Achter de kaarten van TomTom: een zee van data, continue updates en rekenkracht in de cloud

Van autonome wagens tot toepassingen in Microsoft Azure: de kaarten van TomTom winnen na de hoogdagen van het GPS-toestel alleen maar aan relevantie. Hoe converteert het bedrijf triljoenen datapunten tot een geavanceerde kaart?

Continuous delivery, tonnen rekenkracht in de cloud, big data en AI: TomTom omarmt alle belangrijke trends in de IT-wereld. We praten met Pascal Clarysse, VP Engineering bij het bedrijf, over de manier waarop de kaartenspecialist technologie omarmt om de gedetailleerde kaarten van morgen te bouwen.

Streetview in de eighties

Eind jaren ’80 al bolde er een grijs busje door de straten van Amsterdam, uitgerust met videocamera’s en cassettes nam de high tech-bestelwagen beelden op van de omgeving. Die werden geanalyseerd en gebruikt om de kaarten van Tele Atlas en later TomTom van de nodige informatie te voorzien. Vandaag stuurt TomTom nog steeds wagens de baan op, al is de definitie van high-tech drastisch veranderd.

“De auto’s zijn uitgerust met camera’s, lidar, erg nauwkeurige GPS en inertiesensoren om de omgeving accuraat vast te leggen”, zegt Clarysse. “De camera legt meer dan 5 miljard pixels per kilometer vast en de lidar neemt meer dan 700.000 datapunten per seconde op. Aan boord zit een interne computer die dagelijks één terabyte aan data verwerkt.” Samen analyseren de wagens van TomTom jaarlijks meer dan drie miljoen kilometer.

Big data met een hoofdletter

Dat is veel, maar bijlange niet genoeg. “Wereldwijd is er meer dan 69 miljoen kilometer aan weg”, weet Clarysse. “Om dat allemaal gedetailleerd in kaart te brengen en wijzigingen in de realiteit te detecteren, hebben we dus ook andere methodes nodig.” De data van de wagens wordt zo aangevuld met data van gebruikers van TomTom-producten. “Om je een idee te geven, in een stad als Parijs is één op zes van de wagens geconnecteerd met onze servers. Dagelijks halen we 3,5 miljard kilometer aan data binnen van 48 triljoen anonieme datapunten. Dat doen we al een tiental jaar en is een heel rijke bron aan informatie.”

Dagelijks halen we 3,5 miljard kilometer aan data binnen van 48 triljoen anonieme datapunten.

Pascal Clarysse, VP Engineering TomTom

Big data bij TomTom is dus echt wel big. De kaartenspecialist gebruikt de gegevens om verschillende kaarten up-to-date te houden en te verbeteren. “De SD Map is de standaardkaart. Daarmee kunnen gebruikers navigeren. Ze bevat adressen, points of interest en zelfs 3D-gegevens om de gebruikerservaring te verbeteren. Daar bovenop komt de Live Map. Die combineert de SD-kaart met data van het verkeer.”

Een trapje hoger sleutelt TomTom aan de ADAS Map. Clarysse: “Die kaart is gedetailleerder en bevat gegevens om bestuurdersassistentiesystemen te ondersteunen. Denk aan snelheidsbeperkingen, de hellingsgraad van een weg of waarschuwingen voor scherpe bochten, zodat een wagen of vrachtwagen al vooraf vaart kan minderen.” Tot slot is er de HD Map. Die is in volle aanbouw en bevat details tot op twee centimeter nauwkeurig en moet toekomstige zelfrijdende wagens ondersteunen.

Slimme verwerking

Om de kaarten te voeden, moet TomTom natuurlijk de talrijke datapunten verwerken. Voor de verwerking combineert TomTom Apache Spark met AI. “Zo halen we uit de data een beeld van de realiteit.” Clarysse geeft een eenvoudig voorbeeld. “Op onze kaart zien we misschien dat een straat verkeer in twee richtingen toelaat. Als de data dan op een bepaald moment aangeven dat er geen verkeer meer passeert in een één richting, dan wordt de kaart aangepast.” In de praktijk worden dergelijke aanpassingen indien nodig ook nog manueel gecontroleerd.

Voor de meer gedetailleerde kaarten gaat de toepassing van AI verder. “AI is essentieel geworden voor ons”, zegt Clarysse. “Uit de punten en beelden die we verzamelen, extraheert AI features voor de kaart.” Denk daarbij voor de HD Map aan zaken als bomen, vluchtheuvels, voetpaden of drempels. Waar de videocassettes uit de jaren ’80 nog manueel werden geïnterpreteerd, is dat vandaag simpelweg onhaalbaar.

“Geavanceerdere wagens registeren bovendien steeds meer data”, merkt de expert op. “Wagens met camera’s aan boord kunnen bijvoorbeeld borden en lijnmarkeringen vastleggen. Ook die data gebruiken we, gecombineerd met luchtfoto’s.” Tot slot werkt TomTom vandaag samen met partijen als Uber, waar chauffeurs snel wijzigingen kunnen doorgeven.

Kaarten als software

Al die data creëert verwachtingen bij de gebruikers. “Klanten verwachten dat kaarten bijna realtime up-to-date zijn.” Daartoe bouwde TomTom een nieuw productieplatform. “We behandelen de kaarten als software”, zegt Clarysse. “Vroeger werkten we heel batch-georiënteerd. Vandaag voegen we een wijziging direct toe en voeren we meteen automatisch alle kwaliteitschecks uit om de kaart consistent te houden. Als alles goed gaat, wordt een aanpassing in enkele seconde doorgevoerd.”

Aan aanpassingen geen gebrek. “We werken volgens het principe van continuous delivery. Per seconde ontstaan verschillende nieuwe releases van de kaart. Op ieder moment zijn we klaar om de kaart als afgewerkt product beschikbaar te stellen.” In de praktijk gebeurt dat aan een meer gestaag tempo. “Eén a twee keer per week publiceren we ook effectief een update, maar ons systeem is klaar voor meer”, aldus Clarysse.

De infrastructuur die de hele organisatie ondersteunt, staat in de cloud. TomTom werkt samen met zowel AWS als Azure. “Om de dagelijkse wijzigingen te detecteren en door te voeren, gebruiken we een cluster met 500 nodes in de cloud”, zegt Clarysse. “Iedere node heeft een processor met 16 cores en 112 GB RAM.

Van auto’s tot Azure

Ondanks de teruggang van het klassieke GPS-toestel in de wagen, produceert TomTom zijn meest geavanceerdere kaarten tot nu toe. “Vandaag is er natuurlijk nog wel de applicatie voor de smartphone”, licht Clarysse toe. “Verder produceren we nichetoestellen, bijvoorbeeld voor motorrijders, en ook verkopen we ook nog steeds losse navigatiesystemen voor in de auto. Andere grote klanten zijn Uber, Verizon en Microsoft. Bing Maps is bijvoorbeeld gebouwd op kaarten van TomTom.”

Via Azure bereikt TomTom dan weer een heleboel andere kleinere toepassingen. “Wie een app bouwt en een kaart nodig heeft, gebruikt onze API. Je staat er van verstelt hoeveel applicaties beroep doen op kaarten. Van zodra je geografische gegevens nodig hebt zoals een adres, komen de data van pas.”

Op termijn ligt de ambitie bij de zelfrijdende wagens met de HD-kaarten, maar op de weg daarnaartoe is vooral de ADAS-kaart belangrijk. Naarmate wagens meer autonoom kunnen doen, krijgen ze meer sensoren aan boord. Die voeden op hun beurt de steeds hongerige kaartenmachine van TomTom. De achterliggende infrastructuur is vandaag in ieder geval klaar om de evolutie te ondersteunen, met steeds nauwkeurigere en frequenter geüpdatete kaarten.