Lidar 轻科普 | 探索 ET25 超薄设计背后的奥秘
ET,意为 "Extremely Thin" 极致轻薄;25,则是它的高度(mm)。
作为禾赛首款以高度命名的激光雷达,ET25 最显著的特点显然就是——“薄”。相比于 AT128,ET25 只有约一半厚,从舱外到舱内,ET25 为什么要做的如此之薄呢?
薄,源于对安全和美观的双重需求
首先与大家分享一个关键的概念:KOZ。
所有集成于座舱上方的传感器,需要与挡风玻璃之间留有一定的空间,这一空间被称为 Keep Out Zone (KOZ)。
为保证传感器的最优感知效果,KOZ 的最佳处理方式一般是封闭,也就是把摄像头、激光雷达等传感器给“包起来”。封闭区会从传感器延展到玻璃上,如下图。
这样的设计具备两个重要优势:
第一,“密不透风”就能够有效防水防尘。在需要进行清洁时,只需使用雨刮器便可快速高效地清理传感器的视野。
第二,特殊的封闭材料可以减少杂散光干扰,尽可能地保证了感知的准确性。
舱内激光雷达 KOZ 示意
但是,舱内激光雷达的厚度与 KOZ 面积的大小成正比。比如,25 mm 厚的 ET25,与 45 mm 厚的其他激光雷达相比,其实际 KOZ 面积要小一倍以上。
25 mm 厚与 45 mm 厚激光雷达所需 KOZ 面积对比示意
由于传感器支架置于驾驶员上方,KOZ 的尺寸越大,所占用驾驶员头顶上方的座舱空间就越多,这可能会对驾驶员的视野和头部空间的舒适性造成不利影响。特别是过大的 KOZ 封闭区域可能会在一定程度上遮挡驾驶员的视线,从而降低驾驶的安全性。
此外,KOZ 的存在对整车造型也有着不可忽视的影响。一般来说,座舱内的 KOZ 要求底部宽度最好不超过 30 cm,如果 KOZ 过大,支架投射在前挡风玻璃上形成的阴影面积也会相应增大,影响整车外观的美感。
因此想要让激光雷达入舱,薄,是第一步。
然而,实现超薄设计与超高性能兼顾并非易事。
薄意味着光学口径(像扫描器、透镜、视窗的高度等)难以做大,从而一定程度上限制了激光雷达测远能力。就好像当我们在黑暗中使用手电筒时,如果光圈小,只有少量的光线能够透过,则只能照亮身边的一小片区域。但是,当光圈变大时,在同等功率下光线就能照得更远。激光雷达也是类似的原理,也就是一定程度上,薄与测远能力不可兼得。
要超薄还是要性能?ET25 不做选择
智能手机在数年间的迭代中越来越轻薄,主要是通过其内部部件的高度集成、以及器件性能的提升来实现的,激光雷达也一样。
ET25 采用了禾赛新一代的自研收发芯片,更先进的激光收发模块使 ET25 接收芯片的灵敏度提升了数倍。针对于 10% 反射率的物体,将 905 nm 激光雷达的测距能力提升到了 250 m 以上,即使是置于挡风玻璃后也可达 225 m,点频超过了 300 万每秒,最小分辨率仅为 0.05° x 0.05°。以更小的收发芯片实现了相同视场角(FOV)下更强大的性能。
另外,禾赛改变了传统的整机内部模块布局设计,在布局方式上,进行了深入的思考和大胆的创新。对扫描器件、收发芯片、光学模组等各个方面进行了精细的优化设计,抽丝剥茧,推敲每个细节,形成了“极简”架构方案,提升了系统的灵活性。甚至将高度和口径几乎做到了一比一的比例,没有丝毫多余的空间,将每个部件的尺寸都做到了极致。
由此,“超薄”与“性能”不可兼得的矛盾被打破。这背后一方面也得益于禾赛在芯片化技术路线上实现了快速迭代,另一方面也彰显了禾赛工程师对于制造工艺的深刻理解。ET25 “隐藏的艺术”,让美观与性能相辅相成。期待未来激光雷达技术持续迭代,以更灵活的方式满足不同需求的挑战。