激光雷达“作战指南”:量力而行/选准场景/量产为王

远舟 2021-02-23 13:57:03

激光雷达“作战指南”:量力而行/选准场景/量产为王

激光雷达,是传统汽车零部件制造商的最后一块关键感知拼图。


“我们相信,激光雷达在提高汽车自动驾驶能力的传感器组合中有自己的位置。”大陆集团副总裁兼激光雷达部门主管Gunnar Juergens表示,在去年推出短距离Flash激光雷达之后,2024年我们还将推出长距离激光雷达。


从披露的数据显示,该公司已经具备量产条件的短程激光雷达被称为HFL110,这是一种固态、3D、高分辨率的Flash技术,适用于2级和3级自动辅助驾驶。而长距激光雷达则被命名为HRL 131,基于MEMS技术,适用于3级和4级自动驾驶。


这款长距激光雷达,大陆集团选择与AEye合作研发,可以扫描车辆前方最远1000米的地方,可以探测300米外的车辆、200米以外的行人和160米外的其他低反射/小物体。


“激光雷达是唯一能在一定范围内提供所需高分辨率的传感器,”AEye创始人兼战略与合作副总裁乔丹·格林(Jordan Greene)表示,远程激光雷达则是为了解决更高级别自动驾驶所需处理的少数极端情况。


激光雷达“作战指南”:量力而行/选准场景/量产为王


一、分阶段落地


激光雷达的重要性,已经毋庸置疑。到目前为止,全球主要的汽车零部件巨头都已经提前布局,并与激光雷达初创公司形成竞合态势。


五年前,当自动驾驶还处于起步阶段,作为全球最大的汽车零部件制造商——博世就已经明确表态:“在博世,我们确信未来需要激光雷达”。


博世在去年初宣布,其首款车规级长距离激光雷达已经进入量产开发阶段。该款激光雷达产品可同时覆盖长距离和短距离探测,适用于高速公路和城市道路的自动驾驶场景。


安波福在四年前相继投资了innoviz、LeddarTech两家激光雷达公司,并且在刚刚发布的下一代ADAS平台中,激光雷达成为其中的传感器组合选项之一。


采埃孚则是在早期投资了ibeo,目前正在进行汽车级激光雷达ibeoNEXT的量产;同时,该公司还在去年与Aeva达成合作协议,联合研发并计划在2024年量产下一代FMCW激光雷达。


从奥托立夫拆分的Veoneer则是选择与Velodyne合作,在两年前开始为一家汽车制造商客户开发汽车级激光雷达,同时还在内部尝试自主研发短程激光雷达。


此外,视觉起家的Mobileye也在今年初宣布加入激光雷达量产大军,并宣布借助母公司英特尔的技术研发激光雷达系统芯片(SoC)等核心组件,并通过与4D成像毫米波雷达的组合,实现2025年的L4级自动驾驶成本大幅下降目标。


而从目前这些巨头的进展来看,基本上沿着两条清晰的落地路线:


一条是2-3年内将激光雷达作为感知冗余,在兼顾成本的前提下,在中短距离感知环境(牺牲一部分性能指标)率先规模量产;


另一条则是下一代技术路线,包括MEMS的性能提升、FMCW以及芯片集成等路线,寻求远距离感知的技术突破。


按照此前Crusie首席技术官Kyle Vogt的说法,之前收购的Strobe公司,核心的能力就是将现有周边核心部件集成到一颗芯片上,才有可能将激光雷达的成本降低到可以大规模量产的要求。


在一些行业人士看来,眼下最现实的路径是从基础做起,先让激光雷达成为感知冗余的补充传感器,好处是不需要在性能上堆砌性能指标。


因为这样的“军备竞赛”方式,并不适合汽车行业的发展规律。“软件可以有很大的想象空间,而且迭代速度快;但硬件必须要遵循一些最基本的规律。”


从这个角度来说,“激光雷达的量产路径大概率会沿着此前毫米波雷达的相似演进版本,从中短距到远距离,从满足基本分辨率要求到更高性能。”行业人士指出。


激光雷达“作战指南”:量力而行/选准场景/量产为王


二、细分作战,商用车或先行


在具体的应用层面,一些行业人士表示,短期内对于乘用车来说,更多是高端旗舰车型选择激光雷达配置,一方面补充高级别自动驾驶的感知冗余,另一方面则是“系统安全”的PR需要。


而商用车自动驾驶,或许会是短期的市场刚需。与此同时,1550nm的光源导入,是目前公认的提升实际检测距离(超过300米)以及克服恶劣天气和道路条件下的性能要求。


商用车由于车身及搭载货物的质量大、刹车距离长,在实现安全自动驾驶方面面临特殊挑战。这意味着,整套系统需要更远的传感器探测范围和分辨率,以确保决策和执行有足够的处理时间。


比如,Aeva与图森达成的协议是这家激光雷达进军自动驾驶卡车领域的第一步,预计量产车将于2024年正式推出,搭载车规级FMCE激光雷达。


在Aeva公司看来,调频连续波(FMCW)激光雷达,,避免了高峰值功率对眼睛的危害,同时,这种类型的相干检测也比直接检测灵敏得多,而且性能更好,包括单脉冲速度测量和抗眩光、其他光源的干扰。


这款激光雷达搭载一颗高度集成化的小型化光子芯片,一方面降低了设备的尺寸和功率数量级,同时在低反射物体上实现超过300米的全范围性能,并能够测量每个点的瞬时速度。


这款被命名为4D激光雷达的产品,在芯片上集成了多个光束,每个光束都能在超过300米的距离内以每秒超过200万个点的速度测量。


按照当时的计划,这款4D激光雷达将率先于2022-2023年在大众汽车ID Buzz自动驾驶车队进行搭载。不过,这个时间随后被推迟至2024年。


去年,自动驾驶公司Aurora宣布收购另一家FMCW激光雷达公司Blackmore,其甚至大放厥词:“这种改变游戏规则的技术使这一切成为可能。”


该公司日前宣布与Paccar卡车制造商合作,将搭载一款名为FirstLight的FMCW激光雷达,可以看到并跟踪移动速度更快、距离更远的物体,而且与目前市面上的激光雷达系统相比,精度更高。


此外,戴姆勒卡车也在去年宣布,与Luminar合作为自动驾驶卡车配置激光雷达。对于后者来说,商用车领域也是该公司未来几年主攻的细分市场。


Luminar提供的整套激光雷达软硬件系统称为Iris(功耗在30瓦左右),它可以在250米的范围内探测到行人的姿势,包括手臂和腿等肢体。此外,对体积较大物体的最大探测距离可达500米。


整个平台会有两个系列,一种是更先进的版本,支持高速公路自动驾驶;另一种是更便宜的ADAS版本,提供紧急制动和转向等自动辅助驾驶功能。


Plus(智加科技)首席运营官兼联合创始人Shawn Kerrigan表示,“为了开发最安全的自动驾驶卡车,激光雷达是传感器套件中的关键部分。”这家公司目前正在推进高级别自动驾驶卡车的量产。


有消息称,今明两年全球固态激光雷达的量产价格将下降至500美元左右(如果单笔超过万台订单,价格还有更大的下降空间),150-200米左右的实际测距指标将是首先规模化量产的准入门槛。


更具成本优势的中短程固态激光雷达,将是这场市场争夺战的焦点。而测距在300米以上的远程激光雷达将在2023-2024年开始进入量产阶段。

来源:高工智能汽车

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