鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

3月底路特斯汽車在英國發布了其最新純電車型Eletre,4顆鐳射雷達也追平了喊出『4顆以下別說話』口號的長城機甲龍。兩週後,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,集度汽車將兩顆鐳射雷達整合在了機艙蓋上,此設計立即在車圈內引發熱議。不得不說,2022年的鐳射雷達真的是很忙啊!先卷數量,現在都開始卷佈局位置了!今天我們就好好地聊聊,『新四化』時代的關鍵感測器——鐳射雷達。

■ 「鐳射雷達」:高階輔助駕駛必經之路

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

在說「鐳射雷達」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,目前我國的駕駛自動化共總分為6級,從低往高依次為0~5級。各個等級標準,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,具備自適應巡航、交通擁堵輔助、交通限速識別、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,但要隨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現完全輔助駕駛。

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級別及以下實質上都是「輔助駕駛」,只有L5級別才叫真正的「自動駕駛」。為了完成L3、L4級別這樣更多脫離駕駛員干涉的「高階輔助駕駛」時,感測器的選擇就至關重要。

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

目前市場上應用於環境感知的主流感測器產品主要包括攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達和鐳射雷達四類。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,毫米波雷達對靜態物體識別效果差,超聲波雷達測量距離有限且易受惡劣天氣的影響,因此單獨依靠攝像頭或毫米波雷達的方案去實現智慧駕駛是存在缺陷的。這個時候,鐳射雷達的出現填補了上述感測器的『短板』。

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鐳射雷達工作原理簡化圖

從工作原理上講,鐳射雷達與「雷達」非常相近。鐳射雷達以鐳射作為訊號源,由鐳射器發射出的脈衝鐳射,接觸到目標物後引起散射,一部分光波會反射到鐳射雷達的接收器上,根據鐳射測距原理計算,就得到從鐳射雷達到目標點的距離。脈衝鐳射以超高頻率不斷地掃描目標物,就可以快速復建出目標的三維模型及各種圖件資料,建立三維點雲圖,繪製出環境地圖,以達到環境感知的目的。

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鐳射雷達的360度掃描成像畫面

鐳射雷達在輔助駕駛中的核心特徵可以概括為三維環境感知、高解析度、強抗干擾能力。

三維環境感知:

鐳射雷達在短時間內向周圍環境發射大量的鐳射束,不僅可以透過測鐳射訊號的時間差來確定物體距離,還可以透過水平旋轉掃描或者向空掃描角度,以及獲取不同俯仰角度的訊號,來獲得被測物體的精確三維資訊。

高解析度:

鐳射雷達的角解析度不低於0。1mard,也就是說可以分辨3000米距離上相距0。3米的兩個目標;可以同時追蹤多個目標,距離解析度可以達到0。1mard,速度解析度達到10m/s以內,由於鐳射頻率高,波長短,所以可以獲得極高的角度、距離和速度解析度,如此高的速度和距離解析度意味著鐳射雷達可以利用距離多普勒成像技術獲得非常清晰的影象。

強抗干擾能力:

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,自然界中能對鐳射雷達起干擾作用的訊號源不多,因此鐳射雷達抗有源干擾的能力很強,可「全天候」工作。

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各類感測器的感知範圍示意圖

智慧汽車時代,單兵作戰並不是最優解,多感測器互為『感測冗餘』才是未來趨勢。隨著自動駕駛的逐級演進,感知層資料量呈指數級增長,弱感知將對晶片的效能和算力提出更高的要求,增加實現難度。不同感測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,難以相互替代。

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未來的智慧汽車可以視為『移動的感測器平臺』,將裝備有大量的感測器。隨著輔助駕駛從L2向L3級及以上不斷推進,其對安全性要求也越來越高,鐳射雷達便憑藉其精度高、探測距離長、可3D環境建模的特性,在「高階輔助駕駛」中扮演的角色愈發重要。

■ 市面上的鐳射雷達,只有兩種是主流

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如果把鐳射雷達按照掃描方式來分類,目前有「機械式鐳射雷達」、「半固態鐳射雷達」和「固態鐳射雷達」三大類。其中「機械式鐳射雷達」最為常用,「固態鐳射雷達」為未來業界大力發展方向,「半固態鐳射雷達」是機械式和純固態式的折中方案,屬於目前階段量產裝車的主力軍。

機械式-機械旋轉鐳射雷達

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雖然2021年是鐳射雷達爆發的元年,各大車企開啟了量產級的感測器『軍備競賽』,但鐳射雷達在車端的應用並不是新鮮事。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,便是鐳射雷達。這也是最早出現的車載鐳射雷達——「機械式鐳射雷達」,因為技術相對較成熟,所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:

發射和接收模組被電機電動進行360度旋轉。在豎直方向上排布多組鐳射線束,發射模組以一定頻率發射鐳射線,透過不斷旋轉發射頭實現動態掃描。

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百度Apollo自動駕駛專案測試車輛

優勢:

機械式鐳射雷達作為最早裝車的產品,技術已經比較成熟,因為其是由電機控制旋轉,所以可以長時間內保持轉速穩定,每次掃描的速度都是線性的。並且由於『站得高』,機械式鐳射雷達可以對周圍環境進行精度夠高並且清晰穩定的360度環境重構。

劣勢:

雖然技術成熟,但因為其內部的鐳射收發模組線束多,並且需要複雜的人工調教,製造週期長,所以成本並不低,並且可靠性差,導致可量產性不高。其次,機械式鐳射雷達體積過大,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。

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Waymo自動駕駛出租車頭頂的機械式鐳射雷達

目前,機械式鐳射雷達的代表性廠商海外為Velodyne、Waymo、Valeo、Ouster,國內為速騰聚創、禾賽科技、鐳神智慧、北科天繪等。Velodyne的代表性產品包括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線鐳射雷達就來自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於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,車規級前裝量產市場暫無應用。

半固態-MEMS鐳射雷達

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MEMS全稱Micro-Electro-Mechanical System(微機電系統),是將原本鐳射雷達的機械結構透過微電子技術整合到矽基晶片上。本質上而言MEMS鐳射雷達並沒有做到完全取消機械結構,所以它是一種半固態鐳射雷達。

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MEMS鐳射雷達微振鏡模組

工作原理:

MEMS在矽基晶片上集成了體積十分精巧的微振鏡,其核心結構是尺寸很小的懸臂樑——透過控制微小的鏡面平動和扭轉往復運動,將鐳射管反射到不同的角度完成掃描,而鐳射發生器本身固定不動。

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速騰聚創MEMS固態鐳射雷達RS-LiDAR-M1的量產版本

優勢:

MEMS鐳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鐳射雷達的尺寸,與傳統的光學掃描鏡相比,在光學、機械效能和功耗方面表現更為突出。其次,得益於鐳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,因此MEMS鐳射雷達的整體成本有望進一步降低。

劣勢:

MEMS鐳射雷達的「微振鏡」屬於振動敏感性器件,同時矽基MEMS的懸臂樑結構非常脆弱,外界的振動或衝擊極易直接致其斷裂,車載環境很容易對其使用壽命和工作穩定性產生影響。其次,MEMS的振動角度有限導致視場角比較小(小於120度),同時受限於MEMS微振鏡的鏡面尺寸,傳統MEMS技術的有效探測距離只有50米,FOV角度只能達到30度,多用於近距離補盲或者前向探測。

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速騰聚創與合作伙伴的簽約儀式

目前,由於MEMS上游供應鏈已經相對成熟,比如Luminar的MEMS半固態鐳射雷達已將製造成本降低到了500-1000美元,使規模量產成為了可能。國內方面,速騰聚創和廣汽埃安、威馬、極氪等11家車企建立了合作,同時其產品「RS-LiDAR-M1」已於2020年12月開始批量出貨,成為全球首款批次交付的車規級MEMS鐳射雷達。海外方面,Luminar在全球範圍內已擁有50多位行業合作伙伴,其中包括沃爾沃、上汽飛凡汽車、小馬智行等。

半固態-轉鏡式鐳射雷達

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

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法雷奧應用於奧迪A8的轉鏡式鐳射雷達

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,從而實現鐳射的掃描。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。一維轉鏡線束與鐳射發生器數量一致,而二維轉鏡可以實現等效更多的線束,在整合難度和成本控制上存在優勢。

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理想L9將搭載禾賽科技AT128轉鏡式鐳射雷達

優勢:

轉鏡式鐳射雷達的鐳射發射和接收裝置是固定的,所以即使有「旋轉機構」,也可以把產品體積做小,進而降低成本。並且旋轉機構只有反射鏡,整體重量輕,電機軸承的負荷小,系統執行起來更穩定,壽命更長,是符合車規量產的優勢條件。

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執行之後,鐳射雷達的穩定性、準確度會受到影響。其次,一維式的掃描線數少,掃描角度不能到360度。

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奧迪A8上搭載的法雷奧Scala 1轉鏡式鐳射雷達

從應用看,具備車規級量產實力的Tier1供貨商有法雷奧(Scala)、鐳神智慧(CH32),Innovusion(Falcon)。2017年,奧迪A8為全球首款量產的L3級別自動駕駛的乘用車,其搭載的鐳射雷達便是法雷奧和Ibeo聯合研發的4線旋轉掃描鏡鐳射雷達。2020年,鐳神智慧自主研發的CH32面世,成為全球第二款獲得車規級認證的轉鏡式鐳射雷達,目前已經規模化交付東風悅享量產前裝車型生產。2022年,搭載Innovusion Falcon鐳射雷達的蔚來ET7上市,該款鐳射雷達為1550nm方案,等效300線數。從售價看,法雷奧Scala 2為900歐元(約6500元人民幣),已經下降至車企可接受的價格範圍。

半固態-稜鏡式鐳射雷達

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無人機龍頭廠商大疆孵化覽沃科技(Livox)入局鐳射雷達,便是採用的稜鏡式掃描方案,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產線,有信心克服稜鏡軸承或襯套壽命的難題,也為其鐳射雷達技術構築護城河。

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稜鏡式鐳射雷達工作示意圖

工作原理:

稜鏡式鐳射雷達也稱為雙楔形稜鏡式鐳射雷達,內部包括兩個楔形稜鏡,鐳射在透過第一個楔形稜鏡後發生一次偏轉,透過第二個楔形稜鏡後再一次發生偏轉。控制兩面稜鏡的相對轉速便可以控制鐳射束的掃描形態。與前面提到的掃描形式不同,稜鏡鐳射雷達累積的掃描圖案形狀狀若菊花,而並非一行一列的點雲狀態。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蓋整個區域。

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大疆Livox 稜鏡式鐳射雷達:Horiz(左) 與Horizon(右)

優勢:

首先,該設計減少了鐳射發射和接收的線數以實現一幀之內更高的線數,也隨之降低了對焦與標定的複雜度,因此生產效率得以大幅提升,並且相比於傳統機械式鐳射雷達,稜鏡式的成本有了大幅的下降。其次,只要掃描時間夠久,就能得到精度極高的點雲以及環境建模,解析度幾乎沒有上限,且可達到近100%的視場覆蓋率。

劣勢:

稜鏡式鐳射雷達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內會有解析度過低的問題。對於高速移動的汽車來說,顯然不存在長時間掃描的情況,不過可以透過增加鐳射線束和功率實現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。

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小鵬P5上搭載的大疆Livox 稜鏡式鐳射雷達

從車規級應用來看,小鵬P5配備2顆大疆Livox車規級稜鏡式鐳射雷達,另外大疆Livox也獲得了一汽解放量產專案的定點 。針對單顆稜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顆鐳射雷達,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。

固態-OPA鐳射雷達

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針對車規級裝置需要在連續振動、高低溫、高溼高鹽等環境下連續工作的特點,固態鐳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光學相控陣鐳射雷達便是運用了與之相似的原理,並把它搬到了車端。

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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鐳射雷達發射的是光,而光和電磁波一樣也表現出波的特性,所以原理上是一樣的。波與波之間會產生干涉現象,透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產生干涉,從而指向特定的方向,往復控制便得以實現掃描效果。

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Quanergy展示業界首款基於OPA的100米範圍固態鐳射雷達

優勢:

OPA鐳射雷達發射機採用純固態器件,沒有任何需要活動的機械結構,因此在耐久度上表現更出眾;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,量產後的成本有望大大降低。

劣勢:

OPA鐳射雷達對鐳射除錯、訊號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於半個波長,因此每個器件尺寸僅500nm左右,對材料和工藝的要求都極為苛刻,由於技術難度高,上游產業鏈不成熟,導致 OPA 方案短期內難以車規級量產,目前也很少有專注開發OPA鐳射雷達的Tier1供應商。

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Louay Eldada展示Quanergy S3

應用層面,目前暫無車規級量產案例,OPA方案的代表企業為Quanergy。2021年8月,Quanergy對其OPA固達態鐳射雷達S3系列完成駕駛實測演示。測試結果顯示,S3系列固態鐳射雷達可以提供超過10萬小時的平均無故障時間(MTBF),在全光照下實現100米的探測效能,大規模量產後的目標價格為500美元。

固態-FLASH鐳射雷達

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由於結構簡單,Flash閃光鐳射雷達是目前純固態鐳射雷達最主流的技術方案。但是由於短時間內發射大面積的鐳射,因此在探測精度和探測距離上會受到較大的影響,主要用於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。

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FLASH鐳射雷達工作示意圖

工作原理:

FLASH鐳射雷達的原理類似快閃,採用類似相機的模式,感光元件中的每個畫素點都可以記錄光子飛出的時間資訊,執行時直接發射出一大片覆蓋探測區域的鐳射,隨後由高靈敏度的接收器陣列計算每個畫素對應的距離資訊,從而完成對周圍環境的繪製。

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FLASH鐳射雷達成像示意圖

優點:

FLASH鐳射雷達最大的優勢在於可以一次性實現全域性成像來完成探測,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。訊號處理電路簡單,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,因此易過車規。

缺點:

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

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Ibeo FLASH鐳射雷達的接收模組

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

■ 鐳射雷達常見的佈局方式

鐳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。出於美觀和實際應用的需求,車企有著不同的考慮,從目前已經發布的車型來看,前向主鐳射雷達主要部署在兩個區域:車頂和保險槓/中網,但也有將鐳射雷達佈置在前引擎蓋和車身側面的。

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關於這個問題,前段時間業內人士也開展過相關的探討。4月18日,集度汽車首款概念車頭部細節曝光,搭載了兩顆鐳射雷達,據悉在鐳射雷達不工作時,還可以伸縮至引擎蓋內部。對此,理想汽車創始人李想便在相關微博下方發表了自己的看法:『在車頂上放一個,和在機蓋或保險槓上放兩個,效能上沒有任何區別,甚至頭頂的單效能會更好。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,車頂鐳射雷達的造型會需要適應,因為太像機動戰士-高達了。』

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

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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『兩顆鐳射雷達肯定從效能上是遠好於一顆的,將來在城市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鐳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

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僅佈局在車頂是目前市面上比較流行的做法,對於只配備1顆鐳射雷達的車型來說,放在車頂能最大程度地物盡其用。從目前的裝車情況來看,安裝在車頂上方的鐳射雷達,其形狀普遍具備長而扁的特徵。

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蔚來ET7車頂搭載的 Innovusion Falcon鐳射雷達

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度的水平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以及小米汽車也會將鐳射雷達佈局在車頂。作為全車唯一的鐳射雷達,它們都能在車頂最大化自己的作用。

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飛凡R7車頂搭載的Luminar Iris鐳射雷達

優勢:

可以看到,表格中的鐳射雷達基本以半固態方案為主,都達不到機械式的360度水平FOV,所以『欲窮千里目,更上一層樓』,車頂佈置鐳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,佈局在車頂能避免大部分刮蹭碰撞事故對其產生的影響,把最貴的感測器放在最安全的地方,這無疑是一種保險的做法。

不足:

主要體現在整車的美觀度上,並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的最佳化難題。同時,雖然越高視野越好,但地面線的盲區也越大,所以車頂佈局需要進行視場角(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致元件溫度過高,雖然鐳射雷達在80℃以內都可以工作,但長此以往,勢必會加快鐳射雷達的老化速度。

車頭:傳統巨頭的最愛

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

把鐳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鐳射雷達放在了這裡。在很早就開始佈局自動駕駛的傳統大廠來看,鐳射雷達和毫米波雷達、超聲波雷達一樣,也是感知雷達的一種,所以把它放在這些老前輩呆的位置並無不妥,不過這樣的佈局優缺點都很明顯。

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新款賓士S級將法雷奧Scala 2整合在中網

可以看到,賓士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,水平FOV為145度,但探測距離僅有80米。新款賓士S級上的是Scala第二代,升級後的產品也幫助賓士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。而唯一量產Flash 固態鐳射雷達的供應商Ibeo,則選擇了與長城WEY進行合作。

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賓士EQS同樣將法雷奧Scala 2整合在中網

優勢:

就像大家能明顯感受到的那樣,鐳射雷達佈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,可以透過佈置多顆雷達的方案,彌補大部分半固態雷達FOV較小的缺點。

劣勢:

如今市面上車型的保險槓大多為塑膠材質,雖然在碰撞事故中能減少對行人的傷害,但也將鐳射雷達置於了『危險』的境地,在鐳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,鐳射雷達佈置位置較低,更容易被汙濁物遮蔽,影響探測效果,但現在已經開始有車企為鐳射雷達配備了「清洗裝置」,因此這一點在未來並不是致命傷。

車身側面: 多雷達的補盲方式

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

相比於前兩種方案,多顆鐳射雷達的佈局更傾向於補足『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佈置雷達,以形成接近全視域的感測閉環。可以看到,目前華為所有的鐳射雷達佈局都是「保險槓+車身側面」方案。在經費充足的情況下,車頂佈局一顆前向長距鐳射雷達,車身安裝多顆中短距角鐳射雷達也是更為合理且安全的方案。

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

威馬M7搭載了3顆鐳射雷達

威馬M7搭載3顆來自速騰聚創的M1鐳射雷達,分別位於車頂和翼子板兩側,可以實現水平探測範圍達330度。而高調宣稱『4顆以下別說話』的沙龍汽車,更是為其機甲龍配置了4顆鐳射雷達。同樣採用4顆鐳射雷達方案的還有3月釋出的路特斯ELETRE,其中有兩顆「伸縮式」的128線鐳射雷達。

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

位於阿維塔11前輪拱後上方的鐳射雷達

優勢:

從覆蓋面上來說,在車頂/車頭安裝一顆前向鐳射雷達的方案,在車輛四角補充2-4箇中短距的鐳射雷達是最全面的做法,基本能做到360度的水平FOV,同時在垂直FOV上也大大提升,在L3級別的駕駛輔助向L4或更高級別的自動駕駛邁進的過程中,多鐳射雷達方案會逐漸成為主流。

劣勢:

高收益自然伴隨著高風險,上述佈局的缺點在多鐳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,多鐳射雷達方案都意味著需要付出更多的金錢。

機艙蓋:另闢蹊徑的集度

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

除了上述的三種主流佈局方式,集度開創了機艙蓋佈局的先河,這是一種非常新穎的佈局方式,也必然會引起行業內的諸多看法。

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

集度汽車機器人上的禾賽科技AT128鐳射雷達

在之前的溝通會上,我們確認了集度將採用禾賽科技的AT128鐳射雷達,在引數上與理想L9車頂的那顆相同。從官圖中我們可以看出,集度2顆鐳射雷達分別位於引擎蓋上方左右兩端,類似復古的「跳燈」設計。

鐳射雷達大亂鬥:才卷完數量,又開始卷佈局位置了

鐳射雷達降下後的樣子

優勢:

集度雙鐳射雷達方案的優勢主要體現在水平FOV上,這顆禾賽科技AT128鐳射雷達水平FOV為120度,兩個便能實現180度的覆蓋。且正前方60度的重疊區域內,由於點雲密度高,其識別能力也更強,精度更高。雙鐳射雷達互為安全冗餘,比單鐳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別能力更強。同時,「升降式」的鐳射雷達能在停車時將其收回去,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,機艙蓋的佈局模式對於行人碰撞的安全性不太友好,鐳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」,這項試驗的主標準(《GB24550-XXXX汽車對行人的碰撞保護標準》)將在2024年7月1日成為強制性國家標準。不過這一點後期有望透過OTA進行最佳化,在碰撞瞬間將鐳射雷達降下去,既保護行人,也保護鐳射雷達。

■ 邦點評

雖然鐳射雷達正在由半固態向固態過度,還未大規模實現應用,但車企已經開始對數量『內卷』著重宣傳。我們需要明確的是,鐳射雷達只是輔助駕駛感知硬體中的一環,實現「高階輔助駕駛」,需要與其他感測器和演算法平臺打配合,而不是一味地追求數量。而鐳射雷達的佈局,則取決於如何在感知、美觀、成本、安全這幾者之間求得平衡。

回看歷史,特斯拉從Mobileye到自研,技術迭代速度飛快,並且其功能也越來越實用和好用。所以對待這場已經掀起的鐳射雷達『內卷』,我們更願意用第一性原理去看待它,這場『內卷』的本質是技術新興期的百家爭鳴,它們最終都將推動「高階輔助駕駛」的歷史程序。鐳射雷達的量產是條漫長的路,數量和佈局的『內卷』只是暫時的,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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