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作為目前無人駕駛技術上最為核心的零部件,鐳射雷達是絕大多數主機廠難以跳開的一個對於周遭環境感知的元器件。鐳射雷達有著探測距離較遠、成像精度較高這樣的優點,是無人駕駛最為依賴的千里眼,但其成本可能高達兩臺豐田普銳斯的價格,以及其非常容易受到環境因素的影響,使得惡劣氣候下探知的結果大打折扣,也成為無人駕駛商業化部署最大的攔路虎。

鐳射雷達的工作原理

鐳射雷達LiDAR,全稱是Light Detection And Ranging,作為當前無人駕駛汽車探知周圍環境的主要零部件,其工作原理與普通雷達類似,也就是通過接受自己發射出多線束的的鐳射束來建立三維的點雲圖,並通過光電處理生成精確的三維立體影象,從而來實現對探測目標的速度和位置資訊的感知功能。但對於目前使用機械式360度旋轉鐳射雷達的無人駕駛技術解決方案來說,要想普及存在幾個制約因素:

1.成本高昂

且不論無人駕駛在軟體和團隊方面的巨大投入,光就硬體成本來看,鐳射雷達高昂的成本就成為制約無人駕駛商業化應用的主要原因。目前除了特斯拉之外,幾乎所有成熟的無人駕駛技術方案都採用的64位鐳射雷達,其成本在人民幣70萬元左右,而這個價格已經遠遠超過市面上絕大部分車型的價格。

2. 易受極端氣候環境的影響

由於鐳射雷達的成像原理,因此其極易受到雨雪及大霧天等不良氣候環境的影響,而這也會限制依靠鐳射雷達實現無人駕駛功能的車輛的全天候出行。

3. 資料量過大

鐳射雷達由於其成像模式,會產生海量的資料,這對於車載處理器的運算能力產生比較大的挑戰。一旦車載控制器運算能力不夠而出現宕機或者下達指令速度有所延遲,會對於複雜路況下的安全行駛出現非常大的挑戰。

特斯拉放棄鐳射雷達

鐳射雷達成本高昂,而且極易受到極端天氣環境影響,因此埃隆馬斯克從一開始就沒有將鐳射雷達作為特斯拉無人駕駛解決方案Autopilot的必選硬體解決。特斯拉當前主要是以毫米波雷達作為探測周邊環境的硬體,配合搭載在車身周圍的攝像頭以及超聲波雷達,特斯拉的無人駕駛硬體成本方案比較低。雖然這套硬體方案的感知水平較低,但特斯拉可以依託其在軟體演算法方面的能力來加以彌補。

無人駕駛系統視為一個新生的嬰兒,通過後期大量的訓練,它們將具備對於複雜道路情況作出決策的能力。目前無人駕駛仍然存在一個很大的問題就是相關資料的積累不夠,使得車載控制器無法對於各類突發的交通狀況作出一個準確的判斷。特斯拉在總部建立了一個雲端控制器,用來接受每一臺特斯拉車輛個體上傳的駕駛資訊,因此其所能積累的相關資料是非常驚人的。而在海量道路資訊上傳的基礎上,特斯拉的無人駕駛控制器就能快速進行機器學習,讓控制器在最短時間內成為一個經驗豐富的老司機。

特斯拉最為吸引目前消費者的一個亮點就是特斯拉當前的無人駕駛系統的硬體冗餘。基於目前的硬體解決方案,通過搭載在特斯拉上的OTA技術,就可以實現對於車載無人駕駛控制軟體的迭代升級,未來甚至可以將目前的Autopilot 2.0硬體直接升級到L5級的無人駕駛水平,而消費者不需要重新購買其他車輛或進行任何的硬體升級。

軟體的影響力其實是非常大的,特斯拉達到L5級別的無人駕駛技術方案目前沒有正式商業化應用,而實驗室的資料比較缺乏說服力。但是我們以特斯拉的電池管理系統為例,在電芯都是基本外購的前提下,特斯拉的電動車的續航里程以及充電時間都遠遠領先當前其他老牌車企的電動車車型,這背後就是特斯拉在電池管理系統BMS上面發揮出來的巨大作用。因此將BMS的軟體能力複製到無人駕駛技術上,筆者對於未來特斯拉Autopilot還是充滿信心的。

未來無人駕駛技術的解決方案

特斯拉的強項在於其強大的軟體開發能力,由此帶來特斯拉的無人駕駛控制器可以通過更為海量的學習來自動做出對於未來複雜路徑的規劃與選擇,換句話說,就是通過不斷實際道路資料的積累,將特斯拉的無人駕駛控制器訓練成一個老司機的水平。當前人工智慧技術發展日新月異,機器人在某些特定領域取代人類駕駛車輛並非不可能。這條技術路線可以用來平衡硬體領域不用鐳射雷達的不足,但對於更多的主機廠來說,其並不具備如此強大的軟體開發能力,降低鐳射雷達成本是唯一能夠商業化無人駕駛技術的方法。

不同於傳統的機械式360度旋轉鐳射雷達,目前歐美車企都熱衷開發固態鐳射雷達加毫米波雷達的技術解決方案。固態鐳射雷達由於改變了資料讀寫模式並省去了旋轉部件,成本可以大幅下降到可以量產的程度,據福特稱,其固態雷達的成本可以下降到數百美元。而且固態雷達在探測進度上的不足,可以憑藉其他探測裝置以及軟體演算法上的不斷完善來加以解決。此外,固態雷達沒有旋轉部件,因此比較容易地整合在整車內部,從整體造型上更加符合設計師的需求。

國內車企在無人駕駛領域的機會

在5G的基礎設施的建設上,中國在全球處於明顯的領先位置,但萬物互聯遠非短時間內可以實現,其需要數以萬億計的投資以及耗時十數年的建設時間,而這段時間內,無人駕駛技術是否出現更替也存在很大的不確定性。

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  • 路虎是印度還是英國的
  • 早晨進入車廂裡總有一股汽油味,這是啥原因?