尷尬了，純視覺(jué)路線特斯拉還能堅(jiān)持下去嗎？

對(duì)于未來(lái)的自動(dòng)駕駛視覺(jué)方案，目前市場(chǎng)中有兩個(gè)立場(chǎng)鮮明的派系——純視覺(jué)派和激光雷達(dá)派，目前純視覺(jué)方案的擁護(hù)者主要是特斯拉，特斯拉通過(guò)海量的車主駕駛數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而覆蓋更多工況與場(chǎng)景，不斷完善算法，目前方案較為成熟。

以特斯拉為首的純視覺(jué)方案，同時(shí)也是激光雷達(dá)的堅(jiān)決反對(duì)者，從2021年5月開(kāi)始，更是把特斯拉量產(chǎn)車上原來(lái)標(biāo)配的毫米波雷達(dá)去掉，只采用全車8個(gè)攝像頭來(lái)為特斯拉的FSD（完全無(wú)人駕駛）提供外部環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器；另外是其他所有相關(guān)公司，使用激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等進(jìn)行配合和融合的方案。

在日前舉行的2021年特斯拉AI Day上，特斯拉CEO馬斯克再次強(qiáng)調(diào)，要“打造像人腦一樣基于視覺(jué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，同時(shí)發(fā)布了視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)，支持Autopilot/FSD，主要處理物體識(shí)別、道路規(guī)劃和各類車人的運(yùn)行軌跡預(yù)測(cè)等駕駛功能所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

特斯拉的 AI 高級(jí)總監(jiān) Andrej Karpathy認(rèn)為，純視覺(jué)感知最大的問(wèn)題就是無(wú)法測(cè)量距離、速度和加速度。不過(guò)純視覺(jué)感知和人眼類似，人腦能“腦補(bǔ)”出距離并擁有優(yōu)秀的駕駛技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣有這樣的能力。在過(guò)去 4 個(gè)月時(shí)間里，特斯拉人工智能團(tuán)隊(duì)的核心 20 名成員搞定了這件事。特斯拉收集了 221 種共 100 萬(wàn)段 10 秒鐘的短視頻，利用對(duì)物體自動(dòng)標(biāo)簽化，經(jīng)過(guò) 7 輪影子模式循環(huán)，最終在純視覺(jué)感知中取得了不錯(cuò)的效果，超越了毫米波雷達(dá) + 攝像頭的傳感器融合方案。特斯拉甚至為此建立了一臺(tái)全球排名第五的超級(jí)計(jì)算機(jī)，采用 5760 個(gè)英偉達(dá) A100 Tensor Core GPU，10PB 容量的 NVME 存儲(chǔ)。

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為何馬斯克這么反對(duì)激光雷達(dá)呢？眾所周知，馬斯克一直是“第一性原理”的信徒和布道者，他認(rèn)為應(yīng)該用物理學(xué)的角度看待世界，要具備將事情縮減至其根本實(shí)質(zhì)，看清事情本質(zhì)的能力?；谶@一點(diǎn)，他認(rèn)為“人類只有眼睛就可以實(shí)現(xiàn)駕駛，所以自動(dòng)駕駛不需要其它傳感器就可以”。而對(duì)于業(yè)內(nèi)從業(yè)者，馬斯克的答案則是：“避免多傳感器感知結(jié)果不一致的問(wèn)題”。從某種角度來(lái)說(shuō)，特斯拉和蘋(píng)果非常像，都在追求用顛覆性的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)難點(diǎn)。

不過(guò)，我們知道人類駕駛員開(kāi)車不只是需要雙眼，還需要耳朵、觸覺(jué)、嗅覺(jué)，最重要的是需要一個(gè)能夠快速作出反應(yīng)并進(jìn)行大量計(jì)算的大腦。而各種傳感器所能夠收集到的信息和數(shù)據(jù)，顯然也是光靠攝像頭無(wú)法做到的。2020 年底，特斯拉在寫(xiě)給加州機(jī)動(dòng)車管理局(DMV)郵件中承認(rèn)， FSD 目前并非真正的完全自動(dòng)駕駛， FSD 和 Autopilot 一樣，都屬于 L2 級(jí)自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)。

激光雷達(dá)派認(rèn)為，攝像頭做主導(dǎo)的視覺(jué)感知精度不夠，如果自動(dòng)駕駛要發(fā)展到L3級(jí)別以上，就應(yīng)當(dāng)采用激光雷達(dá)。而視覺(jué)感知派認(rèn)為，攝像頭感知的環(huán)境信息數(shù)據(jù)豐富，并且可以對(duì)物體進(jìn)行分類后續(xù)方便標(biāo)注，最關(guān)鍵的是成本低廉，這些是激光雷達(dá)做不到的。

筆者認(rèn)為，成本低廉可能是馬斯克最終決定押寶純視覺(jué)方案的關(guān)鍵，畢竟在幾年前，激光雷達(dá)的價(jià)格還是非常貴的。在傳感器零部件價(jià)格上，攝像頭中，用于環(huán)視等的廣角攝像頭價(jià)格較便宜約 150元/個(gè)，用于前視功能的單目及多目攝像頭附加值較高，單價(jià)在 600 元以上；毫米波雷達(dá) 24Ghz 約 300 元/個(gè)作為角雷達(dá)使用， 77Ghz 約 700 元/個(gè)；近距離泊車用的超聲波雷達(dá)的價(jià)格最為便宜約 70 元/個(gè)。根據(jù)傳感器單價(jià)及配置方案，我們預(yù)計(jì) L1 至L4 級(jí)別的傳感分別為 1580 元、 3600 元、 11460 元、 16960 元。從 L2 到 L3 級(jí)方案，傳感器配置需要有較大的提升，主要是增加了激光雷達(dá)、慣性導(dǎo)航等新型傳感器。

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不同智能駕駛級(jí)別的傳感器方案估算，來(lái)源：基業(yè)常青產(chǎn)業(yè)研究、蓋世汽車

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曾經(jīng)激光雷達(dá)的成本是非常高的，一套激光雷達(dá)設(shè)備一度最高能達(dá)到7.5萬(wàn)美金，讓馬斯克萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是，激光雷達(dá)的成本比想象中降得更快。

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?尷尬了，激光雷達(dá)為何降價(jià)這么快？

激光雷達(dá)成本下降非常關(guān)鍵

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激光雷達(dá)方案是以激光雷達(dá)為主導(dǎo)，配合毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、攝像頭來(lái)完成自動(dòng)駕駛，其中激光雷達(dá)會(huì)通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)測(cè)量視場(chǎng)中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對(duì)距離，從而準(zhǔn)確捕捉這些輪廓信息組成點(diǎn)云，并繪制出 3D 環(huán)境地圖再傳輸?shù)较到y(tǒng)進(jìn)行分析并下達(dá)車輛行駛指令。

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級(jí)別越高對(duì)攝像頭毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)的單車配套量越大，來(lái)源：奧迪、通用官網(wǎng)

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隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別升級(jí)，單車對(duì)傳感器的需求量在持續(xù)攀升。 以特斯拉、奧迪 A8 與通用 Cruise為例，攝像頭基本隨著級(jí)別數(shù)的提升單車配套量在增加，毫米波雷達(dá)隨著級(jí)別的提升增幅尤其明顯， L4 級(jí)的通用 Cruise 搭載的毫米波雷達(dá)數(shù)量是奧迪 A8 的 4 倍，單價(jià)昂貴的激光雷達(dá)在 L3 級(jí)別必備， L4 級(jí)別需求量亦有明顯增加，技術(shù)最為成熟的 L5 級(jí) Waymo 攝像頭、毫米波搭載數(shù)量有所減少，但高價(jià)值量的激光雷達(dá)搭載數(shù)在不斷提升。

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2021造車新勢(shì)力發(fā)布三款搭載激光雷達(dá)的新車，來(lái)源：電動(dòng)邦

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相較于傳統(tǒng)的汽車， L3級(jí)智能汽車需要配備10個(gè)超聲波雷達(dá)、 8個(gè)毫米波雷達(dá)， 8個(gè)攝像頭及1個(gè)激光雷達(dá)，車規(guī)級(jí)的要求也對(duì)汽車的“感知入口”提出了新的要求。除了國(guó)外車廠，2021年先后有三家國(guó)產(chǎn)“造車新勢(shì)力”都發(fā)布了搭載激光雷達(dá)的新車， 近期華為發(fā)布自動(dòng)駕駛解決方案（ADS）。從硬件配置上來(lái)看， 極狐阿爾法S華為HI版新車配置了3個(gè)激光雷達(dá)（左前、右前以及中間）、 13個(gè)攝像頭、 6個(gè)毫米波雷達(dá)、 1個(gè)車頂慣導(dǎo)、 1個(gè)域控制器。 小鵬發(fā)布的E28定義為L(zhǎng)3級(jí)輔助駕駛， 配備了8個(gè)攝像頭、 5個(gè)毫米波雷達(dá)、 12個(gè)超聲波雷達(dá)以及4個(gè)環(huán)視攝像頭。

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機(jī)械式、半固態(tài)式、固態(tài)式激光雷達(dá)特點(diǎn)，來(lái)源：國(guó)金證券研究所

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近年來(lái)，隨著激光雷達(dá)從機(jī)械式向固態(tài)式發(fā)展的趨勢(shì)，激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了快速的成本降低。其中OPA式的固態(tài)激光雷達(dá)在量產(chǎn)后有希望降到200美元以下。

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激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈，來(lái)源：太平洋證券

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激光雷達(dá)成本的迅速下降更得益于中國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟與完善，將成本迅速降低。特別是中游激光雷達(dá)已經(jīng)有不少國(guó)產(chǎn)廠商如禾賽科技、大疆、華為、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能等。

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毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈，來(lái)源：太平洋證券

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相關(guān)的毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈中國(guó)企業(yè)偏弱，近期中電科38所發(fā)布77Ghz毫米波芯片，德賽西威先后發(fā)布24GHz、 77GHz毫米波雷達(dá)， 國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)在精度、距離等方面和國(guó)際廠商如博世、大陸、奧托立夫、德?tīng)柛５漠a(chǎn)品差距仍然明顯。不過(guò)華域汽車毫米波雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)對(duì)上汽等客戶穩(wěn)定供貨，其他國(guó)內(nèi)的毫米波雷達(dá)廠商有德賽西威、杭州智波科技、蕪湖森思泰克、南京隼眼科技、蘇州安智汽車、北京行易到、深圳安志杰等。

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?為啥特斯拉不用高精度地圖？

既然特斯拉不用激光雷達(dá)方案，那么高精度地圖更加不是特斯拉的選擇了。馬斯克也曾在2019年的特斯拉自動(dòng)駕駛?cè)丈瞎_(kāi)表示高精地圖是一個(gè)“很糟糕的想法”。

筆者認(rèn)為，高精地圖采集更新慢、采集成本較高，而且數(shù)據(jù)地圖格式交換規(guī)格、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通

理論上來(lái)說(shuō)，如果單車智能足夠強(qiáng)大，一定程度上可以削弱對(duì)于高精度地圖的需求。比如特斯拉一直堅(jiān)持采用視覺(jué)感知減輕對(duì)于導(dǎo)航精度的依賴。不過(guò)，特斯拉卻在默默地做另一件事情——自建高精地圖。它在用車上的各種傳感器，由全世界的特斯拉車主為其共同繪制只屬于特斯拉的高精地圖。如果特斯拉的單車智能與感知能力真的強(qiáng)大到與高智商人類無(wú)異，那么確實(shí)對(duì)于高精度地圖甚至以后V2X的依賴都會(huì)減弱。

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不過(guò)值得注意的是，在中國(guó)推行的新基建中，很明確的提出了C-V2X的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)智能駕駛汽車必須聯(lián)網(wǎng)，而且必須納入智能交通、智慧城市的整體系統(tǒng)中考慮。我國(guó)更加強(qiáng)調(diào)智能化與網(wǎng)聯(lián)化同步發(fā)展，以網(wǎng)聯(lián)功能構(gòu)建“人-車-路-云”的整體解決方案，減小單車智能的開(kāi)發(fā)難度。 2020 年 2 月，由發(fā)改委等 11 部委聯(lián)合發(fā)布的《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》中明確提出： “到 2025 年，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)智能汽車的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)安全體系基本形成。實(shí)現(xiàn)有條件自動(dòng)駕駛的智能汽車達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場(chǎng)化應(yīng)用。智能交通系統(tǒng)和智慧城市相關(guān)設(shè)施建設(shè)取得積極進(jìn)展，車用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（LTE-V2X 等）實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆蓋，新一代車用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（5G-V2X）在部分城市、高速公路逐步開(kāi)展應(yīng)用，高精度時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全覆蓋。 ”既然這樣，至少在中國(guó)市場(chǎng)，離線的純視覺(jué)方案在未來(lái)很可能會(huì)遭遇政策風(fēng)險(xiǎn)。

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?當(dāng)視覺(jué)與雷達(dá)不一致，該相信哪個(gè)？

對(duì)于 L3/L4以上的智能駕駛，因需要廠商承擔(dān)事故責(zé)任，激光雷達(dá)被普遍認(rèn)為有搭載必要。

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雷達(dá)、超聲波、攝像頭各有優(yōu)劣，來(lái)源：MIT人工智能所

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來(lái)源：McKinsey

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馬斯克真的反對(duì)激光雷達(dá)嗎？

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