著力為自動駕駛汽車提供探地雷達的兩家公司對于未來主流市場有著不同的看法。

Wavesense 公司的技術可以收集一組相對較小的低分辨率圖像，并與 GPS 等定位技術進行索引，從而精確定位車輛的位置。（圖片來源：Wavesense)

目前，大多數自動駕駛汽車的定位策略都在試圖復制人類駕駛員感知世界的方式。但 WaveSense 公司首席執行官 Tarik Bolat 認為，要想真正實現可靠的自動駕駛系統，必須打開一些新思路。他說，“技術人員需要為車輛提供更多的可用數據，而不僅僅止步于為車輛提供人類駕駛員所能感知的一切就行了。”對此，Bolat 給出的解決方案是使用采用步進頻率的連續波探地雷達，感知人眼看不到的地下 10 英尺（3 米）的位置。 WaveSense 及其競爭對手Geophysical Survey Systems 公司（下簡稱 GSSI 公司）都使用了來自麻省理工學院林肯實驗室的技術。該技術由林肯實驗室開發而成，并在 2013 年完成部署，當時的主要目的是幫助阿富汗美軍免受地雷威脅。這兩家公司都對MIT 技術進行了改進，以提高其在汽車應用中的性能，而且均將該技術用于“定位”而非“感知”目的。這種技術的實現離不開探地雷達（LGPR），需要將探地雷達安裝在車輛底盤之下，繪制一幅由地下土壤密度、植物根莖、巖石、空洞及地下公用基礎設施分布情況的地圖。 此后，當同樣配備 LGPR 設備的車輛駛入地圖覆蓋的區域時，即可通過地面特征（類似指紋）來精確定位車輛的位置。由于這些標記位于地面以下，因此不受惡劣天氣的影響。此外，該技術也適用于一些建筑環境雷同或 GPS 短暫失靈的情況。

地上傳感器非常適合在地面之上感知周圍車輛。探地雷達則主要基于更加靜態的地面下特征，因此也經常被視為更加可靠。（圖片來源：GSSI公司）

兩家雷達公司的故事 作為全球唯一兩家積極探索探地雷達的機構，GSSI 和 WaveSense 公司均獲許可使用麻省理工學院林肯實驗室的同一種基礎技術。然而，WaveSense公司似乎對知識產權更有“占有欲”，并聲稱本公司為麻省理工定位用探地雷達系列專利組合的“全球獨家許可方”。WaveSense 是一家位于 Somerville 市的眾籌初創公司，成立于 2017 年，一直致力于汽車應用開發。 與此同時，GSSI 是一家總部位于新罕布什爾州 Nashua 市的具有 50 年歷史的老牌公司，致力于將 LPGR 技術用于包括建筑、地球物理和考古學等各行各業。此外，這兩家公司同樣使用了一組相對較小的低分辨率圖像，并通過與 GPS 等其他定位技術進行索引，從而達到精確定位車輛位置的目的，而且這兩家公司聲稱的精度同樣為大約 4 厘米。

GSSI 公司首席技術官 David Cist 認為，探地雷達技術在商用車和乘用車上的實用性仍待進一步觀察。（圖片來源：GSSI公司）

WaveSense 公司表示，繪制和探測探地技術的主要差別在于經緯精確度。GSSI 公司的說法類似，但同時表示車輛系統主要可以利用的是繪制與探測環境的關聯程度。“如果你距離我不到50米”GSSI 首席技術官 David Cist 表示，“那在絕大多數情況下，我們都能把你的位置精準定位在 4 厘米之內。”GSSI 公司正在與一家正在測試自動駕駛汽車定位技術的德國汽車 OEM 合作。 WaveSense 公司正在與少數幾家汽車 OEM 和一級供應商合作。這些合作方主要來自美國和歐洲，也也有已經有合作意向的亞洲公司。WaveSense 公司的 Bolat 看起來對這項技術信心十足。Bolat 表示，“WaveSense 公司別出心裁地解決了標準 [自動駕駛計算]‘堆棧’目前尚無法解決的誤差問題。” 但 GSSI 公司的 Cist 更加謹慎。“LGPR 技術在許多層面上都仍有待證明，”他說，“這項技術的當下進展很容易被夸大。我認為這項技術在真正可以應用至商用汽車之前，還有很長的路要走。”

Wavesense 公司表示，公司的探地技術可以分析 20 厘米厚的混凝土層，從而將車輛在停車場內的精確位置縮小在 5 厘米誤差之內。（圖片來源：Wavesense)

纖薄橋面和停車甲板 這兩家公司都認為探地定位技術可以很好地克服其他主流定位系統易受環境影響的缺點，比如暴風雪等惡劣天氣或附近有顆樹倒了等臨時環境變化。這兩家公司也均將探地雷達部署在車輛底盤下方，且均選擇了工作在 100 到 400 MHz 頻段的雷達，而不是車輛前向雷達中常見的 77 GHz 雷達。 兩家公司都認為，雷達探地技術的幀匹配不需要大量數據或強大的 AI 功能支持。WaveSense 公司表示，探地雷達的速率通常是每秒掃描約 100 次。相比之下，GSSI 公司采用了可變掃描速度的策略，目前大約為每秒 10 次掃描，未來也可能會提高速率。GSSI 公司可以從五個維度進行幀匹配。除了掃描頻率之外，這兩家公司之間還存在其他的重要分歧點。Wavesense 公司使用的探地雷達設備看起來像一個 2 英尺 x 1 英寸的長盒子。Bolat 表示，這種設計足夠結實，可以抵御任何惡劣道路情況。不過，他拒絕對該產品的設計發表評論。

土壤和其他路面在特征上看起來可能沒什么區別。但 Wavesense 公司可以通過創建并繪制特征地圖，從而將車輛精確地定位到橫向3 至 5 厘米和縱向 3 至 15 厘米（取決于車速）誤差之間。（圖片來源：Wavesense 公司)

Cist 表示，GSSI 公司則依賴于更大的 LGPR 硬件，尺寸達到 5 英尺 x2 英尺 x 0.33 英尺，安裝位置跨越整個車輛寬度。他解釋說，“我們從左到右共排列了 12 個橫向對齊的天線，從而覆蓋盡可能寬的道路面積。”Cist 還表示，我們必須留有足夠的空氣來提供背面反射，從而保證天線的正常工作。 WaveSense 公司的 Bolat表示，公司正在合作的 OEM 對如何應用探地技術有自己的想法，他們的意向包括車庫中的自動停車或自動車道居中功能等。具體來說，停車場中的車位排列通常間隔均勻，而高速公路上的標記則可能是坑坑洼洼的。這些地面特征對于基于視覺的探測系統可能具有一定挑戰性。但 Bolat 堅定地表示，WaveSense 公司的探地解決方案可以解決這些問題，甚至是鋼橋挑戰也不在話下。 “土路通常不成問題。”Bolat 說，“我們剛剛開始與一家主要 OEM 合作，開發了可以探測 20 厘米厚混凝土地面的自動停車場探測系統，幫助車輛在停車場環境中實現 5 厘米誤差之內的精確定位。”

測繪車輛必須對整個區域進行數據采集才能獲得地下框架地圖，追蹤車輛(Tracking Vehicle)才能利用這些地圖。（圖片來源：Wavesense公司)

探地雷達不受包括暴風雪在內的各種惡劣天氣的影響。（圖片來源：Wavesense 公司)

看不見的障礙 GSSI 公司的 Cist 表示，他認為，一些道路的土壤有特殊之處，“只需要探測 1 米左右就可以準確地進行定位。”而且，該系統的算法還可以進行調整，從而更好地適應不同季節中地面水分或土壤成分改變的情況。他說，“一些土壤特征或道路、橋梁結構將直接決定定位的準確與否，因此必須同時準備好 LGPR 系統一旦失效的備用方案。”

GSSI 公司的技術名為“Terravision”，主要借助橫向分布在車輛整個寬度的 12 個雷達天線工作。（圖片來源：GSSI公司）

他對將 LGPR 技術應用于停車場等建筑結構中的態度更不樂觀。“自動停車的情況可能沒有想象美好。”他警告說，“我們的雷達可以穿透三米，但停車場的地面厚度通常只有 1.5 米，你能在這種情況下探測到哪些有用信息呢？可能很難有任何獨特的信息，因為停車場地面本質上只是一排排材質相同的鋼筋水泥而已。” 盡管這兩家公司的樂觀程度不同，但均可能同樣面臨更大的業務問題。總部位于圣何塞的投資銀行Capstone Financial Group 的首席執行官 Dan Smith 對這項技術的印象深刻，但對其實用性仍保留意見。Capstone Financial Group 是一家專注于汽車技術的投資銀行。Smith認為，將一種新型設備掛在車輛底盤之下所需進行的相關測試、驗證與責任劃分工作是非常繁重的。他說，“我認為，探地雷達真是個天才的主意，但將其成功商業化將是很艱難的。”

Wavesense 公司首席執行官Tarik Bolat 認為，探地雷達即使在橋梁和停車場等位置也能發揮作用。(Wavesense)