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「AR 导航」:车载导航的下一个风口?
来源:Bernice · geekcar ?? 发布时间:2019/01/22?? 浏览:()次


AR 导航,车载导航

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  虽然现在手机、车机的导航能力越来越强,但是当我们遇到不熟悉的路况,或者在夜间开车的时候,还是会出现拐错路口、错过路口的情况。

  而且,一边开车一边看导航本就是不安全的行为,本质来说就是在盲开。当车速为 120 公里/小时的时候,看导航 1 秒钟大概就有 70 米是在盲开,更不要说在国外不限速的高速公路上 200+公里/小时的速度。

  所以现在的导航对我们来说,功能还是不够人性化,呈现效果还是不够直观。

  相对应的,在这样的市场需求下,「AR 导航」作为一种更好的解决方案应运而生,而且已经有不少科技公司将这个概念带到了我们的视野里。

  比如百度在去年的世界大会上展示了自己基于 HUD 的 AR 导航功能,高德和达摩院各自发挥优势研发了一款 AR 导航,Marvel X 因为搭载了斑马开发的 AR-driving,成为了目前市面上第一款带 AR 导航功能的量产车。

  此外,大陆、伟世通、松下等供应商以及国内外一系列初创企业也在共同发力,比如 WayRay、Navdy、Futurus 等。

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  AR 导航是什么,跟一般导航有什么不一样?

  AR 导航对于用户而言最大的变化就是「直观性」。从驾驶员的视野来看,导航信息与车道线进行了融合。

  AR(增强现实技术)是在真实场景里出现一些虚拟信息。AR 导航则是在真实的路况信息中,实时出现一些虚拟指向箭头来更直观地引导我们前进。

  与传统导航相比,车载 AR 导航会先用摄像头把前方道路的真实场景实时捕捉下来,这是?实?;再结合当前的定位、地图信息以及场景 AI 识别进行融合计算,在人眼可见的真实道路上生成虚拟的指引信息,这是虚。

  这样的虚实结合,可以更直观地告诉用户下一秒该干什么,比如它会用箭头准确地指向路口,而不是说什么 300 米后左转。

  除此之外,还会有驾驶安全的提醒,比如跟车距离预警、压线预警、红绿灯监测提醒、前车启动提醒、提前变道提醒等;未来还可能会更深入地与 ADAS 进行融合,比如车道偏离预警、前车碰撞预警,驾驶员状态监测等等。

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  AR 导航背后需要哪些技术支持?

  从上面的功能介绍,很明显能看出来 AR 导航和一般导航不一样,它背后需要更多复杂技术的支持。具体来说有三种:

  1. 车道级导航能力:导航最基础的能力就是「没有延迟的准确定位」,如果这个技术不到位,AR 导航的小箭头怎么能准确地铺设在真实车道上呢。

  2. 图像智能检测与识别能力:AR 本就是一项虚实结合的技术,识别真实路况数据是功能实现的基础。这其中包括对车辆、车道线、红绿灯、道路场景等图像的检测、分割、识别与追踪。

  3.AR 融合算法:将当前的定位、地图导航以及道路交通大数据进行融合运算,最后才能在实景图像上实时将渲染过的虚拟导航信息准确地呈现在车道上。

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  目前都有哪些具体形态的产品?

  当前能够将 AR 导航完整呈现的产品不多,而且现处于技术开发阶段,各个产品也是形态各异。

  从前装市场来说,去年 10 月高德和达摩院合作推出了一款 AR 导航,适配在智能后视镜上;去年 9 月荣威 Marvel X 上市,上面搭载了斑马推出的 AR-driving,适配在仪表盘上。

  从后装市场来说,去年 5 月车萝卜推出了一款水滴 AR-HUD,这是后装市场中首款无屏 HUD,可以直接将虚拟导航信息投射在风挡上。这与它在 15、16 年推出的自带屏幕的第一、二代产品不一样。

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AR 导航,车载导航

  AR 导航与各种媒介的关系

  这么说来,这三个比较完整的产品竟然适配在三种媒介上。

  那么 AR 导航到底都能装载在哪些媒介上呢?不同媒介功能实现的差异化在哪里?哪种媒介最适合 AR 导航发挥作用呢?我们来一个一个说清楚。

  关于具体的媒介,刚才提到的智能后视镜、仪表盘以及风挡算是主流应用场景,中控屏其实也可以实现这个功能,后装 HUD 自带的透明背板也是可以的。在更久之前,还有人想过用 AR 头戴可视设备实现这个功能,现在基本已经被放弃了。

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  在说不同媒介下的具体应用效果之前,我们再思考一下开头提到的那个场景。当你正在以 120 公里/小时的速度前进,你用 1 秒钟看了一眼导航其实你就大约盲开了 70 米。如果 150 公里/小时呢?200 公里/小时呢?而且,我们看导航真的只看一秒吗?

  所以不把视线离开,或者离开的距离越短,AR 导航功能才能更好地辅助人类驾驶。其次屏幕是否够大,呈像是否清晰,成本是否可控,这些都是决定条件。

  首先「风挡」无疑是离驾驶视线最近的,因为司机本身就是目视风挡前的道路。(后装的透明背板也是这个原理,但后装产品效果普遍没有前装好。)而且风挡呈现信息的区域也够大。但想要做到清晰成像和控制成本,难度略大。

  然后是「仪表盘」,视线稍微往下探,终归也算比较近。屏幕大小适中,呈像清晰程度和成本相对也比较可控。

  中控屏和智能后视镜都相对较远,而且后视镜屏幕略小,不好展示信息。不过这两个成本可控,而且后装起来比较方便,可以说能适配大部分车型。

  这么一来,从功能上说「风挡」是 AR 导航功能实现的最佳场景。而目前基本没有前装产品适配在 HUD 上的原因,则在于这是一个与成本博弈的商业 demo。下面来说说 AR 导航在 HUD 上实现有什么样的困难。

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  AR 导航在 HUD 上实现有什么样的困难

  在说困难之前,先来说说 AR 运用在汽车上有什么先天优势。

  相比于其他 AR 设备来说,汽车 AR 设备没有电池之忧;依托汽车可以即时定位;还有挡风玻璃这样天然的大屏;而且不用刻意小型化,这有助于安装大体积硬件,因为 AR 导航需要强大的机器视觉和三维空间构建运算能力。

  听起来很有希望,但相对于优势来说,困难更是一箩筐。下面简单说 5 个。

  1. 成本很难控制。

  目前运用在 HUD 上的投影技术主要有:LCD 投影、DLP 投影、激光扫描投影以及 LCOS 投影。

  这四种技术投影效果一个比一个好,但成本也是一个比一个高。拿 LCOS 投影来说,仅有部分工程试验 HUD 产品采用了这一技术;有些产品用 DLP 投影,厂商的心都在滴血;更多产品都采用 LCD 投影。

  同时很多硬件想要做到车规级非常难,这也在无形中增加了成本。

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  2. 光学问题。

  困难之一就是「虚拟图像距离」。一般 HUD 的虚拟引导图像和道路并不在一个平面,需要我们自己去调整这其中的焦距,虽然不用低头,但频繁调整角度也会让人觉得疲劳。而且我们开车有时候需要前方 10 米甚至 20 米的情况,目前能很好达到这一标准的产品却很少。

  另外,由于 AR HUD 是通过虚拟影像和实际道路结合来展现实时导航信息,因此用户的视角变化也会导致成像信息和路面的匹配度出现问题。目前行业内比较主流的解决方案是通过车内的摄像头捕捉驾驶员面部来进行实时匹配,这个方案也有不小的难度。

  3. 呈像质量。

  复杂的室外光照会影响图像的清晰程度,夜晚对图像呈现更是挑战。

  4. 高温和散热。

  HUD 无论前装后装一般都布置在仪表盘前方,完全暴露在太阳底下,同时高亮度投影自己也需要大光源支持,也会增高温度。如何应对高温、合理散热是个难题。而对于车规级要求来说,温度、稳定性等等都是必须优先解决的问题。

  5. 集成度。

  将各个软件、硬件集成在一起,并控制好体积,这也算难点之一。

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  相对完整的产品有怎样的体验?

  受技术发展限制,我们还是要理解当下产品的形态各异。下面来了解一下开头提到的几种产品的具体体验:

  高德和达摩院的 AR 导航

  这款 AR 导航可以在多种场景下引导用户,比如在何处转弯,何时需要提前变道并线,岔路口怎么行驶。同时它还能识别过往车辆、行人、车道线、红绿灯位置以及颜色、限速牌等周边环境,从而为驾驶员提供跟车距离预警、压线预警、红绿灯监测与提醒、前车启动提醒、提前变道提醒等一系列驾驶安全辅助功能。

  但是在实际体验中,由于后视镜本身的硬件能力有限,我见到的导航页面还是比较简单,导航引导在视觉上也没有做到很完美。这也是后装产品普遍会遇到的问题,AR 导航对于硬件能力、车辆本身的数据接入有着更高的要求。这也实时影响着产品的最终体验。

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斑马的 AR-driving

  目前能看到信息有当前车速、行车信息、车道/前方车距等信息,同时还有道路引导信息,比如直行、转弯的箭头。

  当下 AliOS 正在挑战更多技术难题:比如视觉+GNSS(全球导航卫星系统定位)+IMU(惯性导航系统)+MM(地图匹配)的车辆位姿融合计算,目标是实现车道级的 AR 导航。这个技术突破十分关键,可以作为自动驾驶技术的铺垫。

  作为前装的 HUD,Marvel X 能够调用更多的车辆数据,计算能力也有更好的保障,这也导致产品体验可能是目前已有产品中最好的一个。

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  百度的 AR 导航

  百度这个功能主要是为了完善小度车载 OS 的智能驾驶解决方案,它通过百度自己的地图信息、高精度定位、大数据和 AI 技术、以及大量的出行大数据来实现 AR 导航。不过现在这个方案还没有实际产品,我们可以先看看它 demo 的实验视频。

  至于我们之前提到的车萝卜水滴 AR-HUD,目前也还没看到上市的计划。这也说明 AR-HUD 本身还有着之前说到的种种难点,并不是个能够快速量产的解决方案。

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  其实目前市面上不只有这几款 AR 导航产品,其他供应商也有在这方面发力。比如备受资本追捧的 WayRay、大陆集团、哈曼(收购了 Navdy),以及国内的 Futurus(与宝马合作)、疆程科技(与百度合作)、光晕科技等等。

  这种做技术 demo 的公司,前期研发阶段基本看不到回头钱,同时还要大量烧钱。所以他们的商业路径,每走一步,都可能离深渊更近一点。

  他们的目的都是一个,就是将 demo 实现、量产并销售。形式可能是前装,也有可能是后装。

  但谁都明白,相比销售后装产品,能与车厂合作前装产品对公司的品牌影响力、资金流通以及实现利润都要更好。而且前装产品针对专门车辆开发,能实现的效果也会更好,好的口碑对一家新的供应商非常重要。

  所以,一些 demo 做的好的公司都好似闺中待嫁的姑娘,等着各大 OEM 公子上门来撩。

  有的可能被大公司收购,然后借光 toB(比如被哈曼收购的 Navdy);有的直接吸引了车厂的注意,成为 OEM 供应链中的一员,直接 toB(比如被宝马看上的 Futurus);技术、时机和运气把握地更好一点的,可能会受到资本的追捧,又有钱继续做开发,又有机会和各大车厂进行前装合作(比如分别被阿里和保时捷领投的 WayRay,一次 1800 万美元,一次 8000 万美元)。

  当然后装市场怎么说也有一定需求,很多公司在专注前装的同时,也没忘了推一些后装产品,这样有些等不及量产车的用户就可以直接购买后装产品尝尝鲜了。

  最后就是希望 AR 导航能早日融入我们的生活,让我这种路痴早点体验到傻瓜式的车载导航。
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