只要談到目前水平的高級別自動駕駛輔助,鐳射雷達一定是繞不開的話題。用於自動駕駛的車載高精度鐳射雷達,堪稱目前最前沿的科技領域,那麼鐳射雷達是不是裝的越多就越好呢?
從蔚來、小鵬、到沙龍,從一顆到四顆,不知道什麼時候開始,鐳射雷達已經成為判斷輔助駕駛高地的一項標準。如果按照這個說法,那麼沒有鐳射雷達的特斯拉,那豈不是就是低能。但顯然,不可能有人會這麼認為,特斯拉的輔助駕駛依然是世界上最好輔助駕駛系統。所以問題來了鐳射雷達越多輔助駕駛能力就越強嗎?為什麼中國車企要在鐳射雷達上搞軍備競賽?
首先,必須要弄清楚一個基本的問題,鐳射雷達是什麼,它是如何工作的。鐳射雷達和攝像頭、毫米波雷達一樣都屬於汽車感知周圍環境的零部件,它們之間各有各的優勢和缺點。首先,鐳射雷達並非是當下剛剛問世的產物,鐳射雷達是以發射光束探測目標的位置、速度等特徵雷達系統,具有很強大複雜的資訊感知和處理能力。
鐳射雷達的三大核心點是感知、決策、執行,搭載汽車鐳射雷達主要作用於自動駕駛上,最終的目的也就是未來的無人駕駛,但是由於目前的的交通環境比我們想象的還要複雜多變,仍然在輔助駕駛上運用的比較多。
鐳射雷達在汽車上主要以多線束為主,可以起到幫助汽車感知道路環境,自行規劃行車路線,並控制車輛達到預定目標的作用。其工作原理就是透過發射電磁波對目標進行照射並接受收其回波,由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等資訊。
比如根據鐳射遇到障礙物後的折返時間,計算目標與自己的相對距離,從而可以幫助車輛識別路口與方向。簡單來說,就像我們人開車的邏輯是一樣的。眼睛看到障礙物,大腦進行決策什麼時候打方向盤,然後雙手雙腳去執行。
固然,鐳射雷達的功能非常強大,大多數人都會認為一款車的鐳射雷達數量越多越好,輔助駕駛也就越強。實際上,這個想法不夠全面,鐳射雷達數量多確實是有其作用的,但因為輔助駕駛能力是一個體系,不是單單看哪一個引數就可以決定的。
無論一輛車上裝幾個鐳射雷達,車企都必須要做一件最重要的事,那就是要把鐳射雷達的資訊和攝像頭獲得的資訊做一個融合,然後再去搭建外部環境的數字模型。目前,主流的思路有兩種,一是基於成熟的攝像頭演算法,把攝像頭的二維影象直接對映到鐳射雷達的資訊上,從而獲得一個三維的環境資訊;另一種是利用鐳射雷達覆蓋多角度的視角,去和相機影象進行端到端的融合計算。
不過,不同資訊的融合,會存在一個潛在的問題,就是鐳射雷達的資訊和攝像頭的資訊產生矛盾該怎麼處理。是該相信鐳射雷達還是攝像頭,還是再進一步做深度融合計算。這個時候,裝幾個鐳射雷達已經不重要了,如果鐳射雷達的資訊都被過濾了,裝一個還是四個就沒有區別了。也就是說沒有一個比較領先的自動駕駛軟體平臺,更多的鐳射雷達都是白搭。
而車輛的智慧化程度,自動駕駛能力高低主要取決於算力高低,而鐳射雷達的功能更豐富,產生的資料資訊也會遠遠超它其它感測器,因此需要極高的算力水平才能處理巨大的資料資訊量。
所以從根本上來講覺得輔助駕駛能力的是演算法,只有在好的演算法基礎上,那麼鐳射雷達的數量就能體現出來優勢。總而言之,衡量一款車的輔助駕駛水平高低,不能僅靠感知硬體數量來判斷,所以,目前車企對鐳射雷達數量的宣傳,與輔助駕駛的強弱並沒有太大的關係,本質上還是車企營銷宣傳的一個手段而已。所以對於消費者來說,今後購車不能僅僅憑藉鐳射雷達的數目來斷定自動駕駛水平的高下,或者其安全效能的高低。
相比於鐳射雷達,攝像頭+毫米波雷達應該是目前最主流的自動駕駛感知硬體,鐳射雷達和攝像頭都各自的優劣勢。但是,車技術上來看,鐳射雷達和攝像頭是屬於互補的存在。
攝像頭類似人眼看世界,系統演算法會自動分析影象並找出其中的各種事物。而毫米波雷達在惡劣天氣下也可以正常工作,並且可以直接判斷其它車輛的速度,常應用於ACC自適應巡航系統上。
但攝像頭和毫米波雷達的缺點也明顯,其中攝像頭十分依賴演算法,然而演算法需要海量的資料進行訓練,門檻非常高,目前只有特斯拉能僅靠純視覺方案來實現輔助駕駛,主要原因是特斯拉在人工智慧演算法、超級計算機等方面有深厚積累,攝像頭的功能與毫米波雷達基本無異。而毫米波雷達的問題是識別精度有限,難以判斷障礙物的具體輪廓,對小尺寸障礙物的判斷很模糊。
相對於攝像頭感測器即攝像頭,鐳射雷達的優勢在於主動發射的鐳射束,要比可見光具有更強的穿透惡劣天氣的能力。藉助密集鐳射點雲,鐳射雷達的感知精度更高、識別正確率更高、資料更加直接,對於自動駕駛系統晶片與演算法的壓力更輕,安全性和可靠性也更有保證。但和攝像頭相比,鐳射雷達還有一個最大的優勢就是在於其能有效識別遠處的非金屬物體,而這也是之前特斯拉屢屢出現事故的命門所在。
同樣鐳射雷達也有著一定的缺陷,比如鐳射雷達同樣具有一些不可避免的缺陷,比如在實際的駕駛場景中,某些高反射率物體就容易讓鐳射雷達變 “ 瞎 ”。再比如鐳射雷達掃描出的點雲圖裡,會出現鬼影現象。這些都是演算法識別尚未逾越的障礙,因為這些缺陷,可能導致智慧駕駛系統呈現決策性的錯誤。
特斯拉以視覺效果+毫米波雷達的純視覺方案,造就了全世界最強的駕駛輔助系統,而目前也只有特斯拉一家在這麼幹,既然純視覺的方案這麼強大,那為什麼中國車企不效仿,反而如此熱衷鐳射雷達呢?
首先是價格,過去鐳射雷達非常昂貴,貴到什麼程度呢,一個鐳射雷達相對於一臺車的價格,比如2020年的時候,一個鐳射雷達的價格大概在7.5萬美元,而到了2021年鐳射雷達的價格大約在500-1000美元,所以當鐳射雷達這幾年成本降到可以裝在量產車上的時候,車企們自然要大肆宣揚一下。
這個是價格的原因,還有就是在技術上,特斯拉的視覺效果+毫米波雷達已經座到極致了,甚至特斯拉都想把毫米波雷達砍掉,只用攝像頭為主的視覺效果,可見特斯拉的輔助駕駛說已經到登峰造極也不為過。
那麼特斯拉的純視覺做到什麼程度呢?它甚至可以透過二維影象計算三維距離的資訊,所以特斯拉不願意用鐳射雷達取代目前的純視覺方案。這背後是特斯拉大資料庫,人工智慧計算的超級計算機,以及軟體模型上的各種創新,無論是半導體還是軟體這種最核心的計算,都被特斯拉牢牢掌握在手中。
這也就決定了如果中國車企也用攝像頭作為輔助駕駛的系統方案,那麼意味著中國車企要把特斯拉走過的路重新再走一遍,這樣的話不但意義不大,而且中國車企永遠無法超越特斯拉,永遠跟在特斯拉的屁股後面,因為在人工智慧的核心能力上,中國車企與特斯拉依然存在很大的差距。
所以這就必須促使中國車企開闢一條新的賽道,才有機會實現彎道超車,依靠中國無可匹敵的工業化能力,把鐳射雷達的價格降下來,再用硬體化的優勢去追趕,這就是為什麼中國車企如此熱衷鐳射雷達的原因所在。
2021年可以說是鐳射雷達的用在汽車上量產的元年,未來,最好最便宜的鐳射雷達一定會在中國,那麼越來越多的中國車企沒有理由不用鐳射雷達,來作為輔助駕駛的感知元件。儘管如此,也不能肯定未來中國車企的自動駕駛一定會做到世界最好,因為鐳射雷達不代表輔助駕駛的能力,因為堆硬體容易做軟體難,所以把軟體演算法做好,做好鐳射雷達資訊與攝像頭資訊的融合,有效解決智慧電動車的痛點,才是未來制勝輔助駕駛甚至是自動駕駛的王牌。