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电车智多星 | 一文读懂激光雷达的那些事儿,为什么各大车企都抢着装?
——本文属《电车智多星》第9期

众所周知,智能辅助驾驶已经成为当下汽车,特别是新能源汽车的重要发展方向之一;各大新能源车企宣传自家的智能辅助驾驶功能的时候,还会特意强调自己搭载了激光雷达。
纵观当下的汽车市场,许多新能源车型乃至燃油车型都装备了激光雷达,比如说蔚来ET7、飞凡R7、理想L9以及奥迪A8L等等。
那么,为什么现在各大车企都抢着装激光雷达?
这项硬件,到底是不是忽悠人?

一、什么是激光雷达?

各个车企都在强调激光雷达,那我们首先要弄懂,什么是激光雷达?
激光雷达即车载激光雷达,使用激光作为探测手段,通过发射光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达相当于汽车的“眼睛”,具有强大而复杂的信息感知和处理能力,可以帮助汽车感知道路环境,规划自己的行驶路线,控制车辆达到预定的目标。可以说,激光雷达是帮助汽车实现高阶智能辅助驾驶功能的重要硬件配置之一。

二、激光雷达的工作原理是怎样的?

接下来,我们讲讲激光雷达的工作原理是怎么样的。
首先,我们需要明确,激光雷达并不是独立运作的,一般是由激光发射器、接收器和惯性定位导航三个主要模块组成。当激光雷达工作的时候,会对外发射激光,在遇到物体后,激光折射回来被CMOS传感器接收,从而测得本体到障碍物的距离。从原理来看,只要需要知道光速、和从发射到CMOS感知的时间就可以测出障碍物的距离,再结合实时GPS、惯性导航信息与计算激光雷达发射出去角度,系统就可以得到前方物体的坐标方位和距离信息。
紧接着,一个激光雷达如果能在同一个空间内,按照设定好的角度发射多条激光,就能得到多条基于障碍物的反射信号。再配合时间范围、激光的扫描角度、GPS 位置和 INS 信息,经过数据处理后,这些信息配合x,y,z坐标,就会成为具有距离信息、空间位置信息等的三维立体信号,再基于软件算法组合起来,系统就可以得到线、面、体等各种相关参数,以此建立三维点云图,绘制出环境地图,就能变成汽车的“眼睛”。

三、激光雷达一般布置在车上什么位置?

我们在文章开头提到,现在许多车企都注重激光雷达的配置,同时在布置位置方面,各个车企一般都有自己的方案和想法:我们分别以理想L9、集度汽车、小鹏P5和奥迪A8L这4款车型为例,看看激光雷达的布置方式,以及各自的利弊。
一、激光雷达布置方式:车顶;代表车型:理想L9
激光雷达安装在车顶,由于安装位置高,可以探测到更远的目标,整体视野也更好。同时布局在车顶也避免了行驶过程中飞石污水等造成的污损,也不容易发生碰撞。换句话说,激光雷达安装在车顶后,维修成本也要减轻不少。
至于弊端,考虑到车顶更易受到阳光直晒,所以对激光雷达的散热性能也提出了更高的要求。而且车辆的前方引擎盖会影响激光雷达线束向下探测,形成一定的视觉盲区,影响近距离目标探测。
二、激光雷达布置方式:前保险杠两侧;代表车型:小鹏P5
作为国内首款搭载激光雷达的量产车型,小鹏P5将激光雷达嵌入车前两侧雾灯的正下方。这种部署方式使得整车设计看起来更和谐,散热的难度也降低了许多,同时不会像布置在车顶那样,受到引擎盖的视野影响,视野盲区也变小了。
但是这种布局方式相较于布置在车顶,更容易受到污损,比如雨天行车,溅起的泥水就有可能对激光雷达造成影响,这对激光雷达的自身清洁功能提出了更高要求。另外,万一发生碰撞,也会给用户带去更高的更换成本。
三、激光雷达布置方式:发动机盖;代表车型:集度汽车
集度汽车选择把激光雷达布局在发动机盖上,这种布局方式比较创新,对比在保险杠的布置方式,受到污损的可能性要小挺多,一定程度上也降低了碰撞损毁的概率,同时也可以带来较好的视野。
但是集度汽车这种布局方式,对引擎盖这样的活动部件的使用和标定均会造成一定风险,需要严格的在线动态标定,确保激光雷达硬件的可靠性;甚至这种安装方式,有可能无法通过最新的行人碰撞法规这一关。
四、激光雷达布置方式:前保险杠中间;代表车型:奥迪A8L
作为传统豪强出品的奥迪A8L,选择把激光雷达布置在前保险杠中间。这种布局方式的好处,其实与布置在前保险杠两侧有些相似,一来降低了散热和设计难度,二来也可以带来不错的视野,盲区较小;坏处也是显而易见的,假如车辆发生碰撞,用户的维修成本就要提高了。

激光雷达对消费者到底有什么用?

在车企嘴里,无论激光雷达有多么牛,最后我们都要发出“灵魂拷问”:对我们消费者来说,激光雷达到底有什么用?
我们在上文提到过,激光雷达的好坏直接影响了智能辅助驾驶的智能程度;换言之,如果激光雷达越先进,与算法匹配得越好,车辆的智能辅助驾驶功能也就愈发强大。如此一来,既可以减轻驾驶者的驾驶负担,还可以在一定程度上提升行车安全性。
同时对广大消费者来说,他们只谈体验,不会太多关心技术层面的事情:毕竟硬件和软件技术的先进与否,和消费者能感知到的体验并不是正相关的关系。

结束语
从目前的市场形势来看,虽然激光雷达的成本在1000美元左右甚至更贵,但是在汽车智能化“内卷”的当下,激光雷达已经进入普及元年。而对于当下的车企尤其是新能源车企来说,智能辅助驾驶功能已经成为标配之一,而激光雷达则是实现高阶智能辅助驾驶功能的必要硬件配置之一,在融合感知方案中,激光雷达更是关键组成部分。
诚然,就目前的自动驾驶等级来看,激光雷达还不能最大化的发挥其实际的价值。但从另一个角度来看,也正是厂商们的激烈竞争,使得激光雷达逐步“飞入寻常百姓家”,这对于普通消费者来说,当然也是一件好事,不是吗?

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