攝像頭，毫米波，激光雷達，UWB，誰才是智能駕駛的關(guān)鍵？

百車全說

別人研究車，而我研究你！

前不久我們聊了理想L9（參數(shù)丨圖片） Livis，聊到它不再依賴傳統(tǒng)超聲波雷達，而是改用?UWB近場感知技術(shù)?，也簡單聊了聊它的一些優(yōu)勢，比如減少車身開孔，提升探測精度，能識別懸空物體。有網(wǎng)友就建議，要不你把車上的超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達、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，有沒有宣傳的那么強，能不能用大白話給說明白？

沒問題，但我還是先從UWB開始聊起。從今年開始你會發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)幾乎是標(biāo)配的超聲波雷達，卻開始悄悄減少了。不僅一些概念車上取消了超聲波雷達，就連剛剛提到的理想L9 Livis，作為一臺量產(chǎn)車一口氣取消了車身12個超聲波雷達開孔，好像這就是一個大的趨勢。

要知道，無論新能源還是燃油車的自動泊車、低速避障、倒車提醒，核心都靠超聲波雷達，你平時倒車時“滴滴滴”的提示音，本質(zhì)上就是它在工作。結(jié)果現(xiàn)在越來越多車企開始減少它的數(shù)量，甚至部分功能已經(jīng)不再依賴它，而是開始用UWB這種很多人以前根本沒聽過的技術(shù)。

超聲波雷達為什么開始被邊緣化？

我們先從超聲波雷達為什么開始被邊緣化聊起。超聲波雷達這個東西其實很老了，老到在燃油車時代就在用。它的工作原理特別簡單，說白了就跟蝙蝠差不多，發(fā)出超聲波，碰到障礙物之后再彈回來，通過時間差判斷距離。所以它特別適合低速近距離探測，比如倒車、側(cè)方停車、靠墻緩慢挪車，這種幾米范圍內(nèi)的感知是它的強項，更重要的是它便宜、穩(wěn)定、成熟，所以幾十年來一直是汽車標(biāo)配。

但問題在于，過去汽車對感知的要求其實很低。以前一臺車只需要知道，前面有沒有東西，后面有沒有東西，就行了。但現(xiàn)在的新能源車已經(jīng)不滿足于這個層級了，現(xiàn)在大家玩的是自動泊車、記憶泊車、離車泊入、窄路通行、自動召喚……甚至無人代客泊車，這時候超聲波雷達的能力就跟不上了，所以你會發(fā)現(xiàn)早幾年很多新能源車上的超聲波雷達越懟越多，說白了還是沒辦法，單體能力不足，那就以數(shù)量取勝。

超聲波雷達它最大的缺點是什么？第一，它只能測距離，但無法理解空間，“理解空間”是什么意思呢，比如一根柱子、一個垃圾桶、一只貓、一片塑料袋，在超聲波雷達眼里本質(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、斜坡、細小障礙物，都可能導(dǎo)致抽風(fēng)，很多人應(yīng)該都遇到過這種情況，明明旁邊什么都沒有，車突然瘋狂報警，或者明明快蹭到了，它卻呆若木雞。

更關(guān)鍵的一點是，超聲波雷達已經(jīng)跟不上現(xiàn)在新能源車的空間理解需求了。以前汽車需要的是障礙探測，現(xiàn)在汽車需要的是空間定位。這兩個東西聽起來很像，但其實完全不是一個概念，超聲波雷達的邏輯是，這里有沒有東西，頂多再加一個距離有多遠，而現(xiàn)在高階智能化更需要的是你、車、周圍環(huán)境之間，到底處于一個什么空間關(guān)系。

什么是UWB技術(shù)？

這時候，UWB開始上場了。那么什么是UWB技術(shù)？先看百科的定義：UWB近場感知，是一種基于超寬帶無線電信號的高精度環(huán)境感知方案。它能實現(xiàn)厘米級的測距精度，具備存在檢測、生命體征監(jiān)測甚至手勢識別等多維感知能力，其性能幾乎不受溫度、濕度等環(huán)境因素干擾。UWB能夠識別路牌或樹枝橫桿等1米以上的細小懸空物體，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UWB特別高科技？其實用大白話解釋，它就是一種特別精準(zhǔn)的近場定位技術(shù)。我估計很多人第一次聽到UWB，都是在數(shù)字車鑰匙上，前幾年就有車企宣傳自家車型用上了UWB鑰匙，它可以自動解鎖、無感進入、厘米級定位等功能，寶馬就是最早推動UWB鑰匙的車企之一，現(xiàn)在UWB鑰匙在新車型上已經(jīng)比較常見。

UWB鑰匙確實比藍牙鑰匙更好用，以前藍牙鑰匙的問題是，車知道鑰匙在附近，但不知道它到底在哪，所以經(jīng)常會出現(xiàn)人站在車邊但車沒反應(yīng)，或者鑰匙在家里但車以為你靠近了，以及人走到后備廂但尾門遲遲不開的情況，因為藍牙只能判斷在不在附近，但無法精確定位。而UWB鑰匙不一樣，UWB能做到厘米級定位，它不僅知道你來了，還知道你站在哪個方向、距離多遠、移動軌跡是什么。簡單來說，藍牙像“知道有人來了”，而UWB像“知道這個人現(xiàn)在站在左后門旁邊，距離車1.2米，正在朝尾門移動”，就是這么夸張。

但UWB能做的遠不止開個門這么簡單，剛才提到，新能源車現(xiàn)在越來越智能化，也越來越依賴空間理解，而這正是UWB的長處。比如無感解鎖功能，以前是你靠近車，它解鎖，現(xiàn)在是你靠近主駕，它只開主駕門，或者你走向后備廂，它自動打開尾門。再比如自動泊車功能，以前超聲波雷達是慢慢探，像盲人摸路一樣一點點摸，現(xiàn)在很多高端車型開始用視覺建圖+UWB定位，就比如理想L9Livis，攝像頭負責(zé)看見什么，UWB負責(zé)精確測距，整個邏輯已經(jīng)從簡單的試探變成復(fù)雜的視覺融合+空間感知，對周圍環(huán)境的理解能力高出了不止一個量級。所以UWB的運用，已經(jīng)從數(shù)字車鑰匙，變?yōu)檐囕v近場感知體系的一部分。

這也是為什么，很多車企開始減少甚至取消超聲波雷達，不是因為它完全沒用了，而是因為它已經(jīng)無法滿足更高階的智能化需求。尤其是理想、問界、蔚來、小鵬這些技術(shù)激進的新勢力車企，他們覺得未來真正重要的，不是增加一堆低精度傳感器以量取勝，而是通過高精度感知與復(fù)雜的算法相結(jié)合，讓汽車真正的去理解空間，所以UWB取代超聲波雷達只是第一步，并且我覺得不光是理想L9 Livis，往后越來越多的高端車型可能都會這么做。

但是，這里一定要強調(diào)一個容易被誤解的點：UWB不是來替代所有傳感器的。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解決近場感知的需求，尤其適合無感進入、低速避障、貼邊停車這類場景，而且還需要配合攝像頭才能完全發(fā)揮作用，它無法用來進行遠距離的感知，連最最普通的攝像頭都取代不了，更無法替代毫米波雷達甚至激光雷達。

不過，相較于超聲波雷達，UWB也并非全是優(yōu)點。如果沒那么高的需求，簡簡單單的超聲波雷達，其實就已經(jīng)夠用了，超聲波雷達雖然笨，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對于算法融合、空間建模和車輛控制邏輯要求也更高，成本并不只是多一個芯片、多幾行代碼那么簡單。

聊聊其他的傳感器？

說到這里，就可以順勢聊聊今天新能源車的整套感官系統(tǒng)了。我先給你樹立一個擬人化的概念，讓你先有一個大概的認識，現(xiàn)在一臺新能源車，其實越來越像一個人：攝像頭像視覺，超聲波雷達像觸覺，毫米波雷達像夜視能力，而激光雷達則像這個人在“拿著尺子瘋狂掃描世界”。

先說攝像頭，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在新能源車特別喜歡卷像素，800萬、1200萬，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，因為它最接近人眼。紅綠燈、車道線、行人、文字、交通標(biāo)識，這些都只能靠攝像頭識別。馬斯克一直認為人類開車靠眼睛，那么理論上汽車也可以，所以特斯拉的智能駕駛一直堅持純視覺路線，并且他們攝像頭玩得很溜。

但攝像頭的問題也很明顯，它特別怕環(huán)境變化，逆光、大雨、夜晚、濃霧、炫光，都會影響識別能力。原因很簡單，人晚上都看不清，更別說攝像頭。所以大多數(shù)車企都覺得只靠視覺其實風(fēng)險很高，純視覺自然也不是當(dāng)下智能駕駛的主要發(fā)展方向了。

這時候毫米波雷達就出現(xiàn)了，毫米波雷達最大的特點，在于它有夜視能力，它通過電磁波探測目標(biāo)，對天氣不敏感，雨雪、大霧、黑夜都能工作。并且它非常非常穩(wěn)定，而且特別擅長測速度和距離，所以高速ACC、自適應(yīng)巡航、AEB主動剎車都很依賴它，在激光雷達普及之前它就是最厲害的輔助駕駛傳感器。但它的問題也很明顯，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，說白了雖然有夜視能力，但視力實在是不咋地。不過，現(xiàn)在最新的4D毫米波雷達，在性能上已經(jīng)接近32線激光雷達的等效能力，甚至有一些還可以通過算法的優(yōu)化實現(xiàn)接近64線激光雷達的等效能力。

接下來，聊聊激光雷達。這個東西其實特別好理解，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)反射時間建立三維地圖。所以它最大的價值不是看見什么，而是精準(zhǔn)測距+空間建模，它能知道前面有什么、多遠、輪廓是什么樣，它把汽車對于空間的感知與理解提升到了一個新的層次，把汽車從輔助駕駛帶入了智能駕駛的階段。

但激光雷達的問題也很現(xiàn)實：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)在新能源車智能輔助駕駛的功能越來越多，對空間理解要求越來越高，導(dǎo)致很多車型裝了不止一顆激光雷達，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、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，所以燃油車上基本看不到，因為沒有電氣架構(gòu)支撐，沒有電力自然沒有算力。

接下來又出現(xiàn)了固態(tài)激光雷達，早期激光雷達最大的問題是體積巨大，因為里面有360度機械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是掃描范圍非常廣，但缺點是貴、大、容易壞，并不適合放在汽車上。所以汽車行業(yè)開始推進激光雷達固態(tài)化，盡量減少機械結(jié)構(gòu)，讓它更小、更穩(wěn)定、更美觀。目前半固態(tài)激光雷達是車用主流，分為轉(zhuǎn)鏡式，內(nèi)部有一個小鏡子高速擺動，和MEMS微振鏡式，用微機電系統(tǒng)做出一個極小的振動鏡面，雖說機械結(jié)構(gòu)大幅精簡了，但車頂依然會有突起。

直到近年又出現(xiàn)了全固態(tài)激光雷達，徹底沒有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這么一來體積非常小，但由于探測距離短所以無法勝任前方主雷達，目前多用于側(cè)方和后方補盲。很多車企宣傳自己有3、4顆激光雷達，其實就是一顆單塔瞭望式的頂部半固態(tài)作為前方主雷達，剩下幾顆全固態(tài)專看側(cè)方和后方，負責(zé)應(yīng)對低矮障礙物的繞行、盲區(qū)的監(jiān)測以及低速極端場景。

最后這兩年還新出現(xiàn)了可變焦激光雷達，它主要是為了解決普通激光雷達的另一個缺點——看得遠就看不廣，看得廣就看不遠。如果把激光雷達比作相機，普通激光雷達只有一個固定焦段鏡頭，而可變焦激光雷達有長短焦兩個鏡頭，高速時重點看遠處，低速時重點看近處。最近車圈討論比較多的是華為的方案，華為之前提過遠近雙焦、可變掃描密度思路，高速把點集中到遠處，城區(qū)再鋪開，提高點云利用率。

結(jié)語

我們再把所有東西統(tǒng)一總結(jié)一下，其實今天要聊的并非單純UWB取代超聲波雷達這一樣，我想表達的是現(xiàn)在新能源車的發(fā)展方向，其實已經(jīng)不是誰傳感器最多了，而是誰最會融合這些傳感器，因為沒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，但細節(jié)差；激光雷達精準(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，從來不是某一種雷達，而是車企怎么把它們?nèi)诤掀饋怼?/p>

以前的傳統(tǒng)汽車靠機械理解世界，拼的是發(fā)動機、變速箱、底盤，現(xiàn)在汽車開始靠傳感器感知世界，拼的是“感知世界的能力”，未來的智能汽車，可能不再是誰馬力大、零百快，而是誰更能“理解環(huán)境、理解空間、理解人”。

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