自激光雷达上车以来,行业对于「该将其安装在什么位置」这个问题一直没有定论。
有人主张装在车顶,「站得高、看得远」,却被质疑酷似「头顶长包」影响颜值,且大大增加了风阻;有人则认为前保险杠位置更合适,但也被吐槽发生碰撞概率大,维修成本高,且往往需要两颗搭配使用。
2022 年,理想汽车创始人李想、集度汽车 CEO 夏一平、小鹏汽车董事长何小鹏等新势力话事人,还曾为此隔空展开论战,结果也是各说各话,谁也没有说服谁。
有没有第三条路线,既能保证大视野,又能减少碰撞率,兼顾美观性,还只用一颗?
刚刚,禾赛科技宣布做到了,通过把超薄激光雷达安装在前挡风玻璃后,一举终结了这场「行业之辩」。
01、禾赛 ET25,终结激光雷达安装位置争议
4 月 14 日,禾赛发布最新车规级远距激光雷达——ET25,产品如其名,Extremely Thin,最大特点是机身极度轻薄,仅有25 mm 高,这为将其放进座舱内,置于前挡风玻璃后,创造了可能。
要知道,所有集成于座舱上方的传感器都需要与挡风玻璃之间留有一定的空间,称为 Keep Out Zone(KOZ)。而传感器的厚度越大,其所需要的 KOZ 也越大。
由于传感器支架置于驾驶员上方,这会导致座舱空间被占用,对驾驶员视野造成影响。
ET25 主打超薄,相比于 45 mm 厚的其他远距激光雷达例如 AT128,KOZ 小一半以上,由此能够确保集成在挡风玻璃后侧时,不但能保证驾驶安全性,还能带来更开阔的视野与更舒适的座舱空间。
把机身做薄还只是「前挡风玻璃方案」的第一步。
激光雷达要进入车舱内,新的挑战随之而来。
首先,需要面对的便是散热问题。
与车外直接连通广阔天地不同,汽车行驶时,驾驶舱一般处于封闭状态,空气不易流通,如遇高温天气,尤其是在经过阳光直射暴晒后,舱内温度会迅速升高,如果激光雷达本身功率又过高,会带来严重的散热,影响其性能发挥。
其次,激光雷达的噪声等也是需要解决的问题。
对于汽车而言,噪声、振动与声振粗糙度(NVH)是衡量其品质的重要指标,往往直接影响用户的驾乘体验。越是高端、豪华的车型,对驾驶舱内的 NVH 指数要求就越严格。
功率为 12 W 与 功率为 20 W 激光雷达运转时舱内集成位置的温度对比
针对这些问题,禾赛对 ET25 进行了独特设计,该产品功率只有12 W,散热表现十分出色,即使是在酷热的暑天,也可以长时间地在舱内持续工作,保持高性能运转。
此外,由于能耗低,也有助于智能汽车的节省整车的电池成本和续航成本。
噪声方面,ET25 在舱内运转时只有不到25 分贝,比图书馆内的常规噪声值还要低,能够达到豪华电动车品牌的驾驶舱内 NVH 要求,为用户提供「沉浸式」的静谧驾乘体验。
需要指出的是,在满足了舱内激光雷达超薄、散热、噪声等必要的物理要求后,ET25 在性能上也没有打折扣,反而更加强大:
FOV 为120° (H) x 25° (V);
测距在无挡风玻璃时达 250 米,挡风玻璃后也可达 225 米;
点频超过300 万每秒;
最小分辨率仅为 0.05° x 0.05°,能为智能汽车带来超高清的远距三维感知。
禾赛 CEO 李一帆介绍,这背后源于公司新一代的自研收发芯片,更先进的激光收发模块使 ET25 接收芯片灵敏度有数倍的提升,从而针对10% 反射率的物体,将 905 nm 激光雷达的测距能力提升到250m 以上,助力智能汽车在遇到复杂路况时及时判断风险、做出更安全的决策。
基于禾赛以上种种设计安排,ET25 得以成功置于挡风玻璃后侧,「解锁」了更加流畅的整体车身设计,不影响车身风阻,让加速体验更丝滑。
同时,在遇到尘土、雨雾等脏污时,无需额外的清洁方案,仅借助车辆雨刮器就可以及时清理雷达视野,保证激光雷达在更多场景下能够稳定发挥可靠性能。
02、「前挡风玻璃」路线渐渐兴起,禾赛携手福耀打造「秘密武器」
从时间上来说,禾赛并非是第一个提出将激光雷达安装在前挡风玻璃背后的玩家。
早在 2020 年 3 月,盛传造车的苹果曾提交了一份关于车载激光雷达设备的专利申请,该设备设计用于安装在车辆挡风玻璃后面,可为自动驾驶汽车提供实时 3D 视觉。
这种方案从外观造型、风阻系数,到维修成本都是最优的,然而有一个问题却无法解决:前挡风玻璃会造成激光雷达信号衰减。
具体来说,汽车前挡风玻璃通常为夹层玻璃,其包括外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板,多功能摄像头或激光雷达安装在内玻璃板的内表面上时,信号数据需要穿过外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板才能被多功能摄像头或激光雷达接收。
ET25 实测点云(最下端)
由于玻璃本身和热塑性中间层(例如 PVB)均会吸收红外线,对于 905nm 激光雷达、1550nm 激光雷达和 780-1200nm 红外相机来说,传统夹层玻璃会阻碍激光雷达和红外相机的信号数据透过,从而影响激光雷达和红外相机的正常工作。
在《汽车安全玻璃》规定下,挡风玻璃透光率只是不低于 70%,并不符合激光雷达透光率要达到85% 以上的要求。
因此,要想将激光雷达集成至舱内,满足对测距和分辨率的需求,还需要「秘密武器」——特制的挡风玻璃。
2022 年 12 月,汽车玻璃供应商巨头福耀集团宣布成功通过改善生产工艺、改变玻璃组合结构等方式,实现了激光雷达特征波段红外光透过率优化,解决曲面结构的前挡风玻璃会造成激光雷达信号衰减等技术难题。
有了福耀特制的前挡风玻璃,激光雷达第一次具备了真正「进舱」的可能性。
就在 ET25 发布当日,禾赛正式宣布与福耀集团达成战略合作,共同推进 ET25 前装量产方案的落地应用。
在搭载 ET25 的禾赛展车上,汽车之心看到,在激光雷达 KOZ 区域采用了经过特殊处理的近红外增透玻璃,让 ET25 的点云效果看起来十分出色。
福耀集团副总裁蒋炳铭表示,福耀很早便关注车载激光雷达领域,组建了研发团队做了很多研究,把玻璃对红外线的吸收大幅度降下来,提高激光的效果。
在这样的背景下,曾与行业不少知名厂家交流,讨论如何将激光雷达装入车内,但发现符合相关条件的玩家并不多。
「我发现他们的产品要么做的比较大,要么功率大、声音比较吵,但车内空间有限,怎么把尺寸缩小,把噪音降下来,散热问题怎么解决,这些厂商都没有答案。」
因缘巧合之下,福耀结识了当时正在把激光雷达做出小型化的禾赛,于是双方一拍即合,将产品共同推向市场。
据了解,福耀具备行业领先的多功能前挡集成总成设计能力,在汽车玻璃行业拥有丰富的设计及量产供货经验,能够满足不同车型的定制化要求:
不仅能够满足禾赛 ET25 的上车需求,还能实现舱内雷达与现有 ADAS 系统的完美融合。
李一帆透露,ET25 预期在2025/2026 年左右上车,「不代表 2024 没有机会,具体时间线要看合作商的进度。」
目前,越来越多的玩家开始布局舱内激光雷达,日前通用汽车公布的下一代 Ultra Cruise 自动驾驶系统中,概念图显示激光雷达也将会安装在挡风玻璃之内。
通用汽车全球产品开发、采购和供应链执行副总裁 Doug Parks 曾对此评价道,通过组合或融合不同传感器,可为客户带来最强大的脱手驾驶辅助系统。
随着禾赛打响「舱内激光雷达」第一枪,不难猜想,未来在智能驾驶领域,还会有更多的相关方案不断涌现出来。
来源:第一电动网
作者:汽车之心
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