《Velodyne激光雷达新品公布 满足5级自动驾驶需求》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2017-12-05
  • 11月30日,Velodyne公布其公司的最新产品VLS-128的详细信息。 这是目前为止Velodyne公司研发的最强大激光雷达,射程达到其前身的两倍,分辨率达到之前的三倍。

    Velodyne的首席技术官Anand Gopalan表示,产品的设计和制造是为了满足5级完全自动驾驶需求。这意味着,在任何情况下,它的性能都要可以与人类相媲美,甚至超过人类。VLS-128的有效距离长达300米的范围,能为自动驾驶系统提供难以置信的细节分辨,并且缩短做决定的时间。

    Velodyne目前是自动驾驶汽车激光传感器领先的制造商之一。VLS-128的探测距离再次升级,仍然以旋转扫描的方式工作,获得360°的水平环形视场。而其垂直方向的探测视角则为40°,并且采取了中间密集两头稀疏的排列方案,以在关键的探测区域获得更高的垂直角分辨率——0.17°(若均匀排列则为0.31°)。简单来说,就是像素更密,分辨得更清楚。这样的好处是,配合相关算法,能够在更远的距离就分辨出更小的障碍物或者行人。

    激光雷达是无人驾驶的“眼睛”

    激光雷达目前被广泛运用在各个领域,可以说是如火如荼。众多的汽车,机器人,测绘等众多行业都有应用。和摄像头这类的被动传感器相比,激光雷达可以主动探测周围环境。因为激光光束更加聚拢,所以比毫米波雷达拥有更高的探测精度。在自动驾驶汽车行驶过程中,激光雷达可以对周围环境实时3D建模。而且配合高精度地图运用激光SLAM帮助自动驾驶汽车定位,比单用GPS和惯导要更加精准一些。

    对于自动驾驶汽车而言,传感器激光雷达可以说是无人驾驶汽车的 “眼睛”。这种激光扫描仪,可以360度全方位地查看车辆周围发生的情况。举个例子,假设在我们面前远处有一个小小的黑色物体,无论是一张纸,一只蝴蝶还是一些轮胎碎片?自动驾驶车辆需要能够快速地看到这个物体,并迅速地作出判断,到底是要刹车还是变道,然后及时地反馈给系统,采取相应的措施。以一般上路车辆每小时70英里的速度行驶,留给车辆判断的时间其实是很少的,这就要求对激光雷达的识别速度非常高。

    远距离的识别能力对自动驾驶来说是至关重要的,没有它的话无人车只能在低时速状态下运行。如果能在200米的距离就识别出行人,那么在100公里时速之下,无人车也有超过6秒的时间完成驾驶决策到汽车刹停整个过程。这样高线束的激光雷达将显著提升无人车在高速状态的安全性。目前,在没有封闭道路场景下,各个自动驾驶公司的无人车运行速度都未超过50英里。

    当前激光雷达市场分析:竞争激烈 ,商业化有待进一步努力

    就目前的激光雷达市场来说,竞争可以说是相当激烈了。在上个月,NVIDIA宣称其电脑视觉系统已经准备好进入5级自动驾驶,英特尔也有类似的声音,也曾向媒体展示过他们的最新系统在路上看到和识别物体的能力。一些汽车制造商正在研发自己的激光雷达,甚至大多数汽车制造商正在转像Velodyne这样的供应商,希望建立自己的无人驾驶的汽车服务,与Waymo和Uber这样的公司竞争。

    在此前举办的底特律车展上,由前谷歌无人驾驶分部剥离出来的Waymo宣布,已将激光雷达的成本下降了90%以上。Waymo在7年前也已经开始花费重金持续在激光雷达技术上投入,目前已经有了母公司谷歌的地图资源,如果能同时掌握了激光雷达这个至关重要的传感器,在此基础上研究自动驾驶系统,那么它的竞争力可以说是上升好几个级别。但是由于原本的价格就很高,所以就算是下降90%,目前也很难满足激光雷达商业化的需求。

    激光雷达价格很高主要是因为繁琐的手工组装和调教阶段。目前Velodyne的生产线已经引入机械臂,在降低人工成本的同时,也大大地增加了产品的生产效率。加上技术上的突破,可以说现在激光雷达的成本已经在大幅度地降低。标杆归标杆,但距离真正的应用还有待进一步努力。对于许多整车制造企业来说,当下棘手的需求仍然是价格便宜、性能适中的激光雷达,以帮助实现L3及以下的自动驾驶功能。因此,竞争市场最激烈的,仍然是低线束(64线以下)的激光雷达,降低成本问题是关键。对于Velodyne的竞争对手来说, Velodyne车规级的128线激光雷达要到2021年才会推出,依然有抢占市场的机会。

    小结

    无人驾驶的浪潮滚滚而来,全球各大自动驾驶、无人驾驶研发公司都选择使用激光雷达。作为车辆的核心探测设备,不断地实现激光雷达的技术突破,我们离无人驾驶的美好出行梦想也将不再遥远!激光雷达现有的高昂售价,使得自动驾驶汽车距离量产还有些距离。除了Velodyne、IBEO、硅谷新锐Quanergy 、Waymo这样的一些国外雷达供应商之外,近几年来,国内思岚科技、大族激光、巨星科技这样的一些企业也开始崛起,相比较而言,在多线激光雷达上或许我们可以做出更多的努力。

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    • 人靠眼睛看路,无人车也是。激光雷达就是无人车的“眼睛”。 伴随自动驾驶的落地,原来主要用于三维扫描的激光雷达,成为自动驾驶汽车的必备,甚至决定着自动驾驶行业的进化水平。但在这个切中行业要害的领域,国货几乎没有话语权。 激光雷达不可取代 激光雷达是个传感器,自带光源,主动发出激光,感知周围环境,像蝙蝠通过超声波定位一样。 按照自动驾驶L1—L5的等级划分,L3及以下属辅助驾驶或低级别自动驾驶,L4、L5才算得上高级别自动驾驶甚至无人驾驶。目前的自动驾驶都处于L3以下阶段,毫米波雷达甚至摄像头都能够满足汽车的视觉需求,特斯拉就应用了前者。但要想发展到高级别自动驾驶阶段,受测距、分辨率、精度、信息全面性的影响,激光雷达不可替代。 激光雷达可以精准测距:通过获取激光打在物体上并返回接收器的时间,乘以光速即可获得。由于打出的每一束光都带有相对位置信息,激光雷达可以利用算法实时生成汽车周围环境的高清数字地图,进行目标跟踪和识别。国内主流激光雷达企业北科天绘总经理张智武向科技日报记者介绍,激光雷达的扫描精度高、没有畸变,毫米波雷达只知道前方有障碍物,并不能准确描述大小和形状。 激光数据是矢量数据,计算机可以分类、提取、处理,自动辨别车道线、挡车柱、交通标识牌、树木等,这也是其他传感器做不到的。 激光雷达常以线数区分,并通常设计为2的指数级,如4线、8线、16线、32线、64线及问世不久的128线顶级测试产品。线数是指激光发射光源数,16线产品有16个光源,以此类推。目前能上路的自动驾驶汽车中,凡涉及激光雷达者,使用的几乎都是美国Velodyne的产品。这家公司成立于1983年,位于硅谷,其激光雷达产品是行业标配,占八成以上市场份额。 “芯片化”才能瘦身降价 线数决定激光雷达的分辨率。激光雷达以旋转扫描的方式工作,一个光源扫一圈,得到一条360度的水平环形视线,这也是为什么无人车顶的“大花盆”都要不停旋转。光源越多,视线越密集,实时地图的分辨率越高。张智武以素描类比:素描由线条构成,线条越密,画越清晰。 最早的国产16线产品于2016年推出,目前最高40线。 制造多线数激光雷达,国内厂商普遍面临工艺繁琐的问题。以传统方式增加激光雷达线数就像拼接越来越宽的暖气片,造成产品体积成倍放大,同时极大增加量产难度。据激光雷达企业饮冰科技CEO金元浩介绍:“现有工艺条件下,提高线数需要增加印制电路板的数量,激光雷达的体积也会随之大幅增加。尺度和集成度必须兼顾。” 国外厂商之所以能做出64甚至128线的激光雷达,内部元件的芯片化起到决定作用:缩减激光雷达的体积、减少散热、有助于量产。 这需要容量大、传输速度快、信息处理高效的专用芯片。目前国内激光雷达企业一般购买德国osram发射器。对此,国内智能汽车研究专家黄武陵强调“核心芯片,尤其是发射器和探测器,国产化程度、抗干扰等方面需要提高”。 不同于手机芯片,接收芯片不追求单位面积晶体管数量最多,但对分辨率有更高要求。原来需求少,一年几万片,这两年风口突然转向高分辨率的高质量传感器,接收芯片生产工艺不成熟,技术能力不足。“激光信号的接收对集成度要求很高,原来做1×1的单点传感器,现在汽车对分辨率要求高,要1064×768。”金元浩说。按自主工艺生产这个分辨率的产品,与半块汽车前挡风玻璃大小相当,用起来不现实。因此,国货正在从分辨率没那么高的芯片起步追赶。 自主研发 备战量产市场 国内有研究所、激光雷达厂商正在自主研发发射芯片和接收芯片,但都处在初级阶段,产品尚未定型。“车载激光雷达是小众行业,近几年随着国内L2级自动驾驶的发展才有市场,行业技术储备不够,人力投入不足。”金元浩说。他所在的公司就在做16线激光雷达的发射芯片,但也是用低价产品抢占市场份额。 线数相同,不同产品的效果也不尽相同。据金元浩介绍,精度、稳定性、分辨率等参数与主流产品还有差异。尤其国产激光雷达的稳定性相对不足,汽车行业又对安全性要求极高,测试时间长,本来不大的市场,更难觅国货踪迹。 激光雷达贵,一在必需,二在紧俏。这是一个完全意义上的卖方市场。Velodyne 16线产品年初价格减半后仍达4000美元,百度智能车搭载的64线产品(也是目前市场适用的最高级)约8万美元,比一般汽车都贵。价格是无人车量产和商业化的拦路虎。 正因如此,国产激光雷达才要攻关。据张智武介绍,北科天绘的16线产品去年卖价5万元人民币,今年不到3万元,和Velodyne 16线的折扣相当,“一旦做出来,售价就腰斩”。议价空间之外,自动驾驶一旦从测试走到量产,激光雷达市场巨大,国货不能拱手让人。 新的技术方案也在出现,“激光雷达正往固态化方向发展,国内厂商需要抓住新的方向,与国外同行同步发展。”黄武陵说。相对于传统的360度机械旋转激光雷达,固态激光雷达基于电子部件进行数据读写,去除了机械旋转部件,是革命性技术。这条新赛道上,国内厂商可与国外同行站上同一起跑线。 (科技日报北京5月9日电)
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
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    • 为了使安全的自动驾驶能够成为现实,除了摄像头和雷达,还需应用第三种传感器技术。现在,博世首款适用于车规的长距离激光雷达传感器(光检测和测距)已进入量产开发阶段。激光测距技术对SAE定义的L3到L5级自动驾驶至关重要。博世新一代传感器同时覆盖长距离和短距离,并适用于高速公路和城市道路的自动驾驶场景。通过规模化量产,博世希望降低这项高精技术的成本,从而在市场上进行推广。“通过完善传感器产品组合,博世将率先助力自动驾驶成为现实。”博世集团董事会成员HaraldKroeger表示。 博世技术可满足自动驾驶不同场景 只有同时应用三种传感器,才能为自动驾驶的不同场景提供最高级别的安全保障。博世的研究已证实了这一点。开发人员调研了自动驾驶涉及的所有应用场景,包括高速公路辅助驾驶以及城市道路完全自动驾驶。例如,一辆高速行驶的摩托车在交*路口接近自动驾驶车辆,除摄像头与雷达之外,这时还需利用激光雷达来确保这辆两轮车能被准确检测到。在这种情况下,雷达可能很难检测出摩托车较窄的轮廓及其塑料材质的整流罩。而在强光照射下,摄像头也很难清晰地捕捉画面。因此,需要通过雷达、摄像头、激光雷达这三项技术形成互补,为驾驶者提供准确可靠的路况信息。 激光雷达在自动驾驶中不可或缺 我们可以将激光视为第三只“眼”:在激光雷达系统中,传感器发射激光脉冲并捕捉反向散射的激光。系统可基于光源返回的时间来计算距离。激光雷达具备高分辨率、远距离和视角广阔等特性。因此,长距离激光雷达传感器能有效识别路面上的石头等远处的非金属物体。这意味着车辆有足够的时间进行刹车、转向等驾驶操作。与此同时,车辆使用激光雷达,对包括探测器、激光发射器等在内的激光雷达系统部件提出了严苛的要求,特别是耐热性和汽车全生命周期内的可靠性。在开发激光雷达的过程中,博世凭借在雷达和摄像头领域的传感器和系统专业知识,能够保证三种传感器技术实现无缝衔接。“我们希望让自动驾驶变得安全、便捷和激动人心,从而为未来智能出行作出重要的贡献,”Kroeger补充道。博世长距离激光雷达不仅能够满足自动驾驶的安全需求,还能让汽车制造商将该技术融合运用到多种车型中。 人工智能让驾驶员辅助系统更安全 博世正引领驾驶员辅助系统与自动驾驶传感器技术领域的创新。多年来,博世自主研发和生产了百万件超声波、雷达和摄像头传感器。2019年,博世驾驶员辅助系统的销售额增加了12%,达20亿欧元。正是这些驾驶员辅助系统奠定了自动驾驶的基础。近期,博世的工程师们利用人工智能成功地优化了车载摄像头技术,将其提升至新的水平。该摄像头技术能识别物体,并将物体分为车辆、行人以及骑行者等类别,同时评估其运动路径。在拥堵的城市交通中,摄像头能迅速、可靠地识别和区分被部分遮挡或横穿道路的车辆、行人以及骑行者,并及时触发车辆警报或紧急制动。工程师们也在不断优化雷达技术。博世新一代雷达传感器即使在恶劣天气或糟糕的光线条件下,也能感知车辆的周边环境。实现这一性能的基础便是传感器的远距离探测范围、更宽的视场角和高角度分辨率。