特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

2021-07-22 22:28:42 作者:郭睿

  【太平洋汽车网 技术频道】前不久,特斯拉正是发布了FSD Beta V9系统,虽然仍需要驾驶员手握方向盘保持高度警惕,不过这是特斯拉迈向全自动驾驶的重要一步。而同时,这也是特斯拉正式迈向真正的纯视觉自动驾驶路线的重要一步,因为特斯拉正式宣布,取消了毫米波雷达,改为单纯依靠摄像头实现辅助驾驶。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  自从自动驾驶开始飞速发展以来,有很多路线之争,尤其激烈的要数要不要用激光雷达。也就是纯视觉路线和多传感器融合的路线,这部分我们在之前聊激光雷达的时候有过详细的讨论。不过仅在纯视觉路线中,大家的方案也不尽相同。例如百度应用了摄像头、毫米波雷达、高精度地图等的量产车型也称为纯视觉路线,而特斯拉此前的纯视觉路线也应用了毫米波雷达。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  而这次,特斯拉决定把纯视觉路线进行一次“提纯”,彻底舍弃掉毫米波雷达。作为汽车上最常见的感知硬件,毫米波雷达究竟是“鸡肋”还是“必备”?特斯拉有为什么要取消毫米波雷达?

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  毫米波雷达在汽车上普及的原因和毫米波雷达没存在感的原因一样,因为这是一个已经比较成熟的产业。在之前激光雷达的节目中我们聊过,世界是上最早推出测距功能的是1992年三菱推出的第三代Debonair车型,配备了一颗固定视线激光雷达。在此基础是上,三菱在1995年发展出ACC自适应巡航功能。但在这个功能上,毫米波雷达显然更胜一筹。

  1999年,奔驰给W220这一代的S级配上了自适应巡航功能,并且用毫米波雷达取代了激光雷达。毫米波雷达在汽车上的大规模应用由此拉开序幕,随着ACC自适应巡航的普及,毫米波雷达也变得愈加成熟,成本也更为可控。在近年来自动驾驶的快速发展中,毫米波雷达成为了最普遍但也最没有存在感的感知硬件。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  那为什么特斯拉会抛弃毫米波雷达?马斯克并没有解释详细的原因。大概很多人都会想到“控制成本”,成熟的毫米波雷达确实不是特别贵,但也在千级别,取消毫米波雷达对于降低成本还是有显著帮助的。不过降低成本绝不是唯一的原因。

  其实市面上一直流传着一种说法:“毫米波雷达作为一种过时的技术,在自动驾驶中终将被淘汰”,因为毫米波雷达确实有不少明显的缺点。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  在雷达中,根基发射电磁波波段的不同分为米波段(HF、VHF、UHF波段)、分米波段(L、S波段)、厘米波段(C、X、Ku、K波段)、毫米波段和激光波段等,而其中毫米波段应用领域最少,相比波长更长的电磁波,毫米波雷达有着辐射功率小、机内噪声较高、气象杂波等干扰较大、大气衰减较高等问题,仅适用于汽车防撞雷达这样探测距离较短的领域。但在汽车上应用,毫米波雷达的精度又远不如激光雷达级摄像头等,同时干扰和噪声的问题同样存在。

  我们常见的ACC自适应巡航使用的毫米波雷达,会通过多个发射和接受天线,具备一定的角分辨率区分不同车道的车辆。但受制于成本,一般仅设计平面的角分辨率,垂直方向上则不做区分,因而也无法判断识别到的目标距离地面的高度。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  特斯拉此前发生过两起轰动的辅助驾驶状态下撞上白色货车的事故,最终的调查结果显示,车辆将白色的货车识别为天空和云,因而未做出避让或减速反应。这两起事故显然也和毫米波雷达未能判断前方障碍物距离地面的高度有一定关系。随着特斯拉通过摄像头识别的纯视觉算法越来越成熟,毫米波雷达对于特斯拉的意义也在降低,宣布取消毫米波雷达也足以见得特斯拉对于自身纯视觉算法的自信。

  但毫米波雷达真的只是终将被淘汰的鸡肋硬件?显然并不是,毫米波雷达具备的优势,是目前自动驾驶感知硬件中所独有的优势。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  首先是全天候,毫米波雷达可以在雨雾风沙等较为恶劣的天气下正常工作,也完全不受日照、明暗交替等环境因素的干扰。前者对激光雷达有很大的影响,而后者会严重干扰摄像头的正常工作。

  在特斯拉FSD Beta V9系统发布之前,小规模测试的FSD Beta版本就曾爆出在明暗交替时会突然异常减速。特斯拉官方表示在FSD Beta V9系统中,这一现象已经得到了改善。我们不清楚特斯拉是如何做到的,但人眼在驶入、驶出隧道时都存在短时间“眼盲”现象,目前摄像头宽容度远不及人眼,而自动驾驶使用的还是像素较低的摄像头。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  另一方面,毫米波雷达是汽车上仅有的能够同时探测目标物体距离和速度的感知硬件。毫米波雷达利用多普勒效应,可以在测距的同时计算出目标物体的速度。多普勒效应是奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒在1842年提出的,波在波源移向观察者时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低。因此利用多普勒效应可以测出目标物体与车辆的相对速度,根据车辆本身的速度便可以得出目标物体的当前速度,

  当然,激光作为一种波,也可以制造激光多普勒雷达,不过目前主要应用在大气测量方面,在汽车上还没有展开应用。我们之前介绍过激光雷达的飞行时间法、相位法、三角测距等测距原理,但这些都仅能识别目标物体的距离,如果要得知目标物体的速度,需要通过多组数据进行计算。而摄像头在测距方面精度都远不及雷达。

特斯拉取消的毫米波雷达 是“鸡肋”还是“必备”?

  有以上两点优势,毫米波雷达在自动驾驶感知硬件中必然能够取得一席之地。即便在纯视觉路线上一路狂奔的特斯拉宣布取消毫米波雷达,也无法撼动毫米波雷达的江湖地位。但前面提到的毫米波雷达的局限性也是客观存在的问题,现在业界也在研发新的成像毫米波雷达提升其精度,只是鉴于成本的增加,目前才刚刚开始得到应用。下期节目,我们就聊一聊成像毫米波雷达以及毫米波雷达的基本原理,了解大家常说的24GHz、77GHz毫米波雷达究竟是怎么回事。(文:太平洋汽车网 郭睿)

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