• 馬斯克一念之間 自駕車轉向?  從雷達到光達…倚賴全視覺化的自動駕駛技術
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作者:魏聖峰     文章出處:先探雜誌   2146期      出刊區間:2021/06/04~2021/06/10

馬斯克曾說光達是傻子使用的產物,卻被媒體爆料特斯拉正在測試電動車加裝光達。特斯拉的用意為何?這是個有趣的話題。
先前一向很排斥光達(Lidar)系統的馬斯克,最近被彭博社爆料出特斯拉正在測試由Luminar Technologies出廠的光達系統裝在Model Y上,這是特斯拉正在評估使用光達技術的可能性,也可能是在評估光達與光學攝影機鏡頭技術的差別,作為未來升級特斯拉自駕車技術的參考。不管如何,特斯拉身為全球自動駕駛技術的龍頭廠商,特斯拉的任何舉動都會對自駕車產業帶來深遠的影響。

當前的自駕車技術中,使用光達的自駕車系統以谷歌的Waymo和通用汽車的Cruise為主,但這兩款自駕車都還處於測試階段,尚未正式量產。四月中旬上海車展前夕,華為宣布開發出一套自駕車解決方案平台的HI自動駕駛技術。HI自動駕駛技術上有三個光達、搭載六個毫米波雷達、十三個攝影機鏡頭以及十二個超音波感測器。HI系統能與任何汽車品牌合作,可裝在不同品牌的電動車上,與特斯拉自駕車技術目前只用在自家品牌電動車的商業模式不同。華為先和北京汽車集團旗下的北汽新能源車Arofox Alpha S電動車合作,號稱其自駕技術等級可達到L3,高於特斯拉現有自駕技術的L2。以華為在中國產業的獨特性,未來中國自動車車廠很多都願意採用這套HI自駕車系統。從這個角度來看,光達在未來自駕車的產業地位有可能被墊高。

特斯拉創辦人馬斯克過去不願意採用光達系統,除了光達系統每顆成本高達一萬美元外,馬斯克還嫌光達系統必須依賴高清地圖,高清地圖訊息太多,會造成系統過度依賴地圖。若路面狀況有太多變化可能造成系統的崩潰,而光達系統很難適應過多路況突發性的變化。

特斯拉五月份起從北美汽車工廠出廠的Model 3和Model Y將採用全自駕(Full Self-Driving; FSD)的九.○版本,這套版本還拿掉所有的雷達裝置,全都使用視覺鏡頭感應系統,且FSD每套價格從原本的一萬美元漲價到一.四萬美元,漲幅高達四成。這套FSD系統沒有註明僅限於在那個區域使用;換句話說,這有可能在全美各地的路面上均可使用。以特斯拉敢對新版FSD漲價高達四成之多,顯然特斯拉對自家新版的FSD深具信心。



特斯拉新車拿掉雷達裝置



特斯拉的全視覺化自動駕駛技術採用的是類神經網絡和深度學習的路線,透過車上攝影機所採集到的即時路面影像,再經由電腦AI的運算後,算出一條路徑讓車做自動駕駛。其實,特斯拉從二○一四年開始就在電動車裝上雷達,到了一六年又把雷達的偵測功能變成輔助駕駛Autopilot的一部分。根據特斯拉公布的資訊,為了改善雷達缺陷,特斯拉嘗試把雷達納入整個自駕技術類神經網絡學習中,希望能排除可能的偵測失敗,避免自駕系統誤判,但最後沒有成功,反而讓特斯拉汽車因誤判路況而造成多起交通事故,這讓馬斯克下定決心排除雷達。

自駕車技術到底是採用光達好還是光學鏡頭好,這在自駕車市場上一直是個爭論不休的話題。以谷歌為首的自動駕駛技術開發者認為,光達可以解決惡劣天候或特殊狀況下的辨識問題,精密度也高,未來的自動駕駛只能走光達。但特斯拉創辦人馬斯克曾說過,光達是傻子的產物,任何依賴光達的人都要注定失敗。其實,車用雷達有很多種,雷達在材質偵測方面也有很大的限制,除光達外,毫米波雷達和超音波雷達也很普及。但惡劣的天候的確會影響雷達的效能,近幾年市場上具備ACC車距維持系統的車款,很多車主發現在高速公路上遇到傾盆大雨時,該雷達系統往往會直接停止運作,這有可能是因使用材質上的差異直接讓雷達系統在異常天候下造成的使用缺陷。因此,若光達廠商想節省成本使用較差的材質,恐會讓光達在惡劣的天候下喪失應有的效能,是使用光達的風險。

最重要的是,攝影模組技術已經非常成熟,而且價格很低,每顆攝影鏡頭成本可能只要十幾美元。而一顆光達模組成本至少要七千∼一萬美元,一台車至少需要三顆光達模組。至於其他的毫米波雷達、超音波雷達的價格雖然低於光達,但也都要數百美元甚或上千美元,目前具備ADAS輔助駕駛系統通常都需要四∼八顆雷達。使用光達系統需要依賴的高清地圖會把道路各個標線,路面什麼時候變寬、變窄等路況,其精密度可以到釐米等級,再透過不同顏色來標籤化它所代表不同的東西,讓電腦判讀要怎麼走。配合車上的雷達,讓電腦感應到車子在地圖上那個位置,誤差也只有釐米等級。光達系統每次都需要高清地圖即時校正才能使用,如果沒有高清地圖,自駕系統將無法使用。

由於光達所依賴的高清地圖會標籤化路況的周邊事物,特斯拉就指出,如果路面迎面而來的是一個塑膠袋或一張紙片,高清地圖會判別是一個障礙物而停止前進。但特斯拉的攝像鏡頭很容易就能判別路面到底是飛來塑膠袋、紙片或者是其他的障礙物。特斯拉還認為,未來如果自動駕駛系統普及,道路上都是自動駕駛車輛,不同車輛光達或其他雷達所發射出來的電磁波有可能會對彼此造成干擾,甚至可能造成行車上的危險。



特斯拉測試光達系統的原因



既然特斯拉認為光達系統有這麼多缺陷且使用成本很高,那為何特斯拉要和Luminar簽下產品開發合約?根據彭博社報導,雙方簽訂的是LiDar Hydra的測試和開發合約。報導引述知情人士的說法,LiDar Hydra多半用於測試與開發計畫,有可能是特斯拉正在測試採用光達的自動駕駛技術,並以這項作為開發以攝像鏡頭為主的FSD自動駕駛技術,這顯示特斯拉還沒有完全對雷達技術絕望。特斯拉從五月北美車廠出廠的Model 3、Model Y都已拿掉車上所有的雷達裝置,如果突然又決定要採用光達,可能需要重新改裝旗下車款的各項裝置,這恐怕是很大的工程,短期內應該不會有量產計畫。

另一方面,馬斯克太空公司Space X過去一年多以來,至少每兩個星期都發射一組六○顆低軌道衛星的星鏈計畫,星鏈計畫的寬頻網路已在北美洲部分地區開始商業化。此時傳出特斯拉測試光達,不排除特斯拉正在測試由光達來接收由外太空傳來的訊號,未來可用在特斯拉的自動導航系統中。在特斯拉的自動駕駛計畫,透過外太空低軌道衛星作為自駕車的自動導航系統本來就是特斯拉全自駕車技術開發的一部分計畫,以期早日讓特斯拉自駕車達到L5等級的全自駕境界。特斯拉使用光達的技術內容,不見得和其他自駕車系統的Waymo、Cruise和華為一樣。

生產光達產品的公司有Luminar和Velodyne Lidar,這兩家公司分別在去年十一月、七月透過特殊目的收購公司(SPAC)模式在美股掛牌上市。這兩家公司剛上市時的確都出現一波蜜月行情,但近期的股價卻又都跌回IPO當時的相對低點。近期市場傳出特斯拉測試光達技術的消息,也都讓這兩家公司的股價出現短暫的反彈行情。只不過,短線的反彈行情後,股價又跌回原形。不論是Luminar還是Velodyne Lidar都處於新創公司階段,光達未來使用在自駕車系統的機率當然很高,但不論是Waymo、Cruise或是華為這些採用光達系統的自駕車還處於某些地區的測試階段,沒有進入量產計畫。下游業者還沒有全面性量產,對Luminar和Velodyne Lidar的營運貢獻度相當有限,這兩家公司當然也都還沒有獲利,影響長線股價表現。


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