“傻瓜才把激光雷达装车上,它就像人身上的阑尾,存在本身就是无意义的。”马斯克2019年这样一句话,让全世界都觉得他“魔障”了。毕竟激光雷达持续杀价到千元档,甚至一些车企表示“没有4颗(激光雷达),请别说话”。
然而,时间过去了五年,全世界都“魔障”了。最近一段时间,车企和Tier 1密集排队丢掉激光雷达,选择纯视觉路线。
小鹏推出全新一代小鹏AI鹰眼视觉方案,同时,小鹏的新车P7+也搭载了这项技术,抛弃了激光雷达;问界M7 PRO基础版智驾去掉了激光雷达;极越发布“纯视觉+端到端大模型”智驾方案 ASD;蔚来第二品牌乐道在第一款车型L60上搭载纯视觉方案;宝骏云海在双目纯视觉方案下实现城市记忆领航与高速领航。
有人说,国产车企终于认识到激光雷达应用之困难了,也有人说,多数情况下激光雷达可能只是视觉的一个备份。
总之,市场的风向又变了,智驾玩家开始倒戈纯视觉方案。
给汽车装不同的眼睛
所谓“纯视觉”很好理解,就是在汽车四周和座舱内装上摄像头,达到360°无死角的环境感知,并且只用摄像头做感知,不使用任何雷达相关硬件。
不过,视觉路线也有另一个岔路——即“全视觉方案”。指的是,去掉激光雷达后,保留毫米波雷达、超声波雷达的位置。
就比如,乐道L60采用了1颗赛恩领动4D毫米波雷达;华为纯视觉方案除了10个视觉感知高清摄像头,还包括3个毫米波雷达和12个超声波雷达,并在问界M7 Pro、智界S7 Pro、深蓝S07车型量产上车;极越纯视觉方案除了11个高清摄像头、5个毫米波雷达以及12个超声波雷达,极越 01、极越 07 都搭载了这套硬件配置。
装在汽车上的眼睛,并不是我们所认知的那种消费级的摄像头,车载摄像头不光要过车规,在视场角FOV、探测距离、分辨率、信噪比、帧率和动态范围等指标上也有很高的要求。硬件结构包括光学镜头(其中包含光学镜片、滤光片、保护膜等)、图像传感器(CCD或CMOS)、图像信号处理器ISP、串行器、连接器等器件。
目前,车载摄像头根据安装位置主要分为车载摄像头主要分为前视摄像头(安装在前挡风玻璃,包括前视主摄像头、前视广角摄像头、前视窄角摄像头)、环视摄像头(安装在车身四周)、后视摄像头(安装在后备箱)、侧视摄像头(安装在B柱或后视镜)以及内置摄像头五大类。
其中,前视摄像头价格相对较高,市场价格在300~500元;其余摄像头价格则在150~200 元范围内。
根据应用不同,车载摄像头又分为舱外应用(泊车辅助、行车辅助、CMS、DVR)、舱内应用(DMS、OMS)。
此外,随着技术不断推进,双目视觉技术也已经开始上车。这项技术像人的双眼一样,根据左右摄像头视差来计算物体距离。相较于激光雷达,双目摄像头成本更低,点云更加稠密,不过算法会比较难。
谁来做摄像头模组,摄像头里又有什么?
上游:
光学镜片:亚洲光学(韩国)、关东辰美(日本)、大立光电、玉晶光电、舜宇光学、欧菲光、联创电子、晶华光学、宇瞳光学、富兰光学、蓝思旺、瑞丰光电、中润光学、三景科技、瑞鼎光电、蓝思光电、新旭光学、宁波峰梅等。
滤光片:旭硝子、大真空、日本电波、田中技研、奥托仑、欧菲光、水晶光电、五方光电、晶极光电等。
保护膜:3M、LG、耐司、蔡司、水晶光电、天津海泰环保等。
中游:
镜头:舜宇光学、欧菲光、联创电子、弘景光电、特莱斯光学、宇瞳玖洲光学、凤凰光学先进光电、中山联合光电、亚洲光学、大立光、玉晶光电、大立光电、麦克赛尔、富士胶片、电产三协、世高(Sekonix)、京瓷、理光等。
CMOS图像传感器:安森美、豪威、索尼、比亚迪电子、格科微、思特威、pixelplus、三星、SK海力士、松下、佳能。
胶合材料:欧美的汉高、道康宁、陶氏杜邦、巴斯夫、3M等企业;日本的日东、日本精工、爱普生等企业。
串行器芯片:TI、ADI、龙迅股份、慷智科技、瑞发科、昆高新芯、裕太微、锐泰微、景略半导体、飞昂创新、仁芯科技等。
计算处理芯片:Mobileye、安霸、地平线、飞凌微、英伟达、高通等。
下游:
光学背景摄像头模组供应商:松下、索尼、日立、三星、舜宇智领、欧菲车联、殷创科技、华锐捷等。
Tier 1:麦格纳、大陆、博世、采埃孚、法雷奥、电装、德赛西威、经纬恒润、豪恩汽电、华阳通用、同致电子、海康汽车、智华科技、纵目科技、福瑞泰克等。
手机摄像头模组跨行企业:丘钛科技、三赢兴、信利国际、合力泰等。
不同车企的方案
特斯拉是纯视觉的代表,也不止一次地表示“坚持使用纯视觉自动辅助驾驶解决方案”。特斯拉对此的解释是,多感知方案迭代效率低,很难模拟人类驾驶,更难应对复杂多变的路况和多种信息。特斯拉自动辅助驾驶的纯视觉方案通过摄像头观察、模拟人类世界驾驶习惯,带来更安全、省钱、舒适的用车体验。
具体到方案,摄像头方面,特斯拉在FSD(全自动驾驶系统)HW2.0/2.5/3.0版本都配备了8颗不同的摄像头,分别为三颗前置摄像头(其中1颗主摄像头、1颗广角摄像头、1颗窄视长焦摄像头)、2颗前侧摄像头、2颗后侧摄像头、以及1颗后置摄像头。
特斯拉的摄像头一直以来被人诟病的点在于像素低,相比国内新势力动不动就800万、1500万像素的摄像头模组,特斯拉则主要徘徊在120万像素,而在HW4.0的软硬件下,特斯拉的前向感知摄像头从120万像素提升到了500万像素。
算法方面,特斯拉经历由“特征提取网络RegNet”向“BEV+Transfomer ” 、再向“BEV+Transfomer+Occupancy Network”的转变,决策规划层面自2021年由“Rule-based”向“Machine learning-based”倾斜;2024年1月,特斯拉通过推出FSD V12 Beta,成为全球首个“端到端”神经网络量产上车的企业,实现感知、决策、规划相融合。现在,特斯拉非常强调AI在视觉识别上的作用。
芯片方面,HW1.0、HW2.0、HW2.5硬件系统芯片来自不同供应商,包括Mobileye等;HW3.0开始,特斯拉开始搭载自研自产FSD芯片,FSD芯片既负责图形处理、也负责数据处理和深度学习,目前的FSD芯片已经研发到二代,即HW4.0芯片。
小鹏属于新势力的代表,在8月27日发布了全新的纯视觉智驾方案——AI鹰眼。
据称,采用全球首发的Lofic架构,摄像头精度、可视距离升级,色彩分辨能力更加强,在弱光、逆光、大光差等环境看得都清晰,在黑夜,雨雾天,隧道等都能清晰识别。AI鹰眼视觉方案算力释放20%,实时感知距离比上一代提升1.25倍,识别速度提升40%,延时减少100ms。
而小鹏P7+将作为全球首个搭载AI视觉鹰眼视觉方案的车型,与此同时,过往搭载激光雷达方案的车型,OTA同步更新,保持一致体验。
小鹏P7+与小鹏P7整体架构类似,P7搭载了14个摄像头,包括3个前方摄像头,均为200万像素,分别为远距感知摄像头、中距感知摄像头、远距离感知摄像头。使用如此多的摄像头,让P7本身有了很高的可拓展性,方便后期OTA进一步升级。而现在P7+再进一步利用AI技术提升视觉系统,整体做法很类似特斯拉。
而在芯片方面,小鹏P7+也和特斯拉一样,开始使用自研芯片。据称,小鹏的图灵芯片是全球首颗同时应用在AI汽车、机器人、飞行汽车的AI芯片,为AI大模型定制。面向L4自动驾驶,采用40核心处理器、集成2xNPU自研神经网络处理大脑,面向L4自动驾驶设计,计算能力是现有芯片的三倍。端到端大模型有效视觉感知信息量提升8倍、时空序列提升、环境理解及预测能力提升,大幅度提升了视觉感知能力。
奔驰S级是传统主机厂代表,双目立体摄像头方案是奔驰 S 级最大的优势/。奔驰S级搭载了7个摄像头,前方摄像头模组由2个双目立体摄像头组成,像素均为1.3MP,供应商为大陆汽车电子;在保险杠处安装了前向鱼眼摄像头,视场角约为120°;在两个后视镜处各安装侧向鱼眼摄像头;在后备箱处安装了后视摄像头,视场角约为120°,200万像素。
总之,从上面三类厂商的做法来看,目前都使用了中低像素摄像,随着技术发展,未来更多车型可以使用800万、1500万及以上像素的车载摄像头。芯片方面,则将目光纷纷投向自研。
纯视觉or激光雷达?
之所以让纯视觉和激光雷达进入舆论漩涡,有两方面原因,一是成本,二是技术:
首先,激光雷达在成本上怎么都拼杀不过摄像头。即便激光雷达价格已经大幅度下降,甚至一些厂商打出跌破千元的口号,但摄像头的成本低至200元,而特斯拉8个摄像总硬件成本也在200美元(约合人民币1417元),这相当于一颗激光雷达的硬件价格,成本差异巨大。
高端汽车一开始就使用非常昂贵的一些传感设备,并采纳多功的集成芯片系统,但这样是不可持续的。OEM本身面临的降价压力比较大,如果想要降低成本,省却激光雷达和传感器会是第一顺位考虑的事,但同时还要保持必要的给它们带来核心价值的功能,以及确保车辆的安全性,所以这就需要更好的纯视觉系统来降低OEM的价格压力。
即便是采用激光雷达,也是配合视觉识别系统,采用视觉识别技术就已造成大量信息需要处理,如果再增加激光雷达,计算机需要处理的数据更为庞大,而车上计算机性能本来就有限,如此情况采用单一技术可以减少算力压力,有利于降低成本。
其次,是激光雷达在技术上本身存在一定不足,比如在大雨天,激光雷达的信号同样会被雨滴反射,这种情况下,视觉和激光雷达就没有什么“贵贱之分”了,甚至可能视觉识别更安全一些。
Mobileye此前曾向EEWorld表明,纯摄像头系统本身就已经是独立的、主流的,而且是安全的解决方案。有很多的中国的车企客户选择了纯视觉的摄像头的解决方案。对于ADAS级智驾车型而言,没有必要再加上激光雷达或雷达,仅摄像头的系统有足够强力算力的芯片和AI算法就足够了。
他们表示,激光雷达只是备选,它只是为整车提供更多安全性和舒适性;L3、L4时,激光雷达就成了必选,而那时,不光是前置要安装激光雷达,周边也要拥有三个长距激光雷达辅助,来追求更高的安全性。
总之,现在车企一直在为性价比铺路,在有限成本里如何兼顾安全与性能是他们所考虑的,舍弃高精地图之后,舍弃激光雷达无疑是一个很不错的方案。
不过,虽然纯视觉最近又重回巅峰,但未来还未可知,毕竟激光雷达价格还在持续跌破底线,车机算力不断提升,加之未来还要追求更高自动驾驶等级,那时候,也许纯视觉就很难继续突破了。
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