自动驾驶辅助硬件哪家强?理想L9/蔚来ES7/小鹏G9

2022-06-22 23:21:30 作者:郭睿

  【太平洋汽车网 新车频道】前天,理想旗下第二款车型理想L9询底价|查参配)正式发布并公布售价引发热议,造车新势力也迎来了产品更新潮。更早些时候,蔚来发布了旗下NT2.0平台首款SUV车型ES7,小鹏全新旗舰级SUV车型G9也将在今年第三季度正式推出。虽然三款新车在尺寸、空间上有着颇大的差异。蔚来ES7也与另外两款品牌旗舰SUV不同,定位在ES6和ES8之间。不过作为蔚小理旗下的最新产品,三款新车在智能化配置方面都有着颇为亮眼的表现。今天我们从三款新车在智能驾驶硬件硬件层面,聊聊三款新车的差异。

蔚小理齐上激光雷达

  在智能驾驶方面最为亮眼的,莫过于蔚小理齐齐的选择了添加激光雷达的技术方案。在激光雷达的选择上,三家也各不相同,理想L9选择禾赛科技AT128,通过芯片化阵列式激光发射器,理想打出了“真128线”的口号;蔚来ES7搭载图达通猎鹰系列,凭借1550nm最远探测距离达到了500m;小鹏G9则选择了速腾聚创M1,在车头布置了两个激光雷达凭借数量在部分方面取得了更大的优势。下面我们通过一张表,先了解一下三款激光雷达的性能差异。

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-LiDAR M1
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。

什么叫“500万内最好”? 实拍理想L9

  理想L9搭载的禾赛AT128有所不同,其激光发射器为禾赛科技最新的半导体阵列式激光发射器,通过芯片化集成大幅缩小了发射器体积,可以一次性发出纵向排列的,128束激光,通过一面转动的镜子,也就是一维转镜实现左右扫描。从原理上,禾赛AT128确实是真实的128线激光雷达,而非传统混合固态激光雷达所宣传的等效多少线(一定时间内的累计扫描效果)。这样做的优势显而易见,首先是大幅减少了活动部件,仅需要一面一维旋转的镜面就可完成扫描。同时镜面运动的速度也可大幅减慢,双面镜仅需1s转动5圈就能够达到10Hz的帧率。但128个激光通道本身是固定角度的(0.2°),因此这一方案也无法做到针对ROI区域(感兴趣区域)动态调节垂直方向的分辨率。

  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-LiDAR M1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?

  由于分辨率低等问题,传统的毫米波雷达在自动辅助驾驶中的地位也受到了不少争议,例如因为缺少垂直分辨率,传统毫米波雷达不得不过滤到对静止物体的识别数据,一面路上的龙门架等干扰到车辆的正常运行。很多自动辅助驾驶的相关事故也与此有关。在理想L9上,我们惊奇的发现其取消了位于车辆四角的毫米波角雷达,仅保留了前向的一颗毫米波雷达,官方表示新车以视觉为主,因而取消了这一配备。

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。

  值得注意的是,受芯短缺问题的影响,毫米波雷达目前在市场的供应并不充裕,很多新车因毫米波雷达短缺影响难以下线,部分曾车型公告出厂减配毫米波雷达,后续再补装这一配置。理想ONE此前也曾受到过毫米波雷达短缺的影响。全新的理想L9取消角雷达或许也与此有关。

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AD Max、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。

什么叫“500万内最好”? 万字解读理想L9

  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。

2022粤港澳车展:小鹏G9亮相

  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AD MAX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。

结语

  当然,硬件的优秀程度是自动辅助驾驶决定因素之一,但自动辅助驾驶驾驶的表现更加依赖优秀的算法。目前,蔚来配备同等配置的ET7车型已经完成交付,ET5车型也已经正式发布。小鹏目前已经交付了硬件方面相对G9更低一些的小鹏P5,目前已经更新至Xpilot 3.5,小鹏G9届时将支持Xpilot 4.0系统。自动辅助驾驶对于数据有着极强的需求,蔚来和小鹏目前已经具备了一定的先发优势,理想L9未来表现如何还需正式推出之后验证。待三款新车均OTA至更高阶自动驾驶辅助能力时,我们将第一时间未大家带来三者的对比评测,敬请期待。最后,提醒广大消费者,目前为止自动辅助驾驶尚不是真正的自动驾驶,仍然需要驾驶员保持对路面状况的关注,为了您和他人的安全,请谨慎使用。(文:太平洋汽车网 郭睿)

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