假如激光雷达欺骗了你茎

发布时间:2022-02-10 相关聚合阅读:

未来的某一天,自动驾驶已经普及,大街上跑着各种各样的自动驾驶汽车,人们在车里睡觉。

突然,一辆车上搭载的激光雷达错误接收了本不属于它的“信号”,进而产生了一系列误判,一瞬间道路上飞速行驶的机器们陷入混乱……

这个有点赛博朋克的场景,在今天似乎还很难让人感同身受,但事实上,在一些自动驾驶车辆集中的测试区域,这样的状况已经出现。

据一家研究自动驾驶的高管介绍,他们在亦庄布置了不少自动驾驶测试车队,这些测试装载了激光雷达,也装载了毫米波雷达,做到了我们想象中的单车智能上的足够的设备和安全冗余,但就是有一次实际测试过程中,一个激光雷达出现了从未遇到的失灵。后来查明原因是测试环境中设备太多,产生了干扰,导致一些传感器直接趴窝了。

这种机器彼此影响而带来隐患的情景,看起来十分科幻,但它背后的问题十分现实:如果搭载激光雷达的自动驾驶车辆大规模上路,那么他们彼此之间是否会形成互相干扰?这种干扰,会成为影响自动驾驶安全的隐患吗?

今年是激光雷达上车元年,量产车上,包括蔚来、小鹏、长城等都宣布搭载激光雷达的量产车将上市。

蔚来ET7将搭载Innovusion超远距高精度激光雷达,小鹏汽车将搭载Livox激光雷达,长城将搭载ibeoNEXT激光雷达。

蔚来ET7 NAD硬件配置表 来源:蔚来官网

大家都在抢谁会率先将量产激光雷达车型落地,这似乎也让我们感觉距离L3、L4辅助驾驶时代已经越来越近了。

与此同时,我们也不得不承认,汽车驾驶时代,已经不是手握方向盘、脚踩刹车,由驾驶员掌握安全的传统时代了,人机共驾,或者说,人类驾驶的除了汽车本身,还是由一行行代码,承载着中央处理器,搭载着大量传感器和芯片,并进行着大量复杂运算,机器正在悄然掌控着人机共驾的新驾驶时代。

如果说,科技正在创造新的驾乘体验,那么,科技是否也会产生新的问题?

在品玩/品驾询问了一圈准备搭载激光雷达的主机厂、OEM和Tier1供应商时,几乎无一例外的回答,干扰是会存在的。

我们试图从几个角度来回答:

首先,从技术角度来看,激光雷达之间的干扰是如何产生的?

其次,激光雷达干扰的问题会在什么样的环境下形成,目前如何解决?

最后,自动驾驶时代,究竟应该如何定义安全?

关于激光雷达的干扰,Cepton(赛瞳科技)激光雷达创始人裴军为品玩/品驾举了个例子:毫米波雷达发射电磁波,然后接收电磁波,来探测前面物体www.dovso.com.cn的距离和速度,这个过程中就会有干扰。

“如果前面有一辆车也发射了毫米波雷达,跟你的波段是一样的,就串扰了。”裴军说。而激光雷达和毫米波雷达的工作原理类似。

首先需要科普一下激光雷达的工作原理。

目前,车载激光雷达主要有两种技术路线:FMCW(调频连续波)激光雷达和TOF(飞行时间)激光雷达。TOF激光雷达目前是主流,比如,为宝马提供L3级自动驾驶量产激光雷达的Innoviz,采用的就是基于TOF的MEMS方案。

能够产生干扰的也是TOF激光雷达,它在接收来自其它激光雷达的脉冲时可能会产生干扰。还有一种虽然发生概率小,但仍然有可能发生的情况:A的激光照射到物体上,再放射到B的接收器,激光照到物体上的反射是漫反射,这种漫反射有可能造成B无法识别是否是自己的激光雷达发出的激光束。

目前的解决方式是引入编码技术,将传输信号分割成多个脉冲,或者按照时间序列号去做识别,与我们手机接收验证码的原理相似,这是普遍的做法。

裴军说,FMCW激光雷达的方法,用调制波的方法各自调制,最后可以抗干扰,但是,FMCW激光雷达技术虽然在消除干扰、提高远程性能方面具有优势,但是成本较高,所以一直没有被普遍应用。

尽管解决方案一致,但是在搭载激光雷达的车辆没有大规模上路时,发生干扰的情境及概率,目前还是在预测中,工程师们还无法预见。待数以百计搭载激光雷达的车辆上路,马路上是密密麻麻的激光雷达时,究竟会怎样?

技术的发展终究是随着场景的复杂化而逐渐发展的。

关于激光雷达互相干扰如何发生,分为几种情况。

威尔森智能网联应用中心总设计师竺大炜分析,具体分为两种情况:同品牌安装激光雷达存在干扰,以及不同品牌车型间的干扰。

其中不同品牌车型的干扰,也分为两种,有意干扰和无意干扰。

竺大炜说,上述问题在理论上存在,但是在现实中还没有成为问题,因为目前并没有搭载激光雷达的量产车大规模上路。

这也是为什么很多车企在谈起干扰问题时,承认其普遍存在并认为能够被容易解决的原因。

但是,自动驾驶是会在不同场景中逐步落地的。

目前很多车企都先从自主泊车功能入手,因为场景单一,行驶速度低,相对来说更好实现。

在自主泊车功能下,车辆可以在封闭的停车场环境中自己找到停车的位置,而无需驾驶人员在车内控制。那么封闭的停车场可能就是最早出现干扰的环境之一。因为它具备了大量配装激光雷达的自动驾驶车辆聚集的条件,当自动泊车被广泛使用,车辆之间的激光束形成干扰。

当然,竺大炜也称,这种低速场景下的封闭环境所产生的干扰问题,对安全方面的影响还比较小,同时,也倒逼车企从技术层面解决这个问题,比如,在低速场景下采用纯视觉方案等。

研发了4D雷达雷达激光模拟器的德国技术公司罗德与施瓦茨,在其测试系统中也考虑到激光雷达的干扰因素。据其产品研发人员向品玩/品驾介绍,雷达在设计阶段以及各个测试阶段,再到最后装车阶段,对频率、带宽、信号工作的模式等都是有相应指标严格要求的,在之后的整车验证阶段也有相应标准,其测试系统也会对电磁兼容的测试进行验证。

那么,另一种情况——有意干扰,虽然发生的概率低,但是一旦出现,杀伤力极强。

今年欧洲杯,英格兰队坐镇伦敦温布利球场对阵丹麦队的那场比赛,在加时赛英格兰罚进关键点球时,有现场球迷用激光笔照射丹麦门将,并一度照射到其眼睛上。最终英格兰球队点球成功,这场决定成败的点球到底有没有激光笔干扰的原因,最终组委会并没有给予解释,但是英格兰球队却因此留下了“胜之不武”的名声。

不妨开个脑洞,如果有神秘黑客组织,使用大型激光笔干扰正在行驶的自动驾驶车辆,那后果会怎样?

一定不堪设想。

虽然黑客攻击汽车,造车交通大面积瘫痪的场景只在电影里见过。也正因为它带来的安全隐患巨大,零跑负责自动驾驶测试的人员说,解决传感器干扰问题会是一个十分复杂的问题。这其中不乏不可预测的场景太多,涉及到的除了技术层面的“功能安全”问题,也面对着很多难以预知的风险。

再完美的解决方案,对还没发生的意外情况的预知终究是有限的。

近几年来,辅助驾驶致死事故增加,也是在提醒我们,技术还没有做到百分百安全。

如竺大炜说,如何让车主感受到自己在安全的环境中,是自动驾驶时代一个很重要的课题。

“现在车辆失控,人还理解,但是以后车辆失控可能会无法理解,会引起恐慌。”竺大炜说。

根据《北京市自动驾驶车辆道路测试报告》统计,国内自动驾驶汽车所采用的激光雷达品牌,71%是国产的,线数多为40线以下。

目前,在北京测试的测试主体采用的都是激光雷达+毫米波雷达+超声波雷达+摄像头的感知方案,这种方案能够感知各种环境和照明条件,形成相互补充。

为了达到成本与安全的最佳平衡,不同品牌都在慎重选择自己的感知方案。

但是,在实际的应用场景中,对于驾乘者来说,除了颠覆性的驾乘体验,那些隐藏在硬件、感知、算法背后的安全感,究竟该如何得到?

当各种感知方案出现,驾乘人员如何知道自己正在使用哪种方案,以及它的安全性?

激光雷达被认为是精度最高的传感器方案,最高精度的硬件,最终是否能带来绝对的安全?

或者说,如果真的事故来临,车内的驾乘人员会知道究竟发生了什么吗?

激光雷达干扰问题只是一个缩影,它是在对我们在未来自动驾驶时代真正来临时的一个预警,也是为科技公司、主机厂、以及整个法律法规环境提一个醒:当科技进步推动着汽车进入一个新的时代进程的时候,安全究竟该如何定义?

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