曾經(jīng)被罵傻瓜技術(shù)？激光雷達(dá)逆襲汽車圈，華為896線雷達(dá)憑啥？

你敢信嗎？十幾年前汽車圈有人張嘴就說，搞激光雷達(dá)的都是傻子，誰用誰走歪路。結(jié)果現(xiàn)在呢？別說智能汽車了，你家掃地機(jī)器人都裝上這玩意兒了，反倒成了智能駕駛?cè)Φ南沭G餑。今天就嘮嘮，激光雷達(dá)怎么就完成逆襲了，華為推出的896線雷達(dá)又憑啥能火出圈。

激光雷達(dá)測(cè)距其實(shí)邏輯挺簡(jiǎn)單的，就是常說的ToF飛行時(shí)間法。發(fā)射器打出去一個(gè)超快的激光脈沖，撞到障礙物彈回來被接收器接住，算一下光跑一來一回花了多久，乘上光速再除以二，距離一下子就算準(zhǔn)了。只測(cè)單個(gè)點(diǎn)沒用，要拿到周圍環(huán)境完整的三維信息，就得不停調(diào)整激光的發(fā)射角度。

最早的激光雷達(dá)路子野得很，直接把一堆激光器塞進(jìn)圓筒，讓整個(gè)裝置轉(zhuǎn)著圈掃描，一趟下來就能拿到一圈的點(diǎn)數(shù)據(jù)。可這設(shè)計(jì)坑點(diǎn)太多，成本動(dòng)不動(dòng)就幾十萬，轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去的機(jī)械結(jié)構(gòu)很容易損壞。裝在測(cè)試車上頂個(gè)大圓桶，丑不說還不耐用，沒多久就被行業(yè)淘汰了。

既然轉(zhuǎn)整套裝置太麻煩，大伙就想了個(gè)折中辦法，把激光器固定住，用鏡子改變激光的傳播方向，這就是半固態(tài)激光雷達(dá)的核心思路。最基礎(chǔ)的半固態(tài)方案用六棱柱反光鏡旋轉(zhuǎn)，激光打在鏡面上就能實(shí)現(xiàn)水平掃描，垂直方向仍需要多排激光器配合工作。這樣的方案比純機(jī)械進(jìn)步不少，但還是不夠完善。

后來有人改進(jìn)出了雙鏡架構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鏡負(fù)責(zé)水平掃描，另一個(gè)振鏡控制垂直角度，就跟老式CRT大頭電視逐行掃描畫面一樣。只用單個(gè)激光器就能覆蓋整個(gè)視場(chǎng)范圍，整體結(jié)構(gòu)比之前輕巧了不少。還有更小巧的方案，用MEMS振鏡代替復(fù)雜的大機(jī)械結(jié)構(gòu)，靠電流控制鏡子小范圍偏轉(zhuǎn)，就能精準(zhǔn)調(diào)整激光方向。

不過單顆振鏡能偏轉(zhuǎn)的角度有限，需要多顆配合才能覆蓋足夠大的掃描范圍。除了反射改方向的方案，還有人利用棱鏡折射原理實(shí)現(xiàn)掃描，或是調(diào)整激光頻率改變折射角度。這些方案都存在掃描不均勻，或是需要額外機(jī)械結(jié)構(gòu)的問題，全都屬于半固態(tài)激光雷達(dá)的范疇。

想要徹底擺脫機(jī)械結(jié)構(gòu)，就得靠全固態(tài)激光雷達(dá)。比如光學(xué)相控陣方案，通過控制多束激光的相位差，利用光的干涉直接改變發(fā)射方向。可相干干擾的問題至今沒法完美解決，距離大規(guī)模量產(chǎn)還有不小的差距。

另一種Flash方案就很像拍照，一次性發(fā)射整個(gè)面的激光，用陣列接收器一次性接收所有數(shù)據(jù)，直接省去了掃描步驟。但這么多年過去，成本和分辨率的平衡一直沒能做到最優(yōu)，也沒能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模上車應(yīng)用。目前全固態(tài)路線還都在摸索階段。

很多人納悶，視覺方案都已經(jīng)用了上百年，為啥非要折騰激光雷達(dá)啊。其實(shí)人類視覺和攝像頭都有天生的缺陷，暗光環(huán)境下看不清細(xì)節(jié)，逆光或是進(jìn)出隧道時(shí)會(huì)被強(qiáng)光干擾，對(duì)距離的判斷也不夠精準(zhǔn)。放到高速行駛的場(chǎng)景里，一點(diǎn)點(diǎn)誤差都很容易引發(fā)追尾事故。

激光雷達(dá)自己發(fā)射激光，完全不受環(huán)境光影響，天生就能精準(zhǔn)測(cè)距，剛好補(bǔ)上了視覺方案的短板。但過去激光雷達(dá)最大的痛點(diǎn)就是分辨率不足，主流機(jī)型在100米外的點(diǎn)間距能達(dá)到0.26米。一個(gè)狗子大小的物體只能反射出幾個(gè)點(diǎn)，根本沒法快速識(shí)別，高速行駛時(shí)根本來不及做出反應(yīng)。

華為乾坤推出的896線激光雷達(dá)，直接把縱向分辨率拉到了新高度。比之前常見的192線提升了四倍，100米外的垂直點(diǎn)間距縮小到6厘米，就算是手機(jī)大小的物體都能被精準(zhǔn)探測(cè)到。但這還不是全部，它的雙光路一體雙焦架構(gòu)才是真正的殺招。

這套技術(shù)其實(shí)借鑒了人類眼睛的視覺邏輯，把高清長(zhǎng)焦和廣角兩套光路集成在了一個(gè)雷達(dá)里。長(zhǎng)焦部分的視場(chǎng)角更小，橫向點(diǎn)密度更高，相當(dāng)于把算力集中在了視野中心區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了類似人眼黃斑區(qū)的高分辨率效果。官方數(shù)據(jù)說，在55米外甚至能看清小狗搖尾巴。

官方放出來的對(duì)比數(shù)據(jù)最直觀，原來的192線雷達(dá)只能在100米外識(shí)別30厘米的小目標(biāo)，高速上車速只能控制在80公里每小時(shí)。全新的896線雙光路雷達(dá)能在120米外識(shí)別14厘米的小目標(biāo)，車速可以直接拉到120公里每小時(shí)。暗光環(huán)境下的差距更是明顯，192線只能在42米外識(shí)別低反光物體，華為這款雷達(dá)的識(shí)別距離達(dá)到122米，完全覆蓋高速夜間行駛的安全需求。

官方放的現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)拍沖擊力更強(qiáng)，無路燈的高速路上，車輛以120公里每小時(shí)行駛，旁邊停著大卡車，路面散落著路錐、紙箱、橫躺的輪胎甚至靜態(tài)小狗。搭載這款雷達(dá)的車輛絲滑變道避開所有障礙，全程沒有任何卡頓掉鏈子的情況。這其實(shí)也意味著，圖像級(jí)激光雷達(dá)的時(shí)代已經(jīng)來了。

當(dāng)激光雷達(dá)的分辨率接近攝像頭的視覺效果，再和視覺、毫米波雷達(dá)融合，汽車的環(huán)境感知能力就能遠(yuǎn)超人類眼睛。智能駕駛的核心從來不是復(fù)刻人類開車的方式，而是拓展人類感知的上限。當(dāng)年被罵成傻瓜的技術(shù)，靠著一輪輪技術(shù)迭代成了智能安全的標(biāo)配。

未來的每一輛智能汽車，大概率都會(huì)靠多傳感器融合的方案，在極端路況下為駕駛員守住安全底線。技術(shù)發(fā)展就是這樣，當(dāng)年不被看好的方向，說不定哪天就成了行業(yè)主流。激光雷達(dá)的逆襲，其實(shí)就是技術(shù)迭代最生動(dòng)的例子。

參考資料：人民日?qǐng)?bào) 激光雷達(dá)賦能智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展