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激光雷達(dá)相對其它雷達(dá)和攝像頭有著天生的優(yōu)越感

ss ? 來源:蓋世汽車網(wǎng) ? 作者:蓋世汽車網(wǎng) ? 2020-12-16 14:52 ? 次閱讀
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前幾日,完成反向并購上市的激光雷達(dá)供應(yīng)商Luminar Technologies(股票代碼為LAZR)的股價(jià)就像磕了猛藥,日日狂飆,3日累計(jì)漲幅達(dá)到114%。

猛然提起Luminar你可能有些陌生,它是第二家完成上市的致力于為自動(dòng)駕駛汽車提供關(guān)鍵傳感器的硅谷企業(yè);大哥江湖名號Velodyne Lidar Inc。

至于二者在激光雷達(dá)技術(shù)上誰更牛掰,我著實(shí)不感興趣,我在意的是激光雷達(dá)企業(yè)在上市初期為何如此受到市場青睞。

牛氣的激光雷達(dá),有哪些真本領(lǐng)?

股市的投資者們,從頭到腳的每個(gè)毛孔里都散發(fā)著精明的氣息(小散除外);能讓他們拿來猛炒的企業(yè)自然具有良好的發(fā)展前景,護(hù)城河自然也是不一般的寬廣。

被應(yīng)用在車輛自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)顯然前景廣闊,要論企業(yè)的護(hù)城河夠不夠?qū)?,還得從激光雷達(dá)自身的特點(diǎn)說起。

我們知道,自動(dòng)駕駛由感知、決策、執(zhí)行三部分組成;激光雷達(dá)正是在感知環(huán)節(jié)扮演著重要的角色。

我們在上學(xué)那會(huì)兒都學(xué)習(xí)過,雷達(dá)是通過仿生蝙蝠發(fā)射超聲波制造的;激光雷達(dá)的工作原理也與此類似,其通過發(fā)射激光束到達(dá)物體,然后接收從物體折返的激光束,并測量激光信號的時(shí)間差和相位差來確定距離。

這也正如我們打乒乓球擊球和接球的過程,區(qū)別在于人類用眼睛結(jié)合大腦來判斷球速和旋轉(zhuǎn);而激光雷達(dá)通過激光發(fā)射與接收器等硬件,結(jié)合軟件算法來判定障礙物方位。

但如果你認(rèn)為激光雷達(dá)只會(huì)進(jìn)行障礙物方位的判斷,那就太小看它了。激光雷達(dá)可是由四大護(hù)法加身,分別是前面提到的激光發(fā)射、接收器和掃描、信息處理系統(tǒng)。

在激光發(fā)射器周期性的發(fā)射激光束的同時(shí),掃描系統(tǒng)當(dāng)然舍不得閑著;它會(huì)忙著采集目標(biāo)表面的深度信息,以期得到測量目標(biāo)的相對完整的空間特征;在信息處理系統(tǒng)的幫助下,收集到的信息被重構(gòu)成為三維表面,進(jìn)而形成容易被我們理解的立體三維圖形。

所以,單是看到激光雷達(dá)能干的事就讓人感覺很了不起,真正開發(fā)一款滿足車規(guī)級要求的激光雷達(dá)更是難度甚高(到目前為止,全世界只有法雷奧做出了一款滿足車規(guī)級要求的量產(chǎn)激光雷達(dá)-SCALA)。加之未來激光雷達(dá)對自動(dòng)駕駛重要的促進(jìn)作用,Luminar在上市初期受到民眾青睞自然無可厚非。

縱然強(qiáng)悍,難敵肥臀男

激光雷達(dá)不僅具有構(gòu)建清晰目標(biāo)3D圖像的高超技藝,而且具有分辨率高、穿透抗擾能力強(qiáng)和全天候工作的優(yōu)良素質(zhì)。

可以說,激光雷達(dá)相對其它雷達(dá)和攝像頭有著天生的優(yōu)越感。

眾所周知,小鵬汽車創(chuàng)始人何小鵬是激光雷達(dá)的擁躉,其曾經(jīng)在今年的廣州車展發(fā)表聲明稱,小鵬汽車將從 2021 年生產(chǎn)的車型開始升級其自動(dòng)駕駛軟件和硬件系統(tǒng),采用激光雷達(dá)技術(shù)用以提高小鵬汽車的物體識別性能。

但,看起來強(qiáng)悍的激光雷達(dá),并不能得到所有人的芳心。

特別是肥臀男馬斯克,其不僅對小鵬汽車自身的激光雷達(dá)路線嗤之以鼻:“小鵬汽車的軟件水平處于落后狀態(tài),并且沒有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力”;而且公開表示:“激光雷達(dá)就像人身上長了一堆闌尾,闌尾本身的存在基本是無意義的;任何依賴激光雷達(dá)的公司都可能無疾而終?!?/p>

在老馬看來,人類通過視覺收集信息+大腦處理信息的方式進(jìn)行安全駕駛,意味著自動(dòng)駕駛也能通過同樣視覺感知+算法決策來實(shí)現(xiàn)。

于是,他堅(jiān)持使用視覺融合模式;在特斯拉硬件系統(tǒng) Autopilot HW 2.0中, 搭載了 8 顆攝像頭用以提供360度環(huán)視功能,包括前置三目攝像頭(分別是長距窄視角、中距中視角和短距魚眼)、左右兩側(cè)各有 2 顆面向側(cè)前和側(cè)后的攝像頭,再加上 1 顆后置攝像頭。

要知道,視覺信號就是由攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù),這些視頻數(shù)據(jù)由一張張色彩絢麗的照片組合而成。你可以用心觀察下,我們在生活中用手機(jī)隨手拍的較為清晰的照片的大小已經(jīng)接近10MB;而在自動(dòng)駕駛汽車運(yùn)動(dòng)過程中,每顆攝像頭每一秒的數(shù)據(jù)量更是會(huì)達(dá)到MB(1024KB)級別;當(dāng)8顆攝像頭同時(shí)工作,每秒鐘的數(shù)據(jù)量將會(huì)更大。

而與之相比,激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感器采集到的數(shù)據(jù)就只是規(guī)范化的數(shù)據(jù)包。就拿獲得過百度和福特1.5億美元(約合人民幣9.8億元)共同投資的Velodyne,所生產(chǎn)的VLP-16 16線激光雷達(dá)為例,其每一幀的數(shù)據(jù)長度固定為1248字節(jié),也就是大約1KB,而這顆激光雷達(dá)每秒的輸出為480幀,算下來每秒的數(shù)據(jù)總量大約只有500KB。

所以,在汽車自動(dòng)駕駛中,靠攝像頭疊加構(gòu)建的視覺感知融合方案相對采用激光雷達(dá)方案,對系統(tǒng)算力的要求要高得多。

也正是考慮到這個(gè)原因,押注于視覺融合方案的特斯拉,決意摒棄英偉達(dá)基于GPU開發(fā)的Xavier自動(dòng)駕駛芯片,轉(zhuǎn)向自主研發(fā)更高算力的FSD芯片。

視覺融合,任重道遠(yuǎn)

你以為攝像頭相對激光雷達(dá),只有對系統(tǒng)算力要求高這一個(gè)缺點(diǎn)?

當(dāng)然不是,車輛在自動(dòng)駕駛中必須精確定位自己的位置,才有資格考慮“要去哪兒”的問題。無奈的是,利用攝像頭來實(shí)現(xiàn)自身定位非常困難;而激光雷達(dá)可以通過將自身檢測數(shù)據(jù)與高精度地圖連續(xù)實(shí)時(shí)匹配,進(jìn)而獲得汽車在高精度地圖上的全球位置及行駛方向。

也許你會(huì)說,攝像頭不能很好的實(shí)現(xiàn)自身定位沒關(guān)系呀,不是有GPS了么,定位本來就應(yīng)該是它的任務(wù)呀。

我們要知道,GPS自身的定位精度本來就不足,這點(diǎn)大家在開著導(dǎo)航找目的地的時(shí)候絕逼是深有體會(huì)。其實(shí)GPS的定位精度取決于衛(wèi)星提供的精度;原則上美國提供的該系統(tǒng)定位精度可以達(dá)到5米,但普通民眾所接收的民用信號是經(jīng)過技術(shù)處理的,最優(yōu)良的精度只能達(dá)到10米;當(dāng)汽車行駛在周邊高樓林立、進(jìn)出隧道等路況時(shí),10米的定位精度也將變成奢望。

但目前國際上較為公認(rèn)的自動(dòng)駕駛定位精度要求為10厘米;你說靠GPS來定位自動(dòng)駕駛靠不靠譜。當(dāng)然了,未來換裝我國的北斗系統(tǒng)定位精度會(huì)高一點(diǎn),但軍用信號預(yù)計(jì)也只能達(dá)到1米,民用信號定然也無法滿足自動(dòng)駕駛的精確定位需求。

另外,在我看來激光雷達(dá)在探測成像這塊可以被類比為太陽,而攝像頭就像是地球。

地球本身不發(fā)光也不透明,光源來自太陽,地球通過自轉(zhuǎn)產(chǎn)生晝夜交替。攝像頭在工作時(shí)就像地球一樣,需要獲得外界的光源;因此在夜晚光線暗淡、強(qiáng)光照射、存在高亮反白物體時(shí),攝像頭采集的數(shù)據(jù)都難以通過算法進(jìn)行有效可靠的環(huán)境感知。

而激光雷達(dá)在工作時(shí)并不受到外界光源的影響,它是通過發(fā)射激光束來主動(dòng)探測成像的,可以直接測量物體的距離方位、深度、反射率等信息。

也正是由于這個(gè)原因,特斯拉在車身周邊加裝了12個(gè)超聲波傳感器和一個(gè)增強(qiáng)版的前向毫米波雷達(dá),用以彌補(bǔ)視覺的不足;但特斯拉在市場上偶發(fā)的慘烈事故,仍昭示著其視覺融合方案,任重道遠(yuǎn)。

自動(dòng)駕駛,仍是成本為王

激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛中相對攝像頭著實(shí)有著諸多天然的優(yōu)勢,但價(jià)格卻也高的離譜。就以Velodyne的激光雷達(dá)為例,16線束的需要4千美元(約合人民幣2.6萬元),64線束的高達(dá)8萬美元(約合人民幣52.4萬元);而一個(gè)攝像頭的硬件成本才幾百美元。

不僅如此,前面提到視覺融合模式需要更強(qiáng)大的系統(tǒng)算力,其中一個(gè)很重要的原因是攝像頭能夠獲得豐富的紋理色彩,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的識別與跟蹤。但激光雷達(dá)所采集信號的色彩紋理并不豐富,并不適合信號跟蹤。因此,當(dāng)車輛采用激光雷達(dá)方案時(shí),仍必須采用與相對較少數(shù)量的攝像頭融合的模式;而這將進(jìn)一步疊加對應(yīng)車輛的前裝出廠成本。

因此,要想采用激光雷達(dá)輔助自動(dòng)駕駛的方案,成本降低是必然趨勢;也許正是囿于這種市場對于激光雷達(dá)降本的不確定性,Luminar的股價(jià)在狂飆后又出現(xiàn)了連續(xù)多日的大幅回調(diào)。

好在曾經(jīng)處于汽車圈外的一些企業(yè)也將自動(dòng)駕駛視作未來的藍(lán)海,紛紛投身激光雷達(dá)開發(fā)。就拿華為為例,其透漏出自己的目標(biāo)是短期內(nèi)開發(fā)出100線的產(chǎn)品,并在未來將成本降低至200美元(約合人民幣1309元),甚至100美元(約合人民幣654元);另外無人機(jī)巨頭大疆,也在今年8月宣稱自己可以量產(chǎn)千元級適用于L3、L4級別的激光雷達(dá),對應(yīng)的產(chǎn)品Horizon和Tele-15的價(jià)格分別為800美元(約合人民幣5236元)和1200美元(約合人民幣7853元)。

當(dāng)然,特斯拉這種傾注視覺融合的方案,也并非完全不可取。其通過融合毫米波雷達(dá)和超聲波傳感器等方式來補(bǔ)償視覺的缺陷;并通過自身強(qiáng)大的芯片開發(fā)團(tuán)隊(duì),打造出算力更強(qiáng)大的滿足車規(guī)級的芯片。

未來,實(shí)現(xiàn)完全無人駕駛的方案,絕不是自古華山一條路。

在充分市場競爭的道路上,就看激光雷達(dá)的降價(jià)速度,能否優(yōu)先于視覺融合團(tuán)隊(duì)的算力提升速度。

無論如何,自動(dòng)駕駛的初衷是讓人們更快樂的出行;任何企業(yè)不應(yīng)執(zhí)迷于某種技術(shù)或方案;畢竟一絲絲的遲滯與誤差,就可能讓多少家庭痛不欲生。

責(zé)任編輯:xj

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