激光雷达有可能成为智能汽车的ESP吗?

发布时间:2024-08-09  

时隔半年,不知道是否还有人记得长城沙龙汽车海报上的一句slogan,“4颗以下 请别说话”。可惜激光雷达又不是CPU,不是堆数量(核心)就可以更强。算法,算法,重要的是算法!

当然了,今天并非要说沙龙,而是聊聊“激光雷达”这个话题。随着  蔚来ET7 ( 参数 | 询价 ) 逐步交付给首批客户,其声量达到了自发布以来的第二波高潮,连“JDM脑残粉集中营”——斯巴鲁全新BRZ大定群里都在讨论这台车。


意外的是,讨论最多的并非ET7引以为傲的做工、性能、续航,而是车顶上三个不同大小的“痘痘”,也就是激光雷达。


因为他们都觉得“车顶长痘”,实在是太不协调、太不好看了。


但他们不知道的是,不仅蔚来ET7,还有蔚来ET5、理想L9以及智己L7,均采用了顶置激光雷达方案。我突然想起了桌上的iPhone,自那条“刘海”诞生以来,消费者是如何从“骂骂咧咧”转变为“习以为常”的?


好东西就该放在醒目的位置?


“头上不长个包,别人都不知道我的车有激光雷达。”除了调侃之外,类似的表达并不会让我们真正了解厂商为何要将激光雷达布置在车顶上。“头顶大包”到底有什么好处,以至于整个设计团队都可以作出让步。


要说清楚这个,还要先弄清楚激光雷达的基本工作原理。


简单来说,自动驾驶由感知、决策、执行三部分组成,而激光雷达在感知环节扮演着重要的角色。如果你还没有将初中物理还给老师的话,应该知道雷达是通过仿生蝙蝠发射超声波进行工作,激光雷达同样如此,通过发射激光束到达前方障碍物,然后接收从障碍物折返的激光束,并测量激光信号的时间差和相位差来确定障碍物的距离。如果你小时候玩过利用回音确定距离的游戏,应该很好理解。


所以,如果要激光雷达更出色地完成“感知”任务,就必须让其“站得高、测得远”,能同时送回最大值与最小值信号,才是最理想的测量结果,而车顶无疑是更加合适的位置。

另外,如果将激光雷达布置的位置太低,也更容易受到蚊虫尸体、飞石以及污泥等遮盖物的影响。如果再像大灯清洗似的给激光雷达装一个“雷达清洗”装置,总感觉很多余,成本上也没必要。


除此之外,还有维修成本以及行人法规的几个原因。在我之前对小鹏P5的静态体验视频中(回顾请戳《六个优点四个缺点 带你快速认识智能家轿小鹏P5》),就提到过下置激光雷达的一个缺点,就是太容易在碰撞中第一个“阵亡”。尽管小鹏P5采用的固定式激光雷达HAP,是Livox基于Horiz系列升级而来,而Livox又是大疆子公司,所以HAP的单价已经被压低到几千元人民币。但随便发生个最轻微的擦碰事故,也会轻松产生上万元的修理(更换)费用。


行人保护就更好理解了,此前微博曝光集度SIMUCar 2.0双激光雷达版上车,从红框位置看出激光雷达放置在机盖上,李想也评论说该方案不符合最新的行人碰撞法规。否则,经典的翻灯也不会消失于历史之中了。


以上这些基本将激光雷达布置于车顶的主要原因说清楚了,总结起来就是要满足激光雷达性能需求、行人碰撞法规要求以及低损坏率要求。


聪明的你一定在思考,两侧A柱、挡风玻璃上方不也都是合适的位置吗?斯巴鲁的EyeSight、特斯拉的多目摄像头不就装在车内后视镜位置上吗?


这就涉及到布置激光雷达的最后一个关键因素:安装条件。


先说A柱,哪怕我们抛开A柱内空间太小,不足以安装激光雷达的客观原因,如果将激光雷达强行镶嵌在A柱上,那么在碰撞测试中这台车可能会出现不及格的情况。稍微对白车身有所了解的车友都知道,A柱的刚性对被动安全起到至关重要的作用,大多数汽车厂商在这一区域也会采用超高强度的钢材。通常来说这一区域不会有影响其结构安全的附加设计,想要中间掏个洞安装激光雷达,属实是本末倒置了。


而挡风玻璃的唯一问题是透光率不够,目前国标要求新车出厂的挡风玻璃透光率不低于70%。但符合激光雷达使用要求的透光率要超过90%,目前市场上量产商用的前挡风玻璃尚且没有符合该技术标准的产品诞生。


当然,也有不少供应商思考过其他位置,比如提供固态激光雷达解决方案的XenomatiX与提供LED矩阵大灯的Marelli就在合作研发将激光雷达集成于前大灯里。如果激光雷达的垂直角度足够,大灯确实也是一个相对合适的位置,还可以共享大灯清洗功能。只不过这个大灯的价格,可能会超出很多人的想象,并且该方案目前还呆在实验室里。


就目前的情况,车顶确实是激光雷达相对理想的安放位置。也正因为此,我猜马斯克之所以称“激光雷达只有傻瓜才会用”,会不会是因为他无法容忍如此丑陋的设计(doge)。


激光雷达不是智能汽车时代的“ESP”


聊完激光雷达的顶置布局后,我们再来看激光雷达对于智能驾驶的重要作用。如今,当新推出的智能电动车普遍搭载激光雷达,且激光雷达的单个成本逐步走低,已经进入20万级电动车的时候,激光雷达有没有可能变身未来智能电动车的“ESP”,成为一项非强制要求但默认标配的零部件?


谈这个问题的关键,在于理清激光雷达是不是智能汽车自动驾驶L2升L3,亦或L3升L4的刚需零部件。


答案是:NO。


回顾工信部发布的《汽车驾驶自动化分级》,其中L2到L3的重要转变是“目标和事件的探测与响应”由L2的“驾驶员和系统”组合完成,变为了L3的“纯系统”完成。


在L2级自动驾驶辅助下,当开启辅助后,驾驶员可以短暂离开方向盘和油门踏板,但是驾驶员依旧保持观察状态,系统只负责驾驶,当出现其它情况时还是需要驾驶员的介入。进入L3后,系统会根据路况条件来操控车辆,比如变道超车、识别包含行人在内的其他交通参与者、根据高精地图进行转向等操作,但遇到紧急状态还需驾驶员介入。


相比起激光雷达,车道级高精地图反而更像是L2向L3转变的刚需。


从L3到L4的最大变化则是驾驶员无需动态接管车辆,系统全权负责道路上的突发情况,从而作出判断,L4唯一的限制是自动驾驶系统仅能在有设计运行条件的区域开启。


不管是L2到L3,还是L3到L4,其最重要的变化都是系统是否可以逐步代替原本需要驾驶员的工作,并未对开启自动驾驶辅助的雷达探测距离、广度等数据作出明确规定。哪怕像ISO 22179标准(车规级)里提到了对制动距离的推算,表示车辆至少要感知到前方200m左右的目标才拥有足够的预警时间,这也是提出的目标要求,而非指定要激光雷达来完成这个要求。


因为,激光雷达不是唯一可完成该任务的零部件。单论探测距离与探测范围,摄像头才是YYDS。但是后者的成像质量确实不如激光雷达,且极度依赖算法与算力。这也是为什么特斯拉在2020年就决意摒弃英伟达基于GPU开发的Xavier自动驾驶芯片,转向自主研发更高算力的FSD芯片。


不过也有将视觉与激光雷达整合的方案,比如小鹏G9就是以视觉为主,激光雷达补盲。所以包括小鹏P5在内,它们搭载的激光雷达性能规格并不用很高。而蔚来和理想近期都会以激光雷达为主,像ET7就采用了昂贵的、具备超远距离探测能力的(蔚来表示有500m)图达通猎鹰激光雷达,同时采用多颗800万摄像头进行辅助,理想L9也采用了单颗禾赛AT128激光雷达作为“主视觉”。


条条大路通罗马,未来实现L4、L5有多种形式。企业是否选择采用激光雷达,仅取决于激光雷达是否符合那时的技术路线以及成本控制。


综合来说,激光雷达并不会像“ESP”一般成为汽车的标志性零部件,它不过是通向高阶自动驾驶道路上的方案之一。只不过由于中国的交通情况相较国外会复杂不少,而激光雷达的成像性能确实又比摄像头好很多,是一个相对高效、不过度依赖视觉算法(需要超高算力芯片和长时间AI学习)的方案。在未来中长期内,激光雷达应该会成为智能电动车领域相当常见的零部件。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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