你還記得多年前科技圈那句狂言嗎?說搞激光雷達的都是傻瓜,放著成熟的視覺方案不用,偏折騰貴又難用的新東西,純純瞎耽誤工夫。結果才短短幾年,這話早就成了圈里的笑談,激光雷達不但沒涼,反而殺進了各行各業,現在更是成了智能汽車圈的香餑餑。
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激光雷達測距離的邏輯其實很簡單,核心就是ToF飛行測距法,說白了就是算激光跑個來回的時間,乘以光速再除以二,障礙物離車有多遠,一下子就能算準。只測單個點肯定沒用,想要拿到整個周圍環境的完整三維信息,就得不停調整激光的發射角度。
最早的激光雷達思路特別粗暴,直接把一堆激光器塞進圓筒,讓整個裝置瘋狂旋轉,掃一圈就能拿到一圈的點數據。可這種設計缺點太扎眼,一套下來動輒幾十萬,普通家用車根本用不起。而且天天轉的機械結構很容易磨損出問題,車頂頂著個大圓筒樣子也丑,很快就被行業淘汰了。
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既然轉整套裝置太麻煩,工程師換了個思路,把激光器固定住,靠反光鏡改變激光方向,這就是現在主流半固態激光雷達的核心邏輯。最早的半固態方案用六棱柱反光鏡旋轉,激光打在鏡面上就能實現水平掃描,垂直方向還是得多排激光器配合才行。
后來有工程師改成雙鏡架構,旋轉的轉鏡管水平掃描,另一個振鏡管垂直角度調整,就跟老式CRT電視逐行掃畫面一樣,只用單個激光器就能覆蓋整個視場范圍。還有更輕巧的方案,就是用MEMS振鏡代替復雜的大機械結構,靠電流控制鏡子小范圍偏轉,就能精準調整激光方向。
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不過單顆MEMS振鏡的偏轉角度有限,得要多顆配合才能覆蓋足夠大的掃描范圍。除了反射方案,也有人用棱鏡折射原理做掃描,或是調整激光頻率改變折射角度,可這些方案要么掃描不均勻,要么還是離不開額外機械結構,說到底都屬于半固態范疇。
想要徹底甩掉機械結構,還得靠全固態激光雷達。比如光學相控陣方案,通過控制多束激光的相位差,利用光的干涉直接改變發射方向,可相干干擾的問題到現在都沒法完美解決,離大規模量產還有不小的差距。
另一種Flash方案更像拍照,一次性發射整個面的激光,用陣列接收器一次性接收數據,連掃描步驟都省了,可一直沒做好成本和分辨率的平衡,至今也沒能大規模上車。
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視覺方案已經用了上百年,很多人搞不懂為啥非要折騰激光雷達。其實不管是人眼還是攝像頭,都有天生的缺陷,暗光環境看不清細節,逆光或是進出隧道會被強光晃瞎,判斷距離也不夠精準,跑高速的時候很容易引發追尾事故。
激光雷達自帶發射光源,完全不受環境光影響,天生就能精準測距,剛好補上了視覺方案的所有短板。不過過去激光雷達最大的痛點就是分辨率不足,主流機型在100米外的點間距都有0.26米,一只狗子大小的物體只能反射出幾個點,根本沒法快速識別,高速行駛根本來不及反應。
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華為推出的896線激光雷達,直接把縱向分辨率拉到了行業新高度。比之前主流的192線提升了四倍,100米外的垂直點間距縮小到了6厘米,就算是手機大小的物體都能被精準探測到。這還不是它最核心的亮點,真正的殺招是雙光路一體雙焦架構。
這套架構其實借鑒了人體的工作邏輯,把高清長焦和廣角兩套光路集成在了同一個雷達里。長焦部分的視場角更小,橫向點密度更高,相當于把算力集中在視野中心區域,做出了類似人眼黃斑區的高分辨率效果,55米外都能看清小狗搖尾巴。
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官方給出的對比數據最直觀,老款192線雷達只能在100米外識別30厘米的小目標,高速上車速最多只能控制在80公里每小時。華為全新的896線雙光路雷達,能在120米外識別14厘米的小目標,高速車速可以拉到120公里每小時,完全符合國內高速的限速要求。
暗光環境的性能差距更明顯,老款192線只能在42米外識別低反光物體,華為這款雷達的識別距離直接達到122米,完全覆蓋了夜間高速行駛的安全需求。之前放出的現場實拍演示沖擊力拉滿,無路燈的高速路上,車輛以120公里每小時行駛,旁邊停著大卡車,路面散落著各種障礙物。
路錐、紙箱、橫躺的輪胎甚至趴在地上的靜態小狗,搭載這款雷達的車輛絲滑變道避開了所有障礙,全程沒有任何卡頓。這其實意味著,圖像級激光雷達的時代真的來了。當激光雷達的分辨率接近視覺效果,再和視覺、毫米波雷達融合,汽車的環境感知能力就能遠超人類眼睛。
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智能駕駛的核心從來不是復刻人類開車的方式,而是拓展人類感知的上限。當年被全網群嘲的“傻瓜技術”,靠一代代技術迭代成了智能駕駛安全的標配。未來的每一輛智能汽車,估計都會用上多傳感器融合的方案,在極端路況下給駕駛員守住安全底線。
參考資料:中國汽車報 華為896線激光雷達賦能智能駕駛
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