激光雷达上车元年传感器相互融合才是未来

　　6月22日，蔚来汽车举办了一场NIOInnovations蔚来创新科技线上沙龙。并揭秘了ET7500米超远距离高精度激光雷达。
　　无独有偶，近期重庆车展开幕，新能源智能化再次成为展会主角。在本届车展上，有300多款新能源智能化汽车亮相。各大品牌之间暗暗较劲，其中搭载激光雷达似乎成为必须强调的一项。
　　如极狐阿尔法S全新HI版以及阿维塔11强调自身搭载了3颗激光雷达，理想L9搭载了1颗激光雷达等。自2021年小鹏新车P5发布，开启智能汽车搭载激光雷达的序幕之后，激光雷达似乎就已经成为新车的标配。2022年更是被行业称为激光雷达量产上车的元年。
　　一时间，是否搭载激光雷达、激光雷达数量多少等似乎成为评判一款车辆智能化程度高低的量化标准。相比于这些专业的话术，对于广大消费者来说更感兴趣的是，激光雷达在车辆智能化自动驾驶中扮演什么角色？激光雷达与车辆智能化程度的关系如何？未来车辆智能化的终极解决方案是什么？
　　为什么自动驾驶需要激光雷达？
　　在了解激光雷达之前，有必要先了解下雷达。所谓的雷达，是英文Radar的音译，源于radiodetectionandranging的缩写，意思为无线电探测和测距，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为无线电定位。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
　　雷达按照工作频段可分为：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达、超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。
　　毫米波雷达的波长在110mm之间，具有较强的穿透性，可以轻易地穿透塑料等材质，因此毫米波雷达经常被安装到汽车的保险杠上面。毫米波雷达通常被用来做道路上车辆的测距和测速。具体原理跟激光雷达类似，也是通过发射信号和接收信号之间的频率差，计算出目标之间的距离。
　　在目前的自动驾驶感知方案中，毫米波雷达与摄像头的组合较为成熟，目前在中高端车型普遍配装。但随着道路状况越来越复杂，当前技术条件下，摄像头毫米波雷达的方案在面对强光、隧道逆光、黑夜、未经算法训练的物体等场景下难以可靠识别障碍物。
　　此外，摄像头、甚至多目摄像头，配合视觉算法，依然较难提供自动驾驶感知层面至关重要的深度信息，目标物体越远，深度信息精度越低。业界逐渐认识到其局限性，开始寻求新的技术跃进以支撑量产车实现从辅助驾驶到自动驾驶的进化。
　　在这种情况下，激光雷达就派上了用场。激光雷达的工作原理是以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
　　随着激光雷达加入后，整体传感器达到互为冗余，达到整车感知的升维，提升感知的可靠性。车辆可有效识别路面凸起、井盖缺失、抛洒物、大型静止障碍物等目前摄像头难以识别的目标。这对提升自动驾驶自动辅助驾驶的安全性具有极大价值。因此激光雷达能让整车感知能力实现质的飞跃。
　　激光雷达数量多少不能决定车辆智能化程度高低
　　据统计，目前已至少有20家车企和自动驾驶公司宣布将激光雷达作为感知套件的一部分，进而量产L3级以上自动驾驶技术。可以说，激光雷达现已成为智能汽车实现高级别自动驾驶的标准配置。
　　在消费者朴素认知观念中，搭载的激光雷达越多，似乎车辆的自动驾驶智能化程度越高。因此一些车企厂商强调搭载激光雷达的数量多少作为营销卖点。
　　汽车预言家在与相关专家沟通后得知，从理论上来说，车辆搭载的传感器（激光雷达）的数量越多，车辆的智能化程度越高。但在实际应用场景中，车辆智能化程度与传感器数量之间存在一个黄金平衡点，假设车企在汽车产品上盲目堆砌传感器数量，忽略车辆本身的算力，那么最终将会导致车辆的智能驾驶出现与智能手机一样因过载而出现卡顿、宕机等情况。
　　对于智能车辆来说，激光雷达只是其传感系统中的一个单元，与此同时还会有超声波雷达、毫米波雷达、摄像头等传感器。而激光雷达产生的数据信息远远超过其他传感器，庞大的图像数据需要更高算力的平台进行处理。
　　以市面上的智能电动汽车产品来看，阿维塔11、极狐阿尔法S华为HI版等车型的算力为400Tops的平台。根据此前威马M7公布的数据显示，该车算力达到了1016Tops，但要知道这是在搭载四颗英伟达Orin芯片的条件下。可以说，高算力的背后需要足够芯片的支撑，在芯片短缺的大环境下，获得足够量的芯片是一件难事。
　　此外，成本也是摆在激光雷达面前的一道难题。以沙龙汽车旗下的首款产品机甲龙车型为例，该车搭载的德国ibeo激光雷达，市场参考价为1万美元颗。碍于成本问题，即使是欧美车企也极少会在产品上搭载多个ibeo激光雷达。
　　总体来看，搭载激光雷达数量多少不能成为衡量汽车自动驾驶技术水平的高低的标准。车辆的自动驾驶技术水平高低，需要感知、决策、控制三个环节紧密配合。而激光雷达的质量以及数量仅仅只是为汽车实现高阶自动驾驶技术提供一个基础而已。
　　激光雷达与传感器的有机融合才是最优解
　　相比部分品牌过度强调激光雷达，蔚来汽车认为激光雷达并不能解决一切问题，蔚来汽车给出解决方案是激光雷达要与其他传感器相互融合，综合使用。
　　在活动上，蔚来汽车披露的信息显示，蔚来ET7搭载了Aquila蔚来超感系统，配备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800万像素高清摄像头、4个300万像素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。不难发现，在Aquila蔚来超感系统中，只有1个超远距高精度激光雷达。
　　对此蔚来汽车表示，激光雷达并不是数量越多越好，关键在于传感器的有机融合才是最优解。通俗理解，人眼、摄像头、激光雷达所看到的世界各不相同。蔚来汽车认为人眼和摄像头最大的区别在于，人眼背后的大脑能够瞬间获取深度信息，而且人眼具备比摄像头强大许多的变焦功能。无论是近距离还是远距离，人眼都要比现阶段的摄像头强大得多。
　　以逆光使出隧道为例，在大光比的环境下，摄像头甚至是人眼都已经看不清，但在激光雷达的世界里完全不存在这个问题。在隧道里面和隧道的尽头所有的物体非常清晰的展现在激光雷达里面，也同时会传递给自动驾驶的感知和识别的系统。
　　此外，如果远处路面塑料袋横飞，在人眼看来，它很容易判断路面上的异物是一个塑料袋并排除威胁，但摄像头很难判断它的具体性质，必须先搞清楚，再做出反应，而激光雷达通过3D信息能够很多地知道这是一个又轻又薄的物体，不会对驾驶构成威胁。
　　因此，在蔚来汽车看来，实际应用场景中，激光雷达要与其他传感设备共同配合。车辆的算法模型会独立处理不同传感器的数据，然后在进行融合处理。
　　此外，设计师在车顶位置布置了超远距高精度激光雷达和800万高清摄像头。暸望塔设计确保了传感器视野更开阔，而这背后是需要设计团队、造型团队跟激光雷达供应商一起同步研发。
　　可以说，激光雷达与其他传感器融合使用这也是目前市面上主流车企选择的方案。值得一提的是，在与蔚来汽车交流中，蔚来汽车认为自动驾驶的算法是一个持续演进过程，目前现阶段是最优，但不代表包打天下。车企应该创新研发，持续推动算力进步。