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发表于 2021-1-31 14:26:09 | 查看: 32| 回复: 0
  一家要成为行业领头羊的公司,定制及自主研发核心零部件至关重要。从智能手机时代的苹果,到电动汽车时代的特斯拉,再到自动驾驶时代的Waymo,都是如此。
  在过去几年里,数百名Waymo的工程师(这其中有很大一部分来自苹果)重建了该公司的大部分自动驾驶硬件,涉及摄像头、激光雷达和毫米波雷达三种核心感知硬件。
  从Waymo在十年前开始部署自动驾驶测试开始,先后经历了5代自动驾驶硬件系统。就在本周宣布获得首轮22.5亿美元外部融资后,该公司正式对外发布了其第五代自动驾驶系统。
  按照Waymo的官方说法,该系统比之前的四个版本能看得更远、更准确。从激光雷达、毫米波雷达再到摄像头,都做了硬件的迭代更新,更关键的是生产成本更低。镜头mo
  目前,一部分搭载第五代集成硬件系统的测试车已经上路,按照Waymo的计划,升级版系统将作为捷豹I-Pace电动SUV车队的配置,预计将在年底前大规模上路,并在两年内增加到2万辆。
  Waymo的硬件主管SatishJeyachandran在一篇博客文章中透露,第五代硬件简化了设计和制造过程,更容易投入量产。最新的传感器的性能比以往任何时候都好,成本只有上一代的一半。
  按照上述硬件主管的说法,目前在所有操作条件下,没有一种传感器能够独自提供详细的信息。因此,Waymo花费了十多年的时间开发了一个由互补传感器组成的单一集成系统。
  基于第五代集成系统,以及更强的计算能力,整套名为WaymoDrive的自动驾驶全栈软硬件,将用于同时部署乘用车(WaymoONE)及商用车业务(WaymoVIA)。
  当Waymo在2009年以谷歌内部项目的身份启动时,镜头mo第一批车队是基于改装,其中包括来自Velodyne公司价值约8万美元的旋转式激光雷达。很快,谷歌开发了他们自己的激光雷达,并在2012年左右在车队上首次亮相。
  2016年,当Waymo正式成立子部门开始运作时,很快进一步明确了自主开发全部核心感知硬件的策略。
  “软件不能依赖良好的传感数据,那就毫无用处。”Jeyachandran表示,确保车里的所有东西都符合Waymo的标准,最好的办法就是自己动手。“现成的产品无法满足自动驾驶的需求。”
  很快,Waymo的同行,旗下的Cruise、福特汽车旗下的ArgoAI和从谷歌出去创业的AuroraInnovation都陆续通过收购初创公司的方式布局激光雷达,开发定制激光雷达版本。
  但Waymo领先一步,它已经经历了多代的硬件和开发了几种不同用途的激光雷达。而其他公司仍处于研发阶段。
  Waymo激光雷达的负责人SimonVerghese拒绝透露具体的规格,但是他说,由于基于新的技术架构,新款激光雷达的分辨率比之前的好了10倍。“我甚至怀疑这是我们建造的最后一台激光雷达。”
  目前,安装在车辆顶部的新型360中远程激光雷达,有效测距范围达到300米,并且能够在高速公路上数百米处发现遗留在路上的碎片物体。而车身周围的四颗近距离激光雷达,可以提供增强的空间分辨率和准确性。
  Waymo官宣,新的激光雷达系列是一项重大升级。有行业人士猜测,这款改进的远程激光雷达可能是基于1550nm的FMCW(调频连续波)激光雷达。
  原理上看,1550nm的FMCW激光雷达可以很容易地检测到轮胎或类似的低反射率物体,并把检测距离提高至300多米。
  从目前已知的信息来看,这种猜测存在一定的可能性。比如,从Waymo离开的几位核心工程师创立的Aurora,此前收购的Blackmore公司,同样使用的是基于1550nm的FMCW技术。
  此外,两年前开始加入Waymo激光雷达的新团队成员,也有不少来自于研发1550nmFMCW技术的初创公司以及有应用类似技术的经验。
  车载摄像头作为相对成熟的感知部件,这几年软件算法,尤其是深度学习的能力提升远超过硬件的革新。不过,考虑到视觉仍然是自动驾驶的第一视角传感器,更多数量及更多硬件上的升级,变得尤为重要。
  Waymo的第五代视觉系统摄像头具有高动态范围和在车规级温度范围内的热稳定性,除了捕获更多细节也要保证在最严酷的驾驶环境中提供更清晰图像。
  整套系统搭载了29个摄像头,相比上一代增加了安装在附近的“周边近距离摄像头”,可以发现距离车辆很近的物体。此外,为了能够在黑暗条件中看清物体,Waymo工程师还增加了近红外光来辅助感知。
  同时,最新的远程摄像头和360环视系统的视野比以前更远,比如前向摄像头可以在更远处看到行人和距离500米以外的停车标志。
  此外,位于车顶激光雷达下方的16个摄像头组成的环形感知系统,每个摄像头都有自己的独立雨刷来清除灰尘或雨水,这些清洗液体来自后备箱的一个独立水箱。
  硬件负责人表示,新改进的摄像头,基于更多设计创新,包括定制镜头和精确的光学工程设计,比目前市面上可量产的车载摄像头实现更高的性能水平。
  此外,在数据融合方面,“周边近距离摄像头”与相应位置的环视激光雷达配合使用,当激光雷达精确地检测到车辆附近障碍物时,近距离摄像头将通过机器学习算法提供更多细节,以可靠地识别物体。
  同时,新的全车环视视觉系统,可以帮助减少路边停放的汽车或大型车辆造成的盲点。比如,探测前面行驶的卡车,看看是否可以安全超车,还是应该等待。基于不同类型的摄像头,能够比以往更早,更快地做出决策,并获得更多信息。
  按照Waymo的说法,激光雷达可以帮助系统更早看到物体,而摄像头可以帮助识别周围环境,而在雨天,雾天和雪天等恶劣天气条件下,毫米波雷达具有独特的能力,从而对另外两种感知进行补充。
  为此,在第五代硬件平台上,Waymo独立开发了一个毫米波雷达新版本,也就是近年来行业内主流的下一代雷达——成像雷达,从天线罩、天线、电路板、机械外壳、固件、软件等等都是公司自主研发。
  “所有的东西都是内部设计的。”Waymo雷达主管马特·马克尔(MattMarkel)表示,我们十年的测试结果显示,当雷达系统可以提供其整个环境的连续视野时,对整个自动驾驶系统来说是非常重要。
  为此,Waymo重新设计了雷达的架构,输出和信号处理功能,基于重叠几个成像雷达之间的覆盖范围以及摄像头和激光雷达,可以进一步提高感知性能。
  众所周知,传统的汽车雷达能够跟踪移动的物体,而新型成像雷达具有更高的分辨率和增强的信号处理能力,可以更好地检测和跟踪正在移动,几乎不移动或停止的物体。这也是此前特斯拉几起事故中,雷达失效的关键所在。
  此外,这款成像雷达可以看到很远的物体,包括从数百米远的地方检测到骑自行车的人。Waymo表示,与其他远距离传感器一样,能够在较远距离处准确检测物体的情况使系统有更长的反应时间,从而提升整体乘坐的舒适体验。
  从整个第五代硬件系统的升级迭代来看,Waymo主要增强了以下几种能力,这对于其他自动驾驶初创公司以及汽车制造商、零部件厂商都是很好的参考。
  1、长距离激光雷达,300米有效测距是硬指标,目前来看对于大多数公司来说不是一件容易的事情。按照高速公路的要求(从感知到决策时延),180到300米是中远距离激光雷达的基本要求。
  《高工智能汽车》从Waymo的激光雷达团队成员了解到,在生产环节,目前正在加快AEC-Q的车规级测试验证,同时产线也会部署微米级分辨率的主动调谐光学组件机器人,用于量产的自动化测试。
  2、近距离感知的重要性,新一代硬件平台,在近距离环视感知上,Waymo是下了血本的。主要目的是解决更多道路复杂路况,包括超车的安全感知、预判,车周围的小物体的识别分辨。
  3、成像雷达,这是全球首个将成像毫米波雷达用于大规模自动驾驶测试的案例,也基本上奠定和验证了未来毫米波雷达的发展方向。这应该会进一步加快成像雷达创新研发和商业化落地向前推进。
  除了增强和视觉的像素级融合,很重要的一点就是解决传统雷达的缺陷:不能识别垂直方向移动或其他静止物体。这对于解决十字路口,无保护左转场景的感知至关重要。
  4、视觉增强,除了摄像头数量的增加(这也是验证了特斯拉马斯克对于视觉的重视),通过定制镜头和光学设计,解决传统视觉硬件大多数基于现有方案的缺陷。这实际上进一步提升了未来车载摄像头的技术门槛。
  同时,看得更远和适应更多的光线、温度条件也至关重要。尤其是红外感知的加入,尽管此次搭载的仅仅是近红外,但至少说明夜间及黑暗条件下,解决可见光摄像头的性能盲区非常重要。
  最近,《高工智能汽车》从招聘网站看到,一个位于中国台湾地区Waymo供应链和制造团队正在扩张中。这个团队负责处理所有的生产流程和供应商合作,并与Waymo工程团队以及外部供应商和合作伙伴确保所有的产品按时交付。
  目前,基于第五代集成硬件系统的封闭道路和耐久性测试的第一阶段已经完成(包括模块级和系统级测试),正在进入公开道路的密集测试,首先是在加州,然后是在凤凰城郊区的WaymoONE载客测试。然后,这些硬件将被重新配置,搭载到Waymo的卡车车队。
  同时,配合第五代集成硬件系统的软件迭代也正在进行中。Waymo相关负责人表示,借助每一代定制硬件,能够降低传感器成本,同时提供更多功能和计算能力。
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