原创:激光导航与视觉导航之争

来源:物流产品网 | 2021-08-31 11:03 | 作者:科技物语

 W020200907340230000789.png

物流产品网(ID:products56)原创

  作者 | 科技物语

  

  目前,智慧物流市场上主要应用的导航系统是激光导航和视觉导航,特别是在无人驾驶上,两种截然不同的导航方式争论激烈,两者谁更胜一筹呢?本文将从应用范围、应用成本、应用效果等方面进行分析,个人意见,谨供参考。

  一、特斯拉博弈

  新能源汽车行业的智能化竞争愈演演烈,而自动驾驶更是成为各大车企科技比拼的焦点。自动驾驶核心技术体系可简单概括为“感知、决策、执行”。而在其*重要的第一步——感知层面,目前则分为“两大门派”:纯视觉派和雷达派。

4F709164688747748F83AD19D2D19748.jpg

  两者主要区别是导航系统的不同,更具体地说,是收集路况数据的传感器不一样,前者唯一“眼睛”是摄像头,后者则以激光雷达为主。

  特斯拉坚定履行纯视觉路线,对激光雷达说不,是视觉派的代表,而中国车企集体站在了特斯拉的对立面,坚持走以激光雷达为主,融合视觉的导航路线。两派都各自取得了一写的成绩,实现了一定程度的自动驾驶水平,那么,究竟谁能胜出?

  特斯拉掌门人马斯克坚信: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驾驶,自动驾驶技术也可以。明眼人可以看出,马斯克的满满信心,来源于特斯拉强大的软件算法,凭借特斯拉庞大的数据库、精确的算法、算力强大的芯片,其纯视觉+算法的路数拥有很强的能力。

  由于软件算法,特斯拉一直采用真实路况数据进行训练,没有什么比在真是环境中练习更有效的了,得到的经验和处理能力自然比别的方式强,更重要的一点是,纯视觉方案硬件的成本可以控制得更低,也就是说,有成本优势。

  然而,视觉深度学习算法的认知范围来源于数据集的广度和丰富性,而数据集永远是有限的,因此深度学习算法肯定会出现漏检,特斯拉多次事故大多都是这个原因,另外,摄像头感知有局限性,如测距不准、逆光时会严重失真等,这些技术障碍需要尽快去克服。

7b26-inzcrxs4789629.jpg

  所谓雷达派,就是选择把激光雷达当作主要“眼睛”之一,再配合摄像头,综合判断障碍物的距离和视觉细节。由于是双层,三重,甚至四重感知——智能摄像头+毫米波雷达+高精地图+激光雷达——其性能得到了进步,安全性得到提升。但一个*大的缺陷是成本高,而成本是量产首要考虑的因素。

  在这场“路线之争”中,谁的赢率更大呢?决定谁赢谁负的,不是汽车制造商,而是广大消费者。让消费者觉得安全、便宜、又功能完善,才是王者。

  二、谁更胜一筹

  除了新能源汽车行业对导航方式的博弈,在物流其它领域,以及工业、服务等行业同样存在着激光导航与视觉导航之争。因为,无人化是近年来的趋势,而无人化离不开智慧的眼睛——导航系统。

t0113b278fbce5c176f.jpg

  其实导航技术,不仅是眼睛,更是大脑,它们通过算法,指挥着机器的行动,机器是智能,还是智障,导航技术性起决定作用。

  从技术成熟上来说,二者之中,激光导航相对成熟,早在2005年,其理论就被研究的比较透彻,在技术和产品落地上都相对成熟,在实际表现中,测距精准,在绝多数环境下都能稳定运行。激光雷达不受光照影响,即使在漆黑的夜里也能保持精准探知,是目前*稳定,*主流的定位导航方式。

  缺点是目前激光导航主要属于二维避障,且激光传感器大多位于顶端,使机身高度增加,同时对低矮障碍物可能存在探测盲区。激光雷达还存在感知信息较为稀疏的问题,需要环境中存在较为明显的特征结构。

  视觉导航是后起之秀,目前仍处于进一步的研发和应用场景扩展阶段。视觉导航通过视觉传感器可以获取海量的环境信息,拥有强大的场景辨识能力,在重定位、场景分类、避障上等有着巨大的优势。

  缺点是,视觉传感器由于缺少尺度信息及依靠外界光源,需要在低动态、良好光照环境下应用。且视觉传感器感知信息存在映射过程,对传感器模型建立精度要求较高,单纯基于视觉的导航误差较大。

15709296921811100.jpg

  更突出的劣势,出在我们前节所强调的算法上,视觉感知数据量大,大量的环境信息会加剧数据处理单元的运行压力,在算法和硬件无法给予足够支持时,就会导致测距误差,精准度下降。

  然而,无论是激光雷达,还是视觉导航,其技术路线都在不断完善之中。近日 ,广汽埃安,将在旗下SUV车型AION LX上安装第二代智能可变焦激光雷达。第二代智能可变焦激光雷达,可以构造出三维立体图像,完美解决视线逆光、不规则物体的识别难等极端场景。而视觉导航,也推出了双目,多目导航模组,实现三维避障。

  总之,从技术上说,激光导航原理简单,技术成熟,但已经面临技术天花板,而视觉导航智能性较高,发展潜力更大,是人工智能的集大成者。不少头部厂商都在尝试视觉导航,随着视觉技术的不断迭代,视觉导航将会有更加广阔的前景。

  除了导航技术性能,成本是客户不能不考虑的另一个重要因素,相比之下,激光导航的成本要高,视觉导航在成本方面占据优势。

  特斯拉直言不讳地批评激光雷达成本高昂,强调纯视觉方案的摄像头非常便宜。视觉导航的其成本优势明显,而激光雷达,成本昂贵一直是其挥之不去的阴影,特别是更高级的激光雷达方案,*大的受制因素主要还是成本;激光雷达被业界认为是一种昂贵的技术,只有特殊业务才能负担得起。

  雷达制造企业一直在寻求降低成本,随着技术的发展,它们的理想逐渐成为现实。据介绍,第二代智能可变焦激光雷达,不仅性能优越,成本相对于第一代也下降了三分之二,而且体积较小。据业界预测,到 2025 年,国外先进激光雷达系统的平均价格可能会达到每个大约 700 美元。

  但对国产替代来说,由于激光雷达芯片,特别是信号处理所需的元器件主要依赖进口,这在一定程度上抬高了国内激光雷达的生产成本,不过,大家都知道,芯片是我国的卡脖子工程,正在全力以赴攻关中。

  目前,人们普遍认为激光导航要优于视觉导航,事实上真是如此吗?如果客观地说,那就是各有所长,各有所短,而应用,则应是用其所长,避其所短。可以肯定地说,两者都是未来导航技术的主角,激光雷代导航与视觉导航之争,客观地加快了我国导航技术的进步。

t014bdf0bf653e927fa.webp.jpg

  我们不需要二者的PK,需要的是各尽所能,各得其所,或者二者的融合,克服各自的缺陷,发挥1+1大于2的作用。

  三、落地大比拼

  无人化,已深入到建筑、采矿、排险、服务、农业、太空探测以及军事应用等领域,视觉和激光雷达已成为该环境下常用的自主感知与导航手段。

微信图片_20210816154648.jpg

  无论是激光雷达还是视觉导航,主营业务主要来自四大市场,分别是工业自动化、智能基础设施、机器人和汽车。

  从应用上来看,激光雷达起步较早,在激光问世后的第二年,即1961年,科学家就提出了激光雷达的设想。自20世纪70年代末以来,激光雷达就开始用于坦克、火炮、舰艇和飞机的火控系统,其精确测距、精确测速、精确跟踪的优点,在军事领域广受青睐。

  当时,因其成本昂贵,在民用上应用不多。今天,随着成本的下降,激光雷达应用逐步广泛,无人驾驶行业、服务机器人行业、车联网行业、智能交通、智慧城市领域都有其应用,激光雷达与无人机配合,还可绘制海洋、冰盖和森林的地图。

  视觉传感器作为后来者,以其视觉感知及导航算法、体积较小等优势,在小型无人车、小型无人机等无人系统上进行了验证,效果良好,在小型化无人系统上得到了广泛应用。

t01b2104b3af8a886de.webp.jpg

  量产,是应用的一个重要指标,出色的性能+较小的体积+成本优势,是大规模量产应用必然条件,只在车间里的测试,不叫应用。由于视觉导航的技术实现难度要高于激光导航,因此当前在智慧物流,工业自动化、服务机器人上,激光方案的应用居多。

  然而,视觉导航更适用于识别较为复杂的环境,通过摄像头获取并分析障碍物数据,准确判断障碍物的尺寸品类,从而规划出更适合的路线,且成本低廉,应用范围会逐步扩大。

  两种导航系统各有利弊,*优的选择是激光导航与视觉传感器融合的方案应用,在识别、避障方面都有显著提升。扫地机器人的明星产品石头T7pro、科沃斯T8AIVI都是二者导航技术的融合。

  百度Apollo无人车使用的Pandora[7]感知系统,由1台Pandar40激光雷达和5个环视摄像头(4个黑白,1个彩色)组成的视觉感知模组组成。多传感器的联合感知是未来落地的一个重要方向。

微信图片_20210816161831.png

  无论是视觉导航还是激光导航,目前真正成熟的可用资源仍然较为稀缺,未来2-3年内成熟落地还会面对很多挑战。


【声明】物流产品网转载本文目的在于传递信息,并不代表赞同其观点或对真实性负责,物流产品网倡导尊重与保护知识产权。如发现文章存在版权问题,烦请联系小编电话:010-82387008,我们将及时进行处理。
56视界

10秒快速发布需求

让物流专家来找您