智能汽车 · 2023年11月2日 0

自动驾驶为何需要激光雷达?

7月4日消息,蔚来ET7于3月末正式开始交付,这款搭载激光雷达的量产车型引发了人们对自动驾驶的更高期待。

这款激光雷达是蔚来与图达通合作开发的首款量产高性能激光雷达。

自动驾驶为何需要激光雷达?

近期,蔚来智能硬件副总裁白剑分享了ET7上搭载的1550nM激光雷达的开发历程。

白剑在北京邮电大学完成硕博连读,曾任OPPO硬件总监及小米芯片与前瞻研究部门总经理,目前专注于蔚来的智能硬件研发。他是蔚来团队中的重要成员。

以下是对他的观点整理,以便读者更好地理解自动驾驶中的激光雷达技术。

激光雷达在多种驾驶场景中的关键作用

谈到自动驾驶与激光雷达,首先要提到的是行业内的两种主要流派:纯视觉流派与多传感器融合流派。

蔚来坚定地支持多传感器融合,并认为激光雷达是其中不可或缺的重要传感器。

那么,激光雷达的重要性体现在哪里呢?

人眼、摄像头和激光雷达对周围世界的感知各有不同。以下通过三个具体场景来说明这些差异。

场景一、隧道尽头

很多驾驶者在阳光明媚的日子里,经过黑暗隧道时,会感到隧道尽头的光线异常刺眼。

自动驾驶为何需要激光雷达?

而在激光雷达的视野中,隧道内部及尽头的所有物体都清晰可见。

场景二、道路上的轻飘物体

当道路上出现塑料袋等轻飘物体时,人眼能够迅速识别,而摄像头却难以准确判断这些物体的性质。

自动驾驶为何需要激光雷达?

激光雷达利用其3D探测能力,能够清楚识别出这些轻薄物体,并判断其对行车的影响。

场景三、污物影响

在雨天,激光雷达和车身摄像头可能会受到泥点等污物的污染。

摄像头在这种情况下会受到影响,无法有效捕捉外部影像,而激光雷达则相对不受此影响。

自动驾驶为何需要激光雷达?

当然,当激光雷达表面被污染到一定程度时,其性能也会受到影响,因此需要具备自动提醒车主清洁的功能。

激光雷达的工作原理

那么,激光雷达是如何实现这些功能的呢?

激光雷达的基本结构由发射部分、接收部分和信号处理及点云生成部分组成。

自动驾驶为何需要激光雷达?

激光雷达通过持续等间隔发射激光束,这些光束会扫描前方的每个点。当光束碰到障碍物时,它会被反射,接收端根据激光的发射和接收时间差,结合光速,计算出物体的距离。

激光的波长稳定性使得测距精度相当高,这就是激光雷达的基本原理。

激光雷达提供物体的深度信息,即“3D信息”,与只能提供二维信息的摄像头不同。这种能力使得自动驾驶的感知能力大幅提升。

激光雷达性能评估的三个关键指标:探测距离、分辨率及探测概率。

看得远——探测距离

在讨论探测距离时,需要考虑反射率。例如,100分的激光能量照射到障碍物,若有10分反射回来,则反射率为10%;若有90分反射回来,则反射率为90%。在相同反射率的情况下,探测距离越远,激光雷达性能越好。

看得清:分辨率 & ROI

分辨率指的是每一帧中用于描绘点云信息的点数量。用更多的点来表征同一物体时,分辨率就越高,细节表现也越好。

自动驾驶为何需要激光雷达?

例如,“0.1°H”表示水平方向每度有10个点;“0.2°V”表示垂直方向每度有5个点。如果垂直分辨率为25°,则总点数为125个。高分辨率的激光雷达能够更清晰地描绘目标物体。

看得准:POD 探测概率

激光束打在障碍物上反射回来的点并非每一个都能被准确接收。如果十万个点中只有九万个被接收,则探测概率为90%。

自动驾驶为何需要激光雷达?

在探测距离和分辨率相同的情况下,POD值越高,激光雷达所接收到的点云数量就越多。

蔚来激光雷达的量产与发展

自动驾驶为何需要激光雷达?

蔚来ET7搭载的半固态激光雷达参数均处于行业领先水平:

探测距离500米

分辨率0.06°H*0.06°V

POD值90%

这款激光雷达是蔚来与图达通联合开发的,项目从立项到上车经历了近两年的时间。

蔚来与图达通的联合开发模式

传统的TieR 1和主机厂之间的合作模式,通常先由TieR 1开发完成后,再交给主机厂进行认证和布置,这样的开发周期较长。

自动驾驶为何需要激光雷达?

而蔚来与图达通的联合开发模式则大幅缩短了这一周期,蔚来主导激光雷达的电路技术与整车外观设计,使ET7的风阻系数及各项性能得以优化,这种定向开发模式显著提升了效率。

自动驾驶为何需要激光雷达?

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