作者 ｜ 爱LiDAR的小飞哥
编辑 ｜ 王博
(相关资料图)
上一期，我们聊了补盲激光雷达上车的重要前提——安全。
本期我们来聊聊，满足功能安全、网络安全等领域的关键设计要求之后，补盲激光雷达怎么做到好用，更贴近工程化的表述是「易用」。
在之前的文章中，小飞哥曾经提到过，相比于长距主雷达，补盲雷达的使用场景是非常差异化的。补盲激光雷达主要覆盖近车身的区域，因此不可避免地会有很多「近身搏击」的场景，无论是与周围环境还是与自车身，包括：
1． 多元化路面元素：栅栏、各式锥桶和栏杆、宠物、孩童、异型障碍物；
2． 复杂的反射环境：环境内各类反射强度的障碍物，更复杂的多径反射；
3． 物理接触：与车身更强的耦合，出其不意的手、飞溅的水花、飘忽不定的尾气等；
4． 更多传感器数量：本车会有更多的同类传感器，空间中会有更多的同类或者异类传感器
这无疑对补盲激光雷达的成像质量提出了更加精细、准确的要求。毕竟，自动驾驶系统需要依赖其点云输出来支撑高难度的决策规划控制动作。并且，由于距离较短，容许补盲激光雷达输出正确点云的时间裕量是非常小的。
由此可见，推出一款补盲激光雷达容易，但做到「 易用」挑战还是相当大的。
除了在架构和硬件设计上下功夫外，补盲激光雷达还需要针对补盲场景建设完善的软件功能，才能给车企交付工程化意义上“易用”的补盲激光雷达。
一径科技在三年前推出第一款补盲激光雷达产品，在无数自动驾驶实践中积累了大量的特殊补盲场景以及工程实践经验，并将其转化为了实用的激光雷达功能。
本期，咱们就聊聊其中几个典型的功能。
去粘连算法：切断异常“丝线”
激光雷达点云粘连，也被称为“拖点”，是激光雷达传感器使用中常见的现象，特别是在近距离的复杂场景下尤为明显。
原因实际上很简单。由于激光雷达的发射激光束存在发散角，也就意味着随着激光束的传播，其出射激光的光斑尺寸会随距离而增大，当激光束同时打到前后两个相距较近物体边界，会同时产生前后两个反射回波，如下图所示。
但由于两个物体相隔较近，前后两个回波在时间维度上会叠加在一起形成一个新的回波。从距离上看，这个新的回波比较近处的物体远，比较远处的物体近，这样一来便会产生两个物体边缘之间的虚假点，导致处于同方向上的前后物体边缘间会出现漂浮的点云，即点云出现粘连现象。
点云粘连给感知带来最大的影响之一，就是误识别。
如下图，小车穿行在非机动车道上，马路中间的围栏和地面之间会由于粘连而产生线条状粘连噪点。
这些噪点使得围栏和地面像是连接在一起而变成一团点云。感知很有可能会将这一大团点云误识别成一辆倒在地上的电瓶车；且小车在行驶的过程中有一定速度，且行驶过程中点云角度的变化会使得粘连点也有一定的相对速度。这么近的距离下，存在一个有一定相对速度的倒在地面上的电瓶车，无疑会造成自动驾驶车辆紧急制动或者行驶缓慢。
此外，如果点云粘连过于严重，系统会将物理世界原本开阔的无障碍空间范围变小，影响自动驾驶在低速行驶的决策，以及在狭小物理空间的车辆通过性。
如何避免点云粘连？
粘连点云的剔除非常有挑战性，既不能误删，也不能漏删，同时还需要保证多场景的适用性。
针对近距离点云粘连的现象，一种可行的方案是：结合基于底层物理信号和点云层特征的算法，将复杂路况和狭窄空间下受到粘连噪点的影响，降至自动驾驶系统可接受的水平。
特定点遮挡：精准处理异常点云
在补盲雷达的使用中，难免会出现扫描视场与车体干涉的情况。且由于车体造型形状和表面材质的多样性，这种干涉现象会非常复杂，甚至会产生一些点云怪象。
其中一种怪象就是近车体虚假浮点。
具体而言，激光雷达出射的某个大角度的激光束，部分打在了车头上，另外一部分打在前方的地面上。根据前述点云粘连的原理，会在车头前方产生虚假的浮点。
而类似的点多到一定程度，就会在车体前方形成障碍物。
另外一种点云怪象是车身上的多余噪点。
由于补盲激光雷达的出射光线与车身的干涉都发生在离激光雷达很近的区域，照射到车体上的激光会有部分能量直接回到探测器，形成车身上的点。
另外，由于绝大部分车身的漆面反射率高，镜面效果好。因此，部分出射激光照在光滑车身上会反射到空间中的障碍物，从而形成不必要的噪点。
上述种种「近车身肉搏」产生的点云怪象都是自动驾驶系统不希望看到的。因此，需要有工程化且批量化的方式来处理这些异常点云，确保整车出厂的时候，补盲激光雷达与车身之间没有「瓜葛」。
针对这类异常点云，可以开发特定点删除套件，通过在固件底层对特定角度点的处理，完成对异常点的滤除，解决因车体干涉造成的点云怪象。
这其中需要解决的关键难点是，对车身不同造型的适应性，以及出厂批量集成的效率。
多雷达安装防错：提升集成效率
前面讨论了补盲激光雷达在感知过程中的两个特殊性功能设计，但对车企来说，激光雷达的使命从交付的那一刻就已经开始了。而这个常常被忽略的阶段，也隐藏着很多对于补盲激光雷达的特殊功能要求。
例如，一款车型如果选择使用补盲雷达，则大概率会同时使用多个补盲雷达来尽可能保证零盲区，这时需要考虑如何在多雷达的情况下便捷地实现安装防错。
不仅要防错，还要便捷。先来看看激光雷达安装如何防错。
在一台车上应用多台同类补盲雷达的情况下，有两种常见的防错方案选择：
1． 要求雷达下线即根据安装方位分成若干种不同的配置型号，安装时根据雷达的型号对应安装。
2． 雷达下线不做特殊配置，按默认配置统一发货装配，在整车集成的某一步进行专门的配置。
第一种方案的优点是简单直接，缺点是客供双方物料管理都比较麻烦，且备件数量会随型号不同倍增；第二种方案的优点是物料管理简单，缺点是需要专门的配置方案。
因此，需要一套能够兼顾两种方案优点、规避两者缺点的智能化方案，以实现“多雷达便捷防错”，真正提高补盲激光雷达在整车集成过程中的效率。
端到端完整方案：「易用」的基础
对补盲激光雷达供应商而言，补盲激光雷达的易用性考验即为交付一套完整的应用解决方案，不仅包括硬件，也包括软件功能，甚至是集成化和应用过程中涉及的方方面面。
除了上文分析到的方面，还包括：
· 如何能有更好的人眼安全保护机制？
· 如何能更好地实现抗串扰，来应对越来越常见的多传感器场景？
· 网络及同步功能应该如何设计，才能更好地实现多传感器之间的协同？
· 如何设计其电源和信号线路，以减少线束？
· 如何更好地实现超短距离探测，以达到探测距离零盲区的要求？
凡此种种，不一而足。这些都是一个“易用”的补盲激光雷达应该满足的性能要求。
当前的激光雷达市场上，“指标参数拼杀”时刻在上演。但从车企的角度来看，指标参数的成功不是最终目的，为车企带来价值的“产品成功”，才更有意义。这也正是激光雷达的“易用”价值所在。
据悉，一径科技将于2023CES展上发布新一代补盲激光雷达ML－30s＋，不仅在成像效果上有十分优异的表现，更全面规划了车规全要素的软件功能，从OEM的角度出发，打造真正“易用”的补盲激光雷达产品。
原文标题 : 五问补盲（四）| 好用的补盲激光雷达，得满足哪些条件？
