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李想吐槽集度激光雷达“不符合行人碰撞法规”,所以该放哪儿?

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三位“厂长”的围绕着“激光雷达到底该放哪儿、放几个”的激烈讨论引发了业内的广泛关注,事情缘起是4月18号集度汽车首款汽车机器人概念车车头部位的设计细节,首次曝光了由集度首创车前盖向双激光雷达自动驾驶技术方案。媒体转发了集度的宣传,李想和集度在微博下展开讨论,随后何小鹏也在朋友圈里发布了自己的见解。三位“厂长”各抒己见,那么接下来我来分析一下,这三种方案各自都有哪些优缺点。

李想吐槽集度激光雷达“不符合行人碰撞法规”,所以该放哪儿?
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这三位“厂长”的企业,各自所采用的激光雷达方案,也是目前造车企业采用的三种最具代表性的方案:理想采用了在车顶前部布置单颗激光雷达的方式;集度采用了在前机盖上对称布置两颗激光雷达的方式;小鹏采用了在前灯组下方保险杆位置对称布置两颗激光雷达。

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车顶布置,是目前的最优解?

理想采用的在车顶前部布置单颗激光雷达的方式,是目前市面上比较流行的方式,不只有理想,像蔚来全新架构下的ET5、ET7、ES7,路特斯的Eletre,以及专利曝光的小米汽车,都采用了这种方式。以上这些车辆,都是在车顶布置一颗激光雷达,感知冗余度,就是如果这一个坏了,那么就没有备用的了,这一点无可争议的确实不如多颗激光雷达车型。但李想却说:放一个和放两个没区别,放一个就行。

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这种方式的优势很好体现:首先,正所谓“站得更高,看得更远”,车顶布置激光雷达可以带了更好的探测效果,特别是SUV车型,不易被物体或污浊物遮挡,其视角趋同于驾驶者的视觉位置,能更好的从驾驶者的视线点出发;其次,车辆前部碰撞几乎不会损伤它,损坏可能性小,降低车辆维修成本,如果事故碰撞已经危及到了车顶,那么事故的严重程度应该大概已经快要威胁车辆的整体安全性了,就不是再只考虑修激光雷达了,考虑全损报废换车吧;再者,由于没有布置在前包围或保险杠部分,可为摄像头、超声波雷达及毫米波雷达留出空间,车顶的空间比较大,如有需要,优化自动驾驶方案,增加冗余度,也有空间布置多颗激光雷达。

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这种方式的劣势也有,但我认为不那么重要:主要体现在整车的美观度上,车辆的整体观感方面有些受影响,会感觉激光雷达像是强行安装上去的一样,正因如此可能会带来一些风噪问题。同时夏天车顶温度可能超过70度,虽然激光雷达在80度以内都可以工作,但长期临界于极限工作温度的工况,势必有可能会影响激光雷达的寿命和效果。

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剑走偏锋,翻灯式设计

集度采用了在前机盖上对称布置两颗激光雷达的方式,这是一种十分新颖的方式,有些类似过去那些老车上翻灯的设计,并且集度确认这两颗激光雷达可升降,和翻灯真的有异曲同工之妙,目前还没有量产车采用这一方式,量产车的激光雷达都是裸露式的,没法收起来。

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这种方式的优势在于:首先,两颗激光雷达可以做到更强的冗余度,就算有一颗坏了,另一颗依然可以工作,这种优势对于单激光雷达来说无可厚非,我认为两颗及以上的激光雷达数量对于自动驾驶车辆来说非常重要,作为重要的感知硬件,其在依靠激光雷达的自动驾驶方案中,无可替代,可以看做如同自动驾驶车辆的行走机构一样重要。就像大型飞机一款是采用单引擎设计的,至少2个,多则8个,就算损失了一个引擎,也能保证正常飞机或迫降,多缸数汽车,缺缸也能开。同时,就像集度CEO夏一平自己说的那样:“120 度的 FOV 和 180 度的 FOV 还是不一样的,解决的 corner case 也不一样,所以在产品的能力上和体验上甚至是安全性还是有差别的。”双激光雷达水平180度的FOV覆盖。

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在“鬼探头”、左右有遮挡物等行车场景中,对左右横穿行人或障碍物的识别能力更强。也可以加强对于车辆重点区域的识别,在车辆正前方60度FOV的区域内,双激光雷达可做到加倍重叠,可以大幅提高这一区域的点云密度,形成密集的点云需要一定时间,但双激光雷达一起工作,可以缩短时间,提升安全性,为算法平台留出更多时间处理数据。集度这种升降设计的激光雷达,可以在停车时将它收回去,避免激光雷达一直与外界接触,避免长期停放的风吹日晒,让激光雷达有更长的使用寿命,当然一升一降也能给整车带来一定的科技感,给车主带来一些仪式感。

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这样布置的缺点也有一些,李想也点出了问题所在:首先,机盖上布置对于行人碰撞的安全性不太友好,激光雷达外壳边缘位置,在碰撞过程中有可能变成非常锋利的“武器”一旦撞上有可能给行人带来额外伤害,这一点其实可以进行优化,在碰撞的一瞬间把激光雷达立马收进去,保护行人,也避免激光雷达受损。我觉得有一点要额外注意,就是机盖的行人保护装置,一旦触发行人保护,机盖弹起,这一下光行人保护装置就是一笔不菲的维修费用,同时激光雷达在机盖弹起的过程中要是也受损,那车主就真得哭了。还有一点要注意,就是振动问题,由于集度采用的是禾赛AT128混合固态激光雷达,激光发射器垂直排布,形成一条激光线,再通过一个1维的转镜,将线变成面,其内部存在固定转镜的轴承,机盖和车体的振动频率不一定一致,可能会影响到轴承的转动频率,进而影响激光雷达工作精度。

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传统大厂皆为此设计站台,对车企最划算?

可到了李想和夏一平的讨论,何小鹏直言:“两颗激光雷达肯定从性能上远好于一颗的,将来城市NGP和鲁棒性中就可以看到差异。实际上硬件配置只是代表一种潜力的可能性,最终是安全,成本,场景和能力的平衡,仍然是木桶效应而不是短跑逻辑。”何小鹏还透露:“我们最开始想放两颗在车顶的,但是无论如何设计,都类似兔子的耙耳朵,后来还是放弃了。”已经上市的小鹏P5和即将发布上市的小鹏G9都将两颗激光雷达对称布置在了前灯组下方的保险杠上。市面上大量车型都采用了这种布置方式,当年最早量产L3的奥迪A8、奔驰S级、极狐阿尔法S、沙龙......

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这样布置方式比较传统,就像毫米波雷达和超声波雷达,激光雷达也是雷达的一种,把它和其他雷达布置在一起,确实很合理,大家都这么干,确实有这样做的道理:在不影响车辆整体外观造型的情况下,容下了激光雷达,避免了“突兀感”。同时,不会像集度那样可能影响碰撞安全,车辆前部位置比较“空”,不用再给激光雷达找地方,节省成本,也可以使用更低成本的双楔形棱镜式激光雷达。

李想吐槽集度激光雷达“不符合行人碰撞法规”,所以该放哪儿?

劣势在于:首先如今车型上的保险杠大多为塑料材质,相当柔软,可以尽可能的在行人碰撞时,减轻对于行人的伤害,但这也就苦了车头上昂贵的激光雷达,保险杠可能保护不了激光雷达,小撞一下也可能需要高昂的维修费用。其次,激光雷达布置位置较低,容易被遮挡,对于前方远距离的探测,可能达不到预期效果,也容易被污浊物遮蔽,影响探测效果。

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还会有新方案,重在配合

以上,我们分析了目前三种常见的激光雷达布置方式的优劣势,激光雷达放哪里,取决于车企如何在平衡感知效果、外观美观程度、硬件成本、碰撞安全和维修成本这五方面之间的关系。其实我们现在看到的这些方式,还算比较保守的,既然每种都有优劣势,那也有可能今后出现集各家之所长的方式,比如在车头、机盖、车顶都布置上,全面增加冗余度。

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同时要强调一点,激光雷达只是自动驾驶感知硬件中的一种,不管放在哪里,数量多寡,都要与其他传感器和算法平台配合,同时每种方案的具体能耗都是要考量的,本文仅对激光雷达布置在不同地方的优劣势做出客观分析,至于其具体效果,还要具体问题具体分析,可以翻看之前的文章,又对于各家自动驾驶方案的详细分析。

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