激光雷達(dá)：自動(dòng)駕駛的另一仗

『激光雷達(dá)是自動(dòng)駕駛汽車的核心傳感器,能夠彌補(bǔ)攝像頭在精度、穩(wěn)定性和視野方面的局限性。目前車載激光雷達(dá)已經(jīng)到了比拼量產(chǎn)能力的階段,誰(shuí)更具成本優(yōu)勢(shì),誰(shuí)將占領(lǐng)市場(chǎng)』

近期,激光雷達(dá)最近又火“出圈”了。先是馬斯克因?yàn)榧す饫走_(dá)與何小鵬打口水仗,再是北汽新能源副總經(jīng)理、ARCFOX BU總裁于立國(guó)宣布明年將推出搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型。有趣的是,在汽車圈動(dòng)作不斷的華為開(kāi)始密集釋放關(guān)于量產(chǎn)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的消息,在廣州車展期間,華為智能汽車解決方案BU總裁王軍表示,華為的激光雷達(dá)已經(jīng)成車企搶購(gòu)的爆品。

“高冷”的車載激光雷達(dá)讓整個(gè)新能源以及高級(jí)別自動(dòng)駕駛行業(yè)有了新的“熱點(diǎn)”。

激光雷達(dá)上車,將成高級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車標(biāo)配?

是否需要搭載激光雷達(dá),一直是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。

那么自動(dòng)駕駛怎么實(shí)現(xiàn)的呢?簡(jiǎn)單的說(shuō),就是給車加上智能駕駛模塊,再連上通信網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)模塊主要有三大核心功能:環(huán)境感知—計(jì)算決策—控制執(zhí)行,分別對(duì)應(yīng)于人的「眼睛-大腦-神經(jīng)」。

而對(duì)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō),環(huán)境感知處于重要地位。在自動(dòng)駕駛架構(gòu)中,感知被比作為汽車的“眼睛”,包括車載毫米波雷達(dá)、車載激光雷達(dá)和車載超聲波雷達(dá)等雷達(dá)系傳感器,以及車載攝像頭等視覺(jué)系傳感器。

在目前,關(guān)于感知基本可以分為兩種不同路徑:第一種視覺(jué)方案派,以攝像頭為主要工具,配合毫米波雷達(dá)等低成本元件組成;第二種便是雷達(dá)方案派,由激光雷達(dá)主導(dǎo),配合攝像頭、毫米波雷達(dá)等組成。

兩種方案哪種更合適?

車載攝像頭的主要優(yōu)點(diǎn)在于其分辨率高、成本低,人眼能夠快速捕捉海量信息,攝像頭也能夠獲取豐富的信息,但和人眼一樣受視野和環(huán)境影響。一個(gè)單目攝像頭最多能捕捉到50°范圍內(nèi),能觀察的距離有限;在夜晚和雨雪等惡劣天氣下攝像頭的性能會(huì)迅速下降。

激光雷達(dá)彌補(bǔ)了攝像頭環(huán)境信息感知的不足,其最大優(yōu)勢(shì)在于能夠利用多譜勒成像技術(shù),創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像。通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差和相位差確定距離,并利用此過(guò)程中收集到的目標(biāo)對(duì)象表面大量密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息,快速得到出被測(cè)目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù),以達(dá)到環(huán)境感知的目的。

相對(duì)攝像頭來(lái)說(shuō),激光雷達(dá)能有效識(shí)別分辨平面和立體,得到相對(duì)完整的空間信息,同時(shí)探測(cè)精度、信息豐富程度和對(duì)外界的實(shí)際感知都更強(qiáng)大,但由于激光雷達(dá)屬于精密儀器,頭部企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域都有多年的深耕和積累,且成熟的產(chǎn)品具備很高的精度,導(dǎo)致激光雷達(dá)成本較高、價(jià)格更貴。

對(duì)于以特斯拉為代表的純視覺(jué)方案擁護(hù)者而言,商業(yè)成本是一個(gè)重要的考量因素,安裝昂貴的激光雷達(dá)會(huì)明顯提高單臺(tái)汽車的售價(jià)。特斯拉認(rèn)為,人類通過(guò)視覺(jué)收集信息+大腦處理信息的方式進(jìn)行安全駕駛,意味著自動(dòng)駕駛也能通過(guò)同樣視覺(jué)感知+算法決策來(lái)實(shí)現(xiàn),其堅(jiān)持以圖像識(shí)別為主導(dǎo),通過(guò)覆蓋全車的攝像頭+超聲波傳感器和前置雷達(dá)以實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛場(chǎng)景。

對(duì)于以主流自動(dòng)駕駛廠商為代表的激光雷達(dá)擁護(hù)者,把系統(tǒng)的安全可靠性排在首位,認(rèn)為實(shí)現(xiàn)這一方向的方式就是融合各個(gè)性能的傳感器,以彌補(bǔ)不同類型的技術(shù)漏洞。采用激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛廠商一般選擇配置1-3個(gè)激光雷達(dá),用于障礙物和移動(dòng)車輛檢測(cè),同時(shí)在車四周環(huán)繞成本相對(duì)較低的低線束激光雷達(dá)或毫米波雷達(dá)進(jìn)行視野補(bǔ)充。

在今年發(fā)布的全新一代奔馳 S 級(jí)上,激光雷達(dá)也成了一個(gè)被看重的硬件:搭載了5個(gè)毫米波雷達(dá)、1個(gè)前視雙目攝像頭、6個(gè)攝像頭,還有12個(gè)超聲波雷達(dá),而為了高階自動(dòng)駕駛,在車頭處還配備 1 個(gè)激光雷達(dá),以實(shí)現(xiàn)L3級(jí)自動(dòng)駕駛。BBA們的堅(jiān)持,讓汽車圈有著一種觀點(diǎn):不管是作為主傳感器,還是作為安全冗余備份,激光雷達(dá)將是汽車實(shí)現(xiàn)L3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛不可或缺的傳感器。

激光雷達(dá)上車國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力嘗鮮,ARCFOX極狐HBT或率先量產(chǎn)

毋庸置疑,成本是制約激光雷達(dá)普及的主要原因。由于國(guó)外技術(shù)公司的長(zhǎng)期壟斷,搭載激光雷達(dá)的汽車價(jià)格居高不下,這讓全無(wú)人駕駛出租車公司成為其主要買家,而普通消費(fèi)者對(duì)該車型的購(gòu)買則鳳毛麟角。

然而,這個(gè)趨勢(shì)正在逆轉(zhuǎn)。

華為輪值董事長(zhǎng)徐直軍曾對(duì)外分享了華為上車的宏圖,明確表示,華為要造激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等智能汽車核心傳感器,打造新的傳感器生態(tài)。

華為方面表示,ADS“高階”自動(dòng)駕駛方案將采用L4級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)打造,使用2到3個(gè)車規(guī)級(jí)100線混合固態(tài)的激光雷達(dá),配合十幾個(gè)攝像頭和6個(gè)毫米波雷達(dá),絲毫不輸L4級(jí)無(wú)人出租車。“L4當(dāng)L2用”的不計(jì)成本的規(guī)劃,可能是讓自動(dòng)駕駛更快落地的路線之一。

華為智能汽車解決方案BU總裁王軍更是放出一個(gè)重磅消息:華為有1萬(wàn)人在造激光雷達(dá)。目標(biāo)是短期內(nèi)迅速開(kāi)發(fā)出 100 線的激光雷達(dá)。并且在未來(lái)將激光雷達(dá)的成本降低至200美元(約 1390 元人民幣),甚至是100美元(約 695 元人民幣)。

除了關(guān)注價(jià)格和車規(guī)外,激光雷達(dá)真正要進(jìn)入量產(chǎn)車,智能化和軟件感知算法將是更大的挑戰(zhàn)。對(duì)于自動(dòng)駕駛環(huán)境感知,傳感器硬件通常只完成了數(shù)據(jù)收集的工作,要真正獲取交通參與者方位、類別、速度、姿態(tài)等信息,必須經(jīng)過(guò)感知算法的實(shí)時(shí)計(jì)算分析。感知算法的優(yōu)劣直接決定對(duì)交通參與者的檢出率、感知準(zhǔn)確度和感知距離。如果感知算法性能不足,即使雷達(dá)硬件線數(shù)再高,也無(wú)法獲得優(yōu)質(zhì)的感知結(jié)果,所以說(shuō)感知算法是激光雷達(dá)感知系統(tǒng)的“第二個(gè)核心”。而這也正是華為的優(yōu)勢(shì)所在。

與此同時(shí),國(guó)內(nèi)很多汽車主機(jī)廠也在近期公布了激光雷達(dá)上車的方案:廣州車展上,小鵬汽車公布了下一代自動(dòng)駕駛架構(gòu)的軟硬件升級(jí)計(jì)劃,并稱將在2021年,率先在全球推出首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)智能電動(dòng)汽車。蔚來(lái)汽車也表示,激光雷達(dá)有可能出現(xiàn)在未來(lái)的全新純電動(dòng)轎車中。

而ARCFOX極狐更是近乎官宣激光雷達(dá)車型即將上市。在世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)“互聯(lián)網(wǎng)汽車烏鎮(zhèn)夜話”論壇上,北汽新能源副總經(jīng)理、ARCFOX BU總裁于立國(guó)透露:“ARCFOX極狐和華為聯(lián)合打造的ARCFOX極狐最新款產(chǎn)品HBT將明年上市。新車搭載3顆96線激光雷達(dá)、6個(gè)毫米波雷達(dá)、12個(gè)攝像頭、13個(gè)超聲波傳感器,華為提供的芯片算力達(dá)到352萬(wàn)億次每秒。”這番發(fā)言更是坐實(shí)了華為激光雷達(dá)上車的傳言,華為此前關(guān)于自動(dòng)駕駛的方案將在HBT車型上率先落地。

關(guān)于自動(dòng)駕駛路線選擇的爭(zhēng)議由來(lái)已久,目前看,盡管高級(jí)別自動(dòng)駕駛距離落地仍有一段時(shí)間,但隨著明年ARCFOX極狐、小鵬等激光量產(chǎn)車型的競(jìng)相上市,這必將助推激光雷達(dá)市場(chǎng)的快速成長(zhǎng),激光雷達(dá)未來(lái)可期。“激光雷達(dá)的制造商變多了,更多車廠開(kāi)始使用激光雷達(dá),這可能比討論技術(shù)路線更有說(shuō)服力。”知名業(yè)內(nèi)人士表示,“實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。