自动驾驶辅助硬件哪家强?理想L9/蔚来ES7/小鹏G9雷达毫米波

车型理想L9蔚来ES7小鹏G9位置/数量车顶1个车顶1个前保险杠2个激光雷达品牌禾赛科技图达通速腾聚创激光雷达型号AT128Falcon猎鹰RS-LiDARM1激光器32通道阵列激光器4个光纤激光器1个激光器5个线数128线等效160线等效96线激光波长905nm1550nm905nm扫描方式一维转镜振镜+棱镜MEMS微振镜安全等级Class1人眼安全Class1人眼安全Class1人眼安全探测距离(10%反射率)200m250m150m最远探测聚力未知500m200m点频(单回波)153.6万pts/s80-100万pts/s75万pts/s视场角120°*25.4°120°*25°120°*25°角分辨率0.1°*0.2°0.06°*0.06°(ROI区域)0.2°*0.1-0.2°(动态可调)功耗18W<30W15W尺寸137/112/47mm未知108/110/45mm

激光雷达主要由激光发生器、扫描装置、激光接收器等部分组成,传统的机械式激光雷达一组收发模组射出一束激光,通过旋转收发模组实现360°扫描,有多少组收发模组就对应多少线激光雷达。如今的混合固态激光雷达大多固定收发模组,利用扫描装置的反射、折射等实现上下左右的扫描,从而减少活动部件以通过车规级验证,同时减少了激光收发模组从而降低了成本。

目前禾赛科技还没公开这款雷达十分详尽的信息,根据公开资料,AT128预计采用了4颗32通道的芯片化阵列式发射器,累计128通道。该发射器预计使用了VCSEL垂直腔面发射技术,相较更主流的EEL半导体边发射激光器,VCSEL可以实现垂直于晶圆平面发射,可以实现更高的集成度、更易于装调且有着更优的温漂系数。不过VCSEL技术功率密度较低,难以制造大功率的长距离激光雷达,因此早期多用于低速场景的近距离补盲激光雷达。通过堆叠结构可以有效提升VCSEL的功率密度,提升探测距离,不过相应的生产难度、良品率等问题也会增多,禾赛AT128预计就是利用了这一技术。

禾赛AT128确实在技术上有所突破,在参数方面可以看到其横向角分辨率做到了0.1°,是速腾聚创M1的一倍,点频也达到了153.6万pts/s,同样达到了速腾聚创M1的一倍。同时一维转镜成像无需拼接,减轻了对芯片算力的需求,优势明显。不过他也缺少了ROI区域聚焦等能力,在探测距离上也不及图达通猎鹰。而其中所涉及到的技术难点禾赛科技如何突破,还有待后续官方给出更多的信息才能够判断。

蔚来ES7搭载了蔚来投资的激光雷达企业图达通研发的Falcon猎鹰激光雷达。这款激光雷达最大的亮点是选择了1550nm波长的激光束,相较另外两者选择的905nm,1550nm更加远离可见光的波长区间(390nm-780nm),因此同样在Class1人眼安全的安全等级范围内,1550nm激光雷达可以使用更高的功率实现更远的探测距离。蔚来ES7所搭载的图达通猎鹰10%反射率下探测距离达到了三者最远的250m,最远探测距离更是达到了夸张的500m。

不过因为需要更高的功率,因此常规的半导体激光发射器已经难以满足,图达通猎鹰选择了更高功率的光纤激光器,同时1550nm所需的激光接收器需要昂贵许多的铟镓砷材质(905nm接收器为硅材质)。为了控制成本,图达通猎鹰仅配备了一组激光收发模组,通过复杂很多的振镜+多棱镜的方式实现扫描,光束首先通过一面左右振动的一维振镜实现一个方向的偏转,再照射到一个倾斜的快速旋转的多棱镜上完成另一个角度的偏转,从而完成一个面的扫描。对比参数可以看到,图达通猎鹰在点频、分辨率、视场角等方面并不会更弱。并且还能够通过快读调整振幅、转速实现ROI区域的动态聚焦,提到部分区域的分辨率。但是更多的活动结构带来了更高的不确定性,同时也增加了激光雷达的功耗。

小鹏G9所配备的速腾聚创RS-LiDARM1具有5个固定的激光收发模组,通过5面固定镜子将光线聚焦在一个可以上下左右振动的MEMS微振镜上,实现了面的扫描。这样的设计也能轻松实现上下或左右的ROI区域聚焦,在ROI区域分配更密集的点云。这款激光雷达本身不论在探测距离还是点云密度上都并不十分抢眼,但他有着超高的性价比,以及更小的体积,因此可以更加灵活的布置。小鹏G9选择搭载两颗速腾聚创M1布置在前保险杠左右两边的位置,这样可以形成更大的视场角,同时在车辆正前方的ROI区域内聚集更为密集的点云,通过数量在部分性能上获得了加成。

不过这款激光雷达本身探测距离不及另外两款产品,小鹏也表示自己的高阶辅助驾驶仍为以纯视觉为主的路线,激光雷达仅作为安全冗余。此外,MEMS微振镜本身为硅材质,这种材质在长期的振动下易出现疲劳等问题,耐久性有待考验。此外,不止在保险杠位置对于车辆的美观度有着很大的帮助,但相比另外两者车顶的布置方式,在探测范围上会受到更多的限制,也存在更高的碰撞受损风险。

高清摄像头成为主流

即便纷纷上马激光雷达,但摄像头依然是自动辅助驾驶感知的核心硬件,在理想L9、蔚来ES7、小鹏G9上我们看到的另一个趋势是800万像素高清摄像头逐渐成为了主流方向,三款车型均配备了高像素环视ADAS。其中理想L9配备了6颗800万像素高清摄像头、蔚来ES7更是配备了7颗。目前小鹏官方尚未正式公布G9配备的高清摄像头数量,可以明确前视双目摄像头采用了800万像素,侧视及后视摄像头有待确认,以官方信息为准。

车型理想L9蔚来ES7小鹏G9车外摄像头数量11个11个12个800万像素高清摄像头6个7个2-7个(以官方数据为准)

在摄像头配备方面,三款新车相差不大,前视摄像头均采用双目800万像素高清摄像头。摄像头总数也均在11-12颗。值得一说的是蔚来ES7侧前视摄像头布置在了车顶位置,可以看到更大的范围和更远的距离。不过头顶三个"犄角"的设计在造型上也受到了更多的争议。理想L9没有配备后视高清摄像头,而是选择与常规环视摄像头共享200万像素的后视摄像头,当然后视摄像头在自动辅助驾驶中的使用场景也相对较少。

角毫米波雷达走向末路?

车型理想L9蔚来ES7小鹏G9毫米波雷达数量1个5个5个

但值得注意的是,毫米波雷达也有着其他感知系统难以取代的优势,例如毫米波雷达是唯一可以同时感知位置和速度的传感器,毫米波雷达通过多普勒效应感知速度而无需多组数据对照计算。同时毫米波雷达因波长较长,不易受到雨雾等天气因素的干扰,有着很强的适应性。预计未来毫米波雷达将向4D毫米波雷达发展,只是目前这一技术还不够成熟。

计算平台

在计算平台方面,三款新车均配备了当前市面上最先进的自动驾驶芯片之一——英伟达Orin-X芯片,改芯片采用7nm制成,单颗芯片的算力达到了254TOPS,在算力方面是目前是最顶级的存在。相较英伟达的上代产品Xavier有了巨大的进步,Xavier的算力为30TOPS。即便特斯拉自研的FSD芯片,单芯片的算力也只有72TOPS。

车型理想L9蔚来ES7小鹏G9芯片/数量英伟达Orin-X芯片*2英伟达Orin-X芯片*4英伟达Orin-X芯片*2单颗算力254TOPS254TOPS254TOPS累积算力508TOPS1016TOPS508TOPS

理想L9与小鹏G9均搭载两颗英伟达Orin-X芯片,而蔚来ES7更是夸张的搭载了4颗英伟达Orin-X芯片,累积算力达到了惊人的1016TOPS。不过两颗芯片其实互为安全备份,累积叠加的算法并没有太大的实际意义。也就是理想L9和小鹏G9的算力为254TOPS,蔚来ES7的算力为508TOPS。

淡化高精度地图,V2X尚不成熟

在近期发布新车时,以及即将推出的理想ADMax、蔚来NAD、小鹏城市NGP等覆盖高速以外更多场景的自动辅助驾驶系统时,蔚小理均没有特别提到高精度地图的作用,目前行业内对高精度地图也持更谨慎的态度。毕竟高精度地图是一个十分庞杂的基础设施建设,在目前自动辅助驾驶快速发展的情况下,高精度地图显得跟不上发展进度,成为限制自动辅助驾驶使用范围的一个因素。短期内,更大企业或许会逐步减轻对高精度地图的依赖,但长期来看高精度地图依然有着很不错的前景。

在新车上,预计会继续沿用目前的高精度地图搭配,理想、小鹏与高德合作,蔚来与百度合作。不过,目前三家都传出了自研高精度地图的消息,其中蔚来将会与合作伙伴共同研发自己高精度地图系统,这个合作伙伴或许为腾讯;而小鹏去年通过旗下广州欣图科技有限公司完成了对拥有高精度地图资质的智途科技100%股权的收购,将自研高精度地图。

此外,蔚来ES7还宣布配备了5G-V2X模块,小鹏G9和理想L9暂不清楚。相比高精度地图,V2X的基础设施建设更加复杂,短期内的使用场景还十分有限,不过这一技术同样有着十分可观的发展前景,也是我国目前正在大力发展的技术之一。

值得一提的是,蔚小理在自动辅助驾驶的策略上也略有不同。理想L9宣布将全系标配ADMAX软硬件系统,而蔚来NAD需要付费限时订阅,根据自身需求选择开启。而小鹏城市NGP等功能在小鹏P5以及G9等车型上均不是全系标配。

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