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激光雷达到底该装在哪?理想和集度的老板在线battle

2022-04-25   来源:有车智联    作者:韩硕

激光雷达,这个曾被马斯克称为“傻瓜才会用的东西”,在2022年即将量产的自动驾驶车中,有13款车型纷纷搭配,少则一个,多则四个。

前不久,集度的车前盖激光雷达引起了李想和夏一平的一场隔空讨论,热议纷纷的同时也体现了激光雷达被广泛应用的趋势。那么激光雷达有什么种类呢,又要放在哪里?今天我们就来了解下这神奇的激光雷达。

什么是激光雷达?

车载激光雷达又称作车载三维激光扫描仪,是一种移动型三维激光扫描系统,也是城市建模最有效的工具之一。其主要由发射系统、接收系统和信息处理三部分组成,基本原理就是将三维激光扫描仪+POS系统装在车上,可以进行更大范围的3D建模。

其具有高分辨率高精度,反应速度快,工作环境影响较小等优点。对比现在常用的毫米波雷达,可以看出激光雷达的建模成像能力更高一筹,下图中左侧为激光雷达。

出激光雷达的建模成像能力更高一筹,图中左侧为激光雷达。

现阶段主要有三种激光雷达:机械式激光雷达、半固态激光雷达以及全固态激光雷达。

1、机械式旋转激光雷达

其属于发展最早最成熟的雷达技术了,但存在体积较大,装配困难等问题,在车载应用方面无法实现车规级验证。

激光雷达

它通过旋转实现横向360°的覆盖面,由内部的镜片实现垂直方向的覆盖面。同比其它类型的激光雷达,机械激光雷达具有更耐用稳定的特点,因此一般测试车采用机械式激光雷达进行扫描工作。

2、半固态激光雷达

这是目前车载雷达的主流产品,按照扫描方式有如下分类:硅基MEMS、转镜、振镜+转镜以及旋转透射棱镜。

半固态激光雷达可以实现120°的摆动,其能以较低的成本和较高的准确度实现扫描,目前相对成熟,是快速通过车规认证的技术方案,目前比较适合装车需求。

激光雷达

3、全固态激光雷达

目前来说全固态激光雷达技术还不太成熟,属于实验阶段,暂时难以量产。此激光雷达没有了任何的机械摆动结构,因此体型更小、性能更好。

综上所述,激光雷达的发展史也可以比喻为电脑硬盘的发展史——从笨重复杂的机械硬盘发展到轻便高性能的固态硬盘。一步步提升改进发展,兴许不久之后固态机械雷达也会普及到我们的日常生活中。

激光雷达到底要放在哪里?

关于将激光雷达放在哪里的位置,目前主要有两种方案。一种是像理想L9(图片)、蔚来ET7和智己L7一样将其放在车顶,凸起一个“小犄角”,仿佛瞭望塔一般。另一种方案是将其放于前保险杠附近,小鹏P5、极狐阿尔法S华为HI版都采用了这种安装方案。那么安装在哪个位置更合理呢?

目前来说,虽然头顶一个包被很多人为之诟病,但综合考虑后还是安置在车顶的方案更加合适,主要有以下几方面原因。

第一、尽量减少维修成本,如果安置在车头部分,难免会遇到追尾等问题。参考激光雷达的售价,Velodyne最初为谷歌无人小车提供的64线激光雷达价格高达8万美元。小鹏P5采用的固态激光雷达HAP,因为是大疆旗下的Livox览沃基于Horiz系列产品升级而来,HAP单价总算被压低到几千元人民币,但碰一下还是钱包滴血。因此放在车顶能避免增加维修成本。

第二、防遮挡。激光雷达和毫米波雷达原理相似,是利用回波成像来勾显被探测物体的,如果放在保险杠附近较低的位置的话,可能会存在被污泥等遮挡的情况。虽然RoboSense在去年CES展示的M1激光雷达设计了自动清洗功能。但现在市面上搭载激光雷达的车型,还没有配备这项功能。所以目前来看激光雷达放在车顶可能会更好一些。

第三、探测效果更好。俗话说站得高看得远,更高的激光雷达位置能带来更好的探测视野,帮助我们提前预判前方障碍物,探测的更加全面。目前激光雷达的探测距离最远一般在100米~150米,放在车顶的话垂直方向能得到更大的视场角,可以弥补一些激光雷达垂直方向宽度不足的原因。

目前激光雷达的探测距离最远一般在100米~150米,放在车顶的话垂直方向能得到更大的视场角,可以弥补一些激光雷达垂直方向宽度不足的原因。

第四、起到保护行人的作用。根据行人碰撞法规,车头适当做得更软能够起到缓冲作用,避免伤害行人腿部。因为在发生汽车与行人碰撞的事故中,行人的下肢是受伤的“重灾区”,虽然一般不会危及生命,但是却容易致残,给伤者之后的生活带来沉重的负担。

如果在车头部分装置激光雷达的话,势必会增加车头的刚性,这会增加行人受伤的风险,因此从这方面考虑,将激光雷达放置在车顶的方案会更胜一筹。

同时,放在车顶的激光雷达也存在一些缺点。比如争议最大的造型设计问题,还有像防水情况,线束的安排等,以及不可避免的盲区问题。

激光雷达对于近场的低矮障碍物,会普遍存在一定的盲区。如果将激光雷达放置在保险杠位置上,其对近场低矮障碍物的识别会更好,例如奔驰EQS,就选择在保险杠正前方位置集成1颗激光雷达。

雷达是不是越多越好?

上文分析了各个位置的优缺点后,有人可能会说,“那好办啊,多加几颗激光雷达不就好了。”的确,激光雷达越多越好,但结合目前的软件处理水平考虑,盲目增加雷达数量的方法其实并不可取。因为激光雷达具有非常大的传输量和快速的探测时间,所以它对于控制器的要求非常高,过多的雷达数量可能会导致目前的芯片出现过载的情况,会出现发热、耗电严重等问题。

辅助驾驶能力是一个体系,不是单单看哪一个参数就可以决定的,需要进一步的深度融合计算,也就是说激光雷达的数量再多,没有一个比较领先的自动驾驶软件平台的话也是徒劳无功。

因此,以目前的技术来说,激光雷达并不是越多越好,但在技术能实现的情况下,一定是越多越好的。

其他集成位置

除了上面主流的两种集成位置外,还有放置在车前机盖和挡风玻璃上的设计。

在集度发布的首款汽车机器人概念车车头部位,就采用了机盖激光雷达的设计方案,理想汽车创始人李想对此设计不太认同,认为这种将激光雷达放在发动机盖上的设计没法通过最新的行人碰撞法规,而且放置在车顶的方案优于机盖上放置两个激光雷达。

在集度发布的首款汽车机器人概念车车头部位,就采用了机盖激光雷达的设计方案,理想汽车创始人李想对此设计不太认同,认为这种将激光雷达放在发动机盖上的设计没法通过最新的行人碰撞法规,而且放置在车顶的方案优于机盖上放置两个激光雷达。

在集度发布的首款汽车机器人概念车车头部位,就采用了机盖激光雷达的设计方案,理想汽车创始人李想对此设计不太认同,认为这种将激光雷达放在发动机盖上的设计没法通过最新的行人碰撞法规,而且放置在车顶的方案优于机盖上放置两个激光雷达。

除此之外,苹果公司于2020年3月提交了一份关于车载激光雷达设备的专利申请,设计将其安装于车辆的挡风玻璃后面。

车载激光雷达 安装于车辆的挡风玻璃后面

这样的确解决了放置在车外的造型和风阻等问题,但是关于玻璃造成的信号衰减问题一时半会却无法解决。

相比于摄像头,曲面结构的挡风玻璃会造成激光雷达电磁波信号衰减。而且在《汽车安全玻璃》规定下的挡风玻璃透光率只是不低于70%,并不是符合激光雷达需求的高透光玻璃,高透光玻璃的透光率要求达90%以上,这会带来成本的增加。目前来说还具有较大的难度。

写在最后

在当下技术水平有限,导致激光雷达数量受到限制的情况下,车顶激光雷达的布局是目前最优解决方案。同时在提升自动驾驶上,更要进行数据训练,开发高精度地图以及成熟的软件,综合提升自动驾驶的准确率。

随着科技的进步,激光雷达技术越来越成熟,而汽车行业对于激光雷达的需求也越来越强劲,我们相信,其在未来将会有非常宏大的发展空间。


关键词:激光雷达到底该装在哪,激光雷达傻瓜才会用的东西,自动驾驶车激光雷达

汽车产业布局图


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