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現階段無人駕駛激光雷達體系解析

2016-12-11 11:05| 發布者: admin| 查看: 298| 評論: 0

  [愛卡汽車] 

  突然發現,最近無人車領域新聞不斷。似乎無人駕駛的“軍備競賽”又有了新動向。

   ......

無人駕駛 激光雷達 解析

無人駕駛 激光雷達 解析先說汽車大王。上周,福特突然宣布了自己的5年自動駕駛計劃,打算在2021年組建一個千輛車規模的自動駕駛車隊。

無人駕駛 激光雷達 解析福特CEO Mark Fields的承諾似乎更有說服力:“我們看到了接下來的十年將是汽車邁向自動化的十年。”

無人駕駛 激光雷達 解析緊接著,福特便投資了美國老牌激光巨頭Velodyne。

無人駕駛 激光雷達 解析Velodyne是一家在1983年成立的激光雷達公司,其3D激光雷達產品極其豐富,涵蓋了16/32/64線束各個種類,谷歌和百度的自動駕駛原型車使用的機械式激光雷達就來自Velodyne。

  福特的投資將會讓Velodyne以更專注的態度發展無人駕駛用的激光雷達,同時增加的訂單也能降低激光雷達的單價。

無人駕駛 激光雷達 解析由此可見,高昂的激光雷達費用是制約無人車領域的一個重要因素,之前百度無人車上的Velodyne激光雷達單價就能達到70萬人民幣。

無人駕駛 激光雷達 解析為了改變這種情形,也是在上周,一家叫做innoviz Technologies 的以色列公司站了出來。

無人駕駛 激光雷達 解析他們承諾將在2018年推出一款高清晰的固體激光雷達(HD-SSL)這款激光雷達最大的優勢就是外型小巧,長寬高都不會超過5厘米,因此可以很容易隱藏在車內,價格將會被控制在100美元左右。

  說道這里,大家有沒有發現,我們在談論無人駕駛時,究竟在聊什么?

  ——激光雷達!!

  為什么激光雷達會在無人駕駛中占據N0.1?

  這要從自動駕駛和無人駕駛的差別性談起。

  自動駕駛領域目前有兩大技術路線:

無人駕駛 激光雷達 解析一是以特斯拉等汽車公司為代表的“高級輔助駕駛”升級路線,其技術核心是ADAS級攝像頭(包含基準算法)、各種毫米波/超聲雷達。

無人駕駛 激光雷達 解析二是以谷歌等互聯網巨頭公司為代表的“無人駕駛”路線,其技術核心既是激光雷達(LiDar),并融合其他傳感器技術。

無人駕駛 激光雷達 解析前段時間特斯拉在自動巡航(Autopilot)模式下發生的碰撞事故反映出了“輔助駕駛升級”的一些痛點。

  一是可靠性,二是責任。關于法律、責任我相信會有專業人士做出解讀,我就不班門弄斧了,我想說的是可靠性。

無人駕駛 激光雷達 解析輔助駕駛能進行主動剎車、遇到障礙減速,甚至并道主要是依靠機器視覺作為概率算法,這既是解決問題的關鍵也是問題所在,因為算法需要依靠大量測試進行不斷完善。

  誰來完成?用戶。然而這個過程難免會出現問題,而且算法也不能窮盡所有情況。

無人駕駛 激光雷達 解析相比之下,谷歌的無人駕駛似乎可行性更高,其原因在于無人駕駛的核心——激光雷達,它是依靠測量空間的“點云”來繪制3D高精度地圖,進行空間建模后完成自動駕駛。

  總結以上,我們可以看出無人駕駛與自動駕駛的不同,可以這么說,無人駕駛本質上是一種具有高度人工智能的移動式機器人。

  然后再說激光雷達。

  什么是激光雷達?(高能預警)

無人駕駛 激光雷達 解析激光雷達被譽為“機械之眼”,說白了還是個雷達(同樣探測位置、監測移動速度),不過普通雷達靠電磁波,這個東西靠激光。

  原理

  激光雷達的技術點是飛行時間(TOF,Time of Flight)。

無人駕駛 激光雷達 解析具體說, 發射激光后,在遇到障礙物時會發生折返,返回的光束通過雷達內部接收器進行光束分析。

無人駕駛 激光雷達 解析將折返時間和測量信號在處理器進行處理,最后生成精確的3D地圖,對周圍環境特征進行再還原。

無人駕駛 激光雷達 解析實際上,由于測量精度在厘米級,因此更多應用在無人機、軍事方面。

  優勢

激光雷達 無人駕駛 自動駕駛縱觀目前量產的,帶有ADAS系統的車輛,其系統中使用的傳感器基本上只有攝像頭及中、短距離雷達。

  相比攝像頭,激光雷達最大的優勢在于使用環境限制小。目前車載雷達,當發射的電磁波遇到尺寸比較小的物體時,極有可能發生“衍射現象”。

激光雷達 無人駕駛 自動駕駛“衍射現象”發生時,波的大部分能繞過物體,反射回來的極小,但激光雷達波長為微米級,所以探測的目標可以很小,精度卻很高。

  然而激光雷達的劣勢也很明顯,上文也曾提到,價格昂貴!文章開頭我曾提到,Velodyne公司可以生成64/32等不同線束類型的激光雷達,而所謂的線束多少是直接與測量精度有關的,線束越多,測量成本越精準,價格也就越昂貴。

  分類及發展趨勢

  激光雷達的分類方式有好多種,我比較喜歡最直觀的那兩種。

激光雷達 無人駕駛 自動駕駛按有無機械旋轉部件分類,激光雷達可以分為兩類:機械激光雷達和固態激光雷達。

激光雷達 無人駕駛 自動駕駛按線束數量分類:多線束和單線束激光雷達。

激光雷達 無人駕駛 自動駕駛從目前的情況來看,機械式激光雷達仍然是主流,雖然其價格昂貴,安裝在車外,體積龐大,但更精確和寬廣的范圍可以為試驗車帶來更好、跟多的數據。

  從未來發展看,我認為機械將走向固態、單線走向多線將會成為主流。因為固態激光雷達體積很小,可以更好得融入車身內部,當然其測量精度也會降低,但可以使用多線束來提高視野范圍。由此看來,低成本的激光雷達方案似乎正加速無人駕駛的到來。

  編輯點評:  

  真正的未來在何方?

  ADAS+激光雷達?

  通過目前的市場現狀,可以看出處于路線一的廠家(走ADAS的沃爾沃奔馳等傳統廠家)正努力通過投資、技術合作的方式彌補自身在自動化領域的技術缺陷,比如寶馬與百度地圖合作,Mobileye與英特爾、寶馬的戰略合作,甚至是奔馳、奧迪、寶馬聯合對Here地圖進行收購。

  而處于第二條路線的“一步到位”型廠家也面臨著惡劣天氣激光雷達障礙、高精度地圖依賴程度過高的問題,因此,如果兩者能夠進行互補,把傳感器技術用到了極致配上激光雷達,或許無人駕駛就真正離我們不遠了。



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