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| 本文作者： 大壯旅 | 2018-02-19 09:00 |
雷鋒網(wǎng)按：雖然開發(fā)者們?cè)跈C(jī)器學(xué)習(xí)的研發(fā)上忙得不亦樂乎，但事實(shí)上 AI 并不是萬金油，沒有充足的傳感器支持，自動(dòng)駕駛汽車在安全性上還是達(dá)不到要求。
特斯拉 Model S 在 2016 年一頭撞上卡車造成司機(jī)死亡的事故就給我們敲響了警鐘，當(dāng)時(shí)車上的攝像頭沒能識(shí)別出那輛體型巨大的白色卡車。
因此，為了保證萬無一失，車輛必須對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行精確可靠的建模，特別是識(shí)別出關(guān)鍵的“威脅”，而這個(gè)過程主要靠一臺(tái)甚至多臺(tái)激光雷達(dá)或基于激光的遠(yuǎn)程傳感器。不過，這只是理論上的。
現(xiàn)實(shí)中激光雷達(dá)反而成了自動(dòng)駕駛行業(yè)的心病。它們確實(shí)好用，但大多數(shù)測(cè)試車上使用的 Velodyne 旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)單價(jià)就高達(dá) 7 萬美元。這樣的自動(dòng)駕駛汽車放到零售市場(chǎng)根本就是“找死”。
當(dāng)然，激光雷達(dá)技術(shù)可不是鐵板一塊。好消息是，業(yè)內(nèi)有大量公司加入了這場(chǎng)淘金熱，它們要通過技術(shù)創(chuàng)新徹底打破激光雷達(dá)市場(chǎng)的格局。
在今年的 CES 上，我們就見到了許多前途遠(yuǎn)大的公司，其中的一些還拿出了表現(xiàn)亮眼的原型產(chǎn)品。雖然現(xiàn)在判斷誰(shuí)能笑到最后還還為時(shí)尚早，但我們對(duì)它們的發(fā)展路徑進(jìn)行分析與評(píng)估還是很有必要的。
自動(dòng)駕駛汽車搭載的傳感器類型一般包括攝像頭、雷達(dá)、超聲波傳感器和激光雷達(dá)。
攝像頭生成的數(shù)據(jù)，人就能看懂，不過其測(cè)距能力堪憂，而且對(duì)光環(huán)境也十分挑剔。在英偉達(dá)的自動(dòng)駕駛研發(fā)中，攝像頭一直占據(jù)核心角色，而被英特爾鯨吞的 Mobileye 也在銷售以攝像頭為核心的系統(tǒng)。
雷達(dá)在探測(cè)距離上優(yōu)勢(shì)巨大，也不怕天氣影響，不過在識(shí)別物體時(shí)分辨率有些讓人擔(dān)憂。值得注意的是，在與 Mobileye 分道揚(yáng)鑣之前，特斯拉一直在用 Mobileye 的攝像頭方案，但現(xiàn)在特斯拉換成了以雷達(dá)為中心的方案。
不過，以上這兩種傳感器在江湖地位上還是無法與激光雷達(dá)平起平坐，后者已經(jīng)成為大多數(shù)頂級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的基石，包括 Waymo 和 Uber 等公司都在追逐最新的激光雷達(dá)技術(shù)，兩家巨頭對(duì)簿公堂就是因?yàn)樵摷夹g(shù)（Uber 最后賠了 2.45 億美元，該技術(shù)的重要性可見一斑）。更瘋狂的是，Aptiv（安波福）公司的自動(dòng)駕駛展示車甚至直接裝了 9 臺(tái)激光雷達(dá)。
眼下，高端型號(hào)的激光雷達(dá)可以提供近乎完美的 360 度距離探測(cè)信息，其分辨率也相當(dāng)驚人。
不過，7 萬美元的售價(jià)可不是鬧著玩的。此外，車輛還得頂著一個(gè)巨大的“大花盆”在路上飛馳。因此，未來如何降低激光雷達(dá)售價(jià)并縮小其體積是各家廠商 ADAS 與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)研發(fā)中的剛需。
現(xiàn)有的激光雷達(dá)系統(tǒng)包含大量平行的激光器，每個(gè)還都配了自己的探測(cè)器。
通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)的反射鏡，整套系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè) 360 度的單色距離圖。在制造過程中，激光器和探測(cè)器必須小心進(jìn)行匹配。類似英飛凌這樣的公司則靠 MEMS 技術(shù)（微機(jī)電系統(tǒng)）移動(dòng)反射鏡，不但簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)，還大幅削減了成本。
除了使用 MEMS 技術(shù)，研發(fā)人員認(rèn)為借助類似攝像頭傳感器的半導(dǎo)體也能實(shí)現(xiàn)相同效果，只需用激光來彌補(bǔ)攝像頭測(cè)距能力孱弱的軟肋。
這樣的設(shè)計(jì)不但降低了成本，還能輕松整合進(jìn)擋風(fēng)玻璃或車輛的 A 柱中。不過這樣設(shè)計(jì)的最大限制是視場(chǎng)，僅有 120 度左右。這也就意味著，要保證自動(dòng)駕駛汽車的安全，車上就得安裝多個(gè)激光雷達(dá)，車載計(jì)算機(jī)還要第一時(shí)間將激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。
從理論上來講，半導(dǎo)體激光雷達(dá)在探測(cè)距離上也會(huì)弱于那些更大的旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)。要想實(shí)現(xiàn)探測(cè)范圍的全覆蓋，要么在車的各個(gè)角上安裝多個(gè)激光雷達(dá)，要么就安裝一個(gè)大型旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，外加幾個(gè)輔助的半導(dǎo)體激光雷達(dá)以消除盲區(qū)。
由于當(dāng)下激光雷達(dá)在體積和售價(jià)上的限制，許多設(shè)計(jì)師選擇用攝像頭或其它偏移傳感器來解決頂置旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)的盲區(qū)問題。
借助 DARPA 自動(dòng)駕駛挑戰(zhàn)賽一戰(zhàn)成名的 Velodyne 現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成了激光雷達(dá)的代名詞。
如果你在自動(dòng)駕駛汽車車頂上看到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的巨大設(shè)備，那肯定就是昂貴的 Velodyne 激光雷達(dá)。眼下，大多數(shù)廠商采用的都是 64 線激光雷達(dá)。不過市場(chǎng)上還有性能更強(qiáng)也更昂貴的 128 線激光雷達(dá)和體積更小的 32 線激光雷達(dá)。
一般來說，用于頂級(jí)研究和地圖繪制的車型會(huì)搭配最好的激光雷達(dá)，但大多數(shù)被廠商吹得天花亂墜的原型車卻只能安裝幾臺(tái)小型激光雷達(dá)。
不過，Velodyne 獨(dú)霸車載激光雷達(dá)市場(chǎng)的時(shí)代可能一去不復(fù)返了。
在今年的 CES 展上，參展的激光雷達(dá)廠商已經(jīng) 16 家以上。當(dāng)然，并不是所有廠商都能拿出完整的產(chǎn)品，類似 Leddertech 這樣的公司，就專攻將自家信號(hào)處理技術(shù)整合進(jìn)來自其他公司的傳感器。
除此之外，還有一些創(chuàng)新能力很強(qiáng)的新創(chuàng)公司，開始往激光雷達(dá)中添加多個(gè)傳感器和傳感器融合。
傳感器融合是下一步：AEye 和 Tetravue
雖然轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體激光雷達(dá)能大幅拉低設(shè)備成本，但這種解決方案依然有很多創(chuàng)新與整合的空間。
鑒于激光雷達(dá)只是自動(dòng)駕駛汽車的必備輸入之一，因此將多個(gè)傳感器的融合優(yōu)化成連貫的數(shù)據(jù)模型是自然而然的要求。眼下，整個(gè)傳感器融合的過程是在類似英偉達(dá) Drive 芯片的迷你超級(jí)電腦中完成的。
新創(chuàng)公司 AEye 已經(jīng)將激光雷達(dá)和一顆傳統(tǒng)攝像頭整合到了自家的原型傳感器上，它們還給這套系統(tǒng)加了個(gè)“大腦”，以便根據(jù)激光雷達(dá)和攝像頭的反饋對(duì)激光模式進(jìn)行優(yōu)化。
AEye 認(rèn)為，這樣的解決方案在效率上可達(dá)傳統(tǒng) MEMS 激光雷達(dá)的五倍以上。同時(shí)，它還能提供完整的 RGB+ 深度圖像。AEye 還將新產(chǎn)品命名為 iDAR，宣稱自家產(chǎn)品在識(shí)別物體能力上是傳統(tǒng)激光雷達(dá)的 10 到 20 倍。今年，首批 iDAR 就將正式走下生產(chǎn)線。
Tetravue 也想實(shí)現(xiàn)相同的成績(jī)，不過它們選的路有所不同。該公司不但在系統(tǒng)中加入了傳統(tǒng)的攝像頭，還給它配備了光限幅器，這樣一來不但能得到 RGB 數(shù)據(jù)，還能采集準(zhǔn)確的深度信息。
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，Tetravue 有希望今年晚些時(shí)候拿出測(cè)試產(chǎn)品。令人振奮的是，Tetravue 背后有三星、富士康和博世等巨頭，這樣它在創(chuàng)新路上就不那么艱難了。
無論是哪場(chǎng)淘金熱，最有可能賺錢的就是那些賣工具給礦工的公司。
在自動(dòng)駕駛行業(yè)，如果你深挖激光雷達(dá)的供應(yīng)鏈，就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多有實(shí)力的公司。歐司朗就是其中之一，這家半導(dǎo)體制造商已經(jīng)將自家產(chǎn)品植入多個(gè)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)，其中就包括 Velodyne 的產(chǎn)品。
如果再進(jìn)行細(xì)化，就要說到控制激光發(fā)射的高速氮化鎵（GaN）半導(dǎo)體材料了。EPC 是這個(gè)小圈子內(nèi)的翹楚，EPC 公司的 CEO Alex Lidow 就表示，幾乎所有的激光雷達(dá)制造商都是 EPC 的客戶。
無論最后的勝利者是誰(shuí)，激光雷達(dá)為汽車公司和消費(fèi)者帶來的好處都顯而易見。未來，我們的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)都會(huì)用上價(jià)格更低、使用更靈活的激光雷達(dá)。
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