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轻科普丨为何智能驾驶补盲激光雷达需要≥25Hz刷新帧率和30米测距?

探索补盲激光雷达RS-LiDAR-E1的硬核实力——RS-LiDAR-E1,提供超过25Hz输出帧率(最大可达30Hz),以及30米@10标准反射率

在高速、城区及泊车三大场景下,特别是交通拥堵自动驾驶(TJP)和高速公路领航驾驶(HWP)应用场景,自动驾驶核心功能对补盲激光雷达的关键需求,会尤为强调在变道和测距的能力。


我们先看下结论:


a.      盲区内目标繁杂多样,对它们运动状态的实时探测和跟踪尤为重要,只有高刷新帧率才能及时洞察侧方目标的运动意图;


b.     与前向的启动和制动不同,车辆在侧向运动状态的控制涉及到更多的变量,如果要求感知层面提供充足的系统响应时间,就必须要测得足够远;

 

c.      两者性能叠加,可以更快更好感知目标物体的状态和意图,做出更安全的行驶策略,提升智能驾驶的安全体验。


1.     为什么E1的刷新帧率要≥25Hz

  

相比中长距,近场盲区感知场景中,障碍物与自车距离更短,响应区间更少,对“低延迟,快响应”的需求更为迫切。


在面对城市复杂道路驾驶场景时,补盲激光雷达的高刷新帧率,可有效缩短感知系统识别延迟,进而缩短自动驾驶系统的响应时间。


在至少25Hz的高刷新帧率加持下,E1能够在200ms内完成目标加速度感知,让感知系统以更短的延时,更迅速地对目标的运动状态和意图进行识别和判断,从而提前预判目标意图、提前制动,在实际场景应用中具有极为明显的优势。





△ 刷新帧率5Hz(左)和25Hz(右)实测点云对比


目前,中远距激光雷达在典型工作模式下的刷新帧率为10Hz。与之相比,E1对障碍物位置、速度、加速度等感知延迟的降幅达2倍以上,可以直接缩减300毫秒的端到端延迟。


从下方动图可见,相比之下,10Hz刷新帧率的加速度感知延时高达500ms,假设车速为36km/hE1能将刹车点提前3m,有效避免紧急刹停和各类事故发生。



△ 左转弯场景下,不同刷新率的补盲激光雷达应用对比


图中所举的例子在日常生活中极为常见。我们在城市道路上经常会遇到外卖骑手等电动自行车类的交通参与者,他们往往加速度快、运动轨迹多变。因此,为了保证车辆行驶安全,补盲激光雷达对这些目标物体的运动状态的实时探测和跟踪,就显得尤为关键。


事实上,在激光雷达出现之前,毫米波雷达被广泛用于位置和速度感知。目前,市面上大部分毫米波雷达延时为50~60ms,而E1则可以将延时降至40ms甚至更低。




除了低延迟外,E1的高刷新帧率也能够为感知系统提供更多的感知画面,从而提高感知算法对细小被测物体的检出率。


2.     为什么E1的测距能力要达到30@10%

  

RoboSense Tech Day暨新品发布会上,RoboSense(速腾聚创)创始人兼CEO邱纯鑫博士曾经提到,E1的最远探测距离超过100米。那么,为什么RoboSense(速腾聚创)将E1的测距能力定义为30@10%标准反射率呢?


我们从并线换道——这个城区道路场景下常见的功能需求来具体分析。


在一般城区行驶车速下,车辆通常需要3~4个车身长度的空档才能实现并线换道。老司机都知道,如果变道时仅存在2个车身长度的空档,车辆往往就容易在变道过程中发生危险。


如果自车和他车长度均以5米计,3~4车身长度约15~20米,那么就可以计算出,补盲激光雷达需要的测距能力为25~30米。E1配置30米的侧后方测距能力,将帮助车辆准确判断安全换道空挡,实现安全舒适的自动并线换道。


我们再从另一个考验智能驾驶能力的典型场景——无保护左转来分析。


自动驾驶系统中,无保护左转最多能够通过多宽的路口,与侧向补盲激光雷达测距能力有着直接关系。比如,当侧向补盲激光雷达的测距能力为20@10%时,就只能覆盖到双向8车道的路口,而难以保证对双向12车道路口中两侧车辆的感知。




E1的测距能力达30@10%,可以完整探测到6车道外的切向来车,确保在双向12车道的十字路口中也能看清左侧斑马线后方的车辆,适合国内绝大部分城市道路,为无保护左转提供精准可靠的环境信息。


所以,对于自动驾驶系统而言,激光雷达的刷新帧率越高,延迟就越低、响应越快。激光雷达测距能力越强,就意味着行驶策略可以越安全,自动驾驶车辆越容易适应开阔路段场景。



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