前幾日，從不在媒體投放廣告的特斯拉被免費(fèi)贈(zèng)送了一條黑廣告，并且是在全球觀看次數(shù)最多的體育賽事“超級(jí)碗”的黃金時(shí)段。這則30秒的廣告反復(fù)告誡大眾，要禁止特斯拉全自動(dòng)駕駛(FSD)進(jìn)入公共交通系統(tǒng)，而馬斯克本人當(dāng)天也在超級(jí)碗現(xiàn)場(chǎng)。
這則廣告的素材據(jù)稱來(lái)自科技企業(yè)家丹·奧多德創(chuàng)立的組織“黎明計(jì)劃”，他們自己拍攝了測(cè)試特斯拉的“技術(shù)缺陷”，以證明其存在安全風(fēng)險(xiǎn)。憑著“讓計(jì)算機(jī)對(duì)人類更安全”這條口號(hào)，奧多德的組織通過(guò)大肆宣傳企圖阻止特斯拉的全自動(dòng)駕駛上路，而在超級(jí)碗的廣告上，他們花費(fèi)了598000美元。
實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛是一項(xiàng)非常高階的技術(shù)，也是智能車產(chǎn)業(yè)的遠(yuǎn)大目標(biāo)。但近年來(lái)，與“自動(dòng)駕駛”這個(gè)詞條掛鉤的交通事故觸目驚心，在“未來(lái)技術(shù)”與“人身安全”之間有一條不知能夠何時(shí)跨越的鴻溝。
但其實(shí)目前特斯拉的自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)可以稱得上“保守”。馬斯克早在2016年提出的純視覺(jué)方案還沒(méi)有完成，這個(gè)方案更為大膽，也是他堅(jiān)信能夠真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛的技術(shù)路徑，彼時(shí)在業(yè)內(nèi)掀起不小的震動(dòng)。
但“純視覺(jué)”方案喊了幾年也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。近日，德國(guó)特斯拉粉絲們扒出了特斯拉在向歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)提交的車輛變更申請(qǐng)，最新自動(dòng)駕駛硬件HW4.0確認(rèn)量產(chǎn)上車，新一代FSD(全自動(dòng)駕駛)硬件前置攝像頭由3變2，毫米波雷達(dá)仍然存在。
今天，就著這場(chǎng)特斯拉引發(fā)的爭(zhēng)議，我們想討論一下“純視覺(jué)方案”究竟是否可行?馬斯克為何堅(jiān)持這條路不放手?毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛中為何被嫌棄但又不能拋棄?
“視覺(jué)派”VS“雷達(dá)派”
我們知道，自動(dòng)駕駛分為“雷達(dá)派”和“視覺(jué)派”，后者的代表企業(yè)是特斯拉(盡管尚未實(shí)現(xiàn))，大部分的方案商采用的是多融合傳感器解決方案。而特斯拉為何堅(jiān)持“視覺(jué)派”，或許可以從特斯拉老員工的口中一探究竟。
特斯拉前AI主管安德烈·卡帕斯曾在播客中談到，馬斯克推崇的是“最好的部件就是沒(méi)有部件”的理念，他的極簡(jiǎn)主義體現(xiàn)在特斯拉所有汽車的方方面面，比如以觸摸屏處理所有事情。
額外的傳感器不僅給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)增加了成本，也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，這讓軟件運(yùn)行任務(wù)變得更加繁復(fù)，同時(shí)增加了數(shù)據(jù)管道的構(gòu)建成本。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，這也給上游的供應(yīng)鏈和制造業(yè)增加了風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)雜性。
業(yè)界能夠達(dá)成一致的觀點(diǎn)是“視覺(jué)系統(tǒng)是完成任務(wù)的充分必要條件”。那么如果視覺(jué)系統(tǒng)的功能足夠強(qiáng)悍，額外的傳感器和工具成本就會(huì)蓋過(guò)他們本身能夠帶來(lái)的幫助作用。這其中也包括傳感器的日常維護(hù)成本，以及軟件與硬件配合的升級(jí)、校準(zhǔn)等等后續(xù)工作。
在安德烈看來(lái)，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)產(chǎn)生的大量代碼膨脹和數(shù)據(jù)膨脹必然會(huì)被處理，相應(yīng)的傳感器也必然會(huì)被淘汰。另一大問(wèn)題是，繪制地圖并保持及時(shí)更新需要非常高昂的成本，這也阻礙了自動(dòng)駕駛技術(shù)的根本性突破。所以反其道而行之，以視覺(jué)來(lái)詮釋道路設(shè)計(jì)，專注于視覺(jué)系統(tǒng)是非常重要的。
身為自動(dòng)駕駛“視覺(jué)派”代表的馬斯克認(rèn)為，人工智能能夠和人類一樣依靠視覺(jué)駕駛。他認(rèn)為，采用雙目感知、光電傳輸效應(yīng)等原理的車載攝像頭系統(tǒng)才是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的正確思路。當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)足夠強(qiáng)悍，它足以收集到其他傳感器覆蓋的信息點(diǎn)，那么視覺(jué)系統(tǒng)將取代其他傳感器，但目前這個(gè)階段顯然是做不到的。
很顯然，特斯拉的做法是讓自動(dòng)駕駛做類比人腦的事情。
再看“雷達(dá)派”中最有資歷的華為，他們從車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)，到毫米波雷達(dá)的研發(fā)一路穩(wěn)步推進(jìn)，華為高層一致認(rèn)為：視覺(jué)方案對(duì)距離、移動(dòng)的判斷明顯不夠，雷達(dá)才是大勢(shì)所趨。馬斯克也曾為毫米波雷達(dá)站過(guò)臺(tái)，他曾提到，雷達(dá)系統(tǒng)最初的使用目的是作為相機(jī)的補(bǔ)充傳感器，但雷達(dá)有可能變得更加通用和響應(yīng)迅速。
但早期的毫米波雷達(dá)曾出現(xiàn)很多問(wèn)題，雷達(dá)曾因不必要的情況引起制動(dòng)事件，比如一個(gè)凹底罐子即可引起制動(dòng)，原因是毫米波雷達(dá)只知道它會(huì)撞到一些致密的東西，卻沒(méi)有足夠的分辨能力去判斷。此外，毫米波雷達(dá)也曾因沒(méi)有足夠的高度測(cè)量能力，對(duì)靜態(tài)目標(biāo)無(wú)法很好的識(shí)別，導(dǎo)致撞車事故的發(fā)生。
2021年4月，馬斯克在推特上宣布了在FSD Beta V9.0中將使用純視覺(jué)的方案。同年五月，馬斯克正式宣布，北美新的Model 3、Model Y將取消毫米波雷達(dá)，改為由攝影鏡頭偵測(cè)的Tesla Vision 純視覺(jué)技術(shù)作為 Autopilot 駕駛輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
網(wǎng)站Tesla Deaths統(tǒng)計(jì)的特斯拉每一次事故
但根據(jù)用戶反饋，特斯拉在2021年取消毫米波雷達(dá)后，同時(shí)也降低了Autopilot的性能，直至2022年底也沒(méi)有恢復(fù)到此前所能達(dá)到的速度。有特斯拉車主表示，沒(méi)有雷達(dá)的系統(tǒng)更頻繁地出現(xiàn) “幻影剎車”事件，車輛會(huì)因?yàn)椴淮嬖诨驔](méi)有安全威脅的障礙物而剎車，有時(shí)甚至是猛剎車。這也是純視覺(jué)方案帶來(lái)的余波。
激光雷達(dá)背后的技術(shù)之爭(zhēng)
回到馬斯克無(wú)奈裝回的主角毫米波雷達(dá)。資料顯示，毫米波雷達(dá)可以根據(jù)接收和發(fā)射毫米波的時(shí)間差，結(jié)合毫米波傳播速度、載體速度及監(jiān)測(cè)目標(biāo)速度，來(lái)獲得汽車與其他物體相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度及運(yùn)動(dòng)方向等物理環(huán)境信息。
相較于激光雷達(dá)(LiDAR)，毫米波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)階段更為成熟，應(yīng)用也更加廣泛，成本相對(duì)較低。與可見(jiàn)光攝像頭相比，毫米波雷達(dá)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更優(yōu)，價(jià)格差距也在不斷縮小。尤為重要的是，毫米波雷達(dá)在全天候工作方面具備無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，這也是它成為汽車電子廠商公認(rèn)的主流選擇的一大原因。
現(xiàn)階段，車載毫米波雷達(dá)根據(jù)毫米波頻率可以分為24GHz、77GHz和79GHz毫米波雷達(dá)三大種類。目前，國(guó)際上各個(gè)國(guó)家使用的車載毫米波雷達(dá)的頻段各有不同，除了少數(shù)國(guó)家采用60GHz頻段外，主要集中在24GHz和77GHz兩個(gè)頻段。
自動(dòng)駕駛技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)汽車?yán)走_(dá)在分辨率、探測(cè)精度和可靠性等方面提出了更高要求，現(xiàn)有的24GHz頻段的頻率規(guī)劃難以滿足汽車?yán)走_(dá)的技術(shù)發(fā)展需求，迫切需要為其規(guī)劃更大帶寬的使用頻率。經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展，未來(lái)全球車載毫米波雷達(dá)的頻段會(huì)趨同于77GHz頻段(76-81GHz)。77 GHz車載激光雷達(dá)正在成為主流，因其分辨率和精度更高，體積也更小。目前看來(lái)，毫米波雷達(dá)未來(lái)總體向著高頻段、芯片集成化和4D毫米波方向發(fā)展。
在實(shí)際應(yīng)用上，毫米波雷達(dá)對(duì)于不同層級(jí)的智能化水平搭載數(shù)量不同，目前L1 或L2 級(jí)一般需要搭載0-3個(gè)左右，L3 級(jí)一般需要搭載3-6個(gè)左右，L4或L5級(jí)一般需要6-10 個(gè)左右。在全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)上，占主導(dǎo)地位的是德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家。關(guān)鍵的毫米波核心芯片多數(shù)被德州儀器、英飛凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞薩等國(guó)際半導(dǎo)體公司所壟斷。
中國(guó)在毫米波雷達(dá)技術(shù)上起步較晚。2013年，24GHz毫米波雷達(dá)產(chǎn)品才進(jìn)入中國(guó);時(shí)至2018 年，我國(guó)才實(shí)現(xiàn)24GHz毫米波雷達(dá)國(guó)產(chǎn)。當(dāng)前，77GHz毫米波雷達(dá)產(chǎn)品仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模國(guó)產(chǎn)化，只有少數(shù)國(guó)內(nèi)廠商具備77GHz產(chǎn)品的量產(chǎn)能力。但中國(guó)廠商并未放棄突破。近日，由河北交通投資集團(tuán)有限公司、北京理工大學(xué)、中國(guó)公路學(xué)會(huì)科技成果轉(zhuǎn)化中心聯(lián)合發(fā)布的，裝配國(guó)產(chǎn)芯片的新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)正式發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)在高頻段毫米波雷達(dá)芯片研發(fā)方面取得重大技術(shù)進(jìn)步，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。
從車廠方面來(lái)看，蔚來(lái)、小鵬、理想、威馬、智己等造車新勢(shì)力，加上長(zhǎng)城、一汽等傳統(tǒng)主機(jī)廠，紛紛選擇在新車型上搭載激光雷達(dá)，形成攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等多傳感器融合的系統(tǒng)。
而馬斯克雖然曾經(jīng)放言“任何依靠激光雷達(dá)(開發(fā)自動(dòng)駕駛)的企業(yè)注定完蛋。這些昂貴的傳感器毫無(wú)必要，就像是長(zhǎng)了個(gè)昂貴的闌尾”，但其實(shí)也沒(méi)有停止在毫米波雷達(dá)層面進(jìn)行研發(fā)。2022年6月，F(xiàn)CC美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的公開文件顯示，特斯拉注冊(cè)了一款4D毫米波雷達(dá)，并提交了詳細(xì)的合規(guī)測(cè)試報(bào)告。
4D毫米波雷達(dá)具備優(yōu)勢(shì)高度探測(cè)、更高的點(diǎn)云質(zhì)量密度、探測(cè)距離更遠(yuǎn)以及對(duì)靜態(tài)障礙物進(jìn)行目標(biāo)分類等優(yōu)勢(shì)，突破了傳統(tǒng)車載雷達(dá)的局限性，正成為行業(yè)下一代毫米波雷達(dá)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
寫在最后
從毫米波雷達(dá)拉鋸戰(zhàn)放大到自動(dòng)駕駛行業(yè)，今年各車廠在L3級(jí)自動(dòng)駕駛動(dòng)作不斷。小鵬汽車董事長(zhǎng)何小鵬表示，在未來(lái)的五年，新能源汽車和以全自動(dòng)駕駛為代表的智能汽車會(huì)進(jìn)入到下一個(gè)全新的五年。奔馳近日也表示將在中國(guó)啟動(dòng)L3級(jí)有條件自動(dòng)駕駛的測(cè)試，中國(guó)研發(fā)部門的專家團(tuán)隊(duì)將深度參與到“DRIVE PILOT駕駛領(lǐng)航系統(tǒng)”，針對(duì)中國(guó)路況運(yùn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化。今年或許是L3自動(dòng)駕駛技術(shù)爆發(fā)之年?
參考資料：
1.《特斯拉全新車載計(jì)算機(jī)申報(bào)：確定新增雷達(dá)，確定老車主無(wú)法升級(jí)》，智能車參考
2.《特斯拉前AI主管揭秘被拋棄的雷達(dá)》，汽車商業(yè)評(píng)論
3.《越來(lái)越熱的毫米波雷達(dá)》，智能汽車設(shè)計(jì)
4.《毫米波雷達(dá)降價(jià)了》，界面新聞
5.《談?wù)勌厮估c毫米波雷達(dá)的前世今生》，智能汽車設(shè)計(jì)
