2020年04月14日 | Waymo Driver：一辆被传感器环绕的机器车

翻译自——EEtimes

Waymo最近发布了第五代机器人汽车平台“Waymo Driver”。Waymo的设计总监YooJung Ahn分享了这个新平台的基本设计理念。

该讲座被描述为“一种来自内心的洞见”。

Waymo关注的重点:

行驶超过2000万英里(3200万公里);

利用模拟器行驶超过100亿英里(160亿公里);在美国超过25个城市进行测试；

传感器具有360度视角，能见度可达500米(更精确地说，Waymo公司的激光雷达可以看到300米以外的地方，他们的新视觉系统可以看到500米以外的地方)。

Waymo Driver有四种用途:叫车(过去被称为共乘)、卡车运输、送货、私家车

视野重叠的29个摄像头;配有清洗系统和加热装置

传感器也在温度高达50摄氏度的死亡谷（美国西南部一地区，是世界最低和最干旱的地区之一）进行了测试以达到严格的汽车要求；

为大规模生产而开发的平台，并且适用于不同的车辆；

带有LED显示屏的激光雷达圆顶可以与等候的乘客交流；

然而，与Waymo的习惯性保密相一致的是，安哲秀的演讲实际上几乎没说什么。

举例来说，对于“激光雷达、摄像机、雷达和计算机”的规格，Ahn没有明确说明，所有这些都是部署在第五代Waymo驱动中的定制设计的Waymo产品上。例如，Waymo驱动程序的计算机。此时，没有行业分析师知道以这种方式部署的计算架构驱动程序。

一些观察人士推测，除了谷歌自己的基于Tensorflow加速器外，Waymo还合并了cpu(即Intel的Xeon)、gpu(即Nvidia)或fpga。为了减轻某些工作负载，Waymo有可能设计了自己高度优化的定制硅。

Ahn在她的演讲中只透露了关于Waymo的计算引擎的两件事:1)它是定制设计的，2)虽然提供了“更强大”的计算能力，但计算引擎的体积现在“成功减少”，提供了更多的主干空间。(换句话说，在以前的平台上，Waymo的robocar依赖于一个类似服务器的计算机单元，它几乎占据了整辆卡车。)

你能在汽车里塞进多少个传感器?

事实上，让许多业内观察人士注意到最新的机器人车的诀窍是Waymo随意使用各种传感器，包括改良的激光雷达、雷达和29个摄像头。

正如Yole Developpement在其最新报告《机器人移动传感器2020》中指出的那样，“机器人汽车对于成本和长期可靠性这些问题并不太关注。”所有重要的是他们的传感器套件的立即可用性、性能和可支持性。”

如果成本不成问题，那么这里的风险是什么?在Yole看来，问题在于下游计算能力的限制可能最终会阻碍机器人汽车系统设计者为汽车增加更多传感器的能力。

简单地说，一个Robataxi的设计师能在系统上多放多少个摄像头?“机器人传感器的数据流完全受到下游计算能力的限制，”Yole首席分析师Pierre Cambou警告说:“我们可能会走到这样一个地步，AV系统的设计者将再也无法添加更多的摄像头。”

Cambou研究了AV中增加的数据流与处理增加的数据所需的计算能力之间的关系。“结论是，传感器数据流随着计算能力平方根的增加而增加。”

注意到数据流需要计算能力的对数增长，Cambou将他的结论描述为“一个可怕的发现”。他的判断是AV中的数据流预算已经非常有限了。

与硅谷的许多处理器工程师不同，Cambou认为AV计算的困境是传感器数据流的问题，而这些工程师倾向于否认摩尔定律即将失效。他预计，自动驾驶汽车的计算能力最终会爆炸式增长。在他看来，AV产业需要“一个新的范例”。

Cambou：避免“数据流vs.计算能力”僵局的一个方法是寻找改进的数据质量。

AV行业需要多种性能更好的传感器。Cambou指出，除了部署更好的激光雷达和雷达外，像热成像相机(Waymo目前还没有)这样的设备是“在数据预算之内提高数据质量”所必需的。

他提到，使用“基于事件的摄像机”，比如那些由Prophesee提供的摄像机，有望解决有限的计算能力。“神经形态是受生物启发的‘感知’和‘计算’。“通过将两者结合起来，虽然不能保证，但可以提供第三种计算方式。”

Waymo本土传感器

有人可能会认为29个摄像头有点过分。但是Waymo已经采取了一些措施来结合这些定制的传感器，使它们能够共同提高数据质量。

1. Waymo的激光雷达

Ahn解释到，Waymo的新系列激光雷达“分辨率更高，覆盖范围更广”。“作为Waymo司机最强大的传感器之一，我们的激光雷达可以非常详细地描绘周围的环境。”它看世界是3D的，在没有任何照明的黑夜里也能看东西。”

关于安装在车顶上的Waymo公司的360度激光雷达，Ahn表示，“它可以看到300米以外的地方，而且可以鸟瞰车辆周围的其他车辆、自行车和行人。”与此同时，我们在车辆周围的四个点安装了最新周边激光雷达，提供了无与伦比的覆盖范围和广阔的视野，可以探测到车辆附近的物体。”

激光雷达作为Waymo Driver最强大的传感器之一，在新系统中，一共搭载了两种激光雷达。变化最大的是车身顶部的激光雷达，能够处理远距离和中距离的物体扫描，提供360度视角，鸟瞰汽车周围的物体的大小和距离，并绘制3D图像，最远可达300米之外。

Waymo还在车辆周围搭载了短距激光雷达，提供更好的空间分辨率，以及更高的准确性，适应拥挤的城市街道，并覆盖丘陵地形上的潜在盲点。

2. Waymo的视觉系统

Ahn表示，该系统为Waymo司机提供了“更高分辨率的图像和更大的视角”。她解释，摄像机的重叠区域实际上是环绕着车辆。这些相机都装配了“在任何天气条件下都能保持最佳性能的清洁系统和加热器”。

机器车的新型远程摄像头和360视觉系统“比以前看得更远，让我们能够识别重要的细节，比如500米以外的停车标志。”此外，我们的新的周边视觉系统与我们的周边lidars协同工作，为Waymo司机提供另一种观察车辆附近物体的视角。”

Waymo Driver的周边视觉系统可以减少停车或大型车辆造成的盲点。 “这些新型摄像机使我们能够观察周围的物体，比如开在我们前面的一辆卡车，看看那里可能有什么，然后决定该做什么。总之，这些不同类型的相机使我们能够更早、更快地做出决定，并提供比以往更多的信息。”

Waymo视觉系统在整个汽车温度范围内具有高动态范围和热稳定性，能够捕捉更多细节并在最艰难的驾驶中提供更清晰的图像环境。

3. Waymo 的雷达

Ahn 认为，Waymo 的新款高清图像雷达占据了车辆周边 6 个有利位置。它们能“同时追踪静态和动态目标，在更远的距离外发现小型目标并分辨出那些拥挤在一起的目标。”

她还强调称，“雷达是激光雷达和摄像头的补充，它们在各种恶劣天气下简直是神器。“虽然激光雷达帮助车辆看到物体，而摄像头则帮助车辆了解周围环境，但雷达凭借其即时查看和测量物体速度的独特能力对这两种方式进行了补充，而且不受恶劣的天气条件（如雨，雾和雪）的影响。

激光雷达、摄像头、雷达和 AI 计算平台都“刷到”顶级后，Waymo 就为自家自动驾驶汽车构筑了一个完美的 3D 世界。当然，硬件配齐了，也不能忽略软件，它也是决定 Waymo Driver 成功与否的关键环节。不过，在视频中 Ahn 对这个问题一带而过。

“在软件端，我们自动驾驶汽车的大脑将吞吐传感器采集到的信息以回答 4 个关键问题，即我在哪？我周边有什么？下一步会发生什么？以及我该作何反应？只有软硬件协同合作，才能让车辆理解周边环境，实现安全行驶的目标。”

waymo强调，“在现实世界做了十年测试，我们发现当无人驾驶车辆的雷达向系统提供其整个环境的连续视野时，这将是非常有利的。”对于waymo的第五代硬件传感器套件，选择重新设计了架构，输出和信号处理功能，通过摄像头和激光雷达的配合，重叠覆盖范围，进一步提高性能。

周边激光雷达的模块级耐久性测试

Waymo硬件主管萨蒂什·杰雅昌德兰（Satish Jeyachandran）说道，“我们为第五代硬件简化了设计和制造过程，使得它可以投入生产。我们最新的传感器在性能上比以往的所有版本都要出色，成本也只有上一代版本的一半。”而在2017年初，当Waymo的第四代车辆上装备了自研的激光雷达时，他们也曾表示激光雷达成本降低了90％以上。

即将开启的全球部署计划

据悉Waymo公司近日获得一笔22.5亿美元融资，除了其母公司母公司Alphabet，其中还包括零部件供应商麦格纳、投资人安德森·霍洛维茨、美国汽车经销商连锁公司AutoNation等，这也是该公司的第一笔外部投资。

Waymo首席执行官John Krafcik在博客中说，我们正在扩展该团队，增加了金融投资者和重要的战略合作伙伴，他们带来了数十年的经验，投资并支持成功的技术公司构建变革性产品，接下来将加深我们对人员，技术和运营的投资，以支持在全球范围内部署Waymo Driver。

Waymo长期以来一直专注于自动驾驶车辆的道路测试，并在美国凤凰城周边的郊区推出了名为Waymo One的自动驾驶出租车业务。去年10月，Waymo还开始在Waymo One服务中将安全员从车辆中撤出。

Waymo One的收入并无法覆盖其数十亿美元每年的研发成本。Waymo接下来还将继续尝试拓展业务规模，除了增加车队数量以外，还比开始将其定制激光雷达传感器出售给其他行业的公司，例如机器人技术、农业技术公司。今年1月，Waymo还宣布将开始绘制地图，在德克萨斯州和新墨西哥州的部分地区测试其自动驾驶长途卡车。