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蔚来白剑:为什么自动驾驶需要激光雷达?

【TechWeb】7月4日消息,今天3月末,蔚来ET7正式启动交付,这款搭载激光雷达的量产交付车型让人对“自动驾驶“的期待值愈发升高。

蔚来ET7搭载的这款激光雷达,也是蔚来与图达通合作开发出第一款量产上车的高性能激光雷达。

近期,蔚来智能硬件副总裁白剑分享了ET7搭载的1550nm探测距离最远的激光雷达上车背后的点点滴滴。

白剑本人曾在北京邮电大学硕博连读,曾任OPPO硬件总监、小米芯片和前瞻研究部门总经理,目前在蔚来主要负责智能硬件研发。白剑是蔚来众多高P中的一员。蔚来内部人士称,P序列是蔚来的专业发展通道,其中高P都为全球权威人才和行业突破者。蔚来P5相当于阿里P10,P5以上算高P。

这里将他的观点进行了整理,希望对深入了解自动驾驶车载激光雷达的读者有所帮助。

在多个常见驾驶场景激光雷达不可或缺

在谈及自动驾驶、激光雷达时,不得不谈到,一直以来自动驾驶或者说辅助驾驶业内有两个流派:一个是纯视觉流派,另一个是多传感器融合流派。

蔚来非常坚定的站多传感器融合这个阵营,并认为多传感器中非常重要的一个传感器就是激光雷达。

为何激光雷达非常重要?

人眼、摄像头、激光雷达看到的世界是各不相同的。

这种不同,通过三个特殊又常见的场景就可以明显展示出来。

场景一、隧道尽头

开车的朋友应该有过体验,在阳光灿烂的日子,通过黑暗的隧道时,会觉得隧道尽头的光特别刺眼。从摄像头甚至从人眼的角度看高亮的部分,也就是隧道尽头出口处的很多图象,不管是摄像头还是人眼已经看不清楚了。

在激光雷达的世界里完全不存在这个问题,在隧道里面和隧道的尽头所有的物体非常清晰的展现在激光雷达里面。

场景二、道路上突然飘来塑料袋等“轻飘飘”并不太影响正常行车的物体

对人来说,人眼能迅速发现是一个塑料袋,对行车影响很小;摄像头其实很难判断是一个塑料袋还是一个石头或者其他物体。

激光雷达具有3D能力,能清楚的知道这是一个比较轻、比较薄的物体,对行车不会有太多影响。

场景三、溅到泥点等污物时

装在车顶的激光雷达还有车身的摄像头如果在雨天受到了污染,比如溅到泥点或者其他污染物等等。

对摄像头而言,这些污物遮挡了对外界影像的采集,同样情况下,激光雷达并未受到影响。

当然,激光雷达表面脏污到一定程度肯定也是会影响到性能的。这就需要激光雷达有能根据自身性能及时提醒车主清洁的能力。

为什么激光雷达可以做到这些?

看了上面的三个场景,你可能会问,为什么激光雷达可以做到这些呢?在回答这个问题时,

首先,需要了解激光雷达的工作原理。

通常而言,激光雷达由三部分构成:发射部分、接收部分,以及信号处理和点云生成部分。

激光雷达的发射端持续、等间隔的发射激光雷达束,这些光束会等间距的扫描我们正前方视野区域的每一个点。这些光束发射到空间以后,如果在我们视野中的某一个点遇到了障碍物,它就会被障碍物反射,这些反射回来的激光会被接收端收到。根据这束激光的发射时间和接收到的时间之间的“时间差”再乘以“光速”,就可以推断出这个物体离我们有多远。

由于激光的工作波长非常稳定,所以测距精度是相当高的,这就是激光雷达的基本工作原理。

激光雷达的工作原理使得激光雷达能够提供前方物体的深度信息,也就是“3D信息”,不像摄像头,摄像头只能提供二维信息。正是这种能够提供深度信息的能力,激光雷达让自动驾驶的感知能力实现质的飞跃。

激光雷达3个关键指标:看得远、看得清、看得稳

至于,如何评判一个激光雷达的性能好不好,则主要看三个关键指标,即探测距离、分辨率、探测概率,翻译成日常话语则是,看这款激光雷达是不是看得远、看得清、看得稳。

看得远——探测距离

请注意,谈探测距离时必须要有一个限定条件,就是反射率。

100分的激光能量打到障碍物上,如果有10分能反射回来,这个反射率为10%,如果有90分能反射回来就叫90%反射率。

在相同反射率的情况下,探测距离越远的激光雷达,性能肯定是更优。

看得清:分辨率 & ROI

分辨率就是每一帧里面有多少个点用来描绘点云信息,一个物体它被用多少个像素点去表征。

一个相同大小的物体,用来表征的点数越多,那就是分辨率越高,也就是我们描绘这个物体描绘的更加细致。就像手机屏幕一样,分辨率越高,同样一张图就会看到它的细节更细腻、更清楚。

定睛凝视的(ROI)的区域内,分辨率越高,看得越清。

怎么读懂分辨率呢?

例如,“0.1°H”代表的是水平方向每一度里面有10个点;“0.2°V”代表的是垂直方向一度间会有5个点;如果说25°的垂直分辨率,那么就是25乘以5,就是125个点,或者是经常说的125线或者100线激光雷达其实跟这个有关系。

0.1°H乘以0.2°V分辨率的激光雷达在观察200米处1.8米高的一个行人时,有12个点照在他身上;

0.06°H乘以0.06°V分辨率同样是观察200处1.8米高的行人,可以看到横向有6个,竖向有9个,一共有54个点。

定睛凝视的(ROI)的区域是从40°的水平、9.6°的垂直的范围内。

看得准: POD 探测概率

一束激光打到空间的障碍物上然后反射回来。但是事实上反射回来的点不是每一个点都能够被准确的接收。

十万个点扫描,如果说只有九万个点回来,这样的话,实际上只得到了九万个点,这个探测概率90%。

探测距离、分辨率都一样的情况下, POD越高值,激光雷达实际所得的返回点云数就越多。

蔚来激光雷达量产上市背后

蔚来ET7搭载的这款半固态激光雷达主要参数均达到行业领先:

探测距离500米

分辨率0.06°H*0.06°V

POD值90%

这款激光雷达由蔚来和图达通联合开发,从开始立项到最终今年3月份上车经历了近两年的时间。

蔚来和图达通联合开发的模式vs传统Tier 1和主机厂模式不同

Tier 1和主机厂之间的关系,时间轴上是先由Tier 1开发完毕,然后再转给主机厂做上车全套认证流程。从时间维度上讲,整个开发时间很长,因为Tier 1自己开发需要一两年甚至两三年的时间,开发完毕以后,再交给主机厂进行布置、上车、认证,可能也需要几年时间,整个周期非常长。一旦Tier 1开发好了,主机厂如果想要做一些深度定制或者修改也很难。

蔚来和图达通联合开发的激光雷达走的是一种全新的合作模式,是一种联合开发的模式,开发周期被极大缩短。蔚来主导激光雷达的电路技术,在整车布置上面的外观设计等。这种合作为ET7量身定做,ET7的风阻系数(0.208的超低风阻系数)、外观和各性能指标都得益于这种定向开发。

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