激光雷達：自動駕駛的另一仗

『激光雷達是自動駕駛汽車的核心傳感器,能夠彌補攝像頭在精度、穩定性和視野方面的局限性。目前車載激光雷達已經到了比拼量產能力的階段,誰更具成本優勢,誰將占領市場』

近期,激光雷達最近又火“出圈”了。先是馬斯克因為激光雷達與何小鵬打口水仗,再是北汽新能源副總經理、ARCFOX BU總裁于立國宣布明年將推出搭載激光雷達的量產車型。有趣的是,在汽車圈動作不斷的華為開始密集釋放關于量產車規級激光雷達的消息,在廣州車展期間,華為智能汽車解決方案BU總裁王軍表示,華為的激光雷達已經成車企搶購的爆品。

“高冷”的車載激光雷達讓整個新能源以及高級別自動駕駛行業有了新的“熱點”。

激光雷達上車,將成高級別自動駕駛汽車標配?

是否需要搭載激光雷達,一直是自動駕駛領域爭論的焦點之一。

那么自動駕駛怎么實現的呢?簡單的說,就是給車加上智能駕駛模塊,再連上通信網絡。這個模塊主要有三大核心功能:環境感知—計算決策—控制執行,分別對應于人的「眼睛-大腦-神經」。

而對自動駕駛來說,環境感知處于重要地位。在自動駕駛架構中,感知被比作為汽車的“眼睛”,包括車載毫米波雷達、車載激光雷達和車載超聲波雷達等雷達系傳感器,以及車載攝像頭等視覺系傳感器。

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

兩種方案哪種更合適?

車載攝像頭的主要優點在于其分辨率高、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境影響。一個單目攝像頭最多能捕捉到50°范圍內,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迅速下降。

激光雷達彌補了攝像頭環境信息感知的不足,其最大優勢在于能夠利用多譜勒成像技術,創建出目標清晰的3D圖像。通過測量激光信號的時間差和相位差確定距離,并利用此過程中收集到的目標對象表面大量密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息,快速得到出被測目標的三維模型以及線、面、體等各種相關數據,以達到環境感知的目的。

相對攝像頭來說,激光雷達能有效識別分辨平面和立體,得到相對完整的空間信息,同時探測精度、信息豐富程度和對外界的實際感知都更強大,但由于激光雷達屬于精密儀器,頭部企業在相關領域都有多年的深耕和積累,且成熟的產品具備很高的精度,導致激光雷達成本較高、價格更貴。

對于以特斯拉為代表的純視覺方案擁護者而言,商業成本是一個重要的考量因素,安裝昂貴的激光雷達會明顯提高單臺汽車的售價。特斯拉認為,人類通過視覺收集信息+大腦處理信息的方式進行安全駕駛,意味著自動駕駛也能通過同樣視覺感知+算法決策來實現,其堅持以圖像識別為主導,通過覆蓋全車的攝像頭+超聲波傳感器和前置雷達以實現高級別自動駕駛場景。

對于以主流自動駕駛廠商為代表的激光雷達擁護者,把系統的安全可靠性排在首位,認為實現這一方向的方式就是融合各個性能的傳感器,以彌補不同類型的技術漏洞。采用激光雷達的自動駕駛廠商一般選擇配置1-3個激光雷達,用于障礙物和移動車輛檢測,同時在車四周環繞成本相對較低的低線束激光雷達或毫米波雷達進行視野補充。

在今年發布的全新一代奔馳 S 級上,激光雷達也成了一個被看重的硬件:搭載了5個毫米波雷達、1個前視雙目攝像頭、6個攝像頭,還有12個超聲波雷達,而為了高階自動駕駛,在車頭處還配備 1 個激光雷達,以實現L3級自動駕駛。BBA們的堅持,讓汽車圈有著一種觀點:不管是作為主傳感器,還是作為安全冗余備份,激光雷達將是汽車實現L3級及以上自動駕駛不可或缺的傳感器。

激光雷達上車國內造車新勢力嘗鮮,ARCFOX極狐HBT或率先量產

毋庸置疑,成本是制約激光雷達普及的主要原因。由于國外技術公司的長期壟斷,搭載激光雷達的汽車價格居高不下,這讓全無人駕駛出租車公司成為其主要買家,而普通消費者對該車型的購買則鳳毛麟角。

然而,這個趨勢正在逆轉。

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

華為方面表示,ADS“高階”自動駕駛方案將采用L4級自動駕駛技術打造,使用2到3個車規級100線混合固態的激光雷達,配合十幾個攝像頭和6個毫米波雷達,絲毫不輸L4級無人出租車。“L4當L2用”的不計成本的規劃,可能是讓自動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重磅消息:華為有1萬人在造激光雷達。目標是短期內迅速開發出 100 線的激光雷達。并且在未來將激光雷達的成本降低至200美元(約 1390 元人民幣),甚至是100美元(約 695 元人民幣)。

除了關注價格和車規外,激光雷達真正要進入量產車,智能化和軟件感知算法將是更大的挑戰。對于自動駕駛環境感知,傳感器硬件通常只完成了數據收集的工作,要真正獲取交通參與者方位、類別、速度、姿態等信息,必須經過感知算法的實時計算分析。感知算法的優劣直接決定對交通參與者的檢出率、感知準確度和感知距離。如果感知算法性能不足,即使雷達硬件線數再高,也無法獲得優質的感知結果,所以說感知算法是激光雷達感知系統的“第二個核心”。而這也正是華為的優勢所在。

與此同時,國內很多汽車主機廠也在近期公布了激光雷達上車的方案:廣州車展上,小鵬汽車公布了下一代自動駕駛架構的軟硬件升級計劃,并稱將在2021年,率先在全球推出首款搭載激光雷達的量產智能電動汽車。蔚來汽車也表示,激光雷達有可能出現在未來的全新純電動轎車中。

而ARCFOX極狐更是近乎官宣激光雷達車型即將上市。在世界互聯網大會“互聯網汽車烏鎮夜話”論壇上,北汽新能源副總經理、ARCFOX BU總裁于立國透露:“ARCFOX極狐和華為聯合打造的ARCFOX極狐最新款產品HBT將明年上市。新車搭載3顆96線激光雷達、6個毫米波雷達、12個攝像頭、13個超聲波傳感器,華為提供的芯片算力達到352萬億次每秒。”這番發言更是坐實了華為激光雷達上車的傳言,華為此前關于自動駕駛的方案將在HBT車型上率先落地。

關于自動駕駛路線選擇的爭議由來已久,目前看,盡管高級別自動駕駛距離落地仍有一段時間,但隨著明年ARCFOX極狐、小鵬等激光量產車型的競相上市,這必將助推激光雷達市場的快速成長,激光雷達未來可期。“激光雷達的制造商變多了,更多車廠開始使用激光雷達,這可能比討論技術路線更有說服力。”知名業內人士表示,“實踐才是檢驗真理的唯一標準”。