“激光雷达就像是无用的阑尾。”对于被其他公司视为自动驾驶汽车“眼睛”的激光雷达，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克却一直嗤之以鼻。这次，马斯克更进一步，计划弃用所有雷达传感器。近日，马斯克宣布，从今年6月开始，特斯拉北美市场的Model 3和Model Y车辆的辅助驾驶AutoPilot系统中，将放弃使用雷达传感器，转而聚焦摄像头视觉为中心的AutoPilot解决方案，特斯拉计划近日发布基于纯视觉系统的全自动驾驶FSD beta V9.0改进版本。 与特斯拉截然不同的是，很多自动驾驶公司以及汽车厂商采用的是“雷达＋视觉”综合解决方案：或采用毫米波雷达，或采用激光雷达，或采用多种雷达组合为主的感知系统，再加上摄像头等元器件来实现自动驾驶功能。特斯拉弃用雷达一事在国际车坛引发轩然大波，并引发业内对于自动驾驶技术路径的激烈讨论。
纯视觉能实现自动驾驶吗？ 纯视觉技术方案的优势在于，摄像头获取的视频数据与人眼感知的真实世界最为相似，也最接近人类驾驶的形态。而且，在当前激光雷达价格居高不下的情况下，仅使用摄像头更容易控制成本。此次，特斯拉全自动驾驶系统FSD beta V9.0版已准备就绪，其中只有摄像头，而不再配备雷达。配装这一版本的特斯拉车辆只依靠摄像头视觉和智能处理技术来提供自动驾驶主动安全功能。 事实上，特斯拉方面去年曾透露正在研究一种“伪激光雷达”的新技术。该技术可以通过对摄像头图像的像素景深测算，在没有激光雷达硬件的条件下，实现近似于激光雷达的距离探测精度，减少纯视觉技术架构与激光雷达之间的性能差异。近来有消息称，特斯拉带有激光雷达的测试车正在美国加州进行路测，业内人士推测，这并不代表特斯拉将采用激光雷达，而可能是通过激光雷达来训练、验证视觉算法，以实现其以视觉方案替代激光雷达方案的目标。 “特斯拉之所以不采用激光雷达，一方面是激光雷达目前相对成本较高，而特斯拉要千方百计控制整车成本；另一方面是特斯拉拥有自研的算力芯片和平台，可以用算法在一定程度上弥补视觉感知的短板。”浙江智能交通研究中心研究员程轶男向《中国汽车报》记者介绍。 在美国，多家机构对特斯拉放弃雷达感知的自动驾驶方案表示担忧，已经有一些机构和媒体下调了对特斯拉相应车型的评级。其中，美国公路安全保险协会（IIHS）取消了2021款特斯拉Model 3“首选安全车型＋”称号；美国《消费者报告》宣布，不再将2021款特斯拉Model 3列为“首选车型”。 “在自动驾驶的视觉感知模块中，从L2级自动驾驶开始，就需要感知算法的加入，这就涉及到不同的传感器来提供不同的信息。”自动驾驶技术专家严鸿生告诉《中国汽车报》记者，目前特斯拉自动驾驶功能仍处于L2级，在这一阶段理论上是可以通过纯视觉感知来实现的，因为汽车的驾驶责任主要还是由人类驾驶员承担。但如果升级到L4级高级别自动驾驶，纯视觉感知将力不从心，必须使用包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等多传感器组合的方式来保证行驶安全。 激光雷达能否舍弃？ 实际上，在“雷达＋视觉”方案中，大部分企业都采用了激光雷达传感器，例如Waymo、通用汽车、奥迪等，蔚来、小鹏等造车新势力企业均在看家车型上配备了激光雷达。 “之前特斯拉没有采用激光雷达，的确是因为激光雷达的价格较高，所以才想通过自己的算法加视觉感知的方式来替代。”程轶男介绍道，仅在5年前，自动驾驶可选用的64线激光雷达单价约在8万美元（约合人民币51万元）到10万美元（约合人民币64万元），这个价格甚至超过了一辆特斯拉新车的价格，特斯拉自然不会选用。如今，96线激光雷达的单价已经降到2万余元人民币。而车载摄像头的价格在30美元（约合人民币190元）左右，相对成本更为低廉，即使一辆车上用十几个摄像头也才约2000多元人民币。 “但是，纯视觉方案的技术难度要远高于使用激光雷达，面对复杂多变的自动驾驶行驶环境，需要强大的算力平台和更强的算法才可以，这也需要数据的积累，特斯拉在美国用激光雷达路测应该就是收集数据，提升视觉方案辨识的灵敏度。”西安工业大学微电子技术实验室工程师魏冬在接受《中国汽车报》记者采访时说，在目前阶段，特斯拉的自动驾驶系统不用激光雷达感知也没有多大问题。 在一些车企看来，激光雷达是必不可少的，只用纯视觉方案可能出现失误的概率较高。包括蔚来汽车、小鹏汽车、华为等企业都曾公开表示支持激光雷达以及组合感知技术的应用。“激光雷达是比视觉算法更好的技术，摄像头再高清，也不是特别擅长识别距离、高度、宽度；而激光雷达，尤其是128线高清激光雷达的成本已经大幅降低，再加上4D毫米波雷达和摄像头的组合，能为自动驾驶带来更清晰的辨别能力，以及更安全的自动驾驶保证。”华南理工智能感知与控制工程研究中心研究员张睿林向《中国汽车报》记者介绍道，目前我国国内主流车企基本都采用激光雷达或由激光雷达为主的组合感知系统，安全性更高。 “毫米波雷达和激光雷达可以提供更多数据，尤其是在能见度较低的情况下，包括在夜间或恶劣天气中，组合式感知系统有明显优势。”严鸿生说，不同车企采取的不同感知技术路线，一般主要是取决于应用环境，就是应该按照场景来定义自动驾驶感知系统，如在高速公路上的自动驾驶是一种场景，而在城市道路中的自动驾驶是另一种场景，不能一概而论。 “雷达＋视觉”不是更“香”吗？ 总的来说，相比纯视觉方案，“雷达＋视觉”方案的优势是监测的距离更长、精度更高、响应更快，且不受环境光影响。其对三维信息的处理，例如物体大小、移动速度的计算都有着非常优异的表现。与特斯拉为代表的纯视觉感知方案相比，更多汽车厂商显然更青睐“雷达＋视觉”解决方案，各种雷达新技术层出不穷。 近日，上汽集团宣布将在R汽车首款旗舰车型ES33上使用4D成像毫米波雷达。与此同时，华为、傲酷雷达等近期也发布了4D成像毫米波雷达产品。在国际供应商层面，大陆集团的首款4D毫米波雷达ARS540将于明年量产，其基于赛灵思多核高性能计算平台研发，最大探测距离为300米。采埃孚的长距离PREMIUM 4D成像毫米波雷达也已斩获上汽集团订单，将于2022年正式向上汽集团供货。 “与以往的普通毫米波雷达相比，4D毫米波雷达是在探测距离、方位以及速度三个维度信息的基础上，增加了高度信息，可以有效地解析空中的天桥、路牌，和地面的减速带、金属井盖等目标的轮廓、类别，可以识别更细小的物体、静止物体或者横向移动的物体等。”魏冬表示，目前4D毫米波雷达的探测距离最远可达500米，超过普通毫米波雷达，可以在特定场景中取代激光雷达作为自动驾驶系统的主传感器。 与此同时，激光雷达依然热度不减。在今年上海车展上亮相的蔚来首款轿车ET7上，已经安装了激光雷达，可以实现数百米的远距离高清探测。长城WEY摩卡SUV等新车型，采用了体积更小、扫描速度更快的新型固态激光雷达。此外，多种雷达组合为主的车型也有不少，如小鹏P5的自动驾驶系统，使用了由2个144线激光雷达、5个毫米波雷达、12个超声波雷达、13个高清摄像头和1组高精度定位单元组成的超强感知传感器，探测距离150米。而极狐阿尔法S华为HI版上搭载了华为自动驾驶方案ADS，包括3个96线车规级激光雷达、6个毫米波雷达、13个超声波雷达、12个摄像头。 “无论是4D成像毫米波雷达还是激光雷达、固态激光雷达以及多种雷达组合的感知系统，目的都是为了使感知性能更强，使自动驾驶车辆更安全。”张睿林表示，虽然不同自动驾驶技术方案的感知方式都是硬件与软件结合，都需要较强的算力平台来处理感知信号，但采用视觉感知系统需要进一步提升算力平台性能。选择自动驾驶感知系统要综合考量多种因素，“不能只看价格来定，保证自动驾驶安全才是选择感知系统的第一要义。”张睿林说。 |
