汽车眼神不好,何谈智能驾驶

在真正打通第一条道路之前，偏僻山区怎么也理解不了“要想富先修路”是句真理；在大航海时代到来之前，也没有哪个国家意识到海洋便是财富、海权即是力量。

时至今日依然如此，在彻底无需人类驾驶员的全自动驾驶时代真正来临之前，没有人能想象出，它究竟会如何重塑我们的未来生活。

今天，当L2级别的辅助驾驶技术日趋成熟，人们已经将精力集中于更高阶的自动驾驶辅助，乃至未来全自动驾驶技术的开发中。

顺理成章的，激光雷达被推上了攻坚L3、L4乃至L5级高阶自动驾驶辅助的最前线。这一关键技术经过了早期的迅速发展，至今也已经开始了自身的更新与迭代。究竟需要具备哪些素质的激光雷达，才能“看到”自动驾驶的未来，问题摆在了我们所有人面前。

精准可靠的主动探察

但凡谈论到超越目前水平的高级别自动驾驶辅助，LiDAR激光雷达一定是绕不开的话题。用于自动驾驶的车载高精度激光雷达，堪称目前最前沿的科技领域，不过激光雷达的基本原理其实不难理解，甚至我们日常就能接触到原理类似的应用。苹果从iPhone12Pro开始，就在其三摄像头模组上添加了一个LiDAR模块。

激光雷达可以发射出肉眼不可见的激光束，碰撞到现实中的物体发生反射，通过激光发射回来的时间算出前方物距。由许多道激光束形成密集的“点云”，就可以描绘出激光雷达视野内的前方物体轮廓。

目前应用于自动驾驶的雷达系统，主要是超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达三大类。超声波雷达类似于声呐，主要用于低速小范围如泊车场景。毫米波雷达则是发射毫米级波长的电磁波，具有精确、全天候的优点，但对静止物体的探测有局限性，需要与其他类型传感器一起使用。

激光雷达之所以被视为次世代的自动驾驶传感器，就在于

它一方面同样拥有近乎实时的信息感知能力，

另一方面激光束形成的密集点云可以精确绘出物体的三维形状。

这使得激光雷达更容易地辨别出前方物体的类型属性，避免出现将静态障碍物判定为背景的潜在危险。

激光雷达的优势其实就体现在我们身边。利用激光束点云成像的高精确性，苹果在iPhone和iPad上实现了实时测距，今后还将作为AR增强现实的基础。与激光雷达原理类似的ToF传感器，如果发射红外光而非激光束，借助密集点云绘制出精确三维图像，可以得到高安全性的面容识别系统。

相对于视觉传感器即摄像头，激光雷达主动发射的激光束，要比可见光具有更强的穿透恶劣天气的能力。借助密集激光点云，激光雷达的感知精度更高、识别正确率更高、数据更加直接，对于自动驾驶系统芯片与算法的压力更轻，安全性和可靠性也更有保证。

正是基于这些优势，激光雷达被业界寄予厚望，人们普遍认为激光雷达才是高级别自动驾驶技术的最终解。而激光雷达也并非单打独斗，行业常用的方案是以一个或数个激光雷达，与其他类型传感器相配合。激光雷达为主、其他感知元件为辅，各司其职发挥出系统综合优势。

激光雷达也有“鄙视链”

量产车用上激光雷达的过程虽然刚刚开始，但在实验室和测试场上，激光雷达已经经历了多次技术革新。

目前量产车型上应用较多的，主要是第一代激光雷达。而今年广州车展上，广汽埃安推出了搭载第二代智能可变焦激光雷达的AIONLXPlus，这也是全球首款搭载了3个第二代激光雷达的量产车型。实际上搭载第一代激光雷达的车型目前也还未大规模交付，而搭载第二代激光雷达的AIONLXPlus已经横空出世。

第一代激光雷达的主要特征，是普遍需要一套机械运动结构，利用反射或折射将激光束变为一个“面”，实现对前方（或其他方向上）扇区的扫描。这类激光雷达一般由电机驱动旋转部分，规律的旋转动作，也使得垂直方向上的线束分布、激光束点云的采样频率都是固定的。

但对于激光雷达这种车载精密设备，内部有一块镜面在转动并不是什么好事。

一方面时刻不停的机械旋转，对于激光雷达的寿命是一大挑战，

另一方面行车环境下的振动等，会让旋转结构的可靠性打折扣。更不要说成本、体积、装配、调试等方面的劣势。

另外，旋转动作的“固定不变”，对于自动驾驶的探测感知也不是好事。因为车辆需要在高速和低速环境中都保持精确的感知能力，而这两种环境对激光雷达的要求是不同的。

比如在高速环境下，周围车辆一般不会突然改变运动状态，较低的采样频率就能应对；但高速环境需要激光雷达“看”得更远，让激光线束更集中于远处视角范围。而在低速城市环境中，需要更高的采样频率，才能应付突然出现的行人、突然加塞的旁车；对于激光线束的需求则是覆盖更广更全，避免感知出现盲区，而不需要“聚焦”在远处。

于是，可以实现智能可变焦的第二代激光雷达出现了。相比第一代的机械式，第二代普遍采用MEMS微振镜结构，替代了机械旋转的棱镜或镜面，所以也被称为固态激光雷达。MEMS是一种固态半导体部件，内部包含有微型可动镜片，通过快速摆动微镜片让激光束射向各个方向，形成激光雷达的扫描区域。

MEMS的优点一方面是消除了大尺寸的机械运动部件，大幅简化了激光雷达的内部结构，另一方面它也提升了激光雷达的感知能力。广汽埃安AIONLXPlus搭载的第二代激光雷达具备智能可变焦能力，借助MEMS微振镜的灵活调节能力，可以实现针对远场的“凝视”能力，以及智能可变的刷新频率。

所谓“凝视”，字如其名，是用来提高激光雷达远距离探测能力的，最终让激光雷达实现对低速近距离、高速远距离不同环境的针对性优化，做到各种行驶环境都有优秀的感知能力。

当车辆驶上高速，近处环境遭遇突发状况的概率很低，需要的是更远的探测距离。“凝视”功能可以让激光束在对应着远距离的视角范围内，动态增加垂直分辨率。

正常情况下的垂直分辨率为0.2°，在“凝视”模式下则可以细化到仅0.05°。“看远处”的激光线束更加密集，对于远距离物体的探测精度更高，让车辆对前方情况有更强的感知能力，探测距离可以远达米，为系统提供更多的预知性空间。

在高速环境下，路上车辆一般不会突然大幅改变动作，10Hz这样的正常刷新率就足矣。但到了城市的复杂交通环境下，一秒扫描10次就可能不够用。

无论是路口突然“鬼探头”蹿出的行人、非机动车，还是拥堵时突然加塞的车辆，都需要激光雷达有更快的反应速度。第二代智能可变焦激光雷达的高帧率模式，可以在此时将刷新频率提升到最大30Hz，用三倍于行业水平的更敏感神经，应对快速变化的外界世界。

广汽埃安AIONLXPlus搭载的第二代智能可变焦激光雷达，用MEMS微振镜取代了机械旋转结构，一方面实现了固态扫描，提高了寿命和可靠性；另一方面也借此实现了线束密度与刷新频率的动态可调，让雷达在截然不同的交通环境下都能应对自如。

高阶智驾新起点，谁已率先抢跑？

第二代智能可变焦激光雷达，一直是自动驾驶行业