馬斯克又干了一件“奇葩”事！
就在不久前，他發(fā)推特表示，特斯拉美國工廠從 5 月份開始生產(chǎn)沒有搭載毫米波雷達(dá)的 Model 3 和 Model Y 車型。緊接著，特斯拉官網(wǎng)做出更新，在其車輛的傳感器介紹頁面也取消了毫米波雷達(dá)的圖示。
▲無毫米波雷達(dá)的 Model Y 已經(jīng)交付用戶
由此，特斯拉成為目前全球唯一一家只使用攝像頭和超聲波傳感器（業(yè)內(nèi)也稱超聲波雷達(dá)）來實現(xiàn) L2 級自動駕駛的車企?？紤]到超聲波雷達(dá)僅僅是在自動變道等功能下發(fā)揮作用，說其 L2 自動駕駛系統(tǒng)是純視覺方案也并不為過。
馬斯克一直都是業(yè)內(nèi)知名的反激光雷達(dá)斗士，眼下更進(jìn)一步連成本只有幾百塊的毫米波雷達(dá)也干掉了，簡直就是車圈”雷達(dá)殺手“。
馬斯克和特斯拉這一舉動出爐后引起了自動駕駛業(yè)內(nèi)和相關(guān)機構(gòu)的密切關(guān)注。
一方面各路專家和媒體紛紛撰文探討純視覺自動駕駛方案的利弊，另一方面美國高速公路安全管理局等專業(yè)機構(gòu)也對此表示擔(dān)憂，美國媒體消費者報告更是直接將 Model 3 從他們的“最優(yōu)選車型名單“上除名，可見特斯拉這一做法的爭議非常之大。
毫米波雷達(dá)已有幾十年的裝車歷史，成本也非常之低，馬斯克取消毫米波雷達(dá)究竟是為了節(jié)省成本還是為了其它目的？單目攝像頭難以實現(xiàn)測距和測速要求，特斯拉的純視覺方案又將如何突破這一技術(shù)挑戰(zhàn)呢？
為了解答這些問題，車東西日前與多家自動駕駛公司的感知技術(shù)專家進(jìn)行了深入交流，試圖找出馬斯克充當(dāng)”雷達(dá)殺手“背后的邏輯。
一、馬斯克再干奇葩事 低價車型連雷達(dá)都不要了
就在上周，特斯拉美國官網(wǎng) Autopilot 介紹頁面上，有關(guān)毫米波雷達(dá)的介紹被突然刪除，自動駕駛傳感器僅保留攝像頭和超聲波雷達(dá)。
而在此前，特斯拉所有車型都使用了同一套傳感器配置和計算平臺。
▲特斯拉美國、中國官網(wǎng)對比
這與馬斯克社交賬號上發(fā)表的內(nèi)容一致。當(dāng)時他宣布，即將開始生產(chǎn)不帶毫米波雷達(dá)的特斯拉車型。他還宣布，純視覺感知的 FSD 以及 FSD beta 也會在近期推送。
▲馬斯克宣布取消毫米波雷達(dá)
根據(jù)特斯拉美國官網(wǎng) Autopilot 介紹頁面的信息，特斯拉單純?nèi)サ袅撕撩撞ɡ走_(dá)，其他傳感器組件并未升級，也沒有任何改動。仍然配備 8 個攝像頭、12 個超聲波雷達(dá)。
其中，前視攝像頭采用三目配置，主攝像頭能夠覆蓋大多交通場景，探測距離達(dá)到 150 米。前視寬視野攝像頭擁有 120 度魚眼鏡頭，能夠拍攝交通信號燈、距離較近的障礙物，最大探測距離為 60 米。前視窄視野攝像頭用于拍攝遠(yuǎn)距離物體，適用于高速場景，最大探測距離為 250 米。
此次前向毫米波雷達(dá)被移除，其探測距離為 160 米，與前視主視野攝像頭相當(dāng)，探測視野的寬度相比窄視野攝像頭還要小。
此外，兩個側(cè)方前視攝像頭、兩個側(cè)方后視攝像頭、一個后視攝像頭以及 12 個超聲波雷達(dá)仍然保留，且和此前車型一致。
從傳感器配置上不難看出，視覺傳感器擁有比毫米波雷達(dá)更遠(yuǎn)、更廣的探測距離，或許這是馬斯克希望取消毫米波雷達(dá)的第一個理由。
在特斯拉官網(wǎng)的支持頁面上，特斯拉詳細(xì)介紹了向純視覺過渡的過程。
▲特斯拉宣布向純視覺遷移
今年 5 月起，特斯拉為北美市場制造的 Model 3 和 Model Y 車型將不再配備毫米波雷達(dá)，這些車型已經(jīng)開始交付。在交付之前，特斯拉會向車主發(fā)送郵件，告知車輛傳感器配置變化。
并且，沒有配備毫米波雷達(dá)的特斯拉車型在進(jìn)行 L2 級自動駕駛過程中，還有部分功能受限。
其中，特斯拉基礎(chǔ)版輔助駕駛功能之一 —— 車道內(nèi)自動輔助轉(zhuǎn)向、加速和制動功能的最高限速為 75 英里 / 小時（約合 120.7km/h），而當(dāng)前特斯拉車型能夠以最高 150km/h 的速度實現(xiàn)主動巡航。同時，特斯拉在行駛中的跟車距離以及剎停后的跟車距離會適當(dāng)增大。
另外，如果用戶購買了完全自動駕駛能力（FSD）套件，智能召喚功能暫時不能使用，緊急避讓功能也無法使用。
特斯拉承諾，在首批純視覺車型交付后的幾周內(nèi)，會通過 OTA 更新實現(xiàn)被限制的功能，讓純視覺車輛的自動駕駛能力和老款車型相同。
對于即將交付的新款 Model S 和 Model X 車型，特斯拉仍然為所有車型配備了毫米波雷達(dá)，自動駕駛算法也將融合雷達(dá)的感知數(shù)據(jù)。
這是因為，特斯拉 Model 3 和 Model Y 兩款車型的保有量更多，特斯拉能夠在短時間內(nèi)分析大量真實世界的數(shù)據(jù)，促進(jìn)純視覺算法的迭代。
未來，Model S 和 Model X 車型也將取消毫米波雷達(dá)，轉(zhuǎn)向純視覺感知，一切只是時間問題。
二、取消雷達(dá)有利有弊 面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)可不小
馬斯克認(rèn)為，取消毫米波雷達(dá)是特斯拉多年來的自動駕駛布局。他曾經(jīng)向網(wǎng)友提問，如果毫米波雷達(dá)和攝像頭感知的數(shù)據(jù)相悖，你更愿意相信哪個？
顯然，馬斯克更相信攝像頭的數(shù)據(jù)，因為所見即所得。
同時，取消毫米波雷達(dá)還能給特斯拉帶來一大波好處，其中就包括成本降低、省去傳感器融合步驟、以及實現(xiàn)馬斯克心目中的完全自動駕駛目標(biāo)。
▲特斯拉對毫米波雷達(dá)的介紹
不過，取消毫米波雷達(dá)要面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)有很多。
毫米波雷達(dá)在汽車行業(yè)內(nèi)已經(jīng)使用多年，已經(jīng)得到了大量驗證。同時，攝像頭感知的內(nèi)容并不包含深度信息，需要毫米波雷達(dá)輔助感知，二者優(yōu)勢互補實現(xiàn)精準(zhǔn)感知。
據(jù)了解，無論是 L2 級自動駕駛系統(tǒng)還是正在研發(fā)中的 L4 級自動駕駛，毫米波雷達(dá)仍然是剛需傳感器，擁有著攝像頭、激光雷達(dá)無可比擬的優(yōu)勢。
1、攝像頭在雨、雪、霧天氣性能下降
車輛進(jìn)行自動駕駛的過程中，如果遇到雨、雪、霧等惡劣天氣時，攝像頭所見的景象和人眼基本相同，視線受阻，安全性降低。
自動駕駛公司 PIX Moving 自動駕駛首席顧問 Alexander Carballo Segura 認(rèn)為，毫米波雷達(dá)的重要能力之一就是穿過惡劣環(huán)境，識別前方存在的障礙物。
這種能力得益于毫米波雷達(dá)發(fā)出的波是電磁波，電磁波在傳導(dǎo)過程中，惡劣環(huán)境只會造成微弱影響，但不會完全無法傳遞。
而視覺傳感器在惡劣環(huán)境下只能“所見即所得”，局限性較大。
今年以來，激光雷達(dá)正在逐漸量產(chǎn)，今年年內(nèi)國內(nèi)消費者就能購買搭載激光雷達(dá)的車型。但激光雷達(dá)所發(fā)出的光波受環(huán)境影響非常明顯，光的穿透力有限，并且會在傳播過程中發(fā)生反射、折射等多種情況。極端環(huán)境下，激光雷達(dá)可能失效。
2、省去一個傳感器 是否帶來不安全？
根據(jù)車東西了解，自動駕駛行業(yè)內(nèi)現(xiàn)在普遍標(biāo)配毫米波雷達(dá)實現(xiàn)自動駕駛，多位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，取消毫米波雷達(dá)實際并不能保證安全。
馭勢科技定位與感知總監(jiān)張丹認(rèn)為，拿掉毫米波雷達(dá)短期內(nèi)并不安全。他說道，毫米波雷達(dá)能夠探測較遠(yuǎn)距離，讓車輛盡早發(fā)現(xiàn)前方障礙。同時，現(xiàn)有視覺傳感器的能力不及人眼，因此取消毫米波雷達(dá)反而并不安全。
國內(nèi) L4 級自動駕駛公司飛步科技無人駕駛感知技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，毫米波雷達(dá)在實現(xiàn)自動駕駛的過程中可以作為輔助傳感器，對于前方運動物體，能夠精準(zhǔn)檢測其位置、速度等參數(shù)。
Alexander 說道，對于低速無人車來說，如果僅靠視覺傳感器和超聲波雷達(dá)，也能實現(xiàn)自動駕駛。但對于高速自動駕駛來說，毫米波雷達(dá)是剛需。
相比于技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，毫米波雷達(dá)成本較低，傳感器融合比較容易，即便保留毫米波雷達(dá)也并不會增加過多的生產(chǎn)和開發(fā)成本。
3、成本已非常低廉 對整車成本影響不大
根據(jù)《2020 汽車?yán)走_(dá)國產(chǎn)化研究報告》，從上世紀(jì) 90 年代開始，三菱、奔馳等車企就為旗下的旗艦款車型配備了毫米波雷達(dá)，用于探測與前車之間的距離。
經(jīng)過二十余年的商用，毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)正逐漸成熟，并且得到包括特斯拉在內(nèi)的大量車企的輔助駕駛驗證。
Alexander 認(rèn)為，毫米波雷達(dá)不僅僅在汽車行業(yè)內(nèi)使用，整個行業(yè)內(nèi)都得到了大量驗證，非?？煽?。而多傳感器的綜合應(yīng)用才是自動駕駛可靠的解決方案。
有國內(nèi)媒體報道稱，根據(jù)特斯拉造車的體量，單個毫米波雷達(dá)的成本大約只需要 300 元左右。
4、傳感器融合過程非常簡單
除以上幾大優(yōu)勢之外，Alexander 還說道，毫米波雷達(dá)感知內(nèi)容非常簡單，在與攝像頭內(nèi)容融合時，會非常簡便。
相比于激光雷達(dá)能夠生成大面積的點云圖像，毫米波雷達(dá)感知的場景更加簡單。因此在實際處理過程中，毫米波雷達(dá)能夠更加快速反應(yīng)。如果遇到危險情況，車輛能夠快速介入控制，避免發(fā)生危險。
三、純視覺如何完成測距測速？特斯拉高管這么說
雖說特斯拉取消毫米波雷達(dá)引發(fā)不小爭議，但行業(yè)內(nèi)同樣有支持的聲音。
在剛剛過去的 2021 上海車展上，國內(nèi) AI 芯片創(chuàng)企地平線 CEO 余凱接受了車東西采訪。他認(rèn)為，無論是使用純視覺感知，還是量產(chǎn)激光雷達(dá)，只要執(zhí)行的好，就有價值。
余凱認(rèn)為，特斯拉的純視覺感知是一個好的戰(zhàn)略，因為它堅定地相信視覺。同時，人腦能夠走通純視覺這條路，因此電腦也能夠走通。
而面對多傳感器融合的方案，對算力的需求、對算法的要求可以適當(dāng)降低一些，這條路也能走得通。
車東西此前還向聯(lián)想之星合伙人高天垚了解了對自動駕駛傳感器融合的看法。
他認(rèn)為，多傳感器融合并不是終極解決方案。當(dāng)前攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等多個種類傳感器融合，車輛的外觀、融合后的效果并非達(dá)到最佳狀態(tài)。如果能有某一個傳感器能夠達(dá)到多傳感器融合的性能，對行業(yè)來說就是一個巨大的升級。
作為自動駕駛?cè)?nèi)的天使投資人，高天垚認(rèn)為多傳感器物理上的融合將是自動駕駛公司未來的機會。
恰好，特斯拉走上的就是將傳感器從物理層面融合的道路。
去年，特斯拉人工智能高級主管 Andrej Karpathy 在 ScaledML 會議上進(jìn)行了一次精彩的演講，其中就講到特斯拉如何利用視覺傳感器，估算像素深度的。
在日常行駛過程中，攝像頭捕捉的內(nèi)容都是二維圖像，并沒有深度信息。
▲特斯拉攝像頭采集的畫面可以確定邊界，但不包含深度信息
也就是說，雖然二維圖像已經(jīng)可以區(qū)分公路和路旁的人行道，但并不知道現(xiàn)在車輛距離人行道還有多遠(yuǎn)。由于缺失這樣一個重要信息，自動駕駛的運算可能并不準(zhǔn)確，操作可能出錯。因此，捕捉或者建立一個三維的圖景很有必要。
傳統(tǒng)工程師認(rèn)為，直接在車頂安裝三維攝像機就能解決這一問題。不過，這既要增加車輛的制造成本，又影響車輛美觀。此外，由于車頂面積比較大，如果三維攝像頭高度不夠，盲區(qū)將會非常大。
特斯拉的工程師又想到用算法解決這個問題。如果有一種算法能夠?qū)⒍S圖景的時序、邊緣對齊，投影形成三維圖景，這個問題就解決了。
▲通過算法得出的“鳥瞰視圖”
在計算出三維圖景之后，特斯拉甚至可以計算出車輛的“鳥瞰視圖”。也就是說，雖然車輛上方?jīng)]有攝像頭，但通過計算就能模擬出從車輛上方向下看的圖景。這樣一來，車輛離障礙物還有多遠(yuǎn)的距離，車內(nèi)都能直觀地看到。
▲特斯拉視覺系統(tǒng)預(yù)測的馬路邊緣和車道線
實際上，特斯拉還有更厲害的地方，那就是算法可以預(yù)測流媒體視頻中每一個像素的深度信息。也就是說，只要算法足夠好，流媒體視頻更加清晰，特斯拉的視覺傳感器所捕捉的深度信息甚至可以超過激光雷達(dá)。
▲特斯拉采集視覺信息（上），預(yù)測每一個像素的深度信息（中）并投影形成鳥瞰視圖（下）
在實際的自動駕駛應(yīng)用中，泊車入位和智能召喚兩個使用場景下就能充分利用這套算法。在停車場行駛時，車輛之間的距離很小，即使是駕駛員駕駛，稍不留神也很容易出現(xiàn)刮蹭事故。對于機器來說，停車場場景的行駛更加困難。在預(yù)測到深度信息之后，車輛可以在超聲波雷達(dá)的輔助之下，快速完成對周圍環(huán)境的識別，車輛泊車就會更加順利。
相信在一年以后的今天，特斯拉正式宣布逐漸遷移到 Tesla Vision 純視覺感知，也是用的這套算法。
四、毫米波雷達(dá)是自動駕駛標(biāo)配 未來朝 4D 化發(fā)展
從前文可以推斷，L2 級自動駕駛場景中，毫米波雷達(dá)還是剛需。那么，不妨將眼光放得更長遠(yuǎn)一些，L4 級自動駕駛 + 更安全的出行是自動駕駛公司的重要目標(biāo)。面對 L4 級自動駕駛場景，毫米波雷達(dá)是否還存在？其價值相比 L2 級自動駕駛有提升還是弱化呢？
馭勢科技定位與感知總監(jiān)張丹認(rèn)為，在激光雷達(dá)逐步量產(chǎn)的今天，毫米波雷達(dá)在自動駕駛過程中的權(quán)重會有所下降。但毫米波在極端天氣中的作用很大，仍無法替代。
▲馭勢科技 L4 級無人駕駛小巴
在馭勢科技的 L4 級自動駕駛的研發(fā)和落地項目中，毫米波雷達(dá)是剛需，基本都會配置。
在 L4 級自動駕駛另一重要場景港口中，截至 2020 年底，飛步科技已經(jīng)向梅山港交付了 13 輛 L4 級自動駕駛集卡并開啟編隊運營。2020 年底，飛步與梅山港共同啟動基于多路自動駕駛集卡編隊的常態(tài)化獨立整船作業(yè)，構(gòu)建起混線運輸 - 整船作業(yè)一體化鏈路，目前已經(jīng)穩(wěn)定運行一年多。
▲飛步科技在梅山港落地的 L4 級自動駕駛車隊
除了將港口自動駕駛集卡車隊在混線環(huán)境下實船作業(yè)運營之外，飛步科技還連續(xù)兩年為烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會提供自動駕駛微公交接駁服務(wù)。
同時，在城市及高速道路累計為中國郵政 EMS、德邦快遞等企業(yè)運送包裹超 100 萬件。
飛步科技無人駕駛感知技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，港口場景中氣候經(jīng)常飄忽不定，常有大霧天氣。因此，飛步科技車隊使用毫米波雷達(dá)能夠為車隊常態(tài)化作業(yè)提供更多保障。
位于貴州的通用智能底盤開發(fā)商 PIX Moving 現(xiàn)在正在研發(fā)低速運行的無人車，并沒有使用毫米波雷達(dá)，而是使用探測距離較小的超聲波雷達(dá)。
▲PIX Moving 智能汽車開發(fā)平臺 Ultra-Skateboard
PIX Moving 自動駕駛首席顧問 Alexander 說道，即使在低速場景下，PIX Moving 也已經(jīng)在研發(fā)和部署過程中加入毫米波雷達(dá)。
Alexander 認(rèn)為，毫米波雷達(dá)無論在任何速度條件下都是有意義的，相比超聲波雷達(dá)有更強的能力，同時這事最基本的安全感知能力。
同時，毫米波雷達(dá)探測距離較短、視野較小，對靜止物體探測容易出錯等問題一直困擾行業(yè)。同時，毫米波雷達(dá)感知到的場景無法精確分類，仍要依靠視覺傳感器實現(xiàn)。
面對毫米波雷達(dá)的多個明顯劣勢，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已有多項優(yōu)化解決方案，其中就包括研發(fā) 4D 雷達(dá)，以及將毫米波雷達(dá)的部分能力遷移至激光雷達(dá)當(dāng)中。
1、4D 雷達(dá)即將量產(chǎn)
今年，上汽集團(tuán)旗下高端品牌 R 汽車發(fā)布了 R 汽車 ES33 車型。這款車就搭載了 4D 毫米波雷達(dá)，其感知性能有了明顯升級。
傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅具有三維感知能力，可以判斷前方物體距離、速度、方向角，而 4D 毫米波雷達(dá)對物體的探測多了一個維度，通過垂直分辨率判斷物體的高度。
▲R 汽車 ES33
除了能夠感知更豐富的數(shù)據(jù)之外，這顆 4D 毫米波雷達(dá)的分辨率和測量距離也有巨大提升。無論是距離、速度還是方向角的感知精度都提升了一個數(shù)量級，最遠(yuǎn)探測距離超過 350 米。
測試發(fā)現(xiàn)，ES33 的 4D 毫米波雷達(dá)可以探測到 140 米開外的可樂罐。
2、傳統(tǒng)毫米波還在不斷加強
由于毫米波雷達(dá)在探測視野、對靜止物體探測不佳的情況，未來可能將毫米波雷達(dá)的部分能力遷移至激光雷達(dá)當(dāng)中，二者傳感器融合后，系統(tǒng)能夠作出更準(zhǔn)確的自動駕駛決策。
Alexander 說道，針對毫米波雷達(dá)感知內(nèi)容比較簡單，不好歸類的問題，行業(yè)內(nèi)會將毫米波雷達(dá)的感知數(shù)據(jù)與攝像頭、激光雷達(dá)相融合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。
同時，許多車企也在考慮為車輛配備多個毫米波雷達(dá)，感知范圍能夠進(jìn)一步擴大。如果像激光雷達(dá)一樣，毫米波雷達(dá)能夠通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)廣泛的探測距離，也是解決方案之一。
結(jié)語：特斯拉純視覺自動駕駛還需上路檢驗
面對整個行業(yè)走上傳感器融合路線，實現(xiàn)量產(chǎn)激光雷達(dá)等關(guān)鍵組件，馬斯克卻特立獨行，直接實現(xiàn)了純視覺的 L2 級自動駕駛，這也是馬斯克自動駕駛最大的野心之一。
不過，純視覺傳感器在自動駕駛行業(yè)內(nèi)沒有經(jīng)過大量測試考驗，無論對特斯拉還是馬斯克來說，都是一個巨大挑戰(zhàn)。此后，特斯拉的自動駕駛功能也將受到行業(yè)內(nèi)的更多關(guān)注與討論。
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