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且不管對鐳射雷達態度曖昧的特斯拉,就整個自動駕駛領域而言,鐳射雷達早已經成為絕大多數人心中,實現高階自動駕駛的必備核心感測器。

在這一事件的基礎上,我們需要延伸思考的是:作為高階自動駕駛中必不可少的核心感測器,鐳射雷達究竟能為自動駕駛帶來什麼?

在前不久落下帷幕的上海車展上,北汽極狐、小鵬、蔚來等新老車企的L3級自動駕駛車型紛紛亮相。華為、百度、大疆等科技巨頭也都亮出全新的自動駕駛/智慧汽車解決方案。一時間,L3及以上的高階自動駕駛成為了最引人注目的熱點話題。部分業內人士甚至宣稱“高階自動駕駛已經到來”。

我們認為,高階自動駕駛距“真正到來”還有最後一段路要走——即更多品牌、更多車型實現量產。

但未來並不遠,因為業界對更高階自動駕駛的探索從未止步。自L2級自動駕駛逐漸上車普及後,近三年來,不止科技巨頭與造車新勢力,奧迪、廣汽等國內外傳統車企也陸續釋出了L3自動駕駛方案。2019年6月,百度更是在全球計算機視覺及模式識別領域頂級學術會議IEEE CVPR上,首發L4自動駕駛感知方案。雖然“高階自動駕駛已經到來”的說法或許略顯誇張,但對L3及以上的自動駕駛車輛來說,感知系統技術方案已經較為成熟。

這背後,一是源自高精度地圖、衛星定位、慣性定位等技術的進步,夯實了自動駕駛車輛實現精確感知、安全行車的基礎;二來則是由於自動駕駛感知系統中各類感測器的定位和分工都已比較明確,在行業內形成了高度共識。

在各類主流感測器之中,被稱為“自動駕駛之眼”的鐳射雷達,憑藉非常突出的感知探測能力最受關注。

鐳射雷達透過由大量位置點資訊組成的點雲進行三維建模,從而得到目標區域中物體距離、形狀輪廓、移動速度等資料。因其發射接收的是高頻鐳射,探測速度和範圍大大高於超聲波雷達,在障礙物建模方面的能力遠超毫米波雷達。

相比攝像頭,鐳射雷達無需非常複雜的支援演算法,可以根據鐳射訊號的反射率差異區分目標區域障礙物的不同材質,以提高探測精度。有效避免了“攝像頭將純白色的卡車識別為雲朵”等安全隱患。

儘管探測素質優秀,但鐳射雷達在過去很長的一段時間內都不被車企看好。究其原因,阻礙彼時鐳射雷達發展的癥結所在不外乎以下幾點:體積大、成本高、環境適應性差。這一情況在最近幾年已經發生“反轉”,鐳射雷達產品演進迭代駛入快車道,曾經的諸多難題被逐一解決。

賽道內的頭部廠商,憑藉技術積累和持續研發,將鐳射發射接收模組、訊號處理模組等鐳射雷達的構成元件不斷微型化。鐳射雷達逐漸擺脫了曾經“傻大黑粗”的樣子,市面上許多鐳射雷達產品的體積都已經做到了與一桶泡麵相差無幾。

瘦身成功的鐳射雷達,完全可以直接嵌入車身之內,使得自動駕駛車輛不必再“頭上頂個球”,而是迴歸一輛汽車該有的樣子。

鐳射雷達產品本身並不會用到大量貴金屬和價格十分高昂的稀有材料,導致過去鐳射雷達成本高昂的原因主要有二:精密光學器件的高額研發投入,以及應用場景有限需求空間小,無法大批次生產以分攤研發成本。

但經過數年的發展,在技術進步和需求增長的雙重促進下,鐳射雷達的成本持續下降。

曾經,谷歌無人車以其搭載的鐳射雷達近80000美元的造價引人側目;而現在,華為卻用“要將鐳射雷達成本降至200美元”的價格屠夫宣言奪人眼球。國內外頭部LiDAR廠商對車規鐳射雷達大批次訂單的報價紛紛打破人們對鐳射雷達成本高昂的固有印象。

此外,在符合車規、可靠性和環境適應性等方面,鐳射雷達近年來也取得了長足的進步。比如國產鐳射雷達廠商北科天繪,旗下C-Fans系列產品是國內最早具備完整車規型設計的前裝鐳射雷達。C-Fans系列產品採用自主智慧財產權的晶片、半導體工藝,具有低成本、高可靠、低延時、高分辨、大視場等突出特點。

受益於鐳射雷達接連攻克曾經阻礙行業發展的多道難關,新一代的LiDAR產品,在導航方向的應用範圍突破了園區物流、景區擺渡、無人售貨等“純粹無人化”場景,邁入了載人上路的乘用車行車場景,當前市場上的L3級自動駕駛車型,大都採用了包含鐳射雷達在內的感知方案。

就連數年如一日堅持DISS鐳射雷達的埃隆馬斯克也“反悔”了,據彭博社報道:特斯拉與鐳射雷達公司Luminar,近日簽訂了一份使用鐳射感測器技術進行測試和開發的合同。儘管特斯拉或許只是計劃使用鐳射雷達來訓練視覺演算法,以加速演算法迭代,但作為全球最堅定的純視覺技術路線踐行者,特斯拉此舉是不是稱得起一句“態度曖昧”呢?

基於高階自動駕駛感知方案的成熟,鐳射雷達如今已坐穩核心必備感測器的頭把交椅。這一成績,除了鐳射雷達產品自身進化,更是由於進化後的鐳射雷達能夠助力實現更加安全、更加智慧的自動駕駛。

無論經驗多麼豐富的司機,也幾乎不可能在無保護左轉時,對車輛右側的路情路況變化“瞭如指掌”。人眼的幀頻通常情況下僅為24Hz,並且有0.1~0.4秒的視覺殘留。在複雜、高速的真實行車環境中,鬼探頭、高速急剎、高速匯入主路等場景之所以“高危”,根本原因就在於路況險情往往都發生在瞬息之間,超過了人類的視覺極限,駕駛員更多的時候只能靠經驗甚至“預感”來應對。

自動駕駛車輛在搭載了鐳射雷達之後,相當於內建了一位“擁有上帝視角的千里眼”。如此一來,自動駕駛系統就能在車輛行駛過程中始終“眼觀六路”,比真人駕駛員更好地應對無保護左轉等真實行車環境中的難點場景。

以北科天繪最近釋出的影象級超高解析度固態鐳射雷達——C-Fans-256為例,這款鐳射雷達的超高解析度,可以準確地在200m距離上進行車輛、行人的位置點資訊捕捉,對邊長20cm的立方體障礙物,其精確識別有效距離也達到了近60m。配合全方位掃描視場,C-Fans-256能夠為自動駕駛車輛提供覆蓋絕大多數行車難點的寬闊視野。

C-Fans-256等新一代的鐳射雷達產品,具備甚至與運動相機比肩的超高幀頻,面對上述難點行車場景,鐳射雷達在司機或乘員反應過來之間,就能夠準確快速地捕捉到異常事件,讓自動駕駛控制系統能夠及時做出反應,控制自動駕駛汽車規避風險。

曾經的導航鐳射雷達,因環境適應性與功耗等方面的劣勢,除了測試場景之外,絕大多數情況下都只能應用於溫溼度適中、路面寬闊平整、路線規律整齊的“溫室”中,例如智慧倉儲區與工業園區中的物流車、市區內固定路線的RoboTaxi與無人售貨車等。不要說礦山、工廠等高危場所,就是普通的室外道路環境,鐳射雷達也因無法過車規而難以完全勝任。

透過持續最佳化效能引數,進化後的鐳射雷達產品本身也更加安全,車規級產品開始陸陸續續進入市場。北科天繪C-Fans-256做到了小於16W的低功耗,併成功通過了ISO16750標準下9類共31項測試,具備極高的車規符合性。

在環境適應性實績方面,無論是東北雪原跌破零下40°C的嚴寒,還是西部戈壁夏日暴曬車體至70°C以上的酷熱環境,亦或鹽霧、潮溼環境下的非結構化道路……面對諸多嚴苛考驗,C-Fans-256都交出了0故障的答卷。

新一代鐳射雷達正在不斷提高著自動駕駛的安全性、智慧化程度,助力自動駕駛進一步向實現真正的“無人駕駛”這一目標靠近。滴滴創始人程維曾公開表示:“我們希望到2030年,能去掉共享汽車的駕駛艙,實現完全意義上的無人駕駛”。

自動駕駛領域的廣闊前景,反過來又催動鐳射雷達賽道迎來了爆發式增長。伴隨“大規模上車量產”的目標逐漸成為現實,鐳射雷達也在改變著自動駕駛。我們有理由相信,在乘用高階自動駕駛車輛大範圍普及的未來,因鐳射雷達而來的、更為智慧安全的駕駛環境可以讓車輛不再只是交通工具,而是滲透到生活的各個場景之中,乃至改變人們的生活方式。

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