自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開感知系統(tǒng)、決策控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)這三大系統(tǒng),其中感知系統(tǒng)主要通過攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等感知硬件來承擔(dān)自動(dòng)駕駛汽車“看”的任務(wù);決策控制系統(tǒng)則是將感知系統(tǒng)“看”到的道路信息進(jìn)行分析,從而對(duì)汽車下一步的動(dòng)作做出決策,決策控制系統(tǒng)更像是自動(dòng)駕駛汽車的大腦;執(zhí)行系統(tǒng)則是將決策系統(tǒng)做出的出行決策實(shí)際地完成,讓自動(dòng)駕駛汽車可以實(shí)現(xiàn)載客出行。
自動(dòng)駕駛想要實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)展,離不開這三個(gè)系統(tǒng)的支持,即要讓自動(dòng)駕駛汽車“看”得清、“想”得明、“做”得快。現(xiàn)階段,在平衡“看”得清和“想”得明的處理上,衍生出了兩種方案,一種是以谷歌為主的,搭載激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛解決方案,通過獲取更多的道路信息,讓自動(dòng)駕駛汽車可以“看”得更清,可以讓決策控制系統(tǒng)在對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí),有更多的數(shù)據(jù)參考。另一種就是以特斯拉為主的以視覺為主的多傳感器融合處理方案,憑借強(qiáng)大的控制決策系統(tǒng),將僅通過攝像頭獲取的道路信息進(jìn)行分析,從而完成自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)。
無論是以搭載激光雷達(dá)為主的處理方案,還是以攝像頭為主的處理方案,都各有優(yōu)弊,以激光雷達(dá)為主的處理方案中,雖然激光雷達(dá)可以獲取更為精確的道路信息,但激光雷達(dá)成本過高,制造成本的高昂,帶來的就是銷售價(jià)格居高不下,在消費(fèi)者中難以普及。以視覺為主的處理方案,就讓汽車的制造成本得到了控制,且已經(jīng)讓我們看到了其落地的可行性,特斯拉汽車在市場(chǎng)上的占比越來越大,當(dāng)提及新能源汽車或自動(dòng)駕駛汽車時(shí),特斯拉的品牌總會(huì)被提及。
但以視覺為主的處理方案中,由于感知硬件的減少,獲得的道路信息相對(duì)以激光雷達(dá)為主的處理方案少了很多,因此在特殊的交通場(chǎng)景下,以視覺為主的處理方案,仍舊有很多不足,如出現(xiàn)鬼探頭等突發(fā)情況時(shí),特斯拉處理得就不盡如人意。
隨著造車新勢(shì)力的崛起,越來越多高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)也得到了應(yīng)用,汽車的智能化程度,已經(jīng)成為造車新勢(shì)力宣傳的一大重點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)造車新勢(shì)力來說,是選擇以視覺為主的處理方案,還是選擇以激光雷達(dá)為主的處理方案上,普遍選擇了后者,即選擇以激光雷達(dá)為主的處理方案。激光雷達(dá),也稱為光學(xué)雷達(dá),是激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)的建成,它通過測(cè)定傳感器發(fā)射器與目標(biāo)物體之間的傳播距離,分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位信息等,從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物體的三維結(jié)構(gòu)信息。
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根據(jù)作用不同,激光雷達(dá)可以分為一維激光雷達(dá)、二維激光雷達(dá)、三維激光雷達(dá)等,一維激光雷達(dá)主要用于測(cè)距測(cè)速、二維激光雷達(dá)主要用于輪廓測(cè)量、物體識(shí)別、區(qū)域監(jiān)控等,三維激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)空間的三維建模,在自動(dòng)駕駛汽車車頂安裝的激光雷達(dá)是三維激光雷達(dá),通過高速的旋轉(zhuǎn),可以獲得車輛周圍空間的點(diǎn)云數(shù)據(jù),從而繪制出車輛周圍的三維空間地圖,且激光雷達(dá)還可以測(cè)出周圍車輛、行人的距離、速度、加速度、角速度等信息,再結(jié)合GPS地圖計(jì)算出周圍車輛、行人的位置信息,以供自動(dòng)駕駛汽車做出駕駛判斷。
激光雷達(dá)由于具有較高的測(cè)量精度,可以滿足L3級(jí)~L5級(jí)自動(dòng)駕駛需求,通過以激光作為載體,對(duì)不通方向發(fā)射并回收激光信息,對(duì)周圍障礙物形成3D“點(diǎn)云”圖像。但由于技術(shù)難度大、成本高,裝載激光雷達(dá)的汽車成本更高,且激光雷達(dá)在惡劣天氣中的發(fā)揮并不是很好,因此在中低端車上,很難看到激光雷達(dá)的身影。
回到國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力上,不同造車新勢(shì)力品牌對(duì)感知硬件的搭載量并不相同,但激光雷達(dá)依然是感知硬件中的重要一個(gè)。小鵬P5上搭載量2個(gè)激光雷達(dá)、5個(gè)毫米波雷達(dá)、12個(gè)超聲波雷達(dá)、4個(gè)環(huán)視攝像頭及9個(gè)高感知攝像頭;理想L9在車頂部安裝了一個(gè)含有128個(gè)激光器的激光雷達(dá),主要采用半固態(tài)一維轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)方案,在垂直方向可以同時(shí)發(fā)射128束激光進(jìn)行掃描,每秒可以對(duì)三維空間打出153萬個(gè)激光點(diǎn)。但在理想L9上,主要的感知來源是11顆高性能攝像頭,激光雷達(dá)更多是作為感知信息的補(bǔ)充。蔚來汽車的ET7車型上,則搭載了一顆最遠(yuǎn)探測(cè)距離可達(dá)500 m的激光雷達(dá),水平方向FOV(Field of View)120度。在蔚來汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中,優(yōu)先級(jí)最高的是激光雷達(dá)和11個(gè)攝像頭,包括7個(gè)800萬像素自動(dòng)駕駛高清攝像頭和4個(gè)300萬像素高感光環(huán)視專用攝像頭;而在埃安L4測(cè)試車上,則出現(xiàn)了搭載6顆激光雷達(dá)的處理方案。
激光雷達(dá)的使用似乎在自動(dòng)駕駛的市場(chǎng)中一直占據(jù)非常重要的位置,激光雷達(dá)的使用主要是用來彌補(bǔ)攝像頭存在對(duì)光線高度依賴,無法感知3D信息,雷達(dá)存在低精度等問題,可以讓自動(dòng)駕駛汽車獲得更為精確的感知數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上智能汽車中宣布使用激光雷達(dá)的有至少16個(gè)品牌,且不同品牌對(duì)激光雷達(dá)在車輛的安裝位置分布也并不相同,不同位置的激光雷達(dá),也承擔(dān)著對(duì)不同視角進(jìn)行探測(cè)的作用,根據(jù)激光雷達(dá)安裝位置不同,可分為前車頂、前保險(xiǎn)杠、前保險(xiǎn)杠左右、前翼子板左右及尾部等位置。
激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛汽車上的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑,但現(xiàn)階段,由于激光雷達(dá)成本過高,在商業(yè)化進(jìn)程中并不具有優(yōu)勢(shì),且隨著特斯拉汽車多次降價(jià),市場(chǎng)占有率的不斷提升,特斯拉Autopilot的優(yōu)秀表現(xiàn),進(jìn)一步向我們證明了以攝像頭為主的自動(dòng)駕駛處理方案似乎更具優(yōu)勢(shì),那隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,激光雷達(dá)是否會(huì)成為陪跑者?
在自動(dòng)駕駛汽車上,感知硬件獲取的信息越多,則會(huì)讓自動(dòng)駕駛汽車出行更為安全,激光雷達(dá)作為以激光雷達(dá)為主的自動(dòng)駕駛處理方案中,較為重要的感知硬件,在很長(zhǎng)一段時(shí)間中,必將起著非常重要的作用。
自動(dòng)駕駛汽車何時(shí)落地尚不可知,自動(dòng)駕駛汽車如何落地也存在不同的觀點(diǎn),如果采取了智能網(wǎng)聯(lián)的自動(dòng)駕駛落地方案,自動(dòng)駕駛汽車的感知任務(wù)由車輛與車輛、車輛與交通設(shè)施之間信號(hào)傳遞來完成,那激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、車載攝像頭等感知硬件更多是作為一種感知輔助,對(duì)其精度要求并不會(huì)很高,屆時(shí)是否需要使用激光雷達(dá)也值得討論;如果使用單車智能的自動(dòng)駕駛落地方案,感知硬件要求則需要非常高,僅通過攝像頭來感知交通環(huán)境的方式仍舊有欠缺,激光雷達(dá)的作用將無可替代。
審核編輯 黃昊宇
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