RoboSense車規(guī)級MEMS固態(tài)激光雷達SOP版揭曉

2021年1月11-14日，受新冠疫情的影響，CES 2021首次搬到線上舉辦，RoboSense線上向全球受眾揭曉并展示了車規(guī)級MEMS固態(tài)激光雷達RS-LiDAR-M1 (以下統(tǒng)稱“M1”)的SOP版本，該產(chǎn)品計劃于Q2啟動定點項目量產(chǎn)交付。

從Demo到各個Sample階段，SOP前不同的產(chǎn)品節(jié)點對激光雷達結(jié)構(gòu)、硬件、軟件與測試驗證和可靠性均提出了不同階段的需求，對于車載激光雷達而言，任何新的平臺設(shè)計均需要幾年的時間才能從概念走向真正穩(wěn)定量產(chǎn)階段。

CES對RoboSense的特殊意義在于這個舞臺就像是對M1的“年考”：從2017年開始五年以來，RoboSense每年1月都會準時赴約，從概念階段的demo開始，逐年在這個世界級舞臺向受眾展示最新版本的車規(guī)級固態(tài)激光雷達M1。

通過五年的投入，經(jīng)歷五個大版本與數(shù)十個小版本的迭代，M1一步一腳印走往量產(chǎn)之路，終于推進到客戶項目交付階段。

M1自去年7月開始連續(xù)獲得全球多個量產(chǎn)車型定點合作訂單，其中首個定點來自北美車企。12月，M1樣件批量出貨給北美車廠，成為全球首款批量交付的車規(guī)級MEMS固態(tài)激光雷達。

作為大規(guī)模車規(guī)級量產(chǎn)最終交付版本，SOP版的M1終于進入完全鎖定階段。

硬件完全鎖定：

最“薄”的固態(tài)激光雷達

功耗完美滿足車規(guī)要求

體積越小，激光雷達越便于嵌入車身設(shè)計。作為一款嵌入前裝量產(chǎn)車的激光雷達，M1外形纖巧(厚度45mm,深度108mm,寬度110mm)，產(chǎn)品的厚度、體積極具競爭力。

2020年CES，RoboSense就已展示了同類在售固態(tài)激光雷達產(chǎn)品中最薄的激光雷達M1 B2版本(厚度50mm,深度120mm,寬度110mm)。

為了進一步幫助整車廠在整車設(shè)計方面爭取更大的自由空間，RoboSense精益求精。經(jīng)過反復(fù)論證，SOP版本再次實現(xiàn)體積壓縮，并完成了最終的硬件凍結(jié): 深度減少12mm，厚度減少5mm，整體體積減少19%。以車頂安裝為例，SOP版M1所帶來的燃油經(jīng)濟性損失/NEDC里程損失小于3%，相比于50mm厚度的B2版本，燃油經(jīng)濟性損失/NEDC里程損失降低25%以上。

另外，高溫工況及發(fā)熱給激光雷達帶來了一系列挑戰(zhàn)。激光雷達功耗越低，溫升控制越容易，整機壽命會更長久，對布置及安裝要求更加友好。同時，低功耗使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加簡潔，令產(chǎn)品成本及重量得以進一步降低。通過一系列措施，SOP版本的M1產(chǎn)品額定功耗控制在了15w以內(nèi)，平均溫升小于15攝氏度，充分滿足主機廠對車載產(chǎn)品能耗的訴求。

點云質(zhì)量鎖定：

不止停留在參數(shù)指標

測距方面，M1的最遠探測可達200m，150m@10%反射率，可以準確穩(wěn)定識別處于150米外的黑色車輛(車牌與車燈同時用黑布蓋住)。M1的近場探測能力同樣出色，即使是0.3米處的高反物體也能有效探測。

M1強大的測距能力，結(jié)合平均0.2°x0.2°分辨率，探測前方150米處的小轎車，依然可以獲得“4根線13個點”的成像，遠大于感知算法所需“2根線3個點”的檢測閾值。同時，M1支持雙回波功能，每秒最大出點數(shù)高達1,500,000點。

△SOP版M1實測純點云

參數(shù)指標只是檢驗激光雷達性能的“基本功”，在復(fù)雜交通駕駛場景中，存在諸如高反物體、近處障礙物、陽光照射、多雷達對射等極端工況，會給激光雷達點云質(zhì)量帶來極大的困擾。直接使后期算法產(chǎn)生誤判，進而導(dǎo)致事故。我們將這類情況也稱之為激光雷達硬件的“Corner Case”，如何系統(tǒng)性識別并解決這些極端工況的困擾，這考驗了激光雷達廠商產(chǎn)品性能的“上乘功夫”。

作為專注于激光雷達領(lǐng)域的“老兵”，RoboSense多年來就機械式的激光雷達與大量客戶進行了交互。六年來，RoboSense積累了各種商業(yè)化路測場景，通過大面積分析和系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，RoboSense研發(fā)了一系列解決此類問題的專利技術(shù)并成功導(dǎo)入固態(tài)車規(guī)級產(chǎn)品。以M1為例，我們極力從產(chǎn)品側(cè)消除業(yè)界棘手的難題，保障點云數(shù)據(jù)的安全可靠性。

●高反“鬼影”和“膨脹”

在實際駕駛場景，高反射率物體十分常見，比如交通指示牌，激光雷達對其反射回來的高強度回波非常敏感，容易在點云中形成“鬼影”和“膨脹”。

當(dāng)一個真實高反物體進入激光雷達視場的任一區(qū)域時，輸出的點云除了在該高反真實位置有成像以外可能在其他方位也會成像一個形狀大小類似“鬼影”。在不同場景中，不同類型激光雷達“鬼影”的行蹤可能各不相同。

“膨脹”現(xiàn)象通常表現(xiàn)為一個正常高反指示牌的點云輪廓會向四周擴散，成像出來一個比真實物體更大的點云形狀，且多出來的點云部分的反射強度表現(xiàn)會偏低。

●“吸點”和“空洞”

近場障礙物的探測能力在智能駕駛中的用處也非常明顯，比如在擁堵跟車(TJP)功能中，激光雷達的最近探測距離值越小，跟車距離可以縮得越短，被加塞的可能性就越小。

然而，中長距激光雷達探測近距離物體時出現(xiàn)的“吸點”(測距不準)和“空洞”(測不到)現(xiàn)象一直困擾著行業(yè)，在出現(xiàn)以上兩類問題的小區(qū)域通常會被設(shè)定為“盲區(qū)”，輸出的點云數(shù)據(jù)不建議使用。

M1通過光學(xué)系統(tǒng)與測距系統(tǒng)的優(yōu)化，將盲區(qū)縮減到0.5米，對于前車車牌之類的高反射率物體，盲區(qū)更是減少到0.3米，幫助智能駕駛系統(tǒng)合理控制與前方車輛或其他障礙物的距離。

從以上兩個點云圖對比還可以看出，SOP版M1測距精度高，地面點與墻面點平整且纖薄，實際測評中，SOP版M1的測距精度達到±3cm(1sigma)，可以精確地描繪環(huán)境物體的輪廓。

“空洞”描述的是激光雷達對于近場低矮障礙物的探測在從遠到近過程中“時有時無”的丟失現(xiàn)象。障礙物原始點云“時有時無”會讓感知算法難以連續(xù)跟蹤，這容易導(dǎo)致智能駕駛的急剎車或頻繁“減速加速”頓挫。

△對近場區(qū)域倒在地面的輪胎檢測，左邊點云出現(xiàn)“空洞”在25m處丟失，右邊SOP版M1在不同距離下準確檢出

●太陽光干擾

強烈的太陽光照射是激光雷達環(huán)境光干擾源中的重大影響因子，當(dāng)車輛面向太陽方向行駛的時候且激光雷達視窗也朝向陽光方向，如果處理缺乏經(jīng)驗，會導(dǎo)致激光雷達點云中出現(xiàn)明顯噪點。

RoboSense根據(jù)整車安裝位置和系統(tǒng)功能，采取了更優(yōu)的處理策略和光學(xué)設(shè)計，使得M1能區(qū)分環(huán)境光和激光雷達的發(fā)射光，無懼環(huán)境光干擾，極大降低了強烈的太陽光照射干擾。

●對射干擾

當(dāng)激光雷達相互之間靠得太近，不同雷達發(fā)射和接受脈沖容易被混淆，導(dǎo)致點云出現(xiàn)噪點。針對這種情況，M1采用了獨特的激光編碼加密技術(shù)，過濾其他激光雷達脈沖，實現(xiàn)抗多雷達對射干擾。

目前，M1的測距能力、測距精度、視場角、盲區(qū)等基礎(chǔ)性能的出廠檢測指標已對齊車企標準并完全鎖定，量產(chǎn)產(chǎn)品均按照以上性能指標批量出貨。

功能鎖定：

不止是硬件，更是一套完整成熟的解決方案

定義為車規(guī)級產(chǎn)品的M1，除了滿足性能要求，還充分考慮了車載環(huán)境適配要求和環(huán)境適應(yīng)性：如冰雪、泥土、沙塵、大風(fēng)、陽光暴曬、以及車載電子器件(包含激光雷達，毫米波雷達，遠程遙控模塊等)干擾等給傳感器帶來的影響。為了應(yīng)對以上的復(fù)雜場景，M1搭載了完善的配套功能，包括OTA升級、污跡檢測、智能清洗、智能加熱、性能檢測、電源管理、網(wǎng)路管理等。

同時，M1為OEM客戶提供完整的點云后處理方案：

更高標準的功能安全設(shè)計

安全是自動駕駛技術(shù)對人類的承諾，帶有功能安全屬性的激光雷達是保證駕駛者、乘客和行人安全的關(guān)鍵。Robosense始終將安全擺在第一位置，我們基于成熟高效的安全產(chǎn)品開發(fā)體系，從流程、組織架構(gòu)、安全和質(zhì)量保障方面確保自主知識產(chǎn)權(quán)的M1滿足功能安全管理要求，并最終通過了車企的嚴格審核。

在M1設(shè)計上，RoboSense嚴格遵守ISO26262技術(shù)安全要求，同時融合兩大安全可靠性需求至高的領(lǐng)域(航空航天和軌道交通)的故障安全理念和技術(shù)，實現(xiàn)了激光發(fā)射、接收、振鏡控制、點云處理、點云發(fā)送等各系統(tǒng)模塊的全方位監(jiān)控，安全機制覆蓋了安全相關(guān)器件的數(shù)千條失效模式，隨機性硬件失效指標小于10-7/h，完全滿足SIL-2和ASIL-B等級對于定性和定量的功能安全目標。

從安全機制角度，如果M1檢測到安全相關(guān)錯誤，將實時向智能駕駛系統(tǒng)預(yù)警，確保駕駛系統(tǒng)不會使用錯誤的感知信息，這也為全球車規(guī)級固態(tài)激光雷達領(lǐng)域樹立了首個安全里程碑。

人眼安全是激光雷達對于行人安全保障的首要任務(wù)。RoboSense通過光電技術(shù)的創(chuàng)新以及實時的功能安全監(jiān)控機制，在人眼安全與激光測距性能之間實現(xiàn)了完美的平衡，M1既滿足長測距要求，又符合IEC60825的人眼安全國際標準。目前，M1已通過專業(yè)測試機構(gòu)SGS的嚴格檢測，并獲得了Class1人眼安全證書。

滿足穩(wěn)定可靠性要求

RoboSense采用VDA6.3作為項目管控基礎(chǔ)，全面執(zhí)行IATF16949質(zhì)量管理體系及功能安全ISO26262標準，結(jié)合ISO16750等車規(guī)可靠性規(guī)范，為M1產(chǎn)品開發(fā)與驗證保駕護航。

M1的架構(gòu)按照車規(guī)級可靠性設(shè)計、所有器件均按照車規(guī)級相關(guān)標準要求選型。RoboSense按照ISO & AEC-Q等國際標準以及多家頂級OEM客戶要求，對M1展開一系列的可靠性測試，包括但不限于高壓水沖擊、碎石沖擊、高低溫沖擊、太陽輻射、EMC、化學(xué)防腐、鹽霧、高低溫濕熱等測試。

目前，M1已通過多項可靠性測試，所有測試樣品累計測試時間已超過30萬小時、運行最長的樣機已經(jīng)持續(xù)運行超過700天、路測總里程超過80萬公里。在RoboSense與各方合作的努力之下，M1將成為全球首款完成車規(guī)級可靠性認證的高線數(shù)激光雷達產(chǎn)品。

理想之船已加速前進

目標是自動駕駛的“星辰大?！?/p>

隨著全球主機廠紛紛宣布前裝激光雷達上車，車規(guī)級高性能激光雷達量產(chǎn)時間已經(jīng)非常迫近。

成為自動駕駛時代的先行者，激光雷達必須要邁過三道坎：性能、可靠性與量產(chǎn)。

目前，M1性能已完全滿足頂級OEM對激光雷達的需求，并在硬件體積、功耗和點云質(zhì)量方面進行鎖定，通過了幾十項穩(wěn)定可靠性測試，且批量出貨給北美車企、自動駕駛卡車公司等定點客戶。

RoboSense將持續(xù)為全球合作伙伴打造場景適應(yīng)性的智能激光雷達產(chǎn)品，通過與合作伙伴共同開發(fā)、訓(xùn)練和打磨，以獲取更多場景數(shù)據(jù)并應(yīng)用于技術(shù)的提升，提供更貼合場景需求的激光雷達產(chǎn)品及解決方案，賦能智慧城市的每個角落，推動自動駕駛及高級輔助駕駛乘用車、商用車，物流車，機器人，公共智慧交通、車路協(xié)同更穩(wěn)健更迅速地實現(xiàn)規(guī)模化商用，全力升級人們未來生活和出行方式。

原文標題：RoboSense車規(guī)級固態(tài)激光雷達SOP版揭曉，Q2啟動定點項目量產(chǎn)交付

文章出處：【微信公眾號：MEMS】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq