揭秘埃安第二代智能可變焦激光雷達 “盯”的奧義

2021-11-20 00:10:36 作者:朱志延

  【太平洋汽車網 技術頻道】不管特斯拉在“純視覺”這條道路上走得多么堅定,在自動駕駛感知上應用激光雷達依然成為了更多品牌的主流選擇,無論是谷歌、百度這樣的跨界巨頭,還是奧迪、寶馬這樣的傳統造車品牌,抑或蔚來、小鵬這樣的新勢力品牌。在技術迭代上,激光雷達近年來也表現出了十足的活力,從最早難以滿足車規、價格高昂的機械式激光雷達,發展到價格可控、滿足車規要求的混合固態激光雷達經歷了長時間的發展。然而行業搭載第一代激光雷達的量產車尚未大規模交車,可智能變焦的第二代激光雷達已經問世。在11月19日的廣州車展上,廣汽埃安AION LX Plus率先搭載3個第二代智能可變焦激光雷達亮相,今天我們就來聊聊將率先在廣汽埃安AION LX Plus上搭載的第二代智能可變焦激光雷達。

一、 自動駕駛的路線之爭

  在自動駕駛這個剛剛興起又發展迅猛的行業中,有著很多的路線之爭。是走單純依賴攝像頭的純視覺路線,還是加入激光雷達的融合路線是其中爭論最為激烈的兩大派別。特斯拉堅定的選擇了前者,而時至今日,中國車企成就了后者最具代表的品牌。

激光雷達有何優劣,從馬斯克對激光雷達的態度變化或許可以略知一二。在特斯拉布局自動駕駛之初,馬斯克對外吐槽激光雷達太過昂貴,而在激光雷達成本大幅削減之后,馬斯克又稱激光雷達功能雞肋。

  成本問題并不需要消費者太多顧慮,車型最終售價沒有足夠的性價比,廠商或許比消費者更加焦慮。那么激光雷達是不是真的功能雞肋?如果只是單純重復攝像頭可以勝任的感知,那么激光雷達或許真的沒有太多的意義。不過激光雷達能夠無懼黑夜、大光比,也能夠精確地還原周遭每一個潛在障礙物的三維信息,包括小尺寸障礙物,這些都是攝像頭無法比擬的。

  通過深度學習算法,純視覺自動駕駛可以不斷進化,不斷學習新發現的危險場景的應對之策。通過高性能的超級計算機,特斯拉甚至讓車輛學會了如何應對“飛碟墜落”這種腦補的不可能發生的場景。但就是簡單的“躲避白色貨車”,學習過程卻付出了慘痛的代價。未知的危險才是最可怕的,而激光雷達精準還原三維信息的特性能夠更好地應對未知,這是激光雷達受到更多車企垂青的重要原因。畢竟安全是自動駕駛的底線,激光雷達可以提供更高的安全冗余。

  這就是激光雷達的極限了嗎?或許遠未達到。

二、什么是自動駕駛之“眼”?

  人僅憑眼睛就能開好車,而攝像頭是最能夠還原人眼特性的感知硬件。這是大家在爭論自動駕駛是否需要激光雷達時最常說的一個論點。我們仔細想想我們平時是怎么看東西的?人眼能輕松的盯住一個重要的觀察目標,不斷追蹤,同時余光也能夠保持對其他事物的警戒。對重要目標的密切關注,或許才是人眼更重要的特性。

  說回自動駕駛感知,需要重點關注的區域我們一般稱之為感興趣區域,簡稱ROI(region of interest)。在多層神經網絡的加持下,完善的自動駕駛算法可以實現對目標物體的識別和動態追蹤。但不論是攝像頭,還是初代的激光雷達,對ROI區域和其它區域搜集到的數據都是平均的,對于重點目標并沒有更詳細的數據給計算平臺分析。而第二代智能可變焦激光雷達所做的,便是從物理層面“聚焦”ROI區域,“盯”緊潛在危險目標的一舉一動。

  激光雷達通過發射激光束獲取一個點的具體位置信息,通過不斷移動掃描便可以搜集一個區域內大量點組成的點云信息,從而還原這個區域的三維特征。也就是說點的密度越高,對這一區域的還原便越準確。

 

揭秘埃安第二代智能可變焦激光雷達 “盯”的奧義

揭秘埃安第二代智能可變焦激光雷達 “盯”的奧義

  將率先在廣汽埃安AION LX Plus上搭載的第二代智能可變焦激光雷達,是速騰聚創研發的RS-LiDAR-M1車規級智能固態激光雷達,在遠場“凝視”模式下,他能夠在ROI區域將垂直分辨率從0.2°提升為0.05°,也就是說這一區域的點云信息增加了4倍,自然便能夠感知到更豐富的細節信息。近場“凝視”狀態能夠將掃描幀率從10Hz提升到30Hz,每秒種探測障礙物的次數增加3倍。這樣的獨特掃描方式,讓第二代智能可變焦激光雷達從物理層面更好地盯緊重要目標。

揭秘埃安第二代智能可變焦激光雷達 “盯”的奧義

  芯片畢竟不同于人腦,感知的信息來自自然光還是激光或許并沒有那么重要,但能夠獲得ROI區域更加豐富的細節信息,或許能夠幫助計算平臺更準確的把握周遭環境。盯緊目標,或許是自動駕駛之“眼”對人看世界更傳神的仿生。

三、激光雷達路線的迭代

  激光雷達在自動駕駛上的應用,最早可以追溯到2004年美國開始舉辦的DARPA無人駕駛挑戰賽。第一屆DARPA無人駕駛挑戰賽最終以無一完賽慘淡收場,但次年搭載激光雷達的車輛便統治了第二屆DARPA無人駕駛挑戰賽的排行榜,也奠定了激光雷達在自動駕駛領域的江湖地位。

  初期的車載激光雷達通過固定在一個旋轉機構上的數十乃至上百組激光收發模組,不斷旋轉完成360°的掃描,被稱為機械式激光雷達。激光收發模組價格不菲,并且需要復雜的人工調教,如此龐大的激光收發模組數量自然讓機械式激光雷達價格高昂,并且如此大的體型和脆弱的機械結構也難以滿足車規級要求。

  近年來,混合固態激光雷達以少量激光收發模組,通過鏡面或鏡片的旋轉實現上下左右的掃描,實現了性能優異、成本更低,同時能夠滿足車規級要求。其中華為的轉鏡激光雷達和大疆覽沃的棱鏡激光雷達等成為了代表性的產品。轉鏡激光雷達通過大尺寸的鏡面轉動將激光束反射出去同時實現上下左右的掃描,而棱鏡激光雷達通過兩個帶斜面的鏡片,將激光束折射出去掃描出花瓣狀區域。

  而率先在AION LX Plus上搭載的第二代智能可變焦激光雷達,采用了被稱為MEMS的微振鏡技術。反射激光束的不再是大尺寸的鏡片,而是很多尺寸微小、可以更自如偏轉的小鏡片,這也就意味著第二代智能可變焦激光雷達可以對發射的激光進行更加精準的控制,在對ROI區域掃描時打出更密集的點云。

  當然,只有精準的控制并不足夠,第二代智能可變焦激光雷達出點數高達750,000pts/s,極高的刷新率保證了其達能夠獲得足夠密度的點云信息。我們對比一下目前熱度較高的幾款搭載激光雷達的車型的激光雷達數據,其中小鵬P5搭載2顆大疆覽沃棱鏡激光雷達,北汽極狐阿爾法S HI版搭載3個華為轉鏡激光雷達,蔚來ET7搭載1顆圖達通雙轉鏡激光雷達,而AION LX Plus搭載了3個速騰聚創第二代MEMS智能可變焦激光雷達。

  第二代智能可變焦激光雷達掃描模式更加靈活智能,并且MEMS技術還讓它的體積做到了更加小巧。而智能光束控制還賦予了第二代智能可變焦激光雷達更多優異的表現,其最遠探測距離達到了905nm激光雷達最遠的250m,而探測視角也達到了超廣的120°x25°。此外,官方表示第二代智能可變焦激光雷達成本也做到了領先,在同成本下可以選擇2-3顆同時搭載,實現對更大范圍的精準探測,同時還能實現動態調整環境感知刷新率(10~30Hz)和垂直分辨率(0.2~0.05°),大幅提升感知范圍、感知精度和反應速度。有趣的是,此前發布的搭載第一代激光雷達產品的車型截至目前尚未實現大批量交付,而第二代智能可變焦激光雷達已經實現了量產裝車。

  在包括3顆第二代智能可變焦激光雷達以在內的35個最強智駕硬件組合的助力下,廣汽埃安AION LX Plus實現了城市+高速全場景NDA。更先進的感知硬件將能夠帶來更流暢的自動變道、更安全的高速道路體驗、更從容的高速上下匝道等體驗,讓高階智能駕駛迎來了又一個新起點。在未來開放的城市自動輔助駕駛中,AION LX Plus也能夠做到更好的防加塞應對、更好的小障礙物探測識別、更好的盲區行人/自行車甚至寵物的識別規避,超越視界,最懂中國路。

四、結語

  有好鞍自然也要配好馬,率先搭載第二代智能可變焦激光雷達的廣汽埃安AION LX Plus,還擁有200TOPS 高算力智能駕駛計算平臺,可以充分完成對35個最強智駕硬件組合感知信息的計算和分析。同時AION LX Plus配備的海綿硅負極片電池技術,其電池系統能量密度達到了205Wh/kg,電池容量達到了144.4kWh,配合高效的驅動系統,CLTC綜合工況續航里程達到了驚人的1008km。加上應用全球首創的兩檔雙電機“四合一”集成電驅,2.9s破百的極致加速性能表現,搭載同級領先的高通8155座艙芯片、IBCM無感啟動、MDS+OMS座艙監控等功能的智能科技座艙,整車出眾的性能表現可以讓消費者更好地享受第二代智能可變焦激光雷達等智能化硬件帶來的智駕體驗。同時,新車新增的全息天際灰和脈沖藍兩款給人高端時尚觀感的車身外觀配色,以及新增的啟明星白高端主題內飾,也讓AION LX Plus更具豪華氣質,讓人眼前一亮。

  第二代智能可變焦激光雷達創新性地開發出了類似人眼“凝視”的功能,讓車輛能夠對ROI區域有更加精準的判斷能力,也將激光雷達的潛力得到了進一步的發掘。而高性能、低成本的優勢,讓廣汽埃安AION LX Plus有機會通過3顆第二代智能可變焦激光雷達實現對前方、側方及側后方大范圍的精準監控,“盯”緊周遭每一個潛在的不安全因素,也讓我們對AION LX Plus的高階智駕表現更加期待。

  在自動駕駛這條新的賽道上,中國品牌的影響力正在日漸提升。同時我們也很欣慰看到像廣汽埃安這樣有著“國家隊”背景的新勢力,在自動駕駛領域不斷開展科技創新,為中國車企開辟實現自動駕駛的“中國道路”不斷發力。(文:太平洋汽車網 朱志延)

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