激光雷達如何加速賦能城市NOA功能落地？

2023 年 11 月 4 號，“激光雷達助力城市 NOA 駛?cè)肓慨a(chǎn)快車道”技術(shù)分享會在禾賽麥克斯韋智造中心舉辦。禾賽戰(zhàn)略負責(zé)人施葉舟、輕舟智航產(chǎn)品負責(zé)人許諾，與行業(yè)媒體專家、先鋒用戶等，一起就激光雷達如何加速賦能城市 NOA 功能落地進行了深入交流。

激光雷達：

車企競逐城市 NOA 的

“秘密武器”

激光雷達成為車企落地高階智駕功能的必選項

據(jù)近期媒體報道，熱門車型的高階智駕版選裝率已經(jīng)突破了 60% 的占比，消費者對智能駕駛功能的認可和熱情持續(xù)高漲。主機廠方面，國內(nèi)率先落地城市 NOA 的智能車型均搭載了激光雷達；海外布局 L3 智駕功能的頭部車企也都配備了激光雷達。

率先在美國獲得 L3 級智能駕駛運營許可的梅賽德斯-奔馳官方表示：奔馳的 DRIVE PILOT 搭載包含激光雷達在內(nèi)的多個傳感器，足夠的安全冗余對實現(xiàn)安全可靠的 L3 級別智能駕駛是必不可少的。其 2024 年款 S 級和 EQS 轎車車型將會搭載此智駕系統(tǒng)。

本質(zhì)上，是激光雷達具有「抗干擾」「真三維」「高置信度」的優(yōu)勢，能為算法預(yù)測和規(guī)控提供高質(zhì)量的感知輸入。

激光雷達既是智能汽車的「隱形安全氣囊」，更是加速算法開發(fā)落地的「秘密武器」。

MIT：激光雷達夜間融合感知精度是攝像頭的 3 倍

工作原理上，激光雷達能主動發(fā)射人眼安全的不可見光，可以“自己照亮道路”，不依賴外界環(huán)境光，在視線較差的夜晚，也能清晰地還原行車環(huán)境，穩(wěn)定地為算法提供感知數(shù)據(jù)。

在一項 MIT 的研究論文中，作者對比基于攝像頭數(shù)據(jù)的算法和融合了激光雷達數(shù)據(jù)的算法結(jié)果發(fā)現(xiàn)：攝像頭算法到了夜晚感知精度有明顯的下降，而通過融合激光雷達，可以將夜晚環(huán)境的感知精度提升至 3 倍。這項研究結(jié)果非常直接地展現(xiàn)了激光雷達對夜晚感知的重要性，能進一步提升夜晚行車的安全。

同樣，在「大光比」「對向強光」等其他攝像頭感知相對較差的場景下，激光雷達仍然能憑借接收自身發(fā)出的紅外光，進行穩(wěn)定的感知輸出。

感知更精準，直擊 AEB 誤觸發(fā)行業(yè)痛點

AEB 功能的推出，是為了幫助車輛減少碰撞，讓行車更加安全。但實際使用過程中，受限于感知精準度，會出現(xiàn) AEB 誤觸發(fā)事件，即在不該剎車的時候剎車，輕的會使得乘坐體驗下降，嚴重的甚至?xí)?dǎo)致后車追尾、車內(nèi)人員受傷。

出現(xiàn)誤觸發(fā)的主要原因是車輛感知精度不足，導(dǎo)致決策失誤，比如在遇到減速帶、車庫轉(zhuǎn)彎、隔離帶、路邊樁桶，如果對距離、尺寸的感知精度不高，會誤以為這些物體阻礙了車輛行駛，威脅到行駛安全，從而觸發(fā) AEB。但通過激光雷達的厘米級精度，車輛能做出更加準確的判斷，諸如：減速帶非常低矮可以通過，隔離帶不在行車路徑上……

從實際效果看，融合了激光雷達的理想 L9 AEB 誤觸發(fā)率已經(jīng)低至 0.31 次/10 萬公里，遠低于行業(yè)水平 1 次/10 萬公里，把誤觸發(fā)率降低了 70%。

極大降低“算法+算力+數(shù)據(jù)”等隱性成本

施葉舟指出，特斯拉堅持視覺算法路線，背后隱含的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的邏輯。與這套方案相匹配的是特斯拉通過數(shù)百萬輛車源源不斷采集的數(shù)據(jù)，官方統(tǒng)計，截止 2023 年 10 月，Autopilot 累計行駛里程超 90 億英里，F(xiàn)SD beta 累計行駛里程超 5 億英里。

而為了處理這些海量數(shù)據(jù)，特斯拉儲備了 14000 塊總價值數(shù)十億的 AI 芯片，可同時處理 1600 億幀圖像。與此同時，特斯拉從 2014 年開始自研芯片，21 年發(fā)布了 7 nm AI 訓(xùn)練芯片以更好地適配算法模型。

“算法+算力+數(shù)據(jù)”，構(gòu)成了后來者難以追趕的競爭壁壘。

從全局看，不光要關(guān)注看得見的顯性成本，更要關(guān)注看不見的隱性成本。拿掉激光雷達看似節(jié)省了一些硬件成本，但車端感知能力的下降，需要在云端投入更多的資源進行開發(fā)，極大抬高了隱性成本，在車輛銷量沒有非常高的情況下，這些隱性成本均攤下來實際上遠高于硬件成本。

激光雷達的加入， 讓感知精度領(lǐng)先視覺算法 3 年以上

Nuscenes 是全世界影響力最大的開源數(shù)據(jù)集之一，各大頂尖算法在該數(shù)據(jù)集上進行測試打分。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，視覺算法 2023 年所達到的平均感知精度仍然不及融合激光雷達算法在 3 年前的水平。5

與此同時，激光雷達融合算法也在快速迭代升級，多傳感器數(shù)據(jù)的融合方法從基于目標識別結(jié)果的「后融合」，到特征級的「中融合」，再向著更加底層的「前融合」發(fā)展，平均感知精度在近兩年呈現(xiàn)出了加速提升的趨勢。

無論是語義識別還是占用網(wǎng)絡(luò)，

有限的數(shù)據(jù)訓(xùn)練不能覆蓋所有通用障礙物

首先傳統(tǒng)的基于“語義識別”的視覺算法，由于需要預(yù)先設(shè)定物體種類“白名單”，這樣的白名單往往只能涵蓋高頻出現(xiàn)的道路元素和障礙物，例如：機動車、自行車、行人、小孩、水馬、紅綠燈等，最多幾十種類型。按照語義識別的規(guī)則，只有白名單以內(nèi)的物體，才會被準確地標上“標簽”，其余不認識的物體都不能被“框住”，也就是會被算法「漏識別」。

例如 2021 年 FSD 推出之后，2022 年 11 月公開測試6中，特斯拉面對擺在路上的“黑色小狗”模型，仍然徑直開過去，沒有剎車。原因在于，視覺算法模型對于道路出現(xiàn)黑色小狗這樣的場景訓(xùn)練還不足夠，而類似這樣的場景難以通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練全部覆蓋，總會有沒見過的“例外”。

視覺占用網(wǎng)絡(luò)的推出仍然不能完全解決以上難題。在一項研究占用網(wǎng)絡(luò)的論文7中，算法在對道路進行網(wǎng)格處理時，不常見的“黑色消防栓”就沒有被檢測為障礙物。究其原因是因為占用網(wǎng)絡(luò)同樣依賴數(shù)據(jù)訓(xùn)練。為了覆蓋更多障礙物的識別，必然伴隨著數(shù)據(jù)采集標注量的增大，對于算法的訓(xùn)練成本投入會持續(xù)增加，但是帶來的邊際效應(yīng)會越來越小。

相比之下，激光雷達則直接得多，不用訓(xùn)練，有無障礙物可以直接基于空間點云的有無進行判斷。

厘米級感知低矮物體，高效追蹤近距離物體

低矮物體的準確判斷也是視覺算法的難點，考慮到低矮物體往往只有十幾厘米或更矮，視覺算法的精度不足以準確測量，因此在沒有明顯的語義特征時，低矮物體“是否識別到”“有多高”“能不能通過”，成為了影響行車體驗?zāi)酥涟踩牟豢煽匾蛩亍?/p>

而激光雷達對高度的測量精度穩(wěn)定在「幾厘米」水準8，即使是低矮物體，也不會出現(xiàn)遺漏。

視覺算法的另一難點是，對于近距離物體的速度監(jiān)測，需要結(jié)合多幀圖像以及海量的算法過程，這樣的復(fù)雜運算大大增加了延時，從而降低了及時性，因此單純靠視覺算法，應(yīng)對「近距離加塞」「擁堵跟車」顯得力不從心，更別提各種突然竄出來的電動車了。

相比而言，激光雷達憑借三維位置信息，通過簡單高效的幾何運算就能獲取速度，就顯得游刃有余的多。從輕舟智航的實測視頻來看，融合激光雷達的感知算法很好地應(yīng)對了各類近距離極限場景。

最后，施葉舟指出，加速城市 NOA 功能量產(chǎn)意味著建立先發(fā)優(yōu)勢，而激光雷達正是加速智駕算法開發(fā)的利器。誰能將感知算法做到好用，將城市 NOA 功能盡快量產(chǎn)，誰才能盡早獲得消費者的認可，在智駕的“戰(zhàn)場”上領(lǐng)先一個身位。

城市 NOA 規(guī)模化落地，

迎來“ iPhone 時刻”

——by 輕舟智航產(chǎn)品負責(zé)人許諾

輕舟智航多款標桿產(chǎn)品搭載激光雷達

許諾首先分享了輕舟智航在 L4 自動駕駛、L2+ 高階輔助駕駛量產(chǎn)等多款標桿產(chǎn)品中使用了激光雷達，包括在無人駕駛小巴等“龍舟”系列產(chǎn)品上標配了多個「360° 旋轉(zhuǎn)式圖像級激光雷達 Pandar128」，在高階輔助駕駛解決方案“輕舟”系列 MAX 產(chǎn)品上配置了「超高清遠距激光雷達 AT128」。

在談到激光雷達的作用時，許諾直言，現(xiàn)階段單純依靠視覺方案，很難應(yīng)對中國城市道路中的各類 Corner Case。

“激光雷達，是以投入換時間，加速城市 NOA 落地的捷徑?！?/strong> 許諾這樣概括。