传感器融合与自动驾驶

传感器融合与自动驾驶

多传感器融合

智能网联汽车，与自动驾驶有什么关系？

自动驾驶核心在于车，那智能网联系统又是什么呢？智能网联的载体也是车，但核心是需要连接的网络。一个是汽车内部的传感器和智能控制系统构成的一张网络，另一个是所有汽车连接、共享的网络。网联就是将一台车置身到一张大的网络之中，去交换重要的信息，比如位置、路线、速度等信息。智能网联系统的发展目标就是通过汽车内部传感器和控制系统的设计优化能够改善汽车的安全性和舒适性，使汽车更加人性化，当然终极目标是在实现无人驾驶。

上次说到自动驾驶汽车三大核心辅助系统：环境感知系统、决策与规划系统和控制与执行系统，这也是智能网联汽车车辆本身必须解决的三大关键技术问题。

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环境感知系统在智能网联系统里面扮演什么角色？

什么是环境感知技术，主要包含哪些内容？

环境感知主要包括三个方面：传感器、感知和定位。传感器包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达以及超声波，不同传感器被安置在车辆上，分别发挥着采集数据，识别颜色、测量距离等作用。

 

 智能汽车要想采用传感器获得的数据去实现智能驾驶，通过传感器获得的数据必须经过（感知）算法处理，汇算成数据结果，实现车、路、人等信息交换，使车辆能够自动分析车辆行驶的安全还是危险状态，让车辆能够按照人的意愿实现智能驾驶，最终替代人来做出决策和无人驾驶目标。

那这里就会有个关键技术问题，不同传感器发挥的作用不同，多个传感器扫描到数据如何形成一个完整的物体图像数据呢？

——多传感器融合技术

摄像头的作用主要是识别物体颜色，但会受阴雨天气的影响；毫米波雷达能够弥补摄像头受阴雨天影响的弊端，能够识别距离比较远的障碍物，比如行人、路障等，但是不能够识别障碍物的具体形状；激光雷达可以弥补毫米波雷达不能识别障碍物具体形状的缺点；超声波雷主要识别车身的近距离障碍物，应用在车辆泊车过程中比较多。要想融合不同传感器的收集到外界数据为控制器执行决策提供依据，就需要经过多传感器融合算法处理形成全景感知。

什么是多传感器融合(融合算法处理），主要有哪些融合算法？

多传感器融合基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，将各种传感器进行多层次、多空间的信息互补和优化组合处理，最终产生对观测环境的一致性解释。在这个过程中要充分利用多源数据进行合理支配与使用，而信息融合的最终目标则是基于各传感器获得的分离观测信息，通过对信息多级别、多方面组合导出更多有用信息。这不仅是利用了多个传感器相互协同操作的优势，而且也综合处理了其它信息源的数据来提高整个传感器系统的智能化。

 

 多传感器数据融合概念最早应用于军事领域，近年来随着自动驾驶的发展，各种雷达运用于车辆做目标的检测。因为不同的传感器都存在数据准确性的问题，那么最终融合的数据该如何判定？比如激光雷达报告前车距离是5m，毫米波雷达报告前车距离是5.5m，摄像头判定前车距离是4m，最终中央处理器该如何判断。那就需要一套多数据融合的算法来解决这个问题。

多传感器融合的常用方法分为两大类：随机和人工智能。AI类主要是模糊逻辑推理和人工神经网络方法；随机类方法主要有贝叶斯滤波、卡尔曼滤波等算法。目前汽车融合感知主要采用随机类融合算法。

自动驾驶汽车融合感知算法课程主要采用卡尔曼滤波算法，利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法，目前解决绝大部分问题都是最优、效率最高的的方法。

 

 

 多传感器需要进行融合算法处理，企业相应就会需要融合感知类的算法工程师去解决多传感器融合的问题，融合感知类的绝大多数的岗位要求都是需要能够掌握多种传感器的工作原理及信号的数据特征，能够掌握融合算法进行软件开发以及传感器标定算法能力以及点云数据处理、深度学习检测算法等等。

环境感知的的第三部分内容——定位（slam）

Slam叫做同步定位和制图，是假设场景是静态情况下通过摄像机的运动来获取图像序列并得到场景3-D结构的设计，这是计算机视觉的重要任务，摄像机获得的数据经过算法处理也就是视觉slam。

环境感知定位方法除了视觉slam，还有激光雷达slam、GPS/IMU和高精地图。这些传感器获得的数据都是需要经过算法的处理才能形成数据结果为自动驾驶决策提供位置信息依据。

所以想要从事环境感知方向的工作，不仅可以选择融合感知算法岗位，还可以选择slam方向。选择转岗感知算法类工作也是个不错的选择，专业热门，薪资高，当然入门学习相比运动控制算法工程师课程需要一定的高等数学基础，课程难度中等。

多传感器融合算法，目前不仅仅应用在自动驾驶领域，还应用在机器人领域，对于就业来说是个一大的契机。

大疆会砸到华为吗？

自手机业务被打压后，华为将目光瞄准了智能汽车的新赛道。凭借ICT行业（信息与通信技术）的优势，无论是智能辅助驾驶系统，还是智能座舱，华为研发起来都得心应手。

就在前不久，华为加持的问界M5创下了一项纪录：87天，累计销量破万，成为新势力最快破万的单一车型。

实际上，市场上涉足软硬一体的企业，除了华为，国内还有一家企业有着出色的技术储备，就是大疆。

大疆创始人及CEO汪滔为人低调，但也从不掩饰自己的骄傲，经常会脱口而出别人没说过的话，甚至是不敢说的话。比如，这个理工男称“这个世界太笨了，笨得不可思议。”；“世上没有一个人真正佩服，伟大如乔布斯，也只是欣赏而已。”

 

 

 大疆创始人及CEO汪滔（图源：网络）

但这样一个狂妄的人也有例外，曾在一个访谈节目上说自己最佩服的企业家是任正非，因为其他都是商人。

从气质上看，华为与大疆，有很多共同点。两家都是成立于深圳的中国公司，没有上市计划，且被美国制裁。一家拼杀成全球通信设备巨头，另一家成长为全球商用无人机市场领头人。

作为任正非的“小迷弟”，汪滔也做出了一个共同的跨界选择——不直接造车，而是为车企提供软硬一体的解决方案。首款搭载大疆车载系统的新能源车型也即将上市。

昔日的“偶像”，如今成为了对手。从天空降到陆地，大疆能否复制无人机的经验，在智能汽车赛道找到属于自己的一片疆土？

从“天空”降到“陆地”

与华为相似，大疆也常被人问到，“为何不上市？”要知道，无人机赛道火爆多年后，已有纵横股份、中航无人机、极飞科技等选手摘下了IPO的果实。

但作为无人机领域的霸主，大疆在2018年拿了10亿美元融资后却似乎没有IPO的意思，任凭投资人干着急。

曾几何时，美国想要打压大疆，结果发现找不到比大疆更好的无人机。外媒曾评价大疆的设计水准与iPhone 6、特斯拉ModelS在一个段位。凭借快速的迭代和良心的定价，大疆让对手们望尘莫及，全球市场份额常年在七到八成。

大疆在无人机领域的唯一对手恐怕就是自己了，但人无外患，必有内忧。摆在大疆面前的现实是，营收结构太多单一，汪滔曾在2016年所预言，大疆的收入到200亿也就封顶。

头顶“天花板”的大疆，太需要在别的领域“开疆拓土”，而只有汽车这个万亿级市场，才有望担起“第二曲线”成长的重任。

 

 

 图源：大疆车载官方

2021年上海车展上，大疆斥资拿下一块为数不多的大型展台，展台左侧是全球顶级汽车零部件供应商法雷奥，右侧是成立7年的激光雷达公司速腾聚创，以此正式官宣成立大疆车载业务。

当时，五菱与大疆曾公布过宝骏KiWi EV大疆联名款，对外宣布双方达成战略合作，聚焦智能驾驶领域，预计2021年内上市。但在那之后，双方联名款的新车一直未能上市，直到近日才正式官宣。

 

 图源：IC Photo

据悉，搭载大疆系统的车型是上汽通用五菱子品牌宝骏在2021年8月推出的Kiwi EV。这是一款微型电动车，匹配大疆智能驾驶系统后形成改进款，业内预估售价约在10万-15万元区间，符合宝骏“这是一款人人都买得起的智能汽车”的宣传定位。

虽然2021年4月才官宣成立大疆车载业务，但早在2016年，大疆就已经向汽车市场悄然进入。

 

 不过，大疆进军汽车领域之路并非一帆风顺，也走了不少弯路。

2017年，大疆尝试与车企合资成立智能驾驶公司“丰疆智能”，研发L4级自动驾驶农用机械，但在2019年底，大疆撤走了全部所持股份，原因无从可知；

同年，大疆尝试花2000万美元投资瑞典跑车公司柯尼塞格，双方在投资时制定了新能源汽车的造车计划，但后续合作则是不了了之。而2020年3月，恒大与柯尼塞格联合发布了首款新能源超跑产品。

为了寻找未来方向，大疆经历过多次内部组织架构的调整，也经历了高管离职潮，其中不乏研发部门的高管。

5年筹备，穿插了不少插曲，但总算大疆车载系统即将落地。

 

 图源：IC Photo

对大疆来说，无人机和车载都是智能机器人的落地场景之一，大疆此前在无人机领域在传感器、算力、算法软件和数据上积累了强大的实力，而这些技术是能够在自动驾驶赛道上再次复用。

从市场角度看，宝骏KiWi EV将是大疆的试金石，更是大疆转型的重要一环，合作参与程度类似于华为之于极狐；对宝骏而言，搭上大疆，与同门师兄弟五菱宏光MINI EV做出差异化，试图通过智能化加持提升单车利润。

手拿“低成本”王牌

虽然大疆跟随华为踏入了同一条河流，但两者有明显的区别。

大疆把之前无人机用过的“低价走量”的竞争策略，又搬来用在了智能驾驶业务上，这从首款合作车型为宝骏KiWi EV微型电动汽车上可明显看出，大疆要走一条“农村包围城市”的商业路径。

华为高举高打、高性能、高成本的华为高阶智能驾驶解决方案ADS，给北汽极狐阿尔法S提供的中央超算平台算力高达400Tops和800Tops，整车售价也超过38.89万元人民币。

因此，有业内人士将大疆称为智能驾驶Tier1中的“小米”。但这并不意味着大疆的产品不是高科技产品。

曾经有一位日本专家称，特地买了一台大疆无人机进行拆解研究，结果发现了一个目瞪口呆的事实，大疆无人机所用的零件加起来，成本也才100多美元，而成本只是售价的约2成。如果日本企业想要造出和大疆一样性能的无人机，成本至少要高出3倍。

 

 

 图源：网络

据悉，为了降成本，大疆车载撤掉了原有毫米波雷达产线，转交代工厂生产；毫米波雷达的芯片采购，也开始从德州仪器和英飞凌等国外供应商，转换到国产品牌。同时大疆把智能驾驶域控制器的算力也降至20Tops，这意味着微型车型也用得上。

产品层面，大疆车载提供“D80/D80+”、“D130/D130+”、智能泊车系统三套解决方案，前两者根据最高行驶速度命名，即最高速度为80km/h和130公里km/h，属于L2级高级辅助智能驾驶技术。

对于自动驾驶系统的研发路径，大疆方面曾称，大疆希望先优化L2级辅助驾驶体验，待L2级能在多场景中长时间使用，逐步减少人类驾驶员介入，并在法规、政策、基础设施上得到更多支持后，大疆的系统再往L3、L4升级。

这与市场上主流的自动驾驶厂商不同。诸如百度Apollo、小马智行、文远知行等厂商都选择直接研发L4级自动驾驶，积累足够数据和测试里程后，再“降维”到L2级为主机厂提供解决方案，从而实现商业化。

 

 图源：大疆车载官方

据悉，此次宝骏KiWi EV使用的是大疆D80方案，这套方案主要包括：1个前视双目摄像头、4个环视摄像头、5个毫米波雷达。这套配置可以满足L2-L3级智能驾驶。大疆相关人士称，“D80系统可以实现OTA，还支持车道保持、近距离加塞应对、智能避障等功能。”

从交付时间看，大疆智能泊车产品P100也将于2022年交付，智能驾驶升级版本D80+和D130+将于2024年实现交付。智能泊车升级产品P1000将于2025年交付。

除了在内部组建一个千人左右的团队，即大疆车载外，大疆还在内部孵化了专注于激光雷达量产的独立公司——览沃科技Livox。这也与华为的商业模式有着异曲同工之妙，既提供全栈智能驾驶方案，也提供相关硬件。

在时间轴上，大疆Livox车载激光雷达要早于华为激光雷达实现量产。2021年，能基本满足过车规、大规模稳定交付、低成本三个条件的激光雷达企业少之又少。Livox是车企核心选择之一，小鹏就选择了Livox作为首家合作伙伴。

 

 大疆Livox首款车规级激光雷达HAP（图源：大疆车载官方）

激光雷达巨头Velodyne早期生产的64线机械激光雷达售价高达8万美元，而Livox在CES 2020上推出的Horizon和Tele-15两款产品直接将售价拉低至6499元和8999元，但却可以分别达到64线和128线机械式激光雷达的效果。

据业内人士分析，大疆拥有造车的软硬件储备，其生产研发优势，主要表现在电机精准调控技术及自动化产线。同时，大疆在规模化硬件生产及供应链整合方面的经验，可以帮助其避免在软硬件开发初期出现成本过高的问题。

无论是大疆车载，还是大疆Livox车载激光雷达，“低成本”是大疆手上一张差异化王牌，但至于这张牌打出的效果如何，仍需要多方面的考验。

“小火慢炖”的突围

有分析人士评论，大疆的激光雷达方案是个“冒险之举”。

具体来说， Livox使用的是“非重复扫描技术”，旗下Mid系列、Horizon系列和Tele系列均采用双楔形棱镜方案。

如果车企要使用Livox的激光雷达，就必须重新研发算法进行适配，这导致Livox的方案对前期推广非常艰难。

 

 大疆Livox首款车规级激光雷达HAP（图源：大疆车载官方）

目前，小鹏旗下只有P5一款车型搭载Livox HAP，后期两款车型G9和P7都是搭载速腾聚创的MI激光雷达。此外，蔚来选择图达通、理想选择禾赛、飞凡选择Luminar、阿维塔选择华为……

激光雷达在2022年上车的比例越来越高，可最先上车的大疆，逐渐掉队了。

“虽然大疆Livox的双楔形棱镜方案有了一定的价格优势，但多少有点水土不服。”激光雷达从业者陈辉（化名）对车市物语称，”目前更适合像测绘这种对扫描精度要求高、时效要求低的应用场景，Livox最初的激光雷达产品就是主要面向测绘、工业、安防等市场，但这对于高速行驶的汽车来说，仍有一定的局限性。”

不过，目前有多方消息传言称，大疆Livox正在研发其下一代激光雷达，大概率将不采用现有双楔形棱镜方案，将完全面向车载开发，但官方仍未披露相关消息。

“大疆虽然可以把无人机的应用场景复制到自动驾驶领域，但难度也很大。想要做好，不亚于重新研制一款‘精灵’产品。”陈辉说。

近几年，互联网、科技巨头纷纷入局智能驾驶，赛道越来越拥挤，华为、百度、小米等都是这条赛道上的重磅玩家。

 

 图源：IC Photo

华为的野心更是要“挑战30万辆的销售目标”。余承东的嘴里时常可以听到“碾压”、“秒杀”、“超越”、“第一”等词汇，惹得何小鹏都忍不住“想扔个鞋子上台”。

虽然言语之词引来争议，但去年至今，与华为合作的赛力斯SF5、问界M5、极狐阿尔法S、阿维塔11等多款关联车型也吸足了眼球。

除了已经官宣与上汽通用五菱宝骏合作外，低调的大疆还没有其他头部车企定点客户，唯一的潜在客户就是大众。大众汽车中国CEO冯思翰曾表示，公司正在与大疆在视觉信息处理领域合作研发基于各种场景的自动驾驶技术，计划于2023年至2024年搭载上车。

 

 上海车展上，大疆总裁罗镇华与大众汽车集团（中国）CEO冯思翰会面交流（图源：大疆车载官方）

事实上，目前不少主流车企都自研自动驾驶系统，小鹏的XPilot、蔚来的NIO Pilot、理想的AD Max都已经有较为成熟的技术积累。

大疆在为车企提供智能驾驶解决方案合作进度，要慢于“跨界”做一级供应商的华为，以及其它竞争对手。

以前在无人机地盘上，大疆从不担心招人，汪滔甚至直言“优秀的人都会来这里，不来的人，都是不优秀的”。这种对人才的“傲慢”自进入自动驾驶赛道后少了一层光环。

近期，车企对自动驾驶人才求贤若渴，人才断层造成招聘市场上出现企业工资倒挂、行业抢人才的内卷现象。据知情人透露，“大疆很少给新人期权股票，也没有公布上市计划。”这些或导致大疆的对高级人才吸引力不足。

 

 

 图源：大疆车载官方

与造车新势力被资本养大的不同，大疆“造车”是直接用现金流去做，正如汪滔曾给新员工寄语那般，“大疆是一方净土，只有纯粹的创业和为梦想而生的艺术家”。

可随着竞争对手的不断加大筹码，有着乌托邦情怀的大疆可能也要转变思路。

智能驾驶将是一场持久战，也是对所有智能驾驶玩家的长期考验。保持着“小火慢炖”步调的大疆，能否如无人机那般“闷声发大财”还有待市场考验，但大疆的入局必能让智能汽车市场的竞争更加激烈和精彩。

 

 

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