如果马斯克来做激光雷达,可能就是这种思路
作者 |苗岭
编辑 |德新
关于激光雷达,业界最激烈的反对意见来自马斯克。早在5年前,马斯克就发表了他那个著名的观点,「Anyone relying on Lidar is doomed(靠LiDAR搞自动驾驶早晚完蛋)。」
5年之后,激光雷达在中国市场率先爆发,2023年中国市场的车载前装ADAS激光雷达出货量达到约80万台。
不过相比于激光雷达快速增长的应用规模,以及它本身不算便宜的成本,激光雷达的作用还没有完全被发挥出来。
一位大疆车载工程师评价,「市面上有不少智驾方案是带激光雷达的。一颗激光雷达至少3千块钱成本,两颗算6千,它有没有发挥出,对应的3千、6千块产品体验的增量。现在大部分其实是并没看出太大的区别。」
这也是大疆车载选择入局这类传感器的原因。
今年3月,大疆车载在中国电动汽车百人会论坛上发布了「惯导三目及激光雷达总成」技术,简称「激目」。
大疆的「激目」,主要凭借其多年积累的惯导双目技术,以「弱激光+强双目」的思路,让这两类技术充分互补,既降低成本,也提升体验。
大疆车载希望以新一代的「激目」作为基础,下一代面向L3系统的智驾方案在高速路段,能够做到千里级少于一次接管,在城区路段能做到百公里级少于一次接管。
「激目」把前向感知所需要的传感器集成到一起,光学器件、电子元器件、整体驱动做成一体化的设计,形成视觉和激光雷达一体化的系统,并且拿掉了激光雷达内部的计算芯片,从而使传感器整体的体积、重量、噪声等实现最优。也因为这些优化,「激目」可以放到车舱内。
相比于目前市面上普遍的「激光雷达 + 前向摄像头」方案,激目可在成本上降低30% - 40%,大疆车载计划在2025年底/2026年初量产激目。
激目方帮助大疆车载落地L3级有条件自动驾驶解决方案,是他们面向更高等级智驾的最新探索。
一、「激目」,怎么比激光雷达更省成本
激目传感器,顾名思义就是激光雷达,再加上大疆车载特色的惯导立体双目视觉传感器。
实际上它集成了「激光+双目+单目+惯导」在内的至少四类传感器。
目前,激目的主要性能指标为:
双目可视角,100° x 42°;
单目可视角,30° x 17°;
激光雷达可视角,100° x 20°;
激光雷达检测距离,180米@10%反射率;
激光雷达角分辨率,0.1° x 0.2°;
之所以比同等性能的激光雷达成本更低,大疆车载告诉我们主要因为几方面的优化:
第一,采用「弱激光 + 强双目」的思路,双目提供了稠密的点云,激光雷达主要用于补足测距精度,因此激光雷达的点云不需要特别稠密;
第二,数据前前融合,将激光雷达的数据处理集成到智驾域控制器内;
第三,传感器标定上,过去「摄像头+激光雷达」的组合需要整车标定,现在集成到一个传感器内,就只需要进行模组标定。
二、「前前融合」,比前融合更进一步
大疆车载提出「前前融合」,将传感器融合再往前推了一步,在硬件设计阶段就将两种传感器融合起来。
所谓前融合,是数据在时间和空间层面对齐。时间同步,两个传感器的数据必须是同一个时刻捕捉到的图像或信号;空间同步,两个传感器在不同的位置,根据相对位置,将它们转换到同一坐标系下,对齐图像信息和点云信息。
常见的激光雷达单品,里面不仅有光学硬件的零件,还有计算芯片。计算芯片的任务是处理光信号,把它转换成点云。
激目方案则直接把激光雷达里面的计算处理芯片去掉,把激光的原始回波信号直接发到智驾域控制器里做计算,转换成点云,实现再往前走一步。
这样集中式的计算架构,一方面使激光雷达原始数据层可以和相机数据进行融合处理,节省了传感器端的专用处理芯片,省了一些成本;更重要的是,激光雷达和相机数据的融合,可以利用相机图像丰富的信息,去掉激光的噪点或串扰问题,从而使得融合的数据质量更高。
另一方面,因为去掉了芯片,整个前前融合的硬件设计让系统功耗、重量、体积更小,更容易集成;
此外,激光雷达的固件,常态如果没有bug一般不会更新。而集中到域控制器内,也更加便于激光雷达处理软件的OTA。因为激光雷达的处理软件,挪到智驾域控制器里,智驾软件升级的时候也会一起升级激光处理软件算法。
大疆车载表示,激目方案的集成式设计,在时间同步上能减少数据层面的误差,可以实现微秒级同步误差,作为对比,常见的分离式方案同步误差一般是毫秒级。
空间误差,则来自两个传感器在坐标系里的相对位置关系。
如果传感器分开安装,标定一般涉及3个环节:
在整车工站,传感器装到车上时,在工站产线里要标一次,得知道前面摄像头和前面激光雷达的相对位置关系;
量产卖车阶段,车在行驶过程中,传感器受振动、温度影响,这个时候需要在线标定相对位置关系;
售后标定,如果汽车送去维修或者更换零件,得再标一次相对位置关系。
这种标定方式,会让两种传感器的对齐精度更大程度地受到环境影响,相对而言误差也会较大。
而激目的集中式方案,只需要做一次标定——只需要在生产激目模组时,在工站里标一次即可,测量出双目摄像头和激光雷达的相对关系,此后就不需要再重新标注了,所以可以做到亚象素级的对齐精度。
三、把激光雷达塞进舱内,一共分几步?
基于激目方案,大疆车载希望把激光雷达这类传感器塞进塞进汽车座舱内。
如果跟随当前激光雷达位于前挡两侧或者车顶的部署,激光雷达容易受到磕碰或者脏污。
将激光雷达装在车舱内,则要安全简洁很多,除了不用在车顶挖一个洞来部署激光雷达,更好地避免外界的脏污,甚至雨天,还有雨刮可以清洁前挡。
但装进舱内以后,传感器的性能如何保证?
这涉及到前挡玻璃的透光率,激光打出去可能会有一定衰减。原来可以测距200米,衰减之后变成150米。
大疆车载方面,主要是通过算法来降低对激光性能的要求,目前其提到,只要汽车的前挡玻璃透光率大于70%就能满足要求,不需要额外的玻璃工艺或者镀膜。大疆车载也对市面上的车型进行了测试,大部分车型的前挡玻璃通过率都大于70%。
四、千公里级一次接管,大疆酝酿L3方案
基于激目传感器,智能驾驶系统能够:
提升城区过路口的交互博弈能力,双目融合激光点云之后,系统可以更好地预测车辆的位置朝向以及轨迹,从而提升车辆在城区过路口时与其他车的交互、博弈的通行能力。
高速场景上,能提升高速ACC、车启停的体验。
提升夜晚、雨天的视觉能力。夜晚有严重的眩光、雨天有地面湿滑的情况,通过双目跟激光的融合可以得到更准确的点云形状,进而提升夜晚、雨天场景下的视觉表现。
大疆车载希望基于激目等这一代的技术,将高速的NOA做到千里级一次接管,城区NOA做到百公里以上一次接管,并在2026年左右将会把L3等级自动驾驶能力下放至25万左右级别的车型上。
原文标题 : 如果马斯克来做激光雷达,可能就是这种思路
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