激光制導

衛東

在伊拉克戰爭時，一個詞匯一下子進入到了人們的視野——激光制導，因為采用激光制導的導彈對目標實現了精確的打擊。激光制導系統的全名是導彈制導激光雷達，原來它是利用激光雷達捕捉到的影像，經過軟件處理實現自主目標捕獲。由此，可以為導彈提供自主精確制導的激光雷達火了。在精準目標打擊驗證了導彈制導激光雷達帶來的精準目標鎖定優勢后，激光雷達系統也進入了汽車工程師們的視野，在2016年亞洲消費電子展上，法雷奧就向廣大公眾展示了SCALA激光掃描儀，并于2017年底向市場推出了SCALA激光掃描儀產品。

在以“未來已來”（Future now）為主題的2017 IAA法蘭克福國際車展上，法雷奧SCALA激光掃描儀也是全場焦點，這是目前該類產品中第一個、也是惟一一個實現量產的產品。SCALA激光掃描儀于2017年進入市場，充分展現出法雷奧研發觸手可及的尖端技術的強大實力。法雷奧擁有業內最全面的傳感器產品矩陣，涵蓋超聲波探測系統、攝像頭、激光雷達掃描儀和雷達系統使其在自動駕駛領域創造了新的篇章。這些技術就像車輛的眼睛和耳朵，使車輛變得“耳聰目明”；另一方面，法雷奧的軟件系統負責收集、整理傳感器接收到的各項數據，過程就如同人類的大腦處理五大感官信息一樣。更值得一提的是，法雷奧還涉足人工智能領域，賦予車輛自我學習的能力。

法雷奧XtraVue超級視距集成了安裝于車身的遠程通訊天線、激光掃描儀和法雷奧攝像系統。它能讓駕駛者對道路狀況一目了然，甚至包括視野之外的路況。它還能將其它互聯車輛拍攝的流視頻和道路設施攝像頭拍攝的影像呈現在車內顯示屏上。對駕駛者而言，他們就好像具備了透視前方障礙物的能力，這將為他們的駕駛決策提供更為充分的信息，讓駕駛行為更加安全，尤其對于超車行為特別重要。

在2017法蘭克福車展上，法雷奧全球首秀了Park4U Home技術。該技術能讓車輛在極為復雜的環境中，也能實現自動泊車。Park4U Home系統擁有12個傳感器、四個攝像頭、一個SCALA激光掃描儀和一個融合控制單元。當駕駛者選擇手動停車時，系統便開始學習路徑（最長50m）和周邊環境，以便下次自行完成。駕駛者可以通過智能手機控制車輛，即使遇到障礙物，系統也可通過攝像頭，超聲波傳感器和激光掃描儀收集來的數據進行自動泊車。

在2017年的國際消費電子展CES上，大陸公司也是推出了高清三維激光掃描雷達HFL。大陸HFL是一款車載傳感器，可對車輛周圍環境進行3D實時探測，該傳感器無任何活動機械部件。此項技術已經在航空領域進行了測試，可顯示車輛周圍的精細視圖，可應用于白天、夜晚以及惡劣天氣狀況。高清三維激光掃描雷達使大陸集團用于高級駕駛員輔助系統的車載傳感器產品線進一步得以拓展，與其它傳感器結合使用，能為高度自動化駕駛和全自動化駕駛提供有力支持。

高清三維激光掃描雷達是生成完整的三維環境模型的核心組件。大陸集團高清三維激光掃描雷達業務負責人Arnaud Lagandré表示：“該項技術已經在航空領域應用。利用此項技術生成的整個汽車外圍三維視圖（白天和夜間）更全面、更詳細，即使在惡劣的天氣條件下也能可靠地工作?！备咔迦S激光掃描雷達進一步豐富了大陸集團用于高級駕駛員輔助系統的環境傳感器產品組合，支持高度全自動化駕駛與其他傳感器組合使用。此產品計劃于2020年開始批量生產。

與目前使用的許多掃描儀部件相比，高清三維激光掃描雷達只有兩個關鍵部件：一個是激光，另一個是高度集成的接收器芯片。激光用作發射源（類似于照相機的閃光燈），可作為200m以內的汽車外圍環境的照明源。接收器芯片在概念上與數字相機中的傳感器芯片類似，但它還能記錄激光脈沖傳輸時間，并將反射回來的光記錄到各個像素上，以對應于被測物體的相對距離。這種方法簡單而高效，能在每次激光閃光時都生成高精度、無失真的周圍環境圖像。

Lagandré說：“通過這種方式，只需用時1.32微秒，就能以30次/秒的頻率構建出完整的汽車外圍環境三維模型，模型覆蓋的范圍近至離汽車幾厘米，遠可達200多米。此外，還可以準確測量與各個被測物體之間的距離。這種方法復雜性低，工業可行性高，因此我們能夠有效地在汽車周圍安裝多個傳感器，從而能夠實時生成完整的360度的汽車周圍環境全景圖像。”

在2017法蘭克福車展上，大陸集團展示了城市駕乘體驗（CUbE）。在未來，像這樣的自動化駕駛出租車將會在公共交通系統中發揮重要的作用，有效解決“第一公里和最后一公里”的問題，實現從城市到郊區的無縫及無壓力出行。這一開發平臺運用了全方位的科技以及公司多年的經驗，涉及到多個領域的創新產品開發，包括傳感器、電子控制元件、軟件算法、輪胎、表面材料、剎車制動系統以及動力總成技術。高分辨率激光3D成像雷達實時提供詳細的汽車外圍環境圖像，新車型中的零部件無需為此進行任何機械方面的改動。高分辨率的汽車環境傳感器是為自動化駕駛環境創建的全方位三維模型的重要組件，可全天提供可靠的監測數據，且不受惡劣氣候條件干擾。

在2017年推出的全新奧迪A8也是第一個搭載了激光掃描儀的車型，這款來自法雷奧的激光掃描儀的覆蓋范圍長度約為80m，散射角為145°。在這個范圍內，即使在黑暗的條件下，掃描儀也能探測物體的精確輪廓，為防范交通意外事故作出了貢獻。通過傳感器數據合并可將車輛精確定位在其車道內，因此，除了奧迪AI系統外，激光掃描儀的特殊功能和中央駕駛輔助控制系統的中央環境模型也有利于導航系統。例如，在檢測交通擁堵結束并啟動制動方面，全新奧迪A8的駕駛輔助系統比前代車型的反應更早、更精確。

這款激光掃描儀為全新奧迪A8 L3階段有條件自動駕駛提供了有力的支持。隨著奧迪AI擁堵自動駕駛功能的推出，奧迪品牌向世界展現了首個實現L3階段有條件自動駕駛的系統。在公路和物理屏障分離交通的雙向多車道高速公路上，在車速不超過60km/h的緩慢交通路況下，奧迪AI擁堵自動駕駛系統將接管駕駛。系統接管包括停車、加速、轉向、本車道內制動。和L2階段自動駕駛不同，駕駛員無需時時監控車輛。如果駕駛員通過中控臺的AI按鈕激活了擁堵自動駕駛系統，則可以松開加速踏板和方向盤，并根據當地法規進行車輛支持的活動。當收到系統提示時，駕駛員必須能夠收回車輛的控制權。

在任何路況以及任何天氣條件下，觀察和感知是第一個決定性步驟。為確保傳感器全天候、并在任何氣候環境下正常工作，法雷奧在2018年北京國際車展上推出了everView傳感器清潔系統，能自動清潔激光雷達。它是首款應用于激光雷達傳感器的全自動清潔設備，也是自動駕駛技術的重要組成部分。該清潔系統配備了一只可伸縮手臂和幾個噴嘴，可自動噴出清洗液并清洗傳感器。此外，該清潔系統還可以選配除霜功能，以確保車輛在冬季保持最佳性能。

隨著激光雷達技術的進一步發展、成本的降低，激光雷達會出現在越來越多的車型上，為社會帶來更加安全的交通環境。