特斯拉和马斯克为何弃用雷达?

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原标题:涨知识|特斯拉和马斯克为何弃用雷达?

汽车行业没有哪家企业能像特斯拉这样“自带流量”,这一方面因为特斯拉CEO埃隆·马斯克经常“语出惊人”,另一方面也是因为特斯拉常有的“反常”决策。

就在这个月底,特斯拉再次成为了舆论焦点,而这一次并不是因为“刹车”,而是关于一项配置的去留。

而这项配置,就是智能汽车最关键的传感器之一——雷达。

近日,特斯拉对外宣布,从5月份开始,北美市场的Model 3和Model Y将不再配备雷达传感器,取消车前方的毫米波雷达,仅使用摄像头作为自动驾驶系统的信息采集,这意味着特斯拉准备“冒天下之大不韪”,成为真正意义上第一个在量产车上实现“纯视觉”自动驾驶方案的车企。

据悉,特斯拉暂时并不会对北美市场的Model S和Model X车型进行同样的改动,也不会对海外市场生产的特斯拉车型进行改动。

不过,仅仅是在北美市场取消毫米波雷达,已经导致特斯拉在美国失去了多家机构的安全背书。包括美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)、《消费者报告》和美国公路安全保险协会(IIHS)在内的多家机构均宣布,将暂停或取消特斯拉Model 3和Model Y车型的部分安全背书。

事实上,特斯拉CEO埃隆·马斯克一直坚定地反对激光雷达,甚至多次在公开场合贬低激光雷达,比如:“激光雷达毫无意义,对于自动驾驶汽车来说没有必要”;“激光雷达昂贵、丑陋、没有必要”;“激光雷达就像人身上长了一堆阑尾,阑尾本身的存在基本是无意义的,如果长了一堆的话,那就太可笑了”;“任何依赖激光雷达的公司都可能无疾而终”等等。

那么,为什么马斯克会如此坚定地“嫌弃”激光雷达乃至所有雷达,如此推崇“全视觉”方案?

要搞清这个问题,我们可能需要先对自动驾驶系统方案有一个基本了解。

视觉派 VS 激光雷达派

要打造一套自动驾驶系统方案,自然离不开自动驾驶算法。而要达成计算,首先需要足够多的信息。

在行驶过程中,车辆收集信息的来源,就是车身上大大小小的传感器。其中,要实现自动驾驶,最为重要的传感器,就是摄像头和激光雷达(当然,还要加上毫米波雷达和超声波传感器等的辅助)。

因此,在自动驾驶领域,一直分为视觉派和激光雷达派。前者主张使用高清摄像头 + 视觉识别算法,后者主张再加入激光雷达以保证系统稳定。

视觉派,或者说纯视觉感知方案,其实就是完全模拟人驾驶汽车时的状态,首先由“眼睛(摄像头)”看到画面,然后传输给“大脑(处理器)”进行处理判断,然后给“腿脚(行驶机构)”下达命令。

除了特斯拉以外,国内包括极氪、百度等企业也都采用了纯视觉感知方案。

激光雷达派,或者说激光雷达方案,就是以激光雷达为主导,配合毫米波雷达、超声波传感器、摄像头来完成自动驾驶。包括发现物体、测距等一系列信息的获得,主要靠激光雷达来实现,从而绘制出一张3D环境地图来让系统进行分析和下达指令。

相对来说,这种方案更像是人在行走的同时,手里还拄着一根拐杖。包括小鹏、蔚来、北汽ARCFOX、智己等众多车企亮相的新产品均采用了这一方案。

孰优孰劣?

纯视觉方案的优势在于,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。同时,在现阶段激光雷达价格居高不下的情况下,视觉派仅使用摄像头,更容易控制成本。

另外,摄像头捕捉到的图像很适合用于识别物体、进行分类,在算法出色的情况下,能够有效排除干扰项,并能够在行驶过程中进行自主学习。

但是,作为与人眼相似的视觉算法,很容易受到光照影响,在极端天气或者光线不好的情况下,很容易造成误判。之前特斯拉车型在开启AutoPilot后,经过立交桥或者普通桥梁之下时偶发突然自动刹车的情况,就是因为算法将摄像头里突然出现的阴影当做障碍物导致的。

而相比纯视觉方案,激光雷达方案的优势就是监测的距离更长,精度更高,响应速度更灵敏,并且不受环境光影响。其对三维信息的处理,对物体大小、移动速度的计算都有着非常优异的表现。

不过,激光雷达也并非尽善尽美,它也存在对物体的识别能力偏弱、价格高昂、在雨雪等极端天气测距精度会受影响等问题,因此激光雷达必须要借助其他传感器收集的信息,才能共同作用于算法,保证安全驾驶。

此外,大量的数据收集,对处理器的算力要求也很高,这相当于抬高了整车的成本。

从理论上来说,视觉技术和激光雷达相互结合是目前较为完善的方案,但在综合现有技术、产品成本等多个因素后,想要实现融合两种方案的“第三种方案”难度过大。也正是基于此背景,自动驾驶领域才分为了视觉派和激光雷达派这“立场鲜明”的两派,而马斯克和他的特斯拉则坚定不移地“站队”视觉派。

特斯拉的取舍

其实,弃用激光雷达,乃至如今弃用毫米波雷达,特斯拉做出如此选择的重要原因之一是为了实现更低的成本。

毕竟,激光雷达的成本非常高,早期的机械式激光雷达价格动辄十万美元起,而如今随着电子行业的发展,激光雷达的价格有所降低,但基本还维持在几百到上千美元的级别,但这相比高清摄像头“仅有”几十甚至十几美元的价格还是高了许多。

不过,成本以外,特斯拉逐步弃用雷达的选择,也有技术层面的取舍。

首先,激光雷达无法判断物体的具体性质,就容易造成误判。比如一个大的塑料袋从前面飘过,摄像头方案能够识别出是塑料袋,然后不理会,但激光雷达会判断为阻碍物,然后把车停下来。

其次,毫米波雷达同样也有诸多限制。毫米波雷达的探测距离受到其频段损耗的直接制约,既无法识别行人,也无法对周边所有障碍物进行精准的建模,同时由于获取的数据量众多,还需要分走处理器宝贵的算力。

最后,对于在视觉方案方面目前走得最远也是做得最好的特斯拉来说,已经在视觉算法方面有了庞大的投入。要放弃之前如此大的积累,转身去做另一条路线,从投入产出比来说可谓“得不偿失”。

当然,也有人结合特斯拉与激光雷达技术公司Luminar签订了一份使用激光雷达进行测试和开发的合同的消息,以及前段时间推特上曝出的特斯拉给Model Y安装激光雷达的照片,猜测马斯克可能会“打脸”,特斯拉可能会在未来转向激光雷达路线。

对此,有业内人士判断,特斯拉在Model Y上安装激光雷达,很有可能是“用激光雷达来训练视觉算法,以便其迅速成长,从而最终彻底抛弃所有雷达”,在特斯拉的量产车上应该看不到激光雷达。

准备“一条道走到黑”的特斯拉

从目前特斯拉北美官网的最新展示页面来看,在全自动驾驶(FSD)的介绍中,毫米波雷达性能展示信息已被撤掉,仅仅保留了视觉和超声波传感器部分。

同时,特斯拉还在5月28日发布了司机监控系统,通过使用驾驶室摄像头的方式,让Model 3和Model Y的车载摄像头在Autopilot系统启用时监控司机行为,检测并提醒司机保持注意力集中。特斯拉声称“摄像头数据会保存在汽车中,系统不会将数据传回公司,除非用户启用数据共享”。

另外,特斯拉的FSD V9.0版本也将在今年正式推送。

根据马斯克此前的说法,FSD算法的架构进行了“重构”,能够通过车身周围的8个摄像头实现纯视觉的感知,并有效解决了之前的“幽灵刹车”问题。马斯克表示:“纯视觉Autopilot现在正在北美地区推广。此生产版本将在2周内更新,然后在一周后发布FSD beta V9.0(也是纯视觉版本)。FSD订阅将在大约同一时间启用。”

当然,车主要升级到最新的FSD还是需要一定的“牺牲”的。特斯拉表示:“在这一过渡期间的短时间内,搭载特斯拉视觉系统的汽车可能会有一些功能暂时受限或不能启用,包括:自动转向将被限制在最高时速75英里(约120km/h)和更长的最低跟随距离。智能召唤(如果装备)和紧急车道偏离避免可能在交付时被禁用。”

未来是激光雷达凭借安全优势赢得市场,还是视觉算法凭借更低的成本优势赢得市场,目前尚难定论。

但从现有的信息来看,特斯拉是要把纯视觉方案“一条道走到黑”了。

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