如何看待純視覺自動駕駛,鐳射雷達是曇花一現還是必由之路?

如何看待純視覺自動駕駛,鐳射雷達是曇花一現還是必由之路?

我們要向大自然致敬,鳥類激發了人類飛行的願望,駿馬激發了人類疾馳的願望,魚類激發了人類潛水的願望。但…

人類透過飛機、火箭實現了上九天攬月的夢想,而不是像鳥類一樣扇動翅膀;

人類透過船舶、潛艇實現了下五洋捉鱉的夢想,而不是像魚一樣遊動身體;

人類透過汽車、高鐵實現了疾馳遠方的夢想,而不是像走獸一樣靠四肢奔跑。

所以,我們再回味這句話,就會有一些不一樣的理解:

“人類靠視覺可以完成駕駛任務,為什麼機器不行?”

如何看待純視覺自動駕駛,鐳射雷達是曇花一現還是必由之路?

一:特斯拉FSD究竟提供了什麼樣的自動駕駛方案

特斯拉雖然帶起了視覺感知的浪潮,但從不斷爆出的各類事故來看,這個功能並沒有給人們帶來想象中的體驗。這不由得讓我們疑惑,FSD究竟是一個怎樣的自動駕駛方案。

為儘量準確,我們在特斯拉North America US官網、European UK官網、Middle-East Jordan官網,國內官網上檢視官方描述。

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我們可以發現特斯拉提供了4種自動駕駛功能:

自動駕駛輔助導航:自動駛入和駛出高速公路匝道或立交橋岔路口;

自動輔助變道:在高速公路上自動輔助變換車道;

自動泊車:一鍵式自動平行泊車或垂直泊車;

召喚功能:自動駛入駛出車位,聽候“召喚”;

這幾種功能只能算L2級別的輔助駕駛系統,在特定場景下提供某個方向(前進/左右)上輔助功能。

在autopilot官方頁面,我們也看到了類似的描述,特斯拉明確指出Autopilot不是自動駕駛,它可以幫助車輛在車道內進行自動轉向、加速和剎車。

如何看待純視覺自動駕駛,鐳射雷達是曇花一現還是必由之路?

據美國當地媒體披露的兩封特斯拉在2020年底發給美國加州機動車管理局的信中,特斯拉首次承認,目前的測試軟體並不適合完全自動駕駛操作。該公司表示,在未來某個未指明的時間點之前,不會開始測試“真正的自動駕駛功能”。

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知情人士透露,在第一次回覆問詢中,特斯拉強調FSD測試軟體的功能有限。比如,軟體“無法識別或應對”“靜態物體,比如道路碎片、應急車輛、施工區域、複雜的十字路口、任何遮擋、不利天氣、密集車流的路端以及未繪製地圖的道路。

隨後,在第二次回覆問詢中,特斯拉補充稱,“我們預計未來該功能將基本保持不變,短期內不認為會有重大改進,尤其是涉及到將整個動態駕駛任務的責任轉移到系統”。

到此,我們再回味這句話:“人類靠視覺可以完成駕駛任務,為什麼機器不行?”

我們可以大致理解馬斯克的意思了,“人類靠視覺完成駕駛任務,機器使用攝像頭可以讓人類更好的完成駕駛任務。”

二:鐳射雷達能幫助解決什麼問題

在特斯拉強調的FSD軟體功能缺陷時,提到了一些corner case,如:“靜態物體,比如道路碎片、應急車輛、施工區域、複雜的十字路口、任何遮擋、不利天氣、密集車流的路端、鬼探頭、不按交規行駛的摩托車等。

這些問題,從研發層面來說,是各種未解決的需求或者bug,但從消費者的角度來說,這些問題意味著FSD軟體極大的危險性。

這些問題,都可以用鐳射雷達來解決。以北科天繪的C-Fans系列產品為例,在設計之初就考慮了這些因素。

1。 高解析度 (0。1°×0。1°)

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面對城市公路行駛過程中,遠處不按交規行駛的行人,高速路上意外逆行的車輛,高解析度的鐳射雷達可以解決目前毫米波雷達,視像頭識檢測碰到的各種問題,為決策規劃系統提供穩定的感知輸入。雖然鐳射雷達實時資料是稀疏點雲,但C-Fans256線憑藉其0。1°×0。1°的超高解析度,能夠在200m處的仍然實現0。4m×0。4m的網格密度,對於一輛寬1。8m,高1。8m的普通SUV而言,在200m處仍可以看到約4×4的點陣。

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圖 1 C-Fans256車輛實測點雲

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圖 2 C-Fans256對小孩實測點雲(身高&;amp;amp;amp;lt;1。1m)

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圖 3 C-Fans256對小障礙物實測點雲(20cm×20cm×20cm)

高解析度對應高網格密度,可以實現更遠更小的障礙物檢測,在城市複雜路況下可以儘早的發現遠處的細節變化,在高速行駛下可以提前發現遠處的車輛的動作或異常,這樣的檢測能力就意味著更高的安全性。

2。大視場(150°×30°)

在十字路口無保護左轉、城區複雜路口場景,大的FOV能夠給自動駕駛車輛帶來豐富的感知資訊,特別是在完成U型掉頭動作時,要求視場角越大越好,C-Fans256提供了150°×30°的FOV,可以在車輛左轉或掉頭時提供寬闊的感知範圍,提高自動駕駛系統的安全性。

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圖 4 C-Fans256點雲

3。高幀頻(80hz)

在鬼探頭、高速匯入主路、高速急剎車等場景,鐳射雷達精確快速的直接輪廓測量能力可以幫助自動駕駛車輛在百毫秒內做出響應。此時的關鍵指標是幀頻,如果鬼探頭或者一輛突然急剎的汽車,相對速度是80km/h,如果雷達幀頻是10hz,跟蹤演算法5幀完成計算,那就意味著,車輛的反應距離為:

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從出現意外到系統開始做出判斷,兩者的相對距離拉近了11。1m,再算上車輛的制動距離,這顯然意味著危險係數的增加。

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圖5不同幀頻下車輛反應距離(80km/h)

這也是現階段絕大多數自動駕駛車輛都在中低速、低動態變化場景下執行的一大原因,為儘可能提高自動駕駛系統的感知能力,C-Fans256將自身幀頻提高到了業界聞所未聞的80hz水平,希望能為高速、高動態複雜環境下的無人駕駛的落地實現貢獻自己的力量。

80hz高幀頻,帶來流暢快速的動態檢測,在真實交通環境中,能夠使得無人駕駛車輛的動態檢測時間由百毫秒量級縮短到十毫秒量級,從而帶來更高的安全性。

4。灰度識別

L2的場景庫必然是L3場景庫的子集,如LCC車道居中輔助,ALC自動變道輔助、ACC全速自適應巡航、ATC自適應彎道巡航、LDW車道偏離等,使用鐳射雷達可以增強自動駕駛系統的在夜間、隧道出入口等場景的魯棒性。

這些場景主要依賴感測器對車道線、路肩的準確檢測,這對鐳射雷達的灰度識別水平提出了要求,要求灰度識別準確,精細。

C-Fans-256提供8bit的灰度分辨力,可以全天候實現清晰的車道線識別,提高無人駕駛系統的夜間感知能力。

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圖 8夜間車道線識別效果

三:馬斯克為什麼diss鐳射雷達

這不光是一個技術問題,還要考慮商業和營銷,對於馬斯克來說不僅要考慮功能方面的問題,還需要考慮營銷及商業落地的速度。

面對輔助駕駛市場,特斯拉目前的這些功能已經足夠滿足使用需要,馬斯克在一方面面誇大FSD功能,一方面拿視覺與鐳射雷達做比較,是在營銷層面為其造勢,加速其商業落地程序。

此外,鐳射雷達價格昂貴是馬斯克不用鐳射雷達的主要原因,高峰時期,鐳射雷達甚至1線1萬,這個價格顯然無法滿足量產上車的要求。

但隨著這兩年鐳射雷達的技術進步,鐳射雷達價格已經到了很普適的地步,北科天繪的C-Fans-256的上車價,目前已經遠遠低於市場價。