它来了，它来了，带激光雷达的量产车来了！马斯克您怎么看？

　　全球第一辆真正买得到的 L3 级自动驾驶量产车，正式上市了。
　　2021 年 3 月 5 日，本田正式发售了搭载 5 个激光雷达、具备 L3 级自动驾驶能力的量产车型 Legend Hybrid EX，含税价格为 1100 万日元（约合 66.4 万人民币）。目前，该车型限量生产 100 台，以租赁形式在日本本土销售，租期为 3 年。
　　这使得 Legend Hybrid EX 成为全球第一辆通过当地法规认证、允许正式上市销售、具备 L3 级自动驾驶的车型。当前市面上汽车的自动驾驶水平，普遍为 L1 和 L2 级别。一些车厂比如特斯拉，能实现 L2.5 级。
　　从 L2 到 L3，是自动驾驶技术质的飞跃。两个级别最大区别在于，是否需要人类驾驶员时刻盯着路况。2017 年，奥迪曾宣布 A8 车型将配备激光雷达传感器和 L3 级自动驾驶，但由于没有通过各国法律法规的准许，至今消费者都体验不到该车型的 L3 级自动驾驶功能。
　　Legend Hybrid EX 的 L3 级自动驾驶技术名为 HONDA Sensing Elite，是在 HONDA Sensing 基础上升级而来。新增加的功能包括 Traffic Jam Pilot（交通拥堵导航）、Hands off（从方向盘上移开双手，获得了日本的交通许可） 和 Emergency Stop Assist（紧急停车辅助）。
　　传感器配置方面，这款车型安装了 5 个激光雷达、5 个毫米波雷达、2 个前视摄像头和 12 个超声波雷达。其中，激光雷达搭载在量产车型上，尤为引人关注。
　　事实上，不止本田，在 L3 级自动驾驶用不用激光雷达这个问题上，大部分车厂都做出了肯定的回答。
　　自 2020 年中，陆续有车厂宣布配备激光雷达的高端车型或技术路线：传统车厂有奔驰（S 级）、宝马（iX）、沃尔沃（XC90）、雷克萨斯（LS 系列）和长城汽车（咖啡智驾战略）。新造车势力有小鹏汽车（代号 D55）、蔚来（ET7）、智己汽车和哪吒汽车。这些车厂搭载激光雷达的车型，大部分都计划在 2021 至 2022 年间上市。
　　唯有特斯拉依然坚持纯视觉方案，不用激光雷达。其 CEO 马斯克曾公开表示：＂激光雷达是个愚蠢的解决方案，谁依赖激光雷达谁就完蛋＂（Lidar is a fool．Anyone relying on lidar is doomed）。
　　激光雷达和纯视觉的分歧在哪？
　　激光雷达和纯视觉方案的分歧点，出现在车辆的＂感知＂环节。回想一下人类开车的过程，抽象出来共有三步：1. 感知车辆前进路线和周围环境；2.根据环境在大脑中做出决策；3.执行刚刚做出的决策。
　　在感知环节，自动驾驶系统通常会用到四种类型硬件：毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达和摄像头。它们各有优缺点，在自动驾驶方案中，适用于不同的任务。
　　毫米波雷达的原理是发射毫米波段的电磁波，利用障碍物反射波的时间差确定障碍物距离，利用反射波的频率偏移确定相对速度。毫米波雷达的优点是穿透雾、烟和灰尘的能力较强，除了大雨天都能稳定运行，缺点是分辨率偏低，无法分辨探测目标是什么。
　　和毫米波雷达原理类似，但超声波雷达发射的是超声波，通过计算反射回来的时间差，最后换算成距离。这种传感器最大的优势是低成本，单个超声波雷达售价仅为数十元，一套自动泊车系统的硬件成本不到 200 元。相比之下，毫米波雷达售价要到千元级别。但它的缺点也很明显，发射距离不远，通常用于短距离测距。
　　激光雷达发射的是激光束，通过测量反射信号的到达时间、强弱程度等参数，确定目标的距离、方位、运动状态和表面光学特征。其优点是，探测精度更高，不受光照影响，可全天时工作，能快速复建出 3D 模型。但其缺点也很明显，成本相对高昂，且对气象条件要求严格，极端天气下无法使用。
　　摄像头优点是分辨率高，且成本相对较低，但依赖于强大的深度学习算法来识别物体。在逆光、暗光或恶劣天气下，摄像头也会暴露出很大的短板，基本不可用。
　　（图片来自 Livox）
　　依靠毫米波雷达、超声波雷达和摄像头三种类型传感器，很多车厂都做到了 L2 级自动驾驶，比如特斯拉、凯迪拉克、宝马、奔驰、沃尔沃、日产。
　　自动驾驶分级最权威的是 SAE（国际自动机工程师学会）版本。按照 SAE 的分级，L2 称之为＂部分自动驾驶＂（Partial Automation)，要求同时实现 ACC（自适应巡航）和 LKA（车道保持辅助），但依然需要人类驾驶员时刻盯着驾驶环境，以备在出现紧急状况时随时接管。
　　L3 级是＂有条件自动驾驶＂（Conditional Automation），人类驾驶员已经不需要时刻盯着驾驶环境，汽车可以自动超车、自动变道。但在发生紧急状况时，汽车依然会通知人类驾驶员接管。
　　可见， 从 L2 跨越到 L3，最大区别在于，人类驾驶员是否需要时刻盯着路况。要实现 L3 级，要求汽车拥有更加出色的感知能力，可以替代人类实时监测驾驶环境。
　　大量的实验和数据已经表明，光靠摄像头、毫米波雷达和超声波雷达，不足以让汽车拥有 L3 所需的感知能力。如上所述，4 种传感器硬件各有所长，摄像头分辨率高，能通过算法来实现物体识别，但测距精度弱，而且在弱光和黑暗环境下适应性差。而激光雷达测距精度高，在弱光和黑暗环境下性能更佳，能弥补摄像头的不足。
　　想做 L3 级自动驾驶方案的厂商，基本都增加了激光雷达来感知外界环境。 激光雷达与纯视觉看似存在争论，但大部分车厂的自动驾驶技术路线里，本来就有激光雷达的存在，只有特斯拉坚持不用。
　　马斯克认为，既然人类可以通过视觉收集信息、大脑处理信息的方式进行安全驾驶，那自动驾驶也能。这种技术路线倒也很符合他对＂第一性原理＂的追求。他直白地宣称＂激光雷达就像是人类身上的阑尾＂、＂即使（激光雷达）完全免费，也不会用它＂。
　　目前，特斯拉的感知传感器配置包括 8 个摄像头、1 个前置的毫米波雷达和 12 个超声波雷达。自 2016 年起，特斯拉旗下车型都配备了这套传感器，或者类似的版本。
　　依靠这套传感器配置，再加上一颗自研的 FSD 芯片，特斯拉迭代了 Autopilot 2.0 和 Autopilot 3.0，通过 OTA 推送了 NoA（按导航辅助驾驶）和 FSD（全自动驾驶）功能（仍在测试期），让其自动驾驶水平到达 L2.5 级。
　　不过，特斯拉的自动驾驶方案曾惹出过几次祸端。2020 年 6 月，一辆开启了自动驾驶功能的特斯拉，在台湾一段高速公路上，撞上了已经侧翻在路上的白色货车。车主本以为车辆遇到障碍物会自己停下来，但没想到它以 110 公里/时的速度，径直撞上了前面的货车。
　　《每日经济新闻》援引武汉理工大学汽车工程学院副教授杨胜兵报道，摄像头有天生的缺陷，当有较强的反光，或者以白色为基调的物体时，可能会判断成云朵甚至认为没有障碍物。特别是在强光线下，特斯拉这套方案的缺陷比较明显。即使特斯拉还配备了毫米波雷达，但受限于感知距离较短，如果车速过快，系统也无法迅速响应。毕竟算法也要花费时间，需要留有足够的时间去做调度和反应。在这次事故之前，处于自动驾驶状态下的特斯拉，还曾于 2016 和 2019 年发生过两起事故，都是撞上了白色卡车。
　　前段时间，特斯拉在无人墓地感应到行人的视频，又一次将其送上风口浪尖。《财经》援引地平线机器人一位算法技术专家报道，看见 ＂幽灵＂ 属于无中生有，基于深度学习的算法会存在这种问题，并且在当下的技术水平下无法避免。这种算法缺陷并不是代码执行效果不佳，而是一种目标检测的基本缺陷。在这种技术路线下，才会需要多传感器融合来取长补短。
　　成本下降，激光雷达或迎上车潮
　　激光雷达要真正搭载于量产车型上，有一个门槛要跨越——成本。比如，激光雷达领军企业 Velodyne 2014 年的型号 HDL-64，售价高达 7.5 万美元。唯有不计成本研发自动驾驶技术的公司，才会购买。而需要考虑量产成本的汽车公司，面对这个价格直接劝退。这也是特斯拉不用激光雷达的原因之一。
　　但随着厂商最近几年的努力，激光雷达成本逐年下降。激光雷达本身没有用到任何贵金属，成本主要源自于精密光学器件的研发，和有限的应用场景。因此，降低成本主要从提高研发技术和产量两方面来着手。
　　激光雷达的技术分类纷繁复杂，测距原理、激光发射、激光接收、光速操纵和信息处理，每个环节都有不同的技术路线。比如，按照测距原理分，可分为飞行时间法、三角测距法和基于相干探测的调频连续波（FMCW）。按照光束操纵分，可分为扫描系统和 Flash，其中扫描系统又可细分为机械式、混合固态和固态。
　　（激光雷达按光束操纵分类，图片来自国金证券研究所）
　　通过组合不同的技术，激光雷达的成本得以降低。据国金证券研究所总结，激光雷达的发展路线主要为固态化、芯片化和智能化。固态化是指，扫描系统逐渐去除转动元件；芯片化是将激光雷达各模块集成到芯片上，提高集成度，达到降低成本的目的；智能化是把 AI 算法前置到激光雷达上，在收集数据的同时，完成感知算法的实时计算分析。
　　其中，激光雷达固态化是降低成本的重要因素。早期激光雷达基本上机械式，虽然分辨率高、测距远，但失效时间短、体积大、成本高，通常为 Waymo 这种专门研发 L4 级别自动驾驶的公司所用，难以应用于真正量产车型上。
　　（Waymo 第一代自动驾驶汽车，头上顶着机械式激光雷达）
　　而完全固态的激光雷达，技术成熟度偏低，离量产还比较远。因此，技术成熟度高，成本又适中的混合固态激光雷达最有可能首先上车。混合固态是指，收发组件静止，只有扫描器存在机械运动。
　　据大疆孵化的激光雷达厂商 LIVOX 预测，2020–2023 年间，混合固态激光雷达的年出货量可达 10 万台，推动成本降低到 1000 美元。这正是业界普遍认可的、可前装量产的价格水平线。
　　（Livox 对激光雷达成本下降的预测图）
　　一边是升级到更高级别自动驾驶的需求，另一边是激光雷达成本下降。当需求和供应两边匹配上，就迎来了激光雷达上车量产的趋势。不过，这股趋势目前仍只是理论上的，各车厂只是公布了相关计划，真正上市销售的只有开篇提到的本田 Legend Hybrid EX。
　　激光雷达是为 L3 及以上级别自动驾驶服务的。奥迪虽然在 2017 年就公布了搭载激光雷达的 A8，但没有通过法律法规准许。消费者用不了 L3 级自动驾驶，那搭载激光雷达也就失去了意义。路漫漫其修远兮，车厂想要实现高级别自动驾驶，还有很长的路要走。