关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问

关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问

关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问
固态激光雷达在低速无人驾驶领域,是否真正具备走向批量化应用的能力?
 文|低速无人驾驶编辑部

相对于无人驾驶乘用车因为安全、道路法规以及责任归属等问题导致的尚不明朗的商业化之路,特定场景的低速无人驾驶应用正在快速推进。

关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问
末端配送场景,美团、阿里、京东等各大电商平台的无人配送小车已开始常态化运营,且均表示2021年计划投放几百台到上千台的无人配送车,未来3年计划投放车辆数超过万台。港口领域,天津港、宁波舟山港等国内大型枢纽,无人集卡也已经上线应用且商业模式灵活清晰。矿区,国内神东布尔台煤矿、白音华二号露天煤矿、黑岱沟露天煤矿等多个煤矿均已开展无人驾驶测试。此外,在机场、园区、景区等场景,无人牵引车、无人环卫车、无人小巴等产品测试及应用规模也在逐渐增多。
可以说,低速无人驾驶正处于规模化应用前夜,在逐渐从量变走向“质变”,但需要注意的是,任何行业的发展都有赖于产业链上下游的协同,低速无人驾驶批量应用的关键,还在于成熟的供应链体系,尤其是作为核心传感器的激光雷达,其产品成熟度及成本等都对低速无人驾驶落地应用至关重要。
关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问
激光雷达种类繁多,当前业内常用的分类方式主要是根据雷达内部有无机械旋转部件来定义的,大致分为三种类型:机械式、固态、混合固态。
传统的机械式雷达应用时间久,技术更为成熟,是当前行业应用的主流,但受制于结构特点,在使用寿命及成本方面难以突破。在自动驾驶实验室阶段,由于需求量不大,应用端对于激光雷达的寿命及成本要求度不高,机械式激光雷达基本能够满足这一阶段的需求,但从是实验室走向批量化应用,产品的使用寿命、成本甚至外观等因素成为企业不得不考虑的问题。
伴随着传统机械式激光雷达渐渐不能满足自动驾驶规模落地的需要,区别于传统机械旋转方式的固态激光雷达路线开始受到关注。相比机械式激光雷达,固态激光雷达取消了复杂高频转动的机械结构,耐久性得到了巨大的提升,体积也可以大幅缩小。
从产品设计的角度而言,固态激光雷达基本避免了目前机械式激光雷达存在的问题,但固态雷达也有不足之处,例如视场角小、技术不成熟、上游零部件供应问题等等。那么,固态激光雷达在低速无人驾驶领域,是否真正具备走向批量化应用的能力?新战略低速无人驾驶全媒体特别邀约了新锐激光雷达供应商探维科技的CEO王世玮及市场负责人王雨晴,就当前固态激光雷达在低速场景应用的一些疑问进行了深入交流
问题一:性能是否能满足需要,替代机械式雷达
王雨晴表示:“在探测距离、分辨率、精度等具体性能方面,我们要保证客户用固态产品替换机械式雷达后,不仅能够维持原来产品的参数,而且能够更加优化,这个是客户的一个硬性需求。”
目前,固态激光雷达相对于机械式雷达的优势主要在于固态的结构设计使激光雷达更加稳定的同时有助于节省系统内的装配空间,使其达到极小的尺寸,由于尺寸较小,固态雷达可以更好的地集成到车辆中。但具体到不同的性能指标方面,固态激光雷达是否具有优势?
激光雷达主要性能指标可以分为:探测距离、探测精度、视场角以及使用寿命
探测距离方面,目前一般的固态式激光雷达能够做到的最远距离大概在200m左右,不过在低速无人驾驶场景,大部分对于探测距离的要求并不高,一般10-50米即可满足,固态式雷达的探测距离完全能够满足低速场景的需要。
探测精度方面,比较成熟的固态方案大部分可以做到厘米级,与机械式激光雷达差不多,事实上,在低速领域的某些场景,如矿区及无人配送等,对精度的要求也并不高,固态方案也能够满足需要。
视场角方面,半固态式和固态式激光雷达往往最高只能做到 120°的水平视场扫描,机械式则能够做到360°,这方面固态与机械式的差距较大。
使用寿命方面,由于现有的固态激光雷达大部分都是针对车规级市场,所以在产品的稳定性和可靠性方面都做了大量的适应性设计,例如探维科技产品设计寿命在2万个小时以上,这是远远高出于机械式方案的。
综合来看,性能方面,目前限制固态激光雷达应用最主要的是视场角问题。机械式激光雷达主要通过电机带动光机结构整体旋转,可实现 360°扫描,但半固态式和固态式激光雷达最高120°的水平视场扫描,如何保证车辆实现360°的感知探测?
固态厂商们给出的方案是“拼接”
以探维科技为广汽丰田-星航机电汽车搬运AGV提供的激光雷达解决方案为例,在方案中,AGV的正前方以及左右两侧分别安装了一颗探维16线三维固态激光Tensor-Pro,Tensor-Pro基于微振镜扫描的技术路线,能够对周围目标物进行TOF测距,生成带有位置深度信息的三维点云,实现对周围环境的快速、精确感知。通过三颗Tensor-Pro的拼接,使该汽车搬运AGV实现了360°扫描以及高精度的地图构建与精准定位。

关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问

探维Tensor-Pro性能参数

关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问
王雨晴介绍道:“事实上,拼接方案在某些应用场景相比于机械式会更有优势,例如室外的重载AGV,这类平板式搬运类型的车体,激光雷达只能在车辆下面安装,对于机械式雷达而言,也会存在扫描盲区,也需要多个产品的拼接,这样相比,固态雷达的体积小,拼接方案会更加灵活,同时成本优势也会更大。”

广汽丰田-星航机电汽车搬运AGV

近期,天津朗誉推出的首台5G+北斗导航室外无人驾驶AGV上也搭载了两颗探维的Tensor-Pro固态激光雷达,在前后两端完美嵌入车身。该款AGV内置了GNSS定位模块、3D激光、2D激光、毫米波雷达、车载摄像头等相关模块和传感器,同时集成导航系统对静止或行驶中的AGV所搭载的各个传感器提供辅助动态信息,使得AGV空间位置和姿态信息的解算更加精确和高效。其中,Tensor-Pro主要用来做感知及避障。“由于室外AGV运行的场景比较空旷,所以对探测距离的要求会比较高一点,目前我们这款Tensor-Pro的最远探测距离在200m,也完全能够满足需求。”

 

朗誉室外AGV路跑实录

问题二:成本是否真的具备竞争优势
根据新战略低速无人驾驶全媒体调研显示,当前大部分低速无人车传感器配置方案中,激光雷达成本占比超过60%,有些甚至达到70%-80%,从成本的角度而言,激光雷达对整车价格影响甚大,因此,激光雷达价格也是影响当前企业选型的关键。
前面提到,拼接方案解决了固态激光雷达的视场角问题,但随之而来的是企业对固态方案性价比的质疑。毕竟,在拼接方案中,至少需要3台固态激光雷达才能达到一台机械式激光雷·达的效果,从产品单价角度而言,固态雷达价格低于机械式毋庸置疑,但在机械式雷达价格也在持续下降的当下,多台固态激光雷达成本与单台机械式雷达相比,真的具有竞争优势吗?
探维科技的回答是“有”
“在技术路线选择和产品设计之初,我们所追求的核心理念之一就是成本控制。我们目前各系列产品都是基于自主设计的专用芯片和高速电路系统,在方案中坚持避免使用价格昂贵的进口器件,此外,再加上合理优化的光学方案,就可以避免复杂的人工装调过程,因此在成本方面会更具优势。以Tensor-Pro为例,批量化后三颗组合价格也会明显低于一般的16线机械式雷达。未来,伴随我们量产能力的进一步提升,价格也还会有下降空间。”王世玮表示。
关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问

探维科技Tensor-Pro系列

探维方面认为,不管是低速无人驾驶还是开放道路乘用车,走向批量化应用的过程中,成本一定是非常重要的一部分,固态激光雷达在成本方面具有先天优势,后续伴随着整个产业链的成熟,尤其是激光雷达供应链的国产化,价格还会持续下降。
问题三:量产实现还有多远
在性能能够满足需求及成本具有优势的基础上,伴随着低速无人驾驶批量化应用,固态激光雷达能否实现量产来满足日渐增多的市场需求?
事实上,当前国内已经有一些固态激光雷达厂商实现了量产并在不断提高量产能力。
“2020年上半年,我们就已经完成了激光雷达产品组装产线的建设,顺利开发、调试和验证了激光雷达批量化组装、标定和测试的流程,在行业内率先实现了固态激光雷达的量产出货。”王世玮表示。

Tensor系列用于车辆感知与识别

探维为何能如此快速量产?王世玮介绍:“从技术路线来说,我们的固态产品是光学集成上采取了单轴微振镜结合单组激光收发的方案,在提供多线激光扫描功能的同时,保证了产品良好的稳定性,这种方案不仅使光学扫描简单化,还能提高产品的组装效率。同时,我们始终在坚持核心器件的阵列化、集成化和芯片化,并基于这一目标自研了市场上最可靠的激光雷达ALS技术平台。无论是探维在售的16单元和64单元产品,还是后续即将推出的128单元产品,都可以在核心收发模组、扫描器件、信号处理算法、仿真工具链以及生产组装标定流程等方面通用,这也进一步降低了雷达的量产难度。”
据了解,目前探维正在建设其新一代的车规级固态激光雷达产线,设计产能在10-20万台。
作为当前固态激光雷达市场众多技术路线及企业的代表之一,探维科技对于固态激光雷达在低速场景的应用给出了自己的方案跟解答,尽管目前机械式仍旧是行业应用的主流,但相信,在更多相关厂商的努力下,固态激光雷达的未来一定能够从设想走向现实。

 

原文始发于微信公众号(Tanway探维科技):关于固态激光雷达在低速无人驾驶场景应用的三大疑问

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作者 ab