華為車規(guī)級(jí)前裝激光雷達(dá)的詳細(xì)介紹

據(jù)華為智能汽車解決方案官微消息，中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的T10 ICV CTO峰會(huì)12月21日在上海召開，華為融合感知產(chǎn)品部總經(jīng)理段忠毅出席并致辭，同時(shí)華為首次面向行業(yè)正式發(fā)布車規(guī)級(jí)高性能激光雷達(dá)（LiDar）產(chǎn)品和解決方案。

這也是在華為智能汽車業(yè)務(wù)劃歸消費(fèi)者業(yè)務(wù)后不久，首次有新產(chǎn)品面世。

自動(dòng)駕駛為什么需要激光雷達(dá)

智能駕駛需要車輛“耳聰目明”，多傳感器融合成為必要方案。目前用在車輛智能駕駛中的傳感器包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等。

相比毫米波雷達(dá)和攝像頭，激光雷達(dá)在目標(biāo)輪廓測量、角度測量、光照穩(wěn)定性、通用障礙物檢出等方面都具有一定優(yōu)勢。在部分難點(diǎn)場景上，如城區(qū)非規(guī)范行人、非規(guī)范道路，甚至是非規(guī)范駕駛的行為終端，急需激光雷達(dá)解決。

遠(yuǎn)距小障礙物，毫米波雷達(dá)的角分辨率不夠，攝像頭對(duì)遠(yuǎn)端的通用障礙物識(shí)別不夠，而這種場景下激光雷達(dá)就可能及時(shí)識(shí)別。

近距離加塞，這種場景在中國道路上尤其常見，毫米波雷達(dá)的角分辨率不夠，攝像頭通常來說需累計(jì)多幀，需要幾百毫秒才可以確認(rèn)加塞，而激光雷達(dá)由于精確的角度測量能力和輪廓測量能力，可以2-3幀確認(rèn)加塞，百毫秒內(nèi)做出判斷。

同樣的原因，對(duì)于近端突出物，毫米波雷達(dá)和攝像頭相對(duì)不足，而激光雷達(dá)可以做出快速判斷。

隧道場景，攝像頭在光線亮度發(fā)生突然變換的場景有致盲情況發(fā)生，而毫米波雷達(dá)一般不識(shí)別靜止物體，如果隧道口剛好有一個(gè)靜止車輛，這時(shí)就需要激光雷達(dá)的準(zhǔn)確識(shí)別能力。

十字路口無保護(hù)左拐?qǐng)鼍皩?duì)激光雷達(dá)的大角度全視場測量能力有很大考驗(yàn)，需要同時(shí)滿足大視場和遠(yuǎn)距測量能力。

地庫場景，毫米波雷達(dá)由于多徑反射性能不佳，而光線強(qiáng)弱變化又會(huì)影響攝像頭的性能，這時(shí)激光雷達(dá)獨(dú)特的優(yōu)勢就可以得到發(fā)揮。

可以說激光雷達(dá)是解決連續(xù)的自動(dòng)駕駛體驗(yàn)的關(guān)鍵傳感器，其帶來的智能駕駛體驗(yàn)將遠(yuǎn)超任何一個(gè)已商用的智能駕駛系統(tǒng)。但這類器件的成本問題不能忽視。此前，小鵬汽車自動(dòng)駕駛產(chǎn)品負(fù)責(zé)人黃鑫曾表示：“通過安裝激光雷達(dá)，L3級(jí)自動(dòng)駕駛的適用場景增加了20%，但成本增長了40%-50%?！?/p>

這說明中短期內(nèi)，受制于單品價(jià)格過高，激光雷達(dá)的車場應(yīng)用滲透率較低，市場仍處于早期階段。

爬北坡戰(zhàn)略

據(jù)段忠毅介紹，華為激光雷達(dá)產(chǎn)品于 2016 年開始預(yù)研，該團(tuán)隊(duì)訪問了大量的TOP車企，傾聽對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)品的需求，同時(shí)遍尋產(chǎn)業(yè)鏈廠家，經(jīng)過半年的調(diào)研明確了方向：要做一款高性能、車規(guī)級(jí)、能夠大規(guī)模量產(chǎn)的激光雷達(dá)，基于此定位，激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)“爬北坡戰(zhàn)略”。

從珠穆朗瑪峰北坡登頂要比南坡困難許多。華為一開始就選擇了面向乘用車的前裝量產(chǎn)的產(chǎn)品化開發(fā)，而沒有選擇從傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)切入，前者難度要高很多。

在對(duì)激光雷達(dá)要應(yīng)對(duì)的獨(dú)特場景做了充分的分析后，華為進(jìn)一步確認(rèn)激光雷達(dá)的規(guī)格定義，總結(jié)為：

高速場景要看的遠(yuǎn)，需要看到200米之外的車，這決定了激光雷達(dá)的測距規(guī)格。

復(fù)雜路口要看的寬，這決定了激光雷達(dá)的水平FOV。

近端要很好的應(yīng)對(duì)加塞并看到突出物，這就決定了激光雷達(dá)的垂直FOV。

基于場景分析，華為定義、設(shè)計(jì)和開發(fā)了這款96線中長距激光雷達(dá)產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)城區(qū)行人車輛檢測覆蓋，并兼具高速車輛檢測能力，更符合中國復(fù)雜路況下的場景。

激光雷達(dá)是一款光機(jī)電一體化的產(chǎn)品，需要光機(jī)電多領(lǐng)域深度整合。得益于ICT領(lǐng)域光學(xué)設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、整機(jī)工程等長期積累，華為重構(gòu)了激光雷達(dá)的核心部件，包括發(fā)送模塊，接收模塊和掃描器。

其選擇的微轉(zhuǎn)鏡掃描器架構(gòu)，并非是簡單地做微轉(zhuǎn)鏡，而是通過解構(gòu)電機(jī)、軸承等關(guān)鍵部件，進(jìn)行精準(zhǔn)掃描控制，以此提升點(diǎn)云精度的穩(wěn)定性與一致性。收發(fā)端則是通過精準(zhǔn)的光路控制，精巧的電路設(shè)計(jì)來提升收發(fā)模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。

做到車規(guī)級(jí)有多難

但滿足性能僅是車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的第一步，真正做到車規(guī)級(jí)，還面臨諸多可靠性問題。華為表示，車載激光雷達(dá)的可靠性不僅來源于車規(guī)級(jí)器件選型、還依賴整體架構(gòu)設(shè)計(jì)以及海量可靠性測試驗(yàn)證。

舉個(gè)例子，電機(jī)是激光雷達(dá)的核心部件，其車規(guī)能力一直是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。而華為在電機(jī)領(lǐng)域有著20年的積累，同時(shí)依托25億次電機(jī)可靠性測試經(jīng)驗(yàn)，華為設(shè)計(jì)了滿足車規(guī)要求的激光雷達(dá)掃描電機(jī)。

華為表示，其產(chǎn)品電機(jī)的可靠性，能夠滿足最嚴(yán)苛車企對(duì)激光雷達(dá)工作壽命的要求。

針對(duì)車規(guī)要求的高低溫濕熱，水壓、振動(dòng)、鹽霧、人眼安全、EMC（電磁兼容）、碎石沖擊等場景，華為都嚴(yán)格按照ISO國際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，甚至基于TOP車企的特殊要求，做了更加嚴(yán)苛的測試。華為表示，有信心成為全球第一個(gè)真正車規(guī)的高線束激光雷達(dá)的供應(yīng)商。

此前，華為智能汽車解決方案BU總裁王軍就表示，華為在武漢有一個(gè)光電技術(shù)研究中心，總計(jì)有1萬多人，該中心就正在研發(fā)激光雷達(dá)技術(shù)，目標(biāo)是短期內(nèi)迅速開發(fā)出100線的激光雷達(dá)。未來計(jì)劃將激光雷達(dá)的成本降低至200美元，甚至是100美元。

前裝量產(chǎn)需要考慮的實(shí)際安裝適配問題

另外，華為激光雷達(dá)產(chǎn)品的定位是前裝量產(chǎn)，必然要考慮激光雷達(dá)實(shí)際安裝適配問題，如安裝數(shù)量、安裝位置，以及在運(yùn)行中碰到的環(huán)境適應(yīng)性問題?；诓煌膱鼍耙螅す饫走_(dá)配置方案也有差別。比如， 僅面向高速巡航的場景，配置一個(gè)前向激光雷達(dá)可以很好的應(yīng)對(duì)龍門架、隧道場景、ETC抬桿等問題，目前有安裝在前保險(xiǎn)杠和車頂兩種位置的趨勢。

但如果要實(shí)現(xiàn)從家到公司全場景連續(xù)性智能駕駛體驗(yàn)，則必須解決城區(qū)巡航、園區(qū)泊車等諸多挑戰(zhàn)。例如大路口復(fù)雜交通情況，快遞小哥騎摩托車、行人亂穿馬路這種場景，需要配置3個(gè)激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)300°基本無死角的覆蓋。

除造型、布置外，清洗、加熱是激光雷達(dá)解決方案必須要考慮的另外兩個(gè)功能。

在激光雷達(dá)被臟污覆蓋的場景下，可使用智能清洗系統(tǒng)，華為做了大量測試來驗(yàn)證不同的噴嘴、不同的位置、不同水壓的清洗效果。由于行駛過程中也需要清洗，為了很好地測試這個(gè)場景，華為自主設(shè)計(jì)了智能清洗風(fēng)洞系統(tǒng)，模擬在130km/h下清洗能力，然后再測試不同的噴嘴和壓力對(duì)清洗效果的影響，得到寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

除了智能清洗系統(tǒng)外，華為也開發(fā)了智能加熱系統(tǒng)。在被霜、霧、凝露、薄冰覆蓋的場景，激光雷達(dá)內(nèi)置的智能加熱系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

目前，華為已有多個(gè)車型的配套經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于造型匹配、安裝位置以及環(huán)境工程領(lǐng)域都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

依托在光通訊領(lǐng)域積累的精密制造能力以及先進(jìn)工藝裝備實(shí)驗(yàn)室，華為快速建立了第一條車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的Pilot產(chǎn)線，定位是前裝量產(chǎn)，面向乘用車的前裝量產(chǎn)的產(chǎn)品化開發(fā)。面向百萬級(jí)量產(chǎn)需求，華為已按照年產(chǎn)10萬套/線在推進(jìn)，以適應(yīng)未來大規(guī)模量產(chǎn)需求。

首款搭載3個(gè)華為96線激光雷達(dá)的車型

根據(jù)平安證券報(bào)告，當(dāng)前在智能汽車商布局上走在前列的國內(nèi)三大造車新勢力蔚來汽車、小鵬汽車、理想汽車，其自動(dòng)駕駛雷達(dá)領(lǐng)域的最高配置均為毫米波雷達(dá)。國外公司在激光雷達(dá)采用上走在前列，通用Cruise搭載了4個(gè)激光雷達(dá)、谷歌Waymo ONE搭載了5個(gè)。

11月底，小鵬汽車CEO何小鵬透露明年將推出全球首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)智能汽車。

12月17日，據(jù)媒體報(bào)道，日前，英特爾旗下子公司Mobileye表示，其系統(tǒng)可以使用內(nèi)部開發(fā)的光檢測和測距（激光）傳感器，而不是使用公司的合作伙伴Luminar Technologies的激光雷達(dá)傳感器，能極大降低成本。

華為、小鵬、英特爾等自動(dòng)駕駛領(lǐng)域先行者的積極行動(dòng)有望拉動(dòng)未來激光雷達(dá)市場空間，2021年激光雷達(dá)“上車”值得期待。

值得一提的是，在華為發(fā)布會(huì)的同一天，北汽的高端新能源品牌ARCFOX 也宣布極狐 HBT 智能電動(dòng)車將搭載 3 個(gè)華為 96 線中長距激光雷達(dá)以及 6 個(gè)毫米波雷達(dá)、12 個(gè)攝像頭、13 個(gè)超聲波雷達(dá)，同時(shí)搭載 352Tops 算力的華為芯片。

除了搭載華為激光雷達(dá)，極狐HBT還將搭載包括華為“1個(gè)全新的計(jì)算與通信架構(gòu)”、“5大智能系統(tǒng)”、“三大計(jì)算平臺(tái)以及對(duì)應(yīng)的三大操作系統(tǒng)” 以及“包括激光雷達(dá)在內(nèi)的30+智能化部件”等在內(nèi)的軟硬件，通過華為HI品牌全棧智能汽車解決方案， HBT將成為華為首款HI尾標(biāo)上車車型，也成為華為聯(lián)合造車的首款落地車型。