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沒有激光雷達,算真智駕?

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一輛車,如果頭頂上不長出一個鼓包,哪里好意思自稱高階智駕?


▲車頂鼓包,已成汽車智能化的新標簽

那個鼓包不好看,還有點影響氣動性,但里面確實有貨,藏著一顆價格不菲的激光雷達。按理說,現在的技術完全可以把激光雷達裝在前風擋內,但各廠商還是堅持包子有肉放在褶上——不給你一個鼓包,怕你不知道馬王爺長了三只眼。

這玩意兒真的是個智駕神器嗎?

幾顆激光雷達才夠用?

各廠商的智駕,硬件上要分出若干版本。

低端版本是給便宜車用的,通常是“攝像頭+毫米波雷達”組合。

如果你想顯得像個內行,必須學會幾句行業黑話。比如跟4S店的銷售聊,隨口就能點評:

你這款車只有10V5R,勉強也就能跑個高速NOA吧,想跑市區端到端,一個L是最起碼的。

透個底:V是攝像頭,R是毫米波雷達,L就是激光雷達。


▲各廠商智駕通常會區分多個版本

很多人一看車頂上有鼓包,就激動得嚷嚷:這車真牛,智駕硬件拉滿,閉眼都能開。

車頭頂著一顆激光雷達算什么高級?說句不好聽的,這叫顧頭不顧腚。

乾崑智駕ADS 4參數圖片)發布會上,華為智能汽車解決方案BU CEO靳玉志講了一個事兒,說某人開著問界M9衣錦還鄉,回農村老家給親戚朋友炫耀智駕,結果倒車掉進了稻田。

你看,車屁股上又有攝像頭又有超聲波雷達(俗稱倒車雷達)又有毫米波雷達,白裝了一堆傳感器,智駕系統卻跟睜眼瞎一樣,倒車說掉坑就掉坑。

華為為此特意開發了一種固態激光雷達,可以裝在車尾和車身兩側,說是可以避免車子掉坑里,還能探測到周邊的石頭、桿子和掛在墻上的消防箱、水管之類的東西,避免撞上。


▲后向激光雷達能探測“負向障礙物”

換句話說,在裝這種固態激光雷達之前,車周圍的坑和這些亂七八糟的東西,智駕系統很可能是監測不到的。

現在的高端智駕,除了探路用的前向遠距激光雷達,還要另外加一到幾顆不等的固態激光雷達(技術所限,目前探測距離有限)來“補盲”。可見1L(車頭一顆)只是起步,2L(車尾加一顆)湊合能倒車,4L(車身兩側各加一顆)勉強算是能把周圍看明白。

如果一顆L都沒有,車主有放手使用智駕的底氣嗎?

不得不說,激光雷達確實高級,探測精度沒話說,但它也有缺陷;便宜的毫米波雷達精度是差點意思,但也有超越激光雷達的獨門絕技。

毫米波雷達的是與非

上篇重點說過了智駕傳感器中的攝像頭,優點是能看得很仔細,形狀、大小、顏色、紋理、距離之類的信息都能收集到,作用類似于人眼。缺點也很明顯,就是受光線和天氣影響大,天黑了看不清、強光逆光看不清、雨雪霧天看不清。

毫米波雷達簡直就是攝像頭的神仙伴侶,天生一對。

攝像頭是“被動傳感器”,光線差了眼神就不好使;毫米波雷達是“主動傳感器”,自己不停發射毫米波(波長1~10毫米的電磁波),再靠接收反射回波來探索周邊世界。


▲毫米波雷達是“主動傳感器”

毫米波雷達的工作和光照條件沒半毛錢關系,什么白天和黑夜、強光和逆光,一點不影響它正常干活兒,根本不存在“白天不懂夜的黑”。

毫米波雷達還有另一個絕活兒,就是穿透力超強,遇到雨、雪、霧、霾之類,幾乎可以當它們不存在。

所以,毫米波雷達可以“全天侯”正常工作

毫米波雷達能精準捕捉到物體的方位、距離和速度,追蹤動態目標的能力很強。

現在L2級輔助駕駛中的ACC(自適應巡航)、FCW(前方碰撞預警)、AEB(自動緊急剎車)、LCA(變道輔助)之類,主要靠毫米波雷達。

但是,毫米波雷達的缺陷和優點一樣突出。

一是分辨率低,容易把相鄰的兩個目標混為一談,比如有幾個行人組團過馬路,毫米波雷達可能區分不開,看成是“一團東西”。

二是成像能力差,毫米波雷達返回的是“稀疏點云”或目標點,不是圖像,換句話說,只能發現“有東西”,但不能確定“是什么”。


▲毫米波雷達的探測精度不高

三是容易忽略靜態目標。比如前方有輛故障車停在路上,毫米波雷達可能視而不見。

毫米波雷達擅長追蹤動態目標,幾乎不受光線和氣候條件影響,和攝像頭打配合簡直再合適不過。這兩種傳感器的采購價都比較便宜,貴的幾百塊,便宜的只要幾十塊,所以,基礎版的智駕多用“攝像頭+毫米波雷達”的“VR組合”。

“VR組合”在路況好時可堪一用,比如風和日麗的時候跑在高速公路上,你“智駕”一下還是靠譜的。但面對復雜路況時,“攝像頭+毫米波雷達”就力不從心了。

裝備了毫米波雷達的特斯拉Autopilot,發生過多起撞到路上靜止車輛的事故,暴露了毫米波雷達在識別靜態目標上的缺陷。


▲毫米波雷達容易忽略靜態目標(圖來自網絡)

3月底的一個深夜,一輛小米SU7在高速施工路段撞上水泥隔離樁,這起慘烈車禍也凸顯了“VR組合”的重大隱患。

攝像頭夜間識別能力差,毫米波雷達容易忽略靜止物,在面對夜幕下的隔離樁時,“VR組合”選擇了放棄,三個年輕人在絕望中失去了生命。

普通毫米波雷達是3D,意思是只能提供目標物“方位+距離+速度”信息;這兩年又在研發4D毫米波雷達,增加了垂直方向的信息,可以像激光雷達一樣掃描出三維圖像。


▲4D毫米波雷達可以“成像”

雖然分辨率還是比激光雷達差很多,但4D毫米波雷達能“全天候工作”,價格也便宜,看上去很有前途的樣子。

激光雷達:明珠還是闌尾?

行業公認,目前智駕感知硬件的最優方案是VRL,“攝像頭+毫米波雷達+激光雷達”組合。理由很簡單,各種傳感器都有缺陷,多加一種就能多一重保險。

只有特斯拉特立獨行,從2021年起執意搞“純視覺”,只用攝像頭,索性連毫米波雷達也不要了。

別人家把激光雷達當成掌上明珠,馬斯克卻說“激光雷達昂貴、丑陋、沒有必要”,汽車裝上激光雷達,“就像人身體中長了一堆闌尾”。


▲馬斯克多次發表“激光雷達無用論”

但大多數行業大佬還是表態說,激光雷達是為安全兜底的。比如理想汽車的李想就說,如果馬斯克在中國跑幾趟夜間高速,也會選擇至少保留一顆前激光雷達。

確實如此,激光雷達也是主動傳感器,靠自己發射近紅外激光去探索周邊,即便在伸手不見五指的黑暗中,它的工作也不受半點影響。

而且,激光雷達是一種“成像雷達”,可以掃描出周邊環境的三維圖像。換句話說,它不但能探測出周邊有多少物體,還能知道這些物體離自己有多遠,而且能看出這個物體的立體形狀。


▲激光雷達能掃描出三維圖像

是的,激光雷達探測到的是一個立體環境,這點也比攝像頭強。攝像頭看到的是平面圖像,物體之間的空間關系是靠算法估算出來的,精確度不是一個水平。

這還不算,激光雷達的精度還挺高,小目標也能盡收眼底,路上的坑坑洼洼、小貓小狗能看到,路沿、錐桶、臺階能看到,路面上那些形形色色的掉落物也能看到。

毫米波雷達容易忽略的靜態物體,激光雷達也不會視而不見。

說到這里,聯想起小米SU7的深夜高速車禍,如果有顆激光雷達,確實有望及時探明路況,避免生死碰撞。

當然,激光雷達也有一些缺陷,比如會受雨、雪、霧的干擾,在某些天氣條件下探測距離受限;比如感知不到顏色、文字等信息;比如在某些復雜場景下也會出現誤判等。

小鵬汽車近來也向“純視覺路線”靠攏,一個高管近日公開說“激光雷達看得遠是個偽命題”。主要理由是激光雷達看遠處(比如200米以上)時,精度明顯下降,導致對輕質物體(如塑料袋)與危險目標(如橫穿電瓶車)的區分能力大幅下降。

雖有爭議,但激光雷達在感知三維空間、精準識別各種障礙物方面的能力,在業內還是公認的,尤其在夜間探測、低矮障礙物識別(如井蓋、石塊)及不常見異形目標檢測(如馬車)中的優勢仍不可替代。

融合感知是共識

馬斯克特立獨行,在智駕上率先搞起“純視覺”,倚仗的是特斯拉強大的算法。

理論上,只要算法夠牛,就能彌補攝像頭在感知能力上的種種缺陷,不用雷達問題也不大。

傳感器是智駕的“眼睛”,算法是智駕的“大腦”,按馬斯克的說法,眼神兒偶爾不好使不要緊,只要腦子夠靈活就行。

但開車畢竟是高風險行為,搞不好就會出人命,所以,行業還是比較謹慎,公認“攝像頭為主、多傳感器冗余”是最靠譜的方案,也就是所謂“融合感知”。

攝像頭(V)最像人眼,看到的信息最豐富,就充當主角;毫米波雷達(R)能精確追蹤動態目標,又不受天氣條件影響,是攝像頭的得力幫手;激光雷達(L)在夜間和復雜環境下也能看得很精準,可以充當安全感知的最后一道防線。

其實,明眼人都清楚,激光雷達之所以惹爭議,最大的毛病就是:太貴了。

2017年的時候,激光雷達還要7萬多美元一顆,頂在車頂上好大一坨,也難怪馬斯克說它“昂貴、丑陋”;當特斯拉決定走純視覺路線的時候,單顆激光雷達的售價也在2000美元以上,裝到車上確實也明顯拉高成本,不劃算。


▲早期的激光雷達體積大、價格昂貴

中國企業下場大造激光雷達以后,這玩意兒的價格大跳水,現在一顆也就兩三千人民幣,據說很快就能進入千元級別。

不光是價格便宜了,模樣也越來越精巧,性能還越來越強。


▲激光雷達正在走向普及

時過境遷,站在現在這個時間節點上,馬斯克也未必會選“純視覺”方案。

如果你真的特別想嘗試智駕,又特別在意安全,在選車時,最好選一輛帶激光雷達的吧。

光有攝像頭的“純視覺”,在夜間和惡劣天氣風險大;“攝像頭+毫米波雷達”,在夜間和復雜路況下風險大。

造激光雷達的禾賽科技CEO李一帆曾說,激光雷達解決的不是99% 的場景問題,解決的永遠是百分之一,甚至一千分之一的問題。就智駕的感知硬件來說,攝像頭+毫米波雷達可能在99%以上的場景中不會出錯,但誰敢說自己就碰不上那剩下的1%

說句實在話,現在整個行業的智駕水平都馬馬虎虎,別看大佬們動不動就說什么“端到端”、“車位到車位”、“全程零接管”,實際上目前還沒有一個量產車能做到L3級自動駕駛。

根子里的問題,還不光在傳感器上,智駕的“腦子”目前也不靈光,算法中的一些根本性缺陷暫還找不到解決辦法。這個話題下回再聊。

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