激光雷達(dá)VS視覺攝像頭

激光雷達(dá)VS視覺感知，自動(dòng)駕駛2大派系正面交鋒

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域兩個(gè)派系的劃分——純視覺感知派、激光雷達(dá)派。

視覺派認(rèn)為人類既然可以通過視覺信息+大腦處理，成為一個(gè)合格的駕駛者。那么攝像頭+深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+計(jì)算機(jī)硬件，也可以達(dá)到類似的效果。

近期代表企業(yè)特斯拉推出基于純視覺方案的FSD Beta，徹底放棄毫米波雷達(dá)。百度發(fā)布L4級(jí)別純視覺方案Apollo lite，同樣踏上了自動(dòng)駕駛的南坡之路。

激光雷達(dá)派則是以Waymo為代表的Robotaxi企業(yè)，使用機(jī)械式激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及多路攝像頭完成L4級(jí)別的商業(yè)量產(chǎn)落地。

純視覺自動(dòng)駕駛方案從產(chǎn)品分析，目前特斯拉的產(chǎn)品還處于L2的階段，從今年第一季度的財(cái)報(bào)上看純視覺自動(dòng)駕駛方案是這樣解釋：目前道路交通系統(tǒng)是基于人類視覺感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，8個(gè)攝像頭覆蓋360°，比人類感知范圍更大更安全；對(duì)現(xiàn)實(shí)道路的技術(shù)還有待突破，自動(dòng)駕駛不會(huì)很快成為主流。

再看Apollo lite，2020年底百度發(fā)布高階智能駕駛解決方案ANP（Apollo Navigation Pilot），宣稱可以支持高速、城市環(huán)線、城市道路使用，搭載10路攝像頭、具備360°環(huán)視感知，探測(cè)距離達(dá)240米，應(yīng)用30+深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，單卡GPU，算力小于30TOPs。從L4應(yīng)用降維至L2+級(jí)領(lǐng)航輔助駕駛，依靠10相機(jī)感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不依賴高線數(shù)機(jī)械式激光雷達(dá)的端到端閉環(huán)自動(dòng)駕駛。

激光雷達(dá)是一種用于精準(zhǔn)獲取物體三維位置信息的傳感器，本質(zhì)上是激光探測(cè)和測(cè)距，其原理是通過發(fā)射與接收激光來探測(cè)與目標(biāo)物之間的距離，再根據(jù)目標(biāo)物表面的反射能量大小、反射波譜幅度、頻率和相位等信息，精確繪制出目標(biāo)物的三維結(jié)構(gòu)信息。而憑借著在目標(biāo)輪廓測(cè)量、角度測(cè)量、光照穩(wěn)定性和通用障礙物檢出等方面所具有的極佳性能，激光雷達(dá)正在成為L(zhǎng)4級(jí)及以上自動(dòng)駕駛的核心配置。

3D激光雷達(dá)在無人駕駛車輛的定位、路徑規(guī)劃、決策、感知等方面有著重要的作用。2022-2025年之間預(yù)計(jì)絕大部分的主機(jī)廠會(huì)量產(chǎn)上激光雷達(dá)，從國(guó)際上看，沃爾沃和Luminar宣布量產(chǎn)，國(guó)內(nèi)蔚來選擇圖達(dá)通的激光雷達(dá)作為ET7的標(biāo)配；小鵬P5搭載了大疆旗下覽沃的激光雷達(dá)；理想也與禾賽科技展開了下一代車型的合作。由此看來，激光雷達(dá)仍然是絕大多數(shù)企業(yè)走上自動(dòng)駕駛的必經(jīng)之路。

從技術(shù)特點(diǎn)的角度來看

視覺方案中的圖像傳感器能以高幀率、高分辨率獲取周圍復(fù)雜的環(huán)境信息，且價(jià)格便宜。但圖像傳感器是一種被動(dòng)式傳感器，其本身并不發(fā)光，成像質(zhì)量受到環(huán)境亮度影響較大，在惡劣環(huán)境下完成感知任務(wù)的難度會(huì)大幅提升。

激光雷達(dá)是一種主動(dòng)式傳感器，通過發(fā)射脈沖激光并探測(cè)目標(biāo)的散射光特性獲取目標(biāo)的深度信息，具有精度高、范圍大、抗干擾能力強(qiáng)的特性。但是，激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)稀疏無序、難以直接利用，且激光單色的特性讓其無法獲取顏色和紋理信息，雖然對(duì)于周邊環(huán)境測(cè)距描繪的能力突出，但卻因?yàn)槿秉c(diǎn)太致命，所以必須搭配其它傳感器互補(bǔ)使用。

從商業(yè)量產(chǎn)的角度來看

目前激光雷達(dá)感知能力是略強(qiáng)于純視覺的，很多主機(jī)廠商和一級(jí)供應(yīng)商為加速量產(chǎn)落地，難免會(huì)通過過多使用激光雷達(dá)來回避視覺識(shí)別算法、芯片、定位建圖等問題。

馬斯克不止一次提過依賴激光雷達(dá)的公司都可能無任何出路，或許是跟激光雷達(dá)成本過高有關(guān)。

華為在年初宣布成功研發(fā)首款96線中長(zhǎng)距車規(guī)級(jí)高性能激光雷達(dá)，具備全場(chǎng)景150米的測(cè)距能力，擁有120°*25°大視野，可以滿足對(duì)城區(qū)、高速等場(chǎng)景的人、車測(cè)距要求。同時(shí)水平、垂直線束均勻分布，不存在拼接、抖動(dòng)等情況，形成穩(wěn)定的點(diǎn)云對(duì)后端感知算法也非常友好，滿足遠(yuǎn)距離小障礙物、近距離加塞、近端突出物、隧道、十字路口無保護(hù)左拐、地庫等復(fù)雜路況和獨(dú)特場(chǎng)景，更符合中國(guó)當(dāng)下復(fù)雜的路況環(huán)境。價(jià)格號(hào)稱從原本的2000美金一套降到200美金左右。特斯拉近期也做了對(duì)激光雷達(dá)的檢測(cè)，不知純視覺派會(huì)不會(huì)因價(jià)格優(yōu)勢(shì)的出現(xiàn)做出改變。

激光雷達(dá)與視覺感知的優(yōu)劣對(duì)比，既對(duì)立又互補(bǔ)

到目前為止，小鵬、蔚來、理想、極狐、長(zhǎng)城、智己、上汽R、Lucid、沃爾沃和廣汽都已經(jīng)明確將量產(chǎn)搭載激光雷達(dá)的車型，而首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車小鵬P5也已經(jīng)正式上市。

激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于精度較高，探測(cè)距離遠(yuǎn)，可以在一些極端天氣下和夜間做到比攝像頭更高的精準(zhǔn)度，防止車輛的誤判，提升安全的冗余度。但目前仍存在成本較高、難以量產(chǎn)等問題。