22009 道路交通标志和标线 第2部分:道路交通标志 GB/T 149112008 测绘基本术语 GB/T 197112005 导
6、航地理数据模型和交换格式 GB/T 204802017 沙尘天气等级 GB/T 219842017 短期天气预报 GB/T 279572011 冰雹等级 GB/T 279642011 雾的预报等级 GB/T 291072012 道路交通信息服务 交通状况描述 GB/T 291082021 道路交通信息服务 术语 GB/T 291922012 城市交通流信息采集与存储 GB/T 331712016 城市交通运行状况评价规范 GB/T 352232017 地面气象观测规范 气象能见度 GB/T 352242017 地面气象观测规范 天气现象 GB/T 352272017 地面气象观测规范 风向和风
7、速 GB/T 399002021 道路交通信号控制系统通用技术要求 GA/T 1152020 路交通拥堵度评价方法 QX/T 1142010 能见度等级和预报 QX/T 4142018 公路交通高影响天气预警等级 3 术语和定义 GB 5678.22009、GB 5678.32009、GB 5768.42017、GB/T 291082021、GB/T 149112008、GB/T 197112005、YD/T 37092020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 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/T 197112005,3.4.19 3.2 动
8、态事件 dynamic event 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。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 2 3.3 动态信息 dynamic information 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。3.4 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。4 动态信息应用需求 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,以及动态信息的实时更新、传输。本文件限定各类动态信息的
9、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。动态信息交换格式应用示意图如图1所示。图1 动态信息应用示意图 5 动态信息分层管理 概述 5.1 自动驾驶地图分为静态地图和动态地图。其中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”,整体结构见图2。图2 动态信息数据逻辑组织模型 学兔兔 标准下载T/
10、CSAE 2692022 3 分层方法 5.2 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。本文件对动态信息的图层组分类如图3所示。图3 动态图层分类 6 动态信息数据交换格式 数据格式总体框架 6.1 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
11、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。动态图层示意图如图4所示。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 4 图4 动态图层示意图 动态数据整体结构,包含动态信息图层管理模块和具体动态信息。动态信息图层管理模块实现动态信息的编码、关联索引等功能。动态信息数据存储详细的动态事件信息,供各应用层使用。动态信息数据与静态地图数据通过双向关联索引结构,支持通过动态信息索引所在位置相关的地图元素数据,同时也
12、可通过地图元素索引与该元素相关联的动态信息;动态信息之间支持双向关联索引结构,同时支持跨图幅的相关的动态信息之间进行相互索引。整体结构如图5所示。图5 动态信息图层管理示意图 动态信息图层数据模型,需要针对具体动态事件的特点提取共同特征,建立通用的空间几何表达基础库、空间参考表达基础库和图层关联基础方法库。基础库设计需支持动态事件不同应用场景、不同精度等级的要求,满足全面性、灵活性、可拓展等要求。同时提取动态事件通用的属性表达结构,生成通用属性表达库。各具体动态信息数据模型继承和选用适合的基础模型,同时根据事件的特有信息进行数据模型表达的详细描述。整体结构如图6所示。学兔兔 标准下载T/CSA
13、E 2692022 5 图6 动态信息数据模型整体结构 动态信息空间表达方式 6.2 6.2.1 空间几何表达方式 6.2.1.1 点事件 发生在具体道路或车道上的以点坐标表示的动态事件,形式如图7所示。如,临时性、小范围事件,以及暂时无法准确获得具体影响范围的动态事件等。图7 点事件示意图 数据结构详见6.4.4.3节SDF_GeometryPoint。6.2.1.2 线事件 发生在具体道路或车道上,横向范围上影响整条道路或整条车道,纵向范围上沿道路方向以一定距离范围区间表示的动态事件。如,道路级或车道级交通流等。道路级线事件和车道级线事件形式分别如图8和图9所示。图8 道路级线事件示意图
14、图9 车道级线事件示意图 数据结构详见6.4.4.6节SDF_GeometryLine。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 6 6.2.1.3 面事件 在图幅区域或道路上,以多边形、圆形等几何图形表达范围的动态事件。如道路上的占路施工、交通事故等事件的影响范围。面事件基本表达方式如下。a)多边形表达:以顺时针顶点坐标集合表示的凸多边形,非凸多边形进行补齐。形式如图 10、图 11 所示。数据结构详见6.4.4.4节SDF_GeometryPolygon。b)圆形表达:以一个或多个圆心坐标和半径集合表示。形式如图 12 所示。同时可根据一定几何计算转换为多边形表达,如图 13 所示。数
15、据结构详见6.4.4.5节SDF_GeometryCircle。c)运动参数表达:针对道路上的交通参与者、动物等临时性移动或静止的感知目标,以目标物体中心坐标、长宽尺寸以及朝向角度表示。形式如图 14 所示。主要参数包括:1)中心坐标:矩形的中心点位置坐标;2)矩形长:与物体朝向平行的矩形边,定义为矩形的长;3)矩形宽:与物体朝向垂直的矩形边,定义为矩形的宽;4)朝向角度:目标物运动方向与北向的夹角。图14 运动参数面事件示意图 数据结构详见6.4.4.7节SDF_GeometryMotion。图10 多边形面事件示意图 1 图11 多边形面事件示意图 2 图12 圆序列面事件示意图 图13
16、圆序列面事件与多边形转换示意图 学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 7 6.2.2 地图空间参考表达方式 6.2.2.1 相对位置表达-直角坐标系 直角坐标系下,基于地图元素的空间相对位置表达方法,包含以下关键信息:a)相对直角坐标系:使用相对参考点的东北天直角坐标系,即以参考点为坐标系原点;b)参考点类型:参考点可以为图幅级参考点、道路级参考点、车道级参考点。举例如,图幅中心点、道路参考线起点、车道中心线起点等;c)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。举例,参考点类型使用车道中心线起点,则参考点 ID 为该车道元素 ID;d)相对参考点
17、坐标:根据参考点计算的相对直角坐标(x,y)。根据以上各关键信息,可以唯一计算动态事件位置点坐标。计算示意图如图15所示。参考点详细种类以及数据结构详见6.4.4.10节SDF_LocationRefPoint。图15 直角坐标系相对位置表达示意图 6.2.2.2 相对位置表达-沿参考线坐标系 沿参考线坐标系,包含以下关键信息:a)计算位置点到参考线的投影点,即以投影点做参考线的切线 s 和垂线 t,位置点在垂线 t 上;b)位置点到投影点的直线距离为侧向距离 y,沿参考线方向,在参考线左侧定义为正,右侧定义为负;c)投影点到参考线起点的曲线距离为沿参考线纵向距离 x,沿参考线方向,在参考点前
18、方为正,后方为负;d)在某参考线上,通过坐标(x,y)可以唯一确定一个点的位置。示意图如图16所示。图16 沿参考线坐标系相对位置表达示意图 学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 8 静态地图中,结合道路、车道定义的沿参考线坐标系,包含以下关键信息:a)参考线方向:根据静态地图元素选定的参考线,使用参考线元素本身定义的方向,如未定义则参考线方向定为道路行驶方向;b)参考线类型:参考线类型按照道路级、车道级表达需求选取。道路级参考线包括“道路参考线”、“道路边缘线”、“道路中心线”等,其中“道路参考线”为静态地图中表达道路及关联道路属性所使用的参考线,一般为静态地图中定义;车道级参考线包
19、括“车道中心线”、“车道线”等;c)参考线 ID:参考线选用的具体静态地图元素的 ID,如道路边缘线、车道中心线等。与参考线类型配合使用保持统一。计算举例如图17所示。选用道路边缘线R1作为参考线,位置点E到R1的投影点为HE,计算沿参考线纵向距离x和侧向距离y。参考线详细种类以及数据结构详见6.4.4.9节SDF_LocationRefLine。图17 参考线坐标系位置计算示意图 动态信息数据模型 6.3 6.3.1 交通管制信息 交通管制信息包含以下内容。a)定义:交通管制,指交通管理部门根据法律、法规,发布的对车辆和行人在道路上通行以及其他与交通有关的活动所制定的带有疏导、禁止、限制或指
20、示性质的临时性规定。b)几何位置表达:交通管制信息的几何位置表达,可根据不同场景选择不同表达方法。表达要求如下:1)明确管制范围、管制路段等详细管制信息的情况下,使用线事件表达,表达为沿道路或车道一定长度范围的事件。根据具体事件信息选择精确到道路或是车道级别;2)无法明确管制具体范围等信息的情况下,可以使用点事件表达,表达为道路或车道上的一个位置点;3)几何位置表达方法可具有时变性,根据信息获取的详细程度变化进行动态调整。c)关联方法:交通管制事件根据其具体发生的范围,应与道路、车道组或车道建立关联关系。d)属性信息:交通管制事件主要包含以下属性信息:1)事件 ID:动态事件在图幅范围内的唯一
21、 ID 编码;2)图幅 ID:动态事件所在的图幅 ID 编码;3)时间信息:动态事件的发生时间、预计结束时间、更新时间等信息;4)几何位置:动态事件的静态元素关联关系和具体几何位置信息;5)置信度信息:动态事件的存在性、类别、位置等置信度信息;6)事件属性:交通管制事件的具体属性,包括管制类型、管制方式、管制车辆等信息;7)道路影响:交通管制事件对道路交通带来的影响,如封闭程度、通行宽度等;8)绕行路线:交通管制事件的建议绕行路线信息;9)预警提示:因交通管制事件带来的交通及驾驶风险预警信息;10)事件信息来源:动态事件的获取来源信息。学兔兔 标准下载T/CSAE 2692022 9 e)数据
22、表:数据表详细信息参见 6.4.3.1 节 EDF_TrafficControl。6.3.2 交通事故信息 交通事故信息包含以下内容。a)定义:交通事故信息,指的是占用道路的交通事故事件的相关信息。b)几何位置表达:交通事故信息的几何位置表达,可根据不同场景选择不同表达方法。表达要求如下:1)交通事故范围几何形状明确的情况下,使用多边形或圆形等表达其在道路或车道上的具体范围;2)交通事故路段明确,且占用整个道路或车道宽度的情况下,使用线事件表达,表达为沿道路或车道一定长度范围的事件。根据具体交通事故范围选择精确到道路或是车道级别;3)仅有交通事故点位置、无法明确交通事故范围的情况下,使用点事件
23、表达,表达为道路或车道上的一个位置点;4)几何位置表达方法可具有时变性,根据信息获取的详细程度变化进行动态调整。c)关联方法:交通事故事件根据其具体发生的范围,应与道路、车道组或车道建立关联关系。d)属性信息:交通事故事件主要包含以下属性信息:1)事件 ID:动态事件在图幅范围内的唯一 ID 编码;2)图幅 ID:动态事件所在的图幅 ID 编码;3)时间信息:动态事件的发生时间、预计结束时间、更新时间等信息;4)几何位置:动态事件的静态元素关联关系和具体几何位置信息;5)置信度信息:动态事件的存在性、类别、位置等置信度信息;6)事件属性:交通事故事件的具体属性,包括事故类型、事故参与者数量及行
24、驶状态等信息;7)道路影响:交通事故事件对道路交通带来的影响,如封闭程度、通行宽度等;8)绕行路线:交通事故事件的建议绕行路线信息;9)预警提示:因交通事故事件带来的交通及驾驶风险预警信息;10)事件信息来源:动态事件的获取来源信息。e)数据表:数据表详细信息参见 6.4.3.2 节 EDF_TrafficAccident。6.3.3 占路施工信息 占路施工信息包含以下内容。a)定义:占路施工信息,指的是占用道路的施工、维修等事件的相关信息。b)几何位置表达:占路施工信息的几何位置表达,可根据不同场景选择不同表达方法。表达要求如下:1)施工范围几何形状明确的情况下,使用多边形或圆形等表达其在道
25、路或车道上的具体形状;2)施工路段明确,且占用整个道路或车道宽度的情况下,使用线事件表达,表达为沿道路或车道一定长度范围的事件。根据具体施工范围选择精确到道路或是车道级别;3)仅有施工位置点、无法明确施工具体范围的情况下,使用点事件表达,表达为道路或车道上的一个位置点;4)几何位置表达方法可具有时变性,根据信息获取的详细程度变化进行动态调整。c)关联方法:占路施工事件根据其具体发生的范围,应与道路、车道组或车道建立关联关系。d)属性信息:占路施工事件主要包含以下属性信息:1)事件 ID:动态事件在图幅范围内的唯一 ID 编码;2)图幅 ID:动态事件所在的图幅 ID 编码;3)时间信息:动态事
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