
东风日产N7预订 ,谁说日系车不行了?
来源:汽车商业评论(钱亚光)22年6月23日 23:41
目前,关于自动驾驶技术路线的争议点,主要体现激光雷达上面,一个方向是以特斯拉、丰田为代表的纯视觉派,而另外一个方向就是多传感器冗余的车载激光雷达派。
自2021年起,随着车规级激光雷达的出现,以及激光雷达价格的下降,越来越多的车企开始转向叠加了激光雷达的多传感器融合路线。
据中金公司统计,2021-2023年所推出的新款车型中,至少有20余款宣布搭载激光雷达。其中,蔚来、小鹏和北汽极狐在 2020 年下半年宣布新车型上将搭载激光雷达;2021 年,上汽、广汽、长城、吉利、理想、集度、威马、高合等品牌也陆续跟进。
据沙利文预测,至2025年全球激光雷达市场规模为135.4亿美元,较2019年可实现64.5%的年均复合增长率,其中,中国激光雷达市场规模将达到43.1亿美元,较2019年实现63.1%的年均复合增长率。
2022年,随着蔚来 ET7 正式交付,开启了车载高规激光雷达量产前装的元年,随后的沃尔沃、飞凡、理想、小鹏的新车也将装载高规激光雷达。
6月22日,蔚来智能硬件副总裁白剑向媒体介绍了蔚来首款旗舰纯电轿车ET7所搭载的激光雷达,并分享了蔚来汽车对于自动驾驶的思考与实践。
白剑拥有北京邮电大学硕士和博士学位,曾任OPPO硬件总监、小米芯片和前瞻研究部门总经理,于2020年11月加入蔚来汽车。目前他在蔚来主要负责智能硬件研发,是P系列高P的代表人物之一。
蔚来ET7搭载的Aquila超感系统,配备了33个高性能感知硬件,其中包括1个超远距高精度激光雷达,7个800万像素高清摄像头、4个300万像素高感光环视专用摄像头、1个增强主驾感知、5个毫米波雷达、12个超声波传感器、2个高精度定位单元和V2X车路协同。
几种传感器各有优劣,各司其职,通过多传感器融合实现优势互补,形成多重冗余感知系统。
比如摄像头在辨识目标方面性能突出,但是不能直接获取位置信息,依赖于成熟算法和强大算力,同时容易受到光线和恶劣天气的影响,在识别非标准静态物体方面存在不足。
超声波雷达主要应用于短距离场景,比如倒车辅助和自动泊车中的近距离障碍监测。
毫米波雷达的优势在于不受光线条件和恶劣天气的影响,但是对行人和非金属物体的探测效果不佳。
激光雷达在距离、速度、角度等测量方面,精度优势显著,可以生成三维点云图像,但是高成本是制约其量产装车的重要因素。
蔚来所用的混合固态激光雷达,其发射器接收装置固定,光源、探测器同样固定,通过一个旋转或振动的镜子对空间进行扫描。
其发射端持续、等间隔地发射激光雷达束,这些光束遇到障碍物,就会被反射回接收端,根据激光的发射时间和返回时间的时间差再乘以光速,就很容易推断车辆与障碍物的距离。
纯视觉方案只能提供二维信息,很大程度上依赖于数据训练、深度学习;一旦遇到罕见场景,比如在隧道逆光、强光、黑夜、未经算法训练的物体时难以可靠识别障碍物。而激光雷达能够提供三维信息,识别物体深度,让感知能力实现质的飞跃。
蔚来ET7上使用了与图达通(Innovusion)合作研发的Facoln激光雷达,不但是截至目前探测距离最远的量产激光雷达,也是世界上第一款已经量产的1550nm波长激光雷达。另一家采用1550nm激光雷达是Luminar公司生产的,但目前最早量产上车的飞凡R7还没有上市。
与激光雷达常用的905nm激光束相比,1550nm激光束无法人眼视网膜上聚焦成点,且在通过眼球过程中大部分能够被晶状体吸收,降低对视网膜的损伤,对人眼更加安全;另外,1550nm激光束可以在更高的功率下运行,提高激光雷达的探测距离和灵敏度。
不过1550nm激光源要求配套使用光纤激光器和InGaAS探测器,制造成本较高,且高功率运行对热管理系统提出了更高要求。
使用了1550nm激光束后,蔚来装备的激光雷达拥有 120°×25°的视角,有效探测距离可达500m,在10%的反射率下,探测距离也可以达到250米,而在同样情况下,其他激光雷达的探测距离是150-200m。这就是白剑所说的看得远。
除了探测距离,白剑表示,蔚来装备的激光雷达在分辨率上也有优势。1550nm波长激光的光斑非常小,在100米外光斑直径仅为905nm激光束的四分之一。在探测100米处的行人时,可以接收到横排4个点,纵排️7个点的脉冲,能清晰地探测到行人的姿态。
它还具备一种非常有特色的功能叫做“定睛凝视”,这个功能有点像人眼的聚焦功能,40×9.6°感兴趣区域(ROI)内,产生角分辨率高达0.06°*0.06°的高密度点云,可以有效提升对障碍物的识别能力。
比如200m外1.8m高的行人,在定睛凝视功能开启时,分辨率相当于144线,有近四五倍的提升,这样人的细节可以识别得更加准确。这就是白剑强调的看得清。
ROI动态可调,即便在前方大曲率转弯或者上下坡道等工况下,也可实现对车辆与行人等更好地感知和追踪,有效地提前发现远处危险目标,从而提高自动驾驶的可靠性和安全性。不过,定睛凝视是为自动驾驶系统服务的,自动驾驶的算法,NAD的算法需要的它会进行控制和调整,但是为了安全考虑暂时还没有开放给驾驶员使用这个功能的打算。
在实现看得远和看得清的基础上,蔚来激光雷达可以看得稳。据白剑介绍,稳定激光雷达稳定性的指标POD(Probability of Dectection,探测概率)是超过连续100帧发射的激光束数量(即理论点数量)与被探测到的激光束数量(即有效点数量)的比值。
他形象地比喻道,这就像我们买房时的建筑面积和使用面积,使用面积越大,则得房率越高。在激光雷达上,POD越高,实际所得的点云就越多,说明激光雷达接收返回点数的能力和稳定性越强。
蔚来搭载的激光雷达,即使在250m处10%反射率物体的POD超过90%,可以让车辆更清晰明确地感知到目标物体,减轻算法压力,实现更远的有效感知距离,提升自动驾驶系统整体的安全性。
据白剑介绍,以往汽车行业中,类似激光雷达这种传感器,需要专业传感器研制企业花费很长时间研发,经过内部测试,再交给主机厂,然后进行上车的布置、测试、标定、验收,如果验收合格才开始量产。
这种传统的合作方式,已经不适应新势力主机厂的开发速度。首先,整个开发时间很长,因为Tier 1自己开发需要一两年甚至两三年的时间,交给主机厂后,进行布置、上车、认证,可能也需要几年时间。
其次,Tier 1开发好了,主机厂如果想要做一些深度定制或者修改是很难的,因为主机厂既没有时间,也没有能力去做,这样传感器的性能难以发挥到极致。
因此,ET7所搭载的FALCON激光雷达,实际上是由蔚来、图达通专门为了蔚来NT2.0平台的需求联合开发的。
用白剑的话说,图达通在激光雷达技术领域是世界顶级的,但以前并没有在汽车行业打磨过,包括电路技术、整车布置和各种供应链等是略有所不足的。这块正好是蔚来具有优势的地方。
蔚来从创建伊始,就一直强调全栈自研,强调正向开发,包括电机、自动驾驶的电路板、ECU,等硬件,自动驾驶算法、数字座舱算法等软件都是自研。因此,在汽车供应链和车载设备的开发上的积累,让蔚来在激光雷达主板的设计、物料/供应链选择上起到了主导作用。
因此,两家联合开发、量产激光雷达,首先开发周期被极大缩短,从立项到上车不到两年时间,非常惊人;其次,充分发挥把两家优势,在供应链、可靠性和成本方面有极大的提升;第三,为ET7量身定做,得益于这种定向开发,使得ET7的风阻、散热、外观设计等都达到最佳状态。
汽车是一个安全性要求很高,同时也要求非常精密,可靠性要求非常高的商品。为了保证激光雷达的耐久性和可靠性,蔚来和图达通对产品进行了严苛的测试,包括承受50个G压力的冲击测试;在85℃极热和-40℃极寒条件下进行的100+循环冷热测试;高温及强烈光照条件下持续运行2000至3000小时的耐久测试等。只有激光雷达在各种条件下能够持续进行工作,通过车规要求,才能够允许它上车。
此外,激光雷达有上百个零部件,电路有几百个芯片和其他的元器件,如果想保证可靠性、一致性和稳定性,就必须非常强大的供电及工厂产线。在量产过程中,蔚来的工业化团队和图达通的工业化团队也进行了通力合作。
蔚来与图达通的合作,让激光雷达的量产过程时间缩短,提高了激光雷达的稳定性;不但让头顶激光雷达的蔚来ET7拥有了0.208cd风阻系数,也为激光雷达的散热进行了专门设计,并对传统的供应链模式进行了有效的创新。