L3級自動駕駛的喧囂剛剛隨著奧迪的“退賽”而暫入低潮,，L4級的呼聲已開始高漲起來。

　　近日,，以“汽車安全領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者”自居的沃爾沃宣布,，直接越過L3級而跨入L4級自動駕駛的研發(fā)，并計(jì)劃在2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)L4車型的量產(chǎn),，并強(qiáng)調(diào)L4車型一定要使用激光雷達(dá),。

　　用沃爾沃集團(tuán)CTO的話來說就是，激光雷達(dá)的應(yīng)用是汽車邁向全自動駕駛的關(guān)鍵一步,。

　　既然激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)全自動駕駛的“關(guān)鍵一步”,，那就是必不可少的一步。這一說法想必一定會得到國內(nèi)外數(shù)十家激光雷達(dá)廠商的紛紛點(diǎn)贊,。

　　所以,，現(xiàn)在還來討論高級自動駕駛要不要配備激光雷達(dá)的話題，似乎已經(jīng)有些“不合時(shí)宜”了,。

　　對于自動駕駛來說,，估計(jì)再也沒有比安全更重要的事情了。如果說攝像頭,、毫米波雷達(dá)等傳感器能夠保證99%的安全性,，而加入激光雷達(dá)就能實(shí)現(xiàn)99.99999%的安全性的話，即使是這0.99999%的進(jìn)步,，對于很多想讓自動駕駛汽車量產(chǎn)上路的車廠們也會毫不猶豫地使用,。

　　但是熟悉自動駕駛領(lǐng)域的人們也知道，這一結(jié)論也并不是板上釘釘?shù)囊粔K,，至少特斯拉老板的那句“用激光雷達(dá)的都是傻子”的話還沒有改口,。

　　在技術(shù)之爭上，支持激光雷達(dá)的一派和支持純視覺計(jì)算的一派還在吵得不可開交，同時(shí)也還有技術(shù)廠商試圖用毫米波雷達(dá)來取代激光雷達(dá),。

　　可見激光雷達(dá)在高級自動駕駛所處的“C位”的地位仍然面臨挑戰(zhàn),。為什么大多數(shù)的自動駕駛公司都認(rèn)可激光雷達(dá)技術(shù)？而偏偏又有少數(shù)公司不走“尋常路”,，不接激光雷達(dá)的招,？

　　個(gè)中原因嘛？既有傳感器的技術(shù)路線之爭,，也有自動駕駛車企對商業(yè)路線的判斷,。自動駕駛的瓜田里總有新瓜待摘，這次我們圍繞激光雷達(dá)與其他技術(shù)路線的糾葛來一起圍觀吃瓜,。

　　激光雷達(dá),，如何成為自動駕駛傳感器中的“C位”擔(dān)當(dāng)？

　　眾所周知,，目前自動駕駛汽車的傳感器系統(tǒng)主要包括攝像頭,、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá),、超聲波雷達(dá)等,，而激光雷達(dá)幾乎被公認(rèn)為其中的“C位”擔(dān)當(dāng)。

　　激光雷達(dá)之所以能夠得到這一殊榮,，關(guān)鍵在于超高的分辨率,、精度和強(qiáng)抗干擾能力的優(yōu)勢。

　　具體來說,，激光雷達(dá)（LiDAR）是通過發(fā)射激光束來測量視場中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對距離,，從而準(zhǔn)確捕捉這些輪廓信息組成點(diǎn)云，并繪制出3D環(huán)境地圖,，測量精度可達(dá)到厘米級別,。

　　首先，激光雷達(dá)發(fā)射的光波的頻率比微波高出2-3個(gè)數(shù)量級,，因此與微波雷達(dá)相比,，具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率,，因此測量精度更高,。

　　第二，測量精度更高,，意味著可直接獲取目標(biāo)的距離、角度,、反射強(qiáng)度,、速度等信息，生成目標(biāo)的立體維度圖像，能夠區(qū)分移動中的人是真實(shí)的行人,，還是只是人物的平面海報(bào),。

　　第三，由于激光波長短,，可發(fā)射發(fā)散角非常小的激光束,，可探測低空/超低空目標(biāo)；多路徑效應(yīng)小,，抗干擾能力強(qiáng),。

　　此外，激光雷達(dá)不受光照條件和探測目標(biāo)本身特性的影響,，因此具有全天時(shí)工作的特性,。

　　同時(shí)其缺陷也特別明顯，那就是容易受到雨雪等惡劣大氣條件或者有煙塵的環(huán)境影響,，難以在全天候的環(huán)境里正常工作,。這就意味著自動駕駛不能完全只依靠激光雷達(dá)，而必須依賴其他傳感器的共同協(xié)助,。

　　激光雷達(dá)最備受爭議之處還在于其一直以來高過攝像頭和毫米波雷達(dá)的成本價(jià)格,。當(dāng)然相較于一開始機(jī)械激光雷達(dá)動輒幾萬美元的價(jià)格，現(xiàn)在的固態(tài)激光雷達(dá)的售價(jià)已經(jīng)能夠降到數(shù)百美元,，大大降低了激光雷達(dá)的應(yīng)用成本,。

　　具體而論，激光雷達(dá)的性能又跟線束的多少有關(guān),，線束越多其覆蓋角度也越高,，但同時(shí)其成本也越高。主流的自動駕駛汽車的激光雷達(dá)配置方案都是由一顆昂貴的64線激光雷達(dá)和多顆16線的激光雷達(dá)組成,，而這些激光雷達(dá)的成本費(fèi)用仍然是眾多廠商不能承受之重了,。

　　用馬斯克的話說，“我不認(rèn)為它（激光雷達(dá)）對于汽車的發(fā)展是有意義的,，我認(rèn)為它不是必須的,?！?/p>

　　那到底是不是必須的,，我們可以深入到“激光雷達(dá)”與“純視覺計(jì)算”的兩派相爭的現(xiàn)場一探究竟。

　　技術(shù)性能VS商業(yè)成本,，激光雷達(dá)與視覺計(jì)算各有勝負(fù)

　　站在激光雷達(dá)這一方的“選手”可謂人多勢眾,，主流的自動駕駛廠商如谷歌Waymo、通用Cruise,，再到國內(nèi)的百度Apollo,、Pony.ai、文遠(yuǎn)知行等都是其擁護(hù)者。典型標(biāo)志就是這些廠商的車頂上都有著非常扎眼的激光雷達(dá)設(shè)備,。

　　而支持視覺計(jì)算技術(shù)的一方,，主力隊(duì)員就是已經(jīng)成功量產(chǎn)售賣的特斯拉，理念相同的日產(chǎn),，以及一些自動駕駛技術(shù)解決方案的初創(chuàng)公司,。

　　就在去年馬斯克“大放厥詞”的之后，分屬兩大陣營的兩款新車的技術(shù)方案給了我們對比的可能,。一款是日產(chǎn)基于ProPilot2.0系統(tǒng)打造的Skyline（天際線）車型,，一款是奧迪推出的基于AudiAI系統(tǒng)并以激光雷達(dá)為探測主體的奧迪A8L。

　　日產(chǎn)ProPilot2.0系統(tǒng)在硬件上沒有采用激光雷達(dá),，而是采用了5個(gè)毫米波雷達(dá),，12個(gè)超聲波雷達(dá)，以及7個(gè)攝像頭,；而在前值攝像頭上,，采用了Mobileye提供的三目攝像頭，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)運(yùn)算和傳輸速度的提升,；另外加上GPS系統(tǒng)和三維高精度地圖數(shù)據(jù)分析裝置,，構(gòu)成了自動駕駛所需的360度觀察體系。

　　相比較特斯拉Autopilot系統(tǒng)只用了1臺毫米波雷達(dá)系統(tǒng),，日產(chǎn)ProPilot2.0直接增加到了5臺,，涵蓋中長測距，可謂直接越過L2.5級的水平,，達(dá)到其宣稱的L3級自動駕駛,。

　　而AudiAI則搭載了1臺長測距探測雷達(dá)，4臺中測距探測雷達(dá),、12臺毫米波雷達(dá)以及Mobileye提供的前向攝像頭,；除此之外，在激光雷達(dá)上,，AudiAI還使用了來自Valeo的四線激光雷達(dá),，可以非常精確地獲取前方各類物體的信息。直觀地比較,，AudiAI在系統(tǒng)的冗余上和識別場景上都比ProPilot2.0有優(yōu)勢,。

　　其中,，ProPilot2.0主打高速封閉路段的全自動駕駛,，盡管速度更高，但是場景單一,，實(shí)現(xiàn)難度更??；而audiAI自動駕駛則放在了60KM/h以下的低速開放路段，但開放路段的場景復(fù)雜,，突發(fā)情況更多，對系統(tǒng)的安全性要求更高,，因此audiAI應(yīng)用范圍更廣,，更配得上L3級自動駕駛的水平,。

　　那么這意味著采用激光雷達(dá)的audiAI的勝利嗎,？從技術(shù)的性能效果上，確實(shí)如此,，而從商業(yè)成本上則是ProPilot2.0占優(yōu),。畢竟Skyline和奧迪A8L在價(jià)格上差著2倍多的差距，堅(jiān)持視覺計(jì)算路線的ProPilot2.0顯然會有更大的商業(yè)空間,。

　　那么,，上升到更高一級的L4級自動計(jì)算,，從技術(shù)的安全性和可靠性上,，是否激光雷達(dá)已經(jīng)穩(wěn)操勝券，而純視覺計(jì)算一方就再無機(jī)會呢,？答案恐怕還是不確定,。

　　純視覺+毫米波，激光雷達(dá)N種可能替代方案

　　為什么還是不確定呢,？因?yàn)樵趶募夹g(shù)解決方案邁向商業(yè)量產(chǎn)的路上,，仍然橫跨著諸多障礙。對于自動駕駛技術(shù)解決方案提供方來說,，當(dāng)然是系統(tǒng)的安全可靠性是排在第一位的,，實(shí)現(xiàn)這一方向最簡單方式就是不斷“堆料”就可以，然而對于面向普通消費(fèi)者的整車廠來說,，除了穩(wěn)定可靠,，造車成本、造型美觀度等都要統(tǒng)統(tǒng)放在和車輛安全同樣的高度去考慮,。

　　因此，像特斯拉這樣的車廠對于車頂那個(gè)巨大無比又巨貴無比的激光雷達(dá),，心懷痛恨就不難理解了,。所以，但凡有替代激光雷達(dá)的解決方案,，對車企來說都是一件幸事,。

　　目前來說，在L4以及更高級別的純視覺計(jì)算方案上面,，特斯拉以及個(gè)別技術(shù)企業(yè)仍在進(jìn)行積極的探索,。

　　在2018年，有一篇來自康奈爾大學(xué)的技術(shù)論文介紹了一種純視覺技術(shù)架構(gòu)的方法來實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)可以達(dá)成的性能效果,。這一方法主要是改變了立體攝像機(jī)目標(biāo)檢測系統(tǒng)的3D信息呈現(xiàn)形式,，將基于圖像的立體視覺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為類似激光雷達(dá)生成的3D點(diǎn)云，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換切換成最終的視圖格式,。因此被稱之為偽激光雷達(dá)數(shù)據(jù)（pseudo-LiDAR）,。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，以鳥瞰圖而不是正視圖來分析攝像機(jī)捕捉到的圖像,，可以將目標(biāo)檢測準(zhǔn)確率提升2倍,，從而使立體攝像機(jī)在目標(biāo)檢測方面的性能接近激光雷達(dá)，有可能成為激光雷達(dá)的可行替代方案,，且其成本相比后者要低很多,。

　　而特斯拉在最近舉行的機(jī)器學(xué)習(xí)大會上透露，他們正在做“偽激光雷達(dá)”的研究,。在大會上,，技術(shù)人員演示了通過少數(shù)幾個(gè)攝像頭達(dá)到傳統(tǒng)激光雷達(dá)精度的方法的具體案例。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要通過不同方向的攝像頭進(jìn)行圖像拼接和視覺深度估計(jì),，再投影到鳥瞰圖,，就可以作為局部導(dǎo)航地圖使用；同時(shí),，將畫面的每個(gè)像素都進(jìn)行深度估計(jì),，就像激光雷達(dá)點(diǎn)云一樣，形成3D目標(biāo)檢測,。

　　“偽激光雷達(dá)”的關(guān)鍵在于攝像頭背后的先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以充分理解輸入的范圍和質(zhì)量,。當(dāng)然,，偽激光雷達(dá)解決方案還需要實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)處理能力的硬件支持，以及要規(guī)避攝像頭拍攝的圖像清晰度以及光線問題,，而這些也是特斯拉正在解決的問題,。

　　當(dāng)然在對高級別自動駕駛是否一定要用激光雷達(dá)的問題上，特斯拉并非孤家寡人,。近日荷蘭的恩智浦半導(dǎo)體首席CTOLarsReger也給出了自己的判斷,。他認(rèn)為激光雷達(dá)面臨的成本高昂，特定場景失效以及損壞后維修代價(jià)高昂等問題,，很可能成為L4-5級自動駕駛汽車上的“致命短板”,；反而如果圖像技術(shù)更為成熟的話,，攝像頭+毫米波雷達(dá)+V2X通信技術(shù)的組合，就可以取代激光雷達(dá),。

　　當(dāng)然,，除了純視覺計(jì)算方案，一些硬件企業(yè)也在嘗試?yán)煤撩撞ɡ走_(dá)來代替激光雷達(dá),。我們知道,，高頻的毫米波雷達(dá)在探測距離上面要優(yōu)越于激光雷達(dá)，但在角分辨率上弱于激光雷達(dá),。

　　來自愛爾蘭的伊佳半導(dǎo)體芯片研發(fā)商Arralis已研發(fā)出一款車用毫米波雷達(dá)系統(tǒng)Corvus，計(jì)劃應(yīng)用于L5級自動駕駛上面,。

　　據(jù)報(bào)道,，Corvus雷達(dá)在探測范圍、仰角分辨率和掃描面積等方面超過了目前市場上主流毫米波雷達(dá),，能夠在水平±45°和垂直±7°,，300米范圍，對多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行探測,。探測距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于激光雷達(dá)的200米的水平,，在角分辨率上達(dá)到激光雷達(dá)的水平。在L4級自動駕駛上,，Corvus車用毫米波雷達(dá)已經(jīng)達(dá)到可以代替激光雷達(dá)的能力,。

　　Corvus雷達(dá)最直接的研發(fā)動力，就來自于車企的直接需求,。即使新一代毫米波雷達(dá)的成本比市場上通用的短距雷達(dá)略高,，但也將遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。

　　如果激光雷達(dá)所能實(shí)現(xiàn)的性能被純視覺方案和毫米波雷達(dá)逐步替代,，而其惡劣天氣等應(yīng)用場景的短板以及代價(jià)高昂的成本被克服,，那么激光雷達(dá)確實(shí)就不再是車企們的一個(gè)必選項(xiàng)了。

　　回到當(dāng)下自動駕駛技術(shù)與商業(yè)的交匯點(diǎn)上,，激光雷達(dá)一定是未來L4級自動駕駛的主力擔(dān)當(dāng),，畢竟車企們是無法承受哪怕極小概率的自動駕駛安全隱患的，更何況激光雷達(dá)的成本價(jià)格隨著競爭的加劇正在大幅下降,，正在達(dá)到可以規(guī)模量產(chǎn)的邊緣了,。

　　而正如我們所看到的，激光雷達(dá)的前景也并非一片光明,，特別是在純視覺計(jì)算和毫米波雷達(dá)等技術(shù)路線里,，仍然有著可能“取而代之”的技術(shù)潛力和商業(yè)可行性。

　　所謂天下武功,，唯快不破,。對于激光雷達(dá)來說,，硬件的降價(jià)速度，能否快過這些替代解決方案的技術(shù)進(jìn)步速度,，就成為其未來市場前景的重要保障了,。如果未來也就將至一顆毫米波雷達(dá)的價(jià)格，車企們也就不必糾結(jié)要不要多裝幾顆激光雷達(dá)了,。

　　一切為了安全,，自動駕駛的系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)還是要多多益善的。