汽車長眼睛

Dirk Gulde

自動駕駛技術的發展步伐之所以如此之快，很大程度上是因為采用了人類視力無法比擬的高性能傳感器。當然，到目前為止，并非所有問題都得到了解決

人們是這樣認識埃隆·馬斯克（Elon Musk）的：特斯拉克服了純電動轎車Model 3最大的生產問題。他是一個有魅力但桀驁不馴的人——去年11月初，在美國一次關于傳統汽車制造商的技術播客中，他曾對最先生產電動汽車的傳統汽車制造商出言不遜，認為他們在自動駕駛中處于劣勢，而特斯拉遠遠領先這個行業的其他企業，谷歌的子公司Waymo頂多也就是與之齊名。

馬斯克還提到了傳統汽車制造商顯得如此無能為力的原因：盡管他們對軟件知之甚少，卻樂于使用非常復雜的軟件，并且使用了太多種類的傳感器。

事實上，德國的自動駕駛汽車市場的確充斥著各種不同類型的傳感器。除了攝像頭之外，一輛自動駕駛汽車通常會使用六個甚至更多的雷達系統，以及至少四個激光掃描儀。與之相反，特斯拉僅在車輛前部使用一個雷達，其余的圖像則通過攝像頭獲取，并由一臺功能強大的計算機對所獲得的圖像進行分析。根據馬斯克的說法：人類的眼睛可以與攝像頭相媲美，并且人類主要依靠視覺駕駛汽車。

自動駕駛助力共享出行

而梅賽德斯和博世公司對此持有不同的意見。這兩個位于德國南部的制造商將于2019年下半年在加利福尼亞州圣何塞市啟動共享乘車服務，采用可自動駕駛的奔馳S級車型，通過雷達傳感器和激光掃描儀創建周圍環境的360°圖像，并對攝像機獲取的信息進行實時評估。

究其工作原理，先進傳感技術的優勢變得非常明顯：雷達傳感器發出的無線電波被固態物體反射，并作為回波被發送回傳感器。根據雷達回波返回到傳感器的內容，以及返回的時間長短，可以確定道路上其他車輛的位置、距離和速度。信號傳播的時間越長，說明車輛越遠。激光掃描儀發出光信號，其反射圖像也同樣被分析。

這兩種傳感器都屬于主動型傳感器，如同在大自然中發生的情況，例如，蝙蝠在夜間飛行時也是用同樣原理的探測方法避免與障礙物碰撞。與之相反，攝像頭屬于被動型傳感器，只能被動地評估周圍的圖像。反射的時候，既不會對所傳輸的信號進行比較，也不會“知道”將要發生什么，這種問題在特斯拉自動駕駛車型上已經出現過好幾次：例如2016年5月在俄亥俄州發生了自動駕駛車輛與卡車相撞的事故，這也是全球首例自動駕駛汽車上的人員死亡事故。由于當時白色卡車正在轉彎，遮擋了特斯拉攝像頭，加上當時日照強烈，導致攝像頭致盲，因此未能及時啟動剎車系統。

事實上，強光或者是大面積遮擋物都會影響到前視攝像頭的圖像識別，這樣自動駕駛就變得不那么可靠了。

到目前為止，人們認為雷達數據僅適用于測量與道路上其他車輛的距離以及其他車輛的速度，而攝像頭的任務是將識別到的對象彼此區分開。對于自動駕駛汽車而言，了解路邊的對象是樹木還是人是非常重要的，因為人隨時可能走到車道上。計算機采用人工智能和深度學習的方法進行識別，能夠實時區分出數十種不同類型的對象：例如騎行者、摩托車或交通信號標識。

比人類做得更好

系統能夠非常好地對圖像進行分析處理，即使在沒有車道標記的路段也能區分人行道和街道，因為不同路段的瀝青路面發出的微光也會有細微的差別。由于視頻圖像的識別效果非常好，開發人員最終提出采用深度學習的算法來評估雷達獲取的信息。即使雷達圖像像素不高，計算機同樣可以識別出不同的道路使用者。

雷達系統還有一個不容小覷的優勢：由于它的無線電波可在車輛的底部和道路之間形成反射，所以能夠“透過”周圍的車輛感知環境，還能夠識別車輛前方是否有騎車者或更大的車輛在路上行駛。這種類似 X 射線的視覺能力，將對周圍環境的識別能力提升到了一個新的層次。

之前人們低估了激光掃描儀的作用能力，認為它主要提供三維環境圖像，即掃描周圍景觀的表面結構，并對掃描到的對象進行分類。實際上，激光掃描儀可以通過激光的三維掃描對道路上各種 “飛馳” 的物體進行完整的空間呈現，遠比單獨的攝像頭圖像的精確性高。

現在，純圖像數據的處理方式也不同于幾年前：攝像頭拍攝的每個圖像有幾百萬像素，而且這樣的攝像頭每秒都會產生20個圖像，因此需要非常強大的計算機來不斷進行實時分析。

在2019 年下半年，梅賽德斯和博世將在圣何塞San José推出Robotaxi 服務， 并采用S 級車型作為測試車

目標明確

埃隆·馬斯克所指的風險是傳統制造商的開發人員使用了過多種類的傳感器，因此在軟件層面上的協調與控制方法變得不那么有效。其實戴姆勒、寶馬或博世等傳統汽車制造商和供應商更愿意在新技術的開發上投入大量資金，以便能夠在之后的量產中決定可以去掉哪些繁瑣復雜的功能。

有趣的是，硅谷巨頭谷歌也做了同樣的事情：谷歌無人駕駛公司Waymo的研發車輛采用了三種類型的傳感器。在激光掃描儀方面，Waymo最初甚至使用了軍用品，其價格堪比一輛豪華級轎車。Waymo采用克萊斯勒Pacifica面包車作為測試車輛，還在車頂上配備了精心設計的360°攝像頭。近期，Waymo還將在鳳凰城推出Robotaxi服務（無人駕駛的出租車系統），這意味著他們比戴姆勒和博世行動更快，而后者將于2019年下半年才會在圣何塞開始試運行。

德國南部的兩個制造商認為谷歌在這方面雖然遙遙領先，但并非不可超越。一方面，這個兩個德國研發團隊之間應該定期召開專業會議，取長補短。另一方面，谷歌選擇的技術測試地鳳凰城是個天氣好、交通秩序也好的“理想城”。沒有人擔心特斯拉的專業性，現在我們唯一擔心的是“不夠成熟”的技術再出什么“閃失”——那會影響人們對自動駕駛技術的熱情。

可自動駕駛的寶馬7 系在翁特施萊斯海姆的大學校園