蔚來ES6「夜游動(dòng)物園」，原來這就是激光雷達(dá)「眼」中的世界？

第一電動(dòng)大牛作者電動(dòng)星球News蟹老板 2024-07-05 14:30

昨天艷陽高照的中午 11 點(diǎn) 25 分，蔚來發(fā)布了一條「夜游動(dòng)物園」的視頻。

視頻中觀眾化身激光雷達(dá)，坐在開啟了 NIO Pilot 輔助駕駛的 ES6 前風(fēng)擋玻璃頂部，以點(diǎn)云畫面為視覺呈現(xiàn)，感受了一把激光雷達(dá)視角逛動(dòng)物園。

1 分 36 秒的視頻，展現(xiàn)了蔚來所搭載的激光雷達(dá)，擁有看得遠(yuǎn)、看得清、識別精確、動(dòng)態(tài)識別等能力，幫助用戶在夜晚光線不佳的情況下，及時(shí)作出相應(yīng)的制動(dòng)措施。

這條視頻中所展現(xiàn)的畫面，背后是蔚來想要向公眾宣傳怎樣的智駕感知能力？

跟隨 ES6 激光雷達(dá)的視角走過 1 分 36 秒之后，有那么兩個(gè)畫面讓我們印象深刻。

一、1550nm，500m

視頻中，「獵鷹」帶著觀眾進(jìn)入激光雷達(dá)視角后，展現(xiàn)的第一個(gè)場景，是十個(gè)車道組成的最遠(yuǎn)探測距離 500m 的點(diǎn)云畫面，清晰顯示了車輛行駛車道的走向、近 100 米的動(dòng)物、道路兩側(cè)的環(huán)境等信息。

蔚來 ES6 搭載的，是圖達(dá)通超遠(yuǎn)距離高精度激光雷達(dá)，這款激光雷達(dá)是全球首款實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的 1550nm 激光雷達(dá)。

激光器發(fā)射光束脈沖，打在物體上并反射回來，接收器接收后依據(jù)反射回來的傳播時(shí)間，計(jì)算出車輛和反射物的距離，這是激光雷達(dá)的工作原理，但不同波長的激光雷達(dá)各有特性。

通常情況下，人眼可見波長范圍為 380-760nm，1550nm 激光大大超出了人眼識別范圍，無法在人眼視網(wǎng)膜上聚焦成點(diǎn)，且激光在通過眼球過程中大部分都會(huì)被水吸收，因此幾乎不會(huì)對人眼造成傷害，但市場更流行的 905nm 激光則有在視網(wǎng)膜上聚焦成點(diǎn)的可能，需限制輸出功率。

1550nm 激光雷達(dá)的優(yōu)勢就在于此，能夠在保護(hù)人眼的前提下，輸出更高功率，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的探測，因此，這臺圖達(dá)通激光雷達(dá)，可以在蔚來車型上實(shí)現(xiàn) 500m 的最長探測距離。

此外，在更精細(xì)地對物體進(jìn)行識別上，1550nm 同樣具有優(yōu)勢。

1550nm 波長激光擁有更強(qiáng)的抗干擾能力、更好的光束準(zhǔn)直度、更高的光源亮度，這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)也讓激光的發(fā)射和接收更高效，可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的物體識別。

1550nm的光束發(fā)散角要比 905nnm 小，發(fā)散角越小，光束傳播就越近，與之相伴的，還有光斑越小，1550nm 波長激光的光斑非常小，在 100 米外光斑直徑僅為 905nm 的四分之一。

激光器通過一定的發(fā)散角發(fā)射出的激光，在被測物體表面形成的，就是光斑。光斑面積影響了激光打到被測物體上的光功率密度，最終影響從被測物體反射回接收器表現(xiàn)的入射光功率。

小光斑擁有大能量，同時(shí)其能夠在一定程度上避免光斑打到兩個(gè)物體，導(dǎo)致激光雷達(dá)無法解碼區(qū)分兩個(gè)物體的問題。1550nm 能在探測 100 米處的行人時(shí)，可以接收到橫排 4 個(gè)點(diǎn)，縱排? 7 個(gè)點(diǎn)的脈沖，清晰地探測到行人的姿態(tài)。

而 1550nm 采用的是光纖激光器，發(fā)出的光能量密度高、亮度強(qiáng)，不易受太陽光等影響，在抗干擾上有更好的表現(xiàn)。

1550nm 的高功率，同時(shí)讓蔚來搭載的圖達(dá)通激光雷達(dá)，在更低反射率的標(biāo)準(zhǔn)下，探測距離更有優(yōu)勢。比如業(yè)界常用的 10% 反射率標(biāo)準(zhǔn)下，蔚來 NT2 車型探測距離可達(dá) 250m，而部分車型在相同下，只能做到 100-200m。

這意味著，在遇到危險(xiǎn)狀況時(shí)，蔚來的激光雷達(dá)能夠給到行車電腦更長的預(yù)判、制動(dòng)時(shí)間。譬如，在時(shí)速 144km/h 的情況，250m 的反應(yīng)時(shí)間為 6.25s、200m 為 5s、150m 為 3.75m。

激光雷達(dá)的效用能夠通過智能駕駛、AEB 等功能反饋給用戶，最與生命息息相關(guān)的 AEB 領(lǐng)域，毫秒之間都是致命因素。

二、0.06°x0.06°

第二個(gè)令我們印象深刻的畫面，是一只飛鳥闖入激光雷達(dá)的視角中，這一運(yùn)動(dòng)中物體的點(diǎn)云密度，要高于其他物體。

就像人眼一樣，對于需傾注注意力的事物，會(huì)將目光聚焦于此，緊盯著該事故的動(dòng)向，也就是「定睛凝視」，但不同于人眼的是，機(jī)器的判斷更為理性、有策略。

蔚來車型搭載的激光雷達(dá)，通過「定睛凝視」功能，能夠在視場局部產(chǎn)生角分辨率為 0.06°x0.06° 的高密度點(diǎn)云，獲得更精確的三維信息。

功能的范圍為 25°H（橫向）x9.6°V（縱向），形象點(diǎn)說就是，在前方 50m 處，可橫向覆蓋 10 條車道，縱向覆蓋大于一層樓的高度。

當(dāng)然，視頻中的飛鳥可能是為融合動(dòng)物園場景與視頻效果，特地選擇的非傳統(tǒng)物體。在我們更日常的行駛過程中，「定睛凝視」追蹤的是車輛、行人、路面坡度及彎道變動(dòng)，也包括拋灑物、落石、輪胎等障礙物。

但這并不意味著要盲目追求更小的角分辨率，因?yàn)榻欠直媛蔬^小，會(huì)對域控算力造成壓力——比如你盯著路邊的小貓小狗，會(huì)容易走神忘記觀察路上更重要的行人和車輛；但角分辨率過大，又不足以做到對物體細(xì)節(jié)的探測與識別——又比如你站在高處「一覽眾山小」時(shí)，難以看到下方建筑的具體細(xì)節(jié)。

蔚來和圖達(dá)通需要在「平衡」上做到更多。

比起純粹地全局鋪滿點(diǎn)，蔚來選擇策略性地增加區(qū)域點(diǎn)云密度，以避免占用計(jì)算資源，增加功耗、帶寬等，提升數(shù)據(jù)利用的有效性，減輕算法壓力，更利于整車感知系統(tǒng)運(yùn)行，把「點(diǎn)」用在刀刃上。

每 0.01° 的角分辨率變化，在 200m 處，相鄰的兩個(gè)點(diǎn)距離約在 3.5cm。以 0.1° 角分辨率的激光雷達(dá)為例，其接收到的相鄰兩點(diǎn)間隔 35cm，對于行人、自行車、摩托車這樣的目標(biāo)物體，點(diǎn)云過于稀疏，對于算法挑戰(zhàn)極大。