智能汽車發展到現在,這一刻等了太久。
一直以來,「看不清、看不見」的感知難題束縛著高階自動駕駛的演進,攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達……無論用哪種傳感器組合,其一言難盡的最終實際表現,讓人難以信服能擔任自動駕駛汽車的「眼睛」。
激光雷達的加入緩解了從業者的焦慮,尤其是把體積做小、把價格做低后,其測得遠、測得到、測得準的性能優勢瞬間在量產汽車上發揮出來,并在 2021 年開啟了一個上車「元年」。
不過,這時的激光雷達仍不完美,尤其是由于垂直視場角有限,僅有 25°左右,對于近處低矮物體的識別,仍存在大量的盲區。
在涉及交通安全的道路駕駛行為里,即使對于 ADAS 來說,半瞎就是全盲。
因此,補盲激光雷達應運而生。
11 月 7 日,在激光雷達領域耕耘 8 年之久的速騰聚創在 Tech Day 上發布全固態補盲激光雷達 RS-LiDAR-E1(以下簡稱 E1),以自研芯片為核心,實現了從 FOV、測距到刷新幀率的更高性能,成為繼長距激光雷達 M1 之后推出的又一款革命性產品,開啟全面激光雷達車規量產的新時代。
「M1+E1」,速騰聚創為從 ADAS 到 L4 提供完整車規級激光雷達感知解決方案,「遠距+近距」的產品布局,完全覆蓋高速、城區及泊車三大關鍵場景。
至此,智能汽車終于擁有了全能感知。
01、E1 登場,車規級激光雷達方案終于「完滿」
E1 的到來正當其時。
2022 年,特斯拉FSD在海外廣泛應用,卻遲遲不敢在中國市場開放,顯然是因為在更復雜的中國交通場景條件下,攝像頭方案開始暴露出感知上的不足。
以最典型的城市路口轉彎為例,每逢此處極易遇到小電驢、小孩、寵物貓狗等突然竄到車前,此外,凸出的路沿、臨時放置的錐形桶等靜態物體在這里也十分常見,傳統用在 ADAS 上的攝像頭或遠距激光雷達,主要用于前向感知,對于側向低矮的物體存在識別盲區,易造成較大的安全隱患。
而在城區,還冷不丁地會出現極限加塞,等前向激光雷達或魚眼相機檢測到時,本車與并入車輛的貼合距離已經相當近,這時小則發生刮蹭,嚴重甚至引發側翻。
車輛的并道、并線是出行場景中出現頻率極高的場景,在車輛并線變道的過程中,后視鏡出現的盲區也是我們在行車過程中的又一大安全隱患。
當然,為了防止后視鏡盲區帶來的駕駛威脅,如何最大程度的縮短后視鏡的死角,擴大后視鏡的駕駛視野,看得更清更遠,也成為了行業亟待解決的問題。
由此可見,智能汽車要邁向更高階的自動駕駛,急需高精度、大視場角的補盲,這是攝像頭等傳感器做不到的,補盲激光雷達無疑是最好的選擇。
目前,各家激光雷達廠商發布的補盲方案不一,速騰聚創 創始人兼 CEO 邱純鑫博士在發布會上進一步提出,要真正做好「補盲」,需要激光雷達的水平視場足夠廣、垂直視場足夠寬、刷新幀率足夠高、測距能力足夠遠。
速騰聚創就是這么設計 E1 的。
(1)水平 FOV 為 120°
E1 水平 FOV 為 120°,在當前主流前視激光雷達水平 120°FOV 的基礎上,僅需 2 顆即可實現 360°水平視場的無縫拼接。
而業內水平 FOV 不滿足 120°的補盲激光雷達,如果采用同樣數量的部署方案,就會存在誤檢和漏檢;
而想避免誤檢和漏檢,則需要額外在兩側各多加 1 顆,這意味著補盲激光雷達的數量 2 顆,陡增到 4 顆,成本分分鐘翻倍。
舉例來說,如果兩邊各安裝一顆水平 FOV 小于 120°的補盲激光雷達,配合主激光雷達 120°的水平 FOV,則左右各自還存在感知盲區夾角,恰好橫跨主激光雷達和補盲激光雷達之間的感知空白區,那么該車就會被自動駕駛系統識別「分割」成兩個物體。
此時,補盲激光雷達不僅沒發揮「補盲」作用,反而對智能汽車產生了誤導。
同樣的,由于主激光雷達和補盲激光雷達視場融合存在盲區,在超車場景下,當本車快速從卡車左側行駛時,會讓自動駕駛系統誤以為卡車是側向來車。
在車輛掉頭過程中,水平 FOV 小于 120° 的補盲激光雷達劣勢也十分明顯,盲區夾角內,容易對待匯入車道的對向來車出現漏檢。
最糟糕的情況當屬體積小的物體例如小孩、外賣騎手,直接出現在上述夾角盲區內,將通通不被識別到,極易釀成安全事故。
可以看到,一顆補盲激光雷達的水平 FOV,如果達不到能夠在同側與主激光雷達視場角覆蓋 180°的能力,那么裝補盲激光雷達并不比不裝的方案更好,甚至有可能是「減分」操作,所謂「補盲不全面,等于沒補盲」。
(2)垂直 FOV 90°
垂直 FOV 同樣至關重要,汽車在行車和泊車過程中需要「看到」小到錐形桶、大到覆蓋成人高度的范圍,以確定可通行范圍。
例如在一個狹小空間中進行泊車,左右停有其他車輛或存在墻壁等障礙物,這時就需要十分精確的位置感知,以防刮蹭到周圍物體。
擁有精確測距能力的補盲激光雷達有助于解決泊車難題,不過要真正做好,對垂直 FOV 提出較高要求。
這是因為在泊入狹窄車位過程中,低矮的障礙物、直立的墻柱、移動的人等,都可能成為感知視野盲區,造成一定碰撞風險,而只有垂直 FOV 夠大,汽車才能「看清」周身環境,相應進行方向盤調節,以便順利泊入。
行車環境可以類比泊車,例如左右轉時候經常遇到后向快速切入的二輪車或奔跑的行人,這實際上也是另一種對汽車在「狹窄空間」中識別障礙物能力的考驗。
如果補盲激光雷達垂直 FOV 不足90°,以 80° 垂直 FOV 為例,雷達位置安裝在車身離地 1m 的位置,為了盡量覆蓋矮小物體,避免汽車壓到小孩、寵物貓狗等,就要將地面盲區縮減到 15cm,而這時雷達水平上方的視野則易缺失,也就說此時有一輛車在橫向駛過,激光雷達并不能識別到車輛,釀成事故。
同理反之,要保證雷達水平上方的視野,就無法捕捉到近距離目標的完整點云,換句話說,如果激光雷達垂直 FOV 不足,將陷入「兩難困境」,不能同時保護小孩、寵物和成人。
E1 則不需要這樣糾結,其垂直 FOV 設計為 90°,感知范圍兼顧地面盲區與側向視野。
當 E1 部署于車身兩側,90°垂直 FOV 能夠在視場下沿盡可能貼近車身,能將感知區域的地面盲區壓縮到 15 厘米,同時還能保留 8°以上的上揚,從而完整檢出兩側途經車輛的全貌,保證感知算法有效檢出。
邱純鑫博士介紹,E1 能顯示 3m 外的小轎車完整點云以及 5m 外成年人的完整點云。
(3)超高幀率 25Hz
在動態感知環境下,激光雷達的刷新幀率和測距也十分重要,有助于車輛提前預判交通行為,為后續做安全應對方案留足時間。
試想這樣一個畫面:汽車在城市路上高速行駛,前方拐彎處突然出現一輛小電驢橫穿馬路,且軌跡十分不確定,此時若沒有及時地識別,并進行制動,很大概率直接撞上,造成交通慘劇。
補盲激光雷達確實能夠做到識別,不過是在發生事故前識別還是在事故后識別就是另一回事了,畢竟不提刷新幀率的感知無異于「耍流氓」。
E1 支持超過 25Hz 的超高刷新幀率,媲美攝像頭,比毫米波雷達更優,可以在 40ms 內完成目標位置感知,能更快捕捉目標運動速度與方向,并增加感知算法對細小物體的檢出率。
從這一角度來說,E1 已經超越 M1 的 10-20Hz 的性能,與業內 10Hz 的補盲激光雷達相比,能在車速為 36km/h 的情況下,剎車點提前 3m,有效提高智能駕駛安全性。
E1 的高刷新幀率也能在加塞時發揮作用,更快掌握車周身動態,以應對早晚高峰時期的車輛博弈。
(4)測距能力 30m@10% 反射率
測距能力也是衡量激光雷達優劣的重要指標。補盲激光雷達雖不必和前視激光雷達較量動輒 200m 的測距,但測距越遠,毫無疑問將為車流預測、應急響應騰挪出更多的時間。
E1 能達到 30m@10%,最遠測距超過 100m,這種能力在車輛無保護左轉、匯入車流、變道換線等場景下,顯得尤為重要。
如果激光雷達只能做到 20m@10%,如此短的距離讓汽車不容易探測到橫向目標,給系統的響應時間也不夠,不慎易發生刮蹭或沖撞。
E1 基于 30m@10% 的測距能力,能夠提前感應到目標,進而制動或者避讓,避免事故發生。
此外,30 米的測距能力更可以完整探測 6 車道外的切向來車,有效覆蓋雙向 12 車道十字路口場景,適合國內絕大部分城市道路。
從各項參數來說,E1 無疑是速騰聚創繼 M1 之后推出的又一款革命性產品。
(5)組成最優 360° 激光雷達感知方案
當我們將 E1 與 M1 組合,一套 360° 無盲區的車規級激光雷達方案就在眼前,M1 負責遠距離大范圍感知、E1 負責無死角補盲,激光雷達感知能力充分駕馭城區駕駛、高速駕駛、智能泊車中各類功能需求和 CornerCase。
M1 與 E1 的組合優勢,不但體現在感知能力上,更體現在成本上,兩款雷達水平 FoV 120°的匹配,可以實現組合數量最優搭配,實現成本極致激光雷達部署方案。
同時,由于最優方案使用的激光雷達數量更少,這不僅便于部署方案設計,還縮減了汽車產線上激光雷達安裝與融合標定的生產制造成本。
當兩款激光雷達均來自同一家供應商,對于車企項目開發對接而言,將極大地降低了感知系統研發的溝通成本。這,對于已經定點 M 系列產品的十多家車企而言,E1 無疑是最優的選擇。
在已經成熟的長距主雷達 M1 的基礎上,推出高性能補盲雷達 E1,速騰聚創為自動駕駛行業提供了一整套成熟的車規級激光雷達感知方案。
02、芯片化、純固態:可以裝進口袋的激光雷達
眾所周知,在機械式激光雷達中,性能往往與體積成正比。
激光雷達要做到更高的分辨率,就必須增大線數,也就意味著要縱向堆疊更多的元器件,激光雷達的外觀也就越臃腫,那么如此強悍的 E1 體積有多大呢?
(1)E1:體積只有手機一半
邱純鑫博士在發布會上賣了個關子,表示 E1 就在現場,讓觀眾猜猜具體在什么地方。
當所有人一臉茫然時,他不緊不慢地從褲兜里掏出一個硬盤大小的物體。
「是的,這就是 E1,不到手機一半的尺寸,厚度也僅為兩個 iPhone13 疊起來大小。」話音未畢,場內一片歡呼。
事實上,這正得益于速騰聚創對于 E1 極致的架構設計。
(2)自研芯片
E1 搭配速騰聚創面向全固態激光雷達平臺的首款自研芯片和二維電子掃描策略,集成了發射、接收和信號處理三大核心芯片。
具體來說,E1 的接收端芯片采用先進的 3D 堆疊工藝,將 SPAD 陣列和高性能 SoC 集成到一顆芯片,從而極大地簡化了系統鏈路,可以直接處理生成點云。
在發射端芯片,E1 則采用二維可尋址面陣 VCSEL 技術,支持靈活的掃描模式,極大地提高能量利用率。
正是基于芯片化的全固態架構,E1 能夠做到超薄的機身設計,以便車企將其集成,方便地安裝在后翼子板、車門或車頭等位置。
(3)芯片化帶來高可靠性與低成本
除了大大減小了體積,芯片化帶來的另兩個優勢更為車企所看重:高可靠性和低成本。
前者不言而喻,由于內部無任何運動部件,E1 作為補盲激光雷達的壽命和可靠性大大增強。
而在成本端,如前文所說,E1 在電路設計上明顯簡化,且由于零部件數量少,物料成本下降,而在生產工序上,芯片化減少了多個中間步驟,自動化程度高,進一步減少了加工成本。
最后由于僅需 2 顆 E1 配合主激光雷達,就能實現 360°感知,速騰聚創交付給車企的整體感知解決方案經濟性十足。
體積小、成本低、還好用,這正切中了車企的核心痛點。
要知道,車企苦側向傳感器不足久矣,攝像頭、毫米波雷達等做環視存在感知精度低、感知能力弱的劣勢,而主激光雷達垂直視場角十分有限,即使不考慮經濟成本安裝多顆在車身周圍,也發揮不出太多優勢。
以上種種困難以及大量「前車之鑒」的自動駕駛事故,讓車企難以放開手腳從 ADAS 升級到 L4。
補盲激光雷達的適時出現解決了性能方面的問題,但同時也新增了成本,倘若售價太高,也會打消車企將其量產「上車」的念頭。
這就要求補盲激光雷達廠商再走一遍主激光雷達走過的路——「自我壓榨」,極致成本實現極致性能,速騰聚創顯然做到了這一點。
邱純鑫博士表示,一輛智能汽車上的補盲激光雷達綜合成本,也就是激光雷達的單價乘以一輛車上使用的顆數,不能高于一顆主激光雷達的成本。
此前,M1 的批量交付價格被曝已經降至 500-1000 美元之間,按此計算,E1 大規模量產后,價格可能下探到 250-500 美元之間,未來甚至有望追平毫米波雷達的價格。
03、成熟的方案背后,規模優勢帶動下的成熟體系
當所有信息高密度輸出后,E1 只剩下最后一個懸念:什么時候 SOP?
邱純鑫博士的回答簡單而直接,2023 年下半年。也就是說,E1 從發布到量產只需要不到一年時間。
相比之下,M1 最早于 2017 年發布,2021 年 6 月才實現首個定點客戶的 SOP。
對比補盲激光雷達廠商同行,速騰聚創也是進展靠前的,E1 憑何創下這一速度?
(1)車規測試驗證能力
首要是做好充分驗證。
2020 年,速騰聚創籌建行業領先的專業車載激光雷達實驗室,在超過 200 套測試設備的支持下,擁有激光雷達全環境應用場景的模擬測試能力,可以自主進行超過 120 項測試。
值得一提的是,這也是業內唯一獲得 CNAS 認可的速騰聚創車載激光雷達專業實驗室。
得益于大量的定點訂單,M1 經歷十余家不同車企測試標準體系的反復錘煉,快速成為一款成熟可靠的車規產品。
過去兩年,M1 在這里累計完成了超過 36000 小時高溫耐久測試、超過 24000 小時高溫高濕測試、超過 21000 小時的循環溫度沖擊測試以及超過 40000 小時的獨立器件測試等車規級可靠性測試項目,堪稱行業之最。
在海量的測試與迭代中,速騰聚創成為業內首個解決了高線束激光雷達窗口加熱、膠水老化導致的產品質量問題、MEMS 振鏡抗沖擊等難題的科技企業,并于業內首次完成掃描器件的 AEC-Q10X 認證。
據 RoboSense 實驗室負責人透露,速騰聚創在 2022 年底前將有 11 款車型完成車規級可靠性驗證,進入 SOP 量產階段。
激光雷達交付不僅要保質,還要做好充分的制造規劃,為車企保量。
如果說充分驗證是從 0 到 1,那么充分生產準備則是從 1 到 100。
(2)大規模量產能力
2021 年 3 月,速騰聚創建成國內首條車規級固態激光雷達產線。而在發布會上,速騰聚創又宣布已與立訊精密成立合資智造企業 Luxsense(立騰創新)。
極少出席公開活動的 Luxshare(立訊)董事長王來春女士,Luxshare(立訊)副總裁、立景創新科技總經理孟巖等高層領導出席 RoboSense Tech Day 活動現場,并與 RoboSense(速騰聚創)創始人兼 CEO 邱純鑫博士、RoboSense(速騰聚創)聯合創始人兼執行總裁邱純潮等共同為 Luxsense(立騰創新)揭幕。
活動現場,王來春女士表示:
「在汽車領域所有的前沿應用技術里,激光雷達行業是中國企業少有的、能在全球范圍內取得領先地位的行業,立訊非常樂意和速騰一起合作,共同助力產業進一步發展。在當前的生態來看,未來我們還有更多的可能。」
據介紹,速騰聚創智造集群一期投資超 10 億元,廠房面積超 5.5 萬平方米,先后搭建近 20 條自動化產線,并同步自主開發高度智能的生產軟件,可達到「每 12 秒生產一臺激光雷達」的頂級效率,實現了「深圳-東莞-廣州」「三位一體」的百萬級產能保障。
這意味著速騰聚創不僅能快速響應急劇擴張的市場需求,更保證了研發成果與核心技術快速落地。
從研發到測試,再到制造,可以看到,速騰聚創正全線布局,一體化打通規模化量產體系。
(3)超豪華朋友圈:獲 50+車型定點訂單,產業資本合作伙伴首次亮相
與此同時,更大的藍圖正在徐徐展開。
截至目前,速騰聚創已經公開的客戶包括數十家車企以及自動駕駛公司:
截至今年,速騰聚創 M 系列產品在全球范圍內攬獲頭部車企超 50 款車型定點訂單。
到今年底,速騰聚創將有 11 款車型項目進入 SOP。
活動現場,RoboSense(速騰聚創)產業資本合作伙伴首次集體亮相,包括阿里巴巴旗下菜鳥網絡、北汽集團、比亞迪集團、德賽西威、廣汽集團、湖北小米長江產業基金、吉利控股集團、上汽集團、香港立訊有限公司、宇通集團等。
從客戶到產業投資方,都堪稱激光雷達史上,最豪華的朋友圈陣容。
04、「遠距+近距」的激光雷達產品布局速騰聚創仍是引領者
汽車產業智能化變革波瀾壯闊,激光雷達廠商無疑是其中最顯眼的明星。
從早期推出應用在 Robotaxi 上的機械式激光雷達,到為了實現車規級和降成本做成半固態,再到如今為了達到全場景感知推出的補盲純固態激光雷達,相關參與者通過極致探索,賦予智能汽車越發強大的「眼睛」。
作為深扎行業 8 年之久的老兵,速騰聚創持續扮演引領者的角色。
這一次速騰聚集創最新發布的補盲激光雷達 E1 與長距激光雷達 M1 組合,第一次形成了成熟的 360° 激光雷達硬件方案,這意味著智能汽車已經打通「任督二脈」,視野全開,再沒有任何盲區。
這意味著,硬件層為智能駕駛從 ADAS 到 L4 升級鋪平道路,主機廠可以在速騰聚創「M1+E1」組合硬件方案下,持續迭代軟件能力,最終一步步走向L4 自動駕駛。
這是智能汽車全新的一頁,而你我都在見證。
來源:第一電動網
作者:汽車之心
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