激光雷達(dá)，自動(dòng)駕駛的陪跑者？

自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開感知系統(tǒng)、決策控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)這三大系統(tǒng)，其中感知系統(tǒng)主要通過攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等感知硬件來(lái)承擔(dān)自動(dòng)駕駛汽車“看”的任務(wù)；決策控制系統(tǒng)則是將感知系統(tǒng)“看”到的道路信息進(jìn)行分析，從而對(duì)汽車下一步的動(dòng)作做出決策，決策控制系統(tǒng)更像是自動(dòng)駕駛汽車的大腦；執(zhí)行系統(tǒng)則是將決策系統(tǒng)做出的出行決策實(shí)際地完成，讓自動(dòng)駕駛汽車可以實(shí)現(xiàn)載客出行。

2022-11-25 10:20:49

自動(dòng)駕駛想要實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)展，離不開這三個(gè)系統(tǒng)的支持，即要讓自動(dòng)駕駛汽車“看”得清、“想”得明、“做”得快。現(xiàn)階段，在平衡“看”得清和“想”得明的處理上，衍生出了兩種方案，一種是以谷歌為主的，搭載激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛解決方案，通過獲取更多的道路信息，讓自動(dòng)駕駛汽車可以“看”得更清，可以讓決策控制系統(tǒng)在對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，有更多的數(shù)據(jù)參考。另一種就是以特斯拉為主的以視覺為主的多傳感器融合處理方案，憑借強(qiáng)大的控制決策系統(tǒng)，將通過攝像頭獲取的道路信息進(jìn)行分析，從而完成自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)。

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無(wú)論是以搭載激光雷達(dá)為主的處理方案，還是以攝像頭為主的處理方案，都各有優(yōu)弊，以激光雷達(dá)為主的處理方案中，雖然激光雷達(dá)可以獲取更為精確的道路信息，但激光雷達(dá)成本過高，制造成本的高昂，帶來(lái)的就是銷售價(jià)格居高不下，在消費(fèi)者中難以普及。以視覺為主的處理方案，就讓汽車的制造成本得到了控制，且已經(jīng)讓我們看到了其落地的可行性，特斯拉汽車在市場(chǎng)上的占比越來(lái)越大，當(dāng)提及新能源汽車或自動(dòng)駕駛汽車時(shí)，特斯拉的品牌總會(huì)被提及。

但以視覺為主的處理方案中，由于感知硬件的減少，獲得的道路信息相對(duì)以激光雷達(dá)為主的處理方案少了很多，因此在特殊的交通場(chǎng)景下，以視覺為主的處理方案，仍舊有很多不足，如出現(xiàn)鬼探頭等突發(fā)情況時(shí)，特斯拉處理得就不盡如人意。

隨著造車新勢(shì)力的崛起，越來(lái)越多高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)也得到了應(yīng)用，汽車的智能化程度，已經(jīng)成為造車新勢(shì)力宣傳的一大重點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)造車新勢(shì)力來(lái)說，是選擇以視覺為主的處理方案，還是選擇以激光雷達(dá)為主的處理方案上，普遍選擇了后者，即選擇以激光雷達(dá)為主的處理方案。

激光雷達(dá)，也稱為光學(xué)雷達(dá)，是激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)的建成，它通過測(cè)定傳感器發(fā)射器與目標(biāo)物體之間的傳播距離，分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位信息等，從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物體的三維結(jié)構(gòu)信息。

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根據(jù)作用不同，激光雷達(dá)可以分為一維激光雷達(dá)、二維激光雷達(dá)、三維激光雷達(dá)等，一維激光雷達(dá)主要用于測(cè)距測(cè)速、二維激光雷達(dá)主要用于輪廓測(cè)量、物體識(shí)別、區(qū)域監(jiān)控等，三維激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)空間的三維建模，在自動(dòng)駕駛汽車車頂安裝的激光雷達(dá)是三維激光雷達(dá)，通過高速的旋轉(zhuǎn)，可以獲得車輛周圍空間的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而繪制出車輛周圍的三維空間地圖，且激光雷達(dá)還可以測(cè)出周圍車輛、行人的距離、速度、加速度、角速度等信息，再結(jié)合GPS地圖計(jì)算出周圍車輛、行人的位置信息，以供自動(dòng)駕駛汽車做出駕駛判斷。

激光雷達(dá)由于具有較高的測(cè)量精度，可以滿足L3級(jí)～L5級(jí)自動(dòng)駕駛需求，通過以激光作為載體，對(duì)不通方向發(fā)射并回收激光信息，對(duì)周圍障礙物形成3D“點(diǎn)云”圖像。但由于技術(shù)難度大、成本高，裝載激光雷達(dá)的汽車成本更高，且激光雷達(dá)在惡劣天氣中的發(fā)揮并不是很好，因此在中低端車上，很難看到激光雷達(dá)的身影。

回到國(guó)內(nèi)造車新勢(shì)力上，不同造車新勢(shì)力品牌對(duì)感知硬件的搭載量并不相同，但激光雷達(dá)依然是感知硬件中的重要一個(gè)。小鵬P5上搭載量2個(gè)激光雷達(dá)、5個(gè)毫米波雷達(dá)、12個(gè)超聲波雷達(dá)、4個(gè)環(huán)視攝像頭及9個(gè)高感知攝像頭；理想L9在車頂部安裝了一個(gè)含有128個(gè)激光器的激光雷達(dá)，主要采用半固態(tài)一維轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)方案，在垂直方向可以同時(shí)發(fā)射128束激光進(jìn)行掃描，每秒可以對(duì)三維空間打出153萬(wàn)個(gè)激光點(diǎn)。但在理想L9上，主要的感知來(lái)源是11顆高性能攝像頭，激光雷達(dá)更多是作為感知信息的補(bǔ)充。蔚來(lái)汽車的ET7車型上，則搭載了一顆*遠(yuǎn)探測(cè)距離可達(dá)500 m的激光雷達(dá)，水平方向FOV（Field of View）120度。在蔚來(lái)汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，優(yōu)先級(jí)的是激光雷達(dá)和11個(gè)攝像頭，包括7個(gè)800萬(wàn)像素自動(dòng)駕駛高清攝像頭和4個(gè)300萬(wàn)像素高感光環(huán)視攝像頭；而在埃安L4測(cè)試車上，則出現(xiàn)了搭載6顆激光雷達(dá)的處理方案。

激光雷達(dá)的使用似乎在自動(dòng)駕駛的市場(chǎng)中一直占據(jù)非常重要的位置，激光雷達(dá)的使用主要是用來(lái)彌補(bǔ)攝像頭存在對(duì)光線高度依賴，無(wú)法感知3D信息，雷存在低精度等問題，可以讓自動(dòng)駕駛汽車獲得更為精確的感知數(shù)據(jù)。

目前市場(chǎng)上智能汽車中宣布使用激光雷達(dá)的有至少16個(gè)品牌，且不同品牌對(duì)激光雷達(dá)在車輛的安裝位置分布也并不相同，不同位置的激光雷達(dá)，也承擔(dān)著對(duì)不同視角進(jìn)行探測(cè)的作用，根據(jù)激光雷達(dá)安裝位置不同，可分為前車頂、前保險(xiǎn)杠、前保險(xiǎn)杠左右、前翼子板左右及尾部等位置。

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激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛汽車上的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，但現(xiàn)階段，由于激光雷達(dá)成本過高，在商業(yè)化進(jìn)程中并不具有優(yōu)勢(shì)，且隨著特斯拉汽車多次降價(jià)，市場(chǎng)占有率的不斷提升，特斯拉Autopilot的表現(xiàn)，進(jìn)一步向我們證明了以攝像頭為主的自動(dòng)駕駛處理方案似乎更具優(yōu)勢(shì)，那隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，激光雷達(dá)是否會(huì)成為陪跑者？

在自動(dòng)駕駛汽車上，感知硬件獲取的信息越多，則會(huì)讓自動(dòng)駕駛汽車出行更為安全，激光雷達(dá)作為以激光雷達(dá)為主的自動(dòng)駕駛處理方案中，較為重要的感知硬件，在很長(zhǎng)一段時(shí)間中，必將起著非常重要的作用。

自動(dòng)駕駛汽車何時(shí)落地尚不可知，自動(dòng)駕駛汽車如何落地也存在不同的觀點(diǎn)，如果采取了智能網(wǎng)聯(lián)的自動(dòng)駕駛落地方案，自動(dòng)駕駛汽車的感知任務(wù)由車輛與車輛、車輛與交通設(shè)施之間信號(hào)傳遞來(lái)完成，那激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、車載攝像頭等感知硬件更多是作為一種感知輔助，對(duì)其精度要求并不會(huì)很高，屆時(shí)是否需要使用激光雷達(dá)也值得討論；如果使用單車智能的自動(dòng)駕駛落地方案，感知硬件要求則需要非常高，通過攝像頭來(lái)感知交通環(huán)境的方式仍舊有欠缺，激光雷達(dá)的作用將無(wú)可替代。