【汽车与环境】法雷奥顾剑民:自动驾驶所需的车规级激光雷达及感知融合

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9月20-21日,由中国人才协会汽车人才专业委员会指导,国家特聘专家汽车组及盖世汽车主办的"2019(第七届)汽车与环境创新论坛"隆重举办,论坛以另一六个 主论坛加六个平行论坛的形式,携百名行业权威嘉宾,并肩探讨中国汽车产业在转型升级的新形势和新常态下,整车厂与零部件企业协同创新、升级做强、并肩应对严峻市场和产业变革挑战之发展路径。以下为法雷奥中国CTO顾剑民演讲内容实录:



法雷奥中国CTO 顾剑民

我们都上午好!

今天我演讲的主题是《自动驾驶所需的车规级激光雷达及感知融合》,主要跟我们都分享一下法雷奥在开发激光雷达过程当中所做的工作,也顺便来解释一下为哪此我们都认为自动驾驶都要要有激光雷达,怪怪的是L3以上的自动驾驶,而这里会提到另一六个 感知的融合将会感知冗余的概念。

在现在现在开始完后 ,我估计并都要所有的嘉宾都对法雷奥熟悉,法雷奥是一家总部在法国巴黎的全球汽车零部件及系统集成供应商,即Tier 1供应商。我们都的产品有所以,即使您对法雷奥蒸不烂 悉,您驾驶的汽车当中肯定有法雷奥的产品。将会法雷奥是另一六个 上市公司,它的年报当暗含所以的数字,其暗含另一六个 数字是13%,是指法雷奥把每年主机厂销售额的13%重新投入到研发。将会我们都对汽车行业熟悉搞笑的话就会知道,四种 数字是非常高的。为哪此要投入没法多的人力物力财力到研发,很大的导致 在于现在的汽车行业正在经历前所未有的变革,是改变整个行业的三大技术变革,首先是电气化,其次是自动驾驶,再是数字化移动出行。

人类驾驶首好难用眼睛耳朵来感知付近的环境,汽车自动驾驶也是一样,它要用传感器来感知付近的环境。我非常高兴的跟我们都分享,法雷奥是行业内提供传感器种类组合最全面的供应商,我们都可不可不都还可不可不可以提供超声波传感器、摄像头、毫米波雷达以及激光雷达,我希望 哪此传感器都要将会量产的。

目前,行业内大要素的专家都认为要达到L3将会L3以上的自动驾驶,都要使用激光雷达。

激光雷达对L3及L3以上自动驾驶的重要性

在自动驾驶分级L0到L5中,我们都认为,目前挑战最大的是从L2到L3的曾经 另一六个 跨越,导致 有所以。首先是将会我们都现在将会量产的在路面上跑的车辆搭载的大多是L2或L2以下的系统,包括特斯拉和沃尔沃。严格意义上讲L2都要自动驾驶,它可是我驾驶辅助而已。L3是人机共驾,从L2到L3,这是另一六个 很大的跨越。这上边有所以导致 ,有技术上的、性能上的,都要鲁棒性的要求,还有验证方面的,从L2到L3并都我我太久 们都想象的稍微增加许多验证工作量。

而当中,还有另一六个 非常重要的导致 是冗余性,用另一六个 形象的移觉来讲,冗余可是我另一六个 安全备份。给我们都看一张图,这张图暗含两类传感器,是L2系统常用的摄像头和毫米波雷达。它们是互为补充的,即一类传感器在某个性能上边都要很强搞笑的话,另外一类传感器正好可不可不都还可不可不可以来补充,起到互补的作用。但我们都没法所谓的冗余,当一类传感器告诉你不安全,而另外另一六个 传感器告诉你安全,那你到底应该相信谁?甚至在四种 情形下另一六个 传感器都告诉你是安全的,就像刚才朱老师演讲中提到的特斯拉那起事故,它的毫米波雷达探测出清扫车了,但它无法挑选到底是路边的另一六个 金属物还是清扫车,将会误报将会引起许多的安全隐患,所以特斯拉在这起事故当中就没法刹车。

四种 对于安全来说是另一六个 很大的间题,将会要达到L3以上的自动驾驶,那该为甚办?L2系统可不可不都还可不可不可以要求驾驶员始终把手塞进 方向盘上边,眼睛注视前方,嘴笨 L2系统是用驾驶人的眼睛作为感知的冗余将会作为视觉的备份。

所以从四种 道理来讲搞笑的话要达到L3,你都要有第三类的传感器来帮助你达到感知的冗余,这可是我为哪此我们都认为L3以上的自动驾驶都要使用激光雷达的另一六个 导致 。

当然相比摄像头、毫米波雷达,激光雷达有所以许多的特点将会优点,这里我们都可是我列了其中哪2个。比如说它可不可不都还可不可不可以比较精准的判断前方的路面上出先的障碍物,比如说在1000米以外出先了另一六个 箱子,判断四种 箱子是是不是在与你同每根车道内,四种 是非常重要的,将会要用来判断你是都要要刹车,将会是都要要换道来躲避四种 障碍物,将会什么都没法同每根车道内那我我太久 不管它。所以,这是毫米波雷达所不可不可不都还可不可不可以否判断的。将会哪此特点和优点,激光雷达可不可不都还可不可不可以起到真正的感知冗余功能。

在2017年的11月份,法雷奥在行业内第另一六个 推出了量产的车规级的激光雷达,我们都叫SCALA激光雷达,搭载在当时上市的全新奥迪A8,它安装的位置是在发动机进气格栅的下方。随着奥迪A8的上市,我们都得到了所以第三方的认可和媒体的好评,在2018年底特律车展,SCALA雷达荣获了美国汽车新闻的PACE Award,即“优秀供应商杰出贡献奖”,这是在行业内对零部件供应商的特殊荣誉。

我们都的SCALA激光雷达不止装配另一六个 车型,奥迪A8上市完后 ,上边奥迪的A6、A7、Q7、Q8车型都要搭载。相比A8,上边哪2个车型的激光雷达安装的位置稍微怪怪的改变,从发动机进气格栅的正下方移到了右上边。将会它也要搭载毫米波雷达,为了美观,左右一边另一六个 做成对称的,我希望 位置布局有另一六个 改变。

我们都的SCALA激光雷达是行业内第另一六个 量产的车规级激光雷达,也是到今天为止唯一的另一六个 量产的车规级激光雷达。

SCALA激光雷达的性能是为甚样呢?它安塞进发动机进气格栅的下方,前向的水平视角是145度。它的探测距离,车对车最远可不可不都还可不可不可以达到21000米。它可不可不都还可不可不可以在白天将会黑夜不受光线的影响,探测出静止将会运动的障碍物。一般来讲AEB测试中最难的是探测出前面静止的汽车将会是许多障碍物,而激光雷达都可不可不都还可不可不可以探测出。

为甚法雷奥极光雷达的开发要七年之久?

我们都将会会好奇SCALA激光雷达是为甚开发出来的。首先这是另一六个 非常长的历程,我们都要须以为激光雷达很容易做,将会从时间上讲搞笑的话,它真正的开发现在现在开始2010年。当时是跟Ibeo的独家合作协议,现在现在开始了概念的开发。从2010年概念开发到工业化,老会 到2017年11月随着奥迪A8正式量产上市,经历了七年,所以七年磨一剑,用来移觉开发另一六个 激光雷达真的是不容易。

这里有所以工作,我们都会好奇为哪此要没法长时间,我们都列了许多工作内容,还都要所有的。我我太久 量产另一六个 传感器将会激光雷达搞笑的话,首好难做感知性能、体积尺寸和成本之间的平衡,将会我们都要量产搞笑的话一定要找到这三者之间适当的折衷方案。

四种 是量产的车规级的激光雷达,都要设计可不可不都还可不可不可以够方便布置安装,我们都的OEM客户不将会接受另一六个 架在车顶的像花瓶一样的激光雷达,将会这没法通过造型的评审。所以你都要体积足够小,我太久 可不可不都还可不可不可以安塞进车内不被发现的位置上,最后当然还有成本,这是除了性能以外所要达到的另外另一六个 非常重要的指标。而在性能上边,水平视角,还有分辨率和探测距离,这另一六个 主要的性能又是互相矛盾的,所以你又要平衡将会折中这另一六个 性能,找到最优的组合,这也是性能开发当中首先都要关注的间题。

刚才将会讲到我们都都要把激光雷达无形的集成在车身设计中,满足整车的造型设计的要求。还有另一六个 挑战是车规级的激光雷达都要满足温度和机械振动冲击下保持所需的高机械精度,车规级的激光雷达不将会要求车辆只在好天气或平缓的道路上驾驶,所以你都要缺乏低温试验,过振动冲击试验,过强化耐久试验等等,哪此都要都要跟整车一样过严格的车规级的测试。

从2010年概念开发现在现在开始,2013年嘴笨 将会现在现在开始样品的生产了,在2015年将会建了每根符合车规级的小批量的生产线,到2017年11月上市完后 ,法雷奥将会生产了五千多颗的SCALA激光雷达,将会这都要所以的测试,包括上边的里程数积累,数据埋点和客户并肩做验证,所以你都要所以数量的激光雷达做开发设计和测试验证,而到2017年11月份我们都才正式现在现在开始SOP量产符合车规级要求的激光雷达。我们都四种 激光雷达目前是在德国批量生产。

对于法雷奥来讲是前所未有的挑战,将会在汽车行业内第一次我们都都要解决微米级的精度。我们都知道激光雷达上边有光学的元件,它都要保证光学路径在微米级保持精度,我希望 在冲击振动高低温之下来保证哪此精度。完后 我们都都知道汽车生产比如车身都要毫米级的精度,而现在这里是微米级的。

最后还有成本价格,我们都老会 会碰到许多的同行将会客户问,我们都SCALA激光雷达的价格哪2个。很抱歉,将会一般情形下我们都要不公开给现有客户提供激光雷达的价格,我希望 有许多我们都可不可不都还可不可不可以说,将会要让OEM客户接受你量产的激光雷达,你的批量单价都要远低于一千欧元,所以价格也是车规级当中非常重要的概念。我们都要须认为我做了另一六个 传感器将会另一六个 零部件,性能非常好,质量也非常好,我我太久 能让OEM使用。将会我们都都知道,价格有承受度,你不将会卖1000万的车,而激光雷达都要好几万人民币甚至更高,这是没法一家整车企业可不可不都还可不可不可以接受的,也没法普通消费者我我太久 买单的。

法雷奥迄今为止已交付超过十万颗的SCALA激光雷达,这是哪此概念呢?相比之下,另外一家知名的激光雷达公司从成立至今一共交付了三万多颗激光雷达,不可不可不都还可不可不可以否我们都的三分之一。

这上边有所以的工作是在验证可靠性,刚才说到设计都要使得我们都的激光雷达融于车身一体而不影响造型,并肩在四种 过程当中我们都要保证生产制造的微米级的精度。最后反复强调许多可是我车规级,要确保在整个工作温度之内,即零下40度到零上85度的范围之内保证正常工作,我希望 有足够的对机械振动冲击的稳健性,不可不可不都还可不可不可以否车辆过了另一六个 坎儿完后 ,老会 你的激光雷达就不工作了,将会是居于误报了,四种 是任何顾客没法接受的。

还有另一六个 ,也是老会 被忽略的间题,我们都要将会要求量产完后 的激光雷达在使用当中,要求顾客只在风和日丽的环境中使用,不可不可不都还可不可不可以否去泥泞的地方,不可不可不都还可不可不可以否在下雨的完后 驾驶。所以在激光雷达中我们都要自动加热的前盖,还有传感器清洗功能,曾经 使得我们都的激光雷达就像普通车辆一样,可不可不都还可不可不可以在不同的气侯环境和路况下使用。

再来说下激光雷达自动清洗功能,这是为甚实现的呢?传感器清洗可不可不都还可不可不可以同样适用于摄像头,它可不可不都还可不可不可以通过移动的可伸缩的将会固定的喷头喷洒清洗液在皮层,喷洒清洗液完后 ,车辆在行驶过程当中它可不可不都还可不可不可以自然的风干,将会用压缩空气吹干。为了保证自动驾驶的安全我们都都要有清洗系统,我希望 四种 清洗系统都可是我自动的,不都要驾驶员来控制,可是我用算法来自动判断是都要都要清洗。当然,视频中显示的可是我四种 清洗系统,针对不同型态的激光雷达将会不类式 型的传感器,我们都开发了多种传感器自动清洗系统。没法自动传感器净化室室系统,就没法真正的自动驾驶,四种 道理非常简单,就像我们都的眼睛一样,将会你的眼睛被蒙蔽了,眼镜被污染物遮盖搞笑的话,那你是没法真正安全地来驾驶的。

接下来的视频为我们都展示一下基于所有法雷奥已量产的传感器,当然不光是激光雷达,我们都还有摄像头、毫米波雷达和超声波传感器,基于哪此将会量产的传感器我们都去年在巴黎的城市道路所做的另一六个 基于城市道路工况的自动驾驶,这是L4级别的自动驾驶的展示。

这辆自动驾驶车辆搭载了十六个超声波传感器,八颗激光雷达,六个毫米波雷达,另一六个 前视摄像头和六个环视摄像头。

我们都会问为哪此有没法多的传感器,我刚才将会提到了我们都都要多传感器的融合,将会这是另一六个 还在做试验验证的车辆,都要保证安全冗余,我们都搭载的传感器种类和数量的确比较多。但有你在身边不可不可不都还可不可不可以否想象,将会今后要大规模量产搞笑的话,传感器的数量肯定会相应的减少许多。

所以人别问我四种 激光雷达可是我另一六个 硬件吗?昨天上午,赵福全院长在主旨发言中将会讲到,将会只熟悉硬件开发,软件不可不可不都还可不可不可以否做搞笑的话,很容易被0.5级的供应商将会许多的厂商所替代。这里要强调许多,激光雷达我们都提供给客户的不仅是硬件,都要软件,我们都客户得到最后的结果是检测出来的目标,而不仅仅是点云。所以我们都要开发过程当中,七年时间中大概有三分之一用来开发硬件,三分之一的时间用来开发软件,还有三分之一的时间用来测试验证,所以相当一要素的工作是用于软件的开发,内控 开发算法暗含从低层到终端用户功能,最后完成目标检测、跟踪和分类。

为了做到多传感器融合和感知的冗余,你还都要解决以下哪2个间题。首先是运动的补偿,运动补偿嘴笨 是针对某个传感器来讲,比如激光雷达在扫描的过程当中,我们都要须以为激光雷达扫描调快,再快它还是都要时间的,扫描一圈的过程当中,前面的物体将会车辆将会居于了位移,你都要解决在四种 过程当中运动的补偿,来消除将会目标车辆将会许多的障碍物在扫描过程中运动而带来的影响。对多传感器你还都要做到时间的同步,各个传感器之间都要同步,不可不可不都还可不可不可以是是不是时间差。我们都将会认为差几毫秒没法哪此关系,我希望 在高速运动情形下即使是几毫秒的位移运动不可不可不都还可不可不可以是是不是非常大的。

还有多传感器的标定,多传感器定位和视场角等等,哪此都都我我太久 们都要真正量产完后 都要完成的,所以多传感器的冗余融合是另一六个 非常重要的工作。

这是法雷奥自动驾驶的软件构建块,我们都要全球有四千多名驾驶辅助工程师和约1000名人工智能专家,四种 数量还是非常大的,用来支持研发过程当中所都要的软件开发和人工智能曾经 的许多需求。

SCALA第一代的激光雷达到现在将会量产两年了,明年我们都首先投入SOP的是环视的激光雷达,将会激光雷达的水平视角是145度,为了达到31000度环视的感知功能,你将会都要配备多颗激光雷达。明年我们都也会量产第二代的激光雷达,与第一代同样都要机械式的,我希望 第二代相比第一代会增加三倍的垂向视角,在视场中心区分辨率上也会有改善。它能识别道路标识来作为前视摄像头的冗余。并肩第三代我们都也在积极开发当中,第三代激光雷达将会是固态的,将会包括MEMS技术在内的多种技术路线。它的量产时间都要随着整车客户的SOP时间来定,所以大概在2021年左右。

到今天为止,法雷奥的SCALA雷达还是行业内唯一一款量产的车规级激光雷达,我希望 我们都第二代的激光雷达将会在我们都的竞争对手发布我们都量产的激光雷达完后 发布,所以说我们都拥有大概4年的竞争优势。

值得一提的是,除了奥迪以外,我们都还有许多的客户,将会还没法SOP完后 我们都没法提前大选我们都的照片,请我们都理解。我们都要上个月提前大选了,法雷奥的SCALA激光雷达大概将会获得了四家国际车企五亿欧元的订单,其中既有欧洲都要日本的车企,也包括豪华和大众主流车企。

除了一般的乘用车,我们都也在许多许多的领域,比如NAVYA,它是一家在法国专门开发无人驾驶小巴和无人驾驶出租车的初创公司,我们都既是投资人,也在供激光雷达。而今后所以的自动驾驶会应用在物流甚至在赛车领域,法雷奥激光雷达在四种 领域都要应用。

最后总结一下,法雷奥开发的SCALA激光雷达是世界上第一款从产品设计、验证、制造到成本都符合车规级严格要求的,我希望 将会量产的激光雷达。

谢谢我们都的聆听!

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