既要美观又要安全,将激光雷达“移”进车内有多难?

传感器智造师 2023-04-25
2522 字丨阅读本文需 6 分钟

4月14日,禾赛科技发布了最新车规级超薄远距激光雷达——ET25。

据介绍,ET25是一款以高度命名的产品,即该产品机身仅有25mm,相比于禾赛科技2021年发布的前装量产长距混合固态激光雷达AT128薄了将近一半。

ET25在机身减薄的同时,性能也有所提升。具体看来,FOV (视场角)为120° (H) x 25;测距在无挡风玻璃时达250米,挡风玻璃后也可达225米;点频超过300万每秒,最小分辨率仅为 0.05° x 0.05°,可为智能汽车带来超高清的远距三维感知。

禾赛科技方面表示,之所以ET25性能大幅提升,是因为其使用的是禾赛新一代的自研收发芯片ASIC,更先进的激光收发模块使ET25接收芯片灵敏度有数倍的提升。

性能之外,ET25还做到了12W的低功率,更利于产品散热,使其可以长时间地在舱内持续工作,保持高性能运转;以及更低的噪音,ET25在舱内运转时的噪声只有不到25分贝。

不过,想实现将激光雷达集成至舱内,还需要特制的挡风玻璃。传统的汽车玻璃会导致激光雷达发射出的近红外激光在遇到玻璃时产生严重的信号衰减,无法满足对测距和分辨率的需求。

就在ET25发布当日,禾赛正式宣布与福耀集团达成战略合作,共同推进ET25前装量产方案的落地应用。

禾赛科技联合创始人、CEO李一帆认为,ET25在量产过程当中最大的难题是阶段性问题,包括怎么跟玻璃整合,所有的测试都是未来一两年内要做的事情。

舱内方案的优势和难度

按照目前一些搭载激光雷达车型的车主反馈,现有的两种主流方案,其实优劣势都比较突出。比如蔚来ET7、理想L9等车型,激光雷达放置在挡风玻璃上方位置,优势主要是视野更开阔,甚至可以识别到对向车道的车辆,识别范围极大。与此同时,也存在一些缺点,比如对一些低矮、或是在低速场景中距离较近的路面障碍物识别可能会存在盲区。

另一方面,由于突出车身之外,对外观造型的美观度以及高速行驶风噪会产生一定影响,比如蔚来ET7在高速路况中车顶会产生一些不可忽略的风噪。还有一些车主表示,在停车安静的情况下,能听到激光雷达工作时发出一些细微的电机声音,这大概是因为激光雷达安装位置距离驾驶者过于近,并且目前车用的激光雷达比如蔚来上面的图达通falcon采用了转镜结构,在工作时会高速旋转,在隔音没有做好的情况下可能会有噪声传至座舱内。

而将激光雷达安装在汽车前保险杠或者大灯下方,用户最大的诟病是磕碰概率大,维修成本高。

所以,根据现有方案的优劣,大概也能够分析出激光雷达安装在挡风玻璃后的舱内方案,主要优势就是对车身外观不影响,可以降低风噪,舱内安装的方式也一定程度上降低激光雷达受外力损坏的可能性,同时可以利用前挡玻璃的雨刮器保持视野清晰。

当然劣势同样存在,比如安装在舱内后,采用转镜等结构的激光雷达,电机声音会影响舱内NVH。

不过,电机噪声的问题在ET25上已经被解决,根据禾赛的说法ET25在舱内运转时的噪声只有不到 25 分贝,比安静图书馆内的噪声值还要低。

所以,舱内激光雷达还存在什么技术难题?

很显然,当激光雷达被布置在挡风玻璃后时,发射与接收光信号的过程需要经过挡风玻璃,而挡风玻璃由于透光率的原因会导致信号衰减。因此,舱内激光雷达不仅仅要在激光雷达上作出相应的改进,还需要与汽车前挡风玻璃配合,形成一个系统方案。

福耀玻璃近年申请了多项关于能够满足激光雷达信号透过率要求的车窗玻璃制备方法专利,其中一项是通过针对激光雷达等传感器位置(KOZ)处的红外通过率进行优化。

因此,禾赛以及图达通都不约而同地在近期宣布了与福耀玻璃的合作,推进落地应用。在禾赛给出的实测效果中可以看到,与普通挡风玻璃相比,经过优化的玻璃使得激光雷达的点云效果有了质的飞跃,已经非常接近于无挡风玻璃状态下的效果。

激光雷达会不会被干扰?

汽车驾驶时代,已经不是手握方向盘、脚踩刹车,由驾驶员掌握安全的传统时代了,人机共驾,或者说,人类驾驶的除了汽车本身,还是由一行行代码,承载着中央处理器,搭载着大量传感器和芯片,并进行着大量复杂运算,机器正在悄然掌控着人机共驾的新驾驶时代。

未来,当自动驾驶汽车真正能自由上路的那天,激光雷达会不会被干扰?

关于激光雷达互相干扰如何发生,分为几种情况。

威尔森智能网联应用中心总设计师竺大炜分析,具体分为两种情况:同品牌安装激光雷达存在干扰,以及不同品牌车型间的干扰。

其中不同品牌车型的干扰,也分为两种,有意干扰和无意干扰。

竺大炜说,上述问题在理论上存在,但是在现实中还没有成为问题,因为目前并没有搭载激光雷达的量产车大规模上路。

这也是为什么很多车企在谈起干扰问题时,承认其普遍存在并认为能够被容易解决的原因。

但是,自动驾驶是会在不同场景中逐步落地的。

目前很多车企都先从自主泊车功能入手,因为场景单一,行驶速度低,相对来说更好实现。

在自主泊车功能下,车辆可以在封闭的停车场环境中自己找到停车的位置,而无需驾驶人员在车内控制。那么封闭的停车场可能就是最早出现干扰的环境之一。因为它具备了大量配装激光雷达的自动驾驶车辆聚集的条件,当自动泊车被广泛使用,车辆之间的激光束形成干扰。

当然,竺大炜也称,这种低速场景下的封闭环境所产生的干扰问题,对安全方面的影响还比较小,同时,也倒逼车企从技术层面解决这个问题,比如,在低速场景下采用纯视觉方案等。

研发了4D雷达雷达激光模拟器的德国技术公司罗德与施瓦茨,在其测试系统中也考虑到激光雷达的干扰因素。据其产品研发人员向品玩/品驾介绍,雷达在设计阶段以及各个测试阶段,再到最后装车阶段,对频率、带宽、信号工作的模式等都是有相应指标严格要求的,在之后的整车验证阶段也有相应标准,其测试系统也会对电磁兼容的测试进行验证。

那么,另一种情况——有意干扰,虽然发生的概率低,但是一旦出现,杀伤力极强。

今年欧洲杯,英格兰队坐镇伦敦温布利球场对阵丹麦队的那场比赛,在加时赛英格兰罚进关键点球时,有现场球迷用激光笔照射丹麦门将,并一度照射到其眼睛上。最终英格兰球队点球成功,这场决定成败的点球到底有没有激光笔干扰的原因,最终组委会并没有给予解释,但是英格兰球队却因此留下了“胜之不武”的名声。

不妨开个脑洞,如果有神秘黑客组织,使用大型激光笔干扰正在行驶的自动驾驶车辆,那后果会怎样?

一定不堪设想。

虽然黑客攻击汽车,造车交通大面积瘫痪的场景只在电影里见过。也正因为它带来的安全隐患巨大,零跑负责自动驾驶测试的人员说,解决传感器干扰问题会是一个十分复杂的问题。这其中不乏不可预测的场景太多,涉及到的除了技术层面的“功能安全”问题,也面对着很多难以预知的风险。

再完美的解决方案,对还没发生的意外情况的预知终究是有限的。

近几年来,辅助驾驶致死事故增加,也是在提醒我们,技术还没有做到百分百安全。

如竺大炜说,如何让车主感受到自己在安全的环境中,是自动驾驶时代一个很重要的课题。

文章来源: 核芯产业观察,品玩,市界观察

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