雷達(dá)，用還是不用？ 自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)路徑紛爭(zhēng)又起
激光雷達(dá)就像是無用的闌尾?！睂?duì)于被其他公司視為自動(dòng)駕駛汽車“眼睛”的激光雷達(dá)，特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克卻一直嗤之以鼻。這次，馬斯克更進(jìn)一步，計(jì)劃棄用所有雷達(dá)傳感器。近日，馬斯克宣布，從今年6月開始，特斯拉北美市場(chǎng)的Model 3和Model Y車輛的輔助駕駛AutoPilot系統(tǒng)中，將放棄使用雷達(dá)傳感器，轉(zhuǎn)而聚焦攝像頭視覺為中心的AutoPilot解決方案，特斯拉計(jì)劃近日發(fā)布基于純視覺系統(tǒng)的全自動(dòng)駕駛FSD beta V9.0改進(jìn)版本。
與特斯拉截然不同的是，很多自動(dòng)駕駛公司以及汽車廠商采用的是“雷達(dá)＋視覺”綜合解決方案：或采用毫米波雷達(dá)，或采用激光雷達(dá)，或采用多種雷達(dá)組合為主的感知系統(tǒng)，再加上攝像頭等元器件來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能。特斯拉棄用雷達(dá)一事在國際車壇引發(fā)軒然大波，并引發(fā)業(yè)內(nèi)對(duì)于自動(dòng)駕駛技術(shù)路徑的激烈討論。
? 純視覺能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛嗎？
純視覺技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)在于，攝像頭獲取的視頻數(shù)據(jù)與人眼感知的真實(shí)世界最為相似，也最接近人類駕駛的形態(tài)。而且，在當(dāng)前激光雷達(dá)價(jià)格居高不下的情況下，僅使用攝像頭更容易控制成本。此次，特斯拉全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)FSD beta V9.0版已準(zhǔn)備就緒，其中只有攝像頭，而不再配備雷達(dá)。配裝這一版本的特斯拉車輛只依靠攝像頭視覺和智能處理技術(shù)來提供自動(dòng)駕駛主動(dòng)安全功能。
事實(shí)上，特斯拉方面去年曾透露正在研究一種“偽激光雷達(dá)”的新技術(shù)。該技術(shù)可以通過對(duì)攝像頭圖像的像素景深測(cè)算，在沒有激光雷達(dá)硬件的條件下，實(shí)現(xiàn)近似于激光雷達(dá)的距離探測(cè)精度，減少純視覺技術(shù)架構(gòu)與激光雷達(dá)之間的性能差異。近來有消息稱，特斯拉帶有激光雷達(dá)的測(cè)試車正在美國加州進(jìn)行路測(cè)，業(yè)內(nèi)人士推測(cè)，這并不代表特斯拉將采用激光雷達(dá)，而可能是通過激光雷達(dá)來訓(xùn)練、驗(yàn)證視覺算法，以實(shí)現(xiàn)其以視覺方案替代激光雷達(dá)方案的目標(biāo)。
“特斯拉之所以不采用激光雷達(dá)，一方面是激光雷達(dá)目前相對(duì)成本較高，而特斯拉要千方百計(jì)控制整車成本；另一方面是特斯拉擁有自研的算力芯片和平臺(tái)，可以用算法在一定程度上彌補(bǔ)視覺感知的短板?！闭憬悄芙煌ㄑ芯恐行难芯繂T程軼男向《中國汽車報(bào)》記者介紹。
在美國，多家機(jī)構(gòu)對(duì)特斯拉放棄雷達(dá)感知的自動(dòng)駕駛方案表示擔(dān)憂，已經(jīng)有一些機(jī)構(gòu)和媒體下調(diào)了對(duì)特斯拉相應(yīng)車型的評(píng)級(jí)。其中，美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)（IIHS）取消了2021款特斯拉Model 3“首選安全車型＋”稱號(hào)；美國《消費(fèi)者報(bào)告》宣布，不再將2021款特斯拉Model 3列為“首選車型”。
“在自動(dòng)駕駛的視覺感知模塊中，從L2級(jí)自動(dòng)駕駛開始，就需要感知算法的加入，這就涉及到不同的傳感器來提供不同的信息?！弊詣?dòng)駕駛技術(shù)專家嚴(yán)鴻生告訴《中國汽車報(bào)》記者，目前特斯拉自動(dòng)駕駛功能仍處于L2級(jí)，在這一階段理論上是可以通過純視覺感知來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槠嚨鸟{駛責(zé)任主要還是由人類駕駛員承擔(dān)。但如果升級(jí)到L4級(jí)高級(jí)別自動(dòng)駕駛，純視覺感知將力不從心，必須使用包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等多傳感器組合的方式來保證行駛安全。
? 激光雷達(dá)能否舍棄？
實(shí)際上，在“雷達(dá)＋視覺”方案中，大部分企業(yè)都采用了激光雷達(dá)傳感器，例如Waymo、通用汽車、奧迪等，蔚來、小鵬等造車新勢(shì)力企業(yè)均在看家車型上配備了激光雷達(dá)。
“之前特斯拉沒有采用激光雷達(dá)，的確是因?yàn)榧す饫走_(dá)的價(jià)格較高，所以才想通過自己的算法加視覺感知的方式來替代。”程軼男介紹道，僅在5年前，自動(dòng)駕駛可選用的64線激光雷達(dá)單價(jià)約在8萬美元（約合人民幣51萬元）到10萬美元（約合人民幣64萬元），這個(gè)價(jià)格甚至超過了一輛特斯拉新車的價(jià)格，特斯拉自然不會(huì)選用。如今，96線激光雷達(dá)的單價(jià)已經(jīng)降到2萬余元人民幣。而車載攝像頭的價(jià)格在30美元（約合人民幣190元）左右，相對(duì)成本更為低廉，即使一輛車上用十幾個(gè)攝像頭也才約2000多元人民幣。
“但是，純視覺方案的技術(shù)難度要遠(yuǎn)高于使用激光雷達(dá)，面對(duì)復(fù)雜多變的自動(dòng)駕駛行駛環(huán)境，需要強(qiáng)大的算力平臺(tái)和更強(qiáng)的算法才可以，這也需要數(shù)據(jù)的積累，特斯拉在美國用激光雷達(dá)路測(cè)應(yīng)該就是收集數(shù)據(jù)，提升視覺方案辨識(shí)的靈敏度?！蔽靼补I(yè)大學(xué)微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室工程師魏冬在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)說，在目前階段，特斯拉的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不用激光雷達(dá)感知也沒有多大問題。
在一些車企看來，激光雷達(dá)是必不可少的，只用純視覺方案可能出現(xiàn)失誤的概率較高。包括蔚來汽車、小鵬汽車、華為等企業(yè)都曾公開表示支持激光雷達(dá)以及組合感知技術(shù)的應(yīng)用?！凹す饫走_(dá)是比視覺算法更好的技術(shù)，攝像頭再高清，也不是特別擅長(zhǎng)識(shí)別距離、高度、寬度；而激光雷達(dá)，尤其是128線高清激光雷達(dá)的成本已經(jīng)大幅降低，再加上4D毫米波雷達(dá)和攝像頭的組合，能為自動(dòng)駕駛帶來更清晰的辨別能力，以及更安全的自動(dòng)駕駛保證。”華南理工智能感知與控制工程研究中心研究員張睿林向《中國汽車報(bào)》記者介紹道，目前我國國內(nèi)主流車企基本都采用激光雷達(dá)或由激光雷達(dá)為主的組合感知系統(tǒng)，安全性更高。
“毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)可以提供更多數(shù)據(jù)，尤其是在能見度較低的情況下，包括在夜間或惡劣天氣中，組合式感知系統(tǒng)有明顯優(yōu)勢(shì)?！眹?yán)鴻生說，不同車企采取的不同感知技術(shù)路線，一般主要是取決于應(yīng)用環(huán)境，就是應(yīng)該按照?qǐng)鼍皝矶x自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)，如在高速公路上的自動(dòng)駕駛是一種場(chǎng)景，而在城市道路中的自動(dòng)駕駛是另一種場(chǎng)景，不能一概而論。
? “雷達(dá)＋視覺”不是更“香”嗎？
總的來說，相比純視覺方案，“雷達(dá)＋視覺”方案的優(yōu)勢(shì)是監(jiān)測(cè)的距離更長(zhǎng)、精度更高、響應(yīng)更快，且不受環(huán)境光影響。其對(duì)三維信息的處理，例如物體大小、移動(dòng)速度的計(jì)算都有著非常優(yōu)異的表現(xiàn)。與特斯拉為代表的純視覺感知方案相比，更多汽車廠商顯然更青睞“雷達(dá)＋視覺”解決方案，各種雷達(dá)新技術(shù)層出不窮。
近日，上汽集團(tuán)宣布將在R汽車首款旗艦車型ES33上使用4D成像毫米波雷達(dá)。與此同時(shí)，華為、傲酷雷達(dá)等近期也發(fā)布了4D成像毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。在國際供應(yīng)商層面，大陸集團(tuán)的首款4D毫米波雷達(dá)ARS540將于明年量產(chǎn)，其基于賽靈思多核高性能計(jì)算平臺(tái)研發(fā)，最大探測(cè)距離為300米。采埃孚的長(zhǎng)距離PREMIUM 4D成像毫米波雷達(dá)也已斬獲上汽集團(tuán)訂單，將于2022年正式向上汽集團(tuán)供貨。
“與以往的普通毫米波雷達(dá)相比，4D毫米波雷達(dá)是在探測(cè)距離、方位以及速度三個(gè)維度信息的基礎(chǔ)上，增加了高度信息，可以有效地解析空中的天橋、路牌，和地面的減速帶、金屬井蓋等目標(biāo)的輪廓、類別，可以識(shí)別更細(xì)小的物體、靜止物體或者橫向移動(dòng)的物體等?！蔽憾硎荆壳?D毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離最遠(yuǎn)可達(dá)500米，超過普通毫米波雷達(dá)，可以在特定場(chǎng)景中取代激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的主傳感器。
與此同時(shí)，激光雷達(dá)依然熱度不減。在今年上海車展上亮相的蔚來首款轎車ET7上，已經(jīng)安裝了激光雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百米的遠(yuǎn)距離高清探測(cè)。長(zhǎng)城WEY摩卡SUV等新車型，采用了體積更小、掃描速度更快的新型固態(tài)激光雷達(dá)。此外，多種雷達(dá)組合為主的車型也有不少，如小鵬P5的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，使用了由2個(gè)144線激光雷達(dá)、5個(gè)毫米波雷達(dá)、12個(gè)超聲波雷達(dá)、13個(gè)高清攝像頭和1組高精度定位單元組成的超強(qiáng)感知傳感器，探測(cè)距離150米。而極狐阿爾法S華為HI版上搭載了華為自動(dòng)駕駛方案ADS，包括3個(gè)96線車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)、6個(gè)毫米波雷達(dá)、13個(gè)超聲波雷達(dá)、12個(gè)攝像頭。
“無論是4D成像毫米波雷達(dá)還是激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)以及多種雷達(dá)組合的感知系統(tǒng)，目的都是為了使感知性能更強(qiáng)，使自動(dòng)駕駛車輛更安全?！睆堫Ａ直硎荆m然不同自動(dòng)駕駛技術(shù)方案的感知方式都是硬件與軟件結(jié)合，都需要較強(qiáng)的算力平臺(tái)來處理感知信號(hào)，但采用視覺感知系統(tǒng)需要進(jìn)一步提升算力平臺(tái)性能。選擇自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)要綜合考量多種因素，“不能只看價(jià)格來定，保證自動(dòng)駕駛安全才是選擇感知系統(tǒng)的第一要義?！睆堫Ａ终f。