特斯拉車(chē)載傳感器配置方案

下圖是特斯拉官方網(wǎng)站上查到的特斯拉車(chē)載傳感器配置，足夠詳細(xì)。

1. 攝像頭

特斯拉車(chē)輛標(biāo)配總共有 8 個(gè)攝像頭，后面是一個(gè)倒車(chē)攝像頭，前面是一個(gè)三目的總成件。兩側(cè)一邊還有兩個(gè)。

魚(yú)眼、正常和長(zhǎng)焦

后視

中距攝像頭實(shí)景

關(guān)于不同的鏡頭是什么關(guān)系，引用了知乎上的一張圖，請(qǐng)大神看到后聯(lián)系我們。

側(cè)視，具體的說(shuō)是側(cè)視安裝的位置，是有特色的。側(cè)后視裝在翼子板上，位置靠前；側(cè)前視裝在 B 柱，位置在側(cè)后視的安裝位置之后 1m。側(cè)前視和側(cè)后視相互重疊，這樣就保證了無(wú)盲區(qū)。這 4 個(gè)攝像頭就基本保證了 Tesla 的 L3 級(jí)別的功能：變道、合流、出高速。從實(shí)景照片中可以看出，相鄰左右車(chē)道確實(shí)是無(wú)死角的照顧到了。

側(cè)前視

側(cè)后視

側(cè)后視實(shí)景

側(cè)前視實(shí)景

2. 毫米波雷達(dá)

特斯拉的車(chē)上，毫米波雷達(dá)就裝了 1 個(gè)，160 米，按照這個(gè)探測(cè)距離，該雷達(dá)是個(gè) 77G 的。

特斯拉之前一直僅僅將毫米波定位為一個(gè)輔助的傳感器，結(jié)果撞了大卡車(chē)。筆者曾經(jīng)把特斯拉在 LinkedIn 上的人搜了一遍，看看他們是什么背景。結(jié)果，一大票人都是常青藤做視覺(jué)的 MS 或者 PHD，所以別怪人家把視覺(jué)玩的這么溜。

但是，但是，視覺(jué)總歸是二維的，八個(gè)攝像頭，同時(shí)處理的話，消耗的 GPU 資源不少。結(jié)果出事了。還出了不少事。下圖這個(gè)筆者認(rèn)為比較經(jīng)典：

武漢特斯拉自動(dòng)駕駛撞翻一片護(hù)欄

人類(lèi)都有可能被視覺(jué)欺騙，別說(shuō)機(jī)器了。所以攝像頭這種通過(guò)計(jì)算來(lái)感知的手段要有，通過(guò)直接測(cè)量的手段來(lái)感知更是必不可少。毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，個(gè)人認(rèn)為儀器的成分更多一點(diǎn)，是一個(gè)可靠的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)必不可少的。

3. 超聲波

對(duì)于特斯拉來(lái)說(shuō)，在其他地方不起眼的超聲波，俺們也要好好用，畢竟測(cè)量型傳感器除了一個(gè)毫米波，就是這 12 個(gè)超聲波了。筆者曾經(jīng)和某大佬聊過(guò)自動(dòng)駕駛使用超聲波的問(wèn)題，他覺(jué)得超聲波精度不行，距離不行，無(wú)法用。恩，那能把超聲波用在自動(dòng)駕駛上面的，確實(shí)是天才。筆者其實(shí)也蠻佩服。轉(zhuǎn)一個(gè)知乎上的科普貼：

陳光：無(wú)人駕駛技術(shù)入門(mén)（八）| 被嚴(yán)重低估的傳感器超聲波雷達(dá)

https://zhuanlan.zhihu.com/p/35177313

探測(cè)范圍 8 米的超聲波，找的到嗎？獻(xiàn)上鏈接，不敢保證 Tesla 用的就是這家的，但是肯定類(lèi)似。筆者的朋友當(dāng)年把這個(gè)玩意用在無(wú)人機(jī)上做壁障，還蠻好用的。那個(gè)朋友也是個(gè)天才，希望他能在續(xù)集里上鏡，哈哈。

Ultrasonic Sensors and High Performance Proximity Sensors | MaxBotix

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超聲波傳感器最大的問(wèn)題是什么？學(xué)過(guò)通信的人應(yīng)該知道復(fù)用這個(gè)詞。所有超聲波探頭都工作在一個(gè)頻段，相互之間回波還有干擾，只能時(shí)分復(fù)用。時(shí)分復(fù)用啊，老大們，12 個(gè)探頭輪一圈，啥概念？幾秒過(guò)去了。計(jì)算 4 個(gè) 4 個(gè)一組，也很慢。慢，就是超聲波最大的問(wèn)題。

第二個(gè)問(wèn)題，就是長(zhǎng)。一串超聲波，就像一串蘿卜。串在一根繩上。這根繩，連起來(lái)十幾米長(zhǎng)。長(zhǎng)有什么不好，嘿嘿，筆者當(dāng)年可是吃了大虧。肇慶某公司上海分舵一位大牛面試過(guò)筆者，說(shuō)了句搞硬件就是提個(gè)指標(biāo)的嘛。哎，沒(méi)上車(chē)沒(méi)吃過(guò)虧啊。

第三個(gè)問(wèn)題，溫濕度。超聲波對(duì)溫濕度極其敏感，要做一個(gè)詳細(xì)的標(biāo)定表，要不這個(gè)超聲波就不靈了。

還有一個(gè)，就是誤報(bào)問(wèn)題，不想展開(kāi)了。筆者只能說(shuō)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單一個(gè)超聲波，就可以折騰你個(gè)一兩年。所以，自動(dòng)駕駛工程化是一條漫漫長(zhǎng)路。等 ABCD，那可以洗洗睡了。

4. 視覺(jué)與毫米波的融合

特斯拉反應(yīng)很快，立馬就把毫米波用的妥妥的。知乎上有文章介紹關(guān)于激光雷達(dá)點(diǎn)云如何與圖像如何融合以及聯(lián)合標(biāo)定。各大創(chuàng)業(yè)公司也樂(lè)于 Show 點(diǎn)云和圖像的融合結(jié)果。

Coulson：視覺(jué)激光雷達(dá)信息融合與聯(lián)合標(biāo)定：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/55825255

但是，能把毫米波和圖像結(jié)合起來(lái)，足可以見(jiàn)特斯拉的算法能力之強(qiáng)。要用好毫米波，首先要拿到原始數(shù)據(jù)。

毫米波的原始數(shù)據(jù)是一條曲線，橫軸是與天線陣面法向的夾角，縱軸是回波信號(hào)強(qiáng)度。有興趣的朋友可以找一套 TI 的開(kāi)發(fā)套件來(lái)看看。這個(gè)波形，人是看不懂的，所以就有了一大票人專(zhuān)門(mén)依據(jù)這個(gè)毫米波波形做信號(hào)處理，來(lái)提取目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)。

筆者看了特斯拉 Autopilot 的試駕視頻，可以說(shuō)，特斯拉的毫米波雷達(dá)和視覺(jué)的融合是穩(wěn)定和到位的。

5. 定位

特斯拉用的定位模塊很簡(jiǎn)單，UBLOX-M8L，都沒(méi)有上 M8P。筆者在這里再一次膜拜特斯拉?？墒?，特斯拉的定位真的很牛啊。下面這個(gè)視頻，主路在前方分成了主路和輔路，還都是高速。MODEL3 妥妥的提前切換到輔路上（6 分 10 秒開(kāi)始），車(chē)主 High 翻了。這就是說(shuō)，特斯拉妥妥的車(chē)道級(jí)定位。

Tesla Model 3 Autopilot on Navigation

這個(gè)定位是怎么實(shí)現(xiàn)的？筆者認(rèn)為有兩點(diǎn)：

車(chē)速較高，白天、環(huán)境開(kāi)闊，M8L 的定位精度 CEP 在 1m 內(nèi)。筆者寫(xiě)了個(gè)程序，邊開(kāi)車(chē)記錄自己的堅(jiān)果手機(jī)的定位軌跡，定位精度不差。

特斯拉用毫米波做了定位。馬路兩邊的金屬欄桿和路燈是比較好的特征，可以做出類(lèi)似激光雷達(dá)的匹配定位，但精度會(huì)差。

https://techcrunch.com/2017/06/07/bosch-to-create-radar-road-signature-maps-for-high-accuracy-self-driving/

6. Tesla方案存在的問(wèn)題

特斯拉的方案主要依靠視覺(jué)，所以 Tesla 的環(huán)境感知三維重建是基于二維的。二維轉(zhuǎn)換為三維，必然有信息丟失。筆者通過(guò)看視頻，發(fā)現(xiàn) Tesla 對(duì)遠(yuǎn)處的物體有誤識(shí)別的情況。特別是這種情況：一個(gè)行人，在晚上，穿著黑衣服，突然從路邊竄出來(lái)。毫米波看人本來(lái)就不行，超聲波又太近，視覺(jué)是兩眼一抹黑。別說(shuō)各種視覺(jué)欺騙了。

橫向運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)車(chē)，定位的不好

09:02 這兩個(gè)黃框不是人，誤識(shí)別了用

用Tesla Autopilot的眼睛游覽巴黎（高速篇）：

https://v.qq.com/x/page/l07925gsykb.html

基于視覺(jué)的方案，主要問(wèn)題有：

不省時(shí)間。我在LinkedIn上搜到了 1000 個(gè)做 TESLA、Vision 相關(guān)的工程師，不全部都是現(xiàn)員工。不過(guò)也可以看出人手不少，開(kāi)工資得多少錢(qián)啊。說(shuō)明這個(gè)視覺(jué)的路線，一點(diǎn)都不好做。其他車(chē)廠要照著這個(gè)路子從 0 做，恩，準(zhǔn)備 2030 年量產(chǎn)吧。

不省錢(qián)。人力成本是一塊。硬件成本也不便宜，這么多攝像頭，需要GPU的算力支持。筆者剛買(mǎi)了塊 GTX1060，1700 RMB，這還只是消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，市場(chǎng)的量也不小。如果是車(chē)規(guī)的 ECU，還要達(dá)到 ASIL-D，一點(diǎn)都不便宜。不過(guò)在激光雷達(dá)和 ECU 中間，我寧肯選 ECU，CMOS 工藝啊！激光雷達(dá)的核心器件是 III-V 族工藝。

綜合上述兩點(diǎn)，Tesla 適合交通參與者較單一、路面情況較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化道路。也就是高速和人車(chē)分流的園區(qū)。但是，量產(chǎn)車(chē)能在高速上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛（L2 級(jí)別），確實(shí)很贊！此外，特斯拉的最大優(yōu)勢(shì)在于量產(chǎn)的50萬(wàn)輛AP車(chē)在路上跑，為其積累競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無(wú)法獲得的海量實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。