補盲固態(tài) E1 登場，補全車載激光雷達新時代的最后拼圖

第一電動大牛作者汽車之心 2022-11-11 14:48

智能汽車發(fā)展到現(xiàn)在，這一刻等了太久。

一直以來，「看不清、看不見」的感知難題束縛著高階自動駕駛的演進，攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達……無論用哪種傳感器組合，其一言難盡的最終實際表現(xiàn)，讓人難以信服能擔任自動駕駛汽車的「眼睛」。

激光雷達的加入緩解了從業(yè)者的焦慮，尤其是把體積做小、把價格做低后，其測得遠、測得到、測得準的性能優(yōu)勢瞬間在量產汽車上發(fā)揮出來，并在 2021 年開啟了一個上車「元年」。

不過，這時的激光雷達仍不完美，尤其是由于垂直視場角有限，僅有 25°左右，對于近處低矮物體的識別，仍存在大量的盲區(qū)。

在涉及交通安全的道路駕駛行為里，即使對于 ADAS 來說，半瞎就是全盲。

因此，補盲激光雷達應運而生。

11 月 7 日，在激光雷達領域耕耘 8 年之久的速騰聚創(chuàng)在 Tech Day 上發(fā)布全固態(tài)補盲激光雷達 RS-LiDAR-E1（以下簡稱 E1），以自研芯片為核心，實現(xiàn)了從 FOV、測距到刷新幀率的更高性能，成為繼長距激光雷達 M1 之后推出的又一款革命性產品，開啟全面激光雷達車規(guī)量產的新時代。

「M1+E1」，速騰聚創(chuàng)為從 ADAS 到 L4 提供完整車規(guī)級激光雷達感知解決方案，「遠距+近距」的產品布局，完全覆蓋高速、城區(qū)及泊車三大關鍵場景。

至此，智能汽車終于擁有了全能感知。

01、E1 登場，車規(guī)級激光雷達方案終于「完滿」

E1 的到來正當其時。

2022 年，特斯拉FSD在海外廣泛應用，卻遲遲不敢在中國市場開放，顯然是因為在更復雜的中國交通場景條件下，攝像頭方案開始暴露出感知上的不足。

以最典型的城市路口轉彎為例，每逢此處極易遇到小電驢、小孩、寵物貓狗等突然竄到車前，此外，凸出的路沿、臨時放置的錐形桶等靜態(tài)物體在這里也十分常見，傳統(tǒng)用在 ADAS 上的攝像頭或遠距激光雷達，主要用于前向感知，對于側向低矮的物體存在識別盲區(qū)，易造成較大的安全隱患。

而在城區(qū)，還冷不丁地會出現(xiàn)極限加塞，等前向激光雷達或魚眼相機檢測到時，本車與并入車輛的貼合距離已經相當近，這時小則發(fā)生刮蹭，嚴重甚至引發(fā)側翻。

車輛的并道、并線是出行場景中出現(xiàn)頻率極高的場景，在車輛并線變道的過程中，后視鏡出現(xiàn)的盲區(qū)也是我們在行車過程中的又一大安全隱患。

當然，為了防止后視鏡盲區(qū)帶來的駕駛威脅，如何最大程度的縮短后視鏡的死角，擴大后視鏡的駕駛視野，看得更清更遠，也成為了行業(yè)亟待解決的問題。

由此可見，智能汽車要邁向更高階的自動駕駛，急需高精度、大視場角的補盲，這是攝像頭等傳感器做不到的，補盲激光雷達無疑是最好的選擇。

目前，各家激光雷達廠商發(fā)布的補盲方案不一，速騰聚創(chuàng) 創(chuàng)始人兼 CEO 邱純鑫博士在發(fā)布會上進一步提出，要真正做好「補盲」，需要激光雷達的水平視場足夠廣、垂直視場足夠寬、刷新幀率足夠高、測距能力足夠遠。

速騰聚創(chuàng)就是這么設計 E1 的。

（1）水平 FOV 為 120°

E1 水平 FOV 為 120°，在當前主流前視激光雷達水平 120°FOV 的基礎上，僅需 2 顆即可實現(xiàn) 360°水平視場的無縫拼接。

而業(yè)內水平 FOV 不滿足 120°的補盲激光雷達，如果采用同樣數(shù)量的部署方案，就會存在誤檢和漏檢；

而想避免誤檢和漏檢，則需要額外在兩側各多加 1 顆，這意味著補盲激光雷達的數(shù)量 2 顆，陡增到 4 顆，成本分分鐘翻倍。

舉例來說，如果兩邊各安裝一顆水平 FOV 小于 120°的補盲激光雷達，配合主激光雷達 120°的水平 FOV，則左右各自還存在感知盲區(qū)夾角，恰好橫跨主激光雷達和補盲激光雷達之間的感知空白區(qū)，那么該車就會被自動駕駛系統(tǒng)識別「分割」成兩個物體。

此時，補盲激光雷達不僅沒發(fā)揮「補盲」作用，反而對智能汽車產生了誤導。

同樣的，由于主激光雷達和補盲激光雷達視場融合存在盲區(qū)，在超車場景下，當本車快速從卡車左側行駛時，會讓自動駕駛系統(tǒng)誤以為卡車是側向來車。

在車輛掉頭過程中，水平 FOV 小于 120° 的補盲激光雷達劣勢也十分明顯，盲區(qū)夾角內，容易對待匯入車道的對向來車出現(xiàn)漏檢。

最糟糕的情況當屬體積小的物體例如小孩、外賣騎手，直接出現(xiàn)在上述夾角盲區(qū)內，將通通不被識別到，極易釀成安全事故。

可以看到，一顆補盲激光雷達的水平 FOV，如果達不到能夠在同側與主激光雷達視場角覆蓋 180°的能力，那么裝補盲激光雷達并不比不裝的方案更好，甚至有可能是「減分」操作，所謂「補盲不全面，等于沒補盲」。

（2）垂直 FOV 90°

垂直 FOV 同樣至關重要，汽車在行車和泊車過程中需要「看到」小到錐形桶、大到覆蓋成人高度的范圍，以確定可通行范圍。

例如在一個狹小空間中進行泊車，左右停有其他車輛或存在墻壁等障礙物，這時就需要十分精確的位置感知，以防刮蹭到周圍物體。

擁有精確測距能力的補盲激光雷達有助于解決泊車難題，不過要真正做好，對垂直 FOV 提出較高要求。

這是因為在泊入狹窄車位過程中，低矮的障礙物、直立的墻柱、移動的人等，都可能成為感知視野盲區(qū)，造成一定碰撞風險，而只有垂直 FOV 夠大，汽車才能「看清」周身環(huán)境，相應進行方向盤調節(jié)，以便順利泊入。

行車環(huán)境可以類比泊車，例如左右轉時候經常遇到后向快速切入的二輪車或奔跑的行人，這實際上也是另一種對汽車在「狹窄空間」中識別障礙物能力的考驗。

如果補盲激光雷達垂直 FOV 不足90°，以 80° 垂直 FOV 為例，雷達位置安裝在車身離地 1m 的位置，為了盡量覆蓋矮小物體，避免汽車壓到小孩、寵物貓狗等，就要將地面盲區(qū)縮減到 15cm，而這時雷達水平上方的視野則易缺失，也就說此時有一輛車在橫向駛過，激光雷達并不能識別到車輛，釀成事故。

同理反之，要保證雷達水平上方的視野，就無法捕捉到近距離目標的完整點云，換句話說，如果激光雷達垂直 FOV 不足，將陷入「兩難困境」，不能同時保護小孩、寵物和成人。

E1 則不需要這樣糾結，其垂直 FOV 設計為 90°，感知范圍兼顧地面盲區(qū)與側向視野。

當 E1 部署于車身兩側，90°垂直 FOV 能夠在視場下沿盡可能貼近車身，能將感知區(qū)域的地面盲區(qū)壓縮到 15 厘米，同時還能保留 8°以上的上揚，從而完整檢出兩側途經車輛的全貌，保證感知算法有效檢出。

邱純鑫博士介紹，E1 能顯示 3m 外的小轎車完整點云以及 5m 外成年人的完整點云。

（3）超高幀率 25Hz

在動態(tài)感知環(huán)境下，激光雷達的刷新幀率和測距也十分重要，有助于車輛提前預判交通行為，為后續(xù)做安全應對方案留足時間。

試想這樣一個畫面：汽車在城市路上高速行駛，前方拐彎處突然出現(xiàn)一輛小電驢橫穿馬路，且軌跡十分不確定，此時若沒有及時地識別，并進行制動，很大概率直接撞上，造成交通慘劇。

補盲激光雷達確實能夠做到識別，不過是在發(fā)生事故前識別還是在事故后識別就是另一回事了，畢竟不提刷新幀率的感知無異于「耍流氓」。

E1 支持超過 25Hz 的超高刷新幀率，媲美攝像頭，比毫米波雷達更優(yōu)，可以在 40ms 內完成目標位置感知，能更快捕捉目標運動速度與方向，并增加感知算法對細小物體的檢出率。

從這一角度來說，E1 已經超越 M1 的 10-20Hz 的性能，與業(yè)內 10Hz 的補盲激光雷達相比，能在車速為 36km/h 的情況下，剎車點提前 3m，有效提高智能駕駛安全性。

E1 的高刷新幀率也能在加塞時發(fā)揮作用，更快掌握車周身動態(tài)，以應對早晚高峰時期的車輛博弈。

（4）測距能力 30m@10% 反射率

測距能力也是衡量激光雷達優(yōu)劣的重要指標。補盲激光雷達雖不必和前視激光雷達較量動輒 200m 的測距，但測距越遠，毫無疑問將為車流預測、應急響應騰挪出更多的時間。

E1 能達到 30m@10%，最遠測距超過 100m，這種能力在車輛無保護左轉、匯入車流、變道換線等場景下，顯得尤為重要。

如果激光雷達只能做到 20m@10%，如此短的距離讓汽車不容易探測到橫向目標，給系統(tǒng)的響應時間也不夠，不慎易發(fā)生刮蹭或沖撞。

E1 基于 30m@10% 的測距能力，能夠提前感應到目標，進而制動或者避讓，避免事故發(fā)生。

此外，30 米的測距能力更可以完整探測 6 車道外的切向來車，有效覆蓋雙向 12 車道十字路口場景，適合國內絕大部分城市道路。

從各項參數(shù)來說，E1 無疑是速騰聚創(chuàng)繼 M1 之后推出的又一款革命性產品。

（5）組成最優(yōu) 360° 激光雷達感知方案

當我們將 E1 與 M1 組合，一套 360° 無盲區(qū)的車規(guī)級激光雷達方案就在眼前，M1 負責遠距離大范圍感知、E1 負責無死角補盲，激光雷達感知能力充分駕馭城區(qū)駕駛、高速駕駛、智能泊車中各類功能需求和 CornerCase。

M1 與 E1 的組合優(yōu)勢，不但體現(xiàn)在感知能力上，更體現(xiàn)在成本上，兩款雷達水平 FoV 120°的匹配，可以實現(xiàn)組合數(shù)量最優(yōu)搭配，實現(xiàn)成本極致激光雷達部署方案。

同時，由于最優(yōu)方案使用的激光雷達數(shù)量更少，這不僅便于部署方案設計，還縮減了汽車產線上激光雷達安裝與融合標定的生產制造成本。

當兩款激光雷達均來自同一家供應商，對于車企項目開發(fā)對接而言，將極大地降低了感知系統(tǒng)研發(fā)的溝通成本。這，對于已經定點 M 系列產品的十多家車企而言，E1 無疑是最優(yōu)的選擇。

在已經成熟的長距主雷達 M1 的基礎上，推出高性能補盲雷達 E1，速騰聚創(chuàng)為自動駕駛行業(yè)提供了一整套成熟的車規(guī)級激光雷達感知方案。

02、芯片化、純固態(tài)：可以裝進口袋的激光雷達

眾所周知，在機械式激光雷達中，性能往往與體積成正比。

激光雷達要做到更高的分辨率，就必須增大線數(shù)，也就意味著要縱向堆疊更多的元器件，激光雷達的外觀也就越臃腫，那么如此強悍的 E1 體積有多大呢？

（1）E1：體積只有手機一半

邱純鑫博士在發(fā)布會上賣了個關子，表示 E1 就在現(xiàn)場，讓觀眾猜猜具體在什么地方。

當所有人一臉茫然時，他不緊不慢地從褲兜里掏出一個硬盤大小的物體。

「是的，這就是 E1，不到手機一半的尺寸，厚度也僅為兩個 iPhone13 疊起來大小?！乖捯粑串?，場內一片歡呼。

事實上，這正得益于速騰聚創(chuàng)對于 E1 極致的架構設計。

（2）自研芯片

E1 搭配速騰聚創(chuàng)面向全固態(tài)激光雷達平臺的首款自研芯片和二維電子掃描策略，集成了發(fā)射、接收和信號處理三大核心芯片。

具體來說，E1 的接收端芯片采用先進的 3D 堆疊工藝，將 SPAD 陣列和高性能 SoC 集成到一顆芯片，從而極大地簡化了系統(tǒng)鏈路，可以直接處理生成點云。

在發(fā)射端芯片，E1 則采用二維可尋址面陣 VCSEL 技術，支持靈活的掃描模式，極大地提高能量利用率。

正是基于芯片化的全固態(tài)架構，E1 能夠做到超薄的機身設計，以便車企將其集成，方便地安裝在后翼子板、車門或車頭等位置。

（3）芯片化帶來高可靠性與低成本

除了大大減小了體積，芯片化帶來的另兩個優(yōu)勢更為車企所看重：高可靠性和低成本。

前者不言而喻，由于內部無任何運動部件，E1 作為補盲激光雷達的壽命和可靠性大大增強。

而在成本端，如前文所說，E1 在電路設計上明顯簡化，且由于零部件數(shù)量少，物料成本下降，而在生產工序上，芯片化減少了多個中間步驟，自動化程度高，進一步減少了加工成本。

最后由于僅需 2 顆 E1 配合主激光雷達，就能實現(xiàn) 360°感知，速騰聚創(chuàng)交付給車企的整體感知解決方案經濟性十足。

體積小、成本低、還好用，這正切中了車企的核心痛點。

要知道，車企苦側向傳感器不足久矣，攝像頭、毫米波雷達等做環(huán)視存在感知精度低、感知能力弱的劣勢，而主激光雷達垂直視場角十分有限，即使不考慮經濟成本安裝多顆在車身周圍，也發(fā)揮不出太多優(yōu)勢。

以上種種困難以及大量「前車之鑒」的自動駕駛事故，讓車企難以放開手腳從 ADAS 升級到 L4。

補盲激光雷達的適時出現(xiàn)解決了性能方面的問題，但同時也新增了成本，倘若售價太高，也會打消車企將其量產「上車」的念頭。

這就要求補盲激光雷達廠商再走一遍主激光雷達走過的路——「自我壓榨」，極致成本實現(xiàn)極致性能，速騰聚創(chuàng)顯然做到了這一點。

邱純鑫博士表示，一輛智能汽車上的補盲激光雷達綜合成本，也就是激光雷達的單價乘以一輛車上使用的顆數(shù)，不能高于一顆主激光雷達的成本。

此前，M1 的批量交付價格被曝已經降至 500-1000 美元之間，按此計算，E1 大規(guī)模量產后，價格可能下探到 250-500 美元之間，未來甚至有望追平毫米波雷達的價格。

03、成熟的方案背后，規(guī)模優(yōu)勢帶動下的成熟體系

當所有信息高密度輸出后，E1 只剩下最后一個懸念：什么時候 SOP？

邱純鑫博士的回答簡單而直接，2023 年下半年。也就是說，E1 從發(fā)布到量產只需要不到一年時間。

相比之下，M1 最早于 2017 年發(fā)布，2021 年 6 月才實現(xiàn)首個定點客戶的 SOP。

對比補盲激光雷達廠商同行，速騰聚創(chuàng)也是進展靠前的，E1 憑何創(chuàng)下這一速度？

（1）車規(guī)測試驗證能力

首要是做好充分驗證。

2020 年，速騰聚創(chuàng)籌建行業(yè)領先的專業(yè)車載激光雷達實驗室，在超過 200 套測試設備的支持下，擁有激光雷達全環(huán)境應用場景的模擬測試能力，可以自主進行超過 120 項測試。

值得一提的是，這也是業(yè)內唯一獲得 CNAS 認可的速騰聚創(chuàng)車載激光雷達專業(yè)實驗室。

得益于大量的定點訂單，M1 經歷十余家不同車企測試標準體系的反復錘煉，快速成為一款成熟可靠的車規(guī)產品。

過去兩年，M1 在這里累計完成了超過 36000 小時高溫耐久測試、超過 24000 小時高溫高濕測試、超過 21000 小時的循環(huán)溫度沖擊測試以及超過 40000 小時的獨立器件測試等車規(guī)級可靠性測試項目，堪稱行業(yè)之最。

在海量的測試與迭代中，速騰聚創(chuàng)成為業(yè)內首個解決了高線束激光雷達窗口加熱、膠水老化導致的產品質量問題、MEMS 振鏡抗沖擊等難題的科技企業(yè)，并于業(yè)內首次完成掃描器件的 AEC-Q10X 認證。

據 RoboSense 實驗室負責人透露，速騰聚創(chuàng)在 2022 年底前將有 11 款車型完成車規(guī)級可靠性驗證，進入 SOP 量產階段。

激光雷達交付不僅要保質，還要做好充分的制造規(guī)劃，為車企保量。

如果說充分驗證是從 0 到 1，那么充分生產準備則是從 1 到 100。

（2）大規(guī)模量產能力

2021 年 3 月，速騰聚創(chuàng)建成國內首條車規(guī)級固態(tài)激光雷達產線。而在發(fā)布會上，速騰聚創(chuàng)又宣布已與立訊精密成立合資智造企業(yè) Luxsense（立騰創(chuàng)新）。

極少出席公開活動的 Luxshare（立訊）董事長王來春女士，Luxshare（立訊）副總裁、立景創(chuàng)新科技總經理孟巖等高層領導出席 RoboSense Tech Day 活動現(xiàn)場，并與 RoboSense（速騰聚創(chuàng)）創(chuàng)始人兼 CEO 邱純鑫博士、RoboSense（速騰聚創(chuàng)）聯(lián)合創(chuàng)始人兼執(zhí)行總裁邱純潮等共同為 Luxsense（立騰創(chuàng)新）揭幕。

活動現(xiàn)場，王來春女士表示：

「在汽車領域所有的前沿應用技術里，激光雷達行業(yè)是中國企業(yè)少有的、能在全球范圍內取得領先地位的行業(yè)，立訊非常樂意和速騰一起合作，共同助力產業(yè)進一步發(fā)展。在當前的生態(tài)來看，未來我們還有更多的可能?！?/span>