《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(一)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

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《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(一)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲下一代XC90將使用《雷射光雷達》作為自動駕駛系統的偵測利器,可望加速實現Level 3層級,圖為現行款XC90

因電動車風潮,預計明年上市的Volvo大改款XC90將是該品牌最後一款燃油車,之後全面轉戰電動車領域,下一代XC90似乎準備吹響內燃機的熄燈號,聽起來悲情,但事實上全新XC90將見證全新自動駕駛科技的開端,因為專業領域期盼已久的《光達》將正式應用在量產車上,也就是應用在大改款XC90身上。

《雷射光雷達》LiDAR簡稱光達,源自英文「light detection and ranging」的縮寫,乃是一種光學遙感技術,作動方式為朝向目標照射一道束光,通常是一束脈衝雷射,用來測量目標的距離、尺寸等參數,等於是「掃描」周遭環境,透過電腦繪製出環境3D影像,應用範圍非常廣,而且精度非常高,汽車方面最常見的用途就是掃描零件,以便進行開膜大量生產,或是以3D列印方式成形,此外也可以用來檢查零件外部尺碼,檢測誤差值、確認生產品質。

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《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(一)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲光達可大可小,大的可以放在飛機或衛星上用來測量地球表面地形樣貌,小的可以塞入《掃地機器人》上端偵測室內環境便於清掃作業進行。此光達偵測範圍只有10米,不適合應用在汽車上。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(一)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲這是用來掃描汽車零件或大面積外觀的移動式雷射3D掃描器,但光是掃描一個B柱就要花幾分鐘時間。

以目前的設備來說,光達足以進行全車掃描(事實上大如建築物體也可以精確掃描),如果想要「山寨」一輛稀有又昂貴的經典名車確實可以這麼做,再利用3D列印設備直接複製,只因成本、時間、耐用度…等諸多問題,這麼做意義不大,目前仍不能取代傳統汽車生產線,此方法僅適用於製造少數特殊零件,如輕量化煞車卡鉗、活塞。

回歸主題,須要「突破盲腸」的一個重點,就是雷射光雷達不等於光學鏡頭、紅外線鏡頭、長波雷達、超音波雷達...等。光達須要雷射光輔助,完全沒有光線的情況下也能作動,也不容易受到雲霧、水氣、雨滴的阻礙,無疑是感測領域一大利器。

至此相信很多讀者已經明白,靠著「毫米波雷達+光學鏡頭」或是進階的Subaru雙鏡頭、Tesla三鏡頭,最多就是發展成可靠的Level 2自動駕駛層級,想要達到成熟的Level 3自駕層級有相當大的困難度,而且遇到天候與光線狀況不佳時,光學鏡頭的精確度將大幅下降。沒錯,如果不借重光達這項神兵利器,最多就是發展成「浮動式」Level 3自動駕駛系統,許多狀況都會「被迫降級」。

然而要將光達應用在市售車上沒有這麼容易!光達應用於靜態或固定目標掃描很OK,不過一般的光達掃描一個汽車零件的外部造型,都要花上幾分鐘的時間,不難想像這樣的掃描效率,應用在高速移動掃描領域有很大的障礙。

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▲固定式的大型雷射3D掃描器可以精確描繪出一輛車的外觀尺碼,也可以用來掃描複雜的車體結構,加速汽車研發作業。

《光達》準備上陣《特斯拉》想分杯羹!(一)下一代《Volvo XC90》全新自動駕駛科技

▲這是Ford的自動駕駛貨車(實驗階段),不難看出光達的體積有多大、位置須要多高,很好奇未來全新XC90能將體積縮小到什麼程度?

現實狀況是這樣:一輛快速移動的車輛,如明年將要上市的全新Volvo XC90,光達必須持續掃描前方道路環境,透過電腦處理成立體影像,供自動駕駛系統判斷,做出最精確的油門、煞車、方向盤控制,而且反應速度要快又要柔順,基本上非常非常困難!

因為移動中的光達所掃描出來的資訊非常非常龐大,這概念就像是從單張處理的攝影科技,瞬間進化為60fps「每秒60格畫面」的連續錄影科技,稍有影像處理經驗的讀者相信非常能理想這樣的困境,此二者所需的影像處理效能可說是天差地遠,高階錄影科技須要「快很多」的電腦才跑得動。

目前光達產出影像的速度遠不及光學鏡頭,此外電腦要即時產出影像供自駕系統判斷,須要效能極為強大的處理器才辦得到,總不能將超級電腦搬到車上吧!考量體積與成本豈止不可能,根本就是差太遠「想都別想」。不過目前不是有將光達應用在自動駕駛實驗或測試車輛的真實案例嗎?沒錯,但其中有個重要關鍵就是要「降速」,但是到底要降到多慢?下回分解!

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