如果馬斯克來做激光雷達,可能就是這種思路
作者 |苗嶺
編輯 |德新
關于激光雷達,業(yè)界最激烈的反對意見來自馬斯克。早在5年前,馬斯克就發(fā)表了他那個著名的觀點,「Anyone relying on Lidar is doomed(靠LiDAR搞自動駕駛早晚完蛋)!
5年之后,激光雷達在中國市場率先爆發(fā),2023年中國市場的車載前裝ADAS激光雷達出貨量達到約80萬臺。
不過相比于激光雷達快速增長的應用規(guī)模,以及它本身不算便宜的成本,激光雷達的作用還沒有完全被發(fā)揮出來。
一位大疆車載工程師評價,「市面上有不少智駕方案是帶激光雷達的。一顆激光雷達至少3千塊錢成本,兩顆算6千,它有沒有發(fā)揮出,對應的3千、6千塊產品體驗的增量,F(xiàn)在大部分其實是并沒看出太大的區(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,大疆車載在中國電動汽車百人會論壇上發(fā)布了「慣導三目及激光雷達總成」技術,簡稱「激目」。
大疆的「激目」,主要憑借其多年積累的慣導雙目技術,以「弱激光+強雙目」的思路,讓這兩類技術充分互補,既降低成本,也提升體驗。
大疆車載希望以新一代的「激目」作為基礎,下一代面向L3系統(tǒng)的智駕方案在高速路段,能夠做到千里級少于一次接管,在城區(qū)路段能做到百公里級少于一次接管。
「激目」把前向感知所需要的傳感器集成到一起,光學器件、電子元器件、整體驅動做成一體化的設計,形成視覺和激光雷達一體化的系統(tǒng),并且拿掉了激光雷達內部的計算芯片,從而使傳感器整體的體積、重量、噪聲等實現(xiàn)最優(yōu)。也因為這些優(yōu)化,「激目」可以放到車艙內。
相比于目前市面上普遍的「激光雷達 + 前向攝像頭」方案,激目可在成本上降低30% - 40%,大疆車載計劃在2025年底/2026年初量產激目。
激目方幫助大疆車載落地L3級有條件自動駕駛解決方案,是他們面向更高等級智駕的最新探索。
一、「激目」,怎么比激光雷達更省成本
激目傳感器,顧名思義就是激光雷達,再加上大疆車載特色的慣導立體雙目視覺傳感器。
實際上它集成了「激光+雙目+單目+慣導」在內的至少四類傳感器。
目前,激目的主要性能指標為:
雙目可視角,100° x 42°;
單目可視角,30° x 17°;
激光雷達可視角,100° x 20°;
激光雷達檢測距離,180米@10%反射率;
激光雷達角分辨率,0.1° x 0.2°;
之所以比同等性能的激光雷達成本更低,大疆車載告訴我們主要因為幾方面的優(yōu)化:
第一,采用「弱激光 + 強雙目」的思路,雙目提供了稠密的點云,激光雷達主要用于補足測距精度,因此激光雷達的點云不需要特別稠密;
第二,數(shù)據(jù)前前融合,將激光雷達的數(shù)據(jù)處理集成到智駕域控制器內;
第三,傳感器標定上,過去「攝像頭+激光雷達」的組合需要整車標定,現(xiàn)在集成到一個傳感器內,就只需要進行模組標定。
二、「前前融合」,比前融合更進一步
大疆車載提出「前前融合」,將傳感器融合再往前推了一步,在硬件設計階段就將兩種傳感器融合起來。
所謂前融合,是數(shù)據(jù)在時間和空間層面對齊。時間同步,兩個傳感器的數(shù)據(jù)必須是同一個時刻捕捉到的圖像或信號;空間同步,兩個傳感器在不同的位置,根據(jù)相對位置,將它們轉換到同一坐標系下,對齊圖像信息和點云信息。
常見的激光雷達單品,里面不僅有光學硬件的零件,還有計算芯片。計算芯片的任務是處理光信號,把它轉換成點云。
激目方案則直接把激光雷達里面的計算處理芯片去掉,把激光的原始回波信號直接發(fā)到智駕域控制器里做計算,轉換成點云,實現(xiàn)再往前走一步。
這樣集中式的計算架構,一方面使激光雷達原始數(shù)據(jù)層可以和相機數(shù)據(jù)進行融合處理,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,激光雷達和相機數(shù)據(jù)的融合,可以利用相機圖像豐富的信息,去掉激光的噪點或串擾問題,從而使得融合的數(shù)據(jù)質量更高。
另一方面,因為去掉了芯片,整個前前融合的硬件設計讓系統(tǒng)功耗、重量、體積更小,更容易集成;
此外,激光雷達的固件,常態(tài)如果沒有bug一般不會更新。而集中到域控制器內,也更加便于激光雷達處理軟件的OTA。因為激光雷達的處理軟件,挪到智駕域控制器里,智駕軟件升級的時候也會一起升級激光處理軟件算法。
大疆車載表示,激目方案的集成式設計,在時間同步上能減少數(shù)據(jù)層面的誤差,可以實現(xiàn)微秒級同步誤差,作為對比,常見的分離式方案同步誤差一般是毫秒級。
空間誤差,則來自兩個傳感器在坐標系里的相對位置關系。
如果傳感器分開安裝,標定一般涉及3個環(huán)節(jié):
在整車工站,傳感器裝到車上時,在工站產線里要標一次,得知道前面攝像頭和前面激光雷達的相對位置關系;
量產賣車階段,車在行駛過程中,傳感器受振動、溫度影響,這個時候需要在線標定相對位置關系;
售后標定,如果汽車送去維修或者更換零件,得再標一次相對位置關系。
這種標定方式,會讓兩種傳感器的對齊精度更大程度地受到環(huán)境影響,相對而言誤差也會較大。
而激目的集中式方案,只需要做一次標定——只需要在生產激目模組時,在工站里標一次即可,測量出雙目攝像頭和激光雷達的相對關系,此后就不需要再重新標注了,所以可以做到亞象素級的對齊精度。
三、把激光雷達塞進艙內,一共分幾步?
基于激目方案,大疆車載希望把激光雷達這類傳感器塞進塞進汽車座艙內。
如果跟隨當前激光雷達位于前擋兩側或者車頂?shù)牟渴穑す饫走_容易受到磕碰或者臟污。
將激光雷達裝在車艙內,則要安全簡潔很多,除了不用在車頂挖一個洞來部署激光雷達,更好地避免外界的臟污,甚至雨天,還有雨刮可以清潔前擋。
但裝進艙內以后,傳感器的性能如何保證?
這涉及到前擋玻璃的透光率,激光打出去可能會有一定衰減。原來可以測距200米,衰減之后變成150米。
大疆車載方面,主要是通過算法來降低對激光性能的要求,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。大疆車載也對市面上的車型進行了測試,大部分車型的前擋玻璃通過率都大于70%。
四、千公里級一次接管,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)過路口的交互博弈能力,雙目融合激光點云之后,系統(tǒng)可以更好地預測車輛的位置朝向以及軌跡,從而提升車輛在城區(qū)過路口時與其他車的交互、博弈的通行能力。
高速場景上,能提升高速ACC、車啟停的體驗。
提升夜晚、雨天的視覺能力。夜晚有嚴重的眩光、雨天有地面濕滑的情況,通過雙目跟激光的融合可以得到更準確的點云形狀,進而提升夜晚、雨天場景下的視覺表現(xiàn)。
大疆車載希望基于激目等這一代的技術,將高速的NOA做到千里級一次接管,城區(qū)NOA做到百公里以上一次接管,并在2026年左右將會把L3等級自動駕駛能力下放至25萬左右級別的車型上。
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