不少行业人认为,在汽车领域,2022年是激光雷达规模应用的元年。
随着自动驾驶技术的军备竞赛迈向L3级别,激光雷达将成为中高端汽车标配。除了禾赛科技之外,华为、速腾（参数丨图片）聚创、大疆Livox、Luminar、Innovusion等的半固态激光雷达也纷纷开始有量产项目落地。
另一方面,整车厂已开始抢滩。在11月19日的广州车展上,上汽RES33、长城沙龙、广汽埃安AION LX Plus、北汽极狐阿尔法S、小鹏P5、蔚来ET7、哪吒S、威马M7、智己L7等均搭载激光雷达。
从官方消息中可得知,长城沙龙将搭载4颗激光雷达,而华为和 ARCFOX 极狐发布的极狐阿尔法S华为HI版,则是搭载3颗激光雷达。小鹏P5则搭载2颗激光雷达,可以说激光雷达已经进入了比拼数量的军备赛。
除了数量外,有些厂商则从技术层面拉开行业的差距,比如广汽埃安的AION LX Plus则搭配了第二代激光雷达,从技术上来说,第二代激光雷达相比第一代具有明显优势。当然,也有车企另辟蹊径,采用纯视觉系的摄像头方案,比如特斯拉。
总之,在自动驾驶领域的布局上,各家都各有亮点,这里我们先抛开品牌,看看哪家的方案更为出众,是第一代激光雷达以数量取胜?还是视觉系以摄像头算法取胜?还是第二代激光雷达,在技术方面取胜。
自动驾驶方案对比
在讨论一代激光雷达与二代激光雷达孰强孰弱前,我们先来看看摄像头算法与激光雷达的区别在哪。
其实在一开始,大多数自动驾驶汽车采用的是视觉算法,原理是摄像头+毫米波雷达的组合。
前者负责识别物体,后者负责测距、测速等,共同完成眼睛的任务,在正常路况一般没问题,但一旦环境干扰因素过多,例如光线不足的情况下,就可能会出现误判。
最典型的案例就是之前台湾省发生的“特斯拉无法识别白色卡车”事件,直接撞了上去,重点还不止一次,在美国也曾发生过两次,那段时间白色大货车成了特斯拉挥之不去的噩梦
(动图)
正式因为摄像头算法的局限性,因此除了特斯拉,大多数车企的自动驾驶采用的都是激光雷达,相比视觉算法,激光雷达的综合性能更好,理论上只需要将周围环境扫一遍,就能知道周围环境是什么样,扫描出来的环境具有纵深度。
为了让大家更好理解,我用iPhone 13 Pro的激光雷达扫描仪举例,通过激光雷达扫描出来的场景大概如下图所示,能清晰分辨人物及其背后物体的距离,当然车规级的激光雷达扫描出来的场景会更加详细,清晰可见。
那么,相比一代,二代激光雷达的优势在哪?
首先是刷新率不同,第一代激光雷达的刷新帧率基本上都是保持在固定的每秒10次。在高速路上,这样的刷新帧率足够,但在复杂的城市道路环境下,如此刷新帧率就力不从心了。
(左图-第一代;右图-第二代)
例如从路边突然闯出一位开着小电动的外卖小哥,1秒最快能移动5米,0.1秒可移动0.5米。对于第一代激光雷达而言,上一帧外卖小哥还在路边,下一帧就能出现在车道中央,这就意味着在这种场景下,车辆避无可避,外卖小哥这一单送不成了。
而第二代智能可变焦激光雷达可根据周围场景的复杂程度,智能调整刷新帧率,例如在车辆不多的高速公路上,保持每秒10次的刷新帧率;进入收费站和加油站的时候,刷新帧率提升到每秒15次;在城市普通地面道路上,刷新帧率提升到每秒20次;在人潮汹涌以及小电驴横冲直撞的菜市口,刷新帧率升至最高的每秒30次。
(左图-第一代;右图-第二代)
(左图-第一代;右图-第二代)
而且,第二代智能可变焦激光雷达还具备类似于防空导弹相控阵雷达的“凝视”功能——在空旷的街区,如果发现某动态物体有缓缓靠近路边有过马路的迹象,激光雷达就会进行实时追踪,直到危险隐患消失。
另外,第二代激光雷达的分辨率,也比上一代的分辨率加强了不少,上一代的识别分辨率0.2°且是固定分辨率。举个例子,对第一代激光雷达来说,假如10米外有一颗外形长得像小喵的石头,由于分辨率不足,系统顶多只能分辨出那里有东西,具体是猫还是石头则无法识别,这将导致系统可能会对前方的物体产生误判,影响行车安全。
(左图-第一代;右图-第二代)
第二代智能可变焦激光雷达会根据物体和车头之间的距离变化来调整识别精度,即距离近的优先监测,而且采用0.05°的最高识别分辨率,这样的分辨率足以识别出地上究竟是动物还是石头;距离远的,对行车基本没有影响的,则采用0.2°的最低识别分辨率,让系统知道“那里有个东西”就可以了——只有当远处的物体逐渐接近到警戒区域的时候,系统才会切换到超高清分辨率。
(左图-第一代;右图-第二代)
这就好比是一个摄影师,把远处景物虚化,近处景物拍清楚,如此取巧之后,工作量就下来了,功耗不用这么大了,雷达的使用寿命也相应增加了。
最后,还有最重要的一点,由于第二代激光雷达的扫描成像是三维的,所以能准确识别出路面状况以及道路真实边界——如此一来就能衍生出很多玩法,例如发现前方道路坑洼之后,车辆会提前主动降速,同时自动调整空气弹簧和电磁避震的软硬度。
第二代激光雷达的意义是什么?
第二代激光雷达将给自动驾驶带来怎样的体验?
目前的埃安的AION LX Plus搭载的第二代智能可变焦激光雷达,能解决许多第一代激光雷达搞不定的场景,首当其冲的,就是所谓的城中村道路,也就是我们常说的复杂路况。
众所周知,目前搭载第一代激光雷达的车型,大部分只能实现在高速公路等相对简单的路宽上开启自动驾驶辅助系统,一旦到了车流人流较多的市区或城中村,就只能切换为手动模式。
这是因为城中村散落在高楼林立的市中心和商务区附近,交通环境复杂。由于道路狭窄,可供通行的空间不足,再加上密集的人群流动,即使是经验丰富的人类司机行驶在城中村时,也需要格外打起精神。对于还在进化过程中的各家自动驾驶技术公司而言,城中村场景更是一大技术痛点。
就提一个城中村最常见的鬼探头,目前搭载第一代激光雷达的自动驾驶汽车仍未找到解决方案。但有了第二代激光雷达加持后,解决鬼探头的问题变得有可能性了,由于第二代激光雷达刷新率更高,能先识别出路况的变化,越能从容应对加塞、鬼探头等突发状况。
(左图-第一代;右图-第二代)
因此,即便是没有老司机加持的自动驾驶车辆,也能够进行各种“神走位”。除了鬼探头外,自动驾驶的另一个考验就是左转场景,第一代激光雷达帧率是固定的,对于对向行驶车辆的位置感知也是固定的,而第二代激光雷达由于此时可以调节到高帧率模式,就可以更准确地判断安全左转的空档,减少不必要的原地等待。
可以说,由于第二代激光雷达的加持,这些具体的功能场景体验的变化,可以说为高阶自动驾驶进行提前“探路”。
(左图-第一代;右图-第二代)
不可否认的是,随着硬件的进步、技术的提升、数据的积累等,智能汽车正朝着高级别自动驾驶加速前进。
有人问,为什么我们要不停探索自动驾驶技术?著名的科幻作家刘慈欣曾经回答过无数人提出的“太空探索有什么用?”这个和自动驾驶有着异曲同工之妙一般的问题。面对这样的问题,刘慈溪的答案很简单,也很有说服力:“三亿多年前生命从海洋爬上陆地有什么用?”
当人类每一次面对技术革新的关键节点时,总是少不了要面对这样的质疑声。就和汽车刚出现的时候,人们嘲讽说这个玩意根本没办法替代马车一样。
当然,距离自动驾驶设备彻底取代驾驶员还有很长的路要走。人类要解决的技术问题,甚至一点也不比从汽车诞生之初到现在解决的问题要少。如今,埃安的AION LX Plus所搭载的第二代激光雷达,让现在的我们和百年之前见证了汽车取代马车的先辈们一样,处在了一个新的历史转折点上,即将见证人类道路交通史上的又一次壮举。
因为对于驾驶员来说,它可以让你完全不用再有那种,一边交出车辆控制权享受放松,一边又盯紧路面的矛盾心理,有了第二代智能可变焦激光雷达的AION LX Plus,可以实现复杂路况的自动驾驶,让自动驾驶的范围更加广泛。
AION LX Plus的出现带来了一个有趣的现象,即“一代未上车,二代已量产”,原因是目前大多数车企在激光雷达领域,连一代都还未交付上车,而埃安已经实现第二代激光雷达的量产。依附第二代激光雷达技术,自动驾驶领域的拐点将至,埃安开启了高阶自动驾驶的新起点——全场景的高阶自动驾驶能力。相对目前高速场景的自动驾驶是一个全新的起点、具有历史变革意义的新起点,而埃安率先打开了这个大门。