1.智能驾驶是特斯拉的核心壁垒之一
作为智能驾驶的标杆,特斯拉市值冠绝全球主机厂。特斯拉是目前世界上市值第6高的公司,同时也是市值最高的车企。横向比较来看,2022年特斯拉汽车销量93.62万台,不及丰田的1/10,而它的市值却是丰田的3倍。究其原因,在三电系统、供应链管理、生产模式、智能驾驶、战略规划、营销模式等方面,它都是行业颠覆者,是标杆一样的存在。奇瑞a1多少钱
交通部为什么不敢动滴滴lingos特斯拉是目前唯一一家自动驾驶全栈自研并实现量产落地的主机厂。消费者购买特斯拉的原因有很多,除了三电系统、方便的充电体验、高保值率、品牌影响力,其智能驾驶能力是重要的考虑因素之一。这份报告主要是特斯拉自动驾驶能力的进一步解析。通过研究我们发现,在自动驾驶领域,特斯拉面临过跨越式与渐进式选择,经历了从依靠外部技术到自研芯片和全栈自研实现FSD的摸索过程;硬件配置上,也从依赖摄像头、超声波雷达、毫米波雷达到抛弃各种雷达甚至降低摄像头配置等几个阶段(中间也曾尝试过激光雷达)。特斯拉走过的路,国内想实现智能驾驶全栈自主可控的厂商或许都将经历。当前,国内头部科技实力强的主机厂城市场景的NOA已进入落地试点阶段,从场景上看,与特斯拉存在5年左右的差
鸿蒙汽车距,故在这时候回溯特斯拉自动驾驶成王之路,以启读者。
2.特斯拉智能驾驶经历了漫长的进化过程
特斯拉研发智能驾驶系统可追溯至2013年。2013年9月,马斯克在推特披露特斯拉正在研发其辅助驾驶系统AP(AutopilotSystem)。特斯拉早期曾与Google合作半自动驾驶系统Autopilot,后来叫停,主要原因是Google认为半自动驾驶系统不可靠,现任GoogleWaymoCEOJohnKrafcik解释称“当你把这个系统开发得越好,人们就越容易过度信赖它”。后来Google转向研发L4~L5级别的自动驾驶,特斯拉转而开发第一代AP。
作为车载OTA鼻祖,特斯拉在设计智能驾驶功能时遵循硬件先行、软件升级的方式。与视觉处理芯片独角兽Mobileye合作,特斯拉在2014年10月正式向公众推出其HW1.0(AutopilotHardware的简写,特斯拉的自动驾驶电脑),其组成包括:1)1个前置单目摄像头(Mobileye),2)1个77GHz毫米波雷达,最大探测距离160米(Bosch),3)12个超声波传感器,最大探测距离5米,4)MobileyeEyeQ3计算平台,5)高精度电子辅助制动和转向系统。HW1.0仅在ModelS和ModelX上提供。在未来一年多的时间里,车辆通过OTA不断更新固件,获得更完善的驾驶辅助或自动驾驶功能。需要进行区分的是,HW是
特斯拉车载自动驾驶电脑,是硬件;AP是Autopilot辅助驾驶系统,是软件。这两个概念不能混淆,因为硬件是先装机的,有了硬件支持后,辅助驾驶体验主要依赖软件,是真正的大脑,而软件是逐渐升级的。
特斯拉的智能驾驶研发是一个逐渐“抛弃拐杖”的过程。HW1.0依赖Mobileye的技术;HW2.0时代是英伟达的CPU叠加特斯拉自研软件,同期车端FSD芯片也在酝酿当中;2019年4月搭载两颗FSD芯片的HW3.0上车标志着特斯拉智能驾驶技术正式迈入全栈自研的时代。HW1.0中的芯片和核心技术都来自Mobileye。2016年7月,由于数据所有权和公司文化的冲突,Mobileye宣布EyeQ3是它和特斯拉的最后一次合作。实际上,早在2015年4月,特斯拉就组建了基于视觉感知的软件算法小组Vision,准备自研软件逐步替代Mobileye。2016年10月,特斯拉推出HW2.0,这套方案基于英伟达的DrivePX2,由两个公司联合开发。HW2.0相较于HW1.0在性能上实现了大幅提升,摄像头由2个增加至8个,处理器算力提升为12TPOS,为HW1.0的48倍。由于HW2.0的软件系统AP2.0是特斯拉自行研发的,起初辅助驾驶使用体验(8.0版本)不够成熟。2017年3月29日,特斯拉推送了8.1版本软件更新,AP2.0的性能逐渐开始追平AP1.0。2017年8月,特斯拉为HW2.0进行了一次小幅更新,被业内称为HW2.5。HW2.5为Autopilot系统提供了更强的算力,增加了
系统的冗余性和可靠性,为实现自动驾驶打好了硬件基础。软件上,2018年10月,特斯拉推送AP9.0,此版本基本实现了对高速/城际公路这种简单场景的自动驾驶,这项功能被视作是L4最早期的形态。
HW3.0中的FSD芯片是特斯拉专门为自动驾驶打造,与特斯拉车型强耦合,让特斯拉拥有了对其产品的完全掌控权。一方面可以充分利用计算单元、高效迭代产品,另一方面成本也更加可控。在研发HW2.0的同时,特斯拉内部也启动了FSD芯片的研发。他们认为DrivePX主要基于通用的GPU架构,并不是专门为无人驾驶系统打造,还有一定的优化空间来提升运算速度。2017年8月,FSD芯片测试完成。2019年4月,FSD芯片正式在Model3上应用。FSD芯片主要由CPU、GPU和NNA(NeuralNetworkAccelerator)三个计算模块,以及各种接口,片上网络等组成。算力上,每秒可处理图片2300张,较HW2.5的每秒110张的处理能力提升了21倍。由于该芯片只针对特斯拉车型设计,所以设计时将NNA的许多通用功能从FSD芯片上剥离,只保留特斯拉需要的硬件,成本相对于HW2.5下降20%。特斯拉可以在FSD芯片上打造自己需要的方法,比如编译器,以更高效地利用各个运算单元(这个在第三节会有更好的感知)。整个FSDComputer(和HW3.0同义)上布置了两个完全独立的FSD芯片,及各自电源系统、DRAM和闪存,可以实现完全冗余。在
实际行车过程中,两颗芯片同时对相同的传感器数据进行独立分析,并对结果进行平衡、仲裁和验证,提高自动驾驶的安全性。FSDComputer在设计上与HW2.0的传感器、线控参数、I/O、尺寸等保持一起,特斯拉已承诺为所有选配FSD包的HW2.0和HW2.5用户免费升级到FSDComputer。
至此,特斯拉拥有了算力强大的FSD芯片和源源不断生成的车队数据,具备通过AP算法的升级实现自动驾驶的理论可能性。2019年FSD芯片上车以后,AP算法飞速迭代,我们将在下一章节详细介绍。
3.FSD:特斯拉智能驾驶的关键一跃
2021年7月10日,特斯拉正式向约2000名美国用户推送了“完全自动驾驶”FSDBetaV9版本,其独特之处在于摒弃了毫米波雷达、超声波雷达等传感器,采用纯视觉的自动驾驶方案。本章将从FSD的含义、演进过程、现状出发探究特斯拉在智能驾驶领域的进展和贡献。
3.1. 特斯拉的智能驾驶包分为三个类别
特斯拉的智能驾驶包分三个类别,AP是特斯拉车型标配,FSD是顶配: AP(Autopilot):最基础版本,免费&标配; EAP(EnhancedAutopilot):增强辅助驾驶,在基础版的基础上增加了智能召唤、自动泊车、自动变道、自动导航驾驶(NOA)等功能,目前中国区售价3.2万元。FSD:主要功能包括导航辅助驾驶(NOA)、自动变道、自动泊车、智能召唤、交通信号识别、(基于导航路线的)城市道路自动转向等,目前仅在北美地区有Beta版,美国售价1.5万美元/加拿大售价1.75万美元(现在可以申请一个月的试用权)。除了收费之外,装Beta版的客户需要安全得分超过80且驾驶里程超过100英里。2021年7月10日,特斯拉正式向约2000名美国用户推送了“完全自动驾驶”FSDBetaV9版本,根据公司在2022年Q3业绩交流会上的披露,FSDBeta在2022年9月测试用户扩大到16万。自2021年以来FSDBeta实现了36次新版本推送,目前最新版本是在2022年11月1日发布的FSDBeta10.69.3。
FSD在能力上向L4发展,但在归责上仍遵循L2的方式。
按照目前受到广泛认可的国际自动机工程师学会(SAE)的定义,L4等级的自动驾驶应当能够自主识别是否达到了设计运行条件,并在条件无法达到时,自动执行最小风险策略,
而用户并没有义务进行介入。在L4的语境里,驾驶系统可以在限定的区域内实现自动驾驶,不需要人来介入,并且在这个场景下,由系统承担责任。特斯拉并没有遵循业界常用的自动驾驶分级标准,而是自创了一套规则:在FSDBeta里,系统的设计遵循自主工作的逻辑,但必须有驾驶员的监控。车内摄像头可以监视驾驶员注意力的集中度,如果驾驶员走神,车内会报警;如果驾驶员忽略报警,车会自动开到路边停下来。基于这样的设计,FSD仍被视作是L2系统,事故责任在驾驶员而不在特斯拉。从用户角度看,客户花钱买到自动驾驶能力,但做的是测试员的工作。
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