ET,意為 "Extremely Thin" 極致輕??;25,則是它的高度(mm)。
作為禾賽首款以高度命名的激光雷達(dá),ET25 最顯著的特點(diǎn)顯然就是——“薄”。相比于 AT128,ET25 只有約一半厚,從艙外到艙內(nèi),ET25 為什么要做的如此之薄呢?
薄,源于對(duì)安全和美觀的雙重需求
首先與大家分享一個(gè)關(guān)鍵的概念:KOZ。
所有集成于座艙上方的傳感器,需要與擋風(fēng)玻璃之間留有一定的空間,這一空間被稱為 Keep Out Zone (KOZ)。
為保證傳感器的最優(yōu)感知效果,KOZ 的最佳處理方式一般是封閉,也就是把攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器給“包起來(lái)”。封閉區(qū)會(huì)從傳感器延展到玻璃上,如下圖。
這樣的設(shè)計(jì)具備兩個(gè)重要優(yōu)勢(shì):
第一,“密不透風(fēng)”就能夠有效防水防塵。在需要進(jìn)行清潔時(shí),只需使用雨刮器便可快速高效地清理傳感器的視野。
第二,特殊的封閉材料可以減少雜散光干擾,盡可能地保證了感知的準(zhǔn)確性。
艙內(nèi)激光雷達(dá) KOZ 示意
但是,艙內(nèi)激光雷達(dá)的厚度與 KOZ 面積的大小成正比。比如,25 mm 厚的 ET25,與 45 mm 厚的其他激光雷達(dá)相比,其實(shí)際 KOZ 面積要小一倍以上。
25 mm 厚與 45 mm 厚激光雷達(dá)所需 KOZ 面積對(duì)比示意
由于傳感器支架置于駕駛員上方,KOZ 的尺寸越大,所占用駕駛員頭頂上方的座艙空間就越多,這可能會(huì)對(duì)駕駛員的視野和頭部空間的舒適性造成不利影響。特別是過(guò)大的 KOZ 封閉區(qū)域可能會(huì)在一定程度上遮擋駕駛員的視線,從而降低駕駛的安全性。
此外,KOZ 的存在對(duì)整車造型也有著不可忽視的影響。一般來(lái)說(shuō),座艙內(nèi)的 KOZ 要求底部寬度最好不超過(guò) 30 cm,如果 KOZ 過(guò)大,支架投射在前擋風(fēng)玻璃上形成的陰影面積也會(huì)相應(yīng)增大,影響整車外觀的美感。
因此想要讓激光雷達(dá)入艙,薄,是第一步。
然而,實(shí)現(xiàn)超薄設(shè)計(jì)與超高性能兼顧并非易事。
薄意味著光學(xué)口徑(像掃描器、透鏡、視窗的高度等)難以做大,從而一定程度上限制了激光雷達(dá)測(cè)遠(yuǎn)能力。就好像當(dāng)我們?cè)诤诎抵惺褂檬蛛娡矔r(shí),如果光圈小,只有少量的光線能夠透過(guò),則只能照亮身邊的一小片區(qū)域。但是,當(dāng)光圈變大時(shí),在同等功率下光線就能照得更遠(yuǎn)。激光雷達(dá)也是類似的原理,也就是一定程度上,薄與測(cè)遠(yuǎn)能力不可兼得。
要超薄還是要性能?ET25 不做選擇
智能手機(jī)在數(shù)年間的迭代中越來(lái)越輕薄,主要是通過(guò)其內(nèi)部部件的高度集成、以及器件性能的提升來(lái)實(shí)現(xiàn)的,激光雷達(dá)也一樣。
ET25 采用了禾賽新一代的自研收發(fā)芯片,更先進(jìn)的激光收發(fā)模塊使 ET25 接收芯片的靈敏度提升了數(shù)倍。針對(duì)于 10% 反射率的物體,將 905 nm 激光雷達(dá)的測(cè)距能力提升到了250 m 以上,即使是置于擋風(fēng)玻璃后也可達(dá)225 m,點(diǎn)頻超過(guò)了300 萬(wàn)每秒,最小分辨率僅為0.05° x 0.05°。以更小的收發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)了相同視場(chǎng)角(FOV)下更強(qiáng)大的性能。
另外,禾賽改變了傳統(tǒng)的整機(jī)內(nèi)部模塊布局設(shè)計(jì),在布局方式上,進(jìn)行了深入的思考和大膽的創(chuàng)新。對(duì)掃描器件、收發(fā)芯片、光學(xué)模組等各個(gè)方面進(jìn)行了精細(xì)的調(diào)試,抽絲剝繭,推敲每個(gè)細(xì)節(jié),形成了“極簡(jiǎn)”架構(gòu)方案,提升了系統(tǒng)的靈活性。甚至將高度和口徑幾乎做到了一比一的比例,沒有絲毫多余的空間,將每個(gè)器件的尺寸都做到了極致。
由此,“超薄”與“性能”不可兼得的矛盾被打破。這背后一方面也得益于禾賽在芯片化技術(shù)路線上實(shí)現(xiàn)了快速迭代,另一方面也彰顯了禾賽工程師對(duì)于制造工藝的深刻理解。ET25 “隱藏的藝術(shù)”,讓美觀與性能相輔相成。期待未來(lái)激光雷達(dá)技術(shù)持續(xù)迭代,以更靈活的方式滿足不同需求的挑戰(zhàn)。
責(zé)任編輯:彭菁
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原文標(biāo)題:Lidar 輕科普 | 探索 ET25 超薄設(shè)計(jì)背后的奧秘
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