《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

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《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代Volvo XC90將於2022年上市,初期目標為「高速公路全自動駕駛」而且涵蓋夜間與惡劣天候,不過Level 3自動駕駛肇事責任依然在駕駛人身上,所以別妄想「開車+睡覺」這種事!圖為現行款XC90

此系列報導第二回合提到《固態光達》,事實上目前已經進化成《光達晶片》,成本預估可以降低至500美金以下,符合市售車的採購條件,但問題是比起傳統機械式光達,固態光達算得上是「無懈可擊」?其實不然,事實上固態光達已經掀起世界大戰,比規格、比價格、比可靠,但最終問題在於~沒有任何一個產品稱得上是完美!而且Volvo必須經過長久的測試與評估,才能決定要用哪一種產品,因為這關係到Level 3自駕系統的可靠性,至於Level 4並非現在的佈局,短時間也不會出現在大改款XC90身上,至少明年還不會。但是全新XC90如能穩穩地將Level 3做好,其實已經贏過對手非常多了。

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《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲Volvo光達供應商Luminar的固態光達長這樣,相信未來XC90車頂前方大概也是像這樣。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲光達類型與等級非常多,而且早已做成晶片,手機也經常使用光達,輔助照相機快速對焦。圖為Apple iPhone 12 Pro

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲將陣列光達做成小小晶片,便於安裝在車輛任何部位,這是自駕系統長期目標,但量距、角度、成本仍須克服。圖片來源:statnano.com

量距  角度  成本  安全

那麼現階段固態光達的弱點在哪?因為體積大幅縮小,雷射光功率不可能做得太大,因此第一個問題就是偵測距離(量距)不夠遠,以Ford、GM對於自動駕駛系統光達的要求標準,量距必須達到250公尺以上,相信Volvo的標準不可能低於Ford,但是目前多數固態光達的量距僅100~200公尺,光這一點,Volvo想要找到合適的光達供應商就非常困難,此外還必須仰賴「超廣角、標準、望遠」三種光學鏡頭輔助,彌補目前光達於角度與量距之不足。

再者,固態光達沒有機械旋轉機構,所以一大限制就是掃描角度限制,目前比較好的產品掃描角度大多為90~120度,但量距相對受限,未來XC90所使用的光達掃描角度約60度,據信是為了量距必須犧牲角度。此外,因光達是「色盲」,看不到顏色與明暗對比,無法分辨紅綠燈號、交通號誌、柏油路上的標線或轉彎記號,因此仍須光學鏡頭輔助,沒有任何一種感測系統是萬能的。但不可否認,光達對於遠距離目標物的解析能力遠高過光學鏡頭,而且不受黑夜影響,也不容易受到雨霧雪等干擾。

此時讀者可能有疑惑~固態光達掃描角度如果只有90~120度,那麼不就無法應用在Level 4以上的自駕系統,因為L4以上須要360度立體影像才安全。事實上傳統機械式光達確實利用此點攻擊固態光達廠商,但是這問題其實不難克服,那就是用「四個固態光達」來涵蓋360度的偵測範圍,只是電腦運算速度要夠快,否則無法即時處理龐大的影像資訊。

此外固態光達還必須注意「雷射光害」問題,傳統機械式光達採用旋轉掃描,雷射光不容易對人眼造成傷害,但是固態光達乃是持續對前方發射雷射光,猶如方陣快砲一般,很容易射入對向車駕駛與行人的眼睛,尤其當滿街車輛都配置固態光達時,雷射光害問題絕對會很嚴重!因此車用光達還有一個限制就是必須採用人眼安全波長1550nm以上之雷射光源,最好是明文規範禁止使用940nm雷射光,但製造成本會相對提昇,量距也可能受限。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代XC90的光達偵測距離與範圍示意圖,遠距解析度高但量距仍不夠遠、角度也不夠大。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代XC90的光學鏡頭偵測距離與範圍示意圖,包含車身四只超廣角魚眼鏡頭,以及車頂前方的「廣角、望遠」雙鏡頭,此外還有左右後視鏡廣角鏡頭。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代XC90的毫米波雷達偵測距離與範圍示意圖,前方偵測距離接近300公尺。

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▲下一代XC90的超音波雷達偵測距離與範圍示意圖

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(三)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代XC90所有感應裝置的偵測距離與範圍示意圖

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但講了這麼多,最終大改款XC90所使用的光達是Volvo自己做的嗎?當然不是,Volvo的事業版圖還沒有這麼大,其實Volvo乃是採購美國廠商Luminar的產品,而Luminar汽車線客戶也不只有Volvo,其它還包括《Tesla》!這是很不尋常的事,因為馬斯克曾放話:False and foolish = HD maps and LiDAR。意思就是「虛假和愚蠢=高清圖資和光達」。

馬斯克任為使用車載光達很蠢,這並非空穴來風,因為Tesla擁有地表最強大的行車影像分析系統,旗下市售車款也擁有業界最強光學鏡頭,此外Tesla還擁有以GPU為基本架構的AI人工智慧影像邏輯超級電腦,簡單說就是光學鏡頭只要捕捉到任何蛛絲馬跡,就能立即判斷並做出反應,並能通盤規劃整體行動,而且能從錯誤中不斷學習與成長。

馬斯克的目標,乃是不須要GPS、高清圖資、光達、雷達,僅靠光學鏡頭就能完成自動駕駛程序,一如人走路那般輕鬆自然,因為「人」身上也沒有GPS和光達!這無疑是「圖像萬能」理論,但未必行得通,因為人在起大霧時也會迷路、在黑暗中也會掉落水溝、登山客也要靠地圖+指北針或使用GPS導航,即便光學鏡頭的極限遠超過人眼,但依然有物理極限的存在。事實上,目前光學鏡頭對於路旁的透空的大水溝、懸崖、坍塌等行車危機,就不一定能精確辨識。

結論是~即便Tesla靠光學鏡頭可以達成99%的自駕精確度,但最後的「1%」還是要靠光達完成,並且同步進行「雙重確認」動作,確保光學影像分析100%判斷正確,不容有任何錯誤的存在。畢竟光達的掃描距離、解析度、物件分析速度、惡劣環境適應能力都是光學鏡頭所欠缺的,就算用上10顆鏡頭依然抵不過一顆光達。舉個爛例子~5星主廚炒工再好,也不可能用炒鍋做出一盤炸雞!

話說回來,Volvo同樣會應用光達+光學鏡頭進行雙重影像分析與確認,此外還會加入遠距毫米波雷達「買第三個保險」!當然還會配合超音波雷達進行近距離物體精確量測,大致上有四種不同性質的偵測硬體,如果有必要,相信Volvo還會加入更多。

最後,必須說明一個重點,那就是戴資穎所使用的羽球拍,各國好手也都買得到,但拿下世界冠軍的關鍵從來不在球拍上!Volvo深知此點,因此另創一家Zenseact公司,專門進行自駕領域軟件開發,包括硬體及系統間的整合,此外並仰賴GPU顯示卡研發大廠NVIDIA的技術,加速光學與光達影像的處理速度與整合工程,初期目標為高速公路全自動駕駛,除了基本的速度控制與車道居中,其它還有自動換道、危機處置、交流道導引,雖然中國電動車廠已有類似壯舉,已在北京到廣州之間的高速公路上測試完畢,但是小鵬敢保證夜間與惡劣天候下依然精準可靠嗎?

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