一文读懂「北醒应龙」车载激光雷达平台发布亮点

2023-05-26

这就是我们的使命,把真实世界更高质量地变成数字世界,让 AI 可以去运算。

——北醒CEO 李远


随着中国自动驾驶领域的政策和规范的不断成熟,智能驾驶进入群雄逐鹿阶段,城市NOA的落地几乎已经“箭在弦上”,L4级自动驾驶进度逐渐加快。

智能汽车依赖感知系统观察和绘制周边真实的物理世界,通过数字化将数据信息传输给“大脑中枢”——算法系统,它将感知数据转换为有用的信息,进行处理,最终做出决策。而“大脑中枢”做出正确判断的前提是需要准确的感知信息输入。换句话说,对周围环境的感知是否可靠,将直接影响智能汽车的决策,甚至是否能在道路上安全行驶。


北醒激光雷达
激光雷达是空间感知能力最强的传感器


智能汽车的感知系统,通过多个传感器对同一目标或事件进行检测和确认,减少误报和漏报的概率,提高系统的可靠性。激光雷达作为空间感知能力最强的传感器,相较摄像头和毫米波雷达,有更好的分辨率和灵敏度,探测精度高,能准确获取周围目标的三维信息完成建模,能为整个感知系统提供更准确可靠的空间距离感知信息,是实现高阶自动驾驶的“必备武器”


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智能驾驶加速推进

激光雷达行业“卷”出新高度


拼可靠性、拼性能、降成本都是压在激光雷达厂商身上的三座“大山”。    

1、性能需要提升:随着智能驾驶能力不断进阶,从高速场景到进军城市,最终实现无人驾驶的过程中,周围道路环境的复杂程度呈现指数级增长,对真实世界描绘的准确与否,直接决定了智能驾驶安全与否,将真实世界数字化,要求激光雷达拥有更强大的感知能力。

2、车型升级适配:智能车快速迭代升级,激光雷达选型能否满足车型升级带来的是适配问题,降低激光雷达上新车型的时间、算法等各种适配成本,能否在激光雷达技术架构上进行统一并且适配更多车型势在必行。

3、成本需要降低:作为智能车上最贵的零部件,成本依旧是目前激光雷达批量上车的主要制约因素之一,在保证通过车规的前提下,成本必须打下去。

这样的大背景下,「北醒应龙」车载激光雷达平台应运而生,这也是全球首个车载512激光雷达平台。


北醒激光雷达

 「北醒应龙」车载激光雷达平台设计理念

 

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「北醒应龙」激光雷达平台

全球首个车载512激光雷达平台


何为「应龙」?

南朝宋祖冲编撰的《述异记》记载“水虺(huǐ)五百年化为蛟,蛟千年化为龙,龙五百年为角龙,千年为应龙。”上古神话中,龙进化的最高形态为应龙,全称是应时、应德之龙。

应龙能力出众,多次力挽狂澜,挽大厦于将倾,而且具有强烈的正义感,力开龙门,让水族有一跃化龙的机会,是规则的制定者。 


「北醒应龙」车载激光雷达平台的底层硬件架构由3个模块组成——2D高精扫描系统,905nm阵列收发模组,自定义SoC。模块间的协调周期可缩短至微秒级,实现高精度的点云控制。通过自定义SoC,北醒自研的双电机三环同步技术和激光雷达的解析集成到一个模块,提高了整机集成度,有效降低了成本。


北醒激光雷达

「北醒应龙」车载激光雷达平台架构


基于这样的硬件架构,「北醒应龙」车载激光雷达平台通过软件配置即可调整收发和扫描方式,切换工作模式,无需改变硬件,节省大量设计、验证时间和预算。真正实现软件定义激光雷达参数。该平台还满足信息安全和功能安全要求,通过独立安全监控确保每条关键指令的正确运行。


「北醒应龙」车载激光雷达平台最为核心的技术之一是高精2D扫描系统,被称为激光雷达界的“陀飞轮”。其通过双电机三环同步控制技术,将扫描角度精度控制在万分之一以内,即要求电机每秒钟转动近百圈,同时每圈的偏差小于钟表秒针转动的120分之一以内。在“高转速”下实现“高精度”控制,完成2D高清扫描。


北醒激光雷达

2D高清扫描系统实现原理

         

北醒这套高精2D扫描技术,再配上其软件控制系统,即可实现软件的“一键配置”。比如实现某个感知区域高清扫描的ROI功能,它可以切换三种ROI模式:局部高清、视场角聚焦高清、全局高清。在硬件架构、扫描形式、接口、数据形式均不变的情况下实现感知能力的变化和升级,从而达到在成本完全不变的情况下,兼容并满足不同车型性能的跨代升级。


北醒激光雷达

ROI功能


因为有高精2D扫描技术的支撑,北醒完全解放了收发体系。高线数不再依赖于收发激光器和接收器的堆叠数,极大程度降低了成本。


举个例子,如果采用传统1D扫描技术,实现多少线数就相应地需要多少对收发激光器和接收器,128数需要128对收发激光器和接收器。但如果使用2D扫描架构,不管是128线、256线还是512线,激光器、接收器数量基本上是不变的。「北醒应龙」车载激光雷达平台为多个发射器和多个接收器的组合。对比来看,其发射器为128线1D扫描激光雷达的三十二分之一,接收器仅为八分之一。这大大解决了产品感知力升级的成本限制难题。


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2D高清扫描收发阵列


在2023年上海车展发布会现场,北醒CEO李远提出一个概念,即“单线成本”,用激光雷达总成本除以线数。

单线成本 = 激光雷达总成本 / 线数

这是激光雷达行业首次提出“单线成本”的概念,可用来衡量激光雷达的成本趋势,基于「北醒应龙」车载激光雷达平台,随着激光雷达线数逐渐增加,性能将逐渐提升,单线成本加速下降。


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单线成本


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「北醒应龙」激光雷达平台

内部构造解密


全球首个512线激光雷达北醒AD2包含三大功能模块:收发、扫描和控制系统,其中扫描模组包含一个转镜,振镜,振镜的振动速度,振动幅度,都是可以调节的,这就意味着可以用软件控制视场角,刷新率,甚至兴趣区域ROI。这也是「北醒应龙」激光雷达平台可以做到软件定义性能的关键技术。

准直后的激光束经过振镜和棱镜反射,均匀覆盖探测区;无需高密度的收发器件堆叠即可实现高线数探测。仅通过配置棱镜转速和振镜摆幅或发光频率,即可实现不同模式功能切换,自由灵活,适应不同智驾场景需求。

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「北醒应龙」激光雷达平台内部构造解密

         

为了让大家尽早使用到「北醒应龙」车载激光雷达平台的强感知红利,上海车展发布会现场还发布了全球首个基于「北醒应龙」车载激光雷达平台的车规量产激光雷达AD2-s,它具备200m@10%反射率的探测能力,256线的感知力,120°x25.6°的视场角,并在今年内完成SOP,交付给汽车客户。


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北醒车规量产激光雷达AD2-s


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好LIDAR 助力智能好车


「北醒应龙」车载激光雷达平台模块化设计,整合硬件和软件,实现强感知能力的同时,每个子系统可分别迭代升级甚至替换,独立进化功能,并且在生产加工方面,也可以分模块预组装、检验等等,减少整机装调流程工序和降低后段不良率,兼顾成本和可升级性。基于模块化的平台设计,北醒的车载激光雷达将在 L2 至 L4 级别的智能驾驶中满足多元化的场景需求,最终实现智能汽车未来的0事故。


北醒激光雷达

好LiDAR 助力智能好车


北醒CEO李远表示,在目前车载512激光雷达北醒AD2的基础上,未来在「应龙」平台上还会衍生出更高阶的版本,实现突破1000线的历史使命,实现相机级清晰度的突破。

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