华为自动驾驶有多牛?激光雷达实现降维打击,直接吊打特斯拉

2021年4月17日,华为轮值董事长徐直军的一句话在网上引起众多网友热议,徐直军表示极狐阿尔法S能够全自动驾驶水平远超特斯拉。华为凭什么这么说?华为的自动驾驶真的可以对特斯拉实现降维打击吗?

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自动驾驶技术影响到底有多大

2018年世卫组织于发布的报告提到了,全球每年因为交通事故死亡的人数达到135万。意味着每20多秒就有1个人,因为交通意外失去生命。所以世卫组织希望在2020年前后,全球道路因交通事故造成的死伤人数降低50%,这个难度可不小。

按照我国2019年应急管理部发布的报告,我国交通事故高发时段,主要发生在上下通勤高峰时段。导致交通事故频发的原因,就是不遵守交规的车辆和行人、电动车、摩托车碰撞导致的交通事故。其次是开赌气车、霸王车的司机,恶意别车容易出现交通事故。

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数据显示, 2019年我国交通事故受伤人数为221309人,死亡人数高达56934人。同时我国每年因为堵车直接经济损失高达2500亿,相当于我国GDP的5-8%,尤其是北京、上海、广州等一线大城市,每天发生的交通拥堵的相关处理费用达到10亿元。因为堵车开不快费油,加上上班族堵在路上没法创造价值,以及工厂所需原材料送不到造成的损失,造成的间接经济损失也十分庞大。

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在这个档口上,自动驾驶逐步发展起来,成为解决我国交通问题的重要技术之一。根据谷歌旗下无人驾驶公司Waymo的数据表面,自动驾驶汽车技术能够通过将安全间距缩短,汽车通行时间从0.9秒,最短可缩短至0.2秒。红灯变绿灯时汽车都是一辆接一辆的起步,这十分浪费时间,如果汽车全部采用自动驾驶,那么基本可以实现一起启动,这样可以大幅减少同行时间。

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通行时间减少,通行能力自然会大幅上升,通信效率预计会提升45%到130%左右。考虑到新技术的不确定性,全面普及自动驾驶汽车技术之后,每条车道有效通行能力,保守估计会提高60%到80%。因为交通便捷,堵车少了,所以开车的人变多了,这样会让整个交通总流量增加5%到15%。

不过要做到这个水平,自动驾驶水平至少要达到L3-L4的水平,根据国际自动机工程师学会划分的智能驾驶标准,L3级别可以达到车辆完成绝大部分驾驶操作。而L4级别可以达到车辆完成所有驾驶操作,特殊路段例外。意味着L3级别的技术,人的手还不能离开方向盘,而L4就可以了。

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自动驾驶的研发工作已经几十年了,如今能做到是因为AI技术和计算机视觉技术的兴起,以及各种MEMS传感器的升级换代,我国已经具备实现自动驾驶的可能。而且因为自动驾驶的产业链特别长,涉及人工智能、通信、半导体技术、以及汽车技术,涵盖了我国绝大多数新科技的产业链,所以自动驾驶的潜在市场规模极为庞大。

随着我国智能化全产业链的技术逐渐成熟,随着国家政策的推动,众多资本已经入局,经过数十年的技术发展,目前我国的自动驾驶的商业化落地的节点已经到来。

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而此时国内外知名的科技公司和传统汽车巨头,都在积极布局自动驾驶,例如谷歌旗下的Waymo、通用旗下的Cruise、福特的Argo、硅谷初创公司Aurora和德尔福汽车旗下的安波福。以及百度、华为、大疆、宝马、丰田、沃尔沃、小马智行、特斯拉等众多科技巨头参与其中,可谓是八仙过海,各显神通。

不过作为第一个将自动驾驶商业的特斯拉,旗下的新能源汽车却屡屡发生事故,这为自动驾驶发展抹上了一层阴影,特斯拉到底是现有的技术还不成熟?虚假宣传?

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特斯拉的自动驾驶为何屡屡出事

我们要知道自动驾驶的需要的三大系统,分别是用来感知、决策、和执行的。而自动驾驶系统的最终目标是代替人工驾驶,所以需要模拟人的处理方式,通过五官的感知周围的环境,并将收集到的数据传输到大脑;由大脑对收集的信息进行判断和决策,给予人体信息,身体和四肢会根据大脑给出的指令行动。

所以自动驾驶的“五官”,需要对周边环境感知、位置感知和速度、压力等其他信息感知;而自动驾驶的“大脑”主要包括:操作系统、集成电路和AI;自动驾驶的“身体”包括:动力控制、方向控制、以及其他控制。

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自动驾驶的“五官”可采用多种传感器代替,视觉传感器、雷达传感器、红外传感器是最常用的三类传感器。最火的自然是视觉传感器和雷达传感器。而雷达传感器又可分为,毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达三种。一般的自动驾驶算法工程师认为,多种传感器融合是实现自动驾驶的关键。

而多传感器融合的原理是利用计算机技术,将多种传感器收集的信息和数据进行整合和分析,并综合评估,作出决策的信息处理过程。而特斯拉选择纯视觉化确实刷新了很多工程师的认知,虽然特斯拉加装了毫米波雷达,但是毫米波雷达无法对图像的颜色进行识别,且对横向出现的目标不敏感,对于较小物体的识别效果不佳,所以缺乏高程信息。

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毫米波雷达的缺点,导致它很难分别禁止的物体,例如井盖和指示牌。同时毫米波雷达因为对颜色不敏感,所以对静止的白色物体的监测也会大打折扣,如果自动驾驶系统过分信任毫米波雷达的数据,会导致汽车通过井盖或者指示牌下方时,车会自动避险或者刹车,导致驾驶者崩溃。所以特斯拉将视觉感知结果与毫米波雷达结果进行融合时,感知结果如果不一致,特斯拉选择相信视觉感知而忽略毫米波检测。

不过视觉感知依赖车载摄像头,而摄像头作为光感元件,对周围环境的光照强度的变化极为敏感,这会对摄像头图像的准确性有着非常大的影响,所以天气和环境的变化,都会对特斯拉的全自动驾驶系统形成制约。为了在视觉感知的水准达到自动驾驶的要求,对系统的算法、算力以及决策力要求很高。

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但是特斯拉的自动驾驶模式屡屡发生事故,2016年5月,美国一男子开启特斯拉Model S后自动驾驶模式,从背后追尾半挂卡车,导致当场死亡。同样的事儿又发生在2018年初,一男子开启了特斯拉Model S自动驾驶功能,撞上了消防车。所以众多事故也间接说明特斯拉的自动驾驶系统存在不小的问题。

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2021年4月的上海车展上,一位女士站在特斯拉展厅的特斯拉车顶进行维权,将特斯拉送上了风口浪尖。在车展上另一展厅也出现了一件较为轰动的事儿,那就是首款搭载华为自动驾驶系统的纯电轿车阿尔法S亮相,得到了众多车友的关注。作为中国“科技之光”的华为,被众多网友给予期待,希望华为能够再得荣光,通过市场将特斯拉撵出中国。

华为的激光雷达能逆势突围吗?

和特斯拉自动驾驶的视觉感知不同,华为采用3个激光雷达,配合摄像头和毫米波雷达等传感器进行数据融合。并且华为宣传要将96线车规级高性能激光雷达的成本压缩到200美元,甚至100美元。

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而激光雷达由发射器、接收器、光束操纵器和信息处理系统,四个领域组成。工作原理是利用发射器发射的激光,通过接收器对时间差及相位差进行计算,用激光线数进行三维点云图的描绘,建立周边环境的图像信息。

激光雷达因为线数不同,建立的图像也有差距。所以要用激光雷达成像技术实现自动驾驶,激光雷达线数至少要达到16线以上,才能3D建模成像。虽然激光雷达成像清晰,综合性能最佳,但是激光雷达也有一个硬伤,那就是价格不菲。

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按照极狐阿尔法S的华为HI自动驾驶系统,配置了3个96线激光雷达和13个摄像头、以及6个毫米波雷达和1个车顶惯导、1个域控制器。这配置绝对吊打特斯拉,但是华为想要实现1000公里无干预自动驾驶,并且将96线激光雷达的价格,压倒200美元也是困难重重。

作为激光雷达技术引领者Velodyne公司,旗下的16线激光雷达售价高达4000美元,128线激光雷达的售价更是超过8万美元,如此高昂的价格也是特斯拉放弃激光雷达的原因。不过根据数据显示,随着自动驾驶技术的普及,从2025年以后,预计全球每年会有600万辆新车,会搭载激光雷达。届时激光雷达的市场规模也有望突破50亿美元的大关,售价也会大幅下降。

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如今我国一家创业企业,速腾聚创已经将125线固态激光雷达的售价降低到1898美元。目前华为HI自动驾驶系统,使用的的96线激光雷达也是由速腾聚创提供,虽然速腾聚创已将激光雷达的价格大幅压缩,但是单个激光雷达的采购成本,也远远超过2百美元。所以美团老总王兴公然发微博嘲笑华为,说华为和特斯拉的忽悠能力旗鼓相当。

华为的策略很明确,就是通过压价赔本卖,实现华为全自动驾驶的普及,并通过量产降低成本,在未来实现盈利。但是激光雷达的核心MEMS传感器的元器件,都被欧美国家的电子巨头垄断。

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涉及光学信息处理系统的主控芯片和模拟芯片市场,基本被美国半导体公司垄断,尤其是激光雷达的主控芯片90%的市场被美国赛灵思掌控。而华为目前还被美国制裁,想获得国外零配件基本没戏。

此时就不得不佩服华为的前瞻性了,因为华为很早就在光电半导体领域发力,在2012年和2013 年分别收购了英国光子集成公司和比利时Caliopa 公司,这两家公司都是从事硅光技术开发的企业。通过这两次收购华为成为国内首家掌握硅光子技术的公司。目前华为已经在光电领域成为全球顶尖的公司,但是居安思危,依旧没有忘记布局。

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华为先后投资多家激光雷达MEME传感器的相关的公司,例如纵慧芯光、南京芯视界等多家公司,还在今年6月入股长光华芯。而长光华芯,是中国唯一激光芯片制造和研发的企业,可以理解为长光华芯的产品都是咱们中国的技术和产品,完全具有自主知识产权,同时还有完整的工艺平台和生产线,华为采购长光华芯的产品,可以完全不看美国人的脸色。

华为觉得这样还是不太靠谱,所以华为海思在2019年投资18 亿元,在武汉建设华为海思光芯片工厂。值得一提的是,华为选择在武汉建立光芯片工厂的原因,是因为武汉是中国最大的光谷,类似美国的硅谷,专门从事某一领域的科技开发工作。

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同时武汉光谷,也是我国最大的光电器件研发基地,其科研能力和技术能力仅次于北、上、深位居中国第四,所以华为就是借这个地方,整合整个光谷企业的资源和技术,把中国集中力量办大事的习惯发扬一下,一举突破美国技术封锁,同时把激光雷达的价格压下来,做成白菜价,以后让新能源汽车的价格便宜一点。

华为这一路走来确实不容易,不过随着我国5G不断加深,我国主推的C-V2X技术,成为车联网的国际标准。V2X即是一种车用无线通信技术,是实现车辆与万物互联的关键技术,以后可以通过汽车连接手机,甚至家里的电冰箱、电视还有马路上的所有汽车都能实现全面互联。

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V2X成为国际标准,意味着未来各个国家生产的新能源汽车,联网都要采用这项技术,华为就是做5G的,所以依托C-V2X的技术,可以大幅提升自动驾驶的安全性和便捷性。因为以后的汽车之间都会有数据传输,汽车视野受阻也没关系,有数据传输系统就知道你在哪。

所以华为在自动驾驶领域超越特斯拉并不是难事,但是要彻底打破美国的技术封锁,还需要一些时日。

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老子云:天地所以能长且久者,以其不自生,故能长生。华为一路走来,只有一个目标,扎根在技术之中,不断创造出新技术,推动人类发展,才能长盛不衰。也期待华为能走得更远。

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页面更新:2024-04-26

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