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谁说FSD Beta用高精地图了?! ——特斯拉FSD Beta版本的初级分析

发布日期:2020-12-16

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*近小编不是在日常更新不及时的时候常常使用的一贯借口——“比较忙”了,而是货真价实的“非常忙”。由此我们公众号的更新速度慢了一些,但还是相信各位关注我们的读者在多事之秋不缺瓜吃……毕竟Trump大统领这通折腾啊,撕了快一个多月了,还没收尾的意思。不过除了吃瓜,小编还是认真关注了FSD Beta版本小规模试用阶段中不断浮现的各种测评视频资料,在此基础上按照小编的技术理解,继续我们之前的分析,也希望大家继续关注和支持车右智能和我们的公众号。

 

讲这期内容之前先和大家核对一个基础概念,拉平了再谈FSD Beta的能力范围才不会有歧义。在很多国内自动驾驶技术圈子里,其实对Tesla的FSD Beta(Autopilot)是否使用了“高精地图”有很大的争议。小编看过很多资料,甚至在Tesla发放FSD Beta测试版本之后,还是有不少的声音根据一些测试的视频资料片段,言之凿凿地指出Autopilot百分之一百使用了高精地图并从中“获利”(获利在这里的意思是指,Autopilot系统需要高精地图的高精度位置信息做出决策,包含但不限制,感知和识别增益、非合作目标的运动趋势预测增益、路径规划增益,甚至车辆控制系统的增益等)。

 

举个例子,知乎上一位应该是专业内的用户(不记得叫什么名字了),大概是根据这样一个类似场景来推断Autopilot系统一定是从高精地图中获利的,如下:

 

                       

上图类似的视角信息在这一轮FSD Beta评测曝光中,很多很多了。被一些坚信Autopilot使用了高精地图的读者所引用,他们所要表达的含义在性质上基本是一个意思,即,在车辆视场内,前向三摄像头+侧向双摄像头,无法获取前方“环岛”路口信息的全貌,但车内的UI却明确无误地正确地显示了这个“环岛路口”的全貌和细节信息(黄色箭头所指位置)。

 

这个推理听起来逻辑上没啥问题,由此很多人相信。所以如果尝试反对这个推理,就必须有更充分的理由和证据。小编尝试用自己的理解和观察来站个反方立场,如下几点吧:

 

第一,反对的“理由”主要是来自公开的信息和数据,即来自Tesla的Elon Musk的官方口径。逻辑上讲,在技术选择上,特别是某些可以决定整个自动驾驶系统设计走向的根本技术的选择上,没有必要坚持所谓的“虚假宣传”。原因很简单,这种谎言根本“瞒不住”。如同Tesla所一贯坚持的不用Lidar激光雷达技术和产品一样,一旦你在Tesla的任何一款车辆上部署了Lidar产品,很快就会被世人所知,除了自己打自己的脸,毫无增益。Tesla上到CEO Elon Musk,下到具体负责的Autopilot系统(识别子系统设计总监),在各种公开场合谈论关于Tesla是否使用了Lidar和高精地图,都是否定口径。小编在这里就不一一举例了,已经太多资料和分析了,各位有兴趣可以翻看“车右智能”过往的公众号文章;

 

第二,除了以上提到的官方宣传和各种技术论坛资料,Tesla其实也很仰仗在科技和工程界富有传奇色彩的Elon Musk的个人宣传管道——Twitter。Elon Musk本人在推文中不止一次表现出对待硬件输入Lidar和软件输入HDmap的不屑一顾。实际上不论是硬件Lidar的产品化,还是HDmap软件形态的产品化,确实在目前这个阶段也很难达到跟随Tesla卖爆全球的电动车一同进入Mass Market批量市场的门槛,不论是成本还是功效。而Tesla不是像Waymo一样的自动出行服务提供商,车辆实体本身(和附带的各种传感器和软件算法一起)在Tesla的经营范畴内本身就是商品实体,所以不采用不成熟的、昂贵的技术,就是一个很自然的选择。

 

第三,Lidar不成熟的表象还比较好理解,那么HDmap现在上车的问题在哪里呢?分两部分我们谈谈:第一部分,HDmap可用性相当程度上依赖于各个国家的落地政策,这是个非常不确定,也是非常不稳定的因素。一旦将HDmap纳入车辆自动驾驶系统的控制环路,因为高精地图所携带的丰富的道路细节信息,必然会使自动驾驶系统中的各种模块对其产生依赖,从而间接“削弱”其本身应有的健全能力。举个例子,大家都爱说高精地图引进,可以大大增加识别模块的准确度,因为高精地图可以告诉车辆的传感器,你在此时此地,*需要优先识别的目标物体到底在哪里…..车辆停在十字路口等待红灯时,复杂的路口形状和很难做到统一规则的红绿灯位置/朝向,或者复杂的红绿灯背景(在夜色中的红色、绿色和彩色灯光)某些条件下会引发一定的红绿灯误识别概率。在这个场景前置条件下,HDmap的引入,确实可以提升感知模块的识别精度,也就带高了识别准确度。但是从另一个角度看,如果在识别模块之前,引入HDmap的能力,则必然会降低识别模块本身应对复杂场景的能力。这就是Elon Musk对于Waymo的评价,“Waymo很棒,在限定区域内他可能是个很出色的自动驾驶解决方案。但Waymo的问题是太Specific了,而不是一个良好的General auto-drivesolution。”【Waymo对于高精地图的使用是非常充分的,Waymo母公司Google对于HDmap能力的建立也是由来已久的。】

其实我们不难理解Elon Musk口中所谓的“General”自动驾驶解决方案。Tesla在近期的目标显然就是完全依赖单车智能,而且在单车智能上还在做减法(减去了业界流行的Lidar产品形态),因此不难推测“尽量先做到像人类一样开车”,就是当前Tesla对于Autopilot的技术期望。当然别抬杠,人类没有mmRadar的那种感知能力,人类也没有8个同时朝向各方向的眼睛……但是人类毕竟有强健的大脑和强大的思维能力。Tesla在实现像人类一样开车的基础之上,才会再往更深更远更协调的交通流量梳理者方向前进。

 

第四,接着上一点,HDmap就算政策可靠,成本低廉,其实还是有一个非常重要的问题需要解决。那就是配得上高精地图的高精度定位能力,或者说厘米级别的定位能力。如果没有数十或者十数厘米的定位能力,那么高精地图所带来的增益也就大打折扣了。可是问题来了,现在全程全网级别的高精度定位能力存在吗?

参见下图:


 


以上海为例,高架道路和商业区内摩天建筑群集中区域,我们寄予厚望的GPS/Beidou灯天基位置服务提供系统基本上是不可用的。以上图为例,在这个南北高架道路下的条件看,高精度定位能力是不存在的,车辆在这个位置条件下,GPS信号基本是失锁状态,所谓的RTK地基增强系统也无能为力。如果考虑到类似的高架桥在大城市内是一种大范围的存在,以上海为例,高架桥通行里程应该是百公里以上,那么依赖于全程全网连续的位置获取能力就无从谈起了。请注意,小编这里谈到的还不是可资利用的“高精度”位置能力。

而且除了天基定位系统之外,曾被人们寄以厚望的5G网络,对于高精度位置提供能力也是缺失的(坦白讲,3GPP基本就没考虑过),而其它的候选技术,例如UWB,也必然需要面临投资巨大、从头开始的问题。所以脱离了高精度的定位能力,单方面把地图本身高精度化,实际的利益又在哪里呢?

我们可以扩展一下,在国内呼声非常高的C-V2X网络技术,如果脱离了车辆本身的高精度定位能力,那么每个交通参与者的车辆主题,通过C-V2X空中信道广播出去的各种信息如何宣示车辆主体的实际位置呢?误差如果是米级别,那么数据从车辆送出去,交给系统、交给临近其他车辆的实际意义在哪里?给其他车辆出难题吗?“猜猜我在哪里?”

小编在这里并非否定HDmap和C-V2X网络的存在意义,而是从我们的观点看过去,利用HDmap和高精度定位能力给每个交通参与者构造**坐标系下的**位置,这个技术基础还不现实,至少在现实还不现实,更遑论可靠了。我们不能把庞大精美的上层建筑建造在沙塔之上,那样的后果可想而知。

 

综合以上四点,至少从目前看,小编认为Tesla的技术选择还是基本正确的。不依赖或者少依赖不成熟、不普及、不廉价可靠的“外部技术”,可能真就是唯一走得通的道路。因为这种道路*后的压力,就全在FSD核心硬件和算法本身上了,感知可以简单,但大脑不能不够水准。说到这里,回去我们一开始的问题,对于视觉不可见的道路状态和结构,Tesla FSD为什么可以构建的出来?其实也没有什么特别的秘密:

 

 

上图是小编从Google Map的卫星模式下获取的路口俯视截图。就是针对图一当中,那个Youtube博主做车辆测试时所经过的那个路口。很容易找,是位于洛杉矶北部一个小城市Santa Clarita中的一个路口。而Tesla Autopilot中的导航地图就是Google所提供的。因此诸位所能看到的,Tesla车辆在接近这个环岛位置时,FSD的主机也会装载相关信息(黄色位置为主车位置和行驶方向)。所以如果你返回去看图一,就可以理解,Tesla车辆确实是利用了车内自带的Google地图(注意,导航地图不是高精地图),因此也就可以构造视觉摄像头在当前车身位置所不能拍摄得到的环岛另外一侧的道路结构了(环岛出入口)。

 

在这个位置上根据导航地图构造出的环岛结构,不会直接参与到FSD Beta自动驾驶决策链条中的任何一个环节,感知不会、预测也谈不上、决策就更别想了。但是这个信息依然是很重要的,它可以间接帮助FSD构造出识别模块的感知基准,而约束感知结果不会有太大的差异。在这个应用水平上,普通精度但是鲁棒性很强的导航地图信息,就足足够了。小编在之前的文章中曾经用过这种类比,导航地图对于Tesla的FSD来说,就仿佛是制导武器的“初始装订数据”,这个数据的功能仅是告诉制导武器往哪个方向飞行,而不是*后阶段可以直接引导武器命中目标的“火控信息”。那么什么是火控信息呢?

 

以大家耳熟能详的东风快递地对地战略/战术导弹来说,*后命中导引阶段的火控信息,往往由东风弹头自身携带的主动雷达和光学影像捕捉设备所提供,弹头会根据这个末制导信息以非常高的频率不断修正自身的位置,直到命中目标。这和Tesla的思路是完全一致的,只有自身摄像头捕获的视频信息,以主车身为原点的相对坐标和显著的辅助信息(比如车道线/红绿灯/道路标识标牌),引导车辆实现安全行驶、超车、左右转和加减速。在这个过程中,视觉信息的实时获取和处理是Tesla的核心能力,导航地图是有效的增益,这即是Tesla的全部技术主线。

 

结论:高精地图,至少在现在,对于FSD Beta是不必要的。

 

 

后续我们还会有一些关于环形路口的分析,敬请期待。

 

车右智能

一个一直用心仿真的自动驾驶技术信徒

info@co-driver.ai

 

 

备注:

1 题图来自互联网搜索;

2 文中插图1来自于Youtube账号“Tesla Driver”的视频评测截图;

3 文中插图2为作者拍摄,南北高架北侧某路段信息;

4 文中插图3为Google map所提供的Santa Clarita地图信息截图。

 

文章来源 | 公号 “车右智能“




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