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浅谈——各大自动驾驶汽车的特点及技术

2021-10-27 00:50:20·  来源：全球智能汽车供应链  作者：陌世  
　
关于自动驾驶这个词，不容置疑它将是未来几十年内持续的热门话题，无论是对自动驾驶的各种设想，还是对自动驾驶各种质疑都不会暂停，从特斯拉义无反顾的入局；到
关于“自动驾驶”这个词，不容置疑它将是未来几十年内持续的热门话题，无论是对自动驾驶的各种设想，还是对自动驾驶各种质疑都不会暂停，从特斯拉义无反顾的入局；到雷军为小米汽车的激情宣誓；以及华为因自动驾驶项目三番五次地进行组织架构的调整，都证明了自动驾驶这潭很深。
今天我们就一起看看，目前市面上已经搭载自动驾驶系统的汽车都涉及到了哪些技术。
01 特斯拉
 
 
毫无疑问，特斯拉AutoPilot目前已经是自动驾驶这条新赛道一骑绝尘的领先者，只有提起自动驾驶必定会说到特斯拉，说到特斯拉也必定会提起自动驾驶，这两者几乎就要划等号了，日前，便有网友发布了一则视频，视频中一辆沪牌特斯拉在早高峰开启了自动辅助驾驶功能，而司机则是双手脱把闭目养神，这则视频一经发出就引起了无数人的关注和热议。
这位发布视频的网友表示：即便车辆有自动驾驶功能，也不能这么开。但是从此次事件也能看出，自动驾驶已经开始被广大汽车用户开始接受，毕竟在自动驾驶刚出现的时候，无数人是比较抵制的，始终认为将自动的生命安全交给机器掌控，是极其危险的事，而现在已经开始有用户开始相信自动驾驶，虽然这个相信有些盲目。
那么这个让用户敢放开双手的特斯拉就要运用了哪些技术？
 
 
纯视觉传感器
在自动驾驶的感知层上，一直存在纯视觉派和雷达派之争，而特斯拉便是纯视觉派的极致推崇者。
今年8月19日的特斯拉AI日，便是以自动驾驶为主题，在此次特斯拉AI日（Tesla AI Day）上不仅发布了超级计算机Dojo、自研AI训练芯片D1；还发布了自动驾驶纯视觉方案的最新进展；以及特斯拉机器人。
特斯拉在此次发布的自动驾驶纯视觉方案中提到，车辆将配备的八颗摄像头同时处理目标检测、交通标志识别、车道预测等等任务，车辆在行驶过程中可以实时对车道、环境4D建模。超级计算机Dojo和自研AI芯片D1，则会为特斯拉自动驾驶系统服务。
除此之外，特斯拉还优化了这份纯视觉自动驾驶解决方案，首先就是被称为HydraNets的结构，这主要是为了优化摄像头通过神经网络处理图像的能力。特斯拉纯视觉技术方案的工作原理是，采用车身自身的8个摄像头提供原始图像，再进行计算机视觉运算。
特斯拉AI高级总监Andrej Karpathy表示；特斯拉过去的FSD系统不够完善，单个摄像头的监测没有问题，但矢量空间不够。加上为了解决过去几年在使用自动驾驶套件时遇到的问题，特斯拉重新设计了神经网络学习，并利用多头路线、相机校准、缓存等来简化任务。要实现这样的能力来处理图像，必须运行至少50个神经网络，因此HydraNets结构诞生。
其核心意思就是，HydraNets拥有主干共享的结构优点，FSD系统的数据和训练速度都得到了提升，而其中值得一提的就是，特斯拉并没有配备高精地图，它的纯视觉技术方案能够让车辆实时感知、探测路况，直接绘制仿真地图。
今年5月份，特斯拉在北美发布的Model 3和Model Y的自动驾驶辅助系统AutoPilot，就放弃了使用雷达传感器，采用的就是纯视觉感知系统，因为特斯拉认为，纯视觉方案的干扰信号更少，系统收集到的数据更“干净”，有利于神经网络学习。而且，新款车型将搭载8个摄像头，探测范围能全面覆盖车身周围，自动驾驶系统的安全性不会因失去雷达而缩水。
自研软硬件
除了纯视觉的传感器，特斯拉还自研芯片、部分控制器、操作系统以及算法，其中的特斯拉E/E硬件已经发展成了“功能域”集中+“区域”控制器集成。自动驾驶及娱乐控制模块“CCM”蔚来整车的最高决策模块。
在整车自动驾驶域控制器+智能座舱域控制器基础上，率先进行区域控制器集成，将车身控制器划分为左、前、右三部分，节点就近接入，并集成部分ECU功能，但分布式控制器之间仍然采用传统汽车CAN/LIN总线进行连接。
芯片选择
特斯拉最早在Model S车型中搭载Mobileye Q3芯片；2016年，发布了基于英伟达Drive PX2计算平台的全新“HW2”传感器套件和Autopilot 2.0系统；2019年，公开自研的FSD芯片并开始走向智能化流程几乎全栈自研的道路，引领行业发展。
02 小鹏汽车
 
 
在10月24日，小鹏汽车举办了自己的第三届“1024小鹏汽车科技日”，在科技日上，小鹏其次从超级补能、智能驾驶、智能机器马和飞行汽车四个方面向大众分享了小鹏在智能汽车领域的探索和计划。
我们着重分析一下智能驾驶板块，据小鹏汽车自动驾驶副总裁吴新宙介绍，今年4、5月份开始，小鹏汽车就加大了对城市场景智能辅助驾驶的研发。为实现城市场景智能辅助驾驶的落地，XPILOT 3.5拥有首个可量产、且不依赖激光点云地图的厘米级城市定位能力，不仅采用基于视觉、高精地图、GPS、IMU、轮速仪的多传感器融合定位技术，更拥有更细颗粒度的城市高精地图静态信息+天级更新能力。据悉，城市NGP将于2022年上半年首批城市部分道路开放。
感知层
以小鹏的代表车型小鹏P7为例，小鹏P7 XPILOT 3.0系统搭载了13颗摄像头（前三目、4颗ADAS摄像头、4颗泊车360环视摄像头、1颗车内人脸识别摄像头、1颗行车记录仪摄像头）、5个毫米波雷达、12颗超声波雷达、双频高精度GPS，还支持高精度地图定位以及V2X技术。
其中正前方的前三目摄像头（安装在前挡风玻璃上的三颗摄像头）分别远程感知HFOV 28（窄视角向前摄像头，主要用于自动紧急刹车“AEB”，自适应巡航“ACC”以及前方碰撞预警）；中距感知HFOV 52（主向前摄像头，主要用于检测交通信号灯，AEB、ACC和车道感知）；近距感知HFOV 100（宽视角向前摄像头，主要用于交通信号灯检测、雨量检测和防止加塞）。
在毫米波雷达方面，小鹏P7一共搭载了5颗第五代毫米波雷达，分别在车头和车身四个角上（盲区检测、变道等感知）。
除此之外，前后的12颗超声波雷达，用来实现自动泊车近距离感知，这各种传感器的互相搭配下，小鹏P7在传感器方面比起特斯拉完全是有过之而无不及。
软硬件系统
小鹏P7的30TOPS在计算力上介于特斯拉第二代硬件和第三代硬件之间，基于30TOPS的计算平台，小鹏P7一上市就搭载了自己的研发的自动驾驶辅助软件系统 XPILOT，在经历了多次递代更新之后，目前小鹏P7上已经已经匹配了XPILOT 3.0版本，可以做到NGP高速自主导航驾驶。
此外，还有小鹏自主研发的电气架构，支持自动驾驶、智能座舱、底盘域以及车内高速通信，“功能域”集中域控制器支持自动驾驶/智能座舱功能。小鹏汽车自研电子电气架构，以中央网关模组为核心，连自动驾驶、智能座舱两大域控制器，以及车身控制单元(BCM)、整车控制器(VCU)、电池管理系统(BMS)等控制相关ECU，支持XPILOT 3.0自动驾驶功能以及Xmart OS智能座舱功能。
03 理想汽车
 
 
于2021年5月25日时，理想汽车发布了2021款理想ONE，其中理想汽车创始人、董事长兼CEO李想表示，自动驾驶能力和辅助驾驶能力应该是智能汽车的标配，而不应该是选装。
此外，李想还透露，此次的2021款理想ONE搭载的是地平线的征程系列芯片，但不会影响理想汽车和英伟达的合作，理想汽车下一代全尺寸SUV会搭载英伟达的Orin芯片，且全系车型均是标配自动驾驶芯片和激光雷达。
感知层
以2021款理想One的感知系统为例，搭载的前置摄像头尾800万像素的单目摄像头，水平视角为120度，除此之外还增加了4个毫米波雷达（博世第五代雷达，水平视角120°，探测距离110m），总体配置为1颗ADS摄像头、4颗环视摄像头、5颗毫米波雷达，以及12颗超声波雷达。
除此之外，如理想X01的感知系统更为全面，除了8颗+ADS摄像头、4颗环视摄像头，以及5颗毫米波雷达之外，还有1颗激光雷达和1颗DMS摄像头。
中心计算化
小鹏汽车的技术组织架构主要分为智能座舱、自动驾驶，以及算力平台三个板块，理想汽车下一代电子电气架构的趋势是建立中央算力平台，实现中心计算化。当前目标是将车身控制单元（BCM）和中央网关进行融合，下一步将数据/能源网关作为区域控制器分布，这样能够将物理上相近的各种各样的传感器和对电机、输出各种各样的控制在局部整合，然后数据打包以后回到计算中心。
控制芯片
其中除了上面所说的2021款理想One使用的处理芯片是地平线征程3*2之外，理想X01使用的则是SP控制器芯片-英伟达Orin-x，而它的自动驾驶控制器则是德赛西威，此外，理想X01还将搭载自主研发的实时操作系统Li OS。
Li OS基于Linux内核深度定制开发，定制开发的部分包括：a. 内核的文件系统、IO系统和Boot引导等核心部分; b. 与其它应用层通讯的中间件部分；应用层部分则选择与战略供应商合作开发。
04 蔚来汽车
 
 
在这几家自动驾驶企业中，蔚来是最难的，短短不到一个月的时间，蔚来因自动驾驶连续出两次车祸，不仅将蔚来汽车推上了风口浪尖，还让一大批用户对自动驾驶失去了信任。
之后，蔚来的汽车品牌部人士称，林文钦驾驶的蔚来ES8并不是自动驾驶汽车，蔚来ES8的NOP领航属于辅助驾驶，据官方介绍称，NOP为自动辅助导航驾驶，融合了车载导航与NIO Pilot自动辅助驾驶功能，允许车辆在特定情况下按照高精度地图导航规划的路径自动巡航行驶。
感知层
蔚来的NOP自动驾驶辅助系统配备了24个传感器，包括1个Mobileye EyeQ4处理器、1个前向三目摄像头、4个环视摄像头、5个毫米波雷达、12个超声波雷达和1个驾驶员检测摄像头。其中，自动驾驶主要依靠三目摄像头，负责识别远距离目标和红绿灯；毫米波雷达负责测量对障碍物速度、距离和角度的测量。
蔚来的领航辅助是通过摄像头加上毫米波雷达来实现的，靠这些摄像头和毫米波雷达最终将数据传送至中央处理器来进行一系列逻辑判断，从而实现领航辅助驾驶功能。
系统算力
除此之外，蔚来还是最先搭载千兆以太网络作为内部传输总线构架的汽车公司之一，强大的网络算力不仅为智能驾驶、智能座舱，以及智能网关提供了高性能算力，还为整车构成了强大的“神经网络”。
而且整车中最核心的智能网关、智能座舱以及智能驾驶系统，从硬件到软件到应用层都是蔚来自研。下一代自动驾驶域控制器ADC采用英伟达ORIN芯片，中央显示控制器单元采用高通8155芯片。
此外，蔚来ES8在今年的慕尼黑车展上还被作为Mobileye的第一款量产Robotaxi的基础车型，这辆被魔改的蔚来ES8在传感器配置上就搭载了两套自动驾驶感知系统，一套基于激光雷达，一套基于摄像头，两套系统互不干扰，但又互为冗余，在最大程度上保证车辆感知环境的可靠性。
05 极狐阿尔法S-华为HI
 
 
在众多自动驾驶汽车中，要说哪一款汽车是国人最期待的，那绝对是首个搭载华为鸿蒙OS的极狐阿尔法S-华为HI，毕竟之前所有人都在期待华为牌汽车，虽然后来华为坚持不造车，但是大众对华为的期待却是丝毫不减。
就在10月25日，有消息爆料称，极狐阿尔法 S-华为 HI 版将于第四季度开展小批量产交付，此则消息已经发出，在自动驾驶圈内可谓是一石激起千层浪。
据称，ARCFOX 极狐今年与华为合作打造一款高阶自动驾驶量产车 —ARCFOX 极狐阿尔法 S 华为 HI 版。该车搭载 3 个激光雷达以及众多传感器，可实现城市中自动驾驶，起步价 42.99 万元。
感知层
此次即将交付的极狐阿尔法 S 华为 HI 版搭载智能高阶自动驾驶系统，具有 400TOPs 算力。车身搭载 3 颗激光雷达、6 颗毫米波雷达、12 颗超声波雷达、9 颗 ADS 摄像头、4 颗环视摄像头。其中标准版本可以实现高速公路自动驾驶，42.99 万元的顶配华为 HI 高阶版能实现城区高阶自动驾驶、代客泊车能力。
控制芯片
ARCFOX 极狐阿尔法 S 华为 HI 版搭载鸿蒙 OS 智能互联座舱，具有 21.69 英寸一体式超清大屏，支持 3840*720 分辨率、180PPI 显示精度。车内座舱搭载麒麟 990A 芯片，具有 3.5TOPs 算力，支持 5G 网络连接。
文章来源：
1. 《一边被监管调查，一边秀技术肌肉，特斯拉自动驾驶下的是什么棋？》-财经新媒体
2. 《一文看懂特斯拉、理想、蔚来、小鹏智能化技术布局差异》-智驾最前沿
3. 《NGP要入城，小鹏汽车加速智能驾驶布局》-中国汽车报网（王琨）
4. 《自动驾驶之小鹏篇——“最懂中国”的自动驾驶科技公司》-车牛网
5. 《蔚来、小鹏、理想自动驾驶能力的纵向演进与横向比较》-汽车电子与软件
6. 《北汽蓝谷：公司极狐阿尔法 S-华为 HI 版将于第四季度开展小批量产交付》-IT之家（问舟）
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