一文看懂|蔚来ET7的激光雷达到底是怎么回事?

电动邦2022-6-23 8:35:33

6月22日,蔚来在线上组织一场关于ET7激光雷达的解析沟通会,蔚来智能硬件副总裁白剑博士为我们讲解了蔚来为何要给ET7配备激光雷达,以及它到底有何特点。

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■ 安全第一,摄像头+雷达

首先,蔚来认为一辆车应该是安全、自由的移动生活空间,所以需要具备全方位的安全保障。而在智能驾驶辅助方面,蔚来认为除了有高级的软件算法以外,视觉+雷达才是感知硬件的最佳组合。

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因此在基于NT2平台研发的ET7上搭载了蔚来超感系统AQUILA,它具备7颗800万高清摄像头、4颗300万像素高感环视摄像头、5颗毫米波雷达、12颗超声波传感器,以及一颗1550nm超远距离高精度激光雷达。

■ 有了激光雷达,蔚来ET7变身“蝙蝠侠”

经常看自然类纪录片的朋友应该知道,动物界中的蝙蝠、海豚都属于飞得快、游得快的物种,它们虽然一个在天上,一个在海里,但都通过声波来感知周围环境,并能做到快速变向,在保持速度的情况下自由、安全地游走于天地间。

因此科学家们很早就知道了通过“波动”探测环境,有时候要比视觉靠谱,尤其是在很多特殊环境下。就比如蝙蝠是夜间活动的动物,在黑暗环境下仍然高速飞行,来去自如。

当然对于车辆的“视觉”来说,特殊情况大致可以分为两种,首先就是一些天气情况,比如强光、雨雾、沙尘这种,另外就是有“迷惑性”的物体,这些都会对车辆摄像头的识别能力造成影响,而激光雷达就能在这种情况下发挥重要作用。

白博士为我们举了两个例子,第一个是车辆在大白天出隧道时,会有一个强光的变化。走过高速隧道的朋友都有体会,这时候就连人眼也会被“晃”,看不清隧道口的情况,需要减速慢行,而摄像头这时的识别能力也会有所减弱,或者需要有个适应的过程。

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而激光雷达就不会受到强光的印象,因为它只会“记录”实际的物体,光线对它来说就是透明的,无论是白光、绿光、红光,还是五彩斑斓的光。

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而具有“迷惑性”的物体以塑料袋为例,在演示场景中,车辆左前方突然出现一个棕色物体,如果从摄像头视角来看,它非常像一块石头,或者硬物体,有可能会通知驾驶辅助系统进行紧急制动或避让,但激光雷达却可以“看出”它只是一个塑料袋,可以帮助驾驶员或驾驶辅助系统更“淡定”地处理前方道路情况。

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另外对于雨雾、沙尘这种情况,如果摄像头上有水、雾或其它脏东西,就会干扰视线,总是告诉你“小心,前方有东西”。这个我们平常在雨天或沙尘天气倒车时会遇到,哪怕摄像头上只有一个水滴,泊车系统也会响个不停。

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而激光雷达由于是回收自己发出的光束来“绘制”物体,所以只要光束的发射和接收没有过多干扰,就能进行高效的识别工作。而蔚来ET7的激光雷达面前如果出现过多的“脏东西”,就会在车内的仪表盘上提醒驾驶者,用户可以用专属清洗套装擦拭雷达。

其实通过上面的几个案例,我们已经大致明白了激光雷达的工作原理,即通过发射激光光束,然后接收反射光束,并通过驾驶辅助系统快速“绘制”物体的大小,轮廓形状,让车辆知道面前的是什么。

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当然除了应对极端天气和物体以外,激光雷达能够将周围环境变得更立体,实现2D到3D之间的飞跃,从而更接近与人的视觉感知能力。

常规激光雷达的知识点说完了,那么蔚来ET7的激光雷达还有没有其它过人之处呢?当然有,请往下看

■ 看得远、看得清、看得稳

据白剑博士介绍,蔚来ET7所配备的瞭望塔式激光雷达有三大特点,分别是“看得远”、“看得清”以及“看得稳”。因为它的最远探测距离达到500m,水平视角能够达到120°的视野,可以发射1550nm激光,最高分辨率达到0.06°x0.06°。

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在解释“看得远”时,白剑为我们介绍了一个激光雷达领域的专有技术参数:反射率,它表现了光束照射到前方物体之后的反射效率,比如有100条射线照到前面的物体上,有10条反射回来,即为10%反射率,这个数值越高,绘制物体的准确度越高。

这项参数通常被用来测试激光雷达的探测距离,在同样是10%反射率的条件下,蔚来ET7的激光雷达最远能够探测到250m外的物体,而行业内普遍都是200m或150m的水平。

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有了广阔的视野,还要有好“眼神”,蔚来ET7的激光雷达有一个“定睛凝视”功能,其水平角度(H)和垂直角度(V)的分辨率均为0.06°,而目前行业内普遍的分辨率为0.1°*0.2°的水平,它们的具体差别如下图。

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图中的红点就是激光雷达照射到200m前一个1.8m行人之后的光束阵列,我们可以明显看到,蔚来ET7激光雷达形成了54个红点阵列,而左边的只有可怜的12个红点组成的阵列,如果我们将红点覆盖到的地方保留,没覆盖的地方擦掉,会出现这样的效果。你还能看出来左边的是个啥么?

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另外分辨率高还有一个好处,那就是能够让图像更加立体,这个电视或屏幕很像,光源阵列越密集,越能呈现更精密的细节,图像更是栩栩如生。

不过大家千万不要误解这个“定”字,它可不是呆板的“固定”,而是目力集中的“坚定”,因为蔚来ET7的激光雷达的高分辨率是适用范围非常广,水平视野范围是左右40°,垂直视野范围在上下9.6°之间。

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在介绍“看得稳”部分时,白剑博士再次提到一个专业术语:探测概率(POD),它能表现激光雷达接收反射的效率,概率越大,识别物体就能越准确。如果还用上面那位“假人”为例的话,即便激光雷达有极高的光束分辨率,但如果没有极高的探测概率,那也无法绘制准确的图像。在这方面,蔚来ET7搭载的激光雷达已经达到了较高水平。

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另外蔚来这个激光雷达还有一个隐藏的“黑科技”,如果对向来车也有激光雷达的话,它们之间“对射”并不会形成干扰。因为蔚来激光雷达的每个脉冲都会有专属“ID”,系统能够识别,甚至会辨别自己发出的不同线束,这样不会自己干扰自己。

■ 这样的激光雷达是怎样“炼成”的?

据白剑介绍,ET7搭载的这款激光雷达,是蔚来与图达通历经2年时间联合研发而成,并且根据车型特点进行深度定制,但这在以往是不可想象的。

此前的常规“套路”是:专业的传感器研制企业会花费很长时间研发一款设备,然后车企只有采购,并尽量与自己研发的车型进行匹配,往往为了先进的功能而在造型设计上进行妥协,但设备也未必能发挥全部能力。

而联合研发的好处在于减少了传感器与整车“磨合”的时间,让它们能够更完美地融合在一起,互相配合,你好我也好。

而对于蔚来,他们的流程是:风洞实验室给出蔚来ET7能够实现的风阻系数需求,车型设计团队据此进行整车外观的设定,而智能硬件部门与图达通也会根据这个需求定制一台激光雷达设备,让它为整车0.208的超低风阻做出贡献。

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与此同时,蔚来ET7的激光雷达在量产实装之前,还经过了多项严苛的测试,比如需要承受50个G压力的冲击测试,它能模拟车辆全生命周期的各种道路环境;在85℃极热和-40℃极寒条件下进行的100+循环冷热测试;高温及强烈光照条件下持续运行2000至3000小时的耐久测试;当然还有更多自然条件的测试,只有通过了重重考验,这款激光雷达才算是真正“炼”成了。

■ 邦点评

据官方统计数据显示,截至2022年6月19日,NIO Pilot用户累计使用里程已经超过4.41亿公里,领航辅助(NOP)累计使用1.68亿公里,这两项技术已经获得了不少用户的认可,也给蔚来智能驾驶技术的研发和探索打下了扎实的基础。

随着蔚来ET7的交付,这款车也成为市场中首款应用激光雷达实现ACC及LCC量产的车型,算是完成了一个“小成就”。接下来,蔚来的NOP+功能将于今年三季度开启交付,而具备全方位感知能力的ET7,将让NOP+发挥最强能力。

另一方面,通过此次解析,也让我们看到了蔚来NT2平台车型在智能驾驶方面的能力和潜力,也对蔚来ET5和ES7的驾驶辅助充满了期待,特别是作为一款SUV的ES7,“瞭望塔”更高,视野或许会更出色。