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高阶自动驾驶,到底需不需要补盲激光雷达?

作为自动驾驶的热门传感器之一,激光雷达在2021年完成逐步降本后,已被不少准备竞争自动驾驶的车企规划上车,打算通过其测距优势的冗余,挑战更多应用场景。如今刚过一年,又有自动驾驶公司提出补盲激光雷达的新需求,开启了自动驾驶传感器的下一步探索。

最近,亮道智能发布了其首款纯固态Flash侧向激光雷达LDSense Satellite。这是一款采用纯片化设计的补盲激光雷达,不同于长距离激光雷达探测距离等核心指标,其更重视视场角、刷新率等性能,目标是针对性解决更多盲区特定场景。

亮道智能在产品沟通会上,首次介绍了这款激光雷达具体的设计思路,并深入探讨补盲激光雷达在当前布置方案中的必要性,以及不同传感器应对corner case的差异。同时,亮道智能还判断,未来自动驾驶将持续走多传感器融合的路线。

激光雷达布置方案

亮道智能提出补盲激光雷达的需求,也与当前长距离激光雷达的布局有关。2021年虽然号称激光雷达上车元年,但是受制于成本和工程考虑,大部分都只在车顶设置一颗前向激光雷达。而这种方式,也造成了车身周围有较大的盲区。

目前在市场上,激光雷达共有三种主流布局方案:放置在车顶、放置在车头前方左中右处、放置在前引擎盖上方左右两侧。但是从功能角度来看,安装位置越高,视野也就更好,比如可以越过前车检测到远端车辆。同时,行驶过程中也不易被沙石喷溅、不易受到碰撞危险,硬件成本、防污和碰撞维修成本等方面更有优势。

但是,顶置布局同样也带来了一些麻烦。车顶较其他位置更易受到太阳光直射,对激光雷达的散热性能提出了较大挑战,清洗装置的使用也较难把控。其次,激光雷达线束向下探测时,会受到前方引擎盖影响,车辆正前方有一定盲区,近距离目标探测受限。

车头前方和引擎盖的布置方案虽然可以在一定程度解决这项问题,但考虑到远距离探测能力、后期维护等问题,更多车企还是选择了可能有周围盲区的顶置方案。同时,由于当前主流长距离激光雷达视场角只能达到120°,车身两侧的盲区也是另一个问题。

补盲激光雷达的必要性

在亮道智能看来,目前,激光雷达是高阶自动驾驶必要的冗余传感器。如果想要做出高可靠性的自动驾驶系统,至少需要车头前方180°被激光雷达完全覆盖,而这也意味着需要至少还在车头两侧各放置一个补盲雷达。

亮道智能提出补盲激光雷达主要是针对corner case做冗余,自动驾驶来的前向感知虽然最为重要,但是两侧也会出现并线、鬼探头、非标准障碍物等非常规场景,而未经针对性训练的视觉系统却难以识别。因此,以具有准确空间测距能力的激光雷达作摄像头的冗余十分必要。

而对于前向激光雷达来说,受制于车顶布局的位置和120°视场角限制,只能感知到前向的中远端场景。仅考虑前向激光雷达探测能力的话,面对侧向车道过来的紧急加塞,可能要超过车头3.6m才能识别到,而这时可能已经来不及响应或已经发生碰撞。

亮道智能表示,虽然并道车辆基本都是标准目标,但是因为近距离摄像头是正对车头和车侧,通常无法识别出完整的斜向车辆,这种位置关系可能会造成大量漏检,而有测距能力的激光雷达则可以有效避免这种问题。

作为主要针对侧向盲区的激光雷达方案,亮道智能还开发出了支持多种不同激光雷达点云前融合的感知算法,可通过多个雷达的点云拼接,直接得到周边完整的点云图像。这套算法不仅支持不同雷达的拼接,也能做到跨供应商、跨激光雷达方案的前融合。

亮道智能方面表示,他们此前长期专注于算法工作,是实现不同激光雷达点云前融合的一个主要因素。

另一方面,亮道智能表示,激光雷达还能作为真值系统,不断训练视觉系统或者毫?波雷达系统。

视觉方案虽然通过灰度图同样能够拥有的测距能力,但是本质还是一个2D图像,测距精度与数据库和算法高度相关,可能会出现10%左右的偏差,而利用回波的激光雷达则不会出现这种问题。

此外,视觉方案存在的小目标、未训练异形目标漏检,对地面假人图案、人形阴影等情况,也有可能误判。这种情况下,有激光雷达带来的准确空间信息,则能给以优势信息和摄像头交叉验证,提供部分冗余。

劣势转为优势的Flash方案

与长距离激光雷达不同的是,补盲激光雷达最重要的衡量指标是视场?、刷新率等,需要做到尽可能宽、尽可能高的盲区覆盖。而通常只有25°垂直视场角的长距离激光雷达,即使被用作补盲也很难胜任任务。

亮道智能判断,做近场补盲的激光雷达,垂直视场??少要达到75°,未来的产品规划甚至要达到80°-90°。水平视场角也不能因此而损失,也要达到120°上下。

5月13日,亮道智能已发布了其首款纯固态Flash侧向激光雷达LDSenseTM Satellite。据亮道智能透露,该系列激光雷达已规划了多款产品,将在今年北京车展发布。

在首款侧向激光雷达LDSense Satellite上,一个比较有代表性的元素是Flash方案。常规观点中,Flash远距离探测能力(覆盖范围30-50m)不足是其主要争议之一,但这对于做近场感知的补盲雷达并非缺点,同时还可发挥其低成本、容易量产的优势。

亮道智能在这款雷达上采用了纯芯?化设计,不同于其他?案激光雷达?多个分?器件去集成,该雷达是在?个芯?上集成多个发射及接收单元,?产?艺和?序流程被大幅简化,还可因无运动部件,避免?量标定集成?作,有利于?批量?产,降低成本。

但是,亮道智能为了保证其可有满足自动驾驶系统需求的探测距离,仍采用了电控逐行线扫的?式,以提高激光发射单元的功率。即使如此,这款激光雷达也达到了20Hz的刷新率。

L2乘用车也需要补盲激光雷达?

根据亮道智能的判断,补盲激光雷达未来将是民用和商用自动驾驶市场的关键传感器之一。

目前,国内乘用车市场虽然受制于法律法规,只能推广L2监管标准下的更多场景功能,但主流车企仍将系统失误率、脱管率,视作核心指标。因此,亮道智能认为要提高整个系统的能力,还是需要增加传感器的能力,而补盲激光雷达则是重要的硬件之一,接下来将有更多车企提出需求。

但亮道智能也提到,补盲激光雷达上车,也只是做到了硬件先行,不能带来直接的感知能力提升,也无法推动其直接具备L4能力。自动驾驶的完整感知功能,除了激光雷达硬件之外,还包括软件功能、感知算法功能,以及其它感知硬件的异构融合算法功能,后续也还需要逐步完善功能开发、各场景的可靠性验证。

亮道智能方面还表示,对于高阶自动驾驶来说,激光雷达是必不可少的传感器。其认为任何传感器都有物理层?上的缺陷,L3级以上的自动驾驶系统,就至少需要摄像头、激光雷达、毫米波雷达三种冗余。

比如,面对隧道进出口的剧烈亮度转变、阳光直射城市和林间的光斑,都十分影响摄像头的感知能力,这种场景下需要更多参考激光雷达和毫米波雷达的信息;雨雾天气中,摄像头和激光雷达穿透力又受到影响,要更多考虑毫米波雷达的数据;面对金属障碍物时,因毫米波雷达对其敏感,则将主要依靠摄像头和激光雷达。

据亮道智能表示,为了满足不同类型车辆、不同级别自动驾驶系统需求,可提供180°-360°的不同激光雷达覆盖方案,并且安装位置也没有具体的倾向性,能够根据客户的要求共同研究分析及测试,尽可能做到按需布局。

产业亮道智能
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