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视力超越人类?汽车如何“看见”世界

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反射率就是那个“猫腻”

  反射率可以简单理解为照向障碍物的光线有多少能被反射回来,是被探测物体反射的激光能量占总发射能量的百分比。像用手电筒看路的过程一样,如果手电筒的光大都被前面的物体吸收了,反射回来的光线就不够让人看清前面有什么,反射率低的物体也容易“消失”在激光雷达的视野里。

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  业内目前常用的探测距离标准,都是在物体反射率10%这一比较严苛的情况下测得的,在这一标准下,蔚来ET7(参数|询价)、理想L9、小鹏G9、华为激光雷达,探测距离分别为250m、200m、150m和150m。它大概类似于探测一辆全黑车漆、又把车牌和车灯用黑布盖住的车辆时,能够探测的最大距离,这已经属于比较极限、且很难在生活中出现的情况了。

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  所以在看激光雷达的探测距离时,你需要像确定续航/油耗成绩的工况一样,先瞅一眼这个成绩对应的反射率究竟是多少。而同在10%这个比较极限的状态下,激光雷达的探测距离也基本代表了它探测能力的下限,对于比较、判断激光雷达的好坏是一个很客观、有效的指标。

如何让激光雷达看得更远

  由于物体的反射率条件总是各不相同,想要让激光雷达看得更远,就需要从它发射、传播、反射、接收这一工作流程中另外三个方面下手,类似于手电筒照路过程中换个更厉害的手电筒、再给人眼配上合适的眼镜,主要对应着发射功率、散射系数、接收器灵敏度等指标。而目前常见的905nm、1550nm激光,在这些环节上有着各自的优劣势。

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  而1550nm激光,因为能被人眼的晶状体和角膜吸收、无法在人眼视网膜上聚焦成点、对视网膜伤害更小,能使用的最大输出功率上限要比905nm激光要大很多。实际应用中蔚来ET7使用的1550nm激光雷达27W的额定功率要比理想L9、小鹏G9 905nm的激光雷达高出近1倍,这对提升激光雷达的探测距离很有帮助。

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  但就像不同轮胎适应不同路况一样,不同波长的激光雷达,也有自己更适应的环境。比如,1550nm激光更擅长在空气、粉尘中传播,但却对水比较“过敏”,在雨雪天气里不如905nm激光更“坚挺”,探测距离也会受到一定的影响。

  最后,物体反射回来的激光,还需要被光电探测器转化成电信号,再由信号处理模块进行识别和处理。光电探测器的灵敏度高低,也是激光雷达“眼神”好不好的重要指标。由于不同类型的半导体材料,对不同波长的激光灵敏度不同,905nm激光通常使用硅基光电探测器,1550nm激光则需要搭配价格更贵的铟镓砷光电探测器。

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  总的来说,1550nm激光在探测距离上拥有一定的优势。但需要说明的是,它需要使用光纤激光器来产生激光,再用铟镓砷光电探测器进行接收,这两种器件的价格目前要比905nm激光常用的半导体激光器和硅基光电探测器贵很多。想看得远,现在也要付出不低的成本作为代价,不过好在它们的价格在近几年也出现了跳水,也许不久之后就能降价到一个消费者都能接受的程度。

如何让汽车看得再远一些

  而如果,我还想让汽车看得再远一些,有办法么?有!那就是给车辆和道路装上车联网的“超级赛亚人形态”——V2X技术。有了它,汽车的“视野”范围将进一步从车辆周边的区域拓展至网上的每个节点,不仅在自动驾驶时更安全,还可以做到告别堵车、一路绿灯。

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   以目前的技术水平,V2X已经可以实现“透视”被遮挡的行人让车辆提前减速、从辅路依次汇入主干道、交通灯信号等交通标志信息的预报、根据红绿灯信号计算出全程绿灯畅行的理想速度等功能,是对车载传感器感知能力的有效补充。而智慧道路、智慧城市的基础设施建设也在北京、上海、无锡等地进行建设,这样一种“神奇”的功能也离我们并不遥远。

总结:

  从一个小小的倒车雷达,到现在非常热门的激光雷达,再到设想中“万物互联”的V2X的巨大网络,汽车能“看”到的世界,正在快速超越人类的视力范围,甚至在未来的汽车“眼”中,世界可能不再有“盲点”。你能想象那时的汽车,又是在如何驾驶和使用呢?(文/汽车之家 孙一超)

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