激光雷達(dá)，曾被馬斯克稱為"只有傻瓜才會用的東西"，有13款自動(dòng)駕駛汽車將于2022年量產(chǎn)，從一到四款不等。

前不久汽車前蓋上集中的激光雷達(dá)，從遠(yuǎn)處引起了李想的討論，反映了激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用的趨勢。那么激光雷達(dá)有哪些種類，應(yīng)該放在哪里呢？今天我們就來了解一下這款神奇的激光雷達(dá)。

什么是激光雷達(dá)？

車載激光雷達(dá)又稱車載三維激光掃描儀，是一種移動(dòng)式三維激光掃描系統(tǒng)，是城市建模最有效的工具之一。它主要由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信息處理三部分組成。基本原理是在車上安裝3D激光掃描儀的POS系統(tǒng)，可以進(jìn)行更大范圍的3D建模。

具有分辨率高、精度高、反應(yīng)速度快、對工作環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。與常用的毫米波雷達(dá)相比，可以看出激光雷達(dá)的建模和成像能力更好，激光雷達(dá)在左側(cè)。

目前，激光雷達(dá)主要有三種：機(jī)械激光雷達(dá)、半固體激光雷達(dá)和全固體激光雷達(dá)。

1.機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)

屬于最早、最成熟的雷達(dá)技術(shù)，但存在體積大、裝配困難等問題，無法在車載應(yīng)用中驗(yàn)證車規(guī)。

它通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)360度水平覆蓋，通過內(nèi)部鏡頭實(shí)現(xiàn)垂直覆蓋。與其他類型的激光雷達(dá)相比，機(jī)械式激光雷達(dá)更耐用、更穩(wěn)定，所以一般測試車使用機(jī)械式激光雷達(dá)進(jìn)行掃描。

2.半固體激光雷達(dá)

這是目前車載雷達(dá)的主流產(chǎn)品，按照掃描方式可以分為以下幾種：硅基MEMS、轉(zhuǎn)鏡、振鏡轉(zhuǎn)鏡、旋轉(zhuǎn)透射棱鏡。

半固體激光雷達(dá)可以120度擺動(dòng)，掃描成本低，精度高。目前比較成熟，是快速通過車規(guī)認(rèn)證的技術(shù)方案，比較適合目前的裝載要求。

3.全固態(tài)激光雷達(dá)

目前全固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)還不成熟，屬于實(shí)驗(yàn)階段，暫時(shí)難以量產(chǎn)。這臺激光雷達(dá)沒有機(jī)械擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，所以體積更小，性能更好。

綜上所述，激光雷達(dá)的發(fā)展史也可以比喻為計(jì)算機(jī)硬盤的發(fā)展史，從笨重復(fù)雜的機(jī)械硬盤發(fā)展到輕便高性能的固態(tài)硬盤。一步一步完善發(fā)展，說不定固態(tài)機(jī)械雷達(dá)很快就會普及到我們的日常生活中。

激光雷達(dá)到底要放在哪里？

關(guān)于將激光雷達(dá)放在哪里的位置，目前主要有兩種方案。一種是像理想L9（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）、蔚來ET7和智己L7（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）一樣將其放在車頂，凸起一個(gè)“小犄角”，仿佛瞭望塔一般。另一種方案是將其放于前保險(xiǎn)杠附近，小鵬P5（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）、極狐阿爾法S華為HI版都采用了這種安裝方案。那么安在哪個(gè)位置更合理呢？

目前來說，雖然頭頂一個(gè)包被很多人為之詬病，但綜合考慮后還是安置在車頂?shù)姆桨父雍线m，主要有以下幾方面原因。

第一、盡量減少維修成本，如果安置在車頭部分，難免會遇到追尾等問題。參考激光雷達(dá)的售價(jià)，Velodyne最初為谷歌無人小車提供的64線激光雷達(dá)價(jià)格高達(dá)8萬美元。小鵬P5采用的固態(tài)激光雷達(dá)HAP，因?yàn)槭谴蠼煜碌腖ivox覽沃基于Horiz系列產(chǎn)品升級而來，HAP單價(jià)總算被壓低到幾千元人民幣，但碰一下還是錢包滴血。因此放在車頂能避免增加維修成本。

第二、防遮擋。激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)原理相似，是利用回波成像來勾顯被探測物體的，如果放在保險(xiǎn)杠附近較低的位置的話，可能會存在被污泥等遮擋的情況。雖然RoboSense在去年CES展示的M1激光雷達(dá)設(shè)計(jì)了自動(dòng)清洗功能。但現(xiàn)在市面上搭載激光雷達(dá)的車型，還沒有配備這項(xiàng)功能。所以目前來看激光雷達(dá)放在車頂可能會更好一些。

第三、探測效果更好。俗話說站得高看得遠(yuǎn)，更高的激光雷達(dá)位置能帶更好的探測視野，幫助我們提前預(yù)判前方障礙物，探測的更加全面。目前激光雷達(dá)的探測距離最遠(yuǎn)一般在100米~150米，放在車頂?shù)脑挻怪狈较蚰艿玫礁蟮囊晥鼋?，可以彌補(bǔ)一些激光雷達(dá)垂直方向?qū)挾炔蛔愕脑颉?p>第四、起到保護(hù)行人的作用。根據(jù)行人碰撞法規(guī)，車頭適當(dāng)做的更軟能夠起到緩沖作用，避免傷害行人腿部。因?yàn)樵诎l(fā)生汽車與行人碰撞的事故中，行人的下肢是受傷的“重災(zāi)區(qū)”，雖然一般不會危及生命，但是卻容易致殘，給傷者之后的生活帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

如果在車頭部分裝置激光雷達(dá)的話，勢必會增加車頭的剛性，這會增加行人受傷的風(fēng)險(xiǎn)，因此從這方面考慮，將激光雷達(dá)放置在車頂?shù)姆桨笗鼊僖换I。

同時(shí)，放在車頂?shù)募す饫走_(dá)也存在一些缺點(diǎn)。比如爭議最大的造型設(shè)計(jì)問題，還有像防水情況，線束的安排等，以及不可避免的盲區(qū)問題。

激光雷達(dá)對于近場的低矮障礙物，會普遍存在一定的盲區(qū)。如果將激光雷達(dá)放置在保險(xiǎn)杠位置上，其對近場低矮障礙物的識別會更好，例如奔馳EQS，就選擇在保險(xiǎn)杠正前方位置集成1顆激光雷達(dá)。

雷達(dá)是不是越多越好？

上文分析了各個(gè)位置的優(yōu)缺點(diǎn)后，有人可能會說，“那好辦啊，多加幾顆激光雷達(dá)不就好了?！钡拇_，激光雷達(dá)越多越好，但結(jié)合目前的軟件處理水平考慮，盲目增加雷達(dá)數(shù)量的方法其實(shí)并不可取。因?yàn)榧す饫走_(dá)具有非常大的傳輸量和快速的探測時(shí)間，所以它對于控制器的要求非常高，過多的雷達(dá)數(shù)量可能會導(dǎo)致目前的芯片出現(xiàn)過載的情況，會出現(xiàn)發(fā)熱、耗電嚴(yán)重等問題。

輔助駕駛能力是一個(gè)體系，不是單單看哪一個(gè)參數(shù)就可以決定的，需要進(jìn)一步的深度融合計(jì)算，也就是說激光雷達(dá)的數(shù)量再多，沒有一個(gè)比較領(lǐng)先的自動(dòng)駕駛軟件平臺的話也是徒勞無功。

因此，以目前的技術(shù)來說，激光雷達(dá)并不是越多越好，但在技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的情況下，一定是越多越好的。

其他集成位置

除了上面主流的兩種集成位置外，還有放置在車前機(jī)蓋和擋風(fēng)玻璃上的設(shè)計(jì)。

在集度發(fā)布的首款汽車機(jī)器人概念車車頭部位，就采用了機(jī)蓋激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)方案，理想汽車創(chuàng)始人李想對此設(shè)計(jì)不太認(rèn)同，認(rèn)為這種將激光雷達(dá)放在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的設(shè)計(jì)沒法通過最新的行人碰撞法規(guī)，而且放置在車頂?shù)姆桨竷?yōu)于機(jī)蓋上放置兩個(gè)激光雷達(dá)。

除此之外，蘋果公司于2020年3月提交了一份關(guān)于車載激光雷達(dá)設(shè)備的專利申請，設(shè)計(jì)將其安裝于車輛的擋風(fēng)玻璃后面。

這樣的確解決了放置在車外的造型和風(fēng)阻等問題，但是關(guān)于玻璃造成的信號衰減問題一時(shí)半會卻無法解決。

相比于攝像頭，曲面結(jié)構(gòu)的擋風(fēng)玻璃會造成激光雷達(dá)電磁波信號衰減。而且在 《汽車安全玻璃》 規(guī)定下的擋風(fēng)玻璃透光率只是不低于70%，并不是符合激光雷達(dá)需求的高透光玻璃，高透光玻璃的透光率要求達(dá)90%以上，這會帶來成本的增加。目前來說還具有較大的難度。

寫在最后

在當(dāng)下技術(shù)水平有限，導(dǎo)致激光雷達(dá)數(shù)量受到限制的情況下，車頂激光雷達(dá)的布局是目前最優(yōu)解決方案。同時(shí)在提升自動(dòng)駕駛上，更要進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練，開發(fā)高精度地圖以及成熟的軟件，綜合提升自動(dòng)駕駛的準(zhǔn)確率。

隨著科技的進(jìn)步，激光雷達(dá)技術(shù)越來越成熟，而汽車行業(yè)對于激光雷達(dá)的需求也越來越強(qiáng)勁，我們相信，其在未來將會有非常宏大的發(fā)展空間。