「研判」智能驾驶竞赛加速，激光雷达或是细分最大赛道

「研判」智能驾驶竞赛加速，激光雷达或是细分最大赛道

文/宝拉

从“像阑尾一样多余”到纷纷“真香”，激光雷达完成了一次漂亮的逆袭。

如今厂家卖车的吆喝声中经常能听到新车搭载了多少颗激光雷达，激光雷达现在不光成为了汽车卖点，也成为了厂商追逐的焦点。年上新或正准备上新的理想L9、蔚来ES7、小鹏G9都不约而同的装上了激光雷达，肉眼可见的是激光雷达已经成为了造车新势力必不可少的硬件配置。

那么激光雷达为何能在短时间内受到青睐，并在智能驾驶层面扮演重要角色的呢？

1.逆袭背景

如果说关于发动机的终生课题是不断提高热效率，那么智能电动汽车的终生课题就是实现自动驾驶。虽然此前谷歌等互联网企业早早就开始研究L4级自动驾驶功能，但是其研发的产品离运用市场还有较大的距离。

跟根据实际情况来看，L2级辅助驾驶仍是主流，按照中国《汽车驾驶自动化分级》来看，L2级也被成为组合驾驶辅助，比L1级高级的是能够由系统实现持续的车辆横向和纵向控制，而L1级还需要驾驶员和系统相互配合。

而真正实现L5级完全自动驾驶目前技术不能够实现，因此既然达不到终极目标，那就选择退而求其次，转身投入研发更高级别的辅助驾驶功能。

更高级别的辅助驾驶肯定有厂商们为了自身技术突破的内在驱动力，但是笔者认为最大的原因还是离不开市场的迫切需求，打个不太恰当的比方就是无利不起早。

1.1市场对高阶辅助驾驶的需求大

未来我国的ADAS（Advanced Driving Assistance System高级驾驶辅助系统）市场将会有很大的规模，据业内机构测算，2025年国内市场规模ADAS将达2250亿元，复合年均增长率达21.3%。

此外，3月底召开的中国电动汽车百人会论坛（2022）上，中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示，“电动化只是这场汽车革命的序幕，深度改变经济社会的是汽车的电动化、绿色化、网联化、智能化和共享化。”这番话也道出了汽车电动化转型下半场的竞争将集中在智能化上，而智能辅助/自动驾驶则是其中的重中之重。

综合市场规模和汽车行业内部竞争趋势来看，高阶智能辅助驾驶都是厂商必须要趋之若鹜的方向。

1.2激光雷达等传感器是高阶辅助驾驶的基础

要实现高阶辅助驾驶必然离不开传感器，我们人类所使用的传感器是眼睛，而车辆的传感器就是我们常常听到的摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等，通常情况下会有几个传感器一同配合工作。

那没为什么这两年激光雷达才频繁出现在大众的视野中呢？

一方面是因为马斯克，他此前号称，“谁用激光雷达谁是傻子”“激光雷达像阑尾一样多余”，很大一部分原因是特斯拉在最开始放弃了涉及国家安全的高精度地图，当然由于特斯拉不用也带了一波节奏，所以导致消费者认为激光雷达是多余的存在。

另一方面也是最重要的一点，此前的激光雷达价格高昂，近年来价格才逐渐下降。早几年以可激光雷达的售价就售价高达几十万，而一般车辆的价格也才几十万，如此高的成本也让激光雷达成为了高不可攀的零件。而现在普通的激光雷达价格下降到了几千块，这也就给了车企们有机会将激光雷达应用在辅助驾驶中。

2.什么是激光雷达？

激光雷达是一种传感器中，在辅助驾驶系统中有着举足轻重的地位，未来的高阶辅助驾驶的竞赛也是激光雷达的竞赛。

2.1工作原理

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等系统，它并不是简简单单的一个零件，而是由多个部分组成，其中核心的部分包括激光发射器、光学接收器和信息处理系统。

激光雷达工作最主要就是利用了光遇到阻碍物会反射原理，在激光雷达工作时，一般情况下会由激光发射器发射激光，遇到障碍物（目标）后反射回来被接受器接收，计算出目标对象与车的相对距离，并利用收集的目标对象表面大量的密集点的三维坐标、反射率等信息，快速复建出目标的三维模型及各种图件数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。

2.2种类

根据激光雷达工作的原理，我们就可以总结出激光雷达的几大要素：测距原理、光束操作方式、光源、探测器的种类，所以激光雷达有多种分类方式，而我们常见的分类是根据结构来分类，包括机械式激光雷达、混合固态激光雷达、纯固态激光雷达。

2.2.1机械式激光雷达

机械式激光雷达最大的特点是激光发生器竖直排列并可以360°旋转，因此可以达到对环境全面扫描的目的，通常可以再自动驾驶测试车上看到，车顶不停旋转的就是机械式激光雷达。

当然，机械式激光雷达最大的优点是可以通过物理旋转进行3D扫描，对周遭环境进行全面的覆盖形成点云。

但是缺点同样较大，由于体积大，所以装在车顶会对车辆的重心稳定造成一定的影响，同时装在车顶也需要额外的保护装置，所以无法实现车规级验证。另外机械式激光雷达的高昂价格和失效时间短也导致了机械式雷达很难装备在量产车上。

2.2.2固体激光雷达

固体式激光雷达是车载激光雷达发展的未来趋势，被认为是下一代激光雷达，目前现上汽通过旗下子公司华域汽车，早早布局纯固态激光雷达这一领域。

纯固态激光雷达最大的特点就是没有任何移动部件，取消了复杂高频转动的机械结构，纯固态激光雷达由半导体和光学镜头组成，相比传统激光雷达少了旋转部件和电机。

过相比机械式激光雷达，固态激光雷达仅面向一个方向一定角度进行扫描，覆盖范围有所限制，但是固体激光雷达拥有效率高、体积小、重量轻、可靠性高和稳定性好等众多优点，由于目前技术存在许多不成熟的地方，所以无法应用到量产车型中。

2.2.3半固态激光雷达

半固态激光雷达也被称为混合固态激光雷达，这也是目前最主流的方案，被蔚来ET7(图片|配置|询价)、理想L9等车型采用，目前激光雷达做的好的企业禾赛科技、图达通、速腾聚创、大疆揽沃等也大多生产混合固态激光雷达。

按照扫描方式的不同，可以将半固态激光雷达分为转镜式和棱镜式等。

通常国产企业较多采用转镜式激光雷达，包括了蔚来所采用的图达通等。转镜式又分为一维转镜和二维转镜，一维转镜通过旋转的多面体反射镜，将激光反射到不同的方向；二维转镜集成了两个转镜，一个多边棱镜负责横向旋转，一个负责纵向翻转，实现一束激光包揽横纵双向扫描。

转镜式激光雷达最大的优点是体积小、成本低，同时在布局一定数量时可以实现与机械式激光雷达的效果。缺点是和机械式雷达有一定的相似性，都是失效时间比较短，也就是寿命较短。

棱镜式激光雷达进一步减少了设备内部的机械结构，省去了转镜式激光雷达的轴承，用两块棱镜反射激光，同时还可以加入更多棱镜，使其效果更佳，这种形式的激光雷达通过反射镜和凸透镜变成平行光，扫描模块的两个旋转的棱镜改变光路，使激光从某个角度发射出去。

3.与其他传感器横向对比

在智能驾驶系统中，车辆通常会在硬件层面搭载激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波雷达。

3.1摄像头

摄像头就在智能驾驶中扮演着人眼的角色，而背后的算法就是充当了人脑的作用，通过摄像头+算法，车辆就能进行相应的反馈，就相当于人手的作用。

很显然，有实惠、和人眼视野相似等优点，但hi摄像头获得的是二维平面图，所以视野具有局限性，在行驶时看事物只能看到正面和侧面，对情况的判断并非完全正确，且视野受环境影响幅度非常大，在恶劣环境下完成图像获取的难度会大幅提升。

而激光雷达获得得事三维立体信息，所以激光雷达能获得更多更精确的目标信息。当然，激光雷达更高级，但是激光雷达获取的数据稀疏无序、难以直接利用，且激光单色的特性让其无法获取颜色和纹理信息，虽然对于周边环境测距描绘的能力突出，在一些没有特征的道路，比如没有中心线指示牌的路段，激光雷达会存在不易分辨甚至缺失的问题，所以必须搭配其它传感器互补使用。

3.2毫米波雷达

激光雷达和毫米波雷达的工作原理类似，毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束，也就是把无线电波（雷达波）发出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。

与激光雷达相比，毫米波雷达的测算距离会更大，可达到1000m，而现在常用的激光雷达通常只有200-300m，此外毫米波雷达的穿透能力强，不容易被天气环境影响，而激光雷达的精度高，穿透性较差，容易受到浓雾、雨雪天气影响。

3.3超声波雷达

以上三种雷达的工作原理都相似，而超声波雷达的工作原理为超声波发射装置向外发出超声波，再利用接收器接收反射回来的超声波时间差来测算目标的距离、位置等信息。

超声波雷达拥有成本低，穿透性强，防水防尘等优势，但是也有致命的劣势，容易受天气、车速等影响，所以通常用在倒车，泊车等功能，倒车雷达就是超声波雷达。

4.搭载CTC技术的车型

近两年也被称为”“激光雷达元年”，目前激光雷达的车型跟以往相比多了很多，包括理想L9、小鹏G9、威马M7、小鹏P5、阿尔法S华为HI版、上汽飞凡R7、哪吒S、蔚来ET7、埃安LX Plus、奥迪A8、奔驰EQS、沃尔沃XC90等车型，它们在激光雷达装备的位置、数量等方面均有不同，下面就以几款代表车型来看激光雷达在量产车中的实际运用。

4.1蔚来ET7

蔚来ET7式全球首款超远距高精度激光雷达的量产车，已于今年向消费者交付，其售价区间为45.80-53.60万，蔚来ET7的作为造车新势力，也是将智能驾驶辅助系统当作了其引以为傲的技术。

蔚来ET7全身搭载33个高性能感知硬件，其中包括1个超远距高精度激光雷达、7个高清摄像头、4个高感光环视专用摄像头、1个增强主驾感知、5个毫米波雷达、12个超声波传感器、2个高精度定位单元和V2X车路协同。

这个超远距高精度激光雷达来自Innovusion图达通，是一颗振镜+转镜激光雷达，激光波长1550nm最远探测距离达500米，10%反射率下探测距离达250米，拥有120°超广水平视角和0.06°*0.06°超高分辨率。

目前这颗激光雷达和摄像头被放置在车顶，这种设计也被称为“暸望塔”设计，通过设计师的优化，该造型与无激光雷达相比，风阻系数仅增加0.002，实现0.208超低风阻系数，位列全球量产车风阻系数前二。

4.2阿尔法S华为HI版

和华为联合打造的极狐阿尔法S 全新HI版同样搭载了激光雷达，售价分别为39.79万元、42.99万元。全车共配备了34个传感器，光是激光雷达就有3颗，此外还包括6路毫米波雷达、12个超声波传感器、13路高清摄像头。

与蔚来ET7不同，这三颗激光雷达分别被安装在了车头两侧和正前方，这三颗激光雷达来自华为，为转镜式半固态激光雷达，激光波长905nm，最大探测距离为200米，10%反射率下探测距离为150米。

虽然单颗雷达的数据不是很惊艳，不过普通车型相比在数量上有很大的优势。

4.3理想L9

“500万以内最好用的SUV”理想L9也用上了激光雷达，其售价为45.98万元，全车包含25个传感器，包括一颗激光雷达、6颗800万像素摄像头、5颗200万像素摄像头、1颗前向毫米波雷达和12颗超声波传感器。光就传感器的硬件数量来看，理想L9逊色于前两者。

理想L9同样也是在车顶上方安置了一颗激光雷达，来自禾赛科技的128线AT128，这颗激光雷达是转镜式混合固态激光雷达，一维转镜通过旋转的多面体反射镜，将激光反射到不同的方向。

这颗激光雷达集成了128个独立激光器，拥有分辨率高、故障率低等特点。此外采用了和小鹏G9相同的905nm波长，和前文提到的蔚来ET7相比，蔚来ET7的激光波长对人眼更为友好，但是它们都符合Class1人眼安全。10%反射率下探测距离为200米，这点逊色于蔚来ET7。

写在最后：

目前自动驾驶被纳入我国国家级战略，拥有广阔的市场前景，但是汽车行业的自动驾驶技术处于L2级（辅助驾驶)水平，所以向L3级自动驾驶的跨越也就成为了当前阶段最大的方向。而高级驾驶辅助系统的核心装置，激光雷达的研发也就至关重要。

现在搭载激光雷达的车型均价在40万以上，但是随着激光雷达的发展，相信不久之后20余万，甚至10余万的车型也有望搭载激光雷达。