[汽車之家 新能源]  過去上百年的時(shí)間里，使用雙手更好的去駕駛汽車，是汽車產(chǎn)品發(fā)展的方向，也是汽車技術(shù)提升的方向。但當(dāng)輔助駕駛功能全面進(jìn)入到了汽車內(nèi)以后，一臺(tái)車“看”的能力，開始變得要比“開”更加關(guān)鍵。從我們熟知的倒車?yán)走_(dá)，到現(xiàn)在的激光雷達(dá)，汽車在“看”這件事上，你知道究竟發(fā)生了哪些故事么？

●30秒快速了解全文：

　　1.從倒車?yán)走_(dá)到激光雷達(dá)，汽車的“視力”已經(jīng)進(jìn)化到了什么程度?

　　2.時(shí)下熱門的激光雷達(dá)，怎么區(qū)分性能好壞？

　　3.探測(cè)距離成績(jī)有“貓膩”？反射率是個(gè)你必須了解的要點(diǎn)！

　　4.未來汽車竟能實(shí)現(xiàn)“視野無限大”！這一天離我們還并不遙遠(yuǎn)？

●汽車的“視力”是如何進(jìn)化的

　　雖然現(xiàn)在的汽車配備有內(nèi)外后視鏡，來幫助駕駛者擴(kuò)大視野范圍，但仍舊無法消滅周圍存在的盲區(qū)，尤其是常見的倒車場(chǎng)景中，很難直接觀察到車尾到障礙物的距離。這時(shí)如果汽車這個(gè)“鐵疙瘩”能幫我們來“看一眼”該有多好，于是倒車?yán)走_(dá)（超聲波雷達(dá)）逐漸在汽車上實(shí)現(xiàn)了普及，讓汽車擁有了對(duì)附近障礙物的“觀察能力”。

　　 這時(shí)的汽車在“看”東西時(shí)，仍舊處于一種“似是而非”的狀態(tài)，甚至能把墻上畫的人當(dāng)成真實(shí)存在的人，對(duì)靜止障礙物的識(shí)別也不太靠譜。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、自動(dòng)泊車基本已經(jīng)達(dá)到了汽車“視力”的“天花板”，甚至還出現(xiàn)過撞上靜止車輛、追尾前方白色貨車等重大事故。對(duì)于想要追求更高級(jí)輔助駕駛功能的我們，汽車的“視力”還需要變得更強(qiáng)一些。

　　顯然創(chuàng)造一個(gè)媲美人類大腦視覺功能的電腦，不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要進(jìn)行大量的訓(xùn)練，來教會(huì)機(jī)器人怎么從二維世界里挖掘到足夠多還足夠準(zhǔn)確的信息。所以更多的車企選擇了提升傳感器硬件能力的路線，用一種更粗暴的方式解決“視力”問題。像小鵬、蔚來、理想等車企以及華為，紛紛將激光雷達(dá)這種更高級(jí)的傳感器安裝到了汽車上。

　　激光雷達(dá)的工作原理類似于打手電筒走夜路，先發(fā)射光束照亮我們面前的區(qū)域，被照射到的障礙物再將光束反射回來，由激光雷達(dá)里的接收單元接收，最后處理三維的空間信息。相比只會(huì)拍攝二維畫面的攝像頭，維度上的碾壓能讓車輛的感知能力發(fā)生質(zhì)的飛躍，甚至能分辨出近處飛來的物體只是一個(gè)薄薄的塑料袋，還幾乎不受光線條件的影響。

●激光雷達(dá)的核心參數(shù)

　　作為車輛看世界的“眼睛”，看得清、看得全、看得遠(yuǎn)是激光雷達(dá)最重要的指標(biāo)。想要看得清，被測(cè)量物體上就要有足夠多的激光點(diǎn)，形成足夠密集的點(diǎn)云，這一原理與屏幕的分辨率大小與清晰度的關(guān)系非常類似。而如果點(diǎn)云過疏，物體外形就會(huì)變形到無法辨別，甚至探測(cè)不到障礙物的存在。在這方面，最直觀的指標(biāo)就是角分辨率，它以角度為作為單位，數(shù)字越小代表的分辨率越高。

　　而如果角分辨率增大到0.2°，在200m距離上2個(gè)激光光束之間的距離就擴(kuò)大到了200m*tan0.2°≈0.7m，這時(shí)行人、自行車、摩托車在點(diǎn)云里基本就是只剩一個(gè)點(diǎn)了，在這種情況下，真是人畜不分了。

　　看得全這個(gè)要點(diǎn)，主要是靠激光雷達(dá)的水平垂直視場(chǎng)角這個(gè)參數(shù)來進(jìn)行評(píng)估，體現(xiàn)了激光雷達(dá)的可視范圍有多大。根據(jù)目前披露的信息，理想L9使用的激光雷達(dá)視場(chǎng)角是120°（橫向）×25.4°（縱向），蔚來ET7、小鵬G9和華為激光雷達(dá)都是120°（橫向）×25°（縱向），大家的差距不大。

　　但車企在宣傳激光雷達(dá)的探測(cè)距離時(shí)，經(jīng)常會(huì)有兩個(gè)成績(jī)。比如蔚來ET7使用的激光雷達(dá)，就有500m和250m兩個(gè)數(shù)值。而這兩個(gè)相差一倍的數(shù)字，并不是存在什么“貓膩”，而主要跟反射率條件相關(guān)，它就像在聊電動(dòng)車?yán)m(xù)航時(shí)，我們需要先明確NEDC/CLTC/等速這些工況作為前提。

●反射率就是那個(gè)“貓膩”

　　反射率可以簡(jiǎn)單理解為照向障礙物的光線有多少能被反射回來，是被探測(cè)物體反射的激光能量占總發(fā)射能量的百分比。像用手電筒看路的過程一樣，如果手電筒的光大都被前面的物體吸收了，反射回來的光線就不夠讓人看清前面有什么，反射率低的物體也容易“消失”在激光雷達(dá)的視野里。

　　業(yè)內(nèi)目前常用的探測(cè)距離標(biāo)準(zhǔn)，都是在物體反射率10%這一比較嚴(yán)苛的情況下測(cè)得的，在這一標(biāo)準(zhǔn)下，蔚來ET7、理想L9、小鵬G9、華為激光雷達(dá)，探測(cè)距離分別為250m、200m、150m和150m。它大概類似于探測(cè)一輛全黑車漆、又把車牌和車燈用黑布蓋住的車輛時(shí)，能夠探測(cè)的最大距離，這已經(jīng)屬于比較極限、且很難在生活中出現(xiàn)的情況了。

　　所以在看激光雷達(dá)的探測(cè)距離時(shí)，你需要像確定續(xù)航/油耗成績(jī)的工況一樣，先瞅一眼這個(gè)成績(jī)對(duì)應(yīng)的反射率究竟是多少。而同在10%這個(gè)比較極限的狀態(tài)下，激光雷達(dá)的探測(cè)距離也基本代表了它探測(cè)能力的下限，對(duì)于比較、判斷激光雷達(dá)的好壞是一個(gè)很客觀、有效的指標(biāo)。

●如何讓激光雷達(dá)看得更遠(yuǎn)

　　由于物體的反射率條件總是各不相同，想要讓激光雷達(dá)看得更遠(yuǎn)，就需要從它發(fā)射、傳播、反射、接收這一工作流程中另外三個(gè)方面下手，類似于手電筒照路過程中換個(gè)更厲害的手電筒、再給人眼配上合適的眼鏡，主要對(duì)應(yīng)著發(fā)射功率、散射系數(shù)、接收器靈敏度等指標(biāo)。而目前常見的905nm、1550nm激光，在這些環(huán)節(jié)上有著各自的優(yōu)劣勢(shì)。

　　而1550nm激光，因?yàn)槟鼙蝗搜鄣木�狀體和角膜吸收、無法在人眼視網(wǎng)膜上聚焦成點(diǎn)、對(duì)視網(wǎng)膜傷害更小，能使用的最大輸出功率上限要比905nm激光要大很多。實(shí)際應(yīng)用中蔚來ET7使用的1550nm激光雷達(dá)27W的額定功率要比理想L9、小鵬G9 905nm的激光雷達(dá)高出近1倍，這對(duì)提升激光雷達(dá)的探測(cè)距離很有幫助。

　　但就像不同輪胎適應(yīng)不同路況一樣，不同波長(zhǎng)的激光雷達(dá)，也有自己更適應(yīng)的環(huán)境。比如，1550nm激光更擅長(zhǎng)在空氣、粉塵中傳播，但卻對(duì)水比較“過敏”，在雨雪天氣里不如905nm激光更“堅(jiān)挺”，探測(cè)距離也會(huì)受到一定的影響。

　　最后，物體反射回來的激光，還需要被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再由信號(hào)處理模塊進(jìn)行識(shí)別和處理。光電探測(cè)器的靈敏度高低，也是激光雷達(dá)“眼神”好不好的重要指標(biāo)。由于不同類型的半導(dǎo)體材料，對(duì)不同波長(zhǎng)的激光靈敏度不同，905nm激光通常使用硅基光電探測(cè)器，1550nm激光則需要搭配價(jià)格更貴的銦鎵砷光電探測(cè)器。

　　總的來說，1550nm激光在探測(cè)距離上擁有一定的優(yōu)勢(shì)。但需要說明的是，它需要使用光纖激光器來產(chǎn)生激光，再用銦鎵砷光電探測(cè)器進(jìn)行接收，這兩種器件的價(jià)格目前要比905nm激光常用的半導(dǎo)體激光器和硅基光電探測(cè)器貴很多。想看得遠(yuǎn)，現(xiàn)在也要付出不低的成本作為代價(jià)，不過好在它們的價(jià)格在近幾年也出現(xiàn)了跳水，也許不久之后就能降價(jià)到一個(gè)消費(fèi)者都能接受的程度。

●如何讓汽車看得再遠(yuǎn)一些

　　而如果，我還想讓汽車看得再遠(yuǎn)一些，有辦法么？有！那就是給車輛和道路裝上車聯(lián)網(wǎng)的“超級(jí)賽亞人形態(tài)”——V2X技術(shù)。有了它，汽車的“視野”范圍將進(jìn)一步從車輛周邊的區(qū)域拓展至網(wǎng)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，不僅在自動(dòng)駕駛時(shí)更安全，還可以做到告別堵車、一路綠燈。

　　 以目前的技術(shù)水平，V2X已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)“透視”被遮擋的行人讓車輛提前減速、從輔路依次匯入主干道、交通燈信號(hào)等交通標(biāo)志信息的預(yù)報(bào)、根據(jù)紅綠燈信號(hào)計(jì)算出全程綠燈暢行的理想速度等功能，是對(duì)車載傳感器感知能力的有效補(bǔ)充。而智慧道路、智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在北京、上海、無錫等地進(jìn)行建設(shè)，這樣一種“神奇”的功能也離我們并不遙遠(yuǎn)。

總結(jié)：

　　從一個(gè)小小的倒車?yán)走_(dá)，到現(xiàn)在非常熱門的激光雷達(dá)，再到設(shè)想中“萬物互聯(lián)”的V2X的巨大網(wǎng)絡(luò)，汽車能“看”到的世界，正在快速超越人類的視力范圍，甚至在未來的汽車“眼”中，世界可能不再有“盲點(diǎn)”。你能想象那時(shí)的汽車，又是在如何駕駛和使用呢？（文/汽車之家 孫一超）