《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹！（二）下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

2021-07-08 14:48:07

▲這一系列汽車科技報導之開端，就是下一代Volvo XC90將採用《雷射光雷達》作為自駕系統的主要偵測利器，率先應用在旗艦車款上也不意外，因為光達很貴，6年前最佳產品約7～8萬美金！圖為現行款XC90

上回提到採用雷射主動偵測《雷射光雷達》應用在汽車自動駕駛科技，目前最大困境就是掃描速度不夠快，無法提供高速行駛自駕需求，但車速必須「降到多慢」才能在一般道路上行駛？以量產設備來說，並考量高安全與低成本二大重要因素，答案是～跟人的行進速度差不多！也就是應用在電動高爾夫球車是可以的，但是要放在一般市售車，並符合高速公路駕馭需求，有幾個困難必須克服，這就是Volvo必須面對的問題，當然也可以說是Volvo自駕科技領先之處。

▲光達雖然很貴，但是為了效率與安全著想，所以Ford自駕系統初期還採用「雙光達」！搭配光學鏡頭設計成「自駕模組」可以安裝在各種車型上，但小小的負面平價就是醜，而且會被偷！因為這模組比一輛汽車還要貴很多…

▲Ford「第四代自動駕駛模組」有進化，小了一點、便宜許多、效率提升、可靠性高，但還是有點醜，好像是007的座駕隱藏飛彈發射裝置一般！而且價格依然昂貴，一般人還是用不起。但是Ford發展自駕科技的成果與真實用意，乃是確保市售車在Level 2領域的領先地位，包含成本，從國產Focus、Kuga就能看出端倪，絕對不是做爽的！

效率、成本、耐用光達的重重障礙

目前已有採用光達的Level 4自駕車上路，包括為數不多的Google無人車（Waymo無人計程車），那麼以此科技為基礎，理論上應該很快就能讓全新市售車進入Level 3領域，但實際上Google乃是「不計代價」打造無人車，自駕設備成本遠遠超過汽車本身價值好幾倍！光聽到此訊息，大概就知道這些無人車只是孤狗的「玩具」而不是生財工具！新世代Volvo XC90不可能依循Google的途徑。

Google使用Velodyne H64E光達，具備360度掃描能力，掃描距離為100公尺，孤狗最初的採購價約7～8萬美金，光是一顆光達的成本，就是測試車Toyota Prius的數倍！難怪沒有任何一輛市售車跟進，包括作風最大膽與瘋狂的Tesla，馬斯克甚至嘲諷光達「傻瓜才會去用它」，不只是效率問題，光是「成本」就卡關了，而且與普及的差距實在非常遙遠。

至於效率方面是怎麼一回事？Velodyne H64E光達具備64個905奈米波長半導體雷射、64個光感測器，垂直排列成1條掃描陣列「一次」即可產出64組距離資訊。這64組「雷射陣列+光感陣列」利用馬達帶動旋轉，每隔0.1度量測1次，每圈360度共量測3600次，轉動速度設定約為每秒5圈，透過計算每秒掃描的資訊量為64x3600 x5=1152k筆，此等負載對於當前的電腦運算能力來說仍不構成威脅，最多在車上多放幾部工業用電腦，大致上就能完成自駕需求。

Velodyne H64E光達每秒旋轉5次，大約可以提供自駕車款以20km/h的安全速度前進，換算下來自駕車大約每行駛1.1公尺就會更新3D影像一次，對於緊急狀況的反應時間約0.2～0.3秒，與人類的反應速度差不多，安全性不能說非常良好，但是「由真人親自駕駛」並不會比較好，畢竟人類會出現疲勞、注意力渙散等問題，此光達的反應速度雖不算快，但還在可接受範圍。

然而將行車速度提升至100km/h會怎樣？如果還是使用Velodyne H64E光達，意味著車輛移動5.5公尺才會更新一次立體影像，反應速度明顯比光學鏡頭「每秒60～120幀」的頻率慢非常多，這也意味著當前車緊急煞車之後，車距可能已經縮短5公尺，光達才會偵測到危機並開始反應，這樣的反應速度顯然不符合消費者的期待，更別說是Volvo的嚴苛標準。

如果將Velodyne H64E光達轉速提升一倍？0.1秒的立體影像更新速度比較符合消費者的期待，但這樣的光達要賣多少錢？此外，採用機械式設計的Velodyne H64E光達，如果每日長時間運轉，壽命大約只有「幾年」，此數字有可能不大於5，無法跟隨愛車一同出廠、一起入棺，這又意味著龐大的維護成本，絕對會讓消費者大感吃不消，換言之就是「安全天價」！但你知道的，Volvo的標準乃是安全平價，而且不分貴賤，並非便宜車款就可以偷掉主動安全配備，但問題是該如何解決？

▲Velodyne H64E光達所看到的世界乃是這樣，此為Velodyne原廠的電腦示意圖，其實光達是「色盲」！

▲從此圖可以看出光達10年來的演進，但是機械式結構如不改變，就無法有效縮減體積與成本

固態光達崛起引領自駕升級

因此下一代Volvo XC90如果要使用光達作為自駕系統主要的偵測工具，唯一辦法就是採用「固態光達」，這其實很容易理解，電腦硬碟有分傳統機械式硬碟和時下流行的SSD固態硬碟，固態光碟也是類似概念，沒有「旋轉木馬」也沒有馬達等大型機械結構，結構設計完全不同於Velodyne H64E光達。但令人興奮的是，固態光達掃描速度可以達到30Hz以上，甚至可達1000Hz，但目前因作動原理與方式仍充滿機密，所以不能斷言新一代固態光達的成像現速度媲美甚至超越光學鏡頭。

然而關鍵報告在於～這麼優秀的固態光達要賣多少摳摳？根據廠商的說法，可以壓低至200～250美元，也就是台幣萬元內，還算符合Level 3自動駕駛系統的成本評估，但此報價是否為廠商詐騙投資者與合作伙伴的修飾性資訊，這可能要等到下一代XC90上市後才會有明確答案。但不管怎樣，此報價相比Velodyne H64E光達的7、8萬美金「約300倍的差距」未免也太便宜了吧！

難道Velodyne是土匪來著「為搶錢而生」？也不能這麼說，畢竟H64E光達為手工製造，屬於高科技精密產業，瑞士名廠PP百達翡麗做好一只精密又炫麗的陀飛輪腕錶，不也是要賣這個價格？因此Velodyne絕對是光明正大的搶錢！那麼固態光達為何能這麼便宜？而且效能竟不輸Velodyne H64E機械式光達？因為是大量生產的緣故，就像是石英錶問世後差點讓機械錶產業萬劫不復！但可以確定的是，未來機械式光達還真的沒有未來！更何況固態光達終將會發展成「光達晶片」，下回繼續分析。