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车路协同创新应用:基于激光雷达的路侧智能感知系统

企业简称:北醒

成立时间:2015-06-09

参选理由:

基于激光雷达的路侧智能感知系统,是以公司自主研发的长距高清3D激光雷达(Horn系列)为主要传感器的车路协同系统。

通过安装在路测立杆上的激光雷达实现路段场景中的目标定位、信息识别、多维感知等功能,可以在恶劣环境下全天候对路段进行全方位实时监控。监测路段内交通流量,识别路段参与者的多维信息,准确快速判断障碍物大小及位置信息,并将数据通过专用网络或5G网络传到云端,协助云端系统完成统一管控,最终提高车和路的“智能化水平”,以达到安全行驶的目的。

案例介绍:

1、项目背景和研究目的

2021年2月,中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中特别指出,要提升智慧发展水平。推动智能网联汽车与智慧城市协同发展,建设城市道路、建筑、公共设施融合感知体系,打造基于城市信息模型平台、集城市动态静态数据于一体的智慧出行平台。

车路协同系统是通过无线通讯设备实现车、路信息交互和共享的系统,更是推动智能网联汽车行业的核心技术之一。

路端的场景十分复杂,无法对路况信息实现稳定的智能检测、误报、漏报都将成为安全隐患,因此对应用在路端的传感器性能有极高的要求。传感器不仅要能够完整、准确感知交通环境的各种车辆、人员、基础设施的状态,还需要足够的安全冗余,应对各种长尾效应带来的问题。在这些方面,与摄像头、毫米波雷达等传感器相比,激光雷达具有一定优势。

摄像头的缺陷主要来自于光线,在光线较差或强光干扰下,误判率高。探测距离受到光线影响变短,精度变低等。采用单一摄像头在路端计算需要极强的算力,信号传输和处理会有带宽和实时性的影响等。毫米波的缺陷主要在于对完全静止的物体几乎没有什么回波,而处于某些金属干扰的环境下,容易产生误报。激光雷达虽采用光学原理,但本身对环境光不依赖,24h全天时工作,因此大大增强了感知的适应性,对目标物的三维探测能力增强了探测的准确性,无论是静态或动态物体,均可捕捉。

以我公司自研的长距高清3D激光雷达为核心传感器的车路协同应用,可以在恶劣环境下全天候对路段进行全方位实时监控。监测路端内交通流量,识别路段参与者的多维信息,准确快速判断障碍物大小及位置信息,及时发出告警信号,最大限度降低安全隐患。

2、技术简介

基于激光雷达的路侧智能感知系统是以公司自研的长距高清3D激光雷达为主要传感器的路侧感知系统。通过安装在路测立杆上的激光雷达完成路段场景中的目标定位、信息识别、多维感知等功能,将数据通过专用网络或5G网络传到云端,协助云端系统完成统一管控,最终提高车和路的智能化水平,以达到安全行驶的目的。

 

安装方法

 

根据实际场景需求来决定安装方式,以及传感器组合。

 

1)水平安装,安装高度一般为 3 米左右;如果只检测小范围如停车场出口可装 5 米左右,倾斜安装。

 

2)覆盖半径:激光雷达型号 检测路面行人的有效覆盖半径;Horn-X2 Pro激光雷达300m;垂直角度分辨率 1°

 

3)雷达布置数量:根据实际环境,按雷达覆盖半径范围布置即可。

2、技术水平特点优势

(1)采用北醒自研的Horn系列长距高清3D激光雷达具有极强的数据采集能力

① 探测距离远

机械旋转雷达一般有效测距为150到200米,采用1550nm波长的北醒Horn系列激光雷达,探测距离可以达到300米,300米意味着在路端布线时,可以减少硬件成本,降低施工压力。
 ② 分辨率高
市场上常见的激光雷达以16线、32线、64线为主,线束对应的参数是分辨率。图像级激光雷达还是数字激光雷达,都是将线束做到非常高,从而后期算法要求降低了难度,降低感知层面的难度。北醒和一些激光雷达厂商为了解决远距离小目标物探测能力,已经将分辨率做到了300-600线。针对车路协同应用,路面目标物种类多、数量多的特点,分辨率越高越能快速识别出来。

小目标物由于体积很小,容易被漏检。因此激光雷达发射出去的光很难被接收回来。分辨率的高低主要由垂直角分辨率决定。垂直角分辨率的数值越小,代表则能探测到目标物的点越多,探测的清晰度越高,对于小目标物的点获取越多。如下图所示,垂直方向的间隔小,点云数量多。

在垂直方向角分辨率上,北醒激光雷达的垂直角分辨率可精确到0.05°64线激光雷达的9.4倍,可以对远距离小目标物精准探测,对行人实际可探测与识别能力达到115米。

视场角广

路口安装的摄像头的覆盖区域一般只有10°左右,视野范围较窄。360°机械旋转雷达无疑拥有更多的视野,但是内部旋转结构让其使用寿命一直存疑。北醒Horn系列激光雷达不采取机械同轴旋转结构,具有横向90°的视场角度,探测范围远远大于摄像头,单台可以覆盖300m*300m的大场景。因此,检测相同路口,安装激光雷达的数量将远少于摄像头的数量。激光雷达方案比单一摄像头方案更利于检测大视野的闯红灯区域。

 

(2)具有融合数据的能力可以集成摄像头等传感器
    单一的摄像头方案只能提供二维信息,在强光或逆光时,拍摄及探测效果容易失效。特别在夜晚无环境光的情况下,摄像头方案基本失去作用。传统机械式雷达提供的点云非常稀疏,特别是挂在路测后,搜集到的有效点很少,很难与其它传感器融合。

 

北醒激光雷达可输出高数量点云,易于与摄像头进行图像融合。这样的结合无论是汽车还是其他交通工具,均可以通过追踪像素,达到避障、减速、绕行的目的。这无疑是为自动驾驶及辅助驾驶带来新契机。

(3)部署方案简单

支持客户部署方案
    在车路协同应用中,为完美呈现Horn系列激光雷达的点云感知功能,北醒还将为客户提供支持,基于北醒三维点云进行分析,各种传输协议,辅助客户项目快速落地和交付,实现对行人闯红灯报警、车辆碰撞预警、违法行为抓拍等功能。

安装部署

对于路测安装的激光雷达来说,一般会选取高度在6-7米的电线杆或电警杆横杆上。安装位置一般靠近道路中央,如图8所示,北醒Horn系列激光雷达探测距离远且视场角宽,一台即可同时检测道路往返双通道中不同车道上的目标物。对于视场角较小的雷达,至少需要安装2台以上激光雷达。

4易集成量产

360°机械旋转雷达由于机械旋转激光雷达在工作过程中整体光学和电子器件模组不断旋转,部件容易损耗,并且组装雷达过程中需要每个发射器和接收光子探测器的视场角度一一对应,需要人工调教,不利于自动化生产,量产较难。
    市场上相对成熟、性能较好的是 32 线激光雷达,出货几千套的情况下报价为 万美元一个。北醒激光雷达采取光学一体化设计,实现产品小型化、轻量化,通过布局整个大交通领域来逐步实现量产,将成本大大降低。在车路协同应用中,综合考虑布置数量和软件能力,更快的降低总成本。

 

 

企业介绍:

企业简介

北醒(北京)光子科技有限公司成立于2015是一家专注激光雷达及其解决方案的国家高新技术企业,总部设于北京。

秉承“做世界上最好的机器人眼睛”的经营理念,北醒不断将新技术与应用相结合,辅助客户探索安全智能行驶和自动化领域,快速进入“智能”新时代。

截至目前,北醒已获得包括IDG资本、顺为资本、凯辉汽车基金(法雷奥LP)、达泰资本、Keywise资本等投资2016年荣获Audi innovation lab champion和Demo China春季总冠军,2017年入驻博世加速器,拥有知识产权百余项,硕果累累。同时,北醒先后获得了中关村前沿技术企业、北京市“专精特新”企业、北京市知识产权示范单位、北京“瞪羚企业”等荣誉资质。

北醒激光雷达现已实现量产,年产能达60万台。合作伙伴覆盖全球超过64个国家和地区,为智慧轨道交通智慧民航智慧航运车路协同及自动驾驶无人机机器人物位检测等行业实现技术升级。

人气值:125