本文转自：腾讯科技 作者：GeekCar
当自动驾驶在量产车上从L2级向L2 迈进，各家车企对软件、硬件的pk已经到了白热化阶段。除了依然坚持视觉路线的特斯拉外，今年发布的新车中，没搭载激光雷达都不好意思秀自己的自动驾驶能力，ARCFOX极狐阿尔法S、小鹏P5、蔚来ET7、上汽RS33、宝马iX、智己L7都预告了激光雷达的上车。
激光雷达仿佛成了L2 ，甚至L3级、L4级自动驾驶的代名词。
激光雷达是怎么从Robotaxi上「头上长犄角」的庞然大物，变成了量产车上的小巧的「必选项」呢？
体积更小、成本更低，激光雷达上车的法宝
激光雷达利用发射和障碍物反射回的激光来探测障碍物。在这个过程中，光波发射方式、光束操作、探测、测距以及数据处理方式5大核心技术不同，都会得到性能、效果不一样的激光雷达。
目前的光电系统中，扫描部件这个类似镜子的结构，将激光光束发散成更多光线，也是激光雷达中最大成本单元，直接影响到性能。我们常说的「机械式」「半固态」「固态」，就是按照扫描模块和激光收发模块的运动情况不同来分类的。
机械式激光雷达中，「镜子式」的扫描模块和激光收发模块都可以360°旋转运动，这两个模块360°的运动能将激光更密集的发散出去，探测性能最好。但是双向运动的机械结构也最复杂，体积庞大。
混合固态（半固态）激光雷达中，激光收发模块不动，扫描模块自己运动。这种「镜子」自己运动，当然不如机械式的探测效果好，不过结构上简化很多，体积也变小了。不过「镜子」的材质、形状、运动方式不同，半固态激光雷达也分成好多种。
纯固态激光雷达，则是激光收发模块和扫描模块都不运动，没有了内部移动，成本最高的扫描模块可以在结构上简化，整个激光雷达的体积和成本也大大降低了。
不同类型的激光雷达，优缺点也很明显。
从机械式、半固态到纯固态，激光雷达的体积变小，成本也降低了。
而成本，当然是车企最关心的。
早期用在Robotaxi上的机械式激光雷达，以Velodyne为例，64线机械激光雷达在8万美元，32线机械激光雷达成本在2万美元。第一款满足车规级的激光雷达SCALA，第一代时的价格也一度达到2万美元级别。所以目前在量产车上使用SCALA的客户，无论是奥迪A8，还是奔驰S级，都是百万级豪车的级别，对价格的宽容度很高。那些由终端消费者买单的大量私家车，对价格敏感度就高多了。
主机厂们普遍能接受的价格期望是多少呢？
在L4级自动驾驶系统中，激光雷达的采购价最终能够达到1000美元以下；
在L2 自动驾驶系统中，激光雷达长期目标价格能够达到500美元以下。
因此我们看到，进入2020年后，当半固态、固态激光雷达逐渐代替机械式雷达，激光雷达的成本和体积大幅度降低，直接从上万美元降低到1000美元时，逐渐接近车企能够接受的价格，才有了今天激光雷达批量上车的局面。
除了价格，尺寸也是激光雷达批量上车的主要原因。
早年Robotaxi上的机械式激光雷达，就像天灵盖上的犄角，占的体积非常大，完全不能放置在车内。如果把这样的车卖给消费者，恐怕没有几个人愿意买账。
现在「上车」的半固态激光雷达，体积已经缩小到了1~2个手机的大小，安置在车顶或者保险杠两侧，大疆展示的激光雷达甚至能集成在后视镜上。更小的体积，才能让激光雷达不影响量产车本身的造型设计。
当然，价格和尺寸只是万里长征第一步，性能和可靠性才是王道。
多条技术赛道并行
已经发布了搭载激光雷达的车型中，不仅激光雷达来自不同品牌，位置不同，选择的路线也有很大差别。俗称外行人看热闹，内行人看门道，激光雷达都有哪些门道了，其实从主机厂关心哪些指标就知道有哪些门道了。
目前，无论是OEM还是激光雷达厂家都达成共识，高速、拥堵等场景是自动驾驶最大的市场。面对高速、拥堵场景，摄像头的视觉方案 激光雷达是最容易实现自动驾驶的。
尽管，很多人把使用激光雷达和不使用激光雷达看作两个技术的对立面，但现实中，选择激光雷达，是目前车企实现自动驾驶现阶段功能的最优方案。
因此车企对于激光雷达在L2 的性能要求如下。
1.测距距离：探测障碍物的最远距离。比如折射率低于10%的物体（比如纯黑色车辆），高速场景下至少有150米以上的探测距离。
2.视场角FOV：探测的「视野」范围，FOV越大，「视野」越好。激光雷达应具有120°FOV宽视角，满足十字路口等特殊场景的检测。
3.测距的精准度：精确度越高，探测到障碍物的位置信息越准确。精确度要满足≤3cm，角分辨率越小越好，水平和垂直角分辨率≤3°。
4.点云：点云和线束数量越多，感知的障碍物越精确。激光雷达应具备100线以上的扫描效果和百万级别点频，这样，遇到150m外的物体时，也能反射回足够多的激光点云用于识别。
5.车规级：具有车规级标准的工作温度，能够规模化生产。
这些要求看起来不复杂，但其实都满足这些条件的激光雷达，目前基本上寥寥无几，或多或少都有不满足的地方。这就是为什么，现在各车企在激光雷达上选择的路线不同，安装的位置也不同。
目前发布的车型中，大多数都选择了半固态激光雷达：小鹏P5搭载的Livos激光雷达属于棱镜方案，蔚来ET7的Innovusion和R汽车ES33的Luminar激光雷达属于转镜方案，华为的激光雷达属于转镜方案，Lucid Air选择的速腾聚创M1激光雷达，都是半固态激光雷达。这其中有成本、体积的原因，也有兼顾了性能需求的考虑。
蔚来ET7、上汽R ES33以激光雷达作为核心传感器，都选择了转镜式激光雷达，也就是通过平面镜绕圆心360°旋转，将发射器发出的激光反射出更多的线束。
转镜式激光雷达最远探测距离500米，针对10%低反射物的探测距离达到250m，满足了探测距离的要求。针对十字路口这样的场景，转镜式激光雷达的FOV角度大，120°*30°的大角度，能探测垂直于行驶方向道路上的障碍物。因为FOV更大，这两款车也都选择了顶置，安置在挡风玻璃上端的一颗激光雷达，就能够探测足够宽范围的场景。
除了蔚来和上汽，BBA、本田选择法雷奥的激光雷达也是转镜方案，作为第一个通过车规级、成本可控的激光雷达，可靠的、可批量化方案，显然目前更多车企的选择。
与蔚来和R汽车不同，小鹏P5没有把激光雷达作为核心传感器，而是以摄像头和高精地图组合的视觉方案作为自动驾驶的核心，激光雷达只是一种安全冗余的手段。
因此，小鹏P5采用的Livox激光雷达，属于棱镜式。
就像小时候玩的三棱镜，一束光达到棱镜上，能折射出彩虹的光谱，棱镜式激光雷达发射器数量更多，点云密度更高，这样探测障碍物精确度高。不过两个棱镜折射出的点云没办法做到一行一列的点云形状，而是中间密四周稀疏的菊花型。想要得到密集的点云，需要对同一个位置的扫描时间更长。
因此小鹏P5在前保险杠两侧配备了两颗激光雷达，来保障点云覆盖密集。因此这个激光雷达10%低反射物的探测距离只有150米，点云密度等效于144线，比其他几家的激光雷达近得多。不过作为一种硬件冗余手段，倒是足够了。
除了棱镜式和转镜式外，半固态激光雷达中技术相对最成熟、产业链也最完整的MEMS是很多人认为的当下主流。Lucid Air采用的就是速腾聚创M1激光雷达。
MEMS激光雷达是利用半导体器件微振镜做很小的平行运动动和扭转，部件运动小，结构简单。不过传统MEMS技术的有效探测距离近，只有50m，FOV角度只能达到30°，所以，目前国内的新能源汽车目前还没有采用MEMS技术激光雷达的。
当然也有例外，速腾聚创M1采用了新技术把FOV扩大到120°，探测距离200m，10%低反射物的探测距离150m，这样就能满足车企的需求了。
除了以上几家搭载了不同技术路线的半固态激光雷达，也有直接选择啃硬骨头的。长城摩卡就直接选择了Ibeo公司提供的Flash固态激光雷达，由于没有运动部件，体积更小，成本更低、可靠性也更高。不过，目前的纯固态激光雷达还处在探索阶段，探测距离只有130米。不过，长城摩卡2022年才交付，到时候固态激光雷达的性能会进化到什么地步，是骡子是马，还要等上市之后见分晓。
最后
自动驾驶从零开始走到今天，当停车场、高速路这样的强需求场景下，越来越多的辅助驾驶功能逐渐落地时，自动驾驶也面临更复杂场景下的困境。激光雷达这种新的感知手段，被无数车企和科技公司当成了困境中的一颗「救命稻草」。
2021年作为激光雷达量产上车的「元年」，还只是一个开端。故事的开端通常都是一团乱麻，激光雷达的开端也不例外。每家车企和激光雷达公司都尝试了不同的路线：有的选择了不同方案的半固态激光雷达；有的直接跨过中间态，选择了固态激光雷达；当然也有更大胆的，直接抛弃了激光雷达。
我们能清楚的看到每种路线的优点，也能看到它的很多不足。这是一项新技术上车时，必须经历的「阵痛阶段」。只有经历了不同技术路线的探索，激光雷达的路线才能越来越清晰，做到真正的「量产上车」。
在这之前，激光雷达还有一条曲折的长路要走。
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历史文章：
文章1：激光雷达将迎来大发展
文章2： 激光雷达有望成为千亿赛道
文章3： 制约激光雷达的核心供应链是什么？
文章4： 自动驾驶刚需，为何激光雷达如此昂贵？
文章5： 自动驾驶：激光雷达必不可少
文章6： 自动驾驶产业链梳理（1）-激光雷达
以上内容仅供参考，不作为买卖依据，
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