2）選擇合適的安裝位置與數(shù)量

目前，激光雷達(dá)上裝的具體位置存在很大的差異，比如車(chē)頂上方、車(chē)前燈兩側(cè)、車(chē)尾等。那具體裝在哪個(gè)位置合適以及裝多少顆？如何做設(shè)備的后期維護(hù)？這些問(wèn)題都是要考量的。

第一，一定程度上保證整體美觀度。 美觀的整體外形設(shè)計(jì)與產(chǎn)品自身的造型是首要的考慮因素。

激光雷達(dá)前裝量產(chǎn)的首要條件，一定是要保證車(chē)輛的外觀設(shè)計(jì)。某L4自動(dòng)駕駛企業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理憑借其多年在主機(jī)廠的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)說(shuō)道：“主機(jī)廠地位很強(qiáng)勢(shì)，對(duì)造型的要求也很高，激光雷達(dá)安裝的位置是由設(shè)計(jì)部和研發(fā)部協(xié)商的結(jié)果?！?/p>

除了保證車(chē)輛的整體外觀設(shè)計(jì)外，由于每款激光雷達(dá)產(chǎn)品的造型不同，致使可供安裝的位置也有不同。這位產(chǎn)品經(jīng)理繼續(xù)說(shuō)道：“每家激光雷達(dá)廠商的產(chǎn)品形狀、大小都是不同的，比如速騰的M1安裝在前擋風(fēng)玻璃上方會(huì)更好。但如果前擋風(fēng)玻璃上方?jīng)]有相應(yīng)的域控制器的話，那這個(gè)位置也不允許安裝，或許會(huì)安放在車(chē)前燈下方兩側(cè)?！?/p>

從現(xiàn)存的激光雷達(dá)上裝情況來(lái)看，安裝在車(chē)頂上方的激光雷達(dá)，其形狀普遍具備長(zhǎng)而扁的特征，這類(lèi)形狀更適合安裝在車(chē)前擋上方，比如Luminar Iris這款產(chǎn)品體積足夠小，更易于集成在車(chē)前擋上方。安裝在車(chē)前燈兩側(cè)或者保險(xiǎn)杠中部的激光雷達(dá)，體積相對(duì)較大（尤其是高度較高），比如大疆的HAP，若是安裝在車(chē)前擋上方，容易破壞車(chē)輛整體的美觀度，所以更適合安裝在車(chē)前燈兩側(cè)。

表：部分激光雷達(dá)的代表車(chē)型和安裝位置

第二，不同位置實(shí)現(xiàn)不同功能。 從功能的角度來(lái)說(shuō)，安裝在車(chē)前擋上方位置可以兼做感知和定位，而車(chē)前燈下方兩側(cè)的位置則更適合感知功能。

智加科技中國(guó)首席科學(xué)家崔迪瀟解釋道：“裝在什么位置，具體是看做什么功能。如果是要做感知，放在車(chē)前燈下方兩側(cè)位置更合適。如果是做定位，放在車(chē)前擋最上面會(huì)更好。

放在最上面的激光雷達(dá)會(huì)看得更高更遠(yuǎn)，但這是一個(gè)相對(duì)的概念，取決于算法的需求。例如感知算法通常更關(guān)注路面上的動(dòng)態(tài)交通參與者，某些定位算法更關(guān)注路面之外的建筑物，兩類(lèi)算法的要求可以通過(guò)激光的不同安裝來(lái)分別滿足。”

探維科技品牌總監(jiān)張立辰繼續(xù)補(bǔ)充道：“激光雷達(dá)安裝在車(chē)前燈下方的位置，主要功能是補(bǔ)充或輔助性避障，但下方的位置存在無(wú)法避免的盲區(qū)問(wèn)題。而上方的位置可以是感知功能也可以是定位功能，但定位功能需要360°的信息，單顆半固態(tài)激光雷達(dá)必然不能實(shí)現(xiàn)定位功能?！?/p>

結(jié)合兩位專(zhuān)家的觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為，激光雷達(dá)放在下方的話，兩顆激光雷達(dá)覆蓋的感知范圍也較大，其感知功能相對(duì)較強(qiáng)，可以更適合多變、復(fù)雜的城區(qū)場(chǎng)景；而放在上方的話，普遍是單顆激光雷達(dá)，市場(chǎng)上的普遍水平視場(chǎng)角在120°，可覆蓋的感知范圍必然不會(huì)比下方廣，但上方的激光雷達(dá)產(chǎn)品主要是1550nm的遠(yuǎn)距離產(chǎn)品（比如Luminar的Iris或者圖達(dá)通的獵鷹），視線能看得更遠(yuǎn)，更適合高速場(chǎng)景。

第三，場(chǎng)景需求決定安裝數(shù)量。 安裝激光雷達(dá)的數(shù)量取決于需要滿足的感知范圍和場(chǎng)景功能。

越來(lái)越多的車(chē)輛開(kāi)始上裝激光雷達(dá)，有些車(chē)輛甚至多達(dá)4顆，那一輛自動(dòng)駕駛車(chē)輛上到底需要安裝多少顆激光雷達(dá)？對(duì)此，智加科技中國(guó)首席科學(xué)家崔迪瀟解釋道：“因?yàn)榧す饫走_(dá)自身的原理特性，所以導(dǎo)致了它無(wú)法做到所有的功能。那么單個(gè)激光雷達(dá)在使用過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，只有通過(guò)多個(gè)激光雷達(dá)才可以把自動(dòng)駕駛車(chē)輛需要的功能全部覆蓋。這也就是為什么高階的自動(dòng)駕駛功能需要裝這么多的激光雷達(dá)，甚至有些堆了四個(gè)激光雷達(dá)?！?/p>

從這一點(diǎn)上，筆者也在思考：是不是裝的越多越好？而在這種趨勢(shì)下，會(huì)不會(huì)引起激光雷達(dá)數(shù)量的軍備競(jìng)賽？均勝電子副總裁郭繼舜解釋道：“在成本允許的前提下，安裝激光雷達(dá)必然能夠提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和自動(dòng)駕駛的安全性，至于裝多少顆，主要取決于需要增加的具體功能。至于軍備競(jìng)賽的說(shuō)法，現(xiàn)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)還沒(méi)有來(lái)臨。哪怕軍備競(jìng)賽真的到來(lái)，規(guī)?；矔?huì)帶來(lái)成本的下降?！?/p>

總的來(lái)說(shuō)，一款激光雷達(dá)無(wú)論裝在車(chē)前后四角還是車(chē)頂，單顆激光雷達(dá)都無(wú)法滿足車(chē)輛安全行駛的要求。出于這點(diǎn)考慮，市場(chǎng)上大部分中短距離激光雷達(dá)都是安裝2個(gè)及以上，以求獲得更廣的視野范圍，并且主要是前向方向。

對(duì)此，某L4自動(dòng)駕駛公司資深從業(yè)者解釋道：“大家都在做前裝量產(chǎn)，所以才盡可能拋棄機(jī)械式激光雷達(dá)，而做一些內(nèi)嵌式的激光雷達(dá)。但是內(nèi)嵌式的激光雷達(dá)水平視場(chǎng)角必然不會(huì)達(dá)到360°，比如大疆的HAP和速騰的M1，水平視場(chǎng)角都為120°，相對(duì)機(jī)械式的激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，它們的視場(chǎng)角很小，所以使得車(chē)輛需要裝多個(gè)激光雷達(dá)?！?/p>

第四，做好后期維護(hù)。 從后期的維護(hù)角度來(lái)說(shuō)，安裝在不同位置實(shí)現(xiàn)清洗、防撞、熱管理等功能的難易度不同。

安裝在上方，好處是易清洗、防撞，但不易做熱管理。裝在車(chē)燈下方的位置的話，最大的缺點(diǎn)是容易被撞，一旦被撞設(shè)備幾乎無(wú)法維修，而更換的成本會(huì)很高。也有一些車(chē)企選擇裝在車(chē)燈附近的進(jìn)氣格柵內(nèi)，總體來(lái)看，這是最不理想的位置，容易被撞，還不容易清洗。

圖：部分車(chē)型中進(jìn)氣格柵的安裝位置

（圖片來(lái)源：公開(kāi)信息）

3）優(yōu)化工作時(shí)間、降低功耗，提升設(shè)備耐久性

上文中也提到了激光雷達(dá)的耐久性問(wèn)題比較突出，但可以從優(yōu)化工作時(shí)間與降低功耗兩個(gè)角度，提升激光雷達(dá)的耐久性，減少維修和更換的成本。

首先，對(duì)于乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，可以在非工作時(shí)間內(nèi)讓設(shè)備“休息”，提升設(shè)備的耐久性。

某自動(dòng)駕駛初創(chuàng)企業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理說(shuō)道：“商用車(chē)的激光雷達(dá)使用壽命相對(duì)乘用車(chē)來(lái)說(shuō)會(huì)更短，因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)長(zhǎng)的原因，激光雷達(dá)需要始終保持運(yùn)行狀態(tài)。但乘用車(chē)并不需要24小時(shí)全天候的工作，可以有效地降低激光雷達(dá)使用時(shí)間，在某個(gè)不需要激光雷達(dá)場(chǎng)景的條件下，可以適當(dāng)?shù)年P(guān)閉激光雷達(dá)，通過(guò)電源管理的方式，實(shí)現(xiàn)使用時(shí)間的優(yōu)化?！?/p>

其次，從軟硬件兩個(gè)角度，降低激光雷達(dá)的功耗問(wèn)題。

從硬件的角度來(lái)看，探維科技品牌總監(jiān)張立辰告訴《九章智駕》：“后裝市場(chǎng)的話，通過(guò)改善外殼材質(zhì)、顏色、體積、或加裝排熱風(fēng)扇的方式，改善功耗問(wèn)題；前裝市場(chǎng)的話，主要依靠主機(jī)廠或者tier 1去設(shè)計(jì)激光雷達(dá)產(chǎn)品的體積和安裝位置，從而改善功耗問(wèn)題。”

從軟件的角度來(lái)看，某傳感器行業(yè)專(zhuān)家提道：“可以通過(guò)優(yōu)化芯片架構(gòu)、優(yōu)化算法的方式降低功耗?！?/p>

優(yōu)化工作時(shí)間和降低功耗是提升激光雷達(dá)耐久性的最基礎(chǔ)的方式，除此以外，熱管理功能也會(huì)是提升功耗的一種方式，但熱管理主要是針對(duì)極端環(huán)境而言，并不是一個(gè)共性問(wèn)題。

4）提高不同場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)采集效率

提高激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集效率，減少重復(fù)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集工作，關(guān)注更有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

某自動(dòng)駕駛初創(chuàng)企業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理說(shuō)道：“如果車(chē)輛一直在某一個(gè)相同區(qū)域內(nèi)行駛，數(shù)據(jù)的重復(fù)度會(huì)比較高，無(wú)用的數(shù)據(jù)就會(huì)過(guò)多，最終只能得到重復(fù)累加的數(shù)據(jù)。相對(duì)于此，更應(yīng)該搜集算法遇到問(wèn)題時(shí)候的數(shù)據(jù)，比如在這前后十分鐘或者五分鐘的數(shù)據(jù)，這類(lèi)稀缺的數(shù)據(jù)是對(duì)算法訓(xùn)練最有價(jià)值的數(shù)據(jù)。”

筆者認(rèn)為能做到高效的數(shù)據(jù)采集，首先是場(chǎng)景的選擇，比如高速場(chǎng)景下采用ROI功能，動(dòng)態(tài)調(diào)整激光雷達(dá)的角分辨率，將感知區(qū)域集中在車(chē)輛前方，增加前方重點(diǎn)區(qū)域的點(diǎn)云密度；其次是激光雷達(dá)自身算法的優(yōu)化，通過(guò)不斷地?cái)?shù)據(jù)積累，過(guò)濾掉工況下的重復(fù)信息。

5） 配合短距激光雷達(dá)會(huì)更好

筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前市場(chǎng)上新推出了多款短距激光雷達(dá)，從市場(chǎng)上現(xiàn)已公布的一些產(chǎn)品數(shù)據(jù)來(lái)看，短距激光雷達(dá)覆蓋了各種不同的掃描技術(shù)路線，包括MMT、Flash、機(jī)械式，主要的特點(diǎn)是測(cè)距相對(duì)較短，一般為50米范圍以?xún)?nèi)。

這不禁讓筆者產(chǎn)生了一個(gè)思考，為何需要短距激光雷達(dá)？在如此短的距離內(nèi)，短距激光雷達(dá)的主要優(yōu)勢(shì)是什么？

表：部分短距激光雷達(dá)產(chǎn)品信息整理

圖：QT128探測(cè)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的乒乓球

(圖片來(lái)源：https://mp.weixin.qq.com/s/ciV0BqYNgKahEfdXtQjHeA)

智加科技中國(guó)首席科學(xué)家崔迪瀟介紹說(shuō)：“短距激光雷達(dá)的使用與場(chǎng)景有一定相關(guān)性，主要是用于相對(duì)低速的環(huán)境下。要實(shí)現(xiàn)高階的自動(dòng)駕駛功能，就必須依靠更多種類(lèi)的激光雷達(dá)。

有些場(chǎng)景下可能只有兩層冗余，這必然不能滿足高階自動(dòng)駕駛的冗余需求，所以才會(huì)有了短距激光雷達(dá)。從功能上來(lái)說(shuō)，短距激光雷達(dá)有效覆蓋范圍只有50米，所以它對(duì)定位不一定有用，只有補(bǔ)盲作用?！?/p>

除了激光雷達(dá)主要的探距功能外，短距激光雷達(dá)主要是起到了補(bǔ)盲雷達(dá)的作用，通常安裝在車(chē)頭、車(chē)前后四角、左右兩側(cè)等位置。

但如果只是補(bǔ)盲的話，為何不直接采用攝像頭或者毫米波雷達(dá)？

某自動(dòng)駕駛資深從業(yè)者解釋道：“短距激光雷達(dá)功率相對(duì)較小，成本也會(huì)較低。比如在泊車(chē)環(huán)境下，單目攝像頭的深度信息相對(duì)較弱，但通過(guò)短距的激光雷達(dá)可以補(bǔ)充這些深度信息，能幫助車(chē)輛獲取與障礙物的距離信息，這是它的重要功能之一?！?/p>

綜合來(lái)看，短距激光雷達(dá)具備低成本、低功率、寬視場(chǎng)角等特征。相比于長(zhǎng)距激光雷達(dá)而言，短距激光雷達(dá)需要解決的并不是更遠(yuǎn)處的場(chǎng)景，而是近處的場(chǎng)景，比如在城區(qū)環(huán)境下，車(chē)輛往往只處于低速環(huán)境下，并不需要特別關(guān)心150米甚至200米以外的環(huán)境信息。

相比于其他傳感器，短距激光雷達(dá)對(duì)于近處的補(bǔ)盲效果會(huì)更好，既彌補(bǔ)了毫米波對(duì)于金屬的不夠敏感，也彌補(bǔ)了視覺(jué)對(duì)于光照的影響，同時(shí)短距雷達(dá)的位置，一般也會(huì)覆蓋攝像頭的感知范圍，可以實(shí)現(xiàn)多傳感器的融合異構(gòu)方案。

結(jié)語(yǔ)：

激光雷達(dá)前裝量產(chǎn)后，使用過(guò)程中暴露出的問(wèn)題也慢慢浮出水面。第一，統(tǒng)一的車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是激光雷達(dá)亟須解決的首要問(wèn)題；第二，在一些特定場(chǎng)景下，如雨霧雪等氣候環(huán)境下或者重復(fù)性較高的場(chǎng)景下，激光雷達(dá)的使用效果會(huì)大打折扣；第三，激光雷達(dá)在使用層面，產(chǎn)品的耐久性和可靠性問(wèn)題也很突出，無(wú)法覆蓋產(chǎn)品承諾的生命周期；第四，激光雷達(dá)廠商的售后服務(wù)體系也尚未成熟，現(xiàn)有的售后服務(wù)水平很難滿足行業(yè)后期的大規(guī)模量產(chǎn)；第五，未來(lái)的環(huán)境安全問(wèn)題也值得重視，尤其是在激光相互對(duì)射的串?dāng)_與人眼安全兩方面。

此外，筆者以一個(gè)使用者的角度總結(jié)了正確使用激光雷達(dá)的方法：第一，是需要選擇合適的產(chǎn)品和激光雷達(dá)廠商，包括產(chǎn)品是否符合車(chē)規(guī)要求、激光雷達(dá)廠商是否具備完善的售后服務(wù)等；

第二，選擇合適的安裝位置與數(shù)量，包括安裝在不同位置主要的影響因素、安裝數(shù)量與場(chǎng)景和需要實(shí)現(xiàn)的功能之間的聯(lián)系等；

第三，通過(guò)優(yōu)化工作時(shí)間、降低功耗，從而提升產(chǎn)品耐久性，增加產(chǎn)品的生命周期；第四，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整角分辨率的方式，實(shí)現(xiàn)ROI功能，提高某些場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)采集效率，比如高速場(chǎng)景下，可以重點(diǎn)關(guān)注車(chē)前方的行駛區(qū)域；第五，可以嘗試安裝短距激光雷達(dá)，其具備低成本、低功率、寬視場(chǎng)角等特征，同時(shí)可為車(chē)輛提供補(bǔ)盲的作用。

激光雷達(dá)使用過(guò)程中存在的問(wèn)題可能不止上述5點(diǎn)，隨著滲透率的逐步提升，相關(guān)問(wèn)題也會(huì)慢慢呈現(xiàn)出來(lái)。但筆者相信，國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛行業(yè)正在加快發(fā)展步伐，而激光雷達(dá)已成為高階自動(dòng)駕駛車(chē)輛必不可少的關(guān)鍵傳感器之一。

參考文獻(xiàn)

【1】深度|智能駕駛：激光雷達(dá)成為L(zhǎng)3/L4焦點(diǎn)，自動(dòng)駕駛顯現(xiàn)千億新藍(lán)海

https://mp.weixin.qq.com/s/9RdwCG3qf9hE3X5wiiy_QA

【2】golang+webgl實(shí)踐激光雷達(dá)(一)激光掃描儀基礎(chǔ)知識(shí)

https://www.cnblogs.com/laofenmao/p/12052290.html

【3】激光雷達(dá)波長(zhǎng)：905nm VS1550nm

https://www.cmpe360.com/p/120214

【4】激光對(duì)人眼的損傷分析，李強(qiáng) 何炳陽(yáng)