文｜《財(cái)經(jīng)》記者劉皖媛

編輯｜施智梁

先不論車企宣傳語(yǔ)里L(fēng)2.9還是L3+，汽車?yán)锏膫鞲衅鞯拇_是越裝越多了。

無(wú)人駕駛?cè)蝾I(lǐng)軍者Waymo的第五代自動(dòng)駕駛系統(tǒng)共有40個(gè)傳感器，其中包含29個(gè)攝像頭、6個(gè)毫米波雷達(dá)和5個(gè)激光雷達(dá)。國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力們?cè)谄囍悄芑⒆詣?dòng)化上也不遑多讓，蔚來(lái)ES8搭載了23個(gè)傳感器，小鵬P7的數(shù)量則是31個(gè)，超過(guò)特斯拉。

隨著汽車智能化變革的到來(lái)，全球的汽車科技公司，無(wú)論大小，都在致力于去掉汽車的方向盤，或者部分減弱人類駕駛員的作用。有的玩家在勇攀高峰進(jìn)擊L4級(jí)自動(dòng)駕駛，有的循序漸進(jìn)從L1和L2級(jí)自動(dòng)駕駛做起，但車載傳感器解決方案的市場(chǎng)蛋糕已經(jīng)越做越大。

市場(chǎng)研究公司Yole Développement發(fā)布的《2020年自動(dòng)駕駛傳感器報(bào)告》預(yù)測(cè)，用于自動(dòng)駕駛車輛的傳感器將在未來(lái)15年內(nèi)以51%的年復(fù)合成長(zhǎng)率增長(zhǎng)，感測(cè)硬件的總營(yíng)收將在2032年達(dá)到170億美元，約合人民幣1115億元。

車載傳感器的千億級(jí)市場(chǎng)里，中國(guó)在研發(fā)和市場(chǎng)占有率上失了先機(jī)，攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等車載傳感器行業(yè)被外商品牌壟斷多年，但已經(jīng)有部分國(guó)牌摩拳擦掌，力圖奪回國(guó)產(chǎn)傳感器的江湖地位。

攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)如何讓汽車像人類一樣感知環(huán)境？只依靠圖像識(shí)別能讓汽車達(dá)到全無(wú)人駕駛的級(jí)別嗎？車端之外，路端傳感器將怎樣幫助自動(dòng)駕駛汽車更快實(shí)現(xiàn)落地？

汽車的“眼睛”與“耳朵”

與傳統(tǒng)汽車相對(duì)比，自動(dòng)駕駛汽車的感知系統(tǒng)的主要工作是替代人類駕駛員的視覺(jué)系統(tǒng)：通過(guò)將感受的信息按照特定規(guī)則轉(zhuǎn)為電信號(hào)，傳輸?shù)狡嚨闹醒肟刂茊卧獏f(xié)助汽車自動(dòng)駕駛。

自動(dòng)駕駛歸根結(jié)底是要讓汽車變得智能，而關(guān)于人工智能如何幫助人類，業(yè)內(nèi)常有這樣的說(shuō)法：當(dāng)前人工智能系統(tǒng)所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域與人類所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域恰恰相反。人類的邏輯分析能力遠(yuǎn)超AI，但人類在記憶和大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域卻與AI相差甚遠(yuǎn)。

汽車感知系統(tǒng)也存在這樣的現(xiàn)象。人類司機(jī)只需憑借常識(shí)和認(rèn)知即可識(shí)別道路上的行人、車輛、信號(hào)燈等，并對(duì)應(yīng)做出加速減速、轉(zhuǎn)向等決策。而計(jì)算機(jī)想要完成同樣的操作卻非常困難，感知、識(shí)別就是**大關(guān)。

目前自動(dòng)駕駛的核心傳感器包括車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)，在ADAS系統(tǒng)中主要以攝像頭與毫米波雷達(dá)為主，而激光雷達(dá)則已成為大部分L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛汽車的必??品。

車載攝像頭，扮演的是人類“眼睛”的角色。

作為自動(dòng)駕駛里*不可或缺的一個(gè)傳感器，攝像頭能分辨出障礙物的大小和距離，識(shí)別行人、車道線、交通標(biāo)識(shí)等，并將圖像信息通過(guò)算法分析，實(shí)現(xiàn)眾多預(yù)警和識(shí)別功能，如行人警示、車道保持、交通信號(hào)燈識(shí)別等等。根據(jù)鏡頭個(gè)數(shù)的不同，攝像頭可以分為單目、雙目和多目攝像頭。

攝像頭的主要優(yōu)點(diǎn)在于其分辨率高、成本低，人眼能夠快速捕捉海量信息，攝像頭也能夠獲取豐富的信息，但和人眼一樣受視野和環(huán)境影響。一個(gè)單目攝像頭*多能捕捉到50°范圍內(nèi)，能觀察的距離有限；在夜晚和雨雪等惡劣天氣下攝像頭的性能會(huì)迅速下降。

2018年3月，Uber的一輛自動(dòng)駕駛汽車在亞利桑那州與一名橫穿馬路的女士相撞并致其死亡，主要原因是由于夜里光線條件差，經(jīng)過(guò)的路段又處于陰影中，沒(méi)有準(zhǔn)確辨認(rèn)行人。

毫米波雷達(dá)彌補(bǔ)了攝像頭的缺陷。相比人類的眼睛，它更像是蝙蝠的耳朵：蝙蝠幾乎不靠眼睛，而是通過(guò)耳朵發(fā)射超聲波、根據(jù)其反射的回音辨別物體、避開障礙飛行，因此也不受光線條件影響。

與蝙蝠飛行原理相似，毫米波雷達(dá)使用天線發(fā)射波長(zhǎng)1-10mm、頻率24-300GHz的毫米波，通過(guò)處理目標(biāo)反射信號(hào)獲取汽車與其他物體相對(duì)距離、相對(duì)速度等環(huán)境信息，并根據(jù)信息對(duì)目標(biāo)追蹤分類，由電子控制單元結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行決策。

毫米波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)降雨、沙塵、煙霧等離子的穿透能力高于激光和紅外，但也存在如信號(hào)衰減大、易受到建筑物等阻擋、傳輸距離短等缺陷。

激光雷達(dá)與雷達(dá)工作原理類似，但其*大優(yōu)勢(shì)在于能夠利用多譜勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像。

通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差和相位差確定距離，并利用此過(guò)程中收集到的目標(biāo)對(duì)象表面大量密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得出被測(cè)目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，以達(dá)到環(huán)境感知的目的。

國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)制造商禾賽科技**及質(zhì)量工程部總監(jiān)趙鑫告訴出行一客（ID:carcaijing），激光雷達(dá)是汽車要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛不可或缺的傳感器，尤其是針對(duì)L4級(jí)以上。激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)明顯，分辨率高、精度高、抗干擾能力強(qiáng)。激光雷達(dá)線數(shù)越多，測(cè)量精度越高，**性就越高。

“無(wú)論是探測(cè)精度、信息豐富程度和對(duì)外界的實(shí)際感知，對(duì)于無(wú)人車來(lái)說(shuō)都是必不可少的。”趙鑫表示。

激光雷達(dá)屬于精密儀器，工作原理涉及多個(gè)專業(yè)學(xué)科，尤其是**的頭部企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域都有多年的深耕和積累，且成熟的產(chǎn)品具備很高的精度，導(dǎo)致激光雷達(dá)成本較高、價(jià)格更貴。但是作為自動(dòng)駕駛汽車上的智能硬件，整個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的打通與合作成為助推激光雷達(dá)降本的重要力量。

另一方面，越多線數(shù)的激光雷達(dá)所能感知的環(huán)境細(xì)節(jié)越多，其接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量越豐富，對(duì)硬件和軟件的能力要求也越高，擁有足夠的計(jì)算能力來(lái)處理傳感器捕捉的環(huán)境信息，已成為自動(dòng)駕駛解決方案中的重要一環(huán)。