Mobileye宣布推出新激光雷达和雷达技术

好好过 2021-01-12 15:28:19

日前,Mobileye公司在2021 CES展会上宣布了新的激光雷达和雷达技术,此外,还宣布将推出自动化的全球高清地图。


Mobileye宣布推出新激光雷达和雷达技术


以色列自动驾驶汽车开发商Mobileye,在2021 CES展会上宣布了宣布了新的激光雷达和雷达技术,包括与母公司英特尔的合作伙伴关系,该公司承诺为激光雷达开发单芯片系统(SoC),将在2025年使用到自动驾驶汽车中。


该激光雷达开发单芯片系统很有趣,因为从历史上看,Mobileye更加依赖于其自动驾驶系统的摄像头视觉系统。该系统使用英特尔自己的硅制造技术构建,可将有源和无源激光雷达元件都放在一个芯片上。这可以节省大量成本,并简化激光雷达制造。Mobileye将推出一个新的软件定义的雷达系统。通过每秒识别多达50万个物体检测,这将使其技术更上一层楼。


Mobileye宣布推出新激光雷达和雷达技术


Mobileye还宣布将推出自动化的全球高清地图。这将使其能够将自动驾驶测试车队扩展到底特律、东京、上海、巴黎和纽约市(如果可以得到当地监管部门批准)等城市。这一切都将在2021年初实施。如果Mobileye的2021年计划能够实现,那么对于自动驾驶汽车的发展可能将是重要的一年。


无人驾驶之激光雷达深度剖析


无人驾驶汽车怎么实现自动驾驶呢?这背后一个关键技术就是LiDAR,即激光雷达传感器,俗称光达,它也被称为无人驾驶汽车的眼睛。


激光雷达,英文全称为Light Detection And Ranging,简称LiDAR,即光探测与测量,是一种集激光、全球定位系统(GPS)和IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量装置)三种技术于一身的系统,用于获得数据并生成精确的DEM(数字高程模型)。这三种技术的结合,可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑,测距精度可达厘米级,激光雷达最大的优势就是“精准”和“快速、高效作业”。它是一种用于精确获得三维位置信息的传感器,其在机器中的作用相当于人类的眼睛,能够确定物体的位置、大小、外部形貌甚至材质。


LiDAR通过测量激光信号的时间差、相位差确定距离,通过水平旋转扫描或相控扫描测角度,并根据这两个数据建立二维的极坐标系;再通过获取不同俯仰角度的信号获得第三维的高度信息。


高频激光可在一秒内获取大量(106-107数量级)的位置点信息(称为点云),并根据这些信息进行三维建模。除了获得位置信息外,它还可通过激光信号的反射率初步区分不同材质。


激光雷达是自动驾驶的关键技术


Lidar大致分为机载和地面两大类应用,其中机载激光雷达是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统,可以量测地面物体的三维坐标。早在上世纪七十年代,由美国航天局研发,LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术开始了发展,并且速度飞快,约在1995年开始商业化。


除了军事领域的应用,激光雷达也迅速向民用市场扩展。其中,无人驾驶可以说是最热门的一个应用。


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将Lidar应用于自动驾驶,要追溯到美国的DARPA(美国国防高等研究计划署),它每年都会举办无人驾驶汽车挑战赛,在2007年的DARPA挑战赛上,7支参赛队伍中的6支都采用了Velodyne公司设计的Lidar,最终的第一二名就出自这六只参赛队。这引起了准备研发无人驾驶车的谷歌的注意,之后谷歌组建了队伍,据称,最初的人员就来自这些参赛队员。谷歌于2009年推出无人驾驶汽车项目,在其无人车原型中使用的就是Velodyne公司的Lida。


激光雷达在无人车市场的应用


近几年,无人驾驶汽车市场发展火热,谷歌之后,百度、Uber等主流无人驾驶汽车研发团队都在使用激光雷达作为传感器之一,与图像识别等技术搭配使用,使汽车实现对路况的判断。


传统的汽车厂商也纷纷开始研发无人驾驶汽车,包括大众、日产、丰田等公司都在研发和测试无人驾驶汽车技术,他们也都采用了激光雷达。


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激光雷达的特点


Lidar系统测量3D空间中每个像素到发射器间的距离和方向,通过传感器创造出真实世界完整的3D模型。操作Lidar系统的基本方法是发射一束激光,然后测量光在物体表面反射而返回来的信号。Lidar模块接收到反射回来的信号所需的时间提供了一种直接测量Lidar系统与物体之间的距离的手段。关于物体的额外的信息,比如它的速率或材料成分,也可以通过测量反射回来的信号中的某些特性而得以确定,这些特性包括诱导多普勒频移(induced Doppler shift)。最后,通过操控发射出去的光,可以测量出环境中许多不同的点,从而创建出完整的3D模型。


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激光雷达(LiDAR)类似于雷达(radar),但是分辨率更高,因为光的波长大约比无线电的波长小10万倍。它可以区分真实移动中的行人和人物海报、在三维立体的空间中建模、检测静态物体、精确测距。


Lidar是通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统,具有测量精度高、方向性好等优点,具体如下:


1、具有极高的分辨率


激光雷达工作于光学波段,频率比微波高2~3个数量级以上,因此,与微波雷达相比,激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率;


2、抗干扰能力强


激光波长短,可发射发散角非常小(μrad量级)的激光束,多路径效应小(不会形成定向发射,与微波或者毫米波产生多路径效应),可探测低空/超低空目标;


3、获取的信息量丰富


可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息,生成目标多维度图像;


4、可全天时工作


激光主动探测,不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。它只需发射自己的激光束,通过探测发射激光束的回波信号来获取目标信息。


但是激光雷达最大的缺点——容易受到大气条件以及工作环境的烟尘的影响,要实现全天候的工作环境是非常困难的事情。


激光雷达的原理与结构


与雷达原理相似,激光雷达使用的技术是飞行时间(TOF,Time of Flight)。具体而言,就是根据激光遇到障碍物后的折返时间,计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图,精度可达到厘米级别,从而提高测量精度。


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想象一下,当发出光脉冲时启动秒表,然后当光脉冲(从遇到的第一个物体反射出来)返回时停止计时器。通过测量激光的“飞行时间”,并且知道脉冲行进的速度,就可以计算距离。光以每秒30万千米的速度传播,因此需要非常高精度的设备来产生关于距离的数据。


为了产生完整的点云,传感器必须能够非常快速地对整个环境进行采样。激光雷达能够做到这一点的一种方式是通过在单个发射器/接收器上使用非常高的采样率。每个发射器每秒发射数万或数十万个激光脉冲。这意味着,多达100000个激光脉冲在1秒内完成从激光器单元上的发射器到被测量的物体的往返行程,并返回到激光雷达单元上位于发射器附近的接收器。


然而,固定线不足以映射整个环境——它只是在非常集中的区域给出非常清晰的分辨率。因此,许多激光雷达系统使用旋转组件或旋转镜来使线围绕环境进行360度扫描。常见的策略包括使单个发射器和接收器向上或下偏转使激光器视野覆盖范围更大。例如,Velodyne的64线激光雷达系统具有268度的垂直视角(通过旋转使其拥有360的度水平视角)。这个激光雷达可以从50米开外看到一个12米高的物体的顶部。


下图中可以看到,距离激光雷达的远近不同,点云的疏密程度也不相同,这是由于数据保真度随着距离而下降。虽然它不是完美的,但是较高分辨率可用于较近的物体,因为随着到传感器的距离增加,发射器之间的角度(例如,2度)会导致这些点带之间的间隔更大。


在ADAS系统中,激光雷达通过透镜、激光发射及接收装置,基于TOF飞行时间原理获得目标物体位置、移动速度等特征数据并将其传输给数据处理器;同时,汽车的速度、加速度、方向等特征数据也将通过CAN总线传输到数据处理器;数据处理器对目标物体及汽车本身的信息数据进行综合处理并根据处理结果发出相应的被动警告指令或主动控制指令,以此实现辅助驾驶功能。

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来源:易车网

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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