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激光雷达 |
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第二代智能固态激光雷达安装于小鹏G9车灯下方 |
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蔚来ET7 激光雷达 |
羊城晚报记者 戚耀琪 车载激光雷达（LiDAR），具有强大而复杂的信息感知和处理能力，可以帮助汽车感知道路环境，控制车辆达到预定的目标。 当激光雷达工作的时候，会对外发射激光，在遇到物体后，激光折射回来被CMOS传感器接收，从而测得本体到障碍物的距离。从原理来看，只要需要知道光速、和从发射到CMOS感知的时间就可以测出障碍物的距离，再结合实时GPS、惯性导航信息与计算激光雷达发射出去角度，系统就可以得到前方物体的坐标方位和距离信息。 激光雷达一般分为三种级别，即消费级、工规级和车规级。车规级的要求最高。 2022年，多款激光雷达量产车型发布，激光雷达进入普及元年，国内外造车新势力智能驾驶系统纷纷启用激光雷达方案。据不完全统计，包括蔚来ET5/ET7，小鹏P5/G9，威马M7，哪吒S、高合HiPhi Z、长城沙龙机甲龙、长城摩卡、埃安LX plus、上汽智己L7、飞凡汽车R7、北汽极狐阿尔法S华为HI版、长安阿维塔11、奔驰S级、奥迪A8等一批今年上市的车型或都会搭载激光雷达。至于激光雷达的厂商，包括了速腾聚创、禾赛、大疆Livox、华为、法雷奥等，也是巨头云集，国产激光雷达占了大多数。 车企力推：没有激光雷达就没有无人驾驶 平时，市民偶尔在路上会碰到的自动驾驶测试车，看到车顶上支架装的东西，那便是激光雷达。这也是最早出现的机械式激光雷达，因为技术相对较成熟，所以大多数无人驾驶公司都用它来做自动驾驶的相关测试。 自2021年小鹏新车P5发布，开启智能汽车搭载激光雷达的序幕之后，激光雷达就已经成为新车标配。央视网报道，去年全球激光雷达领域融资138亿元，我国独占50.89亿元，同比增长155.15%。 目前车载主流传感器产品主要包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达和激光雷达四类。其中，雷达传感器是自动驾驶感知层的重要组成部分，其分辨率、探测精度、安全性和可靠性对自动驾驶起到举足轻重的作用。数据显示，2021年，全球汽车雷达市场已经达到16亿美元的规模，同比增长37%。到2024年汽车雷达市场规模将达到27亿美元。 按照业界共识，激光雷达是帮助汽车实现高阶智能辅助驾驶功能的重要硬件配置之一，没有激光雷达，就不会有真正的无人驾驶。 相比而言，摄像头在逆光或光影复杂的情况下视觉效果就差了，毫米波雷达对静态物体识别效果差，超声波雷达测量距离有限且易受恶劣天气的影响，因此单独依靠摄像头或毫米波雷达的方案去实现智能驾驶是存在缺陷的。激光雷达的出现填补了上述传感器的短板。 于是，目前车企正给消费者们传达了一个观点，只有激光雷达才是最先进的自动驾驶技术路线，只有激光雷达，才是自动驾驶的未来。 不过，当前很多车企采用的是硬件预埋，软件实际没跟上。车企们表示，后期功能开发验证完成后再通过OTA更新，也就是说现在虽然装上了激光雷达，但没太多实际用途。 激光雷达看上去只是发射-回收反射的激光，但要把这些反射的光都转化成一个个点云数据。即使是Velodyne的入门级产品，每秒都要输出30万个点数据，这需要强大的芯片运算能力来支撑。 现阶段的自动驾驶基本上都是L2级别，驾驶人是要随时伸手接管，以应对诸如加塞和急刹车的情况。就此而言，车辆有激光雷达，跟车时加减速应该会更平顺，但也不能取代人的主动控制。 路线之争：激光雷达被马斯克认为太傻 目前全球范围内智能驾驶拥有两种技术路径，“弱感知+超强智能”与“强感知+强智能”，其明显差距之一在于是否使用激光雷达。 相比于主流车企，特斯拉至今都是走“视觉派”路线，也就是，“弱感知+超强智能”。在三年前的特斯拉开放日期间，为了论证视觉方案的先进性，马斯克说过：“激光雷达是傻子的玩意，任何人用激光雷达都注定失败”。究其原因，是因为当时，世界激光雷达市场基本被Velodyne垄断，其生产的满足L4级别自动驾驶所需要的64线激光雷达需要8万-10万美元一台。这对于要全力降低成本，推行平民化的特斯拉来说，无疑是一大障碍。 有专家形容，视觉派是用摄像头主导+毫米波雷达用于环境感知，优点是低成本，缺点是在精度、视野和稳定性上都有局限性。视觉派在l2/l3是主流，本质上是相对牺牲了数据质量来换取低成本优势。也因为数据质量不高，所以需要更复杂的算法来从低质量数据提取有效信息。这就要求有更大的算力，因此这条路越往上越困难。 知名投资者王煜全针对马斯克反激光雷达的态度指出，首先，激光雷达一定是未来的方向，这是毋庸置疑的，因为先进的硬件虽然贵，但是效果一定是要比软件强。靠软件和AI技术，其升级能力是有限的，最终会被价格降低之后的硬件所取代。王煜全认为，激光雷达这三年即将进入成熟期，比拼的是成本优势、规模优势。技术成熟推动成本降低，产业得以良性循环。 诚如手机， GPU芯片对实时图形和视频应用有着核心支持，如果只靠美图软件去处理，能力是很低的。同样，汽车企业发展激光雷达，是因为这东西正好弥补了摄像头和毫米波雷达的缺点。对特斯拉来说，如今价格昂贵不搭载，但是只要有一天价格降到足够低，“马斯克一定会第一时间把它装在特斯拉上” 。 激光雷达的地位确立也不是顺理成章的，也是不同技术路线博弈的结果。现阶段，激光雷达行业也是参差不齐的。不同的车企，其对激光雷达安装的位置、激光雷达的颗数、扫描的方案、可以支撑的自动驾驶级别都不同。不过，从形态的进化来看，激光雷达从机械到半固态，再从半固态到全固态的发展方向倒是确定的。 成本之虑：价格降到多低才可能普及 谷歌旗下自动驾驶公司Waymo被公认为自动驾驶行业的领军者，Waymo声称，他们自产的激光雷达能在超过300米范围提供更高的分辨率；顶级激光雷达制造商Velodyne的最昂贵型号拥有300米的射程，另一家激光雷达公司Luminar，称其传感器可以清楚地识别250米以外的物体。 对于当下的车企尤其是新能源车企来说，智能辅助驾驶功能已经成为标配之一。但是激光雷达的数量也不是越多越好。作为感知解决方案之一，激光雷达的搭载需要寻求成本和需求之间的一种平衡。一般情况下，一颗激光雷达的视觉是120度，但目前很多智能汽车都要求具备360度甚至是540度的感知能力。 因此一颗激光雷达似乎很难满足需要，最简单的方法就是再加一颗雷达，达到180度的视角。业内人士表示，目前来看，一辆车通常搭载激光雷达的数量在2-3颗左右。即使L4-L5可能也不会超过5颗。 从目前的市场形势来看，虽然激光雷达的成本在1000美元左右甚至更贵，但是在汽车智能化“内卷”的当下，激光雷达已经进入普及。长城沙龙机甲龙，甚至搭载了4颗来自华为的激光雷达。但是如果只是停留在L2L3级别，其实激光雷达还不能最大化地发挥其实际的价值，也就是说“装早了，有点浪费”。如果车企不去装激光雷达，还能找到什么老百姓看得明白的竞争标的呢？ 据悉，以禾赛科技和速腾聚创为代表的国内激光雷达企业通过服务和价格，正在一步步抢下了Velodyne的市场份额。InnoVusion联合创始人兼CEO鲍君威预计，当年出货量在10万台时，成本将会下降到1000美元左右。速腾聚创也曾表示，如果订单规模达到10万-100万台，硬件价格可下探至200-500美元。但是还是要注意到这个前提：订单数。 工信部《智能网联汽车技术路线图（2.0版）》指引指出，国内2025年L2级和L3级新车要达到50%，到2030年要超过70%，且L4占比20%。而高级别自动驾驶对传感器搭载数量提出更高要求：从L2到L4/L5级，车载传感器的数量将从约8个上升到约24个，其中激光雷达搭载数量将从0上升至约4颗。由此可见激光雷达的安装已经是通往自动驾驶的必由之路了。这意味着这个市场已经大到不可低估，同时单位成本的下降也是必然的。 安装位置：装在哪里也很有学问 激光雷达位置：车顶；代表车型：蔚来ET7、威马M7、理想L9 激光雷达安装在车顶，可以探测到更远的目标，也不容易发生碰撞。车辆的前方引擎盖会形成一定的视觉盲区，影响近距离目标探测。 激光雷达位置：前保险杠；代表车型：小鹏P5 激光雷达嵌入车前两侧雾灯的正下方。这种部署方式使得整车设计看起来更和谐，不受到引擎盖的视野影响。但是更容易受到污损，发生碰撞，也会给用户带去更高的更换成本。 激光雷达位置：发动机盖；代表车型：集度汽车 集度汽车选择把激光雷达布局在发动机盖上，兼顾了视野和防撞需求。但是对引擎盖这样的活动部件的使用会造成一定风险。
