Shawn Chen

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马斯克的智能驾驶,适合中国吗?

环形隧道
激光雷达

2021-03-08

我不太认同,甚至反对纯视觉的自动驾驶技术路线。我认为纯视觉的技术路线并不适合中国。下面是我给出的理由。

视觉为主的自动驾驶方案的不足

以视觉为主的自动驾驶从业者习惯于用 「第一性原理」 来看待技术问题。在他们看来,既然人类能够只用双眼识别车道线、红绿灯、标识牌来完成感知交通环境,那么自动驾驶汽车一定也可以仅靠车上的 8 个摄像头,来完成自动驾驶的环境感知任务。

视觉为主的自动驾驶方案传感器布置

视觉为主的自动驾驶方案乍一看好像比较合理,但经不起推敲。这套思考逻辑完全没有考虑到现阶段软件算法的能力。人类除了拥有 「极高像素」 的眼睛外,还有一个媲美强人工智能的处理器 —— 大脑,而自动驾驶汽车的感知算法能力还处于弱人工智能阶段,完全无法达到他们所期望的程度。

处于弱人工智能阶段的视觉感知算法存在如下三点不足。

不足之一:依赖大量且丰富的标注数据

主流的视觉感知算法需要大量的标注数据(量级在几万帧到十几万帧)进行模型训练,只有给模型输入足够多的汽车、行人、骑行人等样本,它才能在复杂的道路场景中检测和区分出目标。一旦某个东西在标记样本集中很少或没有(比如满载货物的快递三轮车),就很难做出正确的检测。

不足之二:演绎能力不足

相比于人脑,现阶段的视觉感知算法的演绎能力不足。人脑只需要为数不多的图片或视频就能对事物的根本进行认知。比如当我们对某个货车目标进行认知后,各种五颜六色的改装货车、或者倒在地上的货车,即使我们以前没见过,但见到时依旧能够很快做出判断。这就是人脑的演绎能力,而车辆很多时候还不具备这样的智能识别能力。目前广泛应用在自动驾驶领域的视觉感知算法,在演绎能力上稍显不足。一旦路上出现了某个不在数据集中的障碍物,会有很大概率漏检。

不足之三:感知精细程度不足

驾驶过程时,人脑对周围环境信息的处理更加精细化。

人眼能从两辆车之间的缝隙中看到被遮挡的区域是否有车在行驶,除此了观测车身和车轮等细微变化外,还能通过挡风玻璃观测到其他驾驶员的神情、动作等,这些信息对驾驶的判断很重要。然而现阶段的视觉感知算法完全做不到这么精细,还有比较长的路要走。

以上就是视觉感知算法已知的三点不足。

视觉为主的低成本传感器方案,足够满足高速 / 环路和停车场场景下的自动驾驶需求,这是因为这些场景下的交通环境、交通参与者(车、人等)比较单一。但当场景变复杂(比如前面提到的倒在路中间的大车厢)或面对交通环境更为复杂的城市工况时,这三类传感器配置所提供的感知能力就显得有些力不从心了。

夜间光线不好的道路施工区域、停在路边的车突然开门、堆高货物的膨胀三轮车、从狭窄路口突然窜出的电瓶车等,都是实现城区自动驾驶时需要解决的典型问题。这些问题依靠视觉为主的技术路线是很难搞定的,于是以激光雷达为主的技术路线应运而生。

激光雷达的高精度点云信息能极大提升感知能力

个别欧美车企抛弃激光雷达、玩命狂奔的路上,有着无数狂热粉丝的加油鼓劲和亲自下场测试,甚至不惜为此将自己的安全置于危险中。国内的车企就没他们这么幸运了,对于任何事故都要好好应对,如履薄冰,稍不注意就可能演变成一场对品牌造成沉重打击的舆论风波。因此即使激光雷达的成本不低,也不知道什么时候成本会降下来,为了驾乘安全,国内技术领先的车企早就开始探索以激光雷达为主的技术路线。

中国汽车品牌的破局之路

得益于国内强大的研发能力和供应链体系,激光雷达的成本不仅从原本的几十万降低至万元级别,更在机械式激光雷达的基础上研制出了更适合汽车使用的车规级固态激光雷达。国内在自动驾驶领域领先的车企纷纷表示将在年内量产搭载激光雷达的车型,以实现 L3 级甚至更高级别的自动驾驶功能。

从目前已经公开的资料中,有四家国内车企会在 2021 年前后正式发售搭载激光雷达的量产车型。长城旗下的 WEY 摩卡作为国内首批产固态激光雷达的车型,将在 2021 年第一季度正式上市,国内诸如蔚来、小鹏的新势力造车也将在 2021 年第四季度和 2022 年第一季度发售三款搭载激光雷达的车型,如下所示。

值得一提的是 WEY 摩卡作为国内很搭载激光雷达的量产车型,并没有因为拥有激光雷达而减少其他传感器的配置。除了 3 个固态激光雷达外,它还配备了 8 个毫米波雷达、8 个摄像头和 12 个超声波雷达,再加上高精度地图和 5 G + V2X 的加持,做到了 360° 无死角覆盖的感知范围。这与蔚来、小鹏一样,走的是多传感器冗余的道路。

高速自动导航辅助是自动驾驶领域一项重要的功能,可以根据导航信息自主完成上下匝道、高速巡航、换道超车的辅助驾驶系统。像特斯拉搭载的 NOA、蔚来搭载的 NOP,小鹏搭载的 NGP 以及 WEY 摩卡搭载的 NOH 都是同一功能的不同称呼。

无论是特斯拉的 NOA、蔚来的 NOP 还是小鹏的 NGP,都是依靠摄像头 + 毫米波雷达这两款传感器实现的导航辅助驾驶。WEY 摩卡的 NOH 有所不同,这是激光雷达的点云信息引入到高速自动领航辅助驾驶中,激光雷达能够强化远距离静态目标的感知,并能有效弥补摄像头在夜晚、光线变化等特殊场景下感知跳变、受限的问题。

在我们的日常出行场景中,常会遇到这样的场景,100 米外散落在地上的轮胎、低矮路障等,这些目标体积小,视觉检出时的距离过近,一旦车速没能及时降低,有可能引发事故。但这些目标依靠激光雷达的点云,可以将检出距离提升至 100 米以上,即使在雨雾天气也能提前识别危险。

搭载激光雷达的系统提前识别低矮障碍物风险

提前识别风险只是激光雷达的一项能力,激光雷达精确的点云信息还能够提升车辆、行人的检测精度,以此来实现更精确的横纵向控制,不仅保证安全,还能提升舒适性。

结语

这就是中国汽车品牌都认可的破局之路。抛弃基于纯视觉 + 毫米波雷达实现 L4 级自动驾驶的幻想,依靠激光雷达和多传感器(高精度地图、V2X 都可以算作另类的传感器)冗余的技术路线,才是现阶段稳妥的技术路线,也是适合中国路况的技术路线。

本文著作权归作者所有,并授权 42 号车库独家使用,未经 42 号车库许可,不得转载使用。

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