作者 |田大鹏
编辑 |王鑫
来源 |汽车预言家
11月19日，第十九届广州国际汽车展览会正式开幕。其中新能源、智能化等成为展会的主角。不少新能源智能化概念车、量产车也借助本届广州车展纷纷首秀亮相。
值得一提的是，在这些新能源智能化汽车中，无一例外均提到搭载激光雷达这项智能配置，大有将激光雷达数量搭载的多少视为评判汽车智能化程度的一项标准。
相比于车企厂家的专业术语，消费者更希望明白激光雷达是什么？对于汽车来说意味着什么？如何评判激光雷达在车辆上的应用？这些成为消费者真正关心所在。
何为激光雷达？
广州车展开幕当天，长城汽车旗下沙龙汽车发布首款车型 机甲龙，并且宣布该车是全球首款搭载4颗激光雷达，这再次引发外界对于激光雷达的关注。
所谓的雷达，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
按照工作频段可分为：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达、超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。激光雷达的工作原理是以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。相比于其他雷达，激光雷达拥有分辨率高、抗干扰能力强、不受光线影响、体积小质量轻等优点。当然成本问题也成为无法避免的客观存在，据了解，每颗激光雷达成本均在在1万美元以上。
毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达的区别
随着车辆智能化普及，消费者往往会听到一辆智能车辆上搭载的雷达种类繁多，其中最常见的便是毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达。
毫米波雷达的波长在1~10mm之间，具有较强的穿透性，可以轻易地穿透塑料等材质，因此毫米波雷达经常被安装到汽车的保险杠上面。
毫米波雷达通常被用来做道路上车辆的测距和测速。具体原理跟激光雷达类似，也是通过发射信号和接收信号之间的频率差，计算出目标之间的距离。
与激光雷达相比，毫米波雷达因为穿透力较强，所以受到雨雪等天气的影响较小。另外就是毫米波雷达的器械体积通常较小，易于在车辆进行安装。缺点在于，当需要探测行人这种反射界面较小的物体的时候，毫米波雷达容易出现误报。
超声波雷达也称倒车雷达，主要用于自动泊车或者倒车辅助，超声波雷达的工作距离一般在3cm到3m之间。工作原理是释放超声波，当遇到障碍物时，超声波反射，从而获取障碍物的具体距离。超声波雷达通常装配在汽车的前后区域。
激光雷达又称LiDAR，激光雷达的工作原理是通过发射信号和反射信号的对比，构建出点云图，从而实现诸如目标距离、方位、速度、姿态、形状等信息的探测和识别。激光雷达的安装位置一般在车顶处，激光雷达除了传统的障碍物检测外，激光雷达还可以应用于车道线检测。在实际场景中，在极端天气条件下，会对激光信号有一定影响，另外对于颜色、图案识别能力较弱，例如不能通过激光雷达来识别道理交通指示牌等。
评判激光雷达性能优劣的6个指标
目前评判激光雷达性能优劣主要有6个参考指标：
第一、测距距离
激光雷达的主要作用便是距离测量，指的是传感器能探测到物体的最远距离，其测量的最大距离（量程）自然是其最核心的指标。大部分激光雷达都会直接以测量距离作为其主要指标。
第二、扫描频率
较高的扫描频率可以确保安装激光雷达的机器人实现较快速度的运动，并且保证地图构建的质量。但要提高扫描频率并不只是简单的加速激光雷达内部扫描电机旋转这么简单，对应的需要提高测距采样率。否则当采样频率固定的情况下，更快的扫描速度只会降低角分辨率。
第三、测量分辨率
对于激光雷达来说，测量分辨率对于三角测距雷达来说更具挑战，由于测量原理的关系，虽然一般在10米以内都可以实现很高的测距分辨率，但其分辨率亦会随着探测物体距离增加而剧烈下降。因此，为了实现更远距离的探测，就不只是增加激光器功率这么简单了，需要对于测距核心有本质的改良。同时为了可靠量产，也需要做很多的配套工作。
第四、测量精度
测量精度指的是测量一定数量后得出的真实值，是与真实一致性的度，重复精度也叫再现性或可重复性，是用于表示多次测量得到同一结果的可能性的量。
以上列举的几大参数指标相信大家并不陌生，但要进一步提升激光雷达的实用性及可靠性，深色物体检出率和环境光抗干扰能力这两大性能指标也是关注的重点。
第五、深色物体检出率
在激光雷达的实际应用中，经常会遇到深色物体的检测，如家具、暗色墙纸等。由于深色物体吸收了绝大部分的光能量，想让激光雷达对深色物体与白色物体有一样的检测力显然是不现实的，对于以机器视觉为核心的三角测距原理雷达更是如此。如今，深色物体的检测能力也被作为激光雷达研究的重点方向，正常情况下一款号称有10米以上的激光雷达，至少能实现6米以上的深色物体的有效检测。
第六、环境光抗干扰能力
除了深色物体的检测能力，激光雷达在实际工作中也容易受到光照影响，如窗外直射的阳光与室内人造的灯光，这些都会对激光雷达传感器产生影响。容易导致激光雷达出现噪声，同时，也可能导致雷达的有效测量距离变短或者完全无法进行距离测量。所以能否区分出环境光和激光信号就必须要有更优异的处理算法和光学调校。
根据全球知名市场研究与战略咨询公司Yole Developement发布《2021年汽车与工业领域激光雷达应用报告》显示，法雷奥（Valeo）排名第一，占比28%。速腾聚创（RoboSense）排名第二，占比10%。卢米纳尔（Luminar）、大疆（Livox）、电装（Denso）、大陆、Cepton这5家厂商以7%的市场占有率并列第三。紧随其后的是因诺维兹（Innoviz）、Ibeo，分别占比4%。接着是华为、禾赛科技（Hesai）、图达通（Innovusion）、威力登（Velodyne），占有率均为3%。其中，共有5家中国厂商，分别为速腾聚创、大疆、华为、禾赛科技和图达通。
报告预测，到2026年，汽车与工业领域应用的激光雷达市场规模预计将达57亿美元，2020年至2026年间的年复合增长率将达到21%。到2026年，智能交通基建设施激光雷达细分市场规模预计将达3.95亿美元，物流业激光雷达细分市场将达4.66亿美元。高级驾驶辅助系统（ADAS）领域在2026年的市场占比率预计将达到41%，成为激光雷达最大的细分市场。
搭载激光雷达数量真的是越多越好？
汽车预言家对本届广州车展新款车型以及其搭载激光雷达数量进行梳理，其中备受关注车型如下：
在市场销售端，车企厂商往往将搭载激光雷达数量多少视为产品竞争力强弱的指标之一。对此，一位车企工程技术人员在接受汽车预言家采访时表示，在传统的认知概念里，车辆搭载的传感器数量与车辆的智能化成正比，这在理论上是成立的。同时他强调，车辆智能化程度与传感器数量之间存在一个黄金平衡点，传感器搭载的越多需要的汽车自身算力就越高，如果忽略车辆本身计算能力而盲目堆砌传感器数量，这好比是“小马拉大车”，智能车辆将出现如同智能手机一样因过载而出现卡顿、宕机等情况。
此外，各个传感器之间存在一定的误差和干扰，如超声波传感器的测距精度和检出障碍物的方位精度远低于激光雷达。车机要在各个传感器读取的数据中提取出更加符合现实情况的检测数据，采用何种传感器用于自主定位导航是一直是业内讨论的重点。
同时，还有一个现实的成本问题，传感器越多意味着成本越高，最终将转嫁到消费者身上。以沙龙机甲龙为例，据了解，其本身搭载的是德国ibeo激光雷达，市场参考价为1万美元一颗，即便是欧美车企也很少大手笔的搭载，原因就是碍于高成本制约。
该人士表示，车企选择搭载激光雷达等在内的传感器时应考虑与环境的匹配适用性，如车辆本身的计算能力，这点上不妨推出普通级，专业级等车型以供消费者选择，同时也应将成本因素考虑在内，毕竟汽车销售讲究的规模体量。应该在产品和技术之间找到平衡点。
