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广汽官宣量产车型搭载第二代激光雷达!车企选激光雷达主要考虑什么?

李笠 2021-07-27 15:54:33 1448

又一家主流车企宣布量产搭载激光雷达的车型。

7 月 26 日,广汽宣布 ADiGO 自动驾驶系统正式搭载 RoboSense(速腾聚创)第二代智能固态激光雷达,并即将在 AION LX 等多款车型上实现量产。

相比第一代一维固定电机扫描式激光雷达,第二代智能固态激光雷达采用二维 MEMS 扫描架构,独有「凝视」功能,可调控垂直分辨率与刷新帧率。

在最近一年内,激光雷达上车已经成为一种确定性的趋势,带有激光雷达的高阶智能驾驶系统已经成了各家车企在旗舰车型上的重要卖点。

到目前为止,Lucid、蔚来、小鹏、理想、极狐、长城、上汽智己、上汽 R、沃尔沃和广汽都已经明确将量产搭载激光雷达的车型。

无论是中外车企、造车新势力还是老牌车企,主流厂商已经充分认可了实现高度自动驾驶必需要有激光雷达的观点。

激光雷达,这个曾经售价数万美元、交付周期长达数月、被特斯拉 CEO Elon Musk diss 的零部件,一跃翻身成为高阶智能驾驶量产的必选项。

而当下,全球激光雷达的供应商众多,在不同厂商多种不同路线的产品中,车企在布局智能驾驶时会如何做出选择?

在选择激光雷达时,车企核心考虑的维度有哪些?

1

基础门槛:性能、成本和车规

激光雷达作为一种主动光源的传感器,尤其在夜间环境下是对摄像头的重要补充。

它具有精确的角度测量和轮廓测量能力,可以让系统在更短的时间内,以更少的帧数,对其他交通参与者的姿态和运动趋势做出判断。

在量产的智能驾驶系统中,为了应对各种不同的场景,系统对激光雷达会提出多方面的要求:

  • 高速场景下,对远距离障碍物的识别,这通常需要覆盖至少 150 米甚至 200 米以上的有效测量;车辆需要对远处的物体进行识别和判断,点数/线数越密,则判断越准确,因此也需要激光雷达具有较高的角分辨率;

  • 无论在高速环境还是低速环境,车辆都需要应对从侧面加塞的其他车辆,近距离的加塞在中国道路上尤其常见,所以又要求激光雷达具有较小的近场盲区,宽阔的水平视角以及较高的帧率,能够快速对左右两侧的加塞车辆进行感知。

  • 再次,在城区通过路口的场景,如无保护左转时,激光雷达需要对对向来车进行判断,这同样需要 100 米以上的测距能力以及较宽的水平视角。

综上,一款能应用于高阶智能驾驶的激光雷达,通常要 150 米以上的测距范围,并且针对低反射率的物体也能做到良好的测量效果(如黑色车辆),控制在 0.5 米以内的近场盲区,水平视角需要达到 120°以上,具备 0.2°以上的垂直角分辨率,以及高帧率。

除此之外,激光雷达的点云质量也有要求。

在驾驶场景中,存在如高反物体、阳光照射、多雷达对射等极端工况,会给激光雷达点云带来严重的干扰,出现包括高反鬼影&膨胀、近距离空洞/吸点、阳光噪点、多雷达干扰噪点在内的情况。激光雷达硬件需要针对性地解决这些极端工况,保证输出高质量的点云。

在满足以上性能要求后,激光雷达上车还有两道槛:成本车规

一位前激光雷达公司的运营负责人这样对激光雷达的成本做了一个简单的分析:

当前一套 Autopilot 类系统的售价从 6.4 万元、3.9 万元到 2 万多元不等,假设激光雷达的成本按照自动驾驶系统 1/3 - 1/4 的售价来进行配置。

这个范围随着车企的车型定价策略有较大的波动。比如一家头部造车新势力就曾明确提出,能否将激光雷达成本控制在 500 美金以内。

总体上,激光雷达可接受的成本范围大概在几千元 - 1 万元。

目前头部公司的选择中,新势力中的小鹏和理想都选择了 905nm 激光源,全球 5 大激光雷达上市公司中 4 家也选择了 905nm 激光源。相对而言,1550nm 激光源方案成本更高,905nm 是当下的主流方向。

要做到标配,让更多消费者都可以获得高级自动驾驶带来的安全和舒适体验,实现真正的科技平权,推动社会进入自动驾驶时代,激光雷达的成本必须要做到几千元。

最后,与投放到 Robotaxi 运营车队上的激光雷达不同,一台量产车通常会经历 6 - 10 年10 万公里级别的使用周期。

在这个使用周期内,自动驾驶系统要保障安全运行,易于维护。

激光雷达的零组件和整机都要满足车规要求,承受高低温、震动、潮湿、腐蚀等的长期考验。

显然,传统采用分立元器件组装的机械旋转式激光雷达在寿命、抗震等特性上是无法满足车规的。

目前,业内已经明确能够通过车规的激光雷达产品是法雷奥的第一代 SCALA。而第一代 SCALA 从 2010 年开发,到 2017 年底量产,用了将近 8 年时间。

这也意味着,其他激光雷达厂商要实现车规级量产,也需要在产品上经历数年的积累,难以一蹴而就。

2

高阶智能驾驶量产之争:

软件与工具链至关重要

从宏观趋势看,智能汽车决胜 2025 年已经逐步成为一个行业共识。

长城汽车在 6 月底发布了 2025 战略,2025 年要冲击年销量 400 万台

理想汽车认为只有在 2025 年拿下年度 160 万台的交付目标,才有可能从资格赛中胜出。

零跑汽车提出 2025 年的销量目标为 80 万辆。

华为内部的观点,也认为智能汽车的决胜局就在 2025 年前后。

从微观的竞争看,随着特斯拉 NOA、蔚来 NOP、小鹏 NGP 的大规模推送,高阶智能驾驶已经成为业界竞争的焦点。

长城将在 2022 年量产第一款带有高阶智能驾驶功能的车型,这款车型上的高阶智能驾驶功能将基于华为 MDC 和第三方软件算法来实现。

我们有问及长城,为什么没用使用内部自研的技术?长城对此的解释是,出于时间、速度和性价比等因素的综合考虑。

在未来 4 年时间内,车企要组建一支足够强大的智能化技术开发队伍,建立智能化软件的开发流程,摸清用户对于智能化功能的需求,建立差异化的功能体系,并且在 1 - 2 代产品中完成量产实践,形成真正畅销的爆款车型。

一位国内激光雷达公司的 CEO 评价是:在量产上搭载激光雷达这件事,要比车企想象得更复杂、更费时。

此时,服务于高阶智能驾驶的软件与工具链至关重要,这将有助于车企加速开发进程。

所以,近两年中,激光雷达的配套软件也成为头部零部件企业竞争的关键点。

比如美国激光雷达公司 Luminar,2019 年宣布内部研发感知算法,今年宣布将联合 Zensact 开发全栈式的自动驾驶解决方案 Sentinel,Sentinel 的第一个量产客户是沃尔沃。

Velodyne 在 2019 年收购了高精地图与定位技术公司 Mapper.ai,主要目的就是加速其 ADAS 方案 Vella 的开发。

在国内,在软件方面起步早并且投入比较大的激光雷达公司是速腾聚创,在 2017 年速腾聚创开始向行业提供感知算法系统 RS-LiDAR-Algorithms

目前速腾在这个领域还提供包括 RS-Reference 真值与评测工具在内的解决方案。

3

新一代激光雷达:

向智能化进化,深入场景变革体验

软件定义汽车的时代,对用户来说,是硬件已经在车上预埋,软件可以持续升级,从而不断解锁更多功能和场景。

这是软件定义汽车真正给用户带来的快乐和价值。

这也需要各个关键零部件实现软硬件的解耦,硬件可以依照不同场景的不同需求通过软件来进行重新定义和更新。

比如在驾驶场景中,高速场景需要激光雷达在中央的 ROI 兴趣区域有较高分辨率。

而城区场景,为了更好地应对处理加塞,以及对他车的行驶意图做出判断,需要激光雷达有更高的帧率。

考虑到不同车型的激光雷达安装位置不同、车辆行驶时会产生不同的俯仰角,这些场景都需要激光雷达实现 ROI 区域可调。

过去,传统的机械旋转式激光雷达是通过电机驱动进行一维扫描,由于收发单元位置固定,一旦开机后,分辨率和帧率都是不可调的。

而在二维扫描的方案中,OPA、Flash 和 MEMS 都可以实现不同程度「软件可定义」。

理论上 OPA 的线束,完全可以通过软件来调控,但在过去几年内,因为收发单元的开发难度太大,OPA 光学相控阵激光雷达并没有量产。

而 Flash 激光雷达,可以通过开关不同区域的激光像素点来调节点云帧率,但目前 Flash 激光雷达的问题是难以实现较远的测距,绝大部分可量产产品的测距范围都在 100 米以内。

目前看,仅有 MEMS 路线实现了一定程度上的「软件可定义激光雷达」。

根据广汽公布的信息:速腾的第二代智能固态激光雷达提供的「凝视」功能,可以根据驾驶场景调节扫描方式,比如在高速上提高分辨率可以检测到障碍物的距离更远、在街道上提高刷新帧率更快的响应周围障碍物的变化。

我们获悉,在高速场景下,速腾聚创 M1 的凝视功能可以动态提高 ROI 区域的垂直分辨率,垂直分辨率从 0.2°提升到 0.1°,此时激光雷达的感知距离可以由 120 - 150 米提升到 180 - 200 米。

对高速上时速 120km/h 行驶的车辆而言,制动的安全性和舒适性将大幅提升。

放在城区场景下,M1 的凝视功能,可以让帧率从 10Hz 瞬间提升到 20Hz 甚至更高,这样能更好地防止加塞及避免刮蹭。

这算是二维扫描的激光雷达对过于一维扫描的机械式激光雷达进行了降维打击, 利用可控可调的激光雷达线束点云来提升整个智能驾驶系统的体验。

在量产的道路上,车企如今需要的已经不仅仅是可用的激光雷达硬件。

对激光雷达厂商来说,只有提供更灵活的、可软硬结合的激光雷达系统方案,才能帮助车企快速推出具备优秀体验的高阶智能驾驶功能,抢占先机。

同时,随着广汽等传统头部车企的正式加入,越来越多高阶智能驾驶量产车项目加码激光雷达,行业下半场战争正步入高潮。

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本文为汽车之心原创文章,作者:李笠,如需转载,请联系授权。违规转载法律必究。
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