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華為自動駕駛有多牛?激光雷達實現降維打擊,直接吊打特斯拉

2021年4月17日,華為輪值董事長徐直軍的壹句話在網上引起眾多網友熱議,徐直軍表示極狐阿爾法S能夠全自動駕駛水平遠超特斯拉。華為憑什麽這麽說?華為的自動駕駛真的可以對特斯拉實現降維打擊嗎?

2018年世衛組織於發布的報告提到了,全球每年因為交通事故死亡的人數達到135萬。意味著每20多秒就有1個人,因為交通意外失去生命。所以世衛組織希望在2020年前後,全球道路因交通事故造成的死傷人數降低50%,這個難度可不小。

按照我國2019年應急管理部發布的報告,我國交通事故高發時段,主要發生在上下通勤高峰時段。導致交通事故頻發的原因,就是不遵守交規的車輛和行人、電動車、摩托車碰撞導致的交通事故。其次是開賭氣車、霸王車的司機,惡意別車容易出現交通事故。

數據顯示, 2019年我國交通事故 受傷人數為221309人,死亡人數高達56934人 。同時我國每年因為堵車直接經濟損失高達2500億,相當於我國GDP的5-8%,尤其是北京、上海、廣州等壹線大城市,每天發生的交通擁堵的相關處理費用達到10億元。因為堵車開不快費油,加上上班族堵在路上沒法創造價值,以及工廠所需原材料送不到造成的損失,造成的間接經濟損失也十分龐大。

在這個檔口上,自動駕駛逐步發展起來,成為解決我國交通問題的重要技術之壹。根據谷歌旗下無人駕駛公司Waymo的數據表面,自動駕駛 汽車 技術能夠通過將安全間距縮短, 汽車 通行時間從0.9秒,最短可縮短至0.2秒。紅燈變綠燈時 汽車 都是壹輛接壹輛的起步,這十分浪費時間,如果 汽車 全部采用自動駕駛,那麽基本可以實現壹起啟動,這樣可以大幅減少同行時間。

通行時間減少,通行能力自然會大幅上升,通信效率預計會提升45%到130%左右。考慮到新技術的不確定性,全面普及自動駕駛 汽車 技術之後,每條車道有效通行能力,保守估計會提高60%到80%。因為交通便捷,堵車少了,所以開車的人變多了,這樣會讓整個交通總流量增加5%到15%。

不過要做到這個水平,自動駕駛水平至少要達到L3-L4的水平,根據國際自動機工程師學會劃分的智能駕駛標準,L3級別可以達到車輛完成絕大部分駕駛操作。而L4級別可以達到車輛完成所有駕駛操作,特殊路段例外。意味著L3級別的技術,人的手還不能離開方向盤,而L4就可以了。

自動駕駛的研發工作已經幾十年了,如今能做到是因為AI技術和計算機視覺技術的興起,以及各種MEMS傳感器的升級換代,我國已經具備實現自動駕駛的可能。而且因為自動駕駛的產業鏈特別長,涉及人工智能、通信、半導體技術、以及 汽車 技術,涵蓋了我國絕大多數新 科技 的產業鏈,所以自動駕駛的潛在市場規模極為龐大。

隨著我國智能化全產業鏈的技術逐漸成熟,隨著國家政策的推動,眾多資本已經入局,經過數十年的技術發展,目前我國的自動駕駛的商業化落地的節點已經到來。

而此時國內外知名的 科技 公司和傳統 汽車 巨頭,都在積極布局自動駕駛,例如谷歌旗下的Waymo、通用旗下的Cruise、福特的Argo、矽谷初創公司Aurora和德爾福 汽車 旗下的安波福。以及百度、華為、大疆、寶馬、豐田、沃爾沃、小馬智行、特斯拉等眾多 科技 巨頭參與其中,可謂是八仙過海,各顯神通。

不過作為第壹個將自動駕駛商業的特斯拉,旗下的新能源 汽車 卻屢屢發生事故,這為自動駕駛發展抹上了壹層陰影,特斯拉到底是現有的技術還不成熟?虛假宣傳?

我們要知道自動駕駛的需要的三大系統,分別是用來感知、決策、和執行的。而自動駕駛系統的最終目標是代替人工駕駛,所以需要模擬人的處理方式,通過五官的感知周圍的環境,並將收集到的數據傳輸到大腦;由大腦對收集的信息進行判斷和決策,給予人體信息,身體和四肢會根據大腦給出的指令行動。

所以自動駕駛的“五官”,需要對周邊環境感知、位置感知和速度、壓力等其他信息感知;而自動駕駛的“大腦”主要包括:操作系統、集成電路和AI;自動駕駛的“身體”包括:動力控制、方向控制、以及其他控制。

自動駕駛的“五官”可采用多種傳感器代替,視覺傳感器、雷達傳感器、紅外傳感器是最常用的三類傳感器。最火的自然是視覺傳感器和雷達傳感器。而雷達傳感器又可分為,毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達三種。壹般的自動駕駛算法工程師認為,多種傳感器融合是實現自動駕駛的關鍵。

而多傳感器融合的原理是利用計算機技術,將多種傳感器收集的信息和數據進行整合和分析,並綜合評估,作出決策的信息處理過程。而特斯拉選擇純視覺化確實刷新了很多工程師的認知,雖然特斯拉加裝了毫米波雷達,但是毫米波雷達無法對圖像的顏色進行識別,且對橫向出現的目標不敏感,對於較小物體的識別效果不佳,所以缺乏高程信息。

毫米波雷達的缺點,導致它很難分別禁止的物體,例如井蓋和指示牌。同時毫米波雷達因為對顏色不敏感,所以對靜止的白色物體的監測也會大打折扣,如果自動駕駛系統過分信任毫米波雷達的數據,會導致 汽車 通過井蓋或者指示牌下方時,車會自動避險或者剎車,導致駕駛者崩潰。所以特斯拉將視覺感知結果與毫米波雷達結果進行融合時,感知結果如果不壹致,特斯拉選擇相信視覺感知而忽略毫米波檢測。

不過視覺感知依賴車載攝像頭,而攝像頭作為光感元件,對周圍環境的光照強度的變化極為敏感,這會對攝像頭圖像的準確性有著非常大的影響,所以天氣和環境的變化,都會對特斯拉的全自動駕駛系統形成制約。為了在視覺感知的水準達到自動駕駛的要求,對系統的算法、算力以及決策力要求很高。

但是特斯拉的自動駕駛模式屢屢發生事故,2016年5月,美國壹男子開啟特斯拉Model S後自動駕駛模式,從背後追尾半掛卡車,導致當場死亡。同樣的事兒又發生在2018年初,壹男子開啟了特斯拉Model S自動駕駛功能,撞上了消防車。所以眾多事故也間接說明特斯拉的自動駕駛系統存在不小的問題。

和特斯拉自動駕駛的視覺感知不同,華為采用3個激光雷達,配合攝像頭和毫米波雷達等傳感器進行數據融合。並且華為宣傳要將96線車規級高性能激光雷達的成本壓縮到200美元,甚至100美元。

而激光雷達由發射器、接收器、光束操縱器和信息處理系統,四個領域組成。工作原理是利用發射器發射的激光,通過接收器對時間差及相位差進行計算,用激光線數進行三維點雲圖的描繪,建立周邊環境的圖像信息。

激光雷達因為線數不同,建立的圖像也有差距。所以要用激光雷達成像技術實現自動駕駛,激光雷達線數至少要達到16線以上,才能3D建模成像。雖然激光雷達成像清晰,綜合性能最佳,但是激光雷達也有壹個硬傷,那就是價格不菲。

按照極狐阿爾法S的華為HI自動駕駛系統,配置了3個96線激光雷達和13個攝像頭、以及6個毫米波雷達和1個車頂慣導、1個域控制器。這配置絕對吊打特斯拉,但是華為想要實現1000公裏無幹預自動駕駛,並且將96線激光雷達的價格,壓倒200美元也是困難重重。

作為激光雷達技術引領者 Velodyne公司,旗下的16線激光雷達售價高達4000美元,128線激光雷達的售價更是超過8萬美元,如此高昂的價格也是特斯拉放棄激光雷達的原因。不過根據數據顯示,隨著自動駕駛技術的普及,從2025年以後,預計全球每年會有600萬輛新車,會搭載激光雷達。屆時激光雷達的市場規模也有望突破50億美元的大關,售價也會大幅下降。

如今我國壹家創業企業,速騰聚創已經將125線固態激光雷達的售價降低到1898美元。目前華為HI自動駕駛系統,使用的的96線激光雷達也是由速騰聚創提供,雖然速騰聚創已將激光雷達的價格大幅壓縮,但是單個激光雷達的采購成本,也遠遠超過2百美元。所以美團老總王興公然發微博嘲笑華為,說華為和特斯拉的忽悠能力旗鼓相當。

華為的策略很明確,就是通過壓價賠本賣,實現華為全自動駕駛的普及,並通過量產降低成本,在未來實現盈利。 但是激光雷達的核心MEMS傳感器的元器件,都被歐美國家的電子巨頭壟斷。

涉及光學信息處理系統的主控芯片和模擬芯片市場,基本被美國半導體公司壟斷,尤其是激光雷達的主控芯片90%的市場被美國賽靈思掌控。而華為目前還被美國制裁,想獲得國外零配件基本沒戲。

此時就不得不佩服華為的前瞻性了,因為華為很早就在光電半導體領域發力,在2012年和2013 年分別收購了英國光子集成公司和比利時Caliopa 公司,這兩家公司都是從事矽光技術開發的企業。通過這兩次收購華為成為國內首家掌握矽光子技術的公司。目前華為已經在光電領域成為全球頂尖的公司,但是居安思危,依舊沒有忘記布局。

華為先後投資多家激光雷達MEME傳感器的相關的公司,例如縱慧芯光、南京芯視界等多家公司,還在今年6月入股長光華芯。而長光華芯,是中國唯壹激光芯片制造和研發的企業,可以理解為長光華芯的產品都是咱們中國的技術和產品,完全具有自主知識產權,同時還有完整的工藝平臺和生產線,華為采購長光華芯的產品,可以完全不看美國人的臉色。

華為覺得這樣還是不太靠譜,所以華為海思在2019年投資18 億元,在武漢建設華為海思光芯片工廠。值得壹提的是,華為選擇在武漢建立光芯片工廠的原因,是因為武漢是中國最大的光谷,類似美國的矽谷,專門從事某壹領域的 科技 開發工作。

同時武漢光谷,也是我國最大的光電器件研發基地,其科研能力和技術能力僅次於北、上、深位居中國第四,所以華為就是借這個地方,整合整個光谷企業的資源和技術,把中國集中力量辦大事的習慣發揚壹下,壹舉突破美國技術封鎖,同時把激光雷達的價格壓下來,做成白菜價,以後讓新能源 汽車 的價格便宜壹點。

華為這壹路走來確實不容易,不過隨著我國5G不斷加深,我國主推的C-V2X技術,成為車聯網的國際標準。V2X即是壹種車用無線通信技術,是實現車輛與萬物互聯的關鍵技術,以後可以通過 汽車 連接手機,甚至家裏的電冰箱、電視還有馬路上的所有 汽車 都能實現全面互聯。

V2X成為國際標準,意味著未來各個國家生產的新能源 汽車 ,聯網都要采用這項技術,華為就是做5G的,所以依托C-V2X的技術,可以大幅提升自動駕駛的安全性和便捷性。因為以後的 汽車 之間都會有數據傳輸, 汽車 視野受阻也沒關系,有數據傳輸系統就知道妳在哪。

所以華為在自動駕駛領域超越特斯拉並不是難事,但是要徹底打破美國的技術封鎖,還需要壹些時日。

老子雲:天地所以能長且久者,以其不自生,故能長生。華為壹路走來,只有壹個目標,紮根在技術之中,不斷創造出新技術,推動人類發展,才能長盛不衰。也期待華為能走得更遠。

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