侧向补盲为什么是激光雷达？又为什么是Flash？

侧视摄像头的作用受到挑战

现实中，各种各样的切入（Cut-In）驾驶场景比比皆是，而目前L2 ADAS感知功能多依赖于视觉，要实现更高级别辅助驾驶，势必要依赖多感知融合。在切入场景的盲点检测（BSD）中，将车左右后视镜盲区内的影像显示在车内是侧视摄像头的主要作用。

不过，从不同级别智能驾驶所需实现的功能来看，视觉感知是采集局部特征，然后再与海量数据库进行特征匹配，进而判断出物体的总体属性。这一过程虽然模拟了人脑识别物体的过程，但无法判断距离。

为了解决距离问题，在不借助雷达的前提下，可以采用两种办法：一是单目测距，可识别物体大小和周围环境，计算焦距和比例关系，好处是硬件要求低，寿命长；劣势是识别物体类型对图像数据库和识别算法要求很高，误差范围3-15%。二是多目测距，对多个摄像头不同角度的视差进行等比例计算，好处是不依赖图像数据库，劣势是要实时匹配，算力要求高且硬件成本也高；镜头工艺、安装、行驶震动导致误差普遍为5%，误差范围在10m量级。

归纳起来，视觉感知的缺陷还真不少：

• 天气环境因素造成视觉传感器致盲（如逆光炫目、沙尘暴遮挡等）；
• 小目标物体在中低分辨率视觉感知系统中可能造成目标晚识别（如减速带、小动物、锥桶等）；
• 异形目标由于未经训练可能造成无法匹配，最终漏识别（道路落石、掉落轮胎等）；
• 横向测距误差；
• 假目标物探测失误，将人或分道线图像投射到路上，会使某测试车辆自动紧急制动或沿假车道线行驶。

为什么侧向激光雷达要上车补盲？

为解决上述问题，出现了激光雷达与摄像头+毫米波雷达的近场感知互为冗余方案，这样就利用不同传感器的特点和优势弥补了视觉感知的缺陷，同时也解决了道路狭窄可能导致毫米波雷达存在多径反射而失效的问题。

亮道智能根据整车要实现的功能和自身开发经验，将功能定义分解成各个传感器的目标探测需求。从图中可知，激光雷达布设方案的多样性与当下不同主机厂的ADAS功能设计是强关联的。

可以看到，针对前方探测、车道线、侧后方探测、泊车、疲劳驾驶、灯光控制等不同常见应用和功能，不同位置激光雷达的表现和作用是不一样的。达到FCW、AEB front car、AEB-crossing等功能，实现前方探测应用，前向位置的激光雷达的目标探测更准确；想要实现泊车应用功能，必须有侧向激光雷达精准感知的支持。

LDSenseTMSatellite怎样补盲？

了解LDSenseTM Satellite侧向激光雷达补盲必须从场景入手。

场景一是高速/直道急加塞的避障。目前主流的前向激光雷达安装在车头正前方，水平视场角在90°-120°之间。急加塞大约在车头超过本车3.6m时才能探测到，极可能发生碰撞。如果安装侧向补盲激光雷达，就可以实现车头180°感知范围，在对方车辆试图跨越本车时即可探测到。1+2激光雷达方案可以进一步扩大感知范围，获得更加舒适的自动驾驶路径规划方案。

那么，1+2激光雷达配置方案能否做到盲区覆盖？一辆车需要安装几个补盲激光雷达呢？亮道智能认为，侧向补盲激光雷达的最大特点是大于75°的超大垂直视场角，而现有长距前向激光雷达一般多在25°内，很难起到补盲作用。城市驾驶场景对侧向激光雷达的需求强烈，能够改善驾驶体验。目前安装在两侧的1+2方案也不是为补盲场景专门开发的，所以垂直FOV一般为25°，达不到补盲要求。

1个前向激光雷达实现车头90°~120°的点云覆盖

2个侧向激光雷达实现车头180°的点云覆盖

1前向+2侧向激光雷达，轻松应对高速急加塞场景，

支持更加“安全+舒适”路径规划

场景二是低矮物体探测。车道前方的临时掉落物、突然冲出的小动物，受制于摄像头环境冗余度、算法训练数据有限，容易被感知剔除；摄像头无法对马路边沿与车道线进行精确定位，而前向主激光雷达垂直FOV有限，存在3-7m以上视觉盲区。

安装垂直视场角不低于8°的侧向激光雷达，即可与前向激光雷达点云互补，实现低矮物体及相邻车道线探测。

激光雷达近场探测盲区对比 

场景三是车道级定位。在无明显车道线或车道线模糊的路段或路口，摄像头容易规划出波动较大的轨迹线，影响通行体验。使用安装于顶部位置的侧向激光雷达，可以在实现相邻车道目标物感知的同时，通过感知道路周边静态标识物，获得准确的相对位置信息，与高精地图结合，实现车道级精准定位。

有观点认为，ADAS侧向只需较低像素的摄像头观察周围车辆位置、车道线等信息就够了，细节反而没有意义，还会影响成本、算力、响应速度，更何况还有毫米波雷达。亮道智能认为，目前高阶自动驾驶（L3以上）需要补盲激光雷达，现在主机厂已清晰了解了消费者需求，对于已上市的辅助驾驶功能，如LKA（车道保持辅助）、FAPA（全自动泊车系统）等，甚至AEB（主动制动），侧向激光雷达能明显提升这些功能的安全性与舒适性。

激光雷达补盲的刚需场景在于，前方探测：AEB front（ped/cyclist）、AEB-crossing、ACC S&G/i-ACC自适应巡航系统、ICA智能巡航辅助、TJA交通拥堵辅助驾驶；侧后方探测：LCAS/ALC/AES交通拥堵辅助、RCTA后方交通穿行提示、DOW车门开启预警；泊车：APA/RPA、AVP、AVM。除此之外，用激光雷达作为5V5R辅助驾驶传感器的补充，可提升感知性能及可靠性，进而提升系统安全性。

量产解决方案的三大特色

亮道智能新发布的激光雷达系统量产解决方案传感器硬件LDSenseTM Satellite系列有三大亮点，一是纯固态Flash技术，芯片化设计，高性能低成本；二是体积纤巧，可灵活嵌入车身；三是超大垂直视场角，近场盲区最大范围覆盖。

先看什么是纯固态Flash技术？纯固态Flash LiDAR采用芯片化发射接收器件，无MEMS振镜、无电机，结构简单；无任何运动部件，易于全自动化产线生产，更易符合严格的车规要求；在产品设计与生产过程中，拥有超高的可靠性、一致性、更长使用寿命和更强的成本竞争优势。

由于Flash激光雷达受限于其VCSEL激光器的激光密度，感知覆盖范围足（30-50m），以支持补盲需求，可以和前向主雷达实现很好的感知互补。Flash激光雷达分为全域快门和区域扫描方式。亮道的第一款Satellite产品Selen使用的是电子控制线扫方式，不使用任何运动扫描部件。通过光学设计，Flash激光雷达也可以探测到200m外的障碍物。

纯芯片化设计指的是产品核心的VCSEL激光器芯片、SPAD接收器芯片、信号处理ASICi芯片，在一个芯片上集成多个发射/接受单元，而不是用多个分立器件集成。

随着主机厂对智能驾驶功能的深入研究和应用，客户对近距离大视场角补盲的需求越来越多，Flash技术和是芯片化未来激光雷达的发展方向。芯片集成度越高，生产工艺和工序流程越简化，可避免大量标定集成工作，有利于大批量生产，降低成本。

再看侧向激光雷达的性能指标，亮道智能定义的侧向激光雷达主要用途是近场补盲，最重要的指标包括视场角、近距离盲区和刷新率等。其垂直视场角至少达到75°，未来的产品规划为80°甚至是90°；水平视场角在120°上下。当然，转镜扫描式激光雷达也可通过光学设计达到40-50°垂直视场角。LDSenseTM Satellite侧向激光雷达补盲系列有多款产品，将在今年的北京车展发布产品参数。

补盲激光雷达装在哪里好？

应该说，这个问题是仁者见仁智者见智。如果激光雷达布设方案与高级辅助驾驶功能相结合，就可以令ADAS功能更进一步。

作为激光雷达赛道从0到1的亲历者，亮道智能结合多年多个激光雷达量产项目经验，分享了激光雷达安装位置布设背后的逻辑。

LDSenseTMSatellite系列聚焦车辆周身近距离场景探测，可以如卫星般围绕车身周围装机，以超大视场角覆盖近场盲区，守护行车安全，提升驾驶体验。

那么安装在不同位置需要注意哪些问题呢？

1.车顶：车顶正前方是目前激光雷达较为主流的安装设计方案，适用于大部分前向场景的探测，例如理想L9、蔚来ET7。其实现的功能为前方碰撞预警（FCW）、自动紧急制动（AEB -前向）、自适应巡航（ACC）以及作为高阶自动驾驶功能的目标探测传感器。

一般装车顶时会考虑FOV下边缘跟车顶盖的位置，所以根据车型的不同一般会有下倾几度的适配。安装的位置越高，对于LiDAR的视野会更好，比如，可以越过前车检测到前前车。从工程角度来说，车顶位置较高，在行驶过程中不易被沙石喷溅，且不易受到碰撞危险。该安装方案在硬件成本、防污和碰撞维修成本等方面优势明显。

当然，车顶位置在工程设计中面临几个技术难点：更易受到太阳光直射，对激光雷达的散热性能提出了较大挑战；清洗装置的使用也较难把控。另外，激光雷达线束向下探测时会受到前方引擎盖影响，车辆正前方有一定盲区，近距离目标探测受限。

2.车前方左中右处：现有的多激光雷达方案之一是放置在前方左中右，例如ARCFOX极狐，将三颗激光雷达安放在车前方的保险杠和前格栅处，用于前方碰撞预警（FCW）、自动紧急制动（AEB -含十字路口）、自适应巡航（ACC）功能。组合后的水平FOV更大，可以覆盖头顶式一颗激光雷达无能为力的十字路口场景盲区。

相比车顶方案，这种方式的外观设计和散热难度低很多。但因其位置偏低，容易受到地面沙石、水的飞溅和污染，甚至破坏。一旦发生碰撞和损坏，更换成本很高。而且，理论上来说，激光雷达数量越多，硬件成本也越高。

还有一种安装方式是在前方左右两侧，如小鹏P5，两颗激光雷达装于前侧左右保险杠处。该位置除了上面提到的3颗激光雷达面临的难点外，还需要注意两边激光雷达的角度布置，以解决近距离盲区和十字路口AEB工况的问题。

3.前引擎盖上方左右：这是最近引起广泛讨论的集度方案。其实现功能和第二种前方左中右的方案大致相同，防污要求较小。但是，由于前引擎盖受太阳直射，温度较高，在散热、防水、碰撞维修成本等方面面临考验。最重要的是，引擎盖是活动部件，会对使用和标定造成风险，需要严格的在线动态标定，确保硬件的可靠性。

和车顶方案类似，安装在引擎盖上影响激光雷达的盲区大小的几个因素构成：垂直FOV ①，LiDAR的安装高度（Height1），LiDAR所能调整的向下倾斜俯仰角②,以及引擎盖遮挡的限制。

所以，装车在引擎盖位置，一般引擎盖比较平，有时候需要LiDAR往上倾，牺牲掉一部分的LiDAR的FOV。弹出式的装机方案，主要的挑战在于工程化的可靠性，比如说，使用过程中因为机械老化，震动等原因导致安装角度的偏移，对Online Misalignment detection and correction（在线错位检测和纠正）的要求极高。

分析了这么多，激光雷达究竟安装在哪个位置才最合适的呢？需要从以下几个方面来综合考虑：外观、散热、碰撞保护、表面防污、设备干涉、尽可能小的盲区还有成本。

对于OEM而言，首先要关注车身ID设计、车身外观和功能定义，并兼顾激光雷达的位置选定。而激光雷达布设方案设计的出发点是看能否满足功能场景需求与工程落地之间的平衡点。

本文转载自公众号：焉知智能汽车