特斯拉鬼影哪里來(lái)？到底有沒(méi)有救？

以智能享譽(yù)的特斯拉每每讓人匪夷所思，視覺(jué)化中控大屏上顯示的東西甚至令駕駛者毛骨悚然。國(guó)外一特斯拉車主大白天經(jīng)過(guò)一片墓地，中控突然提示：附近有人路過(guò)！廈門一特斯拉用戶駕車駛?cè)胨淼?，在附近沒(méi)有其他車輛的情況下，大屏提醒旁邊有一輛公交車緊隨其后，持續(xù)十來(lái)分鐘。何以至此？有沒(méi)有可能的解決辦法？真不好說(shuō)，但有一些做法可供參考。 

子虛烏有的鬼影 

1、可能是雷達(dá)噪聲

專門研究雷達(dá)技術(shù)的加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Dinesh Bharadia說(shuō)：“雷達(dá)圖像中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不屬于任何物體的隨機(jī)點(diǎn)。雷達(dá)還可以接收所謂的回波信號(hào)，就是無(wú)線電波的反射，它不是直接從被檢測(cè)的物體反射的。”

所謂雷達(dá)目標(biāo)噪聲是指不斷運(yùn)動(dòng)的雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)會(huì)引起測(cè)量參數(shù)的不規(guī)則變化，這種變化特性與一般噪聲的統(tǒng)計(jì)特性相似。這解釋了雷達(dá)可能出現(xiàn)的“不屬于任何物體的隨機(jī)點(diǎn)”，但它不太可能形成人形或公交車圖像，或許是數(shù)據(jù)處理和計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)了偏差所致。解鈴還須系鈴人，還得由特斯拉自己找原因。 

2、雙雷達(dá)可能幫到特斯拉

埃隆·馬斯克恨之入骨的就是激光雷達(dá)，沒(méi)關(guān)系，可以不用，甚至可以用雷達(dá)取代激光雷達(dá)。加州大學(xué)圣地亞哥分校的電氣工程師們開(kāi)發(fā)了一種智能方法來(lái)提高現(xiàn)有雷達(dá)傳感器的成像能力，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)場(chǎng)景中物體的形狀和大小。特別是該系統(tǒng)在夜間和霧天進(jìn)行測(cè)試時(shí)工作良好，有助于自動(dòng)駕駛汽車在惡劣天氣下安全行駛。

惡劣天氣條件給自動(dòng)駕駛汽車帶來(lái)了挑戰(zhàn)。一些車輛依靠激光雷達(dá)和雷達(dá)等技術(shù)來(lái)“看”和導(dǎo)航，但每種傳感器都有其缺點(diǎn)。激光雷達(dá)的工作原理是將激光束反射到周圍物體上，它可以在晴天繪制出高分辨率的3D圖像，但在霧、灰塵、雨雪中卻視而不見(jiàn)。而發(fā)射無(wú)線電波的雷達(dá)在任何天氣都能“看”清，但它只能捕獲道路場(chǎng)景的部分圖像。

新的雷達(dá)類似激光雷達(dá)。Bharadia指出：“這是一種在自動(dòng)駕駛汽車上實(shí)現(xiàn)惡劣天氣感知的廉價(jià)方法。用我們的技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)和雷達(dá)的融合，但雷達(dá)更便宜。這樣，我們就不需要使用昂貴的激光雷達(dá)了。”估計(jì)馬斯克會(huì)為其點(diǎn)贊。

據(jù)介紹，該系統(tǒng)由兩個(gè)雷達(dá)傳感器組成，都安裝在引擎蓋上，之間的平均間距為一輛車的寬度（1.5米）。兩個(gè)這樣布置的雷達(dá)傳感器很關(guān)鍵，可以使系統(tǒng)看到比單個(gè)雷達(dá)傳感器更多的空間和細(xì)節(jié)。這是不是很像雙目攝像頭？利用兩個(gè)攝像頭視差變化精準(zhǔn)判斷距離。只不過(guò)傳感器不同，間距也更大。 

多雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)車輛尺寸（紅框是預(yù)測(cè)，藍(lán)框是真實(shí)測(cè)量） 在晴朗的白天和夜晚試駕期間，該系統(tǒng)在確定車流中移動(dòng)車輛的尺寸方面與激光雷達(dá)的性能相當(dāng)。而在模擬大霧天氣的試驗(yàn)中，它的性能沒(méi)有變化。研究小組用霧機(jī)“隱藏”了另一輛車，系統(tǒng)精確地預(yù)測(cè)了前車的3D幾何結(jié)構(gòu)；而激光雷達(dá)傳感器基本上沒(méi)有通過(guò)測(cè)試。 

改進(jìn)成像能力的新雷達(dá)系統(tǒng)精確預(yù)測(cè)霧中移動(dòng)汽車的尺寸

3、兩只眼睛比一只眼睛強(qiáng)

 傳統(tǒng)雷達(dá)成像質(zhì)量差的原因在于，當(dāng)無(wú)線電波從物體上反射時(shí)，只有一小部分信號(hào)被反射回傳感器。因此，車輛、行人和其他對(duì)象顯示為一組稀疏的點(diǎn)。

“這就是使用單一雷達(dá)成像的問(wèn)題。它只接收到一些點(diǎn)來(lái)表示場(chǎng)景，因此感知能力很差。”加州大學(xué)圣地亞哥分校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程博士生Kshitiz Bansal說(shuō)：“在這種環(huán)境中，你可能看不到其他汽車。”因此，如果單臺(tái)雷達(dá)造成這種盲目性，多臺(tái)雷達(dá)的設(shè)置將通過(guò)增加反射回來(lái)的點(diǎn)的數(shù)量來(lái)改善感知。”

研究小組發(fā)現(xiàn)，汽車引擎蓋上間隔1.5米的兩個(gè)雷達(dá)傳感器是最佳的安排。Bansal說(shuō)：“通過(guò)在不同的有利位置部署兩臺(tái)雷達(dá)，并在重疊的視野范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，我們就形成了一個(gè)高分辨率的區(qū)域，很容易探測(cè)到存在的物體。”這不就是汽車寬度嗎？何不在兩側(cè)示寬燈或反光鏡中各集成一個(gè)小雷達(dá)？

不過(guò)，更多的雷達(dá)意味著更多的噪聲。因此，研究小組開(kāi)發(fā)了新的算法，可以將來(lái)自兩個(gè)不同雷達(dá)傳感器的信息融合在一起，生成一幅沒(méi)有噪聲的新圖像。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了第一個(gè)數(shù)據(jù)集，將來(lái)自兩臺(tái)雷達(dá)的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。

Bharadia說(shuō)：“目前還沒(méi)有公開(kāi)的數(shù)據(jù)集能提供這種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自視野重疊的多個(gè)雷達(dá)。我們收集了自己的數(shù)據(jù)，建立了自己的數(shù)據(jù)集，用于訓(xùn)練算法和進(jìn)行測(cè)試。”
該數(shù)據(jù)集由54000個(gè)雷達(dá)幀組成，包括實(shí)時(shí)交通和模擬大霧條件下白天和夜間的駕駛場(chǎng)景。未來(lái)的工作將包括在雨中收集更多的數(shù)據(jù)。要做到這一點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)首先需要為他們的硬件建立更好的保護(hù)罩。

該團(tuán)隊(duì)目前正與豐田公司合作，將新的雷達(dá)技術(shù)與攝像頭進(jìn)行融合。研究人員說(shuō)：“這有可能取代激光雷達(dá)，而單憑雷達(dá)無(wú)法告訴我們汽車的顏色、品牌或型號(hào)，但這些功能對(duì)于提高自動(dòng)駕駛汽車的感知能力也很重要，”Bharadia說(shuō)。 

4、激光雷達(dá)的難題

激光雷達(dá)傳感器的工作原理是發(fā)射大量狹窄的近紅外光束，這些光束具有圓形/橢圓形的截面，可以反射物體的軌跡并返回到激光雷達(dá)傳感器的探測(cè)器。

激光雷達(dá)傳感器的問(wèn)題之一是其在雨中的性能下降。如果激光雷達(dá)光束在距離發(fā)射器很近的距離內(nèi)與雨滴相交，雨滴可以將足夠的光束反射回接收器，因此會(huì)將其誤認(rèn)為一個(gè)物體。水滴還可以吸收一些發(fā)射的光，降低傳感器的性能范圍。

華威大學(xué)（WMG）智能汽車組的研究人員專門模擬并評(píng)估了激光雷達(dá)在雨中的性能。他們使用WMG 3xD模擬器在不同強(qiáng)度的雨中測(cè)試了一輛自動(dòng)駕駛汽車的激光雷達(dá)，并在周邊的模擬道路上行駛。模擬器是測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車的關(guān)鍵部分，相當(dāng)于在數(shù)百萬(wàn)英里的道路上行駛，因此這意味著可以在與真實(shí)道路相同的安全環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。 

測(cè)試激光雷達(dá)的WMG 3xD模擬器 研究人員使用不同的概率降雨模型，在雨中測(cè)量激光雷達(dá)對(duì)雨的反應(yīng)，記錄假陽(yáng)性和假陰性結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，隨著降雨強(qiáng)度的增加，傳感器探測(cè)目標(biāo)變得更加困難。在距離車輛很短的距離內(nèi)（50米），錯(cuò)誤地檢測(cè)到了幾滴雨。然而，在中等范圍內(nèi)（50-100米），錯(cuò)誤有所減少，但隨著降雨量增加到每小時(shí)50毫米，隨著距離的增加，傳感器對(duì)物體的探測(cè)能力逐漸減弱。

WMG的Valentina Donzella博士說(shuō):“我們最終確認(rèn)，雨越大、距離越遠(yuǎn)，激光雷達(dá)傳感器探測(cè)到的物體就受到的影響越厲害，這意味著未來(lái)的必須研究如何確保激光雷達(dá)傳感器在嘈雜環(huán)境下仍能充分探測(cè)到物體。”

如果上面提到的“雙目雷達(dá)”得以成行，或許可以一箭雙雕，幫了特斯拉，也解了惡劣天氣環(huán)境車載激光雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的缺憾！