“大！超大！更大！”
最近，補盲激光雷達市場熱鬧非凡，各家在宣傳產(chǎn)品的視場角時竭盡全力，毫不吝嗇形容詞。
回歸到實際需求，多大的視場角夠用？超大是多大？多大算大？
一徑作為在補盲激光雷達領(lǐng)域深耕了多年的代表，今天就與大家一起來盤一盤補盲激光雷達視場角（FOV， Field of View）這件事。
在談視場角之前，先談?wù)勓a盲激光雷達。
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補盲激光雷達，很重要
首先，補盲激光雷達到底是什么？
大多數(shù)人會從字面意義上理解，認(rèn)為是對于自動駕駛車輛盲區(qū)進行覆蓋的激光雷達傳感器。其實，這里的“補盲”一詞，并不能完全準(zhǔn)確地描繪該類激光雷達在自動駕駛里面扮演的角色。其含義，更多的是指產(chǎn)品彌補了長距激光雷達覆蓋不到的區(qū)域。
一徑認(rèn)為，補盲激光雷達主要負(fù)責(zé)的是近車身的感知空間的覆蓋，為自動駕駛車輛提供更為精準(zhǔn)的車身周圍障礙物和空間感知能力。
那么，為什么需要補盲激光雷達？
中汽研去年編制的《自動駕駛汽車交通安全白皮書》中提到，人類駕駛汽車事故中追尾事故最多，占到整體的29.9%，而側(cè)部、前部碰撞以及碰撞固定物（道路上的交通設(shè)施）也分別占整體的29%、12.9%以及12.7%。
梳理人類駕駛汽車時發(fā)生的道路交通事故特征，會發(fā)現(xiàn)，因車輛設(shè)計缺陷等因素形成的駕駛?cè)艘曇懊^(qū)，導(dǎo)致車輛在轉(zhuǎn)彎過程中容易發(fā)生事故。此外，無信號燈交叉口和紅綠燈等處也是人類駕駛過程中的事故多發(fā)地。
此時，補盲激光雷達的側(cè)向覆蓋就顯得尤為重要。
我們還可以從一些場景中感受一下。
場景一：高速公路上，遇到超寬車輛時的鄰車道間距保持
在高速公路上，由于超寬車輛本身裝載的貨物經(jīng)常超長超寬超高，很容易遮擋周圍車輛駕駛員視野。此外，超寬貨車也容易擠占其他車道，在與他車會車時經(jīng)常發(fā)生剮蹭事故。針對此類場景，就需要側(cè)向激光雷達的感知能力，精準(zhǔn)把控鄰車輛間距，避免不必要的事故發(fā)生。
場景二：擁堵十字路口的拐彎，有大量VRU（弱勢道路使用者，一般指行人、兩輪車）的情況下
在城市道路中，轉(zhuǎn)彎的時候經(jīng)常會遇到人車合流的情況，需要增強車輛側(cè)后方的感知能力，以對車身周圍的物體，特別是VRU形成精準(zhǔn)的距離感知，從而保證整個自動駕駛過程的安全與平穩(wěn)。
從上述場景可以看出，補盲激光雷達是獨立于長距前向激光雷達的一個重要的品類，在很多自動駕駛場景，如高速行車、中低速城市工況、全場景自動泊車中都扮演著重要的角色。
因此，補盲激光雷達性能指標(biāo)的定義不僅需要充分考慮與長距激光雷達相互配合的默契，更要針對補盲激光雷達的使用場景和希望解決的感知問題做出分析。
第一個指標(biāo)，便是空間覆蓋范圍，專業(yè)的叫法是視場角（FOV）。
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水平視場：140°優(yōu)勢明顯
要定義一款補盲激光雷達的FOV，必須要考慮到以下兩點特殊性：
1、 補盲激光雷達，特別是采用固態(tài)技術(shù)路線的補盲激光雷達，從產(chǎn)品維度上而言是很難做到180° X 180°覆蓋的。難點不在于技術(shù)是否可行，而在于所做出的產(chǎn)品成本及外觀無法與FOV設(shè)計達到平衡。因此，如何從產(chǎn)品端盡可能擴大有效的覆蓋范圍，將有限的FOV用到最關(guān)鍵的區(qū)域至關(guān)重要。
2、 補盲雷達的固有特點，注定了其安裝位置存在多樣性，無論是安裝位置還是安裝角度，都存在多種可能。補盲激光雷達與自動駕駛車輛，特別是乘用車的造型面有著更強的耦合，因此在安裝位姿上會存在諸多的限制。畢竟，對于乘用車而言，造型總是優(yōu)先的。
因此，如何在造型面限制的前提下，盡可能擴大有效的FOV覆蓋，這才是產(chǎn)品定義的重點。
對于乘用車而言，為了增強側(cè)面的覆蓋，會將補盲雷達放置在車身的側(cè)面。
其中，一個比較推薦的安裝位置是在車輛前輪翼子板附近，這樣既能有效覆蓋后視鏡盲區(qū)視野，又能兼顧車身側(cè)低矮視野盲區(qū)。
這個位置是車身造型設(shè)計中相對敏感的區(qū)域，需要在覆蓋范圍和造型美觀之間取一個平衡點。
以一個水平視場角為120°的補盲激光雷達為例，為了實現(xiàn)激光雷達對于車側(cè)后方的全覆蓋，翼子板上的雷達中心需向車后方偏轉(zhuǎn)30°（yaw=30°），這樣無疑會使雷達窗口明顯凸起，嚴(yán)重影響車輛美觀。
因此，出于對造型設(shè)計的考量，安裝在前翼子板處的激光雷達中心軸與車身前進方向中心軸垂直之間的夾角不宜太大，一般都是垂直放置（即yaw=0°），這樣能最大限度使雷達視窗平面與車身裝飾面平行貼合，最小程度減少雷達對車身造型的影響。
在這個前提下，就要求補盲激光雷達的水平視角盡可能大，以彌補在空間覆蓋上的不足。
相較之下，140°水平視場角不僅在造型上更加符合流線車身設(shè)計，而且在不進行航向角調(diào)整的情況下，能夠更好地覆蓋車側(cè)后向的區(qū)域，從而能夠更快、更早感知到對應(yīng)邊緣區(qū)域的目標(biāo)物，在感知范圍和時間上具有明顯的優(yōu)勢。
如下圖所示，對于鄰車道，140°視場角覆蓋能夠比120°提前1.4米發(fā)現(xiàn)后方來車，在相距三車道上，其提前量甚至達到了5米，這段距離使得相鄰車道可提前300~700ms發(fā)現(xiàn)目標(biāo)車輛，為后續(xù)的規(guī)控系統(tǒng)留出充足響應(yīng)時間。
此外，對于很多高等級的自動駕駛應(yīng)用，會存在多傳感器覆蓋的場景，期望能以更少的傳感器實現(xiàn)更小的覆蓋盲區(qū)。
從下圖可以看出，在同樣實現(xiàn)360°盲區(qū)覆蓋的情況下，140°視場角拼接方案下的盲區(qū)可以做到比120°拼接方案小整整一倍。
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垂直視場：水平面以下越大越好
再來看垂直視場。
垂直視場角分為水平面以上與水平面以下。
水平面以上的區(qū)域，需要一定的角度范圍來完成車輛行駛中出現(xiàn)物體的整體感知與避障，但更大的上方區(qū)域已在駕駛員或車頂激光雷達的覆蓋范圍內(nèi)。因此補盲雷達在垂直方向，需要一個平衡點來合理分配水平面以上和以下的視場，從而避免不必要的性能浪費。
相較水平面以上，水平面以下的覆蓋范圍是補盲激光雷達更關(guān)鍵的性能體現(xiàn)。一方面，該區(qū)域在駕駛員以及其他感知設(shè)備的覆蓋范圍之外；另一方面，很多場景中，地面附近的覆蓋對于行駛影響更大，因此補盲雷達水平面以下的視場角越大越好。
但就當(dāng)前來看，已上市的補盲激光雷達大多采用平均分布方案，即垂直視場角在水平面以上和以下相同，這樣不僅僅浪費了向上大角度的覆蓋空間，更無法實現(xiàn)關(guān)鍵的車輛周邊地面近身區(qū)域的有效覆蓋。
針對此場景，一徑提出了非對稱垂直FOV的概念，將70°的FOV分為水平面上20°和水平面下50°。
水平面以上，20°視場角足夠檢測車輛和物體全貌。具體來說，距離一個車道外就可以看到相鄰車道的車輛與行人，能充分滿足水平面以上的感知需求。
水平面以下，50°（水平放置）視場角為當(dāng)前業(yè)內(nèi)最大，使車道內(nèi)自車車身周邊的路面盲區(qū)顯著縮小，能夠探測路沿、低矮安全護欄、磚塊、地鎖、石墩、錐桶等路面常見障礙物，大幅度減少地面盲區(qū)，提高近場感知物體能力，同時也能夠幫助完成車道線識別。
這種非對稱的垂直視場分布方案的實際覆蓋效果甚至超越了90°對稱垂直FOV的實際覆蓋效果。
那么，那些對稱垂直FOV的補盲激光雷達產(chǎn)品，能否擴大水平面以下垂直視場角？
可以。
不過，為了盡可能地擴大向下的FOV，這些對稱垂直FOV的產(chǎn)品需要將激光雷達本體更多地向下傾斜，從而導(dǎo)致激光雷達的“額頭”更靠外，對于整車造型設(shè)計并不友好。
而一徑的非對稱設(shè)計可以在常規(guī)的造型面設(shè)計上實現(xiàn)更多的向下覆蓋，能夠滿足絕大多數(shù)車型造型面的匹配。
即便是在極端條件下需要更多的垂直覆蓋，僅需根據(jù)需求向下微調(diào)即可達到理想的覆蓋效果，降低外形設(shè)計的難度。
回到最初的問題，視場角多大算大？
其實，補盲激光雷達對于大視場的追求從未停止，但可以肯定的是，追求大并不是最終目的?；谥悄荞{駛對于補盲的真實需求、基于對自動駕駛車輛工程化的理解，給出合適的解決方案和產(chǎn)品演進路線，才是補盲激光雷達的真正使命。
秉承以上理念，一徑科技一步一個腳印，用三年時間走完了ML-30s產(chǎn)品開發(fā)的全過程，率先打造了市面上第一款成功量產(chǎn)的固態(tài)補盲激光雷達產(chǎn)品，并于各類場景落地應(yīng)用。
接下來，我們將在2023CES展上推出新一代補盲激光雷達產(chǎn)品——ML-30s+，它不僅具有行業(yè)領(lǐng)先的140°x70°大視場角，更是將MEMS補盲激光雷達平臺的技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮到了極致。
有關(guān)于ML-30s+從技術(shù)研發(fā)到工程化實現(xiàn)、應(yīng)對補盲場景的功能和性能表現(xiàn)，以及一徑對補盲激光雷達更多的深入思考，我們將在接下來的幾期文章中陸續(xù)與大家分享。
來源：一徑科技
