萬能激光雷達(dá)是不可承受之重

現(xiàn)在自動(dòng)駕駛是很熱的，但是繁榮背后的問題也很多。當(dāng)自動(dòng)駕駛進(jìn)一步深入時(shí)，一些剛得到解決或沒有完全解決的新問題又會(huì)出現(xiàn)。

無激光雷達(dá)需要自動(dòng)駕駛嗎？

第一個(gè)問題是，在我研制激光雷達(dá)之前，業(yè)界已開始討論自動(dòng)駕駛到底需要不需要激光雷達(dá)？

在這一問題上，需要和不需要激光雷達(dá)的雙方都有明確的態(tài)度。眾所周知，特斯拉的馬斯克，他也曾堅(jiān)決反對(duì)使用激光雷達(dá)，并堅(jiān)持以照相機(jī)加雷達(dá)為主的計(jì)劃。但是從現(xiàn)實(shí)情況來看，目前絕大多數(shù)高階(L3以上)自動(dòng)駕駛企業(yè)，無論是在 demo還是在試運(yùn)營(yíng)期間，基本可以看到激光雷達(dá)的身影。

到最后，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是否需要激光雷達(dá)？本人認(rèn)為，有必要。更普遍的問題是，目前的傳感器組合還不能支持level3以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

現(xiàn)在L2自動(dòng)駕駛的主要傳感器是什么？沒有攝像機(jī)，主要的傳感器是人，是駕駛員。怎么這樣說？由于駕駛輔助系統(tǒng)仍然低于level2級(jí)(包括L2)。那誰才是真正負(fù)起駕駛輔助系統(tǒng)的責(zé)任呢？他是駕駛員因此，當(dāng)看到一些輔助駕駛車輛發(fā)生事故時(shí)，無論是汽車制造廠還是科技公司，都會(huì)說車輛在法律上沒有責(zé)任，因?yàn)樨?zé)任的承擔(dān)者是駕駛員。因此，駕駛員作為主要傳感器，其能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)前所有傳感器的組合。

那么level3以上怎么辦？責(zé)任必須由車輛自己承擔(dān)。此時(shí)，駕駛員無需承擔(dān)任何責(zé)任，不再是傳感器了。只有當(dāng)車輛傳感器無法工作，需要人工接管系統(tǒng)時(shí)，司機(jī)才能提供傳感器功能。這就是說，level3以上的自動(dòng)駕駛，汽車傳感器要承擔(dān)比現(xiàn)在更強(qiáng)大的責(zé)任。

因此，我直接問大家一個(gè)問題，現(xiàn)有的傳感器組合是否能承受所有的感知能力？我不認(rèn)為。

當(dāng)然，將來是否一定要使用激光雷達(dá)呢？不見得，也許將來會(huì)有突破的技術(shù)出現(xiàn)，可能是V2X或4 D毫米波雷達(dá)雷達(dá)，或者特斯拉最近提出的激光視覺系統(tǒng)，新的傳感器如果性能強(qiáng)、質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉，可能會(huì)取代現(xiàn)有的所有傳感器。

不管怎樣，自動(dòng)駕駛需要將現(xiàn)有的傳感器升級(jí)為更強(qiáng)大的傳感器組合，這是我對(duì)第一個(gè)問題的回答。這種回答就是用 highlevel來比較。

但是在工作中，我們將更詳細(xì)的討論實(shí)際的表現(xiàn)。例如，與照相機(jī)、毫米波雷達(dá)相比，激光雷達(dá)各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)，那么在哪種應(yīng)用場(chǎng)景下性能更好，它們之間是否有特定的互補(bǔ)性。

自動(dòng)化駕駛需要什么激光雷達(dá)？

下一步，我們將討論第二個(gè)問題，用哪種激光雷達(dá)呢？

現(xiàn)在絕大多數(shù)用戶或從業(yè)人員，都會(huì)認(rèn)為自動(dòng)駕駛需要激光雷達(dá)，但無法使用，因?yàn)閮r(jià)格太貴。事實(shí)上，近兩年來，激光雷達(dá)的價(jià)格已經(jīng)有了數(shù)量級(jí)的下降，但是還不夠，客戶總是希望價(jià)格更低。

那價(jià)格是怎樣降低的呢？一種說法是，當(dāng)應(yīng)用量大時(shí)，價(jià)格自然會(huì)下降。但是我覺得效果并不明顯。本人認(rèn)為，激光雷達(dá)價(jià)格下降，必然是技術(shù)和生產(chǎn)方式的突破，而不僅僅是應(yīng)用的數(shù)量。唯有技術(shù)上的突破，才能使一個(gè)產(chǎn)品真正將價(jià)格降到數(shù)量級(jí)。有一個(gè)非常清楚的問題。自動(dòng)化駕駛需要哪種激光雷達(dá)？首先要便宜。

另一個(gè)還需要激光雷達(dá)，有什么可以利用的呢？

現(xiàn)在我遇到的所有汽車廠或自動(dòng)駕駛 robotaxi、自動(dòng)駕駛物流、礦場(chǎng)客戶都說，現(xiàn)在用激光雷達(dá)都挺不順手的。

有很多方面的不順，首先最直接的就是產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命。據(jù)我所知(也許不太全面)，目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)的激光雷達(dá)，如果一天能工作8到4小時(shí)，前一年使用的激光雷達(dá)都是高質(zhì)量的。但是如果我是用戶，會(huì)覺得這個(gè)東西沒法用。任何一款汽車產(chǎn)品，特別是如此重要的激光雷達(dá)，都無法接受這種產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命周期。那是個(gè)大問題。

因此我們對(duì)產(chǎn)品的要求，應(yīng)綜合考慮性能參數(shù)。為何說是全面的考慮？在用戶方面，激光雷達(dá) FOV最好能達(dá)到360度覆蓋，縱向可達(dá)到90度或180度，然后最短的探測(cè)距離是在10厘米以內(nèi)，對(duì)10%的反射率進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，最好是做到10厘米以內(nèi)，檢測(cè)距離要達(dá)到360度以上。

每個(gè)人都希望擁有一臺(tái)萬能激光雷達(dá)，但是我感覺到這種需求，或者說一種很大的期望，實(shí)際上對(duì)于激光雷達(dá)來說是不可承受的。一臺(tái)激光雷達(dá)能打遍天下，反而抑制激光雷達(dá)的應(yīng)用。

就像現(xiàn)在的照相機(jī)一樣，我個(gè)人認(rèn)為，在自動(dòng)駕駛汽車?yán)铮辽贂?huì)有6個(gè)8個(gè)，10個(gè)12個(gè)16個(gè)攝像頭。是不是所有這些前方，側(cè)面和后側(cè)的照相機(jī)性能相同？是否要求完全相同的性能？沒有。攝像機(jī)在不同位置所實(shí)現(xiàn)的功能決定了其性能的高低。

在這種情況下，為什么要讓激光雷達(dá)在汽車上做一切事情呢？為何不在車?yán)镞€安裝 N個(gè)激光雷達(dá)，每一種激光雷達(dá)發(fā)揮最大的作用，有的激光雷達(dá)看得遠(yuǎn)，有的看得寬，有的看得清楚。想像一下，側(cè)面的激光雷達(dá)要看那么遠(yuǎn)嗎？沒有必要，但是它對(duì)最近的探測(cè)距離要求很高。正面裝的話，要看遠(yuǎn)一點(diǎn)，但是最近距離要求10厘米，要這么近嗎？

假如我們能夠在這些方面達(dá)成平衡，或許我們的選擇將更加靈活。對(duì)制造商的激光雷達(dá)來說，壓力也會(huì)小很多，因?yàn)樗恍枰峁┤f能激光雷達(dá)，靠一招鮮就能打天下。這里有一些關(guān)于第二個(gè)問題的想法。

如何應(yīng)用激光雷達(dá)進(jìn)行自動(dòng)駕駛？

三是激光雷達(dá)如何應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域？我將從兩個(gè)方面對(duì)此進(jìn)行闡述。

首先，激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用場(chǎng)景是什么？如今L3要考慮的是高速公路上的 HighwayPilot，這對(duì)激光雷達(dá)有一些更高的要求。例如，希望道路上的不規(guī)則物體，無論是輪胎、小盒、石塊什么，都可以在較遠(yuǎn)的距離用激光雷達(dá)探測(cè)到。即使在高速公路上，當(dāng)一輛車離得很近的旁邊有一輛 cut in車進(jìn)來時(shí)，通過較寬的 FOV能否盡早識(shí)別車輛。

再者，現(xiàn)在代客泊車也是非常熱門的應(yīng)用。對(duì)于激光雷達(dá)，那一代客泊車的需求是怎樣的呢？雖然不用看那么遠(yuǎn)，而且對(duì)于隊(duì)內(nèi)激光雷達(dá)的幀頻要求也沒有那么高，但是它希望能最大限度地發(fā)現(xiàn)一些最近的障礙。并且當(dāng)停車場(chǎng)光照條件不理想時(shí)，會(huì)檢測(cè)到收費(fèi)口護(hù)欄、行人和其它障礙物。

下一步要做城市道路，后面要做無結(jié)構(gòu)的道路。我們可以看到各種場(chǎng)景，如行人、三輪車、推童車的行人、推著輪椅的人，這些對(duì)于激光雷達(dá)的需求又是怎樣的呢？下一步更加困難的是，對(duì)于非結(jié)構(gòu)化道路，鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路甚至沒有公路，坑坑洼洼，這種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)我們的激光雷達(dá)有什么要求？

因此我覺得，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景要求，對(duì)于激光雷達(dá)的性能指標(biāo)，應(yīng)用的方法也會(huì)不一樣。

只考慮前向激光雷達(dá)，如何安裝應(yīng)用？目前有較常見的幾種應(yīng)用方式，見的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)最多，因?yàn)樗浞职l(fā)揮了視野360度的優(yōu)勢(shì)，所以絕大多數(shù)或幾乎100%安裝在車頂上。但是這種安裝位置，給整車造型帶來了挑戰(zhàn)和一些新的問題。

除頂部安裝外，有些激光雷達(dá)的 FOV尺寸可能并不大。所處的位置也可以分為高中低三個(gè)不同位置，低的可以放在前格柵保險(xiǎn)杠的位置，中的可以放在風(fēng)擋后面，高的也可以放在車頂。雖然不同的安裝位置有不同的優(yōu)點(diǎn)，但是這些缺點(diǎn)都很明顯。

但是每個(gè)位置并不只是簡(jiǎn)單的安裝就可以了，相反，對(duì)于任何地點(diǎn)，我們都會(huì)做很多的討論。比方說高中生低三個(gè)職位，我們要有很多創(chuàng)意性點(diǎn)子。由于安裝在不同的高度上，盲區(qū)的視角將完全不同，這也將影響最大探測(cè)距離。同理，不同位置的激光雷達(dá)清洗也有不同的要求。

另外，如果將雷達(dá)安裝在風(fēng)擋內(nèi)，則會(huì)遇到一個(gè)問題，那就是風(fēng)擋玻璃對(duì)激光雷達(dá)的折射和反射的衰減。

這類問題，在我們真正做項(xiàng)目或溝通時(shí)，需要投入大量的人力和客戶一起進(jìn)行模擬，完成利與弊的詳細(xì)分析，以達(dá)到最佳的安裝方式。

這確實(shí)是個(gè)挑戰(zhàn)，但是相對(duì)來說，如果我們和客戶之間能夠做到非常透明、深入的溝通，這個(gè)問題在短期實(shí)際上是比較容易解決的。

怎樣才能提供性能穩(wěn)定且可靠的激光雷達(dá)？

四、主要是站在激光雷達(dá)供應(yīng)商的角度來看問題，我們?nèi)绾尾拍芴峁┦袌?chǎng)上需要的、能大規(guī)?？焖偕a(chǎn)、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品？

對(duì)這一問題，我認(rèn)為這不是純生產(chǎn)問題。在研究和開發(fā)過程中必須首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是生產(chǎn)通用產(chǎn)品，還是針對(duì)客戶應(yīng)用，或者是市場(chǎng)上某一特定應(yīng)用的開發(fā)。

根據(jù)我對(duì)市場(chǎng)的理解，我個(gè)人認(rèn)為，在某個(gè)特定的應(yīng)用場(chǎng)景下開發(fā)激光雷達(dá)產(chǎn)品，也許是更合適的方案。但是這類產(chǎn)品，不能閉門造車，也不能看友商在做什么，因?yàn)槊總€(gè)客戶應(yīng)用場(chǎng)景要求的產(chǎn)品，激光雷達(dá)的性能并不相同。

因此，此時(shí)的需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際上來源于市場(chǎng)，來自于客戶。這樣做要花很多時(shí)間傾聽市場(chǎng)需求并分析客戶需求。

特別是現(xiàn)在，我們的客戶和我們正在摸著石頭過河。而且我覺得，研發(fā)完成后對(duì)生產(chǎn)的挑戰(zhàn)是，原來是機(jī)械旋轉(zhuǎn)技術(shù)，現(xiàn)在有了 MENS和 fresh兩種，接下來就是不同技術(shù)路線的激光雷達(dá)產(chǎn)品，到目前為止還比較少。

而我個(gè)人也沒有看到現(xiàn)成的、成熟的激光雷達(dá)自動(dòng)化生產(chǎn)線，這樣的照相機(jī)不能和照相機(jī)相比較，十分成熟。對(duì)激光雷達(dá)公司而言，可以選擇的供應(yīng)商不多。我公司的生產(chǎn)選擇專業(yè)公司外包。外包時(shí)，我們找不到現(xiàn)成的自動(dòng)生產(chǎn)線來制造激光雷達(dá)，因?yàn)檫@是一種非常精密的光電一體化設(shè)備，它要求極高的分辨率，掃描速度非?？?，光路設(shè)計(jì)及在生產(chǎn)過程中很難進(jìn)行納米光路對(duì)準(zhǔn)。我公司現(xiàn)已為我們定制了一些生產(chǎn)設(shè)備。