siemens x
智能汽車

智能駕駛究竟是怎樣實(shí)現(xiàn)的?

2025China.cn   2020年12月07日

  最近資本市場(chǎng),新能源“三傻”在大鬧華爾街,互聯(lián)網(wǎng)上也十分熱鬧,馬斯克、何小鵬兩位創(chuàng)始人在社交平臺(tái)上吵了起來。

  11月20日,小鵬汽車發(fā)布了一款“鵬翼版”全新P7,其CEO何小鵬透露明年將推出全球首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)智能汽車。當(dāng)晚馬斯克就在Twitter上嘲諷小鵬汽車軟件模仿特斯拉,隨后何小鵬則在微博強(qiáng)硬回懟,聲稱要將特斯拉打得找不著東。

  去年馬斯克還吐槽“激光雷達(dá)就像人身上長(zhǎng)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”。按理說,激光雷達(dá)已經(jīng)不在馬斯克的視野范圍內(nèi)了,為何卻在這個(gè)時(shí)候因?yàn)榧す饫走_(dá)而親自上陣懟小鵬汽車呢?

  有趣的是,在汽車圈子之外的華為也開始密集釋放關(guān)于量產(chǎn)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的消息。在今年廣州車展期間,華為智能汽車解決方案BU總裁王軍接受媒體采訪時(shí)表示,華為的激光雷達(dá)已經(jīng)成為車企搶購(gòu)的爆品,并考慮在近期做一個(gè)激光雷達(dá)產(chǎn)品的整體發(fā)布。

  為何馬斯克要因?yàn)榧す饫走_(dá)打口水仗,為何巨頭們紛紛盯著激光雷達(dá)?這都要從汽車的智能駕駛說起。

  一、智能駕駛怎么做?

  在《速度與激情8》中,大反派查理茲·塞隆為了搶奪核武器發(fā)射裝置,用高科技黑入汽車智能駕駛系統(tǒng),使得上千輛無人汽車組成了一支龐大的“僵尸車”軍團(tuán),在街頭攔截俄國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)的專車,汽車巨浪在街頭洶涌前進(jìn),畫面震撼。

  那智能駕駛究竟怎樣實(shí)現(xiàn)的呢?

  簡(jiǎn)單的說,就是給常規(guī)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)”。

  它們的功能執(zhí)行邏輯也很簡(jiǎn)單,非常像人類:走在路上,首先眼睛發(fā)現(xiàn)對(duì)面走來了一個(gè)人,然后大腦去決策怎么躲避這個(gè)人,最后是神經(jīng)驅(qū)動(dòng)肢體去繞開這個(gè)人。

  智能汽車的眼睛主要是由攝像頭、激光雷達(dá)、高精度地圖、GPS定位等構(gòu)成,主要負(fù)責(zé)收集車身周邊信息,確定車輛的位置。

  智能汽車的大腦是在收到了眼睛傳來的數(shù)據(jù)信息后,通過計(jì)算芯片+感知算法,去識(shí)別交通狀況,然后分析計(jì)算出最優(yōu)的路線。

  智能汽車的神經(jīng)是基于大腦給出的決策結(jié)果,對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)等下達(dá)指令,控制車輛運(yùn)行狀態(tài),執(zhí)行駕駛路線。

  而馬斯克和何小鵬的爭(zhēng)論點(diǎn)在于:應(yīng)該主要用什么來當(dāng)眼睛,激光雷達(dá)還是攝像頭?

  二、智能汽車眼睛誰來當(dāng)?

  視覺方案模仿的是人眼,主要是靠“看”,相當(dāng)于一個(gè)二維照相機(jī)。雷達(dá)方案模仿的是蝙蝠,是立體的“掃”,相當(dāng)于一個(gè)三維照相機(jī)。

  視覺方案的好處在于,已經(jīng)相對(duì)成熟。以攝像頭主導(dǎo)、配合毫米波雷達(dá)等低成本元件,構(gòu)成純視覺計(jì)算,可以滿足當(dāng)前L2級(jí)自動(dòng)駕駛的需求,典型代表就是特斯拉。

  但攝像頭拍下來的畢竟是二維圖像,相比三維信息更難挖掘,需要更強(qiáng)大的算法、大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和更長(zhǎng)期的研發(fā)投入,并且會(huì)存在精度、穩(wěn)定性和視野等方面的缺陷,暫時(shí)無法滿足L3級(jí)以上的自動(dòng)駕駛要求。

  雷達(dá)方案可以創(chuàng)建出清晰的3D圖像,通??吹酶h(yuǎn),看得更清晰,抗干擾能力也更強(qiáng),可以滿足L3級(jí)以上的自動(dòng)駕駛要求,但成本也更高。通常以激光雷達(dá)主導(dǎo),配合攝像頭、毫米波雷達(dá)等元件,典型代表為谷歌Waymo、國(guó)內(nèi)的百度Apollo。

  根據(jù)結(jié)構(gòu),激光雷達(dá)分為機(jī)械式、固態(tài)式和混合固態(tài)式三種,可以說是傳統(tǒng)版、高配版和市場(chǎng)版三種路線。

  機(jī)械式激光雷達(dá)當(dāng)前技術(shù)最為成熟,通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)360°掃描的方式收集信息,所以轉(zhuǎn)得越快,收集的信息越多。但因?yàn)槔锩鏅C(jī)械部件太多,調(diào)試裝配復(fù)雜,生產(chǎn)周期長(zhǎng),成本很難降低,并且機(jī)械部件在真實(shí)路況下比較容易損壞,難以符合車規(guī)的要求。

  固態(tài)式激光雷達(dá)屬于“高富帥”版,分為OPA和Flash兩種,都不需要機(jī)械部件,但當(dāng)前技術(shù)都不成熟。前者技術(shù)原理和戰(zhàn)斗機(jī)的相控陣?yán)走_(dá)類似,量產(chǎn)成本很高。后者原理是快閃,可以一次性完成對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的3D繪制。兩者都是明日之星,現(xiàn)在汽車還高攀不上。

  當(dāng)前,混合固態(tài)激光雷達(dá)是最有希望快速落地的方案,它把所有的機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片上,通過電路來控制旋轉(zhuǎn),所以雷達(dá)本身不需要大幅旋轉(zhuǎn),真實(shí)路況下不容易損壞,量產(chǎn)能力大幅提高,在芯片摩爾定律助力下,未來量產(chǎn)成本有望降低至數(shù)百美元。

  隨著未來自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步普及,激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。咨詢機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計(jì),2025年全球激光雷達(dá)出貨量約470萬個(gè),銷售額約61.9億美元。

  激光雷達(dá)看起來這么美,為何各家車企卻并不見得對(duì)此有多狂熱呢?

  三、特斯拉不愛,小鵬下場(chǎng)干

  說白了,現(xiàn)在車上裝激光雷達(dá),賬還是有點(diǎn)算不過來。

  馬斯克曾說“激光雷達(dá),免費(fèi)他都不用”,他想從算法上解決視覺信息的處理問題。

  他的理由也很簡(jiǎn)單,馬斯克認(rèn)為車和道路都是為人類設(shè)計(jì)的,人的視覺加大腦處理信息的模式可以安全行駛,那么自動(dòng)駕駛也可以做到。雷達(dá)是人都不具有的感官,干嘛要裝,這不是正常人拄拐杖,多此一舉嗎?

  但更可能讓馬斯克看不上的原因是當(dāng)前激光雷達(dá)成本高昂,是視覺解決方案的十倍以上。以Velodyne的激光雷達(dá)為例,16線束的激光雷達(dá)需要約4千美元,64線束的更是高達(dá)8萬美元,相比之下,攝像頭自動(dòng)駕駛的硬件成本才幾百美元。

  一個(gè)激光雷達(dá)價(jià)格頂?shù)纳蟽奢vModel3,這種燒錢玩意,馬斯克自然不感冒。

  小鵬則在考慮打安全牌來和特斯拉競(jìng)爭(zhēng)。小鵬聲稱之后要采用攝像頭+毫米波雷達(dá)+超聲波雷達(dá)+激光雷達(dá)的融合方式來搞自動(dòng)駕駛,簡(jiǎn)單來說就是加滿裝備跑得更快更穩(wěn)更安全。

  可即使激光雷達(dá)能滿足L3以上級(jí)別的自動(dòng)駕駛要求,高昂的成本,小鵬汽車又該如何應(yīng)對(duì)呢?

  小鵬自己的答案是其一直在培養(yǎng)自己的供應(yīng)商,通過提升訂單量可以大幅降低制造成本,也可以增強(qiáng)自己的議價(jià)能力。但除了這個(gè)答案之外,顯然華為的入局是一個(gè)不可忽視的外部變量。

  就在小鵬和特斯拉互懟之際,華為也透露在研究激光雷達(dá),目標(biāo)是短期內(nèi)開發(fā)出100線的產(chǎn)品,并在未來將成本降至200美元,甚至100美元。華為輪值董事長(zhǎng)徐直軍還聲稱,“特斯拉現(xiàn)在能做到的事情,我們都能做到”,正在將華為的兵團(tuán)作戰(zhàn)應(yīng)用于激光雷達(dá)。

  簡(jiǎn)單的說,小鵬直接挑戰(zhàn)低價(jià)激光雷達(dá)可能有點(diǎn)懸,但華為的入局讓這場(chǎng)爭(zhēng)論出現(xiàn)變局。

  此外,今年8月大疆宣布可以量產(chǎn)千元級(jí)別車用激光雷達(dá),適用于L3、L4級(jí)別自動(dòng)駕駛。Horizon和Tele-15的價(jià)格分別只要6499和9000元,相比于Velodyne的幾萬、幾十萬元已經(jīng)非常便宜了,這可能也是小鵬的底氣來源。

  如果未來一兩年激光雷達(dá)價(jià)格大幅下降,“免費(fèi)也不用”的特斯拉仍然繼續(xù)堅(jiān)持自己的視覺方案,可能真夠馬斯克喝一壺的。

  當(dāng)然激光雷達(dá)也不是完美的,應(yīng)用中也存在著不足。比如大霧和大雨會(huì)減弱激光信號(hào)的強(qiáng)度,精度會(huì)下降,并且現(xiàn)在的激光雷達(dá)的點(diǎn)云是基于幾何呈現(xiàn)的,雖然能分辨出形狀,但卻不能辨別顏色和紋理等,這意味著激光雷達(dá)還無法區(qū)分紙袋和石頭的不同。

  激光雷達(dá)配合其他傳感器的整體方案可能才是應(yīng)用方向。

  四、投資展望:智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈

  在智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈的三個(gè)層面中,環(huán)境感知主要對(duì)應(yīng)的是攝像頭、雷達(dá)(包括超聲波、毫米波、激光雷達(dá));計(jì)算決策主要對(duì)應(yīng)的是計(jì)算芯片、感知算法、高精地圖、通信技術(shù)等方面;而控制執(zhí)行則是制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)等方面。

  海外廠商存在先發(fā)優(yōu)勢(shì),國(guó)產(chǎn)勢(shì)力也正逐步崛起。美國(guó)Velodyne一馬當(dāng)先,今年已經(jīng)成功上市,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也在百花齊放,競(jìng)相準(zhǔn)備IPO。

  智能汽車是硬件+軟件的結(jié)合,當(dāng)前世界的頭號(hào)玩家就是中美兩國(guó)。特斯拉與中國(guó)新勢(shì)力的競(jìng)爭(zhēng),也是中美硬件、軟件科技人才的競(jìng)爭(zhēng),也是美國(guó)開放合作和中國(guó)大兵團(tuán)作戰(zhàn)的競(jìng)爭(zhēng)。

  圍觀一場(chǎng)CEO直接的口水戰(zhàn),固然樂趣十足,但背后的技術(shù)路線之爭(zhēng),才會(huì)給我們的生活帶來更深遠(yuǎn)的改變。

(轉(zhuǎn)載)

標(biāo)簽:智能駕駛 我要反饋 
2024世界人工智能大會(huì)專題
即刻點(diǎn)擊并下載ABB資料,好禮贏不停~
優(yōu)傲機(jī)器人下載中心
西克
2024全景工博會(huì)
專題報(bào)道
2024 工博會(huì) | 直播探館 · 全景解讀
2024 工博會(huì) | 直播探館 · 全景解讀

第二十四屆中國(guó)工博會(huì)于9月24日至28日在國(guó)家會(huì)展中心(上海)舉行,展會(huì)以“工業(yè)聚能 新質(zhì)領(lǐng)航”為全新主題。 [更多]

2024世界人工智能大會(huì)
2024世界人工智能大會(huì)

WAIC 2024將于7月在上海舉行,論壇時(shí)間7月4日-6日,展覽時(shí)間7月4日-7日。WAIC 2024將圍繞“以共商促... [更多]

2024漢諾威工業(yè)博覽會(huì)專題
2024漢諾威工業(yè)博覽會(huì)專題

2024 漢諾威工業(yè)博覽會(huì)將于4月22 - 26日在德國(guó)漢諾威展覽中心舉行。作為全球首屈一指的工業(yè)貿(mào)易展覽會(huì),本屆展覽會(huì)... [更多]