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雷射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷布局位置了

3月底路特斯汽車在英國釋出了其最新純電車型Eletre,4顆雷射雷達也追平了喊出『4顆以下别說話』口号的長城機甲龍。兩周後,新晉電動汽車品牌集度汽車揭秘了其首款汽車機器人概念車車頭部位的設計細節,從目前曝光的資料來看,集度汽車将兩顆雷射雷達內建在了機艙蓋上,此設計立即在車圈内引發熱議。不得不說,2022年的雷射雷達真的是很忙啊!先卷數量,現在都開始卷布局位置了!今天我們就好好地聊聊,『新四化』時代的關鍵傳感器——雷射雷達。

■ 「雷射雷達」:高階輔助駕駛必經之路

在說「雷射雷達」的作用之前,我們需要先了解下「輔助駕駛」的分級。根據2021年1月1日開始全國實施的工信部《汽車駕駛自動化分級》規定,目前大陸的駕駛自動化共總分為6級,從低往高依次為0~5級。各個等級标準,具體來說可以這麼解釋:

L0:完全由駕駛員持續進行橫向和縱向的操作。

L1:大多數場景下仍然需要駕駛員持續進行橫向和縱向的操作,具備自适應巡航、交通擁堵輔助、交通限速識别、車道保持、車道偏離預警等功能。

L2:駕駛員必須一直掌控駕駛,但在特定場景下系統可進行橫向和縱向操作。

L3:駕駛員不必一直監控系統,但要随時做好準備接入和接管駕駛。系統會在極限場景下提示駕駛員介入和接管。

L4:駕駛員在定義當中的場景中不是必需的,即在定義的場景當中可以實作完全輔助駕駛。

L5:系統可自動應對汽車行駛過程當中的任何場景,不需要駕駛員,這是完全意義上的輔助駕駛。

根據目前世界上大部分國家對「輔助駕駛分級」的公共認知,L4級别及以下實質上都是「輔助駕駛」,隻有L5級别才叫真正的「自動駕駛」。為了完成L3、L4級别這樣更多脫離駕駛員幹涉的「高階輔助駕駛」時,傳感器的選擇就至關重要。

目前市場上應用于環境感覺的主流傳感器産品主要包括攝像頭、毫米波雷達、超音波雷達和雷射雷達四類。總體來看,攝像頭在逆光或光影複雜的情況下視覺效果較差,毫米波雷達對靜态物體識别效果差,超音波雷達測量距離有限且易受惡劣天氣的影響,是以單獨依靠攝像頭或毫米波雷達的方案去實作智能駕駛是存在缺陷的。這個時候,雷射雷達的出現填補了上述傳感器的『短闆』。

雷射雷達工作原理簡化圖

從工作原理上講,雷射雷達與「雷達」非常相近。雷射雷達以雷射作為信号源,由雷射器發射出的脈沖雷射,接觸到目标物後引起散射,一部分光波會反射到雷射雷達的接收器上,根據雷射測距原理計算,就得到從雷射雷達到目标點的距離。脈沖雷射以超高頻率不斷地掃描目标物,就可以快速複建出目标的三維模型及各種圖件資料,建立三維點雲圖,繪制出環境地圖,以達到環境感覺的目的。

雷射雷達的360度掃描成像畫面

雷射雷達在輔助駕駛中的核心特征可以概括為三維環境感覺、高分辨率、強抗幹擾能力。

三維環境感覺:雷射雷達在短時間内向周圍環境發射大量的雷射束,不僅可以通過測雷射信号的時間差來确定物體距離,還可以通過水準旋轉掃描或者向空掃描角度,以及擷取不同俯仰角度的信号,來獲得被測物體的精确三維資訊。

高分辨率:雷射雷達的角分辨率不低于0.1mard,也就是說可以分辨3000米距離上相距0.3米的兩個目标;可以同時追蹤多個目标,距離分辨率可以達到0.1mard,速度分辨率達到10m/s以内,由于雷射頻率高,波長短,是以可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率,如此高的速度和距離分辨率意味着雷射雷達可以利用距離多普勒成像技術獲得非常清晰的圖像。

強抗幹擾能力:與微波毫米波雷達雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同,自然界中能對雷射雷達起幹擾作用的信号源不多,是以雷射雷達抗有源幹擾的能力很強,可「全天候」工作。

各類傳感器的感覺範圍示意圖

智能汽車時代,單兵作戰并不是最優解,多傳感器互為『傳感備援』才是未來趨勢。随着自動駕駛的逐級演進,感覺層資料量呈指數級增長,弱感覺将對晶片的性能和算力提出更高的要求,增加實作難度。不同傳感器的原理和功能各不相同,在不同的場景裡發揮各自的優勢,難以互相替代。

未來的智能汽車可以視為『移動的傳感器平台』,将裝備有大量的傳感器。随着輔助駕駛從L2向L3級及以上不斷推進,其對安全性要求也越來越高,雷射雷達便憑借其精度高、探測距離長、可3D環境模組化的特性,在「高階輔助駕駛」中扮演的角色愈發重要。

■ 市面上的雷射雷達,隻有兩種是主流

如果把雷射雷達按照掃描方式來分類,目前有「機械式雷射雷達」、「半固态雷射雷達」和「固态雷射雷達」三大類。其中「機械式雷射雷達」最為常用,「固态雷射雷達」為未來業界大力發展方向,「半固态雷射雷達」是機械式和純固态式的折中方案,屬于目前階段量産裝車的主力軍。

機械式-機械旋轉雷射雷達

雖然2021年是雷射雷達爆發的元年,各大車企開啟了量産級的傳感器『軍備競賽』,但雷射雷達在車端的應用并不是新鮮事。我們偶爾在路上會碰到的這種自動駕駛測試車,車頂上支架裝的東西,便是雷射雷達。這也是最早出現的車載雷射雷達——「機械式雷射雷達」,因為技術相對較成熟,是以大多數無人駕駛公司都用它來做自動駕駛的相關測試。

工作原理:發射和接收子產品被電機電動進行360度旋轉。在豎直方向上排布多組雷射線束,發射子產品以一定頻率發射雷射線,通過不斷旋轉發射頭實作動态掃描。

百度Apollo自動駕駛項目測試車輛

優勢:機械式雷射雷達作為最早裝車的産品,技術已經比較成熟,因為其是由電機控制旋轉,是以可以長時間内保持轉速穩定,每次掃描的速度都是線性的。并且由于『站得高』,機械式雷射雷達可以對周圍環境進行精度夠高并且清晰穩定的360度環境重構。

劣勢:雖然技術成熟,但因為其内部的雷射收發模組線束多,并且需要複雜的人工調教,制造周期長,是以成本并不低,并且可靠性差,導緻可量産性不高。其次,機械式雷射雷達體積過大,消費者接受度不高。最後,它的壽命大約在1000h~3000h,而汽車廠商的要求是至少13000h,這也決定了其很難走向C端市場。

Waymo自動駕駛計程車頭頂的機械式雷射雷達

目前,機械式雷射雷達的代表性廠商海外為Velodyne、Waymo、Valeo、Ouster,國内為速騰聚創、禾賽科技、鐳神智能、北科天繪等。Velodyne的代表性産品包括HDL-64、HDL-32、VLP-16等在,價格範圍在0.4萬-8萬美金之間。谷歌無人小車的64線雷射雷達就來自Velodyne,當時價格高達7萬美元。高昂的成本也決定了其目前主要應用于自動駕駛技術的開發領域,比如百度Robotaxi、谷歌無人駕駛測試車隊,車規級前裝量産市場暫無應用。

半固态-MEMS雷射雷達

MEMS全稱Micro-Electro-Mechanical System(微機電系統),是将原本雷射雷達的機械結構通過微電子技術內建到矽基晶片上。本質上而言MEMS雷射雷達并沒有做到完全取消機械結構,是以它是一種半固态雷射雷達。

MEMS雷射雷達微振鏡子產品

工作原理:MEMS在矽基晶片上內建了體積十分精巧的微振鏡,其核心結構是尺寸很小的懸臂梁——通過控制微小的鏡面平動和扭轉往複運動,将雷射管反射到不同的角度完成掃描,而雷射發生器本身固定不動。

速騰聚創MEMS固态雷射雷達RS-LiDAR-M1的量産版本

優勢:MEMS雷射雷達因為擺脫了笨重的「旋轉電機」和「掃描鏡」等機械運動裝置,去除了金屬機械結構部件,同時配備的是毫米級的微振鏡,這大大減少了MEMS雷射雷達的尺寸,與傳統的光學掃描鏡相比,在光學、機械性能和功耗方面表現更為突出。其次,得益于雷射收發單元的數量的減少,同時MEMS振鏡整體結構所使用的矽基材料還有降價空間,是以MEMS雷射雷達的整體成本有望進一步降低。

劣勢:MEMS雷射雷達的「微振鏡」屬于振動敏感性器件,同時矽基MEMS的懸臂梁結構非常脆弱,外界的振動或沖擊極易直接緻其斷裂,車載環境很容易對其使用壽命和工作穩定性産生影響。其次,MEMS的振動角度有限導緻視場角比較小(小于120度),同時受限于MEMS微振鏡的鏡面尺寸,傳統MEMS技術的有效探測距離隻有50米,FOV角度隻能達到30度,多用于近距離補盲或者前向探測。

速騰聚創與合作夥伴的簽約儀式

目前,由于MEMS上遊供應鍊已經相對成熟,比如Luminar的MEMS半固态雷射雷達已将制造成本降低到了500-1000美元,使規模量産成為了可能。國内方面,速騰聚創和廣汽埃安、威馬、極氪等11家車企建立了合作,同時其産品「RS-LiDAR-M1」已于2020年12月開始批量出貨,成為全球首款批量傳遞的車規級MEMS雷射雷達。海外方面,Luminar在全球範圍内已擁有50多位行業合作夥伴,其中包括沃爾沃、上汽飛凡汽車、小馬智行等。

半固态-轉鏡式雷射雷達

轉鏡式雷射雷達與MEMS雷射雷達差異在于,前者的掃描鏡是圍繞着圓心旋轉,後者則是圍繞着某條直徑上下振動。相比之下,轉鏡式雷射雷達的功耗更低,散熱難度更低,因而也更容易擁有比較高的可靠性。

法雷奧應用于奧迪A8的轉鏡式雷射雷達

工作原理:與MEMS微振鏡平動和扭轉的形式不同,轉鏡是反射鏡面圍繞圓心不斷旋轉,進而實作雷射的掃描。在轉鏡方案中,也存在一面掃描鏡(一維轉鏡)和一縱一橫兩面掃描鏡(二維轉鏡)兩種技術路線。一維轉鏡線束與雷射發生器數量一緻,而二維轉鏡可以實作等效更多的線束,在內建難度和成本控制上存在優勢。

理想L9将搭載禾賽科技AT128轉鏡式雷射雷達

優勢:轉鏡式雷射雷達的雷射發射和接收裝置是固定的,是以即使有「旋轉機構」,也可以把産品體積做小,進而降低成本。并且旋轉機構隻有反射鏡,整體重量輕,電機軸承的負荷小,系統運作起來更穩定,壽命更長,是符合車規量産的優勢條件。

劣勢:因為有「旋轉機構」這樣的機械形式的存在,便不可避免地在長期運作之後,雷射雷達的穩定性、準确度會受到影響。其次,一維式的掃描線數少,掃描角度不能到360度。

奧迪A8上搭載的法雷奧Scala 1轉鏡式雷射雷達

從應用看,具備車規級量産實力的Tier1供貨商有法雷奧(Scala)、鐳神智能(CH32),Innovusion(Falcon)。2017年,奧迪A8為全球首款量産的L3級别自動駕駛的乘用車,其搭載的雷射雷達便是法雷奧和Ibeo聯合研發的4線旋轉掃描鏡雷射雷達。2020年,鐳神智能自主研發的CH32面世,成為全球第二款獲得車規級認證的轉鏡式雷射雷達,目前已經規模化傳遞東風悅享量産前裝車型生産。2022年,搭載Innovusion Falcon雷射雷達的蔚來ET7上市,該款雷射雷達為1550nm方案,等效300線數。從售價看,法雷奧Scala 2為900歐元(約6500元人民币),已經下降至車企可接受的價格範圍。

半固态-棱鏡式雷射雷達

無人機龍頭廠商大疆孵化覽沃科技(Livox)入局雷射雷達,便是采用的棱鏡式掃描方案,大疆利用其在無人機領域積累的電機精準調控技術及自動化産線,有信心克服棱鏡軸承或襯套壽命的難題,也為其雷射雷達技術構築護城河。

棱鏡式雷射雷達工作示意圖

工作原理:棱鏡式雷射雷達也稱為雙楔形棱鏡式雷射雷達,内部包括兩個楔形棱鏡,雷射在通過第一個楔形棱鏡後發生一次偏轉,通過第二個楔形棱鏡後再一次發生偏轉。控制兩面棱鏡的相對轉速便可以控制雷射束的掃描形态。與前面提到的掃描形式不同,棱鏡雷射雷達累積的掃描圖案形狀狀若菊花,而并非一行一列的點雲狀态。這樣的好處是隻要相對速度控制得當,在同一位置長時間掃描幾乎可以覆寫整個區域。

大疆Livox 棱鏡式雷射雷達:Horiz(左) 與Horizon(右)

優勢:首先,該設計減少了雷射發射和接收的線數以實作一幀之内更高的線數,也随之降低了對焦與标定的複雜度,是以生産效率得以大幅提升,并且相比于傳統機械式雷射雷達,棱鏡式的成本有了大幅的下降。其次,隻要掃描時間夠久,就能得到精度極高的點雲以及環境模組化,分辨率幾乎沒有上限,且可達到近100%的視場覆寫率。

劣勢:棱鏡式雷射雷達FOV相對較小,且視場中心的掃描點非常密集,雷達的視場邊緣掃描點比較稀疏,在雷達啟動的短時間内會有分辨率過低的問題。對于高速移動的汽車來說,顯然不存在長時間掃描的情況,不過可以通過增加雷射線束和功率實作更高的精度和更遠的探測距離,但機械結構也相對更加複雜,體積讓前兩者更難以控制,存在軸承或襯套的磨損等風險。

小鵬P5上搭載的大疆Livox 棱鏡式雷射雷達

從車規級應用來看,小鵬P5配備2顆大疆Livox車規級棱鏡式雷射雷達,另外大疆Livox也獲得了一汽解放量産項目的定點 。針對單顆棱鏡式中心區域點雲密集。兩側點雲相對稀疏的情況,小鵬P5選擇在車前部署了2顆雷射雷達,前方提高至 180度的超寬點雲視野,提高應對近處車輛加塞、十字路口拐彎等複雜路況的通行能力。

固态-OPA雷射雷達

針對車規級裝置需要在連續振動、高低溫、高濕高鹽等環境下連續工作的特點,固态雷射雷達成為了較為可行的發展方向。喜歡軍事的朋友應該都聽過軍機、軍艦上搭載的相控陣雷達,而OPA光學相控陣雷射雷達便是運用了與之相似的原理,并把它搬到了車端。

OPA光學相控陣工作原理示意圖

工作原理:相控陣雷達發射的是電磁波,OPA雷射雷達發射的是光,而光和電磁波一樣也表現出波的特性,是以原理上是一樣的。波與波之間會産生幹涉現象,通過控制相控陣雷達平面陣列各個陣元的電流相位,利用相位差可以讓不同的位置的波源會産生幹涉,進而指向特定的方向,往複控制便得以實作掃描效果。

Quanergy展示業界首款基于OPA的100米範圍固态雷射雷達

優勢:OPA雷射雷達發射機采用純固态器件,沒有任何需要活動的機械結構,是以在耐久度上表現更出衆;雖然省去機械掃描結構,但卻能做到類似機械式的全景掃描,同時在體積上可以做得更小,量産後的成本有望大大降低。

劣勢:OPA雷射雷達對雷射調試、信号處理的運算力要求很大,同時,它還要求陣列單元尺寸必須不大于半個波長,是以每個器件尺寸僅500nm左右,對材料和工藝的要求都極為苛刻,由于技術難度高,上遊産業鍊不成熟,導緻 OPA 方案短期内難以車規級量産,目前也很少有專注開發OPA雷射雷達的Tier1供應商。

Louay Eldada展示Quanergy S3

應用層面,目前暫無車規級量産案例,OPA方案的代表企業為Quanergy。2021年8月,Quanergy對其OPA固達态雷射雷達S3系列完成駕駛實測示範。測試結果顯示,S3系列固态雷射雷達可以提供超過10萬小時的平均無故障時間(MTBF),在全光照下實作100米的探測性能,大規模量産後的目标價格為500美元。

固态-FLASH雷射雷達

由于結構簡單,Flash閃光雷射雷達是目前純固态雷射雷達最主流的技術方案。但是由于短時間内發射大面積的雷射,是以在探測精度和探測距離上會受到較大的影響,主要用于較低速的無人駕駛車輛,例如無人外賣車、無人物流車等,對探測距離要求較低的自動駕駛解決方案中。

FLASH雷射雷達工作示意圖

工作原理:FLASH雷射雷達的原理類似快閃,采用類似相機的模式,感光元件中的每個像素點都可以記錄光子飛出的時間資訊,運作時直接發射出一大片覆寫探測區域的雷射,随後由高靈敏度的接收器陣列計算每個像素對應的距離資訊,進而完成對周圍環境的繪制。

FLASH雷射雷達成像示意圖

優點:FLASH雷射雷達最大的優勢在于可以一次性實作全局成像來完成探測,且成像速度快。體積小,易安裝,易融入車的整體外觀設計。設計簡潔,元件極少,成本低。信号處理電路簡單,消耗運算資源少,整體成本低。重新整理頻率可高達3MHz,是傳統攝像頭的10萬倍,實時性好,是以易過車規。

缺點:不過FLASH雷射單點面積比掃描型雷射單點大,是以其功率密度較低,進而影響到探測精度和探測距離(低于50米)。要改善其性能,需要使用功率更大的雷射器,或更先進的雷射發射陣列,讓發光單元按一定模式導通點亮,以取得掃描器的效果。

Ibeo FLASH雷射雷達的接收子產品

為了克服探測距離的限制,FLASH雷射雷達的代表廠商Ibeo、LedderTech開始在雷射收發子產品進行創新。車規級雷射雷達鼻祖Ibeo,則一步到位推出了單光子雷射雷達,Ibeo稱其為Focal Plane Array焦平面,實際也可歸為FlASH雷射雷達。2019年8月27日,長城汽車與德國雷射雷達廠商Ibeo正式簽署了雷射雷達技術戰略合作協定,三方合作的産品基礎就是ibeonEXT Generic 4D Solid State LiDAR。從長遠來看,FLASH雷射雷達晶片化程度高,規模化量産後大機率能拉低成本,随着技術的發展,FLASH雷射雷達有望成為主流的技術方案。

■ 雷射雷達常見的布局方式

雷射雷達應安裝在車輛的什麼位置?這是一個目前所有車企都在探索的話題。出于美觀和實際應用的需求,車企有着不同的考慮,從目前已經釋出的車型來看,前向主雷射雷達主要部署在兩個區域:車頂和保險杠/中網,但也有将雷射雷達布置在前引擎蓋和車身側面的。

關于這個問題,前段時間業内人士也開展過相關的探讨。4月18日,集度汽車首款概念車頭部細節曝光,搭載了兩顆雷射雷達,據悉在雷射雷達不工作時,還可以伸縮至引擎蓋内部。對此,理想汽車創始人李想便在相關微網誌下方發表了自己的看法:『在車頂上放一個,和在機蓋或保險杠上放兩個,性能上沒有任何差別,甚至頭頂的單性能會更好。但是,在行人碰撞、維修成本、和震動控制(連結主車體)上,都是車頂是最優的。唯一的問題是,車頂雷射雷達的造型會需要适應,因為太像機動戰士-高達了。』

對此集度汽車CEO夏一平在評論下方回複 『還是有差别的,120度的FOV和180度的FOV還是不一樣的,解決的corner case也不一樣,是以在産品的能力上和體驗上甚至還是安全性上還是有差别的。』

4月22日,小鵬汽車CEO何小鵬也在朋友圈釋出了自己的看法,他表示『兩顆雷射雷達肯定從性能上是遠好于一顆的,将來在城市NGP和魯棒性中就可以看到差異』。放在哪裡這個問題,何小鵬也曾糾結過,『我們最開始想放兩顆在車頂的,但是無論如何設計,都類似兔子的粑耳朵,後來還是放棄了』。

那不同的位置究竟會帶來哪些不同的影響,為此我們對市面上搭載雷射雷達的車型進行了一次統計和總結。

車頂:單顆雷達效益最大化

僅布局在車頂是目前市面上比較流行的做法,對于隻配備1顆雷射雷達的車型來說,放在車頂能最大程度地物盡其用。從目前的裝車情況來看,安裝在車頂上方的雷射雷達,其形狀普遍具備長而扁的特征。

蔚來ET7車頂搭載的 Innovusion Falcon雷射雷達

理想L9搭載的禾賽科技AT128、蔚來ET7搭載的Innovusion Falcon以及飛凡R7所搭載的Luminar Iris都擁有120度的水準FOV,而垂直FOV上ET7為30度,理想L9為25.4度,飛凡R7為26度,據媒體爆料,未來智己L7以及小米汽車也會将雷射雷達布局在車頂。作為全車唯一的雷射雷達,它們都能在車頂最大化自己的作用。

飛凡R7車頂搭載的Luminar Iris雷射雷達

優勢:可以看到,表格中的雷射雷達基本以半固态方案為主,都達不到機械式的360度水準FOV,是以『欲窮千裡目,更上一層樓』,車頂布置雷射雷達可以帶來更好的探測效果,而且不易被物體遮擋。同時,布局在車頂能避免大部分刮蹭碰撞事故對其産生的影響,把最貴的傳感器放在最安全的地方,這無疑是一種保險的做法。

不足:主要展現在整車的美觀度上,并不是所有消費者都能接受這種造型。其次,雨雪天氣會受到較大幹擾,且突出來的部分,也會帶來來一些NVH的優化難題。同時,雖然越高視野越好,但地面線的盲區也越大,是以車頂布局需要進行視場角(FOV)下邊緣跟車頂蓋的傾角微調。最後,夏天陽光暴曬可能會導緻元件溫度過高,雖然雷射雷達在80℃以内都可以工作,但長此以往,勢必會加快雷射雷達的老化速度。

車頭:傳統巨頭的最愛

把雷射雷達放置在車頭貌似是傳統大廠最愛的方式,BBA自家的旗艦車型均把雷射雷達放在了這裡。在很早就開始布局自動駕駛的傳統大廠來看,雷射雷達和毫米波雷達、超音波雷達一樣,也是感覺雷達的一種,是以把它放在這些老前輩呆的位置并無不妥,不過這樣的布局優缺點都很明顯。

新款奔馳S級将法雷奧Scala 2內建在中網

可以看到,奔馳奧迪兩家大廠都被法雷奧拿下,法雷奧的第一代Scala便給到了奧迪A8,其垂直FOV為3.2度,水準FOV為145度,但探測距離僅有80米。新款奔馳S級上的是Scala第二代,更新後的産品也幫助奔馳成功獲得了全球首個有條件自動駕駛(SAE-L3級)的系統國際認證。而唯一量産Flash 固态雷射雷達的供應商Ibeo,則選擇了與長城WEY進行合作。

奔馳EQS同樣将法雷奧Scala 2內建在中網

優勢:就像大家能明顯感受到的那樣,雷射雷達布局在車頭最大的優點就是沒有存在感,整車的造型設計也不需要為其讓步妥協。同時,可以通過布置多顆雷達的方案,彌補大部分半固态雷達FOV較小的缺點。

劣勢:如今市面上車型的保險杠大多為塑膠材質,雖然在碰撞事故中能減少對行人的傷害,但也将雷射雷達置于了『危險』的境地,在雷射雷達的規模成本下來之前,輕微的碰撞事故可能就會讓車主付出高昂的維修費用。其次,雷射雷達布置位置較低,更容易被污濁物遮蔽,影響探測效果,但現在已經開始有車企為雷射雷達配備了「清洗裝置」,是以這一點在未來并不是緻命傷。

車身側面: 多雷達的補盲方式

相比于前兩種方案,多顆雷射雷達的布局更傾向于補足『側視能力』,除了負責前視的車頂或車頭雷達,車企一般還會在車身側面布置雷達,以形成接近全視域的傳感閉環。可以看到,目前華為所有的雷射雷達布局都是「保險杠+車身側面」方案。在經費充足的情況下,車頂布局一顆前向長距雷射雷達,車身安裝多顆中短距角雷射雷達也是更為合理且安全的方案。

威馬M7搭載了3顆雷射雷達

威馬M7搭載3顆來自速騰聚創的M1雷射雷達,分别位于車頂和翼子闆兩側,可以實作水準探測範圍達330度。而高調宣稱『4顆以下别說話』的沙龍汽車,更是為其機甲龍配置了4顆雷射雷達。同樣采用4顆雷射雷達方案的還有3月釋出的路特斯ELETRE,其中有兩顆「伸縮式」的128線雷射雷達。

位于阿維塔11前輪拱後上方的雷射雷達

優勢:從覆寫面上來說,在車頂/車頭安裝一顆前向雷射雷達的方案,在車輛四角補充2-4個中短距的雷射雷達是最全面的做法,基本能做到360度的水準FOV,同時在垂直FOV上也大大提升,在L3級别的駕駛輔助向L4或更進階别的自動駕駛邁進的過程中,多雷射雷達方案會逐漸成為主流。

劣勢:高收益自然伴随着高風險,上述布局的缺點在多雷射雷達方案裡幾乎都會涉及,不管是車頂雷達的熱管理,還是車頭雷達的易碰撞,多雷達的最大缺點可以說是成本了,無論是售前還是售後,多雷射雷達方案都意味着需要付出更多的金錢。

機艙蓋:另辟蹊徑的集度

除了上述的三種主流布局方式,集度開創了機艙蓋布局的先河,這是一種非常新穎的布局方式,也必然會引起行業内的諸多看法。

集度汽車機器人上的禾賽科技AT128雷射雷達

在之前的溝通會上,我們确認了集度将采用禾賽科技的AT128雷射雷達,在參數上與理想L9車頂的那顆相同。從官圖中我們可以看出,集度2顆雷射雷達分别位于引擎蓋上方左右兩端,類似複古的「跳燈」設計。

雷射雷達降下後的樣子

優勢:集度雙雷射雷達方案的優勢主要展現在水準FOV上,這顆禾賽科技AT128雷射雷達水準FOV為120度,兩個便能實作180度的覆寫。且正前方60度的重疊區域内,由于點雲密度高,其識别能力也更強,精度更高。雙雷射雷達互為安全備援,比單雷射雷達方案的可靠性更強。在『鬼探頭』、左右有遮擋物等行車場景中,對左右橫穿行人或障礙物的識别能力更強。同時,「升降式」的雷射雷達能在停車時将其收回去,避免長期停放的風吹日曬,延長使用壽命。

劣勢:正如李想所說,機艙蓋的布局模式對于行人碰撞的安全性不太友好,雷射雷達外殼邊緣位置,在碰撞過程中堅硬的突起物很可能對行人造成更多的傷害。現在有一項「行人保護腿型試驗」,這項試驗的主标準(《GB24550-XXXX汽車對行人的碰撞保護标準》)将在2024年7月1日成為強制性國家标準。不過這一點後期有望通過OTA進行優化,在碰撞瞬間将雷射雷達降下去,既保護行人,也保護雷射雷達。

■ 邦點評

雖然雷射雷達正在由半固态向固态過度,還未大規模實作應用,但車企已經開始對數量『内卷』着重宣傳。我們需要明确的是,雷射雷達隻是輔助駕駛感覺硬體中的一環,實作「高階輔助駕駛」,需要與其他傳感器和算法平台打配合,而不是一味地追求數量。而雷射雷達的布局,則取決于如何在感覺、美觀、成本、安全這幾者之間求得平衡。

回看曆史,特斯拉從Mobileye到自研,技術疊代速度飛快,并且其功能也越來越實用和好用。是以對待這場已經掀起的雷射雷達『内卷』,我們更願意用第一性原理去看待它,這場『内卷』的本質是技術新興期的百家争鳴,它們最終都将推動「高階輔助駕駛」的曆史程序。雷射雷達的量産是條漫長的路,數量和布局的『内卷』隻是暫時的,距離它真正走進百姓生活,我們還有很長一段路要走。正如《銀河英雄傳說》中的那句話:

我們的征途,是星辰大海。

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