华为推出Limera激光视觉一体雷达,共光路光学架构,听起来更复杂的设计,究竟有没有用,优缺点分别是什么?成本高吗?为何15万级的车就能搭载。

传统雷达的缺点是什么?
传统的辅助驾驶,大多依赖于激光雷达与摄像头的协同工作。简单来说,摄像头是一位画家,擅长捕捉丰富的色彩、纹理和细节,生成我们人类熟悉的2D平面图像。优势是信息量大,但缺点是它没有距离感,无法直接判断物体离你有多远。

激光雷达则是一位测绘师,通过发射激光束并测量反射时间,直接生成周围环境的3D点云数据。优势是测距准,不受光照影响,但缺点是点云稀疏,缺乏颜色和纹理信息,看不清物体是什么,比如到底是石头还是纸箱?所以画家和测绘师结合,就能辨识周围的真实环境。

但让一个画家和一个测绘师协同工作,并不是一件简单的事情,摄像头和激光雷达不仅安装位置不同,一个在挡风玻璃内,一个在车顶,采样的频率和触发时间也存在微小差异。这就导致系统拿到的2D图像和3D点云在时间上是错位的,好比给运动中的物体拍了两张不同时间的照片,然后强行叠加。为了对齐,算法需要进行复杂的时间戳同步。

Limera的优点是什么?
为了解决传统激光雷达的问题,华为乾崑研发了激光视觉Limera,采用共光路光学架构,Limera内部,激光雷达的接收光路和摄像头的成像光路,共用的是同一套镜头和光学系统。外界的一束自然光和激光雷达发射后反射回来的激光,同时进入这个共用的镜头。在镜头内部,有一个精密的分光器,将两束光智能地分开,一路引导至图像传感器生成2D彩色图像,另一路引导至SPAD探测器生成3D点云。

同一个镜头、同一个瞬间,生成的2D图像和3D点云是天然对齐的,数据融合更简单。同时共光路设计让激光雷达能充分利用摄像头的长焦光学系统,Limera可以看清近处的物体,也能看出远处的小物体,比如A4纸大小的物体,可以在115米外看到。

还有一个就是Limera的体积缩小,足以集成在汽车的风挡玻璃内侧,比如深蓝S07搭载后,无需在车顶做一个鼓包,保持了和更低的风阻,也降低了噪音。

那么短板是什么?
Limera本质上是固态激光雷达,虽然小巧,可以塞到车内部,但探测距离、视场角和分辨率这些硬指标上,固态雷达目前仍普遍不如半固态雷达。半固态舱内雷达,比如禾赛ET25探测距离可达250米,而Limera覆盖范围不超过150米。

把激光雷达放在挡风玻璃内侧,激光束必须穿透一层玻璃。普通车窗玻璃对905nm激光的衰减率可达30%-50%,原本能探测200米,穿过玻璃后可能只剩100米。这意味着车企必须为这套系统定制车窗玻璃,减低反射率、提高透光率,增加了整车制造的复杂度和成本。

所以Limera目前对应的方案是华为乾崑ADS Pro增强版,支持高速领航和城市车道巡航辅助,但不支持城区点到点领航辅助,深蓝S07搭载Limera的版本,无法达到外置高线程激光雷达的功能。

当然,还有一个需要注意的地方,那就是多个传感器冗余更安全,比如激光雷达+毫米波雷达+摄像头,一个失效还有别的。Limera方案将激光雷达与摄像头合二为一,如果这个共光路模块出现故障,两种感知能力会同时受损,系统冗余度降低。
选车侦探观点:华为Limera的出现,开创了一种传感器的新思路,不仅更小巧,成本也低于传统的外置激光雷达,在15万级的车上就能体验到,在辨别小物体和短距离范围内有天然优势,藏在车内,降低风阻和风噪,但另一方面,远距离识别能力依旧不如传统的外置激光雷达,是一种折中方案。
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