自动驾驶传感器技术出新,激光雷达或退出历史舞台?

100000+ 2019-06-06 12:31 ***电子报

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特斯拉首席执行官埃隆·马斯克在公司***自动驾驶******上炮轰了激光雷达作为自动驾驶汽车传感器***技术局限:“这是一项***极其昂贵,且毫无用处***技术。”该言论一出,业界哗然,毫米波雷达、视觉***(***头)和激光雷达这三大自动驾驶传感器******地位要被改写?


自动驾驶需多传感器融合应用


一台自动驾驶汽车***安全行驶,需要完成三个必须而关键***步骤:首先是感知阶段,即获取和收集外界环境和车辆自身***工况***;***,进入决策阶段,发出行驶指令,主要依赖各种控制芯片***云端算法;最后是执行阶段,将前端决策完毕***车辆信号“付诸行动”。可见,感知阶段是自动驾驶汽车安全行驶***初步保障,犹如汽车***“眼睛和耳朵”。


由于道路环境和车辆行驶***工况复杂多变,单一***能***传感器无法满足驾驶过程中实时变更***车辆***。安森美半导体智能感知部全球市场及应用工程副***易继辉表示,传感器融合(包括视觉***、毫米波雷达和激光雷达)和传感器***深度感知是自动驾驶汽车感知***未来***发展趋势。


视觉***(***头)可以通过丰富***成像***进行各类识别运算,比如车道、行人和物体,还有停车场***横杆以及交通标识等,但在远距离成像及速度测定方面适应***不足。毫米波雷达是通过发***毫米范围***电磁波来确定障碍物***距离、速度和角度,免受雨雪、尘、雾等恶劣环境影响。由于受制于波长和尺寸******,毫米波雷达分辨率过低,且对于静止***物体和运动***非金属物体都不太敏感。激光雷达探测精度在三者中最高,可达到毫米级。它具有雷达***测距能力,探测精度和分辨率又高于雷达,具有***头***感知能力,又可以不受***条件******。而缺点是成***高昂,且容易受到极端气候及烟雾粉尘***影响。


激光雷达能否被取代?


近年来,激光雷达成为业界备受争议***焦点。由于其高精度、高分辨率和高稳定***,几乎所有自动驾驶汽车厂商在过去几年间都无法回避激光雷达,这使得激光雷达几乎***了传感器市场,器件***居高不下。因此,部分企业选择降低激光雷达***成***以实现盈利。谷歌自动驾驶公司Waymo***之后做***第一件事,就是努力降低激光雷达***成***,从行业标准***7.5万美元降低90%。然而,盲目降低成***也会带来很多问题。据了解,有***企业为了降低整车***,采用了更便宜***固态激光雷达,结果带来了新***问题。该雷达无法实现360度转动,难以探测背后***情况,要辅助安全驾驶还需引入新***传感器,在经济效益上并不可行。


为减少激光雷达部分***成***支出,以特斯拉为代表***一些汽车企业***脆将激光雷达拉进黑名单,***出其他技术路线。记者从特斯拉官网了解到,一辆特斯拉***标配共有8个***头、1个77GHz***毫米波雷达和12个***雷达。赛迪顾问汽车产业研究中心总经理鹿文亮表示,虽然特斯拉汽车***配置列表中未见激光雷达***身影,但特斯拉会努力将其他传感器做得好一些,同时要配合算力较为强大***后端传感芯片和处理芯片。


由此可见,马斯克***“激光雷达***论”出现在当下这个时间节点并非偶然,传感器***确到了该重新思考方向***时候了。北京理工雷科电子***技术有限公司汽车雷达事业部总经理金烨在接受《***电子报》记者采访中表示,降低激光雷达***成***还需要时间。在研究机构中,激光雷达短期内还会是主要***环境感知传感器。然而,对应于以经营为目******企业,避开激光雷达而选择其他技术路线将成为趋势。


鹿文亮表示,未来***自动驾驶汽车传感器有三条路可走:一是将传感器端(视觉***、毫米波雷达和激光雷达等)***能做强,相应降低决策端***算力要求;二是用外部网络实现对自动驾驶***统筹控制,未来,5G网络将为车联网提供更强***技术基***,但短时间内还难以实现;三是彻底回避激光雷达,将***头、毫米波和***雷达等其他传感器融合应用,前端传感器探测精度不足等问题,将由决策端算力更强***芯片来弥补。


金烨表示,如果未来激光雷达成***可以下降到千元数量级以下,那么它成为无人驾驶核心传感器***可能***就会大大增加。然而,降低激光雷达成***成为最大***。特斯拉似乎早已彻底放弃使用激光雷达,试图通过多***头方案采集数据,再借助还原实际环境***模拟器来训练神经网络,通过智能视觉实现车辆对交通道路状况***“认知”,只是可***程度难以下定论。


提升传感器***能是发展自动驾驶必经之路


无论自动驾驶传感器技术走上哪条路,提升视觉***、毫米波雷达、激光雷达等器件***能都是“基******”。首先,先进、智能***视觉***是保障自动驾驶汽车安全行驶***核心部件,提升视觉******可******尤为重要。易继辉表示,自动驾驶对视觉类传感器***智能化(像素、理解和判断能力)提出更高要求。


特斯拉自豪于其自动驾驶机制,很大程度上是由于视觉器件玩得不错。据了解,其视觉器件总共有8个鱼眼、正常和长焦***头:包括应用于汽车后部***倒车***头、前方***三目***头和两侧各两个***侧视***头,侧前视和侧后视相互重叠可避免产生视觉盲区,基***可以保障Tesla***L3级别***变道、合流、出高速等***能。


九三学社***科技委副主任、***传感器与物联网产业联盟副理事长郭源生表示,目前***头在动态范围和近红外灵敏度等指标方面,还有很大***提升空间,单车需要更多***能更佳******头。金烨表示,多目立体***头是未来传感器视觉******发展趋势,它有望融合激光雷达和***头***优势,既具有激光雷达***高密度距离点云直接提取障碍物并精准测距***特点,又具备了视觉识别与机器学习***能力。


其次,更多***信号处理算法和新制雷达技术将被移植到毫米波雷达******中,提供更加灵敏***探测障碍***感知***。郭源生表示,近年来,汽车中应用***毫米波雷达模组包含了多个基于不同工艺***芯片,是相对比较笨拙******,且成******较高。为了追求更小尺寸和更低成***,各国正在致力于研发多***能元器件整合与集成、标准化通用***雷达芯片组。


易继辉表示,SPAD技术(单一光电雪崩二极管)将与毫米波雷达结合,有望帮助毫米波雷达大幅度提升感光倍数。在此基***上,金烨还表示,毫米波雷达***未来发展方向将是***点云雷达,以低廉***获得高分辨点云成像能力,逐渐取代激光雷达,***更多***应用场景。


最后,若将激光雷达***精准探测能力、高分辨率等***能进一步提升,甚至与其他传感器件******能进一步结合,激光雷达有望***更加复杂***自动驾驶环境以及其他更具******应用领域。易继辉表示,图像传感技术可助力激光雷达******。据悉,上海理工大学***研究人员近***研发出一种基于激光雷达***新型感知***,能够在烟雾弥漫***城市环境中拍摄45公里(28英里)以外***物体。该技术使用单光子侦测器,结合独特算法,将最稀疏***数据点“编织”在一起,生成超高分辨率***图像。新***激光雷达视觉技术明显提升了衍******极限能力,有望为超远距离内***高分辨率、快速、低***耗***3D光学成像开辟新领域。


此外,激光雷达还亟须解决器件成***过高***问题。易继辉表示,业界已研发出可以替代传统机械式激光雷达材料***新型硅片技术,新技术可大幅降低激光雷达***器件成***,有望将其成***控制在几百美元之内。


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