百車(chē)全說(shuō)

別人研究車(chē)，而我研究你！

前不久我們聊了理想L9（參數(shù)丨圖片） Livis，聊到它不再依賴(lài)傳統(tǒng)超聲波雷達(dá)，而是改用?UWB近場(chǎng)感知技術(shù)?，也簡(jiǎn)單聊了聊它的一些優(yōu)勢(shì)，比如減少車(chē)身開(kāi)孔，提升探測(cè)精度，能識(shí)別懸空物體。有網(wǎng)友就建議，要不你把車(chē)上的超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭，這些傳感器全都聊一遍吧，到底有什么作用，有什么優(yōu)缺點(diǎn)，有沒(méi)有宣傳的那么強(qiáng)，能不能用大白話給說(shuō)明白？

沒(méi)問(wèn)題，但我還是先從UWB開(kāi)始聊起。從今年開(kāi)始你會(huì)發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)幾乎是標(biāo)配的超聲波雷達(dá)，卻開(kāi)始悄悄減少了。不僅一些概念車(chē)上取消了超聲波雷達(dá)，就連剛剛提到的理想L9 Livis，作為一臺(tái)量產(chǎn)車(chē)一口氣取消了車(chē)身12個(gè)超聲波雷達(dá)開(kāi)孔，好像這就是一個(gè)大的趨勢(shì)。

要知道，無(wú)論新能源還是燃油車(chē)的自動(dòng)泊車(chē)、低速避障、倒車(chē)提醒，核心都靠超聲波雷達(dá)，你平時(shí)倒車(chē)時(shí)“滴滴滴”的提示音，本質(zhì)上就是它在工作。結(jié)果現(xiàn)在越來(lái)越多車(chē)企開(kāi)始減少它的數(shù)量，甚至部分功能已經(jīng)不再依賴(lài)它，而是開(kāi)始用UWB這種很多人以前根本沒(méi)聽(tīng)過(guò)的技術(shù)。

超聲波雷達(dá)為什么開(kāi)始被邊緣化？

我們先從超聲波雷達(dá)為什么開(kāi)始被邊緣化聊起。超聲波雷達(dá)這個(gè)東西其實(shí)很老了，老到在燃油車(chē)時(shí)代就在用。它的工作原理特別簡(jiǎn)單，說(shuō)白了就跟蝙蝠差不多，發(fā)出超聲波，碰到障礙物之后再?gòu)椈貋?lái)，通過(guò)時(shí)間差判斷距離。所以它特別適合低速近距離探測(cè)，比如倒車(chē)、側(cè)方停車(chē)、靠墻緩慢挪車(chē)，這種幾米范圍內(nèi)的感知是它的強(qiáng)項(xiàng)，更重要的是它便宜、穩(wěn)定、成熟，所以幾十年來(lái)一直是汽車(chē)標(biāo)配。

但問(wèn)題在于，過(guò)去汽車(chē)對(duì)感知的要求其實(shí)很低。以前一臺(tái)車(chē)只需要知道，前面有沒(méi)有東西，后面有沒(méi)有東西，就行了。但現(xiàn)在的新能源車(chē)已經(jīng)不滿足于這個(gè)層級(jí)了，現(xiàn)在大家玩的是自動(dòng)泊車(chē)、記憶泊車(chē)、離車(chē)泊入、窄路通行、自動(dòng)召喚……甚至無(wú)人代客泊車(chē)，這時(shí)候超聲波雷達(dá)的能力就跟不上了，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)早幾年很多新能源車(chē)上的超聲波雷達(dá)越懟越多，說(shuō)白了還是沒(méi)辦法，單體能力不足，那就以數(shù)量取勝。

超聲波雷達(dá)它最大的缺點(diǎn)是什么？第一，它只能測(cè)距離，但無(wú)法理解空間，“理解空間”是什么意思呢，比如一根柱子、一個(gè)垃圾桶、一只貓、一片塑料袋，在超聲波雷達(dá)眼里本質(zhì)區(qū)別不大，它只能告訴系統(tǒng)這里有障礙物，但它不能理解那到底是什么。第二，它特別容易受環(huán)境影響，雨雪天氣、積水、復(fù)雜地庫(kù)、斜坡、細(xì)小障礙物，都可能導(dǎo)致抽風(fēng)，很多人應(yīng)該都遇到過(guò)這種情況，明明旁邊什么都沒(méi)有，車(chē)突然瘋狂報(bào)警，或者明明快蹭到了，它卻呆若木雞。

更關(guān)鍵的一點(diǎn)是，超聲波雷達(dá)已經(jīng)跟不上現(xiàn)在新能源車(chē)的空間理解需求了。以前汽車(chē)需要的是障礙探測(cè)，現(xiàn)在汽車(chē)需要的是空間定位。這兩個(gè)東西聽(tīng)起來(lái)很像，但其實(shí)完全不是一個(gè)概念，超聲波雷達(dá)的邏輯是，這里有沒(méi)有東西，頂多再加一個(gè)距離有多遠(yuǎn)，而現(xiàn)在高階智能化更需要的是你、車(chē)、周?chē)h(huán)境之間，到底處于一個(gè)什么空間關(guān)系。

什么是UWB技術(shù)？

這時(shí)候，UWB開(kāi)始上場(chǎng)了。那么什么是UWB技術(shù)？先看百科的定義：UWB近場(chǎng)感知，是一種基于超寬帶無(wú)線電信號(hào)的高精度環(huán)境感知方案。它能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的測(cè)距精度，具備存在檢測(cè)、生命體征監(jiān)測(cè)甚至手勢(shì)識(shí)別等多維感知能力，其性能幾乎不受溫度、濕度等環(huán)境因素干擾。UWB能夠識(shí)別路牌或樹(shù)枝橫桿等1米以上的細(xì)小懸空物體，以及路肩、寵物或兒童玩具等低于20厘米的低矮障礙物，并可同步輸出距離與方向信息。

是不是感覺(jué)UWB特別高科技？其實(shí)用大白話解釋?zhuān)褪且环N特別精準(zhǔn)的近場(chǎng)定位技術(shù)。我估計(jì)很多人第一次聽(tīng)到UWB，都是在數(shù)字車(chē)鑰匙上，前幾年就有車(chē)企宣傳自家車(chē)型用上了UWB鑰匙，它可以自動(dòng)解鎖、無(wú)感進(jìn)入、厘米級(jí)定位等功能，寶馬就是最早推動(dòng)UWB鑰匙的車(chē)企之一，現(xiàn)在UWB鑰匙在新車(chē)型上已經(jīng)比較常見(jiàn)。

UWB鑰匙確實(shí)比藍(lán)牙鑰匙更好用，以前藍(lán)牙鑰匙的問(wèn)題是，車(chē)知道鑰匙在附近，但不知道它到底在哪，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)人站在車(chē)邊但車(chē)沒(méi)反應(yīng)，或者鑰匙在家里但車(chē)以為你靠近了，以及人走到后備廂但尾門(mén)遲遲不開(kāi)的情況，因?yàn)樗{(lán)牙只能判斷在不在附近，但無(wú)法精確定位。而UWB鑰匙不一樣，UWB能做到厘米級(jí)定位，它不僅知道你來(lái)了，還知道你站在哪個(gè)方向、距離多遠(yuǎn)、移動(dòng)軌跡是什么。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，藍(lán)牙像“知道有人來(lái)了”，而UWB像“知道這個(gè)人現(xiàn)在站在左后門(mén)旁邊，距離車(chē)1.2米，正在朝尾門(mén)移動(dòng)”，就是這么夸張。

但UWB能做的遠(yuǎn)不止開(kāi)個(gè)門(mén)這么簡(jiǎn)單，剛才提到，新能源車(chē)現(xiàn)在越來(lái)越智能化，也越來(lái)越依賴(lài)空間理解，而這正是UWB的長(zhǎng)處。比如無(wú)感解鎖功能，以前是你靠近車(chē)，它解鎖，現(xiàn)在是你靠近主駕，它只開(kāi)主駕門(mén)，或者你走向后備廂，它自動(dòng)打開(kāi)尾門(mén)。再比如自動(dòng)泊車(chē)功能，以前超聲波雷達(dá)是慢慢探，像盲人摸路一樣一點(diǎn)點(diǎn)摸，現(xiàn)在很多高端車(chē)型開(kāi)始用視覺(jué)建圖+UWB定位，就比如理想L9Livis，攝像頭負(fù)責(zé)看見(jiàn)什么，UWB負(fù)責(zé)精確測(cè)距，整個(gè)邏輯已經(jīng)從簡(jiǎn)單的試探變成復(fù)雜的視覺(jué)融合+空間感知，對(duì)周?chē)h(huán)境的理解能力高出了不止一個(gè)量級(jí)。所以UWB的運(yùn)用，已經(jīng)從數(shù)字車(chē)鑰匙，變?yōu)檐?chē)輛近場(chǎng)感知體系的一部分。

這也是為什么，很多車(chē)企開(kāi)始減少甚至取消超聲波雷達(dá)，不是因?yàn)樗耆珱](méi)用了，而是因?yàn)樗呀?jīng)無(wú)法滿足更高階的智能化需求。尤其是理想、問(wèn)界、蔚來(lái)、小鵬這些技術(shù)激進(jìn)的新勢(shì)力車(chē)企，他們覺(jué)得未來(lái)真正重要的，不是增加一堆低精度傳感器以量取勝，而是通過(guò)高精度感知與復(fù)雜的算法相結(jié)合，讓汽車(chē)真正的去理解空間，所以UWB取代超聲波雷達(dá)只是第一步，并且我覺(jué)得不光是理想L9 Livis，往后越來(lái)越多的高端車(chē)型可能都會(huì)這么做。

但是，這里一定要強(qiáng)調(diào)一個(gè)容易被誤解的點(diǎn)：UWB不是來(lái)替代所有傳感器的。它本質(zhì)上是一種高精度定位技術(shù)，而不是環(huán)境掃描技術(shù)，它解決的是位置關(guān)系，而不是世界建模。所以它充其量只能用來(lái)解決近場(chǎng)感知的需求，尤其適合無(wú)感進(jìn)入、低速避障、貼邊停車(chē)這類(lèi)場(chǎng)景，而且還需要配合攝像頭才能完全發(fā)揮作用，它無(wú)法用來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的感知，連最最普通的攝像頭都取代不了，更無(wú)法替代毫米波雷達(dá)甚至激光雷達(dá)。

不過(guò)，相較于超聲波雷達(dá)，UWB也并非全是優(yōu)點(diǎn)。如果沒(méi)那么高的需求，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的超聲波雷達(dá)，其實(shí)就已經(jīng)夠用了，超聲波雷達(dá)雖然笨，但它便宜、成熟、穩(wěn)定。UWB更像是一套更聰明但更復(fù)雜的方案，但也更貴。UWB對(duì)于算法融合、空間建模和車(chē)輛控制邏輯要求也更高，成本并不只是多一個(gè)芯片、多幾行代碼那么簡(jiǎn)單。

聊聊其他的傳感器？

說(shuō)到這里，就可以順勢(shì)聊聊今天新能源車(chē)的整套感官系統(tǒng)了。我先給你樹(shù)立一個(gè)擬人化的概念，讓你先有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在一臺(tái)新能源車(chē)，其實(shí)越來(lái)越像一個(gè)人：攝像頭像視覺(jué)，超聲波雷達(dá)像觸覺(jué)，毫米波雷達(dá)像夜視能力，而激光雷達(dá)則像這個(gè)人在“拿著尺子瘋狂掃描世界”。

先說(shuō)攝像頭，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在新能源車(chē)特別喜歡卷像素，800萬(wàn)、1200萬(wàn)，好像越高越厲害。但攝像頭真正厲害的，不是看得清，而是看得懂，因?yàn)樗罱咏搜邸＜t綠燈、車(chē)道線、行人、文字、交通標(biāo)識(shí)，這些都只能靠攝像頭識(shí)別。馬斯克一直認(rèn)為人類(lèi)開(kāi)車(chē)靠眼睛，那么理論上汽車(chē)也可以，所以特斯拉的智能駕駛一直堅(jiān)持純視覺(jué)路線，并且他們攝像頭玩得很溜。

但攝像頭的問(wèn)題也很明顯，它特別怕環(huán)境變化，逆光、大雨、夜晚、濃霧、炫光，都會(huì)影響識(shí)別能力。原因很簡(jiǎn)單，人晚上都看不清，更別說(shuō)攝像頭。所以大多數(shù)車(chē)企都覺(jué)得只靠視覺(jué)其實(shí)風(fēng)險(xiǎn)很高，純視覺(jué)自然也不是當(dāng)下智能駕駛的主要發(fā)展方向了。

這時(shí)候毫米波雷達(dá)就出現(xiàn)了，毫米波雷達(dá)最大的特點(diǎn)，在于它有夜視能力，它通過(guò)電磁波探測(cè)目標(biāo)，對(duì)天氣不敏感，雨雪、大霧、黑夜都能工作。并且它非常非常穩(wěn)定，而且特別擅長(zhǎng)測(cè)速度和距離，所以高速ACC、自適應(yīng)巡航、AEB主動(dòng)剎車(chē)都很依賴(lài)它，在激光雷達(dá)普及之前它就是最厲害的輔助駕駛傳感器。但它的問(wèn)題也很明顯，那就是分辨率低，它知道前面有東西，也知道速度，但不一定知道那到底是什么，說(shuō)白了雖然有夜視能力，但視力實(shí)在是不咋地。不過(guò)，現(xiàn)在最新的4D毫米波雷達(dá)，在性能上已經(jīng)接近32線激光雷達(dá)的等效能力，甚至有一些還可以通過(guò)算法的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)接近64線激光雷達(dá)的等效能力。

接下來(lái)，聊聊激光雷達(dá)。這個(gè)東西其實(shí)特別好理解，你可以把它想象成，拿激光瘋狂掃描世界，它不斷發(fā)射激光，再根據(jù)反射時(shí)間建立三維地圖。所以它最大的價(jià)值不是看見(jiàn)什么，而是精準(zhǔn)測(cè)距+空間建模，它能知道前面有什么、多遠(yuǎn)、輪廓是什么樣，它把汽車(chē)對(duì)于空間的感知與理解提升到了一個(gè)新的層次，把汽車(chē)從輔助駕駛帶入了智能駕駛的階段。

但激光雷達(dá)的問(wèn)題也很現(xiàn)實(shí)：第一，就是貴，雖然現(xiàn)在比以前便宜很多，但成本依然不低，并且現(xiàn)在新能源車(chē)智能輔助駕駛的功能越來(lái)越多，對(duì)空間理解要求越來(lái)越高，導(dǎo)致很多車(chē)型裝了不止一顆激光雷達(dá)，像理想L9 Livis這種一口氣塞了4顆，這不僅是前裝成本高，后期維修成本也不低。第二它怕臟，灰塵、泥點(diǎn)、雪花，都可能影響效果。第三，它的數(shù)據(jù)量巨大，非常吃算力，所以燃油車(chē)上基本看不到，因?yàn)闆](méi)有電氣架構(gòu)支撐，沒(méi)有電力自然沒(méi)有算力。

接下來(lái)又出現(xiàn)了固態(tài)激光雷達(dá)，早期激光雷達(dá)最大的問(wèn)題是體積巨大，因?yàn)槔锩嬗?60度機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是掃描范圍非常廣，但缺點(diǎn)是貴、大、容易壞，并不適合放在汽車(chē)上。所以汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始推進(jìn)激光雷達(dá)固態(tài)化，盡量減少機(jī)械結(jié)構(gòu)，讓它更小、更穩(wěn)定、更美觀。目前半固態(tài)激光雷達(dá)是車(chē)用主流，分為轉(zhuǎn)鏡式，內(nèi)部有一個(gè)小鏡子高速擺動(dòng)，和MEMS微振鏡式，用微機(jī)電系統(tǒng)做出一個(gè)極小的振動(dòng)鏡面，雖說(shuō)機(jī)械結(jié)構(gòu)大幅精簡(jiǎn)了，但車(chē)頂依然會(huì)有突起。

直到近年又出現(xiàn)了全固態(tài)激光雷達(dá)，徹底沒(méi)有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這么一來(lái)體積非常小，但由于探測(cè)距離短所以無(wú)法勝任前方主雷達(dá)，目前多用于側(cè)方和后方補(bǔ)盲。很多車(chē)企宣傳自己有3、4顆激光雷達(dá)，其實(shí)就是一顆單塔瞭望式的頂部半固態(tài)作為前方主雷達(dá)，剩下幾顆全固態(tài)專(zhuān)看側(cè)方和后方，負(fù)責(zé)應(yīng)對(duì)低矮障礙物的繞行、盲區(qū)的監(jiān)測(cè)以及低速極端場(chǎng)景。

最后這兩年還新出現(xiàn)了可變焦激光雷達(dá)，它主要是為了解決普通激光雷達(dá)的另一個(gè)缺點(diǎn)——看得遠(yuǎn)就看不廣，看得廣就看不遠(yuǎn)。如果把激光雷達(dá)比作相機(jī)，普通激光雷達(dá)只有一個(gè)固定焦段鏡頭，而可變焦激光雷達(dá)有長(zhǎng)短焦兩個(gè)鏡頭，高速時(shí)重點(diǎn)看遠(yuǎn)處，低速時(shí)重點(diǎn)看近處。最近車(chē)圈討論比較多的是華為的方案，華為之前提過(guò)遠(yuǎn)近雙焦、可變掃描密度思路，高速把點(diǎn)集中到遠(yuǎn)處，城區(qū)再鋪開(kāi)，提高點(diǎn)云利用率。

結(jié)語(yǔ)

我們?cè)侔阉袞|西統(tǒng)一總結(jié)一下，其實(shí)今天要聊的并非單純UWB取代超聲波雷達(dá)這一樣，我想表達(dá)的是現(xiàn)在新能源車(chē)的發(fā)展方向，其實(shí)已經(jīng)不是誰(shuí)傳感器最多了，而是誰(shuí)最會(huì)融合這些傳感器，因?yàn)闆](méi)有任何一種傳感器是完美的。你看，攝像頭能理解世界，但怕天氣；毫米波穩(wěn)定，但細(xì)節(jié)差；激光雷達(dá)精準(zhǔn)，但貴而且吃算力；超聲波便宜，但太笨；UWB定位準(zhǔn)，但覆蓋范圍有限……所以真正厲害的，從來(lái)不是某一種雷達(dá)，而是車(chē)企怎么把它們?nèi)诤掀饋?lái)。

以前的傳統(tǒng)汽車(chē)靠機(jī)械理解世界，拼的是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤(pán)，現(xiàn)在汽車(chē)開(kāi)始靠傳感器感知世界，拼的是“感知世界的能力”，未來(lái)的智能汽車(chē)，可能不再是誰(shuí)馬力大、零百快，而是誰(shuí)更能“理解環(huán)境、理解空間、理解人”。

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