冲破技术路线之争,未感科技用“先进物理层算法”践行高端激光雷达使命

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MEMS 3月19日

伴随全球范围内激光雷达公司密集IPO上市,激光雷达一时间成为了整车企业争相争夺的战略资源,2021年因此被称为激光雷达量产元年。目前,已有多家整车企业宣布通过投资、合作等方式布局激光雷达。然而,市场对激光雷达的技术路线并没有形成相对共识,激光雷达在扫描方式、调制方式、脉冲成型、光学接收、探测方式、激光波长等维度均存在多种方式,可组合出数十种不同技术路线,各有优劣,难判高下。在技术路线之争下,下一代自动驾驶激光雷达供应商未感科技在上述维度之上提出了一个新维度——先进物理层算法,这或许能够为激光雷达量产道路上由技术路线不清晰带来的不确定性提供一个新思路。

据麦姆斯咨询报道,3月17日,在慕尼黑上海光博会的新品发布演讲中,未感科技CTO陈浩博士对先进物理层算法在激光雷达中的技术优势进行了讲解。目前,依托先进物理层算法,未感科技已经研发出最远探测距离大于500米的激光雷达产品,并且发布了一款新的产品——暴龙TREX LIDAR,这是是一款具备500米长距探测范围和垂直100线高分辨率的车规级三维激光雷达。

使命:做长距离探测和高分辨的高端激光雷达
《智能网联汽车技术路线图2.0》提出,到2025年,L2和L3相当的部分自动驾驶(PA)和有条件的自动驾驶(CA)的汽车销量占比将超过50%,高度自动驾驶(HA)开始进入市场,作为自动驾驶关键应用的激光雷达也随之进入爆发前夜。
事实上,激光雷达并不是一项新技术,在作为自动驾驶关键技术之前,已经广泛应用于扫地机器人、仓储机器人等领域。这些早期激光雷达的特点是测距距离比较近(几十米)、探测场景比较简单、垂直分辨率多为单线。因此从性能上,可以称其为低端激光雷达。

与之相对,自动驾驶的场景复杂、测距远,早期激光雷达不能满足其要求,于是,未感科技在此基础上定义了“高端激光雷达”。陈浩解释道:“在性能上,高端激光雷达首先要具备500米的长距离探测能力,因为对于自动驾驶而言,更远的探测距离意味着更早发现目标物,拥有更充裕的时间做出应对,从而提供安全保障;其次要具备高分辨率,未感科技认为L4级自动驾驶对于激光雷达的垂直分辨率要求至少为100线,足够的垂直分辨率才能为后端系统提供远距离目标物的细节。长距离探测和高分辨率是未感科技激光雷达的目标。”

陈浩认为,高端激光雷达相当于“眼睛”,要求看到的东西是“对”的。除了自动驾驶之外,激光雷达作为核心部件还会有更广泛应用场景,例如测绘测量、高精定位、路况建模等各种复杂场景。

路径:先进物理层算法
那么如何才能研发出“高端激光雷达”呢?陈浩表示,一个完整的激光雷达可以分为四个部分——处理、发射、扫描和接收。每个部分都存在不同技术路线,排列组合下来,会形成更多技术方案,哪种方案是最优解?没有统一标准,“各个公司都在摸索阶段,将来如何选择还是要根据市场需求,也就是面对特定的场景,选择不同的方案。”
面对繁多的技术方案,未感科技则另辟蹊径。团队发挥自身优势,跳出不同维度的排列组合,提出了先进物理层算法——在点云数据的距离解算之前做算法。陈浩表示:“这是一个新的维度,因为它不是处理激光雷达探测到的点云数据,而是在计算点云数据的距离之前预先处理,提高远距离或低反射率目标情况下的微弱反射回光的信号质量,从而提升激光雷达的最远可探测距离,改善激光雷达对恶劣天气以及强光照的容忍度。”
未感科技之所以能掌握物理层算法并将其应用于激光雷达,是因为核心团队来自光通信领域。据介绍,未感科技的核心技术团队来自华为、中兴和富士通,毕业于北大和清华的相关专业,在光电、算法、通信等领域累计发表了100多篇学术论文,拥有国内外发明专利30余项。先进物理层算法借鉴了在“光通信”和“雷达”领域已经成功商用的物理层信号处理技术。先进物理层算法能够探测到更远距离传来的信号,同时改善恶劣天气、强光照射等极端情况下的探测性能,这是因为其中包含两个关键算法单元:尖刺消除单元经过设计可以保证多路径上的尖刺干扰不同,同时有效回波信号是已知的,从而区分尖刺干扰和有效信号,消除干扰影响,使得微弱的回波信号能够被探测到,最终提升激光雷达的探测范围;去背景光噪声单元利用不含有效回波信号的探测器来估计背景光噪声,再从含有有效回波信号的探测器的输出里减去背景光噪声,同样也使得微弱信号被探测到,提升最远可探测距离。

实践:发布新一代高性能、低成本三维激光雷达
基于先进物理层算法,未感科技为市场提供了一款波长905nm、垂直线数16线、水平360°视角的机械式激光雷达,已实现量产,这款激光雷达的突出优势就是远距离探测,其对低反射率目标的探测距离可达400米,最远探距超过500米。
据介绍,目前国内外用于自动驾驶的激光雷达探测距离规格大多是200米,在雨雪、雾霾等天气条件下,探测距离会衰减为数十米。因此,要想让实际探测距离保持在200米以上,其规格至少要做到500米。

本次发布会上,未感科技还发布了暴龙TREX LIDAR,是新一代高性能、低成本、可大规模量产的三维激光雷达。它延续了SF-16-400激光雷达的500米长距离探测范围,在技术团队的创新光机设计下,这款激光雷达还具备100线高分辨率。
同时,在目标反射率低至10%的情况下,暴龙TREX LIDAR的前向探测距离超过300米。据了解,华为在2020年发布的一款轰动业界的96线中长距激光雷达,在目标反射率低至10%的情况下,其前向探测距离为150米。
暴龙TREX LIDAR样机将于今年年中提供,主要面向自动驾驶的前端市场,量产价格500美元左右。

 

2021年7月4日 19:21
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