如果馬斯克來(lái)做激光雷達(dá),可能就是這種思路
作者 |苗嶺
編輯 |德新
關(guān)于激光雷達(dá),業(yè)界最激烈的反對(duì)意見來(lái)自馬斯克。早在5年前,馬斯克就發(fā)表了他那個(gè)著名的觀點(diǎn),「Anyone relying on Lidar is doomed(靠LiDAR搞自動(dòng)駕駛早晚完蛋)。」
5年之后,激光雷達(dá)在中國(guó)市場(chǎng)率先爆發(fā),2023年中國(guó)市場(chǎng)的車載前裝ADAS激光雷達(dá)出貨量達(dá)到約80萬(wàn)臺(tái)。
不過(guò)相比于激光雷達(dá)快速增長(zhǎng)的應(yīng)用規(guī)模,以及它本身不算便宜的成本,激光雷達(dá)的作用還沒(méi)有完全被發(fā)揮出來(lái)。
一位大疆車載工程師評(píng)價(jià),「市面上有不少智駕方案是帶激光雷達(dá)的。一顆激光雷達(dá)至少3千塊錢成本,兩顆算6千,它有沒(méi)有發(fā)揮出,對(duì)應(yīng)的3千、6千塊產(chǎn)品體驗(yàn)的增量,F(xiàn)在大部分其實(shí)是并沒(méi)看出太大的區(qū)別!
這也是大疆車載選擇入局這類傳感器的原因。
今年3月,大疆車載在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上發(fā)布了「慣導(dǎo)三目及激光雷達(dá)總成」技術(shù),簡(jiǎn)稱「激目」。
大疆的「激目」,主要憑借其多年積累的慣導(dǎo)雙目技術(shù),以「弱激光+強(qiáng)雙目」的思路,讓這兩類技術(shù)充分互補(bǔ),既降低成本,也提升體驗(yàn)。
大疆車載希望以新一代的「激目」作為基礎(chǔ),下一代面向L3系統(tǒng)的智駕方案在高速路段,能夠做到千里級(jí)少于一次接管,在城區(qū)路段能做到百公里級(jí)少于一次接管。
「激目」把前向感知所需要的傳感器集成到一起,光學(xué)器件、電子元器件、整體驅(qū)動(dòng)做成一體化的設(shè)計(jì),形成視覺(jué)和激光雷達(dá)一體化的系統(tǒng),并且拿掉了激光雷達(dá)內(nèi)部的計(jì)算芯片,從而使傳感器整體的體積、重量、噪聲等實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。也因?yàn)檫@些優(yōu)化,「激目」可以放到車艙內(nèi)。
相比于目前市面上普遍的「激光雷達(dá) + 前向攝像頭」方案,激目可在成本上降低30% - 40%,大疆車載計(jì)劃在2025年底/2026年初量產(chǎn)激目。
激目方幫助大疆車載落地L3級(jí)有條件自動(dòng)駕駛解決方案,是他們面向更高等級(jí)智駕的最新探索。
一、「激目」,怎么比激光雷達(dá)更省成本
激目傳感器,顧名思義就是激光雷達(dá),再加上大疆車載特色的慣導(dǎo)立體雙目視覺(jué)傳感器。
實(shí)際上它集成了「激光+雙目+單目+慣導(dǎo)」在內(nèi)的至少四類傳感器。
目前,激目的主要性能指標(biāo)為:
雙目可視角,100° x 42°;
單目可視角,30° x 17°;
激光雷達(dá)可視角,100° x 20°;
激光雷達(dá)檢測(cè)距離,180米@10%反射率;
激光雷達(dá)角分辨率,0.1° x 0.2°;
之所以比同等性能的激光雷達(dá)成本更低,大疆車載告訴我們主要因?yàn)閹追矫娴膬?yōu)化:
第一,采用「弱激光 + 強(qiáng)雙目」的思路,雙目提供了稠密的點(diǎn)云,激光雷達(dá)主要用于補(bǔ)足測(cè)距精度,因此激光雷達(dá)的點(diǎn)云不需要特別稠密;
第二,數(shù)據(jù)前前融合,將激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理集成到智駕域控制器內(nèi);
第三,傳感器標(biāo)定上,過(guò)去「攝像頭+激光雷達(dá)」的組合需要整車標(biāo)定,現(xiàn)在集成到一個(gè)傳感器內(nèi),就只需要進(jìn)行模組標(biāo)定。
二、「前前融合」,比前融合更進(jìn)一步
大疆車載提出「前前融合」,將傳感器融合再往前推了一步,在硬件設(shè)計(jì)階段就將兩種傳感器融合起來(lái)。
所謂前融合,是數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間層面對(duì)齊。時(shí)間同步,兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)必須是同一個(gè)時(shí)刻捕捉到的圖像或信號(hào);空間同步,兩個(gè)傳感器在不同的位置,根據(jù)相對(duì)位置,將它們轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下,對(duì)齊圖像信息和點(diǎn)云信息。
常見的激光雷達(dá)單品,里面不僅有光學(xué)硬件的零件,還有計(jì)算芯片。計(jì)算芯片的任務(wù)是處理光信號(hào),把它轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云。
激目方案則直接把激光雷達(dá)里面的計(jì)算處理芯片去掉,把激光的原始回波信號(hào)直接發(fā)到智駕域控制器里做計(jì)算,轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云,實(shí)現(xiàn)再往前走一步。
這樣集中式的計(jì)算架構(gòu),一方面使激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)層可以和相機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,節(jié)省了傳感器端的專用處理芯片,省了一些成本;更重要的是,激光雷達(dá)和相機(jī)數(shù)據(jù)的融合,可以利用相機(jī)圖像豐富的信息,去掉激光的噪點(diǎn)或串?dāng)_問(wèn)題,從而使得融合的數(shù)據(jù)質(zhì)量更高。
另一方面,因?yàn)槿サ袅诵酒,整個(gè)前前融合的硬件設(shè)計(jì)讓系統(tǒng)功耗、重量、體積更小,更容易集成;
此外,激光雷達(dá)的固件,常態(tài)如果沒(méi)有bug一般不會(huì)更新。而集中到域控制器內(nèi),也更加便于激光雷達(dá)處理軟件的OTA。因?yàn)榧す饫走_(dá)的處理軟件,挪到智駕域控制器里,智駕軟件升級(jí)的時(shí)候也會(huì)一起升級(jí)激光處理軟件算法。
大疆車載表示,激目方案的集成式設(shè)計(jì),在時(shí)間同步上能減少數(shù)據(jù)層面的誤差,可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)同步誤差,作為對(duì)比,常見的分離式方案同步誤差一般是毫秒級(jí)。
空間誤差,則來(lái)自兩個(gè)傳感器在坐標(biāo)系里的相對(duì)位置關(guān)系。
如果傳感器分開安裝,標(biāo)定一般涉及3個(gè)環(huán)節(jié):
在整車工站,傳感器裝到車上時(shí),在工站產(chǎn)線里要標(biāo)一次,得知道前面攝像頭和前面激光雷達(dá)的相對(duì)位置關(guān)系;
量產(chǎn)賣車階段,車在行駛過(guò)程中,傳感器受振動(dòng)、溫度影響,這個(gè)時(shí)候需要在線標(biāo)定相對(duì)位置關(guān)系;
售后標(biāo)定,如果汽車送去維修或者更換零件,得再標(biāo)一次相對(duì)位置關(guān)系。
這種標(biāo)定方式,會(huì)讓兩種傳感器的對(duì)齊精度更大程度地受到環(huán)境影響,相對(duì)而言誤差也會(huì)較大。
而激目的集中式方案,只需要做一次標(biāo)定——只需要在生產(chǎn)激目模組時(shí),在工站里標(biāo)一次即可,測(cè)量出雙目攝像頭和激光雷達(dá)的相對(duì)關(guān)系,此后就不需要再重新標(biāo)注了,所以可以做到亞象素級(jí)的對(duì)齊精度。
三、把激光雷達(dá)塞進(jìn)艙內(nèi),一共分幾步?
基于激目方案,大疆車載希望把激光雷達(dá)這類傳感器塞進(jìn)塞進(jìn)汽車座艙內(nèi)。
如果跟隨當(dāng)前激光雷達(dá)位于前擋兩側(cè)或者車頂?shù)牟渴穑す饫走_(dá)容易受到磕碰或者臟污。
將激光雷達(dá)裝在車艙內(nèi),則要安全簡(jiǎn)潔很多,除了不用在車頂挖一個(gè)洞來(lái)部署激光雷達(dá),更好地避免外界的臟污,甚至雨天,還有雨刮可以清潔前擋。
但裝進(jìn)艙內(nèi)以后,傳感器的性能如何保證?
這涉及到前擋玻璃的透光率,激光打出去可能會(huì)有一定衰減。原來(lái)可以測(cè)距200米,衰減之后變成150米。
大疆車載方面,主要是通過(guò)算法來(lái)降低對(duì)激光性能的要求,目前其提到,只要汽車的前擋玻璃透光率大于70%就能滿足要求,不需要額外的玻璃工藝或者鍍膜。大疆車載也對(duì)市面上的車型進(jìn)行了測(cè)試,大部分車型的前擋玻璃通過(guò)率都大于70%。
四、千公里級(jí)一次接管,大疆醞釀L3方案
基于激目傳感器,智能駕駛系統(tǒng)能夠:
提升城區(qū)過(guò)路口的交互博弈能力,雙目融合激光點(diǎn)云之后,系統(tǒng)可以更好地預(yù)測(cè)車輛的位置朝向以及軌跡,從而提升車輛在城區(qū)過(guò)路口時(shí)與其他車的交互、博弈的通行能力。
高速場(chǎng)景上,能提升高速ACC、車啟停的體驗(yàn)。
提升夜晚、雨天的視覺(jué)能力。夜晚有嚴(yán)重的眩光、雨天有地面濕滑的情況,通過(guò)雙目跟激光的融合可以得到更準(zhǔn)確的點(diǎn)云形狀,進(jìn)而提升夜晚、雨天場(chǎng)景下的視覺(jué)表現(xiàn)。
大疆車載希望基于激目等這一代的技術(shù),將高速的NOA做到千里級(jí)一次接管,城區(qū)NOA做到百公里以上一次接管,并在2026年左右將會(huì)把L3等級(jí)自動(dòng)駕駛能力下放至25萬(wàn)左右級(jí)別的車型上。
原文標(biāo)題 : 如果馬斯克來(lái)做激光雷達(dá),可能就是這種思路
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