[汽車之家 新能源]  過去上百年的時間里，使用雙手更好的去駕駛汽車，是汽車產(chǎn)品發(fā)展的方向，也是汽車技術提升的方向。但當輔助駕駛功能全面進入到了汽車內(nèi)以后，一臺車“看”的能力，開始變得要比“開”更加關鍵。從我們熟知的倒車雷達，到現(xiàn)在的激光雷達，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.從倒車雷達到激光雷達，汽車的“視力”已經(jīng)進化到了什么程度?

　　2.時下熱門的激光雷達，怎么區(qū)分性能好壞？

　　3.探測距離成績有“貓膩”？反射率是個你必須了解的要點！

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

●汽車的“視力”是如何進化的

　　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景中，很難直接觀察到車尾到障礙物的距離。這時如果汽車這個“鐵疙瘩”能幫我們來“看一眼”該有多好，于是倒車雷達（超聲波雷達）逐漸在汽車上實現(xiàn)了普及，讓汽車擁有了對附近障礙物的“觀察能力”。

　　 這時的汽車在“看”東西時，仍舊處于一種“似是而非”的狀態(tài)，甚至能把墻上畫的人當成真實存在的人，對靜止障礙物的識別也不太靠譜。實現(xiàn)自適應巡航、自動泊車基本已經(jīng)達到了汽車“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。對于想要追求更高級輔助駕駛功能的我們，汽車的“視力”還需要變得更強一些。

　　顯然創(chuàng)造一個媲美人類大腦視覺功能的電腦，不是一件簡單的事情，需要進行大量的訓練，來教會機器人怎么從二維世界里挖掘到足夠多還足夠準確的信息。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，紛紛將激光雷達這種更高級的傳感器安裝到了汽車上。

　　激光雷達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，由激光雷達里的接收單元接收，最后處理三維的空間信息。相比只會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薄薄的塑料袋，還幾乎不受光線條件的影響。

●激光雷達的核心參數(shù)

　　作為車輛看世界的“眼睛”，看得清、看得全、看得遠是激光雷達最重要的指標。想要看得清，被測量物體上就要有足夠多的激光點，形成足夠密集的點云，這一原理與屏幕的分辨率大小與清晰度的關系非常類似。而如果點云過疏，物體外形就會變形到無法辨別，甚至探測不到障礙物的存在。在這方面，最直觀的指標就是角分辨率，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個激光光束之間的距離就擴大到了200m*tan0.2°≈0.7m，這時行人、自行車、摩托車在點云里基本就是只剩一個點了，在這種情況下，真是人畜不分了。

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

　　但車企在宣傳激光雷達的探測距離時，經(jīng)常會有兩個成績。比如蔚來ET7使用的激光雷達，就有500m和250m兩個數(shù)值。而這兩個相差一倍的數(shù)字，并不是存在什么“貓膩”，而主要跟反射率條件相關，它就像在聊電動車續(xù)航時，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“貓膩”

　　反射率可以簡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”在激光雷達的視野里。

　　業(yè)內(nèi)目前常用的探測距離標準，都是在物體反射率10%這一比較嚴苛的情況下測得的，在這一標準下，蔚來ET7、理想L9、小鵬G9、華為激光雷達，探測距離分別為250m、200m、150m和150m。它大概類似于探測一輛全黑車漆、又把車牌和車燈用黑布蓋住的車輛時，能夠探測的最大距離，這已經(jīng)屬于比較極限、且很難在生活中出現(xiàn)的情況了。

　　所以在看激光雷達的探測距離時，你需要像確定續(xù)航/油耗成績的工況一樣，先瞅一眼這個成績對應的反射率究竟是多少。而同在10%這個比較極限的狀態(tài)下，激光雷達的探測距離也基本代表了它探測能力的下限，對于比較、判斷激光雷達的好壞是一個很客觀、有效的指標。

●如何讓激光雷達看得更遠

　　由于物體的反射率條件總是各不相同，想要讓激光雷達看得更遠，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方面下手，類似于手電筒照路過程中換個更厲害的手電筒、再給人眼配上合適的眼鏡，主要對應著發(fā)射功率、散射系數(shù)、接收器靈敏度等指標。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。

　　而1550nm激光，因為能被人眼的晶狀體和角膜吸收、無法在人眼視網(wǎng)膜上聚焦成點、對視網(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。實際應用中蔚來ET7使用的1550nm激光雷達27W的額定功率要比理想L9、小鵬G9 905nm的激光雷達高出近1倍，這對提升激光雷達的探測距離很有幫助。

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

　　最后，物體反射回來的激光，還需要被光電探測器轉化成電信號，再由信號處理模塊進行識別和處理。光電探測器的靈敏度高低，也是激光雷達“眼神”好不好的重要指標。由于不同類型的半導體材料，對不同波長的激光靈敏度不同，905nm激光通常使用硅基光電探測器，1550nm激光則需要搭配價格更貴的銦鎵砷光電探測器。

　　總的來說，1550nm激光在探測距離上擁有一定的優(yōu)勢。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器進行接收，這兩種器件的價格目前要比905nm激光常用的半導體激光器和硅基光電探測器貴很多。想看得遠，現(xiàn)在也要付出不低的成本作為代價，不過好在它們的價格在近幾年也出現(xiàn)了跳水，也許不久之后就能降價到一個消費者都能接受的程度。

●如何讓汽車看得再遠一些

　　而如果，我還想讓汽車看得再遠一些，有辦法么？有！那就是給車輛和道路裝上車聯(lián)網(wǎng)的“超級賽亞人形態(tài)”——V2X技術。有了它，汽車的“視野”范圍將進一步從車輛周邊的區(qū)域拓展至網(wǎng)上的每個節(jié)點，不僅在自動駕駛時更安全，還可以做到告別堵車、一路綠燈。

　　 以目前的技術水平，V2X已經(jīng)可以實現(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、交通燈信號等交通標志信息的預報、根據(jù)紅綠燈信號計算出全程綠燈暢行的理想速度等功能，是對車載傳感器感知能力的有效補充。而智慧道路、智慧城市的基礎設施建設也在北京、上海、無錫等地進行建設，這樣一種“神奇”的功能也離我們并不遙遠。

總結：

　　從一個小小的倒車雷達，到現(xiàn)在非常熱門的激光雷達，再到設想中“萬物互聯(lián)”的V2X的巨大網(wǎng)絡，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”。你能想象那時的汽車，又是在如何駕駛和使用呢？（文/汽車之家 孫一超）