ActMap学习笔记Word文件下载.docx
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目前，典型的数据更新方法是更换新的地图CD/DVD，周期约为6-12个月。
ActMAP项目已经开发了对电子地图数据库进行动态更新的策略和机制。
这为将来车载ITS应用的地图质量奠定了基石。
项目的主要测试对象是高级导航应用和ADAS应用。
ActMAP解决了提高数据更新周期的问题并改进了现有的技术。
如下图所示：
ActMAP的框架结构如下图所示：
ActMAP项目被分为7个工作组：
1）项目管理；
2）需求定义；
3）流程设计与规范；
4）测试环境规范；
5）执行和整个测试环境；
6）确认；
7）联络和发布。
这7个工作组之间的关系如下所示：
ActMAP项目的主要成果是ActMAP规范。
它明确了对车载电子地图数据库进行在线增量更新的策略和技术规范。
ActMAP规范的一个重要部分是更新数据交换格式。
该交换格式是基于XML的，用来在地图数据提供商和地图更新用户的私有数据格式之间交换更新数据，是一个标准的中间格式。
二、ActMAP的框架的结构
车载ITS应用需要并受益于实时电子地图。
ActMAP通过把在线更新数据和车辆上已经存在的数据库整合在一起实现数据更新。
实现在线更新需要的条件的定义比较广泛：
1）在线通信通道（其形式没有明确限制，既可以是点对点传输也可以是广播，带宽也可低可高）；
2）可以支持所有参与方；
3）没有严格的时间限制；
4）支持所有已知数据要素并对新要素开放。
但是，其中也有一些约束条件：
1）标准的更新方法应该使对带宽的要求最小化，即使更新数据量最小化；
2）标准的更新方法需要考虑到每个更新数据提供商和更新用户都有私有的数据格式来存储和管理地图相关数据；
3）标准的更新方法应该提供降低更新服务延迟的解决方法；
4）标准的更新方法应该提供保证地图质量的方法。
ActMAP的架构如下图所示：
（一）从带宽限制（Limitedbandwidth）到局部增量更新（Partialincrementupdates）
地图数据库正变得越来越大，达到了G级。
一个月内完整的地图增量更新数据以已经增长到了M级。
这对于无线传输通道的带宽来说过大了。
因此，降低更新数据量是十分重要的。
降低数据量的一个方法是把地图分割成一些可以单独更新的部分。
由于不同的应用需要不同的数据和不同的更新标准，对它们采取不同的分割方式是必要的。
比如，地图匹配仅需要车辆周围的详细道路数据，路经计算需要大范围区域内的全局路网，地图显示则需要土地利用、水域和铁路等数据。
很多地图数据可以被分割成可以进行独立更新的层（Layer）。
可以用GDF中定义的特征种类来进行数据层的划分。
有些车载应用仅需要对局部地理范围内的地图数据进行更新。
这时则可以把地图划分成一系列子区域（Partition），如按照行政区边界进行划分。
此外，还可以定义一些过滤标准来进一步减少更新数据量，如按照更新时间或更新优先级来进行过滤。
降低更新数据量的另一个方法是只传输相对于前一个版本发生变化的部分。
这就是增量更新。
使离线更新和在线更新有同样的起始时间（基线）是很重要的。
此外还需要对每个地图子块（Layer或Partition）进行版本管理，以确保更新是按照正确的顺序进行的。
有些地图相关的数据变化得非常快，如某种信号灯代表的限速或者通过某条街道目前需要的延迟等等。
对于这样的动态信息，可以在其偏离常规状态时产生一个事件（Event），并用该事件的唯一标识来表示偏离常规状态的情况。
如果状态偏离又一次发生，后继更新则仅需要传递当前事件和前一个事件的差别。
如果同一个事件表示多个更新，则可以把这些更新进行聚合，并产生一个表示最后状态的更新。
当信息回归其常规状态时，需要把追加的事件移除。
（二）从私有格式（Proprietaryformat）到标准中间格式（Standardintermediateformat）
如果n个更新数据提供商和m个更新用户建立通信，每个都是用私有的数据格式，则需要转换模块的个数就是n*m。
而如果引入标准中间交换格式，则仅需要n+m个交换模块。
如下图所示，如果不采用标准中间格式，需要12个转换模块才能使每个数据提供商向每个数据用户提供数据；
而采用标准中间格式后，仅需要7个转换模块：
标准中间格式需要足够强大以无歧义地描述所有变化情况，也能够表示未知的数据。
把私有数据格式转换为标准中间格式需要是容易实现的。
私有数据格式和标准中间格式的产别可能不是很大，因为很多私有格式是经过高度优化的。
对于对整个地图数据库进行离线更新来说，通常使用GDF作为标准。
GDF是ActMAP数据模型的基础，后者也被分为特征、属性和关系三种类型。
需要用一种语言来描述所有要素发生的更新，实现增加、删除和改变等操作。
为了描述变化的情况，首先需要标识那个地图要素发生了变化。
这就需要一个参考方法。
如果离线更新重已经存在这样的标识方法，在线更新就能够直接使用它们。
很多情况下，每个地图要素都有一个永久的ID供使用。
ActMAP中就使用了一个无歧义的、高度压缩的要素标识方法来标识地图要素。
也可以用AGORA或ROSA标识方法作为替换。
（三）从时间限制（Timingconstrain）到更新策略（Updatestrategy）
不同的车载应用对更新延迟有不同的要求。
它们需要在特定的时间范围内完成更新请求（包含相应延迟）和新数据注册（包含可用性延迟）。
这些应用经历的延迟依赖于在线通信通道的特点。
不同了形的数据和不同的延迟需求需要使用不同的更新策略。
更新数据可以通过广播或点对点通讯的方式来提交。
如果从一种格式转换到另一种格式的开销很大，就可以仅转换一次并把转换结果记录在缓冲区中供使用，而不是直接使用原始数据。
如果信息是动态的并且变化频率很高，则最好把它存贮在数据源中，以在需要转换时可以立即（Onthefly）完成。
更新用户必须知道为其正在使用的地图提供更新数据的提供商，并且知道他们提供哪些数据。
可以使用一个协议来定义交换信息，比如哪些更新数据提供商是可用的，以为请求更新提供标准来启动或终止一个请求。
（四）从质量限制（Qualityconstrain）到地图一致性（Mapconsistency）
经过一系列更新操作以后，保证车载地图还能够被应用系统继续使用，也就是保持数据的一致性，是非常重要的。
如果多个更新操作（如切割道路，增加新道路，定义新道路的关系等）在达到地图一致性之前需要进行一些整理操作，他们就需要被归类到一个更新事务中去。
更新必须是针对一个Layer或者Partition的。
但是，Layer和Partition之间的依赖关系使更新多个Layer或Partition以保持整个地图的一致性变得很有必要。
（五）更新传输Chain（Updatedeliverychain）
有些chain需要先把更新提供商的私有格式更新数据转换为标准中间格式数据，然后把标准中间格式数据转换成更新用户的私有格式数据。
如下图：
对于在线更新的通信通道是无线的chain来说，由于带宽是瓶颈，必须要减小更新数据量。
有些chain为更新增加了缓冲区，存储转换的结果。
当更新提供商有新的更新数据时就会向缓冲区中增加数据；
更新用户也可以向缓冲区提出数据需求。
如果更新数据还没有关联的地图上，chain中就需要增加Match和Attach处理。
Match和Attach处理可以在将更新提供商的私有格式数据转换为标准中间格式过程中进行，也可以在将标准中间格式数据转换为地图用户的私有数据格式中进行。
后者则需要建立通用参考（如AGORA和ROSA）。
（六）基准地图（Baselinemap）
ActMAP更新用户有一个地图数据提供商提供的基于基准地图的地图数据库。
更新用户不能处理参照到不同基准地图的更新数据。
这就意味着更新数据提供商需要使用相同的基准地图，或者被Match或Attach到同一个基准地图上去。
如下图，地图用户1、2、3使用基准地图X而用户4使用基准地图Y。
更新提供商A提供直接参考到基准地图X上的更新数据；
更新提供商B提供的是为关系到任何基准地图上的更新数据，所以需要在转换为标准中间格式之前Match或Attach到基准地图X上。
这两个提供商被分为一组，对基准地图X进行更新。
更新提供商C和D也没有关联到基准地图上，但是没有通过Match或Attach的方式转换为中间格式，而是增加了通用参考（Genericreference），然后可以用于基准地图X或者基准地图Y。
二、更新策略
ActMAP框架支持两种基本的传输增量更新数据的策略。
（一）（Notify）-request-response
在本策略中，车载应用系统需要向ActMAP系统发送一个传输更新数据的请求。
然后，两者之间会建立强制性的双向通信通道。
在大多数情况下，这种连接是点对点的。
但是，从ActMAP到车载系统之间是可以通过广播建立通道的，而这也意味着需要一个对终端进行寻址的机制。
通常，在第一个更新信息被发送之前，车载应用系统向ActMAP系统发送一个初始请求。
通过这个请求，车载应用会通知ActMAP其需要的更新数据的细节，如基准地图、版本、更新类型等。
此外，车载应用也可指定要更新的实体的优先级，比如先更新时间和安全方面最紧要的数据。
接下来更新数据提供商会按照优先级向ActMAP系统进行快速的数据传输，ActMAP系统也会向终端用户立即传输更新数据。
接下来的更新可能会按照下面两种方式进行：
1）车载应用系统需要发送另一个请求以检查是否有新的更新可以使用；
2）当新的更新可用后，车载系统会收到ActMAP系统发送的自动通知，并决定是否进行更新。
（二）Publish-subscribe-distribute
该策略需要ActMAP系统向车载应用发起更新传输。
车载应用不会发起单独的请求，而只能使用被提供的更新数据。
实现该策略仅需要从ActMAP系统到车载应用的一个单向通信通道。
更新数据按照时间表被分发。
ActMAP系统会事先提供一个决定何时向终端传输更新数据的时间表，如按照固定的时间间隔进行广播。
如果存在双向的通信通道，朝向ActMAP系统的反向通道则可以传输预定更新或者取消预定更新的信息。
三、ActMAP的更新交换格式
目前很多车载应用都有自己的私有物理数据存储格式，地图中心也有很多地图数据库格式，很多LBC也有自己的私有格式。
为了避免在每个更新提供商和每个更新用户之间进行数据格式转换，可以定义一个中间格式来描述和传递地图更新数据。
这就意味着更新涉及到的每一方近写一次转换软件，把其私有格式转换为中间格式，这也可以加快更新业务的发展。
ActMAP已经开发了机遇GDF概念数据模型的用XML表现的更新交换格式。
下图是一个ActMAP更新交换格式表示地图增量更新的例子。
元数据部分提供了关于基准地图的详细信息，比如地图提供商“TeleAtlas”的基准地图是“DEU_03.10_MN”，ID为51001182的地图块（Partition）的更新集合在更新结束后将会有一个新的版本号“2004-04-07T112:
00:
00”。
更新集合包括一条道路（特征码为4110）的道路等级属性（属性码为FC）变为4。
此外，还有一个由交通流方向（属性码为DF）和车辆类型（属性码为VT）组成的组合属性，值分别为4和0，表示该道路对任何车辆封闭。
接下来的两个操作是每次为该道路增加一个新的官方名称（属性码为ON），值为“GERSchmiding”（语言码GER表示德国）。
最后一个更新是将另一条道路的等级改变为7。
四、ActMAP的更新试验与验证
为了实现ActMAP框架，该项目建立了可以覆盖从更新提供者到更新用户每一个过程的测试环境。
测试平台主要是高级导航系统合ADAS系统。
下图是项目的各参与方所进行的工作：
这里展示的ActMAP结果主要由两个部分组成：
试验和验证。
（一）ActMAP的试验
如下图所示，ActMAP的试验主要由三个部分组成：
1）数据中心（地图和LBC）；
2）ActMAP服务中心（ASC）；
3）车载应用（导航和ADAS）。
MAP或LBC中心向ActMAP服务中心提供增量更新数据。
ActMAP服务中心管理各个更新数据提供商传过来的更新数据并将它们发送到相应的车载应用终端。
地图中心是ActMAP系统中与地图数据库相关的数据提供者，其任务是不断搜集各种现实路网的变化情况并把它们传送的服务中心。
LBC（Location-basedcontent）中心的作用是通过为地图数据库附加基于位置的信息并存储在ActMAP服务中心中，以补充地图中心提供的数据。
这些信息能够和车载地图无缝地整合到一起。
LBC的提供者可以使交通控制中心等。
ASC是ActMAP系统的平台，为地图更新提供者和更新用户提供联系。
ASC的主要作用是收集从地图和LBC中心获取的更新数据，把它们用增量更新的方式聚合起来提供给车载应用系统。
ASC用AML来组织所有收到的更新数据。
如果更新是有效的，这些数据就会被注册并关联到相应的基准地图。
ASC支持ActMAP系统中分割和版本的概念。
当车载用户用某个选择标准来请求地图更新时，ASC中有效的更新数据会按照车载系统的要求被检查，并使用一个过滤操作来达到选择标准。
ASC提供矩形范围过滤。
在ActMAP系统中所有更新数据都是按照标准交换格式来组织的。
车载应用使用的地图数据库物理地存储在车辆中。
特定区域内的地图信息和LBC相关信息被自动化地完成实时更新，以改善导航系统和ADAS的功能。
（二）从ActMAP试验中获取的经验
在ActMAP的试验和整合过程中也遇到了一系列的障碍。
而这些障碍将最终帮助其他ActMAP框架能够更高效地实现。
（1）ASC中没定义基准地图的格式
ASC中没有定义基准地图的标准格式。
当ASC需要基准地图的附加数据时，这些数据必须通过私有格式获得。
这就赠妓乐ASC处理过程的复杂程度。
（2）无用的地图更新
有些更新结果可能对用户并没有多大作用，而有些有用的信息却未被更新。
（3）永久唯一ID的冲突
有时发现标识一个要素的永久唯一ID是困难的，但可以用一些方法来解决：
1）组合要素ID和PartitionID，使它唯一；
2）将PartitionID和SectionID组合，使PartitionID是唯一的；
3）对于交叉点，用其引导的道路的唯一ID和离开或进入该交叉点的标识来唯一标识它。
这些方法增加了参考和标识的数据量，需要对车载地图的存储空间和传输带宽进行优化。
（4）处理几何形状的更新
在GDF中，交叉点（junction）有一个坐标，道路由两个交叉点和若干个中间点坐标组成。
在对道路进行更新的过程中，有的更新包括道路的两个终点，有的则不包括。
可以约定只更新中间点，且更新所有中间点，而不是只更新变化了的中间点。
（5）由对道路错误表达导致的问题
在把GDF地图转换为私有数据格式时，会采用一些优化方法，尤其是对道路数据。
这些方法可能会导致原始数据中的一个要素被转换成私有格式中的若干个要素，如一条道路被分割成很多段。
每一段都有与顺序和方向相关的属性，这就可能导致更新过程中这些段之间不能相互吻合，导致出现错误更新。
如果地图提供商提供的数据和地图用户使用的私有格式数据之间是一对一的关系，则更新操作会容易很多。
（6）对长距离路径计算网络的更新
长距离路径计算数据使用的是高等级路网。
这是在生产地图数据过程中产生的数据子集。
如果要更新的道路是高等级路网中的一部分，也需要在高等级路网数据中对这些道路进行更新。
目前的测试系统的方法是将各层的更新道路数据分多次发送给终端。
如果从底层路网到高层路网的转换能够在导航系统中自动完成，则可以节省很多带宽（但对处理量的要求增加了）。
（7）处理相关的动态更新
如果高速公路上出现了交通堵塞，很多道路可能都会受到影响。
此时就会产生很大数据量的关于延迟通知的更新。
如果只发送关于第一条和最后一条道路受到的延迟影响，而接收方可以计算出中间每条道路受到的延迟影响，则可以提高更新的效率。
此外，对于双向通行的道路，每个方向上的延迟会有所不同，所以延迟更新数据中还要加上方向信息，而这在目前的试验系统中未被考虑。
（8）更新操作后地图打的一致性
在离线情况下吧地图数据转换到私有格式数据时会进行很多质量和一致性检查。
仅改变现有要素的属性可能会引入潜在的问题，比如交通流就是决定导航地图一致性的重要标准。
在更新操作完成后未进行数据一致性检查是很危险的。
建议在ASC生成更新数据后对其进行转换和检查，然后存储转换结果并将其发送到终端用户。
目前的试验系统中ASC没有执行一致性检查，所以检查工作只能在终端进行。
（三）ActMAP试验的结论
ActMAP框架能够给车载ADAS和导航系统的质量和可用性带来很大的改进。
目前，通过置换CD进行地图更新的周期是6-12个月，而通过是要能够ActMAP系统可以通过提供最新的实时动态信息可以实现更多新的功能。
（1）目前地图的变化频率
数据库中增加、删除和改变的记录的比例和数据库中记录的总数有关。
（2）ActMAP的服务流程
ActMAP系统的基本流程是地图中心或LBC中心向服务中心提供地图更新数据，然后服务中心将更新数据发送到车载终端。
该流程重要部分是标准交换格式。
更新提供商和更新用户使用插件把他们的私有数据格式转换为标准交换格式或者吧标准交换格式转换为他们的私有数据格式。
（3）Push/Pull策略
ActMAP框架支持由服务端发起（Push）和由客户端发起（Pull）两种方式实现实时地图。
Pull策略比Push策略更可靠；
Push策略可能会遇到更新数据提供方面的问题，因为车载终端不知道接收正确数据；
Push策略平均由1秒左右的提供延迟，这比Pull策略要快多了。
Push策略和Pull策略都能够在试验系统中很好地工作。
（4）插件概念
之所以引入插件，是因为不是所有系统都可以或愿意实时地标准格式转换为私有格式。
插件可以把数据转换操作从车载终端转移到服务中心。
插件可以处理地图数据提供商的数据格式与地图用户使用的数据格式之间的不同；
插件可以用来检查更新是否破坏了地图的一致性；
如果插件需要很多的资源来转换和检查更新数据，则最好把它放在服务中心，在更新数据可用后执行，并把结果用私有数据格式存储。
（5）选择标准
该功能是为了满足对终端更新数据进行选择的需要，选择标准包括区域范围、特定数据类型、特定精度和特定优先级等。
选择操作在服务中心完成。
（6）分割（partitioning）
分割的意图可以说是选择标准的一个子集，但是采用更严肃的方式。
采用分割是因为可能只有一定地理范围内的更新数据是可用的。
（7）永久ID
地图数据增量更新的一个重要方面是把动态信息关联到地图上，如地图实体要素如何标识，更新数据如何和地图数据的对应关系如何确立等。
永久ID可以用来把增量更新数据参考到基准地图上，并且在整个项目中不会发生变化。
当永久ID不可用时可以使用位置参考方法把更新信息关联到基准地图。
，
（8）位置参考
基于地图数据的实时位置参考可以通过某些地图特征（几何信息、连通性、等级分类等）把更新信息参考到基准地图上。
这种参考方式可以不存储电子地图中的要素ID，而通过AGORA或ROSA方式实现它们的关联。
（9）更新交换格式
ActMAP框架的一个主要部分就是用基于XML的开放标准格式传输地图和LBC中心的更新数据。
该交换格式使用的数据模型是从GDF派生过来的。
（10）动态更新
车载应用应该只接受有用的信息。
通过对已更新数据进行调整（Adaptation）能够支持动态更新。
调整的内容可以是更新周期、某些属性甚至是一些要素的改变。
由于带宽问题很重要，调整可以是减少数据量的好办法。
D21
ActMAP中考虑的导航应用有：
路径计算（RoutingPlanning）、路径引导（RoutingGuidance）、地址定位（AddressLocation）、POI和服务信息获取、日志本（Logbook）、地图显式、定位（Positioning）等。
ActMAP中考虑的ADAS应用包括：
转弯速度警告、自适应灯光控制（AdaptiveLightControl）、视觉增强（VisionEnhancement）、辅助速度控制（SpeedLimitAssistant）、路径预测（PathPrediction）、燃料优化（FuelConsumptionOptimisation）、动力管理（PowerTrainManagement）、自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl）、重型汽车自适应巡航控制（HeavyTrucksACC）、停止/行进控制（Stop&
GO）、辅助车道保持（LaneKeepingAssistant）、辅助车道变换（LaneChangeAssistant）、碰撞警告和躲避（CollisionWarningandAvoidance）、自动驾驶（AutonomousDriving）等。
目前，传统的更换CD的地图更新方式的更新一次大概需要6-12个月，这种更新方式被称为“离线更新”。
离线更新不能满足所有应用的要求，比如ADAS应用。
为了提高更新的频率，需要一种“在线更新”的方式，通过无线通信来实现。
下图是两种更新方式的比较：
在线更新能够缩短可用的更新应用到车载应用中的时间。
此外，能够实现新的更新方式：
如果延迟被降到最小且更新要求能够马上得到相应，这就能使提供高时效性甚至是动态的更新。
这些更新数据可能并不来自于地图提供商。
短期的更新数据甚至可以来自第三方数据提供者，如交通中心。
下图提供了一些不同
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