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探维科技王世玮:ALS技术平台+图像前融合方案之路
2022.05.10

如何降低激光雷达搭载成本、完善激光雷达与视觉融合机制,是业内众多企业的发力要点。

自动驾驶技术感知路线之争长期以来一直是业内关注的焦点。其中,以特斯拉、丰田为代表的厂商坚持纯视觉感知方案,主要借助于高清摄像头获取视觉信息;而小鹏汽车、蔚来等厂商则选择激光雷达+视觉融合感知方案,通过摄像头与激光雷达的搭配为车辆提供决策。 

随着2021年后多家厂商开始选用激光雷达+视觉融合感知方案,业界对这两种方案的争论愈加激烈。其实,当下上述两大主流感知方案在自动驾驶技术应用领域各有优劣——纯视觉感知方案成本较低,易于大规模落地,但信息处理容易出现偏差;激光雷达方案则可规避因天气、环境等因素造成的视觉信息偏差,但当下成本偏高。 

在此情况下,如何降低激光雷达搭载成本、完善激光雷达与视觉融合机制,成为业内众多企业的发力要点。也是探维科技等激光雷达公司的关键诉求。

在4月28日新一期《车云会》上,探维科技创始人兼CEO王世玮发表了他对自动驾驶技术中激光雷达方案的看法。王世玮认为,这一方案最核心的是同时兼顾成本、车规级稳定性、性能。同时,激光雷达方案中存在激光雷达、摄像头、毫米波雷达等数种多个传感器,不同传感器有不同的环境适应性,如何使多种传感器系统相互配合、避免彼此冲突等是激光雷达方案可以大规模上车的先决条件。 

如何降低激光雷达上车成本? 

探维科技正式成立于2017年,目前已经有近百人团队,产品线以混合固态激光雷达+图像融合的产品为主。其产品从16线开始到后来64线、128线,目前已经可以提供192线这样高分辨率的前向车规级激光雷达产品,包括前装乘用车、商用车自动驾驶场景,以及低速物流、园区、港口、矿山等封闭场景下的自动驾驶,都是探维激光雷达产品覆盖的领域。2020年初,探维科技在行业内率先以行业相对可以接受的量产成本,向客户交付了混合固态激光雷达批量产品。

王世玮认为,激光雷达方案中包括混合固态、全固态、激光波长选择、测距方式选择等多方面,最核心的是同时兼顾成本、车规级稳定性、性能。因此,探维科技所搭载的ALS激光雷达技术平台,最核心的点是做兼容、平衡。为了追求车规级环境稳定性,探维科技内部采用单轴微振镜,可达到车规级扫描探测效果。 

同时,为了降低整个系统复杂程度、提升大规模量产时的生产效率,以及整个器件硬件成本,探维科技采用线光斑+阵列器的组合方式,先把阵列化发射器调试为线光斑,再用线光斑和接收端阵列器做匹配,这样一套方式,把难度放在激光驱动和接收信号的分析和处理上。探维科技的整机组装、调光以及系统环境稳定性大大简化了系统复杂程度,再加上探维科技自研的TOF芯片化技术,使其成为真正可以低成本量产车规的激光雷达。

在这套方案的体系下,探维科技在2021年有了Scope、Scope-192激光雷达,逐渐把ALS平台性能实现了突破,实现了远距离探测以及更高清感知的效果,目前这两款产品已经进入量产交付阶段。

不仅如此,探维科技还在今年针对前装车载需求,对其ALS平台进行一次大幅升级,进一步提升了系统集成度,大大压缩了体积,给客户提供更好的安装适配性。 

前融合方案优化多传感器配合 

除了在降低激光雷达方面有自己的独到经验,探维科技在如何优化多传感器融合方面也有深入探索。 

据了解,当下市场上许多激光雷达产品采用的是独立传感器、后融合概念和框架,各个激光雷达和摄像头需要独立做感知,依靠鲜艳型标定信息、参数互相对准,在目标空间做融合,这样的融合效果很可能由于单一传感器失效或错误带来驾驶风险。 

为了避免此类多传感器配合风险,探维科技把CMOS器件整合进了激光雷达系统,同步靠同一个光源系统类目里面的CMOS器件采集图像。同时该方案可以发射激光接收,实现激光点云采集。由于激光雷达与摄像头共用光源系统,而且共用硬件驱动,可以做到天然点面对应以及微秒两级同步。 

王世玮认为,一旦把视觉和激光点云融合起来,做到前融合,提供给客户的是足以信赖的对应关系,以及高精度微秒量级时间同步。这样就可以解决感知系统的内在配合矛盾,同时解决对于安全性和低成本的需求。在这种方案下,高分辨率、小物体分辨是靠图像,远距离探测以及高精度距离分辨靠的是激光雷达,相对中等规模几十线、上百线激光雷达配上高清摄像头,可以超过人眼感知的效果。 

据了解,探维科技今年已与多家客户开始开展前装、乘用车、商用车深度合作,并与多家客户共同开发前融合感知系统,匹配前融合算法合作。其苏州生产基地目前正在进行车规认证以及批量交付工作,生产效率和流程在行业内已达到顶尖水平。 

在此次车云会上,王世玮也就其他激光雷达相关问题表达了自己的看法,以下为观点实录:

问题: 

1、激光雷达是否越多越好?

王世玮:车辆可搭载的激光雷达数量有限。除了关注绝对数量本身,激光雷达不管从应用场景来看,还是从作为激光雷达供应商、制造商来看,将不同配置的激光雷达有效搭配起来,才是更合理、更科学的选择。

与此同时,厂商应确保有足够数量激光雷达在车上,做到更好的360度监测。综合考虑多种路况和环境需求,车辆搭载2-4个环视补盲激光雷达,也许可以和毫米波做更好的配合,最终实现安全无死角。 

2、纯视觉路线和激光雷达+毫米波+摄像头的方案,谁更适合当下的生态和场景?

王世玮:大家对安全性的追求是永无止境的,所有人都希望在99.999%的技术上再增加5个9的安全系数,永远趋近于100%。在可见三五年范围内,激光雷达还是偏贵的传感器配置。不过当激光雷达足够便宜后,激光雷达融合路线和单一传感器路线可能就不会存在争议了。

就像车灯作为一个安全配置,过去的卤素灯和氙灯已经够用,但车企还是追求更好的LED、甚至是激光大灯。因为这些新的技术越来越便宜,越来越被用户所接受,另一方面,它带来那一点点的安全性的提升都是业界的冗余系统所追求的。 

3、全固态激光雷达形式是否是所有企业的共同目标? 

王世玮:激光雷达的发展仍然呈现发散式,而且多线程、多方案并行的技术路线,机械式雷达可能采图效率更高,适合建图场景,未来也许固态激光雷达更有优势。不管Flash用于补盲,还是潜在的OPA技术路线,也许可以以全固态的方案解决大规模降成本的问题。现在我们采用不管905纳米、1550纳米激光雷达,基本上都是以混合固态的方案作为主流路线解决目前前向远距离探测、L3级别自动驾驶对于激光雷达传感器的需求以及车厂的需求。同时混合固态方案也是一个相对既兼顾性能又兼顾低成本量产交付可行的路径。 

长期里看,激光雷达的混合固态和全固态形式会长期共存。因为OPA还遥遥无期,Flash是补盲的很好选择,也是最终选择。905纳米、1550纳米雷达搭配起来,会是长时间内长期共存的现状,固态激光雷达也是一个趋势。 

4、作为激光雷达厂商,在技术研发和落地中面临的最大难题和挑战是什么? 

王世玮:技术越前沿越面向未来,所要付出的开发成本、对于整个量产甚至客户买单的成本、我们交付给客户的价格,相应的条件就更不成熟。 

不仅如此,作为一家激光雷达公司,我们的工作也要匹配行业发展节奏。企业发展过程中,需要我们有一定的预判力,也需要一些运气——技术方案选择足够恰到好处,在当下提供给客户最合适的产品,同时也可以适应整个行业的发展,这对我们激光雷达企业来说是一个终级难题;也是大家为什么现在还在讨论技术路线,就是什么东西满足当下,什么东西满足未来的需求,什么东西是终级答案,这些事项还都在讨论之中。

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