眾所周知,目前的L3級自動駕駛方案主要有兩種,一種是以特斯拉為代表的采用毫米波雷達(dá)+計(jì)算機(jī)視覺算法的視覺方案派,另一種則是以奧迪A8為代表的采用更加昂貴的激光雷達(dá)的方案。
但在2016年5月特斯拉開啟自動駕駛模式與一輛白色重卡相撞后,人們意識到想在短時間內(nèi)擺脫激光雷達(dá)邁入高級自動駕駛,似乎是一件不可能的事。
這場事故中暴露了這兩種傳感器(毫米波雷達(dá)、視覺傳感器)的缺點(diǎn):強(qiáng)光之下,視覺傳感器未能識別卡車的白色車身;卡車車身過高,導(dǎo)致毫米波雷達(dá)將其誤判為路面上的交通信號。
同時,"分辨率高、測量精度高、距離遠(yuǎn)并且擁有良好的穩(wěn)定性和魯棒性"等特點(diǎn)的激光雷達(dá)則獲得了越來越多自動駕駛廠商的青睞。
激光雷達(dá)原理
激光雷達(dá)的原理簡單來講就是激光雷達(dá)的發(fā)射器發(fā)射出一束激光,激光光束遇到物體后,經(jīng)過漫反射返回至激光接收器,雷達(dá)模塊根據(jù)發(fā)送和接收信號的時間間隔乘以光速,再除以二,即可計(jì)算出發(fā)射器與物體的距離。同時,反饋回來的輪廓信息組成所謂的"點(diǎn)云"并繪制出三維環(huán)境地圖,精度可達(dá)到厘米級。
目前激光雷達(dá)主要分類分為機(jī)械式激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá),而機(jī)械式激光雷達(dá)則成為了目前的主流應(yīng)用,其主要分為1線,4線,8線,16線,32線,64線,128線等等,線數(shù)越大,激光雷達(dá)的性能就越高。
但是由于傳統(tǒng)的機(jī)械激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大,成本高的原因,想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)變得十分困難,市面上亟需一個產(chǎn)品進(jìn)行代替,這就是前文提到的固態(tài)激光雷達(dá)。
相較于傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá),固態(tài)雷達(dá)結(jié)構(gòu)上最大的特點(diǎn)便是沒有了旋轉(zhuǎn)部件,個頭相對較小,而且成本相對于上萬美元的機(jī)械式激光雷達(dá)能夠大幅縮減,這是能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的重要因素之一。
目前固態(tài)雷達(dá)從技術(shù)方案的角度上可以分為MEMS微機(jī)電、OPA和FLASH三種,具體的原理就不過多闡述,需要了解的是目前固態(tài)雷達(dá)最主流的應(yīng)用是MEMS微機(jī)電系統(tǒng)。
廠商對激光雷達(dá)的要求
說完激光雷達(dá)本身,在談?wù)勂噺S商對激光雷達(dá)的要求。
首先第一點(diǎn)也是最重要的一點(diǎn),便是成本可控,測試車輛安裝多少線的激光雷達(dá)都可以,甚至為了測試更精確,往往都是64線、128線起步。
但想要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),成本是一定要減到一個消費(fèi)者能接受的程度,作為參考,目前百度和谷歌無人駕駛汽車車身上的64位激光雷達(dá),售價(jià)高達(dá)70萬元人民幣,你認(rèn)為消費(fèi)者能接受嗎?
第二點(diǎn)便是外形,即便是自動駕駛汽車也不能偏離大眾的審美,目前安裝有機(jī)械式激光雷達(dá)的測試車輛,往往都被形容為頂了一個花盆,主要原因就是因?yàn)闄C(jī)械式激光雷達(dá)體積太大,不能很好的融合進(jìn)車內(nèi)。
所以,"體積小巧,方便安裝"才是未來車載激光雷達(dá)的方向,這又回到前文所說的固態(tài)激光。
知名的激光雷達(dá)廠商
其中起步最早、市場占有份額最大的,是激光雷達(dá)知名廠商Velodyne,其主攻機(jī)械式激光雷達(dá),其機(jī)械激光雷達(dá)目前可做到128線,性能非常強(qiáng)悍。
德國老牌IBEO也是最早涉足車載激光雷達(dá)并提供路上物體追蹤、識別的一批企業(yè),2009年IBEO從SickAG獨(dú)立出來,一年后又與法國汽車零部件制造商法雷奧合作了SCALA(沒錯,就是奧迪A8所搭載的四線激光雷達(dá))
國內(nèi)的也有不少,上海禾賽光電科技有限公司、深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司都是國內(nèi)比較好的激光雷達(dá)供應(yīng)商。
綜上:
需要注意的是,激光雷達(dá)也并非完美,由于激光雷達(dá)通過發(fā)射光束進(jìn)行探測,受環(huán)境影響較大,光束受遮擋后就不能正常使用,因此在大雪、霧霾、沙塵暴等惡劣天氣中會受到很大影響。
總的來說,在視覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法尚未突破的前提下,激光雷達(dá)是幫助目前自動駕駛系統(tǒng)升級到高級自動駕駛級別的最佳方式。
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