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雅斯頓原創文章 | 哈爾

近幾年隨著自動駕駛、3D打印、服務型機器人的普及與推廣，激光雷達這一產品開始反復出現在人們的視野中，不再那么深不可測，但真正了解它的人其實并不多。而且由于激光雷達分類繁多，要一一弄清也并非易事，所以我們就先從與自動駕駛密切相關的車載激光雷達入手，來大致了解一下它到底有什么特別之處。

世間沒有絕對完美的事物

車載激光雷達又稱車載三維激光掃描儀，是一種移動型三維激光掃描系統。其工作原理就是通過不斷向周圍目標發射探測信號(激光束),并接收返回的信號（目標回波）來計算和描述被測量物理的有關信息，如目標距離、方位、高度、姿態、形狀等參數，以達到動態3D掃描的目的。

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根據這一原理我們可以知道，激光雷達線束越多，視線越密集，測量的精準度、分辨率和安全性也就越高。而車載激光雷達也普遍采用多個激光發射器和接收器，來建立三維點云圖。從當前市場上較常見的車載激光雷達來看，機械式多線束激光雷達是主流方案，主要有4線/8線/16線/32線的，最高級別的64線和128線產品也有，但至今全球仍然只有Velodyne公司一家獨有。

不過即使只是4線級別的激光雷達，與其他汽車感應識別技術（標準車載雷達及毫米波雷達等）相比，優勢也很明顯：

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1、分辨率高：激光雷達工作于光學波段（特殊波段），頻率比微波高2-3個數量級以上，并可同時跟蹤多個目標，因此，激光雷達具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率，這就意味著它能偵測到更小的物體，并且分辨出這些物體是行人、車輛或是垃圾堆，這也是激光雷達最顯著的優點。

2、抗干擾能力強：激光屬于直線傳播、方向性好、光速非常窄，只有在其傳播路徑上才能接收到，所以干擾信號也很難進入激光雷達的接收機，另外，對于激光雷達而言，只有被照射的目標才會產生反射，完全不會受地物回波的影響，因此可探測低空/超低空目標，探測性遠高于微波雷達。

3、獲取的信息量豐富：可直接獲取目標的距離、角度、反射強度、速度等信息，生成目標的多維度圖像，使得整個畫面更加直觀。

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當然，車載激光雷達也并非沒有缺點，容易受天氣影響便是其天生缺陷。比如在雨雪、濃霧、沙塵暴等天氣條件下，不僅激光束的傳播距離大受影響，大氣環流還會使激光束發生畸變、抖動，直接影響激光雷達的測量精度，嚴重影響行車安全。但毫米波雷達穿透煙、霧、灰塵的能力強（波長越長，穿透性越強），相比于激光雷達是一大優勢。這就有點類似于，汽車的鹵素大燈與氙氣大燈的區別，雖然都覺得氙氣燈比鹵素燈更高級一些，但在雨雪、霧霾等能見度低的天氣里，鹵素大燈穿透性卻更好，更有優勢。

這也是為什么大多數研發自動駕駛技術的汽車廠家都認為，要實現全自動駕駛，攝像頭、雷達、激光雷達這三大傳感器系統缺一不可，因為只有它們各自發揮優勢，共同協作，才有可能實現這一美好愿景。

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除此之外，高昂的成本、售價是車載激光雷達的另一大劣勢。正如上文所說，激光雷達線束越多，測量精準度越高，但相應的價格也就越昂貴。譬如之前國內各類關于自動駕駛的相關報道中都有提及的業界領軍Velodyne的64線激光雷達，售價居然去到了70萬元，比眾多豪華品牌整車售價還貴。可想而知，該公司旗下的128線激光雷達的造價只會更加昂貴，能真正用得起的廠家估計都沒幾個，更別說消費者買單與否了。

國內外差距有多大？

不過好在目前國內外進入這一領域的企業越來越多，低成本化也正成為其發展趨勢。除了傳統強勢的業界霸主Velodyne，其他諸如美國的Quanergy、TriLumina，德國的 IBEO，以色列的 Innoviz，荷蘭的 Innoluce，以及加拿大的 Leddartech 也都已加入戰局，且日頭正盛。

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2017年奧迪也正是發布了全球首款量產L3級自動駕駛汽車——奧迪A8，雖然奧迪沒有透露其激光雷達的供應商，業界都比較相信是法雷奧（Valeo）提供的，具體很有可能是法雷奧與德國IBEO公司一同研發的4線激光雷達ScaLa。這也是業界批量生產的第一款激光雷達。

國內激光雷達雖然起源于上世紀60年代，但一直到95年才市場化，起步較晚。目前以禾賽科技、速騰聚創、北科天繪、思嵐科技、鐳神智能等公司為代表，只是它們的激光雷達產品多用于地形測繪、建筑測量、掃地機器人等領域，其中也有企業嘗試將激光雷達應用于自動駕駛場景中，但受制于核心技術大部分還掌握在外企手中，技術壁壘難以攻破。

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當前國產品牌最強的還只是禾賽科技的40線激光雷達。在2017年年底，百度Apollo就聯合禾賽科技發布了一款基于Apollo平臺的自動駕駛開發者套件Pandora，這款套件便是由一臺40線激光雷達、5個環視攝像頭（4個黑白，1個彩色）組成。

在本月初，百度Apollo又再次發布了量產的無人駕駛小巴士（阿波龍），該車采用了3臺16線激光雷達，在封閉環境下可實現L4級別自動駕駛。但總的來講，國內企業的激光雷達產品與國際領先品牌相比，在使用穩定性、精準度、分辨率等主要參數上還存在一定差距。

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但也不用太過悲觀，畢竟當初的國外零部件巨頭在毫米波雷達核心技術后端的控制系統及芯片上也曾不愿放手，但受益于ADAS（高級駕駛輔助系統）的飛速發展，國內的研發企業近些年已經成功突破核心技術，國產化產品也指日可待，未來中國在車載激光雷達領域縮短甚至趕超與巨頭們的差距也不是不可能。

除了以上這些公司之外，毫米波雷達時代的ABCD四大巨頭（Autoliv奧托立夫，Bosch博世、Continental大陸、Delph德爾福），另外還有傳統車企和科技公司，這兩年來也都以砸錢收購或者入股激光雷達研發公司的方式來實現技術布局，例如福特就和百度在2016年聯手花1.5億美元投資業內霸主Velodyne，三方將圍繞無人駕駛領域展開全方位合作。

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而根據激光雷達領域相關人士透露，對于自動駕駛汽車而言，高分辨率激光雷達是必然趨勢，但即使是Velodyne公司目前最先進的128線產品，所能達到的分辨率也是不夠的，自動駕駛汽車的理想狀態是需要達到圖像級別的分辨率及視頻級別的幀率。

由此可見，其實全球的車載激光雷達技術目前都還處在不斷探索和研發之中，雖然已經開始布局的企業為數眾多，但有產品發布甚至量產的企業數量很少，不過這也屬于正常現象，畢竟技術上的難度是客觀存在的。而隨著自動駕駛技術的蓬勃發展以及3D打印、無人機、服務類機器人等新興產業所帶來的資本傾斜，將來車載激光雷達攻克這些技術難題也只是時間問題，而未來整個行業的發展空間也非常巨大。