馬斯克又干了一件“奇葩”事!

　　就在不久前，他發(fā)推特表示，特斯拉美國工廠從5月份開始生產(chǎn)沒有搭載毫米波雷達的Model 3和Model Y車型。緊接著，特斯拉官網(wǎng)做出更新，在其車輛的傳感器介紹頁面也取消了毫米波雷達的圖示。

　　
 

　　▲無毫米波雷達的Model Y已經(jīng)交付用戶

　　由此，特斯拉成為目前全球唯一一家只使用攝像頭和超聲波傳感器(業(yè)內(nèi)也稱超聲波雷達)來實現(xiàn)L2級自動駕駛的車企?？紤]到超聲波雷達僅僅是在自動變道等功能下發(fā)揮作用，說其L2自動駕駛系統(tǒng)是純視覺方案也并不為過。

　　馬斯克一直都是業(yè)內(nèi)知名的反激光雷達斗士，眼下更進一步連成本只有幾百塊的毫米波雷達也干掉了，簡直就是車圈”雷達殺手“。

　　馬斯克和特斯拉這一舉動出爐后引起了自動駕駛業(yè)內(nèi)和相關(guān)機構(gòu)的密切關(guān)注。

　　一方面各路專家和媒體紛紛撰文探討純視覺自動駕駛方案的利弊，另一方面美國高速公路安全管理局等專業(yè)機構(gòu)也對此表示擔憂，美國媒體消費者報告更是直接將Model 3從他們的“最優(yōu)選車型名單“上除名，可見特斯拉這一做法的爭議非常之大。

　　毫米波雷達已有幾十年的裝車歷史，成本也非常之低，馬斯克取消毫米波雷達究竟是為了節(jié)省成本還是為了其它目的?單目攝像頭難以實現(xiàn)測距和測速要求，特斯拉的純視覺方案又將如何突破這一技術(shù)挑戰(zhàn)呢?

　　為了解答這些問題，車東西日前與多家自動駕駛公司的感知技術(shù)專家進行了深入交流，試圖找出馬斯克充當”雷達殺手“背后的邏輯。

　　一、馬斯克再干奇葩事 低價車型連雷達都不要了

　　就在上周，特斯拉美國官網(wǎng)Autopilot介紹頁面上，有關(guān)毫米波雷達的介紹被突然刪除，自動駕駛傳感器僅保留攝像頭和超聲波雷達。

　　而在此前，特斯拉所有車型都使用了同一套傳感器配置和計算平臺。

　　
 

　　
 

　　▲特斯拉美國、中國官網(wǎng)對比

　　這與馬斯克社交賬號上發(fā)表的內(nèi)容一致。當時他宣布，即將開始生產(chǎn)不帶毫米波雷達的特斯拉車型。他還宣布，純視覺感知的FSD以及FSD beta也會在近期推送。

　　
 

　　▲馬斯克宣布取消毫米波雷達

　　根據(jù)特斯拉美國官網(wǎng)Autopilot介紹頁面的信息，特斯拉單純?nèi)サ袅撕撩撞ɡ走_，其他傳感器組件并未升級，也沒有任何改動。仍然配備8個攝像頭、12個超聲波雷達。

　　其中，前視攝像頭采用三目配置，主攝像頭能夠覆蓋大多交通場景，探測距離達到150米。前視寬視野攝像頭擁有120度魚眼鏡頭，能夠拍攝交通信號燈、距離較近的障礙物，最大探測距離為60米。前視窄視野攝像頭用于拍攝遠距離物體，適用于高速場景，最大探測距離為250米。

　　此次前向毫米波雷達被移除，其探測距離為160米，與前視主視野攝像頭相當，探測視野的寬度相比窄視野攝像頭還要小。

　　此外，兩個側(cè)方前視攝像頭、兩個側(cè)方后視攝像頭、一個后視攝像頭以及12個超聲波雷達仍然保留，且和此前車型一致。

　　從傳感器配置上不難看出，視覺傳感器擁有比毫米波雷達更遠、更廣的探測距離，或許這是馬斯克希望取消毫米波雷達的第一個理由。

　　在特斯拉官網(wǎng)的支持頁面上，特斯拉詳細介紹了向純視覺過渡的過程。

　　
 

　　▲特斯拉宣布向純視覺遷移

　　今年5月起，特斯拉為北美市場制造的Model 3和Model Y車型將不再配備毫米波雷達，這些車型已經(jīng)開始交付。在交付之前，特斯拉會向車主發(fā)送郵件，告知車輛傳感器配置變化。

　　并且，沒有配備毫米波雷達的特斯拉車型在進行L2級自動駕駛過程中，還有部分功能受限。

　　其中，特斯拉基礎(chǔ)版輔助駕駛功能之一——車道內(nèi)自動輔助轉(zhuǎn)向、加速和制動功能的最高限速為75英里/小時(約合120.7km/h)，而當前特斯拉車型能夠以最高150km/h的速度實現(xiàn)主動巡航。同時，特斯拉在行駛中的跟車距離以及剎停后的跟車距離會適當增大。

　　另外，如果用戶購買了完全自動駕駛能力(FSD)套件，智能召喚功能暫時不能使用，緊急避讓功能也無法使用。

　　特斯拉承諾，在首批純視覺車型交付后的幾周內(nèi)，會通過OTA更新實現(xiàn)被限制的功能，讓純視覺車輛的自動駕駛能力和老款車型相同。

　　對于即將交付的新款Model S和Model X車型，特斯拉仍然為所有車型配備了毫米波雷達，自動駕駛算法也將融合雷達的感知數(shù)據(jù)。

　　這是因為，特斯拉Model 3和Model Y兩款車型的保有量更多，特斯拉能夠在短時間內(nèi)分析大量真實世界的數(shù)據(jù)，促進純視覺算法的迭代。

　　未來，Model S和Model X車型也將取消毫米波雷達，轉(zhuǎn)向純視覺感知，一切只是時間問題。

　　二、取消雷達有利有弊 面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)可不小

　　馬斯克認為，取消毫米波雷達是特斯拉多年來的自動駕駛布局。他曾經(jīng)向網(wǎng)友提問，如果毫米波雷達和攝像頭感知的數(shù)據(jù)相悖，你更愿意相信哪個?

　　顯然，馬斯克更相信攝像頭的數(shù)據(jù)，因為所見即所得。

　　同時，取消毫米波雷達還能給特斯拉帶來一大波好處，其中就包括成本降低、省去傳感器融合步驟、以及實現(xiàn)馬斯克心目中的完全自動駕駛目標。

　　
 

　　▲特斯拉對毫米波雷達的介紹

　　不過，取消毫米波雷達要面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)有很多。

　　毫米波雷達在汽車行業(yè)內(nèi)已經(jīng)使用多年，已經(jīng)得到了大量驗證。同時，攝像頭感知的內(nèi)容并不包含深度信息，需要毫米波雷達輔助感知，二者優(yōu)勢互補實現(xiàn)精準感知。

　　據(jù)了解，無論是L2級自動駕駛系統(tǒng)還是正在研發(fā)中的L4級自動駕駛，毫米波雷達仍然是剛需傳感器，擁有著攝像頭、激光雷達無可比擬的優(yōu)勢。

　　1、攝像頭在雨、雪、霧天氣性能下降

　　車輛進行自動駕駛的過程中，如果遇到雨、雪、霧等惡劣天氣時，攝像頭所見的景象和人眼基本相同，視線受阻，安全性降低。

　　自動駕駛公司PIX Moving自動駕駛首席顧問Alexander Carballo Segura認為，毫米波雷達的重要能力之一就是穿過惡劣環(huán)境，識別前方存在的障礙物。

　　這種能力得益于毫米波雷達發(fā)出的波是電磁波，電磁波在傳導(dǎo)過程中，惡劣環(huán)境只會造成微弱影響，但不會完全無法傳遞。

　　而視覺傳感器在惡劣環(huán)境下只能“所見即所得”，局限性較大。

　　今年以來，激光雷達正在逐漸量產(chǎn)，今年年內(nèi)國內(nèi)消費者就能購買搭載激光雷達的車型。但激光雷達所發(fā)出的光波受環(huán)境影響非常明顯，光的穿透力有限，并且會在傳播過程中發(fā)生反射、折射等多種情況。極端環(huán)境下，激光雷達可能失效。

　　2、省去一個傳感器 是否帶來不安全?

　　根據(jù)車東西了解，自動駕駛行業(yè)內(nèi)現(xiàn)在普遍標配毫米波雷達實現(xiàn)自動駕駛，多位業(yè)內(nèi)人士認為，取消毫米波雷達實際并不能保證安全。

　　馭勢科技定位與感知總監(jiān)張丹認為，拿掉毫米波雷達短期內(nèi)并不安全。他說道，毫米波雷達能夠探測較遠距離，讓車輛盡早發(fā)現(xiàn)前方障礙。同時，現(xiàn)有視覺傳感器的能力不及人眼，因此取消毫米波雷達反而并不安全。

　　國內(nèi)L4級自動駕駛公司飛步科技無人駕駛感知技術(shù)負責人認為，毫米波雷達在實現(xiàn)自動駕駛的過程中可以作為輔助傳感器，對于前方運動物體，能夠精準檢測其位置、速度等參數(shù)。

　　Alexander說道，對于低速無人車來說，如果僅靠視覺傳感器和超聲波雷達，也能實現(xiàn)自動駕駛。但對于高速自動駕駛來說，毫米波雷達是剛需。

　　相比于技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，毫米波雷達成本較低，傳感器融合比較容易，即便保留毫米波雷達也并不會增加過多的生產(chǎn)和開發(fā)成本。

　　3、成本已非常低廉 對整車成本影響不大

　　根據(jù)《2020汽車雷達國產(chǎn)化研究報告》，從上世紀90年代開始，三菱、奔馳等車企就為旗下的旗艦款車型配備了毫米波雷達，用于探測與前車之間的距離。

　　經(jīng)過二十余年的商用，毫米波雷達產(chǎn)業(yè)正逐漸成熟，并且得到包括特斯拉在內(nèi)的大量車企的輔助駕駛驗證。

　　Alexander認為，毫米波雷達不僅僅在汽車行業(yè)內(nèi)使用，整個行業(yè)內(nèi)都得到了大量驗證，非?？煽?。而多傳感器的綜合應(yīng)用才是自動駕駛可靠的解決方案。

　　有國內(nèi)媒體報道稱，根據(jù)特斯拉造車的體量，單個毫米波雷達的成本大約只需要300元左右。

　　4、傳感器融合過程非常簡單

　　除以上幾大優(yōu)勢之外，Alexander還說道，毫米波雷達感知內(nèi)容非常簡單，在與攝像頭內(nèi)容融合時，會非常簡便。

　　相比于激光雷達能夠生成大面積的點云圖像，毫米波雷達感知的場景更加簡單。因此在實際處理過程中，毫米波雷達能夠更加快速反應(yīng)。如果遇到危險情況，車輛能夠快速介入控制，避免發(fā)生危險。

　　三、純視覺如何完成測距測速?特斯拉高管這么說

　　雖說特斯拉取消毫米波雷達引發(fā)不小爭議，但行業(yè)內(nèi)同樣有支持的聲音。

　　在剛剛過去的2021上海車展上，國內(nèi)AI芯片創(chuàng)企地平線CEO余凱接受了車東西采訪。他認為，無論是使用純視覺感知，還是量產(chǎn)激光雷達，只要執(zhí)行的好，就有價值。

　　余凱認為，特斯拉的純視覺感知是一個好的戰(zhàn)略，因為它堅定地相信視覺。同時，人腦能夠走通純視覺這條路，因此電腦也能夠走通。

　　而面對多傳感器融合的方案，對算力的需求、對算法的要求可以適當降低一些，這條路也能走得通。

　　車東西此前還向聯(lián)想之星合伙人高天垚了解了對自動駕駛傳感器融合的看法。

　　他認為，多傳感器融合并不是終極解決方案。當前攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等多個種類傳感器融合，車輛的外觀、融合后的效果并非達到最佳狀態(tài)。如果能有某一個傳感器能夠達到多傳感器融合的性能，對行業(yè)來說就是一個巨大的升級。

　　作為自動駕駛?cè)?nèi)的天使投資人，高天垚認為多傳感器物理上的融合將是自動駕駛公司未來的機會。

　　恰好，特斯拉走上的就是將傳感器從物理層面融合的道路。

　　去年，特斯拉人工智能高級主管Andrej Karpathy在ScaledML會議上進行了一次精彩的演講，其中就講到特斯拉如何利用視覺傳感器，估算像素深度的。

　　在日常行駛過程中，攝像頭捕捉的內(nèi)容都是二維圖像，并沒有深度信息。

　　
 

　　▲特斯拉攝像頭采集的畫面可以確定邊界，但不包含深度信息

　　也就是說，雖然二維圖像已經(jīng)可以區(qū)分公路和路旁的人行道，但并不知道現(xiàn)在車輛距離人行道還有多遠。由于缺失這樣一個重要信息，自動駕駛的運算可能并不準確，操作可能出錯。因此，捕捉或者建立一個三維的圖景很有必要。

　　傳統(tǒng)工程師認為，直接在車頂安裝三維攝像機就能解決這一問題。不過，這既要增加車輛的制造成本，又影響車輛美觀。此外，由于車頂面積比較大，如果三維攝像頭高度不夠，盲區(qū)將會非常大。

　　特斯拉的工程師又想到用算法解決這個問題。如果有一種算法能夠?qū)⒍S圖景的時序、邊緣對齊，投影形成三維圖景，這個問題就解決了。

　　
 

　　▲通過算法得出的“鳥瞰視圖”

　　在計算出三維圖景之后，特斯拉甚至可以計算出車輛的“鳥瞰視圖”。也就是說，雖然車輛上方?jīng)]有攝像頭，但通過計算就能模擬出從車輛上方向下看的圖景。這樣一來，車輛離障礙物還有多遠的距離，車內(nèi)都能直觀地看到。

　　

　　▲特斯拉視覺系統(tǒng)預(yù)測的馬路邊緣和車道線

　　實際上，特斯拉還有更厲害的地方，那就是算法可以預(yù)測流媒體視頻中每一個像素的深度信息。也就是說，只要算法足夠好，流媒體視頻更加清晰，特斯拉的視覺傳感器所捕捉的深度信息甚至可以超過激光雷達。

　　
 

　　▲特斯拉采集視覺信息(上)，預(yù)測每一個像素的深度信息(中)并投影形成鳥瞰視圖(下)

　　在實際的自動駕駛應(yīng)用中，泊車入位和智能召喚兩個使用場景下就能充分利用這套算法。在停車場行駛時，車輛之間的距離很小，即使是駕駛員駕駛，稍不留神也很容易出現(xiàn)刮蹭事故。對于機器來說，停車場場景的行駛更加困難。在預(yù)測到深度信息之后，車輛可以在超聲波雷達的輔助之下，快速完成對周圍環(huán)境的識別，車輛泊車就會更加順利。

　　相信在一年以后的今天，特斯拉正式宣布逐漸遷移到Tesla Vision純視覺感知，也是用的這套算法。

　　四、毫米波雷達是自動駕駛標配 未來朝4D化發(fā)展

　　從前文可以推斷，L2級自動駕駛場景中，毫米波雷達還是剛需。那么，不妨將眼光放得更長遠一些，L4級自動駕駛+更安全的出行是自動駕駛公司的重要目標。面對L4級自動駕駛場景，毫米波雷達是否還存在?其價值相比L2級自動駕駛有提升還是弱化呢?

　　馭勢科技定位與感知總監(jiān)張丹認為，在激光雷達逐步量產(chǎn)的今天，毫米波雷達在自動駕駛過程中的權(quán)重會有所下降。但毫米波在極端天氣中的作用很大，仍無法替代。

　　
 

　　▲馭勢科技L4級無人駕駛小巴

　　在馭勢科技的L4級自動駕駛的研發(fā)和落地項目中，毫米波雷達是剛需，基本都會配置。

　　在L4級自動駕駛另一重要場景港口中，截至2020年底，飛步科技已經(jīng)向梅山港交付了13輛L4級自動駕駛集卡并開啟編隊運營。2020年底，飛步與梅山港共同啟動基于多路自動駕駛集卡編隊的常態(tài)化獨立整船作業(yè)，構(gòu)建起混線運輸-整船作業(yè)一體化鏈路，目前已經(jīng)穩(wěn)定運行一年多。

　　
 

　　▲飛步科技在梅山港落地的L4級自動駕駛車隊

　　除了將港口自動駕駛集卡車隊在混線環(huán)境下實船作業(yè)運營之外，飛步科技還連續(xù)兩年為烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會提供自動駕駛微公交接駁服務(wù)。

　　同時，在城市及高速道路累計為中國郵政EMS、德邦快遞等企業(yè)運送包裹超 100 萬件。

　　飛步科技無人駕駛感知技術(shù)負責人認為，港口場景中氣候經(jīng)常飄忽不定，常有大霧天氣。因此，飛步科技車隊使用毫米波雷達能夠為車隊常態(tài)化作業(yè)提供更多保障。

　　位于貴州的通用智能底盤開發(fā)商PIX Moving現(xiàn)在正在研發(fā)低速運行的無人車，并沒有使用毫米波雷達，而是使用探測距離較小的超聲波雷達。

　　
 

　　▲PIX Moving智能汽車開發(fā)平臺Ultra-Skateboard

　　PIX Moving自動駕駛首席顧問Alexander說道，即使在低速場景下，PIX Moving也已經(jīng)在研發(fā)和部署過程中加入毫米波雷達。

　　Alexander認為，毫米波雷達無論在任何速度條件下都是有意義的，相比超聲波雷達有更強的能力，同時這事最基本的安全感知能力。

　　同時，毫米波雷達探測距離較短、視野較小，對靜止物體探測容易出錯等問題一直困擾行業(yè)。同時，毫米波雷達感知到的場景無法精確分類，仍要依靠視覺傳感器實現(xiàn)。

　　面對毫米波雷達的多個明顯劣勢，當前行業(yè)內(nèi)已有多項優(yōu)化解決方案，其中就包括研發(fā)4D雷達，以及將毫米波雷達的部分能力遷移至激光雷達當中。

　　1、4D雷達即將量產(chǎn)

　　今年，上汽集團旗下高端品牌R汽車發(fā)布了R汽車ES33車型。這款車就搭載了4D毫米波雷達，其感知性能有了明顯升級。

　　傳統(tǒng)毫米波雷達僅具有三維感知能力，可以判斷前方物體距離、速度、方向角，而4D毫米波雷達對物體的探測多了一個維度，通過垂直分辨率判斷物體的高度。

　　
 

　　▲R汽車ES33

　　除了能夠感知更豐富的數(shù)據(jù)之外，這顆4D毫米波雷達的分辨率和測量距離也有巨大提升。無論是距離、速度還是方向角的感知精度都提升了一個數(shù)量級，最遠探測距離超過350米。

　　測試發(fā)現(xiàn)，ES33的4D毫米波雷達可以探測到140米開外的可樂罐。

　　2、傳統(tǒng)毫米波還在不斷加強

　　由于毫米波雷達在探測視野、對靜止物體探測不佳的情況，未來可能將毫米波雷達的部分能力遷移至激光雷達當中，二者傳感器融合后，系統(tǒng)能夠作出更準確的自動駕駛決策。

　　Alexander說道，針對毫米波雷達感知內(nèi)容比較簡單，不好歸類的問題，行業(yè)內(nèi)會將毫米波雷達的感知數(shù)據(jù)與攝像頭、激光雷達相融合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

　　同時，許多車企也在考慮為車輛配備多個毫米波雷達，感知范圍能夠進一步擴大。如果像激光雷達一樣，毫米波雷達能夠通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)廣泛的探測距離，也是解決方案之一。

　　結(jié)語：特斯拉純視覺自動駕駛還需上路檢驗

　　面對整個行業(yè)走上傳感器融合路線，實現(xiàn)量產(chǎn)激光雷達等關(guān)鍵組件，馬斯克卻特立獨行，直接實現(xiàn)了純視覺的L2級自動駕駛，這也是馬斯克自動駕駛最大的野心之一。

　　不過，純視覺傳感器在自動駕駛行業(yè)內(nèi)沒有經(jīng)過大量測試考驗，無論對特斯拉還是馬斯克來說，都是一個巨大挑戰(zhàn)。此后，特斯拉的自動駕駛功能也將受到行業(yè)內(nèi)的更多關(guān)注與討論。