2021年12月23日华为冬季旗舰新品发布会上，智能汽车AITO问界M5成为当晚备受瞩目的存在。而PetalMaps作为问界M5预置的车载地图服务，也首次被推到了台前。自两年前华为开始涉足地图业务始，这也是我们第一次观察到非传统互联网服务供应商、及后进的智能车机系统供应商在车机系统中整合地图业务。作为技术含量相当高的互联网典型业务——地图业务不是每一家传统ICT服务商都能玩得转的。底层技术是否有实力和商业投入是否够长期，是决定地图业务是否能站住脚的主要因素。
本文章谈论的主要是消费级别的地图服务而并非直接用于自动驾驶的HD map，但是作为自动驾驶系统的核心技术之一，地图服务及配套的定位技术门槛是客观存在的。
作为汽车行业的后进厂商，华为能在如此短的时间窗口内，拿出横跨硬件、软件和应用的全系列汽车科技要素，确实实力够硬。本期文章（还有续集），我们会集中讨论一下我们观察到的华为地图——PetalMap车载版本中华为谈到的几项关键技术。公开资料很有限，只有一些宣传稿件和公关式的模糊说辞，但这并不妨碍我们对地图和定位技术的深层探索。
这对于我们认知华为，以及认知汽车科技中的关键要素，都大有裨益。
去年底，当我们注意到华为发布Petal Maps车载地图服务的宣传文章，《华为发布Petal Maps：与人类想象力共振地图的边界》广泛流传时，确实感觉到这是产业内的一个标志性事件，值得深入讨论一下。
技术讨论之前，小编个人增加个吐槽环节：如果我的理解没有错误，华为这次发布的是：AITO品牌、问界M5豪华SUV型号、搭载Harmony OS智能座舱系统……而我们关注的是座舱系统中的地图子系统——Petal Maps，似乎还没有对应的中文品牌名称。如此密集地构造完整的品牌—型号—系统—子系统，一次性甩给受众，而且每个环节都有一个拗口的、生硬的代号，相互上下游的命名规则看不出来有任何关联关系…..也许华为觉得可以沿着ICT产品明明的老路来引发消费群体“共振”？但小编个人却毫无共鸣之感。真不如“村里有个姑娘叫小芳”呢！
图一【huawei petal map-8.png】来自Aito网站截图，URLhttps://aito.auto/?utm_medium=cpc&utm_source=baidu&utm_campaign=aito_bdsem&utm_term=a11；
AITO=Adding Intelligence to auTO，没看到这个解释之前，小编个人是不论如何无法将AITO和Auto挂钩去理解的，而且更要命的是读音是ATO还是AiTO无法确定，必然影响口口相传渠道的效果。照理说华为做消费品不是一年两年了，当年主动改企业Logo也是冲着品牌辨识度和亲和力目标而去的。但今天针对汽车这种大型消费品来说，很难说是一个令人满意的品牌设计了。
导航地图产业的背景介绍
回归正传。作为自动驾驶系统的核心技术之一，地图服务及配套的定位技术门槛客观存在。对于主机厂家的技术要求甚高，且同时体现在车载软件、定位硬件和地图服务维护、更新的综合能力上。以上维度如果存在任意短板都会导致地图产品的失败，类似的技术和商业案例不胜枚举。Apple Maps、Bing Maps作为互联网巨擘的地图产品依然不尽理想，市占率同其背后的技术和商业投入不成比例；Tesla作为实际的自动驾驶行业执牛耳者，是出了名的横跨硬件、软件和服务的端到端系统供应商，但其车机内扮演和驾驶员直接交流的Map UI却依然不得不选择Google Map（小编：Tesla国内的地图合作商为百度，2020年之前曾为腾讯，需要关注的是，我们今天谈及的都是消费级别的地图服务而并非直接用于自动驾驶的HD map）；国内互联网产业的长期垄断者BAT，也只有百度发展出了真正有竞争力的地图系统。相比之下，阿里选择了依赖第三方，收购高德；而腾讯地图的使用体验（至少在彼时）并不能令人满意，否则也不会身为Tesla的主要持股方，而最终被Tesla选择替换。
我们翻到2019年末的产业新闻，当时正处于Tesla China车辆投产前期，如下表述令人印象深刻：
“时间来到2018年3月，特斯拉许久未更新的导航地图迎来了一次大更新，腾讯地图取代了四维图新NAVINFO，成为了特斯拉车载导航地图的供应商。当时有外界评论认为，四维图新所提供的地图导航服务体验并不是很好，所以才导致特斯拉更换供应商。但需要明确的是，虽然特斯拉选择了腾讯地图，并不意味着四维图新彻底出局，因为腾讯地图的基础地图数据依然是四维图新在供应。
在将导航地图供应商切换为腾讯地图的很长一段时间里，特斯拉的车载导航系统依然被很多的中国车主诟病，比如路线不能选择、不会在拥堵时变换路线、没有限速/违章提醒等等问题。2019年12月，特斯拉向中国区车主收集过一轮用车体验和改进意见，那时很多反馈都集中在「地图导航不好用」，矛头都指向了特斯拉的导航地图供应商腾讯地图。”——来自汽车之心新闻稿件，URL：https://www.oktesla.cn/2020/01/38619.html
从Tesla在国内的地图合作伙伴来看，短短四年时间已经更换了三家，勾勒出国内复杂的导航及HD地图产业局面。而从引发腾讯地图被迫切换到百度地图的原因来看，消费者使用的负面体验集中在“路线不能选择、不会在拥堵时变换路线、没有限速/违章提醒等等问题”，这属于典型的地图问题，我们逐一论述：
路线不能选择——地图的人机交互逻辑未针对车辆导航做优化，驾驶员在长期的车辆运行过程中往往需要多条导航路径作为参考，省路径还是省时间的选择是很现实的需求；或者根本未提供从始发到终点的多条导航路径的选择。后者的问题更加严重，暴露地图服务不包含更灵活的地图规划能力；
不会在拥堵时变换路线——地图获取道路的动态状况能力有限，如果无法获取准确的拥堵状态，后台的导航路线结果就没有切换和何时切换的判断准则；
没有限速、违章提醒等信息——地图的POI位置信息库单薄，无法从道路监管机构或者众包途径获取精确的限速和违章设备、标识的准确地理信息，也就无法提供提醒服务。
四维图新是典型的Tire1地图巨头企业，腾讯手握游戏和社交两种互联网产品之牛耳，对于真实物理世界的理解在国内也显然不会有太多同级别的对手。这些所谓技术上的失误，只能暴露大家在两年前那个阶段并未做好车载导航系统的充足技术准备，毕竟车载导航和手机导航是完全不同的细分地图市场。如果这些传统巨头掉转船头还需要时间，那么我们对于华为断然杀入车载导航地图细分市场时的惊讶，也就可以理解了。
图二【huawei petal map-6.png】来自易观分析的报告《中国高精地图产业2021》截图，URLhttps://mp.weixin.qq.com/s/1-ZtImEb1mR5ltXVFLAfZA；
虽然报告以高精地图为主，但实际上同样可以反应车载地图服务的产业状态。第一梯队依然是BAT三巨头，四维图新和腾讯的组合位列其中。第二梯队中的靠后位置，你才可以看到华为的身影，并且华为的技术来源是否完全自研并不清晰。
图三【huawei petal map-7.png】来自ResearchinChina的报告，《2018年全球及中国高精地图行业报告》截图，URLhttp://www.researchinchina.com/Htmls/Report/2019/10527.html；
上图3的来源时间比较早了，2018年。但我们依然可以清晰观察到BAT三巨头在地图核心厂家和车辆制造的主机厂家之间所扮演的关键桥梁作用。上图中的三个黄色箭头所指为BAT三集团，蓝色圈内为各家地图企业，而蓝色圈外的实体则基本为传统车辆主机厂家或者地图服务的直接使用方。在这个产业框架中，BAT的鲇鱼效应得到充分显现，有效地整合了散落在传统地图厂商之间的资源，并利用互联网厂商天然的数据优势，从而形成对于主机厂车载导航地图的有力支持。
另外在图3中还可以观察到的细节是，早在2018年，百度的地图服务实际上已经不仅仅是自己的百度地图了，也包括和国际地图厂商Tomtom的合作在内（小编：后续我们会讲到，Tomtom实际上在华为的Petal maps中也有深度技术合作关系）。注意在2018年的产业框架中，我们还看不到华为的身影。
华为的武器库里可不止Petal Maps
现在的考据显示，华为决心涉足地图业务的出发点还是2018年始的中美技术对抗。从2018年的ZTE开始，再到2019年针对华为的制裁，让在Android终端上一直重度依赖谷歌服务集的华为终端备受打击。因此华为选择再造一个地图应用、手机操作系统甚至移动生态的决定，是非常可以理解的。这已经不是“没必要地选择再造一个轮子”的问题了，对于华为来说，这是无法回避的生存问题。
因此，对于后知后觉的小编来说，我们毕竟不是抵近这个细分产业的技术观察者，在终于看到华为发布车载Petal Maps的时刻，我们再回头细看其实华为在过去三年，已经积累很多了。在HMS core的平台业务能力集中，我们可以找到相关地图和位置服务的SDK开发包或者API接口有以下几种（小编：HMS Core中文名称是HMS核心服务,HMS Core是华为终端云服务开放能力的合集）：
定位服务（LocationKit）：为您提供快速、精准地获取用户位置信息的能力，构建全球定位服务能力，助力您发展全球业务。为适配多端调用定位服务，Location kit现支持3种接入形态：
Android：定位服务Android SDK为您的Android应用开发提供定位相关的接口，适用于手机和华为平板。主要包含四个功能：融合定位、活动识别、地理围栏和室外高精度；
HarmonyOS（Java）：定位服务HarmonyOS Java SDK为您的HarmonyOS应用开发提供融合定位能力相关的接口，当前仅适用于华为智能手表；
REST API：定位服务REST API为您提供HTTPS接口，您可以通过HTTPS形式发起请求，调用定位相关能力，适用于Web页面端。主要包含三个功能：地理围栏、网络定位（API）和IP定位（API）。
注意：1 使用室外高精度能力的开发者需要遵守国家法律法规与华为公司共同向国家有关部门申请高精度偏转插件的使用许可。2 室外高精度能力当前仅支持中国大陆地区的部分城市：深圳市、广州市、苏州市、杭州市、重庆市、成都市、天津市、东莞市（持续增加中），海外暂不支持。（小编：这里所提到的室外高精度定位能力，应该是指增加了RTK的GNSS定位手段，RTK的修正数据通过手机的通讯网络发送给终端，且终端需要支持RTK高精度定位能力。）
2 .地图服务（Map Kit）：提供强大而便捷的地图服务能力，助力全球开发者实现个性化地图呈现与交互，轻松完成地图构建工作。
Android：地图Android SDK是一套地图开发调用接口，您可以轻松地在自己的Android应用中加入地图相关的功能，包括：地图呈现、地图交互、在地图上绘制、自定义地图样式等功能；
HarmonyOS（Java）：地图HarmonyOS JAVA SDK是一套地图开发调用接口，您可以轻松地在自己的HarmonyOS应用中加入地图相关的功能，包括：地图呈现、地图交互、在地图上绘制等功能；
PetalMaps Intents for Android：地图提供Intent方式拉起花瓣地图App，调用周边搜索、关键字搜索、路径规划和导航等功能；
JavaScript API：地图JavaScript API是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，提供了地图呈现、地图交互、自定义地图样式、路线规划、地理编码等功能，可帮助您在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用，支持PC端和移动端基于浏览器的地图应用开发；
REST API：地图REST API提供HTTP/HTTPS接口，您可以通过HTTP/HTTPS形式发起请求，获取返回JSON格式的数据。
3 .位置服务（Site Kit）：提供海量POI数据，位置查询、时区查询、地理编码、行政区域等多类搜索服务能力，帮助您的应用吸引更多用户。
Android SDK：位置Android SDK是一套位置服务开发调用接口，您可以轻松地在Android应用中加入位置查询相关的功能，包括：关键字搜索、周边搜索、地点详情、地点搜索建议等功能，帮助您快速构建基于位置服务的产品；
REST API：位置服务REST API提供HTTP/HTTPS接口，您可以通过HTTP/HTTPS形式发起请求，调用相关功能，包括：关键字搜索、周边搜索、地点详情、地点搜索建议、自动补全、地理编码、获取时区等功能；
Client Libraries：Client Libraries是一套全面的位置服务接口，可以帮助您使用多种编程语言快速集成位置服务能力。
以上是小编从HMS core开发平台上所摘取的概要信息，虽然比较晦涩但是可以反映出华为在移动平台上构建完整定位——地图——位置闭环能力的决心。用通俗的图示表达这个复合结构如下：
图四【huawei petal map-9.png】来自车右智能绘制
Location Kit、Map Kit和Site Kit三个开放接口和开发工具包，所对应的终端涵盖传统PC端、移动端Phone和Tablet设备、IoT中的可穿戴设备和大型的车辆，是一致的。上图4只是为了表达清晰所以分服务Kit分开绘制了。这里面比较特殊的是定位服务的Location Kit工作方式，因为有传感器的参与，所以和传统的IT流程里的资源调用（查询——返回）方式有些不太一样。这也是我们这个段系列文章里需要重点讨论的东西。至于地图服务Map Kit和位置服务Site Kit的理解，没有那么复杂。他们两个是构成地图：底图+各种分层图+各种POI信息的基本要素和操作交互逻辑。我们理解地图，只要理解到地图是一个动态的数据库和对应动态的呈现方式即可，这两个Kit的能力是需要地图服务商长年累月的投入和积累的，未见得就是你技术好，数据就丰富，更要靠投入。比如国内的百度，和全球范围的谷歌地图，就是这方面数据积累做的最好的。
举个例子，如下：
图五【huawei petal map-10.png】来自xatakamovil.com的评论文章，《Petal Maps vs Google Maps》截图，URLhttps://www.xatakamovil.com/aplicaciones/petal-maps-vs-google-maps-que-tiene-que-le-falta-a-aplicacion-mapas-huawei；
上图5为一个西班牙用户@ivan_r针对华为的Petal Maps App和谷歌的Google Maps App的软件功能对比，时间是2020年末。Petal Maps在那个时候就已经提供国际下载了。但是相对Petal Maps自身迭代来说处于早期。可以看到图5中左侧为Petal Maps，右侧为Google Maps。仅在“图层信息”这个选择上，Petal Maps已经落了下风：华为只能提供标准视图图层和交通流量覆盖图层（小编：可能来自于荷兰的合作伙伴Tomtom）；而对比之下，Google Maps可以提供至少九个图层信息，甚至包含针对covid-19数据的专门图层信息。这些信息的获取，包含从卫星数据厂商卫星视图数据的昂贵购买成本付出、和长期大量客户黏度所提供的众包数据上报和后台处理，这些都需要时间和投入，谷歌和百度的门槛已经构建得非常高了，对于任何后进厂商来说，翻身的机会都很小，而且翻身的成本会更高。
来自公号文章《Petal Maps，与人类想象力共振地图的边界》一文中指出当下华为的地图数据丰厚度如下。我们很难找到对应的Google Maps和百度地图的最新数据，所以无法评论谁的数据更多更丰富。
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为了更好地服务全球开发者及企业伙伴，华为推出了地图服务平台Petal Maps Platform，并提供地图能力（Map Kit）、搜索能力（Site Kit）、定位能力（Location Kit）和规划能力（Navi Kit），其搜索能力已经能够支持10亿+数据量和70多种语言，以更强的理解能力解读用户意图。与此同时，在海外市场，华为于2020年开始先后推出了Petal Maps APP1.0和2.0版本，在推出后不到一年的时间里MAU增长了13倍，服务覆盖全球160多个国家和地区，积累了2亿+POI数据、6.5亿+门店地址，且能够实现每周千万级的数据更新，持续为Petal Maps Platform赋能。
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回到图4中的Location Kit，这应该是华为的传统强项，也是华为想极力营造的竞争优势。在相对劣势的地图和位置上选择合作伙伴来快速具备能力，打造闭环地图服务；同时在自己的强项上充分施展，赢得客户认可。这应该是一种正确的竞争思路。小编在公号文章中所读到的华为关于定位技术的描述涵盖以下5个技术分支，对于定位的考量和布局还是相当全面的：
1. “华为的定位技术，从基站业务时期就有积累。因为定位的核心在于芯片和算法，芯片要读懂包括折射率在内的一系列基站发出的数据，华为对基站的技术经验就成为了基础。华为从P10系列手机开始，决定自研定位技术，陆续形成了包括高架识别、惯性导航等定位功能，对定位技术的沉淀有了更多助益。对于同时兼有终端设备上的芯片技术和全球范围内众多基站的华为来说，两者间的耦合自然也更加通畅。”
——小编：这段话的本意是要描述华为从系统设备的基站到终端手机射频和基带芯片的全覆盖，因此而具备的端到端的无线定位能力。相对于竞争对手的增值点在于两侧设备都做，所以就更理解无线信号的各种特性，并从中获取更好的定位精度。但实际上对于其描述的“折射率”还是有点不太明白，这个概念应该是不准确的。无论是基站还是终端，都不可能掌握所谓的空口信道的“折射率”指标，这个折射指标也无法测量。更有可能的是，华为的基站可以在标准的空口物理层上提供“专有的”物理层特性描述，比如：如何协助自己或者终端选出信号传播的主要路径，从而对抗复杂的多径环境；或者利用基站或者终端上的相控阵技术（小编：由于尺寸和耗电量的天然限制，终端上部署多天线的可能性更低），可以更好地捕捉空口信号主径的到达角度AoA。这些方法可能是华为专有的，也可能是3GPP标准所定义的公开指标。后者可以保障华为基站系统下对接标准终端的定位性能，以及标准基站系统下对接华为终端的定位性能更好。
关于无线定位技术演进的内容其实很多，严格讲其实和现代体制下的移动通讯系统2G3G4G5G都不是一个细分类别，比如5G在定位性能上的改进，其实只是一种在通讯系统上的勉强耦合（小编：或者叫做寄生技术），还是松耦合，所以性能必有权衡和上限。严格讲，无线定位系统如果真的追求极致的定位性能，就不应该过分考虑其通讯性能，更不应该是移动通讯系统的附属技术。GNSS定位系统算是一个目标明确的无线定位系统，但也有其他问题…… 我们后边会有专门的介绍。所有这些关于无线定位技术的种种，单独开一个章节、文章甚至系列都不嫌多。只是对于汽车科技行业来说，类似无线技术细节关注者寥寥。所以小编在这里就言简意赅了，后续看章节发展需要再进行补充。
2. “华为将定位能力集成到拇指大小的芯片上，通过RTK技术和遍布全国的地基增强系统，实现“亚米级”（1米以内）的定位误差。”
——小编：RTK技术的民用因为规模部署和运营成本问题一直无法有效普及。小编记得一年半前北斗III正式上线运营的时候，有个院士在公开演讲提到了把RTK技术和5G的基站设备做到一个实体内的设想（小编：也许已经有人这么实现了，比如基站制造商华为），这样可以在不改变任何移动网络通讯流程的前提下，移动网络运营商就可以提供比较强悍的RTK修正GNSS网络定位结果的技术了（小编：当然对于目前的专业独立RTK服务运营商比如千寻会比较残酷）。华为的终端如果可以内嵌实现RTK功能，配置上对客户透明，即可以大幅度提升客户终端，包括手机和车载定位模块的定位精度，这是一定的。相当于大规模部署了RTK修正站。
当然，将这种内置RTK功能的终端直接对接现有的GNSS地基增强网络也是可行的。以上场景的有效前提都是终端所在位置的GNSS定位信号本身就还可以。
图六【huawei petal map-11.png】来自公众号文章，《华为发布Petal Maps：与人类想象力共振地图的边界》截图，URLhttps://mp.weixin.qq.com/s/o7JXk3YlocSWjrfz5y7pBg；
上图6画得不太准确，但基本传达了这个信息：内置RTK专用芯片的终端，可以从5G网络或者RTK服务运营商处直接获取GNSS的定位修正数据，从而实现更好的定位精度。
——小编：这部分的技术描述是我们开启这个系列的主要目标，后续会有专门篇幅介绍。其核心思想是，终端定位时，不仅仅依赖对于GNSS卫星伪距信号的位置计算，还需要通过对于星历的先验知识（小编：星历就是定义GNSS星座运行轨道和时间计划的定义书，是公开的），来计算来自哪颗GNSS卫星的伪距计算结果是可靠的，哪些是不可靠的，从而“估算”出终端最有可能出现的位置。这种技术应该是特别适合城市高大建筑物所构造的峡谷地形，解决类似场景下GNSS定位跑偏的痛点级别的问题。
4. “针对地库、隧道内这种场景，华为的超级VDR技术能够在设备信号减弱时自动开启，根据车辆的轮胎转速、方向盘角度，辅之以VDR算法，计算出车辆位置，保证车载导航在失去信号后很长一段时间里持续运作。”
——小编：针对汽车来说，轮速、方向盘角度和所处路网信息，都属于先验信息。是车辆自己不需要借助外界辅助条件即可知道的信息。特别是隧道场景，长距离的隧道内，即便没有无线定位信号，车辆也可以根据轮速和方向盘角度以及隧道内的路网拓扑结构，推算出当前时间点的具体位置。当然这是个随着时间累计而误差逐渐增加的测量过程，但对于车辆导航的辅助手段之一，足够。与之可以类比的是车载惯性器件（小编：大多数手持终端也有惯性器件IMU）也是一种不需要外界信息辅助的状态测量手段，但有效时段尺度更小，在毫秒ms级别。
5 . “华为的定位技术能够在GNSS卫星导航系统之外，综合利用WiFi、基站、蓝牙和传感器多种信号源辅助定位，实现毫秒级的响应速度，这足以应付地下车库、室内商场等各种容易产生信号缺失的复杂场景。”
——小编：先上一张知名分类图，
图七【huawei petal map-12.png】初始来源不详，从与非网文章《5G的高精度定位》截图获取，URL https://www.eefocus.com/communication/463840；
考虑到无线技术的发展历史沿革，在移动中，通讯的需求（小编：而非定位的需求）始终是促进无线技术发展的核心因素，而无线定位的业务需求一直既不明确也不旺盛，因此也就始终处于从属地位。再有上世纪末期GPS的全球普及，在很大的程度上缓解了10m左右的广域定位需求，因此可以看到从2G的GSM网络开始，一直到3G、4G网络的演进，一直徘徊在10m的精度不前，而且也始终无法进入室内环境（上图中的橙色圈和绿色圈）发挥作用。在这个点上，本文读者应该首先建立的技术概念是，虽然同是无线技术，但是“通讯”和“定位”业务对于无线网络基础技术的需求是完全不一致的，比如无线信道的带宽、调制方式甚至网络成型之后的基站布局、架设高度和密度等等这些物理层的参数和要素，很难做到两种业务的兼容……这就是为什么如果无线网络技术是以通讯业务为核心（也只能以通信业务为核心），也就很难同步照顾到更好的定位业务普及，结果就只能是个凑合，一代接着一代的凑合，直到现在这个问题已经无法再凑合下去了，可以这么说，基于地面公众无线网络PLMN体制的定位能力的短板甚至缺失，是当下阻挠自动驾驶进一步成熟的一个主要因素。
华为在这里选择的WiFi、蓝牙、UWB和异构传感器的定位备选做法，实际也是业内的普遍选择。针对不同的场景各自有各自的优势和局限，但普遍适用的终极定位技术现在依然是迷雾之中。
但技术进展当然不会裹足不前，上图7中左下角的“Future Standard Location Methods”始终一个明确的目标。我们会在下一期文章，安排一些篇幅介绍5G在R16阶段对于定位技术的考虑方法，以及华为在GNSS定位增强技术上的革新。感兴趣的读者，敬请期待！
备注：封面底图来自互联网搜索，URL资源，https://www.autoevolution.com/news/huaweis-navigation-app-gets-plenty-of-new-features-in-the-latest-update-161265.html#agal_0 ；
调查问卷
写在最后
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