特斯拉为什么不做360度影像,特斯拉为什么不用高清地图

首页 > 机动车 > 作者:YD1662023-05-10 04:23:30

对于盲区问题,就特斯拉HW3.0的8颗摄像头布置而言,似乎还没有很好的解决方案——尽管通过调取汽车里程计的数据并与时序信息对齐,可在车辆行进中“借助前一秒看见的路面信息预测下一秒的路面信息”,但仍无法解决极端情况下(车辆停放后起步)的绝对盲区,需要驾驶员用人眼检查并手动行驶一段距离后再启动FSD。

但此次HW4.0的硬件调整,或许是解决盲区问题的机会——若“绿神”的猜测被证实,特斯拉HW4.0新增的3路摄像头,将会布设在前、后保险杠,从而消除视觉盲区。

回顾特斯拉和超声波雷达的缘分,以泊车辅助功能为例:

在最初,特斯拉泊车完全依靠超声波雷达,由于没有视觉感知,甚至看不到车位线,且需要左右两侧都停有车辆(或墙壁)时才能自动泊入。到后来,特斯拉将摄像头融入泊车功能,才实现了基于车位线识别的泊入能力。

从初时的弱不禁风、需要其他传感器帮持,到逐渐成熟上位——可以看出,自研视觉能力才是特斯拉自动驾驶的“真命天子”。

尽管HW4.0的摄像头布置仍待揭晓,但无论如何布置,随着数据积累和算法迭代,Tesla Vision实现的效果将会让超声波雷达再无出头之日。

毫米波雷达“浴火重生”?

毫米波雷达的情况完全不同,我们可以通过两条主线来观察特斯拉与毫米波雷达的故事。

一是特斯拉抛弃毫米波雷达的过程。

从2014年10月开始,特斯拉就在Hardware1.0上搭载了由博世提供的毫米波雷达(后于2017年切换为大陆的ARS 450)。

2016年9月,特斯拉官方博客发布一篇题为《Upgrading Autopilot: Seeing the World in Radar》的文章,热情阐述了其8.0版软件更新如何通过算法提高了毫米波雷达在Autopilot感知中的权重,从而使车辆在行驶中更安全。

然而,同样在那个9月,据《纽约时报》报道,Elon Musk在一次电话会议上回复分析师提问时,承认毫米波雷达在识别目标物时面临挑战:

“雷达眼中的世界看上去很奇怪……由于金属对雷达波反射力更强,它检测到的金属物会比实际更大;而木头和塑料在它眼中几乎是透明的……雷达会造成误报(False Positives),从而导致误刹车。”

很显然,Elon Musk对毫米波的效果并不满意,但圄于其时远未成熟的视觉能力,才不得不使用毫米波雷达。

但从第一性原理考虑:地球上唯一能完成驾驶任务的是人脑,而人类在驾驶时接收到的绝大部分有用信息来自视觉。摄像头是最接近视觉的传感器、能够获得最丰富的语义信息,因此Elon Musk认为,解决自动驾驶的问题本质上是打造模仿人脑工作的“硅基大脑”。

2021年4月,在正式移除毫米波雷达之前,Elon Musk在推特上写道:

“传感器的本质是比特流,而摄像头比特/秒的信息含量要比毫米波雷达和激光雷达高出几个数量级。雷达必须显著提升比特/秒的信噪比,才值得被集成到车上。”

尽管Elon Musk花了几年的时间、在多个不同场合阐述了去掉毫米波雷达的合理性,但在特斯拉正式移除雷达后,美国《消费者报告》、美国高速公路安全保险协会(IIHS)、美国高速公路安全管理局(NHTSA)等机构纷纷调低了对特斯拉车型的安全评级,引起广泛关注。

当然,在相关车型完成补测后,上述机构的评级又纷纷调了回来,但公众对这个消息的关注就远没有那么热情了。

2021年6月,Elon Musk对美国媒体Electrek再次谈到毫米波雷达:

“使用纯视觉的安全系数已经高于视觉 雷达,因为视觉的效果已变得非常好,而加上雷达反而会降低信噪比。”

他又补充说:“一个分辨率非常高的雷达会比纯视觉更好,但这样的雷达还不存在。我是说,视觉 高分辨率的雷达,会比纯视觉更好。”

这样的表达,表明特斯拉并没有对毫米波雷达关上大门。

特斯拉当然不会对毫米波雷达关闭大门,因为特斯拉一直在开发更高性能的毫米波雷达——这也是我们的另一条故事线。

早在2016年10月,特斯拉就开始了毫米波雷达的自研,彼时负责人是前德尔福雷达系统工程师Duc Vu。

2018年1月,Duc Vu离开特斯拉加入Argo ai,雷达项目转由统筹Autopilot所有传感器硬件的Kedar Shirali负责,此后的进展并不顺利。

到了2020年10月,“绿神”曝出特斯拉自研的毫米波雷达代号为“Phoenix”。

由于以色列毫米波雷达初创公司Arbe Robotics的旗舰产品也叫Phoenix,很多人猜测特斯拉采用的正是Arbe的产品,或至少是由Arbe提供技术支持。

然而,根据Teslarati汇总美国联邦通信委员会(FCC)的登记信息,特斯拉的Phoenix雷达,尺寸与Arbe的Phoenix雷达并不相同。

特斯拉为什么不做360度影像,特斯拉为什么不用高清地图(9)

特斯拉为什么不做360度影像,特斯拉为什么不用高清地图(10)

总之,不论特斯拉是否与Arbe合作,或是恰巧与Arbe的产品撞名,或是用“凤凰”一词隐示毫米波“浴火重生”后再归来——不久后HW4.0的面世就将揭晓答案。

可以确定的是,特斯拉的Phoenix将是一颗4D成像雷达,其与传统毫米波雷达(可理解为3D雷达)最大的区别是分辨率更高,并在距离、方位、速度之外,新增了第四维的高度信息。

在经历了漫长、曲折的自研之路后,特斯拉HW4.0上的Phoenix成像雷达值得我们期待一下,因为它将为视觉提供强大的性能提升(特别是在极端天气环境下的高速测距和测速能力)——即使摄像头换成了500万像素也仍然成立。

过去两周,在HW4.0和4D毫米波雷达的消息曝出后,即使在中国,与4D成像雷达相关的企业和股票都不免火了一把。

值得注意的是,在中国智能电动车厂商当中,理想汽车从L系列开始,将毫米波雷达的数量从5颗减到了1颗,与特斯拉的选择相似。此外,根据供应商森思泰克宣布的消息,在不久前上市的理想L7上,已经搭载了4D成像雷达。

一股4D成像雷达上车的热潮,已经扑面而来。

视觉才是基础

对于自动驾驶,“纯视觉”究竟意味着什么?

我们可以试着从前特斯拉视觉总监Andrej Karpathy的表述中找寻答案。

2022年10月,Karpathy在Lex Fridman访谈中再一次系统地表述过他对纯视觉 vs 多传感器融合的看法:

Elon Musk的看法也大体相同。

在2020年评论特斯拉申请的一项《用图像数据估算目标属性》的专利时,Elon Musk称:“通过纯视觉精确地计算距离是基础,其他传感器可提供帮助,但它们不是基础。”

特斯拉为什么不做360度影像,特斯拉为什么不用高清地图(11)

写到这里,笔者可以得出的结论是,特斯拉并没有在毫米波雷达的问题上出现反复,而是在知行合一地尝试用纯视觉实现自动驾驶。

这是为何,特斯拉通过Occupancy Network实现了类似激光雷达的功能。

这也是为何,特斯拉的摄像头数据不再经过ISP处理,而是基于光子计数(Photon Count)进行感知处理,以期提升暗光环境下的视觉能力,并获得更丰富的原始光学信息。

截至目前,人类仍没能解决L4级自动驾驶的难题,因此也没人能准确地预测,“纯视觉”是不是解开这道难题的充分必要条件。

但通过以上这些试图甩掉其他传感器的尝试,特斯拉的自动驾驶团队打磨出了全球最前沿的计算机视觉能力。

若去询问同样奋斗在这道难题面前的理想、蔚来、小鹏、毫末、华为的团队,几乎没有哪个从业者会不认可“视觉才是自动驾驶感知的基础”这一判断。

4D成像雷达、激光雷达能够带来更强的测距能力和分辨率,从而提供冗余感知、提高安全性,但再多的传感器也无法带来自动驾驶。

结语

特斯拉是否在“纯视觉”中加入雷达并不重要,它带来的启示或许是:

自动驾驶感知的真正目的是理解语义,而不是获得深度(景深)信息。

视觉神经网络的进化由数据驱动,而激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等传感器虽探测性能稳定,但难以随着数据的增加而迭代进步。

对使用更高性能的工具保持开放,并始终聚焦于最基础的东西。




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