如何玩转激光雷达，蔚来ET7打了个样

这两年，伴随着智能驾驶逐渐普及，相关技术发展备受关注。其中，激光雷达是关注度最高的一项。

3月28日，蔚来智能旗舰电动轿车ET7开启用户交付，这意味着，全球首款超远距高精度激光雷达已向终端用户交付。

激光雷达到底有何魔力，ET7揭开了其神秘面纱。

在解读ET7激光雷达之前，先来看为什么要使用激光雷达。

先给出结论：激光雷达能让汽车的感知能力实现质的飞跃。

在自动驾驶感知方案中，毫米波雷达与摄像头的组合较为成熟，目前在中高端车型普遍配装。但随着道路状况越来越复杂，当前技术条件下，摄像头+毫米波雷达的方案在面对强光、隧道逆光、黑夜、未经算法训练的物体等场景下难以可靠识别障碍物。

此外，目前摄像头、甚至多目摄像头，配合视觉算法，依然较难提供自动驾驶感知层面至关重要的深度信息，目标物体越远，深度信息精度越低。

业界逐渐认识到其局限性，开始寻求新的技术跃进以支撑量产车实现从辅助驾驶到自动驾驶的进化。

激光雷达通过收集反射光脉冲，输出三维空间数据，并为视觉传感器提供可靠的深度信息。激光雷达加入后，整体传感器达到互为冗余，达到整车感知的升维，提升感知的可靠性。车辆可有效识别路面凸起、井盖缺失、抛洒物、大型静止障碍物等目前摄像头难以识别的目标。这对提升自动驾驶/自动辅助驾驶的安全性具有极大价值。

举两个实际行车场景实例。

譬如从隧道快驶出时，隧道的尽头是白天，太阳光照非常强烈，较强的对比度让无论是人眼还是摄像头都已经无法清晰辨别物体，进而存在识别偏差的可能。而激光雷达则完全不存在这个问题，隧道里和隧道尽头的所有物体都能清晰地展现在激光雷达里，安全性大大提升。

还有公路上飘动的塑料袋。人眼看过去是一个塑料袋，然后我们知道他对行车影响其实很小，可在摄像头很难判断是塑料袋还是其它物体，继而做出自主判断，产生不必要的动作，带来危险。而激光雷达由于具备3D感知能力，因此在距离很远的地方就能够判断出它是一个很轻很薄的物体，便不会做出过度反应。

下面来看蔚来ET7是如何最大化地发挥激光雷达实力的。涉及到两个方面，一是设计，二是协同，构建感知体系。

自动驾驶时代的汽车，周身内外布满了摄像头、雷达、传感器等。它们将与道路、行人、基础设施等产生交互。这些传感器的设计与布置非常巧妙——不是简单地附着在格栅、引擎盖、后备箱等地方，在保证发挥其强大性能的同时，如何让它们与整车融为一体，且富有未来感，而不是一个拼凑的科学试验项目。这是设计师面临的最大的挑战。 

ET7的外观设计除了要体现纯粹极致的整体外观，还需要展现其强大的AD能力。打造NAD的Aquila在形式和功能之间达到完美的平衡, 不破坏整车轮廓美感同时凸显科技。

由此，我们看到了ET7的瞭望塔布局。

“瞭望塔”式布局既是创新，也是挑战。无数次设计迭代, 让传感器无缝融入车顶, 同时优雅地展示摄像头细节以打造更具标识性地自动驾驶汽车外观造型。 

设计师在车顶位置布置了超远距高精度激光雷达和800万高清摄像头，确保视野更开阔。激光雷达的布置既要满足设计的美观需求，也要充分保证性能。 针对激光雷达这一最重要的组件，设计师采用了梯形轮廓加圆角处理的包裹设计, 通过流线型平滑过渡的包裹手法设计摄像头，令其造型更流畅。

在精巧设计的基础上，ET7搭载了Aquila蔚来超感系统，配备33个高性能感知硬件，其中包括1个超远距高精度激光雷达，7个800万像素高清摄像头、4个300万像素高感光环视专用摄像头、1个增强主驾感知、5个毫米波雷达、12个超声波传感器、2个高精度定位单元和V2X车路协同。

最后，来详细剖析一下蔚来ET7上这颗激光雷达的实力。

蔚来ET7搭载了来自Innovusion的超远距高精度激光雷达，最远探测距离达500米，10%反射率下探测距离达250米，拥有120°超广水平视角和0.06°*0.06°超高分辨率，是全球首款实现大规模量产的1550nm激光雷达。

1550nm激光拥有比 905nm更好的人眼安全性。

通常人眼可见光波长范围为380nm～760nm。远超人眼识别范围的1550nm激光无法在人眼视网膜上聚焦成点，且在通过眼球过程中大部分都会被水吸收，因此几乎不会对人眼造成危害;而905nm激光则更接近可见光波长，容易在人眼视网膜上聚焦成点。为保护人眼安全，通常905nm的激光雷达的光功率上限较低。

具有更好人眼安全性的1550nm激光雷达可允许输出更高功率，实现更远探测距离。

此外，1550nm波长激光抗干扰能力强、光束准直度更好、光源亮度高，这几个优点也让激光的发射和接收更高效，可以实现更精细的物体识别。

1550nm波长激光的光斑非常小，在100米外光斑直径仅为905的四分之一。在探测100米处的行人时，可以接收到横排4个点，纵排️7个点的脉冲，清晰地探测到行人的姿态。

蔚来ET7激光雷达最远探测距离可达500米，10%反射率标准下的探测距离，可达250米，行业领先。

如今自动辅助驾驶功能，包括领航辅助功能，更多被应用于高速公路及城市快速路等路段。随着车速的提高，远距离探测已成为确保自动辅助驾驶安全性的必要能力。

新的《道路交通安全违法行为记分管理办法》，在2022年4月1日正式实行，其中有一条新规引起广泛关注，即在高速或者城市快速路上，超速20%以内不扣分。因此，在车流密度允许的情况下，部分高速公路将出现车速达140km/h的车辆。

更快的车速要求车辆具备更远的探测距离：当前方出现危险物体，车辆需要紧急刹停时，车速越高需要的刹停距离越长。因此更长的探测距离，有助于在高速行驶时，更早地发现险情，更早地采取制动，避免事故伤害。

看得远还不够，还得看得稳。

这里要先介绍一个专业词汇：POD，即探测概率Probability of Dectection，一般为超过连续100帧发射的激光束数量（即理论点数量）与被探测到的激光束数量（即有效点数量）的比值。POD体现出激光雷达接收返回点数的能力和稳定性，是反应激光雷达性能的一项重要指标。

那么蔚来的POD表现如何呢？数据显示，感知250m处10%反射率物体的探测概率超过90%，行业领先。而更高的POD，意味着可以让车辆更清晰明确地感知到目标物体，减轻算法压力，实现更远的有效感知距离，提升自动驾驶系统整体的安全性。

最后还得看得清。

每0.01°的角分辨率变化，在200m处，相邻的两个点距离约在3.5cm。以0.1°角分辨率的激光雷达为例，其接收到的相邻两点间隔35cm，对于行人、自行车、摩托车这样的目标物体，点云过于稀疏，对于算法挑战极大。

ET7激光雷达具备"定睛凝视"功能，仿生人眼灵活变焦，可在行车关键视野区域产生角分辨率高达0.06°*0.06°的高密度点云，将该区域的目标看得更清晰。ET7激光雷达的定睛凝视功能范围为25°H（横向）*9.6°V（纵向）。在前方50m处，该区域覆盖范围：横向覆盖达10条车道，纵向覆盖大于一层楼高度），可充分覆盖前方行车区域。

同时，还应用ROI区域动态可调技术。

ROI动态可调，实现对车辆与行人等更好地感知和追踪，即便在前方大曲率转弯或者上下坡道等工况下，也可以有效地提前发现远处危险目标。更早地发现，才能更早地减速、同时更早地对用户发出警告，从而提高自动驾驶的可靠性和安全性。

观点：

通过解读ET7的激光雷达解决方案，会发现应用一项新技术其实很不简单。并不是把激光雷达简单地装上车就行了，而是需要考量设计，研究软件算法，将激光雷达有效地融入感知体系，才能最大化地发挥其作用。

在这方面，蔚来很是下了一番功夫。ET7也很好地给应用激光雷达打了个样。