作為目前無(wú)人駕駛技術(shù)上最為核心的零部件,激光雷達(dá)是絕大多數(shù)主機(jī)廠難以跳開(kāi)的一個(gè)對(duì)于周遭環(huán)境感知的元器件。激光雷達(dá)有著探測(cè)距離較遠(yuǎn)、成像精度較高這樣的優(yōu)點(diǎn),是無(wú)人駕駛最為依賴的千里眼,但其成本可能高達(dá)兩臺(tái)豐田普銳斯的價(jià)格,以及其非常容易受到環(huán)境因素的影響,使得惡劣氣候下探知的結(jié)果大打折扣,也成為無(wú)人駕駛商業(yè)化部署最大的攔路虎。
激光雷達(dá)的工作原理
激光雷達(dá)LiDAR,全稱是Light Detection And Ranging,作為當(dāng)前無(wú)人駕駛汽車探知周圍環(huán)境的主要零部件,其工作原理與普通雷達(dá)類似,也就是通過(guò)接受自己發(fā)射出多線束的的激光束來(lái)建立三維的點(diǎn)云圖,并通過(guò)光電處理生成精確的三維立體圖像,從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)目標(biāo)的速度和位置信息的感知功能。但對(duì)于目前使用機(jī)械式360度旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)的無(wú)人駕駛技術(shù)解決方案來(lái)說(shuō),要想普及存在幾個(gè)制約因素:
1.成本高昂
且不論無(wú)人駕駛在軟件和團(tuán)隊(duì)方面的巨大投入,光就硬件成本來(lái)看,激光雷達(dá)高昂的成本就成為制約無(wú)人駕駛商業(yè)化應(yīng)用的主要原因。目前除了特斯拉之外,幾乎所有成熟的無(wú)人駕駛技術(shù)方案都采用的64位激光雷達(dá),其成本在人民幣70萬(wàn)元左右,而這個(gè)價(jià)格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)市面上絕大部分車型的價(jià)格。
2. 易受極端氣候環(huán)境的影響
由于激光雷達(dá)的成像原理,因此其極易受到雨雪及大霧天等不良?xì)夂颦h(huán)境的影響,而這也會(huì)限制依靠激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛功能的車輛的全天候出行。
3. 數(shù)據(jù)量過(guò)大
激光雷達(dá)由于其成像模式,會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),這對(duì)于車載處理器的運(yùn)算能力產(chǎn)生比較大的挑戰(zhàn)。一旦車載控制器運(yùn)算能力不夠而出現(xiàn)宕機(jī)或者下達(dá)指令速度有所延遲,會(huì)對(duì)于復(fù)雜路況下的安全行駛出現(xiàn)非常大的挑戰(zhàn)。
特斯拉放棄激光雷達(dá)
激光雷達(dá)成本高昂,而且極易受到極端天氣環(huán)境影響,因此埃隆馬斯克從一開(kāi)始就沒(méi)有將激光雷達(dá)作為特斯拉無(wú)人駕駛解決方案Autopilot的必選硬件解決。特斯拉當(dāng)前主要是以毫米波雷達(dá)作為探測(cè)周邊環(huán)境的硬件,配合搭載在車身周圍的攝像頭以及超聲波雷達(dá),特斯拉的無(wú)人駕駛硬件成本方案比較低。雖然這套硬件方案的感知水平較低,但特斯拉可以依托其在軟件算法方面的能力來(lái)加以彌補(bǔ)。
無(wú)人駕駛系統(tǒng)視為一個(gè)新生的嬰兒,通過(guò)后期大量的訓(xùn)練,它們將具備對(duì)于復(fù)雜道路情況作出決策的能力。目前無(wú)人駕駛?cè)匀淮嬖谝粋€(gè)很大的問(wèn)題就是相關(guān)數(shù)據(jù)的積累不夠,使得車載控制器無(wú)法對(duì)于各類突發(fā)的交通狀況作出一個(gè)準(zhǔn)確的判斷。特斯拉在總部建立了一個(gè)云端控制器,用來(lái)接受每一臺(tái)特斯拉車輛個(gè)體上傳的駕駛信息,因此其所能積累的相關(guān)數(shù)據(jù)是非常驚人的。而在海量道路信息上傳的基礎(chǔ)上,特斯拉的無(wú)人駕駛控制器就能快速進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí),讓控制器在最短時(shí)間內(nèi)成為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的老司機(jī)。
特斯拉最為吸引目前消費(fèi)者的一個(gè)亮點(diǎn)就是特斯拉當(dāng)前的無(wú)人駕駛系統(tǒng)的硬件冗余?;谀壳暗挠布鉀Q方案,通過(guò)搭載在特斯拉上的OTA技術(shù),就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于車載無(wú)人駕駛控制軟件的迭代升級(jí),未來(lái)甚至可以將目前的Autopilot 2.0硬件直接升級(jí)到L5級(jí)的無(wú)人駕駛水平,而消費(fèi)者不需要重新購(gòu)買其他車輛或進(jìn)行任何的硬件升級(jí)。
軟件的影響力其實(shí)是非常大的,特斯拉達(dá)到L5級(jí)別的無(wú)人駕駛技術(shù)方案目前沒(méi)有正式商業(yè)化應(yīng)用,而實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)比較缺乏說(shuō)服力。但是我們以特斯拉的電池管理系統(tǒng)為例,在電芯都是基本外購(gòu)的前提下,特斯拉的電動(dòng)車的續(xù)航里程以及充電時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先當(dāng)前其他老牌車企的電動(dòng)車車型,這背后就是特斯拉在電池管理系統(tǒng)BMS上面發(fā)揮出來(lái)的巨大作用。因此將BMS的軟件能力復(fù)制到無(wú)人駕駛技術(shù)上,筆者對(duì)于未來(lái)特斯拉Autopilot還是充滿信心的。
未來(lái)無(wú)人駕駛技術(shù)的解決方案
特斯拉的強(qiáng)項(xiàng)在于其強(qiáng)大的軟件開(kāi)發(fā)能力,由此帶來(lái)特斯拉的無(wú)人駕駛控制器可以通過(guò)更為海量的學(xué)習(xí)來(lái)自動(dòng)做出對(duì)于未來(lái)復(fù)雜路徑的規(guī)劃與選擇,換句話說(shuō),就是通過(guò)不斷實(shí)際道路數(shù)據(jù)的積累,將特斯拉的無(wú)人駕駛控制器訓(xùn)練成一個(gè)老司機(jī)的水平。當(dāng)前人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異,機(jī)器人在某些特定領(lǐng)域取代人類駕駛車輛并非不可能。這條技術(shù)路線可以用來(lái)平衡硬件領(lǐng)域不用激光雷達(dá)的不足,但對(duì)于更多的主機(jī)廠來(lái)說(shuō),其并不具備如此強(qiáng)大的軟件開(kāi)發(fā)能力,降低激光雷達(dá)成本是唯一能夠商業(yè)化無(wú)人駕駛技術(shù)的方法。
不同于傳統(tǒng)的機(jī)械式360度旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá),目前歐美車企都熱衷開(kāi)發(fā)固態(tài)激光雷達(dá)加毫米波雷達(dá)的技術(shù)解決方案。固態(tài)激光雷達(dá)由于改變了數(shù)據(jù)讀寫模式并省去了旋轉(zhuǎn)部件,成本可以大幅下降到可以量產(chǎn)的程度,據(jù)福特稱,其固態(tài)雷達(dá)的成本可以下降到數(shù)百美元。而且固態(tài)雷達(dá)在探測(cè)進(jìn)度上的不足,可以憑借其他探測(cè)設(shè)備以及軟件算法上的不斷完善來(lái)加以解決。此外,固態(tài)雷達(dá)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件,因此比較容易地集成在整車內(nèi)部,從整體造型上更加符合設(shè)計(jì)師的需求。
國(guó)內(nèi)車企在無(wú)人駕駛領(lǐng)域的機(jī)會(huì)
縱觀全球各大排行榜,我們幾乎只有百度的阿波羅可以在榜單上出現(xiàn),而國(guó)內(nèi)的自主品牌車企幾乎都是集體缺席。無(wú)論是硬件解決方案還是軟件編譯能力,國(guó)內(nèi)自主品牌車企都毫無(wú)任何優(yōu)勢(shì)與勝算。未來(lái)我們?nèi)绻M軌驅(qū)崿F(xiàn)彎道超車,唯有緊密團(tuán)結(jié)在以華為、中興這樣的5G企業(yè)周圍,通過(guò)萬(wàn)物互聯(lián)來(lái)獲取周邊環(huán)境主動(dòng)傳遞出來(lái)的信號(hào),由此來(lái)降低我們對(duì)于傳感器和軟件算法的高要求。
在5G的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)上,中國(guó)在全球處于明顯的領(lǐng)先位置,但萬(wàn)物互聯(lián)遠(yuǎn)非短時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn),其需要數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的投資以及耗時(shí)十?dāng)?shù)年的建設(shè)時(shí)間,而這段時(shí)間內(nèi),無(wú)人駕駛技術(shù)是否出現(xiàn)更替也存在很大的不確定性。
無(wú)人駕駛時(shí)代的到來(lái)已經(jīng)毋庸置疑,但實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的技術(shù)路線其實(shí)還遠(yuǎn)沒(méi)有最終確定下來(lái):無(wú)論是在包括激光雷達(dá)在內(nèi)硬件方案的取舍;還是希望能夠通過(guò)5G技術(shù)直接跳過(guò)車載控制器,一切交由性能更為強(qiáng)大的云端控制器來(lái)計(jì)算;抑或是通過(guò)更新而不斷接近人類駕駛員的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛,都各自有各自的優(yōu)勢(shì),但也各自有的困難所在。即使對(duì)于國(guó)內(nèi)各方最為關(guān)注的5G技術(shù),筆者覺(jué)得可以保持高度關(guān)注,但是在牽涉到無(wú)人駕駛軟件開(kāi)發(fā)、相關(guān)硬件在整車上的集成控制以及人工智能技術(shù)給到控制器的學(xué)習(xí)能力等這些事關(guān)車企的核心競(jìng)爭(zhēng)力,都不能放松投資與積累的進(jìn)度。一旦在這些領(lǐng)域被外資車企巨頭或者那些積極投身無(wú)人駕駛的互聯(lián)網(wǎng)公司拉開(kāi)差距,那未來(lái)國(guó)內(nèi)的自主品牌不僅將淪為整車的代工廠,喪失利潤(rùn)最為豐厚的領(lǐng)域,而且也將陷于在技術(shù)上難以追趕的被動(dòng)局面,在汽車行業(yè)這次百年不遇的技術(shù)變革期,再度出現(xiàn)落后。
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