當(dāng)我們談及3D捕捉時(shí)，總是先想到光學(xué)傳感器。當(dāng)我們討論在第四維度(時(shí)間)討論視覺數(shù)據(jù)時(shí)，傾向于考慮場(chǎng)景數(shù)據(jù)調(diào)度。這些是我們多年來關(guān)注激光雷達(dá)(LiDAR)和攝影測(cè)量，以及用戶針對(duì)緩慢移動(dòng)的大型項(xiàng)目，在時(shí)間尺度上將這些技術(shù)應(yīng)用于靜態(tài)物體所造成的偏見。時(shí)間來到2018年，當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車細(xì)分市場(chǎng)已經(jīng)成長(zhǎng)為達(dá)到甚至超過這個(gè)市場(chǎng)規(guī)模時(shí)，我不得不開始重新審視3D。

對(duì)自動(dòng)駕駛汽車不可思議的需求推動(dòng)了多種傳感器的發(fā)展，因?yàn)椋覀儾荒茈S便將從某個(gè)應(yīng)用中獲取的傳感技術(shù)，毫不改動(dòng)地投入其它應(yīng)用。就像4D成像雷達(dá)這樣的新型傳感器，該技術(shù)使用回聲定位(如海豚、蝙蝠、或某些人可以確定物體位置的方法)和飛行時(shí)間(ToF)測(cè)量原理來捕捉3D空間信息。此外，它們還被用于在快速移動(dòng)的汽車或快速飛行的無人機(jī)上，實(shí)現(xiàn)時(shí)間尺度的成像。

當(dāng)前雷達(dá)與4D成像雷達(dá)測(cè)量距離對(duì)比圖

雷達(dá) vs. 激光雷達(dá)

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，最近Sensors Online的一篇文章提出了一個(gè)相當(dāng)有說服力的論點(diǎn)：這些4D傳感器對(duì)于實(shí)現(xiàn)Level 4和Level 5級(jí)自動(dòng)駕駛來說至關(guān)重要。在這篇文章中，Arbe Robotics的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Kobi Marenko解釋了“如果沒有4D成像雷達(dá)的幫助，光學(xué)傳感器并不能達(dá)到Level 4和Level 5級(jí)自動(dòng)駕駛”的原因。

在進(jìn)一步討論該問題之前，先簡(jiǎn)單介紹一下自動(dòng)駕駛分級(jí)：

- Level 0意味著無自動(dòng)化，就像現(xiàn)在的手動(dòng)汽車一樣：司機(jī)需要自己控制一切，而汽車本身不能做出任何判斷和控制。

- Level 1~3即增加了不同程度的自動(dòng)化，目前特斯拉的自動(dòng)駕駛級(jí)別介于Level 2到Level 3之間，其自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)、加速、制動(dòng)，有時(shí)還能控制駕駛本身(盡管這是不應(yīng)該存在的)。

- Level 4意味著汽車可在沒有駕駛員控制的情況下運(yùn)行，但僅限于特定條件下使用。例如，大學(xué)校園里運(yùn)行的自動(dòng)駕駛汽車。

- Level 5意味著汽車可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，你在車中休息或小睡，你的汽車就能將你安全送回家。

從以上汽車自動(dòng)化級(jí)別可以看出雷達(dá)的重要性。與攝像頭和激光雷達(dá)相比，4D成像雷達(dá)能在任何條件下工作，可提供“在包括霧、暴雨、漆黑及空氣污染等各種惡劣天氣和環(huán)境條件下最高可靠性的探測(cè)”。4D成像雷達(dá)的感知范圍還可達(dá)到300米，并能捕捉可顯示物體相對(duì)汽車是靠近還是遠(yuǎn)離的多普勒頻移，這能夠滿足更高汽車自動(dòng)化級(jí)別的要求。

如果Marenko宣稱的產(chǎn)品性能屬實(shí)，那么在白茫茫的暴風(fēng)雪中，其4D成像雷達(dá)可以分辨出：相距900英尺，與你的車輛保持相同速度行駛的車輛。并且在對(duì)方車輛減速或突然停止時(shí)，也能感應(yīng)到并采取相應(yīng)行動(dòng)。

Marenko還提出，4D成像雷達(dá)還擅長(zhǎng)通過高度區(qū)分物體，這可以幫助汽車判斷前方靜止物體是樹枝還是人。

自動(dòng)駕駛汽車的激光雷達(dá)測(cè)量圖

4D成像雷達(dá)：“壓箱底”技術(shù)?

值得注意的是，Marenko并不認(rèn)為4D成像雷達(dá)能夠獨(dú)自處理自主任務(wù)。他認(rèn)為4D成像雷達(dá)只是包括光學(xué)傳感器在內(nèi)的汽車自動(dòng)駕駛傳感器系統(tǒng)的一部分。這是自動(dòng)駕駛汽車中關(guān)于3D捕捉的舊觀念——即“每種技術(shù)都是工具箱中的一種單獨(dú)工具”，目前這個(gè)概念仍然適用。

Marenko認(rèn)為：“4D成像雷達(dá)是所有傳感器中探測(cè)范圍最遠(yuǎn)的，這使得它可能最先識(shí)別危險(xiǎn)。然后，4D成像雷達(dá)可將攝像頭和激光雷達(dá)傳感器的探測(cè)引導(dǎo)到相關(guān)區(qū)域，這將大大提升自動(dòng)駕駛的安全性。”但這種目的的遠(yuǎn)距離探測(cè)，傳感器的精度可能相對(duì)較低。

Marenko最后最有說服力的論據(jù)就是成本。整套汽車自動(dòng)駕駛傳感器的成本需降到1000美元以下，才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。以這種方式使用3D成像傳感器可以幫助我們達(dá)到Level 3或是更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛，且無需考慮單個(gè)車輛激光雷達(dá)的冗余需求。

另外Marenko還有比較偏激的觀點(diǎn)：4D成像雷達(dá)可讓自動(dòng)駕駛汽車完全擺脫對(duì)激光雷達(dá)的需要。但該論點(diǎn)的真實(shí)性，只能靠時(shí)間來證明了!