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如何全方位评估一款车规级激光雷达?

车载激光雷达的五大标准:硬件、点云质量、可靠性、配套功能、功能安全

Demo到各个Sample阶段,SOP前不同的产品节点对激光雷达结构、硬件、软件与测试验证和可靠性均提出了不同阶段的需求;对于车载激光雷达而言,任何新的平台设计均需要几年的时间才能从概念走向真正稳定量产阶段,用以支持自动驾驶汽车的完全商用。

通过五年的投入,经历五个大版本与数十个小版本的迭代,RoboSense在今年CES2021向全球受众揭晓并展示了车规级MEMS固态激光雷达RS-LiDAR-M1(以下统称“M1”)的SOP版本,该产品计划于Q2启动定点项目量产交付。

RoboSense M1 SOP版本


M1获全球多个量产车型定点合作订单,启动批量交付视频


硬件

体积越小,激光雷达越便于嵌入车身设计。

为了进一步帮助整车厂在整车设计方面争取更大的自由空间,RoboSense精益求精。经过反复论证,SOP版本再次实现体积压缩,并完成了最终的硬件冻结: 深度减少12mm,厚度减少5mm,整体体积减少19%,最终为厚度45mm,深度108mm,宽度110mm

△ 左边是M1 SOP版本; 右边是上一代 B2 版本

性能

测距方面,M1的最远探测可达200m150m@10%反射率,可以准确稳定识别处于150米外的黑色车辆(车牌与车灯同时用黑布盖住)。M1的近场探测能力同样出色,即使是0.3米处的高反物体也能有效探测。

M1强大的测距能力,结合平均0.2°x0.2°分辨率,探测前方150米处的小轿车,依然可以获得“4根线13个点的成像,远大于感知算法所需“2根线3个点的检测阈值。同时,M1支持双回波功能,每秒最大出点数高达1,500,000点。

SOPM1实测纯点云视频


太阳光干扰

强烈的太阳光照射是激光雷达环境光干扰源中的重大影响因子,当车辆面向太阳方向行驶的时候且激光雷达视窗也朝向阳光方向,如果处理缺乏经验,会导致激光雷达点云中出现明显噪点。

RoboSense根据整车安装位置和系统功能,采取了更优的处理策略和光学设计,使得M1能区分环境光和激光雷达的发射光,无惧环境光干扰,极大降低了强烈的太阳光照射干扰。

SOPM1视窗朝向阳光方向采集的点云,纯正无噪点


对射干扰

当多台激光雷达同时使用时,不同雷达发射和接受脉冲容易被混淆,导致点云出现噪点。针对这种情况,M1采用了独特的激光编码加密技术,过滤其他激光雷达脉冲,实现抗多雷达对射干扰。

△左边大屏幕显示抗对射干扰的SOPM1实时点云,右边屏幕没有抗干扰的实时点云

功能

定义为车规级产品的M1,除了满足性能要求,还充分考虑了车载环境适配要求和环境适应性:如冰雪、泥土、沙尘、大风、阳光暴晒、以及车载电子器件(包含激光雷达,毫米波雷达,远程遥控模块等)干扰等给传感器带来的影响。为了应对以上的复杂场景,M1搭载了完善的配套功能,包括OTA升级、污迹检测、智能清洗、智能加热、性能检测、电源管理、网路管理等。


RoboSense与某Tire1合作提供清洗功能

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同时,M1为主机厂客户提供完整的点云后处理方案:

SOPM1+AI感知算法实测视频

功能安全设计

M1设计上,RoboSense严格遵守ISO26262技术安全要求;同时融合两大安全可靠性需求至高的领域(航空航天和轨道交通)的故障安全理念和技术,实现了激光发射、接收、振镜控制,点云处理、点云发送等各系统模块的全方位监控,安全机制覆盖了安全相关器件的数千条失效模式,随机性硬件失效指标小于10-7/h,完全满足SIL-2ASIL-B等级对于定性和定量的功能安全目标。

从安全机制角度,如果M1检测到安全相关错误,将实时向智能驾驶系统预警,确保驾驶系统不会使用错误的感知信息,这也为全球车规级固态激光雷达领域树立了首个安全里程碑。

稳定可靠性

激光雷达从架构开始就要按照车规级可靠性设计、所有器件均按照车规级相关标准要求选型。RoboSense按照ISO & AEC-Q等国际标准以及多家顶级OEM客户要求,对M1展开一系列的可靠性测试,包括但不限于高压水冲击、碎石冲击、高低温冲击、太阳辐射、EMC、化学防腐、盐雾、高低温湿热等测试。

RoboSense采用APQP作为项目管理工具,全面执行IATF16949质量管理体系、ISO26262功能安全标准和ISO16750车规可靠性规范,使用VDA6.3对质量管理能力进行评定,持续改善,为M1产品质量保驾护航。

△加速度50g机械冲击(坑洼)测试

△防护等级IPX9K-高压/蒸汽喷射清洗测试

△防护等级IP6KX-防尘测试

­­­­△流动混合气体腐蚀测试

成为自动驾驶时代的先行者,激光雷达必须要迈过三坎:性能、稳定性与量产能力

随着全球主机厂纷纷宣布前装激光雷达上车,车规级高性能激光雷达量产时间已经非常迫近。

目前,M1性能已完全满足顶级OEM对激光雷达的需求,并在硬件体积、功耗和点云质量方面进行锁定,通过了几十项稳定可靠性测试,且批量出货给北美车企、自动驾驶卡车公司等定点客户。

RoboSense将持续为全球合作伙伴打造场景适应性的智能激光雷达产品,通过与合作伙伴共同开发、训练和打磨,以获取更多场景数据并应用于技术的提升,提供更贴合场景需求的激光雷达产品及解决方案,赋能智慧城市的每个角落,推动自动驾驶及高级辅助驾驶乘用车、商用车,物流车,机器人,公共智慧交通、车路协同更稳健更迅速地实现规模化商用,全力升级人们未来生活和出行方式。