激光雷達(dá)量產(chǎn)成品:融入智能汽車生態(tài)
前言:2020年被稱為激光雷達(dá)量產(chǎn)“元年”。去年7月份以來,RS-LiDAR-M1獲得大量車企定點車型訂單,包括L3重卡方案科技企業(yè)、北美新能源車企、中國造車“新實力與新勢力”車企、傳統(tǒng)主機廠、頂級超跑品牌等,覆蓋車型,從超跑到家用車,從乘用車到商用車。
M1被稱為車規(guī)級智能固態(tài)激光雷達(dá),今年第一季度以來,已經(jīng)逐步公布了M1車規(guī)級部分領(lǐng)先的技術(shù)與進展:
激光雷達(dá)感知Corner Case:已成功解決高反鬼影、高反膨脹、近處吸點、近場空洞、陽光干擾、多雷達(dá)對射干擾等Corner Case;
已通過車規(guī)可靠性驗證:包括但不限于振動、沖擊、EMC電磁兼容、化學(xué)防腐、鹽霧、高低溫濕熱等驗證;
搭載完善的配套功能:包括OTA升級、雨雪塵噪點檢測&過濾、污跡檢測、智能清洗、智能加熱、性能檢測、電源管理、網(wǎng)路管理等功能;
高標(biāo)準(zhǔn)功能安全設(shè)計:完全滿足SIL-2和ASIL-B等級對于定性和定量的功能安全目標(biāo)
車規(guī)量產(chǎn)產(chǎn)線落成:國內(nèi)首條車規(guī)級固態(tài)激光雷達(dá)量產(chǎn)產(chǎn)線在3月份落成。
今天,我們揭曉M1智能部分的“秘密武器”:硬件智能+軟件智能。即硬件上的智能“凝視GAZE”功能,與軟件上的智能目標(biāo)級感知功能。
硬件智能:可以變焦的智能“凝視”功能
自動變焦技術(shù),是計算機視覺和各類成像系統(tǒng)實現(xiàn)智能化的飛躍性技術(shù)之一。通過改變攝像頭焦距值的大小,能迅速兼起若干個定焦距鏡頭的作用,為環(huán)境感知提供方便條件。
這種革命性的智能變焦技術(shù),減少長槍短炮的器件堆疊,非常適合迅速抓取遠(yuǎn)距離和近距離的影像與運動物體,因而成為紀(jì)實性拍攝常用“武器”。
● 融入智能汽車生態(tài),激光雷達(dá)硬件智能化
在日常駕駛過程中,司機需要小心地處理不同的場景下的特殊路況,時刻關(guān)注不同的道路區(qū)域:在高速公路行駛時,要關(guān)注遠(yuǎn)處動態(tài)車輛與靜態(tài)小障礙物;駛過街道路口時,警惕周邊行人和兩輪車;經(jīng)過擁堵路段時,則提防周邊車輛強行加塞行為。
智能駕駛同樣需要面對各種不同的駕駛場景,這就要求激光雷達(dá)硬件性能需要基于不同的路況下環(huán)境感知重點作出優(yōu)化。
在兼顧硬件性能、效率與成本等維度,我們將激光雷達(dá)硬件進行智能化升級,實現(xiàn)類似攝像頭的變焦技術(shù),取得高效的應(yīng)用成果。這種智能化功能我們稱之為“凝視GAZE”功能,意為隨時聚焦駕駛者關(guān)心的重點感知區(qū)域。
硬件智能化屬于RoboSense在Smart LiDAR Sensor System(智能激光雷達(dá)傳感器系統(tǒng))布局的一部分,“凝視”功能版M1也因此獲得CES 2019創(chuàng)新獎。
目前,RoboSense已經(jīng)與定點客戶共同完成“凝視”功能的批量樣機驗證,6月份以來,“凝視”功能將在新版RS-LiDAR-M1中正式上線。
● “智能”是二維MEMS芯片掃描的基因優(yōu)勢
傳統(tǒng)的激光雷達(dá),包括自動駕駛測試車上的一維機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)和一維轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá),采用的掃描方式都是一維電機掃描架構(gòu)。前者是通過電機承載所有激光收發(fā)元件一起旋轉(zhuǎn)掃描,后者則改為電機承載激光反射鏡旋轉(zhuǎn)掃描。
△一維機械式掃描方案結(jié)構(gòu)
△一維轉(zhuǎn)鏡掃描方案結(jié)構(gòu)
這類延用了十余年的一維電機掃描架構(gòu),激光收發(fā)單元在出廠前被完全固定,導(dǎo)致掃描線束分布和最高幀率會在出廠的時候就被固定。
△一維電機掃描方案線數(shù)分布固定、掃描幀率固定
新一代車規(guī)級智能固態(tài)激光雷達(dá)RS-LiDAR-M1采用RoboSense自研的二維MEMS智能掃描芯片,可以任意改變橫向和縱向的掃描速度從而改變掃描形態(tài),且在收到指令后的下一幀即可完成切換,這將給激光雷達(dá)性能與應(yīng)用帶來兩大改變。
△二維MEMS芯片智能掃描方案
1. 從粗放的線數(shù)概念,到精準(zhǔn)的ROI區(qū)域分辨率
智能駕駛關(guān)注的遠(yuǎn)距離障礙物都分布在激光雷達(dá)視場中間ROI(Region of Interest)區(qū)域內(nèi),所以真正需要提高的是激光雷達(dá)對遠(yuǎn)距離障礙物感知能力,核心重點是提升中間ROI區(qū)域的分辨率。
行業(yè)最開始的時候,一維機械式掃描激光雷達(dá)線數(shù)平均分布,所以線數(shù)可以直觀反映感知能力。
△一維機械式掃描,線數(shù)平均分布
隨著車載激光雷達(dá)應(yīng)用,ROI區(qū)域需要更密集的掃描線數(shù)達(dá)成共識,一維機械式掃描方案通過將固定激光元器件在中間區(qū)域加密堆疊,在視場中獲得固定角度、固定分辨率的ROI區(qū)域。
△一維機械式掃描,固定角度、固定分辨率的ROI區(qū)域
當(dāng)二維MEMS智能掃描出現(xiàn),線數(shù)分布可以任意變換,激光雷達(dá)可基于不同駕駛場景自由調(diào)節(jié)ROI區(qū)域的角度范圍、分辨率大小。
△二維MEMS智能芯片掃描,可自由調(diào)節(jié)ROI區(qū)域角度范圍、分辨率大小
M1“凝視”功能可以動態(tài)調(diào)整ROI區(qū)域;同時可以動態(tài)調(diào)整分辨率,將ROI區(qū)域內(nèi)分辨率翻倍再翻倍達(dá)到等效于一維掃描數(shù)百上千線的感知能力;雙重動態(tài)調(diào)整功能自由配置,可以避免算力資源浪費。
△二維MEMS芯片智能掃描方案,分辨率可調(diào)節(jié)
2. 從鎖死的固定幀率,到靈活的實時可調(diào)幀率
在不同駕駛場景下,智能駕駛系統(tǒng)對環(huán)境感知幀率有不同的需求,在城區(qū)街道駕駛場景中周圍障礙物距離近,駕駛響應(yīng)距離短,需要提高幀率獲得更長的響應(yīng)時間;在高速場景中障礙物距離遠(yuǎn),則需要提高分辨率而非提高幀率提升檢測距離,獲得更長的響應(yīng)時間。
一維掃描方案無法在工作狀態(tài)下改變幀率,幀率鎖定在開機時選擇的檔位,無法跟隨感知系統(tǒng)幀率(包括攝像頭幀率)調(diào)整而變化,不但不能提供更場景化的環(huán)境數(shù)據(jù),同時導(dǎo)致多傳感器融合過程中幀數(shù)難以對齊的同步困難。
△二維MEMS芯片智能掃描方案,幀率可調(diào)節(jié)
二維MEMS智能掃描方案可以在激光雷達(dá)工作狀態(tài)下動態(tài)提升或降低幀率,且?guī)蕯?shù)值可取連續(xù)值,不限檔位。這讓激光雷達(dá)的幀率可以隨駕駛場景及感知系統(tǒng)幀率需求而改變,亦可與攝像頭幀率等比關(guān)聯(lián)匹配,保持同步觸發(fā)。
● M1“凝視”功能推動用戶駕乘體驗從安全到舒適
1. 高速場景下垂直分辨率的每一次提升,都能給用戶體驗帶來躍升
在高速公路上,車輛行駛速度快,車距較遠(yuǎn),智能駕駛感知系統(tǒng)更關(guān)注正前方遠(yuǎn)處的行駛車輛以及三角警示標(biāo)、雪糕筒、掉落的輪胎、掉落的樹枝等靜態(tài)障礙物。相對而言,分布在地面和天空等非重要區(qū)域過高分辨率的點云數(shù)據(jù)成為了算力的負(fù)擔(dān)。
△高速公路場景,駕駛者關(guān)注正前方ROI區(qū)域
智能駕駛系統(tǒng)在高速上實現(xiàn)HWP(Highway Pilot)功能,需要獲得對上述障礙物的更遠(yuǎn)有效檢測距離,這要求激光雷達(dá)擁有高測距能力,以及高有效分辨率(即障礙物所在的ROI區(qū)域內(nèi)的高分辨率)。
在HWP(Highway Pilot)模式下,開啟M1“凝視”功能,智能提升ROI區(qū)域垂直分辨率,讓智能駕駛實現(xiàn)從安全到舒適的跨越。開啟“凝視”的M1視場中間ROI區(qū)域垂直分辨率可以由0.2°動態(tài)提升至0.1°(甚至更高分辨率),障礙物點云成像密度翻倍,對前方小物體高度準(zhǔn)確測量,幫助規(guī)劃層可結(jié)合車輪與底盤高度判斷通過性。
直行道路上,垂直分辨率由0.2°到0.1°的提升,意味著感知算法對車輛的識別距離由120-150米提升到180-200米,對靜態(tài)小型障礙物的檢測距離由85米提升到160米,對于駕駛時速120km/h行駛的智能駕駛車輛而言,這是從安全制動距離到舒適制動/變道距離的質(zhì)變,將為用戶乘坐舒適度體驗帶來巨大飛躍。
△高速上,智能駕駛車輛以120km/h行駛,0.2°垂直分辨率對障礙物的感知距離僅剛好滿足安全制動要求,垂直分辨率提高至0.1°,對障礙物的感知距離能達(dá)到舒適制動需求
△開啟M1“凝視”功能,提高分辨率提升感知能力,提前發(fā)現(xiàn)障礙物平順完成變道
M1“凝視”功能的ROI區(qū)域是靈活可調(diào)的,感知系統(tǒng)可以通過指令動態(tài)調(diào)節(jié)ROI區(qū)域在視場中的垂直分布,以適應(yīng)不同駕駛場景中車輛的俯仰角及不同的激光雷達(dá)部署高度,使激光雷達(dá)感知效果達(dá)到最優(yōu)。
2. 低速場景下,幀率的每一次提升,都能為用戶體驗帶來躍升
當(dāng)智能駕駛車輛離開高速,來到城區(qū)道路,雖然車輛行駛速度變?yōu)橹械退,但是障礙物與本車距離變近,路況變得復(fù)雜且變化快,周圍分布著準(zhǔn)備加塞的并行車輛、穿行的兩輪車、行為各異的行人、橫向穿梭的車輛等障礙物。
在城區(qū)擁堵時,開啟TJP(Traffic Jam Pilot)功能,需要激光雷達(dá)擁有更小的盲區(qū)(M1最小盲區(qū)可達(dá)0.3米),及高幀率數(shù)據(jù),以幫助快速響應(yīng)環(huán)境的變化。M1的“凝視”功能,可以讓幀率從10Hz瞬間提升到20Hz(甚至更高),“快人一步”完成TJP跟車功能,防止加塞和避免刮蹭。
假如在擁堵路況下,兩輛搭載激光雷達(dá)并行的智能駕駛車輛都開啟了TJP功能,僅有普通10Hz幀率激光雷達(dá)的車輛由于響應(yīng)慢,跟車空檔大,很輕易被激光雷達(dá)幀率提升到20Hz的車輛Cut In,這會導(dǎo)致極其糟糕的用戶體驗。
△一輛差速30km/h、15°角加塞的車輛在普通模式10Hz和“凝視”模式20Hz下,完成加塞過程的幀數(shù),20Hz模式下可以獲得35幀數(shù)據(jù),而10Hz模式下僅有17幀數(shù)據(jù),前者顯然可以更快更準(zhǔn)地跟蹤加塞車輛行為,控制加塞和避免刮蹭情況的出現(xiàn)
在左轉(zhuǎn)場景中,對向行駛速度30km/h(差速60 km/h),10Hz幀率下相鄰幀兩車輛位移約2m,而20Hz幀率下約為1m,這意味著智能駕駛車輛可以更準(zhǔn)確地判斷安全左轉(zhuǎn)的空檔,減少不必要的原地等待,安全地完成保護左轉(zhuǎn),提高智能駕駛體驗。
△開啟“凝視”功能,智能駕駛車輛左轉(zhuǎn)操作更流暢
軟件智能:AI感知算法
早在2019年的上海車展的發(fā)布會上,RoboSense首次發(fā)布M1的軟件智能--內(nèi)部集成AI感知算法,同步輸出三維點云數(shù)據(jù)和目標(biāo)級環(huán)境感知結(jié)果。這也是行業(yè)對RoboSense固態(tài)激光雷達(dá)“智能“的最初認(rèn)知。
△M1軟件智能實測,同步輸出三維點云數(shù)據(jù)與目標(biāo)級環(huán)境感知結(jié)果
在達(dá)成硬件智能“凝視”功能完成驗證和導(dǎo)產(chǎn)的同時,軟件智能的核心--RoboSense在激光雷達(dá)行業(yè)內(nèi)一直保持領(lǐng)先的點云AI感知算法RS-LiDAR-Algorithms,也已經(jīng)完成面向前裝量產(chǎn)“上車”升級蛻變:
支持高級自動駕駛“點到點”全場景環(huán)境感知;
脫離第三方支持庫依賴,可以直接運行于支持C++的任意車載計算平臺和操作系統(tǒng),成為可部署于車載嵌入式系統(tǒng)的軟件算法;
僅需0.3~0.5 TOPS,算力需求極低,無需昂貴高算力平臺支持,既可部署在M1內(nèi)部,也可部署在車載域控制器中;
支持OTA升級,可隨數(shù)據(jù)積累不斷升級算法并向用戶OTA推送;
新增十余項針對乘用車自動駕駛場景化應(yīng)用的感知功能;
保持SDK模塊化設(shè)計,具備優(yōu)良的可遷移性、兼容性、可維護性、可拓展性,二次開發(fā)友好。
OEM與Tier1客戶可以將RS-LiDAR-Algorithms快速部署到自己的感知系統(tǒng)中,跳過漫長算法研發(fā)和驗證周期,減免開發(fā)成本支出,快速開展基于激光雷達(dá)感知能力智能駕駛功能開發(fā)與升級。
“硬件智能+軟件智能”
RoboSense全面賦能智能駕駛
△“硬件智能+軟件智能”,車規(guī)級智能固態(tài)激光雷達(dá)RS-LiDAR-M1
在駕乘應(yīng)用端,RoboSense根據(jù)不同駕駛場景和功能需求,以硬件智能化升級感知能力和效率,推動智能駕駛系統(tǒng)在駕乘體驗上實現(xiàn)飛越的提升;在量產(chǎn)部署端,RoboSense軟件智能提供“即插即用”感知算法,縮短系統(tǒng)開發(fā)周期,幫助OEM率先推出獲得激光雷達(dá)賦能提升的高級智能駕駛功能。
從一維掃描的機械式硬件“信息收集器",進化為“硬件智能+軟件智能”的二維智能掃描“信息理解者”,RoboSense將繼續(xù)努力,為下游客戶提供持續(xù)升級的智能激光雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)品方案,共同推動智能駕駛駕乘體驗不斷進化,加速智能汽車生態(tài)的變革與創(chuàng)新,驅(qū)動社會交通安全與效率穩(wěn)步提升。
來源:蓋世汽車快訊
請輸入評論內(nèi)容...
請輸入評論/評論長度6~500個字
圖片新聞
最新活動更多
推薦專題
-
10 “寧王”再出手
- IE工程師(汽車智聯(lián)) 惠州碩貝德無線科技股份有限公司
- 銷售總監(jiān)-汽車電子方向 深圳市智立方自動化設(shè)備股份有限公司
- 結(jié)構(gòu)工程師-汽車電子事業(yè)部(J10116) 深圳奧尼電子股份有限公司
- 產(chǎn)品工程師(汽車) 易思維(杭州)科技股份有限公司
- 項目經(jīng)理(汽車內(nèi)飾&汽車電子) 伯恩光學(xué)(惠州)有限公司
- 銷售經(jīng)理(汽車新能源行業(yè)) 廣州瑞松智能科技股份有限公司
- 高級軟件工程師 廣東省/深圳市
- 自動化高級工程師 廣東省/深圳市
- 光器件研發(fā)工程師 福建省/福州市
- 銷售總監(jiān)(光器件) 北京市/海淀區(qū)
- 激光器高級銷售經(jīng)理 上海市/虹口區(qū)
- 光器件物理工程師 北京市/海淀區(qū)
- 激光研發(fā)工程師 北京市/昌平區(qū)
- 技術(shù)專家 廣東省/江門市
- 封裝工程師 北京市/海淀區(qū)
- 結(jié)構(gòu)工程師 廣東省/深圳市