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雅斯頓原創(chuàng)文章 | 哈爾
近幾年隨著自動駕駛、3D打印、服務(wù)型機(jī)器人的普及與推廣，激光雷達(dá)這一產(chǎn)品開始反復(fù)出現(xiàn)在人們的視野中，不再那么深不可測，但真正了解它的人其實并不多。而且由于激光雷達(dá)分類繁多，要一一弄清也并非易事，所以我們就先從與自動駕駛密切相關(guān)的車載激光雷達(dá)入手，來大致了解一下它到底有什么特別之處。
世間沒有絕對完美的事物
車載激光雷達(dá)又稱車載三維激光掃描儀，是一種移動型三維激光掃描系統(tǒng)。其工作原理就是通過不斷向周圍目標(biāo)發(fā)射探測信號(激光束),并接收返回的信號（目標(biāo)回波）來計算和描述被測量物理的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、姿態(tài)、形狀等參數(shù)，以達(dá)到動態(tài)3D掃描的目的。
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根據(jù)這一原理我們可以知道，激光雷達(dá)線束越多，視線越密集，測量的精準(zhǔn)度、分辨率和安全性也就越高。而車載激光雷達(dá)也普遍采用多個激光發(fā)射器和接收器，來建立三維點云圖。從當(dāng)前市場上較常見的車載激光雷達(dá)來看，機(jī)械式多線束激光雷達(dá)是主流方案，主要有4線/8線/16線/32線的，最高級別的64線和128線產(chǎn)品也有，但至今全球仍然只有Velodyne公司一家獨有。
不過即使只是4線級別的激光雷達(dá)，與其他汽車感應(yīng)識別技術(shù)（標(biāo)準(zhǔn)車載雷達(dá)及毫米波雷達(dá)等）相比，優(yōu)勢也很明顯：
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1、分辨率高：激光雷達(dá)工作于光學(xué)波段（特殊波段），頻率比微波高2-3個數(shù)量級以上，并可同時跟蹤多個目標(biāo)，因此，激光雷達(dá)具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率，這就意味著它能偵測到更小的物體，并且分辨出這些物體是行人、車輛或是垃圾堆，這也是激光雷達(dá)最顯著的優(yōu)點。
2、抗干擾能力強(qiáng)：激光屬于直線傳播、方向性好、光速非常窄，只有在其傳播路徑上才能接收到，所以干擾信號也很難進(jìn)入激光雷達(dá)的接收機(jī)，另外，對于激光雷達(dá)而言，只有被照射的目標(biāo)才會產(chǎn)生反射，完全不會受地物回波的影響，因此可探測低空/超低空目標(biāo)，探測性遠(yuǎn)高于微波雷達(dá)。
3、獲取的信息量豐富：可直接獲取目標(biāo)的距離、角度、反射強(qiáng)度、速度等信息，生成目標(biāo)的多維度圖像，使得整個畫面更加直觀。
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當(dāng)然，車載激光雷達(dá)也并非沒有缺點，容易受天氣影響便是其天生缺陷。比如在雨雪、濃霧、沙塵暴等天氣條件下，不僅激光束的傳播距離大受影響，大氣環(huán)流還會使激光束發(fā)生畸變、抖動，直接影響激光雷達(dá)的測量精度，嚴(yán)重影響行車安全。但毫米波雷達(dá)穿透煙、霧、灰塵的能力強(qiáng)（波長越長，穿透性越強(qiáng)），相比于激光雷達(dá)是一大優(yōu)勢。這就有點類似于，汽車的鹵素大燈與氙氣大燈的區(qū)別，雖然都覺得氙氣燈比鹵素?zé)舾呒壱恍谟暄㈧F霾等能見度低的天氣里，鹵素大燈穿透性卻更好，更有優(yōu)勢。
這也是為什么大多數(shù)研發(fā)自動駕駛技術(shù)的汽車廠家都認(rèn)為，要實現(xiàn)全自動駕駛，攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)這三大傳感器系統(tǒng)缺一不可，因為只有它們各自發(fā)揮優(yōu)勢，共同協(xié)作，才有可能實現(xiàn)這一美好愿景。
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除此之外，高昂的成本、售價是車載激光雷達(dá)的另一大劣勢。正如上文所說，激光雷達(dá)線束越多，測量精準(zhǔn)度越高，但相應(yīng)的價格也就越昂貴。譬如之前國內(nèi)各類關(guān)于自動駕駛的相關(guān)報道中都有提及的業(yè)界領(lǐng)軍Velodyne的64線激光雷達(dá)，售價居然去到了70萬元，比眾多豪華品牌整車售價還貴。可想而知，該公司旗下的128線激光雷達(dá)的造價只會更加昂貴，能真正用得起的廠家估計都沒幾個，更別說消費者買單與否了。
國內(nèi)外差距有多大？
不過好在目前國內(nèi)外進(jìn)入這一領(lǐng)域的企業(yè)越來越多，低成本化也正成為其發(fā)展趨勢。除了傳統(tǒng)強(qiáng)勢的業(yè)界霸主Velodyne，其他諸如美國的Quanergy、TriLumina，德國的 IBEO，以色列的 Innoviz，荷蘭的 Innoluce，以及加拿大的 Leddartech 也都已加入戰(zhàn)局，且日頭正盛。
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2017年奧迪也正是發(fā)布了全球首款量產(chǎn)L3級自動駕駛汽車——奧迪A8，雖然奧迪沒有透露其激光雷達(dá)的供應(yīng)商，業(yè)界都比較相信是法雷奧（Valeo）提供的，具體很有可能是法雷奧與德國IBEO公司一同研發(fā)的4線激光雷達(dá)ScaLa。這也是業(yè)界批量生產(chǎn)的第一款激光雷達(dá)。
國內(nèi)激光雷達(dá)雖然起源于上世紀(jì)60年代，但一直到95年才市場化，起步較晚。目前以禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、北科天繪、思嵐科技、鐳神智能等公司為代表，只是它們的激光雷達(dá)產(chǎn)品多用于地形測繪、建筑測量、掃地機(jī)器人等領(lǐng)域，其中也有企業(yè)嘗試將激光雷達(dá)應(yīng)用于自動駕駛場景中，但受制于核心技術(shù)大部分還掌握在外企手中，技術(shù)壁壘難以攻破。
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當(dāng)前國產(chǎn)品牌最強(qiáng)的還只是禾賽科技的40線激光雷達(dá)。在2017年年底，百度Apollo就聯(lián)合禾賽科技發(fā)布了一款基于Apollo平臺的自動駕駛開發(fā)者套件Pandora，這款套件便是由一臺40線激光雷達(dá)、5個環(huán)視攝像頭（4個黑白，1個彩色）組成。
在本月初，百度Apollo又再次發(fā)布了量產(chǎn)的無人駕駛小巴士（阿波龍），該車采用了3臺16線激光雷達(dá)，在封閉環(huán)境下可實現(xiàn)L4級別自動駕駛。但總的來講，國內(nèi)企業(yè)的激光雷達(dá)產(chǎn)品與國際領(lǐng)先品牌相比，在使用穩(wěn)定性、精準(zhǔn)度、分辨率等主要參數(shù)上還存在一定差距。
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但也不用太過悲觀，畢竟當(dāng)初的國外零部件巨頭在毫米波雷達(dá)核心技術(shù)后端的控制系統(tǒng)及芯片上也曾不愿放手，但受益于ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）的飛速發(fā)展，國內(nèi)的研發(fā)企業(yè)近些年已經(jīng)成功突破核心技術(shù)，國產(chǎn)化產(chǎn)品也指日可待，未來中國在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域縮短甚至趕超與巨頭們的差距也不是不可能。
除了以上這些公司之外，毫米波雷達(dá)時代的ABCD四大巨頭（Autoliv奧托立夫，Bosch博世、Continental大陸、Delph德爾福），另外還有傳統(tǒng)車企和科技公司，這兩年來也都以砸錢收購或者入股激光雷達(dá)研發(fā)公司的方式來實現(xiàn)技術(shù)布局，例如福特就和百度在2016年聯(lián)手花1.5億美元投資業(yè)內(nèi)霸主Velodyne，三方將圍繞無人駕駛領(lǐng)域展開全方位合作。
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而根據(jù)激光雷達(dá)領(lǐng)域相關(guān)人士透露，對于自動駕駛汽車而言，高分辨率激光雷達(dá)是必然趨勢，但即使是Velodyne公司目前最先進(jìn)的128線產(chǎn)品，所能達(dá)到的分辨率也是不夠的，自動駕駛汽車的理想狀態(tài)是需要達(dá)到圖像級別的分辨率及視頻級別的幀率。
由此可見，其實全球的車載激光雷達(dá)技術(shù)目前都還處在不斷探索和研發(fā)之中，雖然已經(jīng)開始布局的企業(yè)為數(shù)眾多，但有產(chǎn)品發(fā)布甚至量產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量很少，不過這也屬于正常現(xiàn)象，畢竟技術(shù)上的難度是客觀存在的。而隨著自動駕駛技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及3D打印、無人機(jī)、服務(wù)類機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)所帶來的資本傾斜，將來車載激光雷達(dá)攻克這些技術(shù)難題也只是時間問題，而未來整個行業(yè)的發(fā)展空間也非常巨大。
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