蔚來ET7

ET7 頭頂?shù)哪穷w犄角，你真的看懂了嗎？

第一電動大牛作者 HiEV 2022-07-14 11:15

整理 | 馬一龍

編輯 | 德新

到 2022 年 6 月份，蔚來的用戶使用 NIO Pilot 輔助駕駛行駛的累計里程已經達到了 4 億 4000 多萬公里，在其中使用領航輔助 NOP 的用戶累計里程已經達到了 1 億 6700 多萬公里，這些數(shù)據(jù)的背后是蔚來輔助駕駛逐漸走向成熟。

蔚來自動駕駛技術的終極目標是能夠提供給用戶一個完全放松的點到點的自動駕駛體驗—— NAD。

為實現(xiàn) NAD，蔚來為這套系統(tǒng)配備了一套超強的傳感器系統(tǒng)：Aquila 蔚來超感系統(tǒng)。

ET7 上共配備了 33 個高性能感知硬件，其中包括 1 個超遠距高精度激光雷達，7 個 800 萬像素高清攝像頭、4 個 300 萬像素高感光環(huán)視專用攝像頭、1 個增強主駕感知、5 個毫米波雷達、12 個超聲波傳感器、2 個高精度定位單元和 V2X 車路協(xié)同感知單元，實現(xiàn)融合感知。

最核心的傳感器就是激光雷達，來自 Innovusion 的 Falcon 半固態(tài)激光雷達：采用 1550nm 激光器，是已量產的探測距離最遠的激光雷達，也世界上第一款已規(guī)模量產的 1550nm 激光雷達。

2022 年 7 月 5 日，Innovusion 實現(xiàn)了車規(guī)激光雷達 Falcon 第 10000 臺的下線，預估裝車量在 5000 臺以上。

01-為什么自動駕駛系統(tǒng)需要激光雷達？

與傳統(tǒng)攝像頭為主傳感器的系統(tǒng)相比，激光雷達在一些特殊場景感知上有優(yōu)勢。

比如在隧道逆光場景下，激光雷達感知不懼高亮，不懼逆光，感知的動態(tài)范圍很寬，點云效果很好。

又比如對道路遺落物（如透明塑料袋）的檢測，攝像頭的感知效果不如激光雷達。

激光雷達具備 3D 檢測能力，有深度信息，而攝像頭感知是平面的，所以攝像頭看不到透明塑料袋，而激光雷達可以。

在應對傳感器被臟污的挑戰(zhàn)時，攝像頭受影響的程度更大，激光雷達則更小。

但這不意味著激光雷達不怕任何臟污。為了應對極端情況，蔚來也有自己的算法，用來判斷臟污是否會影響激光雷達的感知效果，如果會，系統(tǒng)將告知用戶使用激光雷達清潔套裝對其進行清潔。

02-激光雷達的工作原理

激光雷達基本上分為三部分：發(fā)射部分、接收部分、信號處理及點云生成部分。

激光雷達的發(fā)射端會持續(xù)的等間隔的發(fā)射激光束，這些激光束會去掃描正前方所需要的整個視野的區(qū)域，等間距的掃描，每一個點都會掃到。

這些光束發(fā)射到空間以后，如果在視野中的某一個點遇到了障礙物，光束就會被障礙物反射，反射到接收端，接收端收到反射回來的激光，它根據(jù)這束激光的發(fā)射時間和接收時間的時間差再乘以光速，就可以推斷出來這個物體離得有多遠，由于激光的工作波長非常穩(wěn)定，所以測距精度是很高的。

03-純視覺 VS. 多傳感器融合，蔚來堅定上激光雷達

蔚來堅定的走多傳感器融合路線，也就是要堅定推動激光雷達上車。

蔚來智能硬件副總裁白劍表示：靠著攝像頭來做自動駕駛，將攝像頭和人眼相提并論，其實是存在誤區(qū)的。

人眼和攝像頭比：

人眼有很多神奇的功能，第一個就是人的眼睛和大腦可以瞬間獲得深度信息，也就是 3D 信息。比如公共汽車上的人像廣告，人的眼睛看前方，很清晰的就可以知道前方是一幅畫還是一個真人；攝像頭會識別成人，造成車輛誤剎車，即使現(xiàn)在一些雙目甚至三目的攝像頭技術能夠提供部分深度信息，但是距離越遠就越不精確，而且在近距離情況下也做不到人眼這么好。

人眼的焦距是隨時可變的，它的聚焦功能是非常強大的，需要的時候可以看全景，也可以瞬間聚焦到感興趣的地方，而攝像頭則要遜色很多。

只靠著攝像頭傳感器和視覺技術去做輔助駕駛或者自動駕駛，有點像小學六年級的學生和一個大學生同場競技一樣不公平。

激光雷達可提供深度信息，攝像頭可提供非常豐富的二維信息，這兩個結合就可以實現(xiàn)媲美人眼的效果，實現(xiàn)跟人眼相當?shù)哪芰λ健?/span>

基于此，蔚來堅定地走多傳感器融合路線。

04-ET7 上的激光雷達有什么玄機？

ET7 上的這顆激光雷達擁有目前業(yè)界最遠的探測距離：500 米（不加任何定語情況下）。

激光器用的是 1550nm 型號，支持大功率的發(fā)射，才讓其探測距離能達到這么高的水平。

水平視角 120 度，看得廣，基本上現(xiàn)在上車的主激光雷達都是這個水平（比如理想 L9 上搭載的禾賽 AT128 型激光雷達）。

這顆激光雷達的定睛凝視 ROI 達到了 0.06 度乘以 0.06 度的分辨率，據(jù)稱是目前業(yè)界最好的。

綜合以上的技術參數(shù)，激光雷達需要看得遠、看得清以及看得穩(wěn)，才能真正上車使用。

所謂看得遠：

ET7 上這顆激光雷達在 10% 反射率下的探測距離可以做到 250 米。

根據(jù)激光雷達發(fā)射激光束碰到障礙物反射回來的基本工作原理，這里要引入一個概念：反射率。

障礙物的反射有一個指標叫反射率：100 分的能量打到障礙物上，如果有 10 分能反射回來，反射率為 10%，如果有 90 分能反射回來，反射率為 90%。高速公路上的標牌、指示牌反射率相當高，偏暗、偏黑的衣服或者油漆、車漆，反射率多半比較低，只有 10%。10% 的反射率在自然界是非常非常少見的，絕大多數(shù)物體的反射率都是比 10% 高。

在 10% 的反射率條件下，其他的激光雷達有的探測 200 米，有的探測 150 米。蔚來 ET7 上的這顆可以做到 250 米。

所謂看得清：

其實就是指分辨率高。

激光雷達輸出的東西跟攝像頭有點像，是一幀幀的圖像，只不過激光雷達的圖像每個點都帶有深度信息，是 3D 圖像。

要識別一個物體，那么這個物體需要用很多像素點去表征，相同大小的物體，能夠表征的點數(shù)越多，分辨率就越高，這個物體就被描繪得更加細致，自然就很清楚。就像手機屏幕分辨率越高，同樣一張圖就能看到更細膩、更清楚的細節(jié)。

200 米處 1.8 米高的一個行人，左邊這款激光雷達（角分辨率 0.1 度乘以 0.2 度）有 12 個點去照在他身上，去描述這個物體。

ET7 上的這款激光雷達是 0.06 度乘以 0.06 度的角分辨率，同樣是 200 米處 1.8 米高的行人，可以看到橫向有 6 個，豎向有 9 個，有 54 個點，這個分辨率比左邊這款激光雷達有將近四五倍的提升。這就是所謂的看得更清楚。

這款激光雷達還有個「定睛凝視」的功能。

通俗理解就是當我們想看一個物體看得很清楚的時候，我們可以盯著看、凝視它，背后的原理就是把人眼的感光像素都聚焦到一個小的范圍內。

具體到參數(shù)上，這個「定睛凝視」的特性，ET7 上的這顆激光雷達在 40 度的水平、9.6 度的垂直范圍內，可以實現(xiàn) 0.06 度乘以 0.06 度的超高分辨率。

在整個 120 度的水平視場里，這款激光雷達會對所有的物體進行掃描和 3D 建模，輸出 3D 點云圖像。其中在水平的 40 度的區(qū)域會有更高的分辨率進行掃描，垂直方向上也是一樣的。

所謂看得穩(wěn)：

關于激光雷達的看得準如何評估，這里要引入一個概念 POD，探測概率。

一束激光打到障礙物上然后反射回來，不是每一個點都能夠被準確的接收。這和激光雷達接收端的靈敏度，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定度都有關系。比如說十萬個點打出去掃描障礙物，只有九萬個點回來，這就是 90% 的探測概率（POD）。

基本上，POD 值越高，實際所得的點云就越多，對同一個物體進行描繪的點數(shù)就越多。

ET7 上這顆激光雷達的 POD 可以做到 90%，在業(yè)內來說是很領先的。

05-聯(lián)合開發(fā)：激光雷達供應新模式

蔚來 ET7 上的這顆激光雷達從立項到最終今年 3 月上車，經歷了快兩年的時間。

以往，汽車行業(yè)的零部件供應模式都是：Tier 1 將傳感器開發(fā)好以后，交給主機廠，然后進行上車的布置、測試、驗收，如果驗收通過就開始量產。

這樣一種模式的問題在于：

第一，從時間維度上講，整個開發(fā)時間很長，因為 Tier 1 自己開發(fā)需要一兩年甚至兩三年的時間，開發(fā)完畢以后再交給主機廠進行布置、上車、認證，可能也需要幾年時間。

第二，Tier 1 開發(fā)好了，主機廠如果想要做一些深度定制或者修改是很難的。既沒有時間，也沒有能力去做這件事情，這就很難把傳感器的性能發(fā)揮到極致。

基于此，蔚來和 Innovusion 走的是聯(lián)合開發(fā)的模式。

Innovusion 本身在車規(guī)級上車這一塊，包括電路技術、整車的布置和車上的各種供應鏈等，是略有所不足的。

而蔚來一開始就強調全棧自研，強調正向開發(fā)，自研是蔚來的強項。

基于此，兩家就聯(lián)合開發(fā)，共同去量產激光雷達。

好處顯而易見：

第一，開發(fā)周期被極大縮短，這么一款激光雷達從立項到上車不到兩年時間，開發(fā)效率很高。

第二，可以把兩家優(yōu)勢發(fā)揮到極致，在供應鏈、可靠性和成本方面有極大的提升。

第三，這款激光雷達為 ET7 量身定制，ET7 的風阻系數(shù)、外觀和各性能指標都得益于這種定向開發(fā)，達到最佳最優(yōu)的狀態(tài)。

Innvusion 的 Falcon 激光雷達是半固態(tài)產品，包含了光學部分、機械部分（轉鏡）、結構部分、軟件部分、電路部分。

據(jù)蔚來智能硬件副總裁白劍透露，蔚來其實是主導了這款激光雷達的電路設計，還參與了這顆激光雷達如何進行整車布置。外觀應該怎樣設計？如何與車身融合？其實是蔚來給出的方案。

正是得益于雙方聯(lián)合開發(fā)，合作推進激光雷達的量產上車，所以 ET7 在整個空氣動力學上有非常良好的表現(xiàn)。即便是放在了車輛前額，有一個凸起，也沒有干擾車輛風阻表現(xiàn)。

06-激光雷達上車的「九九八十一難」

任何一個零部件，包括激光雷達要想上車，都要經過九九八十一難。

需要滿足車規(guī)級的各種要求。

其中包括但不限于：

沖擊測試。沖擊測試是模擬用車過程中的各種極端用車場景，包括鄉(xiāng)間小路、泥濘道路、搓衣板路等等，要保證其能夠在車的十多年的生命周期里能夠耐得住這樣的環(huán)境。

在 50 個 G 的加速度下進行沖擊會不會損壞，這對于激光雷達是很大的考驗。

冷熱測試。汽車的使用環(huán)境是多變的，極北可以到漠河，最南可以到海南島，低溫低到零下 40 度，高溫可以到上百度，冷熱測試是不可少的，有些時候還要進行交替，冷熱交替的沖擊。

除了冷熱測試，還要做高溫耐久測試、光照測試等等。

激光雷達還有獨特的測試項目。比如說強光，太陽光中也有紅外線，會對激光雷達產生干擾，那么強光下運行的好不好？在雨霧和灰塵環(huán)境下運行情況如何？都要一項一項測試通過才能量產上車。

這些所有測試，在過去的兩年里，蔚來和 Innovusion 都做得比較完整。

但這是否意味著激光雷達就是一個完全穩(wěn)定的傳感器？有了激光雷達的自動駕駛系統(tǒng)就完全值得信賴？答案是否定的。

激光雷達的很多問題，一方面存在于硬件原理中，另一方面則存在于軟件算法中，當然，硬件上的「硬傷」也是可以通過算法調優(yōu)來解決，這就考驗的是廠商的軟硬件綜合能力。

比如激光雷達的一些典型問題如：

拖尾：激光雷達脈沖打到前面物體的邊緣時，就有可能出現(xiàn)部分激光脈沖打到后面物體上，導致測距不準或者陷入迷茫。
盲區(qū)「吸點」：激光雷達探測近距離物體時出現(xiàn)的測距不準問題被稱為「吸點」。
高反「鬼影」：對于高反射率物體，進入到激光雷達視場及測距范圍后，輸出的點云除了在真實位置有成像以外，還容易在其它位置形成一個形狀、大小類似的成像，而這個虛假的成像被稱為「鬼影」。
高反「膨脹」：指激光掃描高反射率物體后，輸出的點云會向四周擴散，看起來就像「膨脹」了一樣。
空洞：對于近處低矮障礙物，激光雷達由遠及近靠近過程中，出現(xiàn)的點云時有時無的丟失現(xiàn)象被稱為「空洞」。
對射干擾：不同激光雷達之間如果靠得太近，不同雷達發(fā)射和接受脈沖容易被混淆，導致點云出現(xiàn)噪點。

……

以上的很多問題，在 ET7 的這顆激光雷達也同樣存在，但因為這顆激光雷達采用了 1550nm 激光器，所以在某些問題上表現(xiàn)更優(yōu)，而且通過蔚來和 Innovusion 的長時間測試和聯(lián)調，大部分問題得以將負面影響降到最低。