2022年3月1日，一家名為NPS（Neural Propulsion System）的自動駕駛技術(shù)和傳感平臺初創(chuàng)公司發(fā)布了一份白皮書，討論了新的框架和方法，使有或沒有人類監(jiān)督的車輛能夠及早作出反應(yīng)并看得足夠清晰，以消除致命交通事故。
該白皮書的作者分別是：

• Behrooz Rezvani博士：NPS的CEO和創(chuàng)始人。Rezvani博士以前曾創(chuàng)辦過一些主要針對電信業(yè)的公司，包括Ikanos（被高通收購）和Quantenna（被安森美收購）。

• Babak Hassibi：NPS的聯(lián)合創(chuàng)始人和CTO。Babak教授也是加州理工學(xué)院（Caltech）Mose and Lillian S. Bohn電氣工程的首任教授，從2001年起就在那里任職。

• Lawrence Burns：前通用汽車研發(fā)與規(guī)劃VP。他為各組織提供有關(guān)未來移動出行、物流、創(chuàng)新、制造和能源的建議，他為谷歌/Waymo進(jìn)行了十多年的咨詢。

NPS是誰？

NPS是2017年成立的自動駕駛汽車和傳感技術(shù)初創(chuàng)公司，總部位于加州的Pleasanton。
該公司聲稱擁有一種特殊的傳感技術(shù)，并設(shè)計了一種SoC，在一種稱之為Atomic Norm的新數(shù)學(xué)框架方法的幫助下，可以實現(xiàn)約100 TBPS的傳感器數(shù)據(jù)處理速率。

NPS AtomicSense?平臺

AtomicSense平臺是該公司首款專為自動駕駛解決方案打造的多模傳感器系統(tǒng)，解決了每個傳感系統(tǒng)物理學(xué)的限制。該平臺于2021年2月首次推出，此后已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的原型測試，計劃在今年晚些時候為客戶提供A樣，公司的目標(biāo)是在2024年第四季度前發(fā)布該平臺。
AtomicSense平臺增強(qiáng)并結(jié)合了激光雷達(dá)、雷達(dá)和攝像頭的優(yōu)勢，創(chuàng)建了一個利用每種技術(shù)能力的系統(tǒng)，同時可以消除以下弱點：

• 攝像頭：可提供高分辨率的圖像，但缺乏深度信息，并依賴于照明條件。

• 雷達(dá)：可非常精確地測量速度，但分辨率比激光雷達(dá)低，且容易受到其他雷達(dá)的干擾。

• 激光雷達(dá)：可提供超精確的深度信息，但性能和可靠性在對抗性、某些天氣和光線條件下會下降，且容易被遮擋。

AtomicSense平臺提供的一些主要功能如下：

• Atomic Norm算法：NPS專利的突破性算法利用了最近發(fā)現(xiàn)的數(shù)學(xué)框架Atomic Norm，根植于加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院。與競爭算法相比，它提供了更高的分辨率、精度、可靠性，和更多的目標(biāo)。AtomicSense處理算法（ASPA）所需的能量相比目前的激光雷達(dá)和雷達(dá)少50倍。ASPA的性能接近于數(shù)學(xué)上可能的信息理論極限。

• 激光雷達(dá)：NPS在激光雷達(dá)上使用了一種叫做Solid-State MIMO?的技術(shù)。這種激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)是全球第一個獲得專利的長距激光雷達(dá)。它通過超分辨率和自適應(yīng)多波束搜索，將射程擴(kuò)大到500m以上。

• 雷達(dá)：新型的超分辨率SWAM?雷達(dá)技術(shù)，探測可靠性提高了10倍。同時，多波段360FoV，抵御其他雷達(dá)信號干擾的能力提高了70倍。該雷達(dá)專利可以穿透物體并周圍。

• 軟件：NPS使用AI融合技術(shù)來看清周圍環(huán)境，為自動駕駛平臺的導(dǎo)航創(chuàng)建體素地圖（voxel mapping）和場景創(chuàng)建，以及感知、導(dǎo)航和決策。

• 芯片：采用AtomicSense平臺，在緊密連接的定制信號處理芯片網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行620 TBPS的傳感器數(shù)據(jù)處理。

NPS新出版的白皮書NPS今年發(fā)布的白皮書總結(jié)到，為了實現(xiàn)零死亡，在傳感和處理方面，需要每秒100*1012 BPS（100 TBPS）的峰值數(shù)據(jù)速率，以便車輛在最惡劣的道路條件下安全運行。這一巨大的需求比從人眼到大腦的感知數(shù)據(jù)率要大1000萬倍。
白皮書還表示，通過結(jié)合分析、先進(jìn)的多波段雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)和先進(jìn)的SoC技術(shù)，可以完成100 TBPS的傳感和處理。這種方法將使開發(fā)ADAS和完全自動駕駛系統(tǒng)的公司加快進(jìn)展。
NPS于2021年12月在北加州的一個機(jī)場實現(xiàn)了道路零死亡所需的核心傳感器元素的試點規(guī)模概念驗證。這是在Atomic Norm的幫助下實現(xiàn)的，這是一個最近發(fā)現(xiàn)的數(shù)學(xué)框架，從根本上改變了傳感器數(shù)據(jù)的處理和理解方式。Atomic Norm是在加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院開發(fā)的，并由NPS專門為自動駕駛進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)。

Atomic Norm

Atomic Norm（AN）是一個數(shù)學(xué)框架，當(dāng)它與先進(jìn)的傳感器和SoC技術(shù)相結(jié)合時，可以解決場景重建的大量數(shù)據(jù)率要求，并使有或沒有人類監(jiān)督的車輛有足夠的感知，以消除交通致命事故。
這種新方法基于2000年代初在加州理工學(xué)院、加州大學(xué)洛杉磯分校和斯坦福大學(xué)開發(fā)的壓縮傳感框架，該框架起初用于改善MRI（Magnetic Resonance Imaging），并由加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院的研究人員在2012年首次發(fā)表。壓縮傳感減少了保持一定性能水平所需的測量次數(shù)。

AtomicSense和體素場景創(chuàng)建

AtomicSense平臺基于Atomic Norm數(shù)學(xué)框架。有了它，就能創(chuàng)造出一種處理高速數(shù)據(jù)的算法，稱為AtomicSense處理算法或ASPA。
ASPA的優(yōu)點之一是NPS不需要用窄光束對場景進(jìn)行物理掃描。相反，它使用更寬的光束和更好的計算方法，使覆蓋體積中的每個體素（voxel）都能被單獨詢問。

體素是三維盒子或立方體的另一個詞。世界被劃分為三維立方體（可以想象成棋盤，但卻是三維的），車輛會報告說這個立方體中有看起來是固體的東西，或者這個立方體基本上是空的。

一些想法

當(dāng)涉及到先進(jìn)的傳感器融合和數(shù)據(jù)融合技術(shù)時，Atomic Norm這種新的數(shù)學(xué)方法和對大量數(shù)據(jù)速率的解析可能是有用的。然而，更高水平的AI、標(biāo)注和繪圖可能需要更好更準(zhǔn)確的決策任務(wù)。

100TBPS的數(shù)據(jù)解析量確實是一個令人印象深刻的數(shù)字，這些大量的數(shù)據(jù)將在邊緣進(jìn)行處理，與雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器位于一起。高精度檢測到的非空的體素（約0.1-1%）將被傳遞給下游。

考慮到汽車以太網(wǎng)只有1GBPS，人們會認(rèn)為AI/軟件、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)解決方案和邊緣處理已經(jīng)足夠。除了以太網(wǎng)電纜，可能還需要一個更強(qiáng)大的連接，以實現(xiàn)NPS所追求的數(shù)據(jù)速率。NPS認(rèn)為，數(shù)據(jù)解析需要在傳感器和邊緣上實時進(jìn)行。

然而令人印象深刻的是，NPS為躲避物體、制圖和導(dǎo)航而創(chuàng)建體素場景的方法，體素導(dǎo)航和繪圖并不新鮮。Voxelmaps和NPS的解決方案之間的主要區(qū)別是，NPS在他們的解決方案中加入了他們專有的SWARM多波段雷達(dá)。

早在2017年，一家名為Voxelmaps的初創(chuàng)公司，推出了體素繪圖技術(shù)，以創(chuàng)建高精地圖。體素地圖解決方案旨在開發(fā)一個地球的3D模型，精度為10厘米，具有完整的攝影和語義細(xì)節(jié)。Voxelmaps和NPS的解決方案之間唯一的主要區(qū)別是，Voxelmaps正在使用激光雷達(dá)和高清攝像頭。相反，NPS使用的是一個更昂貴的解決方案，包括高清攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

白皮書下載地址：

https://nps.ai/wp-content/uploads/2022/02/NPS-Paper-FINAL-1.pdf