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淺談——各大自動駕駛汽車的特點及技術

2021-10-27 00:50:20·  來源：全球智能汽車供應鏈  作者：陌世  
　
關于自動駕駛這個詞，不容置疑它將是未來幾十年內持續(xù)的熱門話題，無論是對自動駕駛的各種設想，還是對自動駕駛各種質疑都不會暫停，從特斯拉義無反顧的入局；到
關于“自動駕駛”這個詞，不容置疑它將是未來幾十年內持續(xù)的熱門話題，無論是對自動駕駛的各種設想，還是對自動駕駛各種質疑都不會暫停，從特斯拉義無反顧的入局；到雷軍為小米汽車的激情宣誓；以及華為因自動駕駛項目三番五次地進行組織架構的調整，都證明了自動駕駛這潭很深。
今天我們就一起看看，目前市面上已經搭載自動駕駛系統(tǒng)的汽車都涉及到了哪些技術。
01 特斯拉
 
 
毫無疑問，特斯拉AutoPilot目前已經是自動駕駛這條新賽道一騎絕塵的領先者，只有提起自動駕駛必定會說到特斯拉，說到特斯拉也必定會提起自動駕駛，這兩者幾乎就要劃等號了，日前，便有網友發(fā)布了一則視頻，視頻中一輛滬牌特斯拉在早高峰開啟了自動輔助駕駛功能，而司機則是雙手脫把閉目養(yǎng)神，這則視頻一經發(fā)出就引起了無數(shù)人的關注和熱議。
這位發(fā)布視頻的網友表示：即便車輛有自動駕駛功能，也不能這么開。但是從此次事件也能看出，自動駕駛已經開始被廣大汽車用戶開始接受，畢竟在自動駕駛剛出現(xiàn)的時候，無數(shù)人是比較抵制的，始終認為將自動的生命安全交給機器掌控，是極其危險的事，而現(xiàn)在已經開始有用戶開始相信自動駕駛，雖然這個相信有些盲目。
那么這個讓用戶敢放開雙手的特斯拉就要運用了哪些技術？
 
 
純視覺傳感器
在自動駕駛的感知層上，一直存在純視覺派和雷達派之爭，而特斯拉便是純視覺派的極致推崇者。
今年8月19日的特斯拉AI日，便是以自動駕駛為主題，在此次特斯拉AI日（Tesla AI Day）上不僅發(fā)布了超級計算機Dojo、自研AI訓練芯片D1；還發(fā)布了自動駕駛純視覺方案的最新進展；以及特斯拉機器人。
特斯拉在此次發(fā)布的自動駕駛純視覺方案中提到，車輛將配備的八顆攝像頭同時處理目標檢測、交通標志識別、車道預測等等任務，車輛在行駛過程中可以實時對車道、環(huán)境4D建模。超級計算機Dojo和自研AI芯片D1，則會為特斯拉自動駕駛系統(tǒng)服務。
除此之外，特斯拉還優(yōu)化了這份純視覺自動駕駛解決方案，首先就是被稱為HydraNets的結構，這主要是為了優(yōu)化攝像頭通過神經網絡處理圖像的能力。特斯拉純視覺技術方案的工作原理是，采用車身自身的8個攝像頭提供原始圖像，再進行計算機視覺運算。
特斯拉AI高級總監(jiān)Andrej Karpathy表示；特斯拉過去的FSD系統(tǒng)不夠完善，單個攝像頭的監(jiān)測沒有問題，但矢量空間不夠。加上為了解決過去幾年在使用自動駕駛套件時遇到的問題，特斯拉重新設計了神經網絡學習，并利用多頭路線、相機校準、緩存等來簡化任務。要實現(xiàn)這樣的能力來處理圖像，必須運行至少50個神經網絡，因此HydraNets結構誕生。
其核心意思就是，HydraNets擁有主干共享的結構優(yōu)點，F(xiàn)SD系統(tǒng)的數(shù)據和訓練速度都得到了提升，而其中值得一提的就是，特斯拉并沒有配備高精地圖，它的純視覺技術方案能夠讓車輛實時感知、探測路況，直接繪制仿真地圖。
今年5月份，特斯拉在北美發(fā)布的Model 3和Model Y的自動駕駛輔助系統(tǒng)AutoPilot，就放棄了使用雷達傳感器，采用的就是純視覺感知系統(tǒng)，因為特斯拉認為，純視覺方案的干擾信號更少，系統(tǒng)收集到的數(shù)據更“干凈”，有利于神經網絡學習。而且，新款車型將搭載8個攝像頭，探測范圍能全面覆蓋車身周圍，自動駕駛系統(tǒng)的安全性不會因失去雷達而縮水。
自研軟硬件
除了純視覺的傳感器，特斯拉還自研芯片、部分控制器、操作系統(tǒng)以及算法，其中的特斯拉E/E硬件已經發(fā)展成了“功能域”集中+“區(qū)域”控制器集成。自動駕駛及娛樂控制模塊“CCM”蔚來整車的最高決策模塊。
在整車自動駕駛域控制器+智能座艙域控制器基礎上，率先進行區(qū)域控制器集成，將車身控制器劃分為左、前、右三部分，節(jié)點就近接入，并集成部分ECU功能，但分布式控制器之間仍然采用傳統(tǒng)汽車CAN/LIN總線進行連接。
芯片選擇
特斯拉最早在Model S車型中搭載Mobileye Q3芯片；2016年，發(fā)布了基于英偉達Drive PX2計算平臺的全新“HW2”傳感器套件和Autopilot 2.0系統(tǒng)；2019年，公開自研的FSD芯片并開始走向智能化流程幾乎全棧自研的道路，引領行業(yè)發(fā)展。
02 小鵬汽車
 
 
在10月24日，小鵬汽車舉辦了自己的第三屆“1024小鵬汽車科技日”，在科技日上，小鵬其次從超級補能、智能駕駛、智能機器馬和飛行汽車四個方面向大眾分享了小鵬在智能汽車領域的探索和計劃。
我們著重分析一下智能駕駛板塊，據小鵬汽車自動駕駛副總裁吳新宙介紹，今年4、5月份開始，小鵬汽車就加大了對城市場景智能輔助駕駛的研發(fā)。為實現(xiàn)城市場景智能輔助駕駛的落地，XPILOT 3.5擁有首個可量產、且不依賴激光點云地圖的厘米級城市定位能力，不僅采用基于視覺、高精地圖、GPS、IMU、輪速儀的多傳感器融合定位技術，更擁有更細顆粒度的城市高精地圖靜態(tài)信息+天級更新能力。據悉，城市NGP將于2022年上半年首批城市部分道路開放。
感知層
以小鵬的代表車型小鵬P7為例，小鵬P7 XPILOT 3.0系統(tǒng)搭載了13顆攝像頭（前三目、4顆ADAS攝像頭、4顆泊車360環(huán)視攝像頭、1顆車內人臉識別攝像頭、1顆行車記錄儀攝像頭）、5個毫米波雷達、12顆超聲波雷達、雙頻高精度GPS，還支持高精度地圖定位以及V2X技術。
其中正前方的前三目攝像頭（安裝在前擋風玻璃上的三顆攝像頭）分別遠程感知HFOV 28（窄視角向前攝像頭，主要用于自動緊急剎車“AEB”，自適應巡航“ACC”以及前方碰撞預警）；中距感知HFOV 52（主向前攝像頭，主要用于檢測交通信號燈，AEB、ACC和車道感知）；近距感知HFOV 100（寬視角向前攝像頭，主要用于交通信號燈檢測、雨量檢測和防止加塞）。
在毫米波雷達方面，小鵬P7一共搭載了5顆第五代毫米波雷達，分別在車頭和車身四個角上（盲區(qū)檢測、變道等感知）。
除此之外，前后的12顆超聲波雷達，用來實現(xiàn)自動泊車近距離感知，這各種傳感器的互相搭配下，小鵬P7在傳感器方面比起特斯拉完全是有過之而無不及。
軟硬件系統(tǒng)
小鵬P7的30TOPS在計算力上介于特斯拉第二代硬件和第三代硬件之間，基于30TOPS的計算平臺，小鵬P7一上市就搭載了自己的研發(fā)的自動駕駛輔助軟件系統(tǒng) XPILOT，在經歷了多次遞代更新之后，目前小鵬P7上已經已經匹配了XPILOT 3.0版本，可以做到NGP高速自主導航駕駛。
此外，還有小鵬自主研發(fā)的電氣架構，支持自動駕駛、智能座艙、底盤域以及車內高速通信，“功能域”集中域控制器支持自動駕駛/智能座艙功能。小鵬汽車自研電子電氣架構，以中央網關模組為核心，連自動駕駛、智能座艙兩大域控制器，以及車身控制單元(BCM)、整車控制器(VCU)、電池管理系統(tǒng)(BMS)等控制相關ECU，支持XPILOT 3.0自動駕駛功能以及Xmart OS智能座艙功能。
03 理想汽車
 
 
于2021年5月25日時，理想汽車發(fā)布了2021款理想ONE，其中理想汽車創(chuàng)始人、董事長兼CEO李想表示，自動駕駛能力和輔助駕駛能力應該是智能汽車的標配，而不應該是選裝。
此外，李想還透露，此次的2021款理想ONE搭載的是地平線的征程系列芯片，但不會影響理想汽車和英偉達的合作，理想汽車下一代全尺寸SUV會搭載英偉達的Orin芯片，且全系車型均是標配自動駕駛芯片和激光雷達。
感知層
以2021款理想One的感知系統(tǒng)為例，搭載的前置攝像頭尾800萬像素的單目攝像頭，水平視角為120度，除此之外還增加了4個毫米波雷達（博世第五代雷達，水平視角120°，探測距離110m），總體配置為1顆ADS攝像頭、4顆環(huán)視攝像頭、5顆毫米波雷達，以及12顆超聲波雷達。
除此之外，如理想X01的感知系統(tǒng)更為全面，除了8顆+ADS攝像頭、4顆環(huán)視攝像頭，以及5顆毫米波雷達之外，還有1顆激光雷達和1顆DMS攝像頭。
中心計算化
小鵬汽車的技術組織架構主要分為智能座艙、自動駕駛，以及算力平臺三個板塊，理想汽車下一代電子電氣架構的趨勢是建立中央算力平臺，實現(xiàn)中心計算化。當前目標是將車身控制單元（BCM）和中央網關進行融合，下一步將數(shù)據/能源網關作為區(qū)域控制器分布，這樣能夠將物理上相近的各種各樣的傳感器和對電機、輸出各種各樣的控制在局部整合，然后數(shù)據打包以后回到計算中心。
控制芯片
其中除了上面所說的2021款理想One使用的處理芯片是地平線征程3*2之外，理想X01使用的則是SP控制器芯片-英偉達Orin-x，而它的自動駕駛控制器則是德賽西威，此外，理想X01還將搭載自主研發(fā)的實時操作系統(tǒng)Li OS。
Li OS基于Linux內核深度定制開發(fā)，定制開發(fā)的部分包括：a. 內核的文件系統(tǒng)、IO系統(tǒng)和Boot引導等核心部分; b. 與其它應用層通訊的中間件部分；應用層部分則選擇與戰(zhàn)略供應商合作開發(fā)。
04 蔚來汽車
 
 
在這幾家自動駕駛企業(yè)中，蔚來是最難的，短短不到一個月的時間，蔚來因自動駕駛連續(xù)出兩次車禍，不僅將蔚來汽車推上了風口浪尖，還讓一大批用戶對自動駕駛失去了信任。
之后，蔚來的汽車品牌部人士稱，林文欽駕駛的蔚來ES8并不是自動駕駛汽車，蔚來ES8的NOP領航屬于輔助駕駛，據官方介紹稱，NOP為自動輔助導航駕駛，融合了車載導航與NIO Pilot自動輔助駕駛功能，允許車輛在特定情況下按照高精度地圖導航規(guī)劃的路徑自動巡航行駛。
感知層
蔚來的NOP自動駕駛輔助系統(tǒng)配備了24個傳感器，包括1個Mobileye EyeQ4處理器、1個前向三目攝像頭、4個環(huán)視攝像頭、5個毫米波雷達、12個超聲波雷達和1個駕駛員檢測攝像頭。其中，自動駕駛主要依靠三目攝像頭，負責識別遠距離目標和紅綠燈；毫米波雷達負責測量對障礙物速度、距離和角度的測量。
蔚來的領航輔助是通過攝像頭加上毫米波雷達來實現(xiàn)的，靠這些攝像頭和毫米波雷達最終將數(shù)據傳送至中央處理器來進行一系列邏輯判斷，從而實現(xiàn)領航輔助駕駛功能。
系統(tǒng)算力
除此之外，蔚來還是最先搭載千兆以太網絡作為內部傳輸總線構架的汽車公司之一，強大的網絡算力不僅為智能駕駛、智能座艙，以及智能網關提供了高性能算力，還為整車構成了強大的“神經網絡”。
而且整車中最核心的智能網關、智能座艙以及智能駕駛系統(tǒng)，從硬件到軟件到應用層都是蔚來自研。下一代自動駕駛域控制器ADC采用英偉達ORIN芯片，中央顯示控制器單元采用高通8155芯片。
此外，蔚來ES8在今年的慕尼黑車展上還被作為Mobileye的第一款量產Robotaxi的基礎車型，這輛被魔改的蔚來ES8在傳感器配置上就搭載了兩套自動駕駛感知系統(tǒng)，一套基于激光雷達，一套基于攝像頭，兩套系統(tǒng)互不干擾，但又互為冗余，在最大程度上保證車輛感知環(huán)境的可靠性。
05 極狐阿爾法S-華為HI
 
 
在眾多自動駕駛汽車中，要說哪一款汽車是國人最期待的，那絕對是首個搭載華為鴻蒙OS的極狐阿爾法S-華為HI，畢竟之前所有人都在期待華為牌汽車，雖然后來華為堅持不造車，但是大眾對華為的期待卻是絲毫不減。
就在10月25日，有消息爆料稱，極狐阿爾法 S-華為 HI 版將于第四季度開展小批量產交付，此則消息已經發(fā)出，在自動駕駛圈內可謂是一石激起千層浪。
據稱，ARCFOX 極狐今年與華為合作打造一款高階自動駕駛量產車 —ARCFOX 極狐阿爾法 S 華為 HI 版。該車搭載 3 個激光雷達以及眾多傳感器，可實現(xiàn)城市中自動駕駛，起步價 42.99 萬元。
感知層
此次即將交付的極狐阿爾法 S 華為 HI 版搭載智能高階自動駕駛系統(tǒng)，具有 400TOPs 算力。車身搭載 3 顆激光雷達、6 顆毫米波雷達、12 顆超聲波雷達、9 顆 ADS 攝像頭、4 顆環(huán)視攝像頭。其中標準版本可以實現(xiàn)高速公路自動駕駛，42.99 萬元的頂配華為 HI 高階版能實現(xiàn)城區(qū)高階自動駕駛、代客泊車能力。
控制芯片
ARCFOX 極狐阿爾法 S 華為 HI 版搭載鴻蒙 OS 智能互聯(lián)座艙，具有 21.69 英寸一體式超清大屏，支持 3840*720 分辨率、180PPI 顯示精度。車內座艙搭載麒麟 990A 芯片，具有 3.5TOPs 算力，支持 5G 網絡連接。
文章來源：
1. 《一邊被監(jiān)管調查，一邊秀技術肌肉，特斯拉自動駕駛下的是什么棋？》-財經新媒體
2. 《一文看懂特斯拉、理想、蔚來、小鵬智能化技術布局差異》-智駕最前沿
3. 《NGP要入城，小鵬汽車加速智能駕駛布局》-中國汽車報網（王琨）
4. 《自動駕駛之小鵬篇——“最懂中國”的自動駕駛科技公司》-車牛網
5. 《蔚來、小鵬、理想自動駕駛能力的縱向演進與橫向比較》-汽車電子與軟件
6. 《北汽藍谷：公司極狐阿爾法 S-華為 HI 版將于第四季度開展小批量產交付》-IT之家（問舟）
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