智能驾驶要用多少个激光雷达?分别放在哪里?什么作用?
当前激光雷达位置与其智能驾驶功能路径的关系
根据目前三家已经上市配置激光雷达汽车企业的宣传资料我们可以试图去窥探他们放置的位置以及思路。
其中蔚来当前的策略是放置在头顶部位,显然放在这个部位是着重前方视野看的远,这个其实看其宣传材料也明白,其采用的激光雷达点云探测最远达500m,看得远那么一般用于满足高速场景的需求,只有看得远,尽早探测到前方目标物,才能给在高速上飞驰的智能驾驶汽车留出足够多的反应和决策时间。估计蔚来也是考虑到高速场景撞车是多么恐怖的事情,所以用激光雷达来补盲,同时也用来应对前方光线强烈以及闪光的。根据其激光雷达参数10%反射率250m探测距离,FOV 水平 120°,垂直25°来看,目前主要思路是用于高速场景极端环境的补盲。
小鹏在其P5以及G9上激光雷达的布置方式差不多,在前保险杠左右各布置1颗。根据其采用激光雷达的参数,10%反射率探测距离150m,FOV 水平 120°,垂直25°,那么他的前向水平视野肯定是超过120°,甚至可能超过180度。这种布置方式可能是考虑高速和城市驾驶场景应用的折中选择。
北汽极狐华为版布置前向一个,左右翼子板各一个。根据其公布的产品信息,参数都和小鹏的相差不大,10%反射率探测距离150m ,FOV 水平 120°,垂直25°,但是他在车头三个方位的布置方式可能让其前方视野超过270°。这样的话可以更好应对多种高速以及城市场景,但是这样一套用3颗前向激光雷达的方案,成本肯定不菲,也难怪极狐的阿尔法S的高配版定价已经超过40万,上市之后迟迟不公布预定数量,应该是立技术flage的作用大于销量。
显然以上的推测还是无法跟现实联系起来,这个时候我们必须要结合各家发布的智能驾驶功能以及规划来看。其实熟悉我们之前文章《视觉为王-小鹏以及特斯拉的自动驾驶方案》的话肯定熟悉这张图片,通用自动驾驶功能总体大的发展路径图,为什么会是这样一个发展趋势呢,其实是跟环境复杂度,危险系数来看的。而且如果你关注各个品牌的智能驾驶发展时间其实也是这么来的。
首先开始的是低速泊车场景,这个应该是在十年前左右就有了,例如最开始自己寻找车位泊车,到最近发起的停车场学习记忆泊车。当然其技术细节肯定也是不断发展的。
接着是高速导航服务,这个是在2020年左右蔚来、小鹏推出。
现在就是城市导航服务推出的时间,根据小鹏的规划,其Xpilot 3.5将在带激光雷达的车辆上推出,也就是其小鹏P5和G9,另外极狐带激光雷达的华为版也在其上推出城市巡航服务。
所以我们根据发布的信息来推测蔚来,小鹏,极狐华为版本是否根据这个路径来规划其智能驾驶,以及激光雷达与智能驾驶路径的关系?
从P5开始,小鹏通过安装在其前保左右两侧的激光雷达,实现其Xpliot 3.0 以及3.5的两项特殊功能,跨楼层停车场记忆泊车和增强版ACC/LCC,增强版ACC/LCC 在大曲率弯道、识别错位路口、遇静止物体绕行、应对车辆切入、防加塞以及加减速体验都有新的升级。车道居中也是大大增强,可以看出激光雷达不仅仅能够精准识别静止和动态物体,更能帮助车辆拥有复杂路况车况与密集交通的快速应变能力。
上图来自小鹏P5 ACC-L/LCC-L宣传图
而这一切离不开其激光雷达的的应用以及布置方式,布置在前保左右两侧,实现前向超180°的探测角度,凭借激光雷达高分辨,三维成像等优点,可以识别静止物体,通过AI 可以识别马路牙子,识别拥堵条件下的切入加塞等。而这些正是城市道路智能驾驶的复杂所在。所以小鹏基于激光雷达推出增强版ACC/LCC 正是为了通向其Xpilot 3.5中城市领航辅助服务做准备。小鹏汽车前保险杠两侧的布置方案,算是成本考虑下同时兼顾前方和左右视角。显然是兼顾高速驾驶以及低速泊车以及城市驾驶的折中方案。
所以大概可以总结当前激光雷达应用的蔚来,小鹏,极狐三家当前激光雷达位置与其智能驾驶功能路径的关系,当然这三种方式也正好代表三种思维。蔚来汽车的头顶布置方式当前主要是为了确保高速安全稳健性。但蔚来此套方案配置超远距的前视激光雷达,先确保其高速巡航的优秀,等待侧向补盲激光雷达供应链完善,可以快速整合进行配置升级,以支持高阶城市智能巡航,也同样追寻智能驾驶发展的路径。极狐华为版,三个激光雷达,左右侧面翼子板的布置,可以最大程度确保前方以及侧面的视角,所以从雷达布置的水平覆盖视角来看的话,极狐华为版是领先的,支持高速以及城市地图巡航辅助,也能够实现多楼层的记忆泊车,所以华为算是一次把硬件办齐活了。
但是当前采用多个激光雷达配置的主机厂,安装在不同位置的激光雷达参数基本相同,没有根据功能需求进行专用化设计,例如侧向补盲的也采用和前视一样的垂直视场角都差不多为25°的激光雷达,事实上,作为侧向补盲这种小角度垂直FOV在近距离的探测时存在覆盖不到的区域,那么对于城市中宠物等小型物体在驾驶时候的突然出现存在识别不到的风险,同时也对城市巡航、泊车定位、环境侦察定位产生盲点。当然这也是由当前供应链决定的,目前市场上还没有正式量产的大垂直FOV的补盲激光雷达。 所以高阶智能驾驶特别是要迈过L2++这道坎必须要配备激光雷达,同时未来随着激光雷达产品线的丰富,激光雷达产品序列会多样化,不再一个车几个雷达都是一种型号或种类,例如前视布置一个长距用来监控前方保障高速巡航安全,然后两边各布置一个用于近距离宽垂直视场角补盲用来应对低速记忆泊车以及城市智能驾驶的方式组合。
激光雷达应用的趋势和难点
有时候谈技术以及应用的发展,到底是技术在前还是应用在前,类似于先有鸡还是蛋的关系,但可以肯定是在汽车行业里面是技术促进应用创新,应用催生技术繁荣发展,车载激光雷达类似。当前车载激光雷达主要为:
旋转的激光雷达(当前主流Robotaxi的测试车辆多为旋转式)。
MEMS微机械,转镜(当前主流乘用车激光雷达都为MEMS)。
纯flash的全固态激光雷达(从新兴技术开始转换为产品,芯片大厂都在布局)。
FMCW调频连续波激光雷达。(前瞻技术,目前没有成熟应用)
前两种雷达其实都没有摆脱运动部件,所以会存在体积,外观等限制。他的布置显然要考虑美观还有更多的空间散热、碰撞保护等需求。另外零件寿命和易损程度也会相对快一些。后两种为电子激光雷达,电子由于没有机械零件,车载可靠性会更高,同时由于没有机械零件所以从轻量化以及体积来说都相对较小,布置会更灵活,但目前在能耗以及技术产业链方面还在前进。
上图来自于Sense的激光雷达技术发展路线图,表达非常好所以借用
但不管如何,激光雷达的轻量化,芯片化,电子化会是一个趋势。有了这些的支撑,激光雷达的布置会更加的灵活,应用更加容易和广泛,产业繁荣促使价格更加的亲民。
应用方面,不但如上文中提到的国产主机厂激进应用,而且日本本田,德国的奔驰都开始推进其带有激光雷达的L3自动驾驶的车型上路,激光雷达的应用肯定是更加丰富多彩,同时应用会根据不同功能和场景的需求产生多样化产品,例如高速场景需要长距但FOV 可以不用那么宽广的,这一块是目前激光雷达的红海,非常多产品集中在这里,例如上文图表中19款车使用的;而低速的泊车以及城市拥堵场景,可以不需要那么长距的但是FOV的横向和纵向都需要宽的,而这又会催生补盲激光雷达的种类发展(这会是当前的一个蓝海,如果存在价格以及FOV等优势的补盲产品必然会有大量的应用需求)。
所以随着激光雷达的应用越来越广泛,激光雷达产品技术以及应用会越来越繁荣,多种选择多种应用。那么最终对于激光雷达的应用会和其他类似于摄像头,雷达等传感器应用一样,根据自身产品和配置的需求在检测精度、探测距离、FOV的需求、功率和成本限制、鲁棒性和可靠性,拓展延续性等实际参数之间选择和调和,成为一门科学的艺术。
参考文章以及图片
如何为 SLAM 选择最佳 3D 激光雷达 - kudan Global
特斯拉在台湾直接撞上翻倒的卡车分析 - Brad Templeton
可变垂直视野激光雷达用于自动驾驶汽车的优势 -georgehelser
Wide Open LiDAR Eyes - Dima Sosnovsky
Lidar’s Fourth Generation: No More Compromises - Sense Photonics
*未经准许严禁转载和摘录
原文标题 : 智能驾驶要用多少个激光雷达?分别放在哪里?什么作用?
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