整理 | 馬一龍

編輯 | 德新

到 2022 年 6 月份，蔚來的用戶使用 NIO Pilot 輔助駕駛行駛的累計(jì)里程已經(jīng)達(dá)到了 4 億 4000 多萬公里，在其中使用領(lǐng)航輔助 NOP 的用戶累計(jì)里程已經(jīng)達(dá)到了 1 億 6700 多萬公里，這些數(shù)據(jù)的背后是蔚來輔助駕駛逐漸走向成熟。

蔚來自動駕駛技術(shù)的終極目標(biāo)是能夠提供給用戶一個完全放松的點(diǎn)到點(diǎn)的自動駕駛體驗(yàn)—— NAD。

為實(shí)現(xiàn) NAD，蔚來為這套系統(tǒng)配備了一套超強(qiáng)的傳感器系統(tǒng)：Aquila 蔚來超感系統(tǒng)。

ET7 上共配備了 33 個高性能感知硬件，其中包括 1 個超遠(yuǎn)距高精度激光雷達(dá)，7 個 800 萬像素高清攝像頭、4 個 300 萬像素高感光環(huán)視專用攝像頭、1 個增強(qiáng)主駕感知、5 個毫米波雷達(dá)、12 個超聲波傳感器、2 個高精度定位單元和 V2X 車路協(xié)同感知單元，實(shí)現(xiàn)融合感知。

最核心的傳感器就是激光雷達(dá)，來自 Innovusion 的 Falcon 半固態(tài)激光雷達(dá)：采用 1550nm 激光器，是已量產(chǎn)的探測距離最遠(yuǎn)的激光雷達(dá)，也世界上第一款已規(guī)模量產(chǎn)的 1550nm 激光雷達(dá)。

2022 年 7 月 5 日，Innovusion 實(shí)現(xiàn)了車規(guī)激光雷達(dá) Falcon 第 10000 臺的下線，預(yù)估裝車量在 5000 臺以上。

01-為什么自動駕駛系統(tǒng)需要激光雷達(dá)？

與傳統(tǒng)攝像頭為主傳感器的系統(tǒng)相比，激光雷達(dá)在一些特殊場景感知上有優(yōu)勢。

比如在隧道逆光場景下，激光雷達(dá)感知不懼高亮，不懼逆光，感知的動態(tài)范圍很寬，點(diǎn)云效果很好。

又比如對道路遺落物（如透明塑料袋）的檢測，攝像頭的感知效果不如激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)具備 3D 檢測能力，有深度信息，而攝像頭感知是平面的，所以攝像頭看不到透明塑料袋，而激光雷達(dá)可以。

在應(yīng)對傳感器被臟污的挑戰(zhàn)時，攝像頭受影響的程度更大，激光雷達(dá)則更小。

但這不意味著激光雷達(dá)不怕任何臟污。為了應(yīng)對極端情況，蔚來也有自己的算法，用來判斷臟污是否會影響激光雷達(dá)的感知效果，如果會，系統(tǒng)將告知用戶使用激光雷達(dá)清潔套裝對其進(jìn)行清潔。

02-激光雷達(dá)的工作原理

激光雷達(dá)基本上分為三部分：發(fā)射部分、接收部分、信號處理及點(diǎn)云生成部分。

激光雷達(dá)的發(fā)射端會持續(xù)的等間隔的發(fā)射激光束，這些激光束會去掃描正前方所需要的整個視野的區(qū)域，等間距的掃描，每一個點(diǎn)都會掃到。

這些光束發(fā)射到空間以后，如果在視野中的某一個點(diǎn)遇到了障礙物，光束就會被障礙物反射，反射到接收端，接收端收到反射回來的激光，它根據(jù)這束激光的發(fā)射時間和接收時間的時間差再乘以光速，就可以推斷出來這個物體離得有多遠(yuǎn)，由于激光的工作波長非常穩(wěn)定，所以測距精度是很高的。

03-純視覺 VS. 多傳感器融合，蔚來堅(jiān)定上激光雷達(dá)

蔚來堅(jiān)定的走多傳感器融合路線，也就是要堅(jiān)定推動激光雷達(dá)上車。

蔚來智能硬件副總裁白劍表示：靠著攝像頭來做自動駕駛，將攝像頭和人眼相提并論，其實(shí)是存在誤區(qū)的。

人眼和攝像頭比：

人眼有很多神奇的功能，第一個就是人的眼睛和大腦可以瞬間獲得深度信息，也就是 3D 信息。比如公共汽車上的人像廣告，人的眼睛看前方，很清晰的就可以知道前方是一幅畫還是一個真人；攝像頭會識別成人，造成車輛誤剎車，即使現(xiàn)在一些雙目甚至三目的攝像頭技術(shù)能夠提供部分深度信息，但是距離越遠(yuǎn)就越不精確，而且在近距離情況下也做不到人眼這么好。

人眼的焦距是隨時可變的，它的聚焦功能是非常強(qiáng)大的，需要的時候可以看全景，也可以瞬間聚焦到感興趣的地方，而攝像頭則要遜色很多。

只靠著攝像頭傳感器和視覺技術(shù)去做輔助駕駛或者自動駕駛，有點(diǎn)像小學(xué)六年級的學(xué)生和一個大學(xué)生同場競技一樣不公平。

激光雷達(dá)可提供深度信息，攝像頭可提供非常豐富的二維信息，這兩個結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)媲美人眼的效果，實(shí)現(xiàn)跟人眼相當(dāng)?shù)哪芰λ健?/span>

基于此，蔚來堅(jiān)定地走多傳感器融合路線。

04-ET7 上的激光雷達(dá)有什么玄機(jī)？

ET7 上的這顆激光雷達(dá)擁有目前業(yè)界最遠(yuǎn)的探測距離：500 米（不加任何定語情況下）。

激光器用的是 1550nm 型號，支持大功率的發(fā)射，才讓其探測距離能達(dá)到這么高的水平。

水平視角 120 度，看得廣，基本上現(xiàn)在上車的主激光雷達(dá)都是這個水平（比如理想 L9 上搭載的禾賽 AT128 型激光雷達(dá)）。

這顆激光雷達(dá)的定睛凝視 ROI 達(dá)到了 0.06 度乘以 0.06 度的分辨率，據(jù)稱是目前業(yè)界最好的。

綜合以上的技術(shù)參數(shù)，激光雷達(dá)需要看得遠(yuǎn)、看得清以及看得穩(wěn)，才能真正上車使用。

所謂看得遠(yuǎn)：

ET7 上這顆激光雷達(dá)在 10% 反射率下的探測距離可以做到 250 米。

根據(jù)激光雷達(dá)發(fā)射激光束碰到障礙物反射回來的基本工作原理，這里要引入一個概念：反射率。

障礙物的反射有一個指標(biāo)叫反射率：100 分的能量打到障礙物上，如果有 10 分能反射回來，反射率為 10%，如果有 90 分能反射回來，反射率為 90%。高速公路上的標(biāo)牌、指示牌反射率相當(dāng)高，偏暗、偏黑的衣服或者油漆、車漆，反射率多半比較低，只有 10%。10% 的反射率在自然界是非常非常少見的，絕大多數(shù)物體的反射率都是比 10% 高。

在 10% 的反射率條件下，其他的激光雷達(dá)有的探測 200 米，有的探測 150 米。蔚來 ET7 上的這顆可以做到 250 米。

所謂看得清：

其實(shí)就是指分辨率高。

激光雷達(dá)輸出的東西跟攝像頭有點(diǎn)像，是一幀幀的圖像，只不過激光雷達(dá)的圖像每個點(diǎn)都帶有深度信息，是 3D 圖像。

要識別一個物體，那么這個物體需要用很多像素點(diǎn)去表征，相同大小的物體，能夠表征的點(diǎn)數(shù)越多，分辨率就越高，這個物體就被描繪得更加細(xì)致，自然就很清楚。就像手機(jī)屏幕分辨率越高，同樣一張圖就能看到更細(xì)膩、更清楚的細(xì)節(jié)。

200 米處 1.8 米高的一個行人，左邊這款激光雷達(dá)（角分辨率 0.1 度乘以 0.2 度）有 12 個點(diǎn)去照在他身上，去描述這個物體。

ET7 上的這款激光雷達(dá)是 0.06 度乘以 0.06 度的角分辨率，同樣是 200 米處 1.8 米高的行人，可以看到橫向有 6 個，豎向有 9 個，有 54 個點(diǎn)，這個分辨率比左邊這款激光雷達(dá)有將近四五倍的提升。這就是所謂的看得更清楚。

這款激光雷達(dá)還有個「定睛凝視」的功能。

通俗理解就是當(dāng)我們想看一個物體看得很清楚的時候，我們可以盯著看、凝視它，背后的原理就是把人眼的感光像素都聚焦到一個小的范圍內(nèi)。

具體到參數(shù)上，這個「定睛凝視」的特性，ET7 上的這顆激光雷達(dá)在 40 度的水平、9.6 度的垂直范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn) 0.06 度乘以 0.06 度的超高分辨率。

在整個 120 度的水平視場里，這款激光雷達(dá)會對所有的物體進(jìn)行掃描和 3D 建模，輸出 3D 點(diǎn)云圖像。其中在水平的 40 度的區(qū)域會有更高的分辨率進(jìn)行掃描，垂直方向上也是一樣的。

所謂看得穩(wěn)：

關(guān)于激光雷達(dá)的看得準(zhǔn)如何評估，這里要引入一個概念 POD，探測概率。

一束激光打到障礙物上然后反射回來，不是每一個點(diǎn)都能夠被準(zhǔn)確的接收。這和激光雷達(dá)接收端的靈敏度，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定度都有關(guān)系。比如說十萬個點(diǎn)打出去掃描障礙物，只有九萬個點(diǎn)回來，這就是 90% 的探測概率（POD）。

基本上，POD 值越高，實(shí)際所得的點(diǎn)云就越多，對同一個物體進(jìn)行描繪的點(diǎn)數(shù)就越多。

ET7 上這顆激光雷達(dá)的 POD 可以做到 90%，在業(yè)內(nèi)來說是很領(lǐng)先的。

05-聯(lián)合開發(fā)：激光雷達(dá)供應(yīng)新模式

蔚來 ET7 上的這顆激光雷達(dá)從立項(xiàng)到最終今年 3 月上車，經(jīng)歷了快兩年的時間。

以往，汽車行業(yè)的零部件供應(yīng)模式都是：Tier 1 將傳感器開發(fā)好以后，交給主機(jī)廠，然后進(jìn)行上車的布置、測試、驗(yàn)收，如果驗(yàn)收通過就開始量產(chǎn)。

這樣一種模式的問題在于：

第一，從時間維度上講，整個開發(fā)時間很長，因?yàn)?Tier 1 自己開發(fā)需要一兩年甚至兩三年的時間，開發(fā)完畢以后再交給主機(jī)廠進(jìn)行布置、上車、認(rèn)證，可能也需要幾年時間。

第二，Tier 1 開發(fā)好了，主機(jī)廠如果想要做一些深度定制或者修改是很難的。既沒有時間，也沒有能力去做這件事情，這就很難把傳感器的性能發(fā)揮到極致。

基于此，蔚來和 Innovusion 走的是聯(lián)合開發(fā)的模式。

Innovusion 本身在車規(guī)級上車這一塊，包括電路技術(shù)、整車的布置和車上的各種供應(yīng)鏈等，是略有所不足的。

而蔚來一開始就強(qiáng)調(diào)全棧自研，強(qiáng)調(diào)正向開發(fā)，自研是蔚來的強(qiáng)項(xiàng)。

基于此，兩家就聯(lián)合開發(fā)，共同去量產(chǎn)激光雷達(dá)。

好處顯而易見：

第一，開發(fā)周期被極大縮短，這么一款激光雷達(dá)從立項(xiàng)到上車不到兩年時間，開發(fā)效率很高。

第二，可以把兩家優(yōu)勢發(fā)揮到極致，在供應(yīng)鏈、可靠性和成本方面有極大的提升。

第三，這款激光雷達(dá)為 ET7 量身定制，ET7 的風(fēng)阻系數(shù)、外觀和各性能指標(biāo)都得益于這種定向開發(fā)，達(dá)到最佳最優(yōu)的狀態(tài)。

Innvusion 的 Falcon 激光雷達(dá)是半固態(tài)產(chǎn)品，包含了光學(xué)部分、機(jī)械部分（轉(zhuǎn)鏡）、結(jié)構(gòu)部分、軟件部分、電路部分。

據(jù)蔚來智能硬件副總裁白劍透露，蔚來其實(shí)是主導(dǎo)了這款激光雷達(dá)的電路設(shè)計(jì)，還參與了這顆激光雷達(dá)如何進(jìn)行整車布置。外觀應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)？如何與車身融合？其實(shí)是蔚來給出的方案。

正是得益于雙方聯(lián)合開發(fā)，合作推進(jìn)激光雷達(dá)的量產(chǎn)上車，所以 ET7 在整個空氣動力學(xué)上有非常良好的表現(xiàn)。即便是放在了車輛前額，有一個凸起，也沒有干擾車輛風(fēng)阻表現(xiàn)。

06-激光雷達(dá)上車的「九九八十一難」

任何一個零部件，包括激光雷達(dá)要想上車，都要經(jīng)過九九八十一難。

需要滿足車規(guī)級的各種要求。

其中包括但不限于：

沖擊測試。沖擊測試是模擬用車過程中的各種極端用車場景，包括鄉(xiāng)間小路、泥濘道路、搓衣板路等等，要保證其能夠在車的十多年的生命周期里能夠耐得住這樣的環(huán)境。

在 50 個 G 的加速度下進(jìn)行沖擊會不會損壞，這對于激光雷達(dá)是很大的考驗(yàn)。

冷熱測試。汽車的使用環(huán)境是多變的，極北可以到漠河，最南可以到海南島，低溫低到零下 40 度，高溫可以到上百度，冷熱測試是不可少的，有些時候還要進(jìn)行交替，冷熱交替的沖擊。

除了冷熱測試，還要做高溫耐久測試、光照測試等等。

激光雷達(dá)還有獨(dú)特的測試項(xiàng)目。比如說強(qiáng)光，太陽光中也有紅外線，會對激光雷達(dá)產(chǎn)生干擾，那么強(qiáng)光下運(yùn)行的好不好？在雨霧和灰塵環(huán)境下運(yùn)行情況如何？都要一項(xiàng)一項(xiàng)測試通過才能量產(chǎn)上車。

這些所有測試，在過去的兩年里，蔚來和 Innovusion 都做得比較完整。

但這是否意味著激光雷達(dá)就是一個完全穩(wěn)定的傳感器？有了激光雷達(dá)的自動駕駛系統(tǒng)就完全值得信賴？答案是否定的。

激光雷達(dá)的很多問題，一方面存在于硬件原理中，另一方面則存在于軟件算法中，當(dāng)然，硬件上的「硬傷」也是可以通過算法調(diào)優(yōu)來解決，這就考驗(yàn)的是廠商的軟硬件綜合能力。

比如激光雷達(dá)的一些典型問題如：

• 拖尾：激光雷達(dá)脈沖打到前面物體的邊緣時，就有可能出現(xiàn)部分激光脈沖打到后面物體上，導(dǎo)致測距不準(zhǔn)或者陷入迷茫。

• 盲區(qū)「吸點(diǎn)」：激光雷達(dá)探測近距離物體時出現(xiàn)的測距不準(zhǔn)問題被稱為「吸點(diǎn)」。

• 高反「鬼影」：對于高反射率物體，進(jìn)入到激光雷達(dá)視場及測距范圍后，輸出的點(diǎn)云除了在真實(shí)位置有成像以外，還容易在其它位置形成一個形狀、大小類似的成像，而這個虛假的成像被稱為「鬼影」。

• 高反「膨脹」：指激光掃描高反射率物體后，輸出的點(diǎn)云會向四周擴(kuò)散，看起來就像「膨脹」了一樣。

• 空洞：對于近處低矮障礙物，激光雷達(dá)由遠(yuǎn)及近靠近過程中，出現(xiàn)的點(diǎn)云時有時無的丟失現(xiàn)象被稱為「空洞」。

• 對射干擾：不同激光雷達(dá)之間如果靠得太近，不同雷達(dá)發(fā)射和接受脈沖容易被混淆，導(dǎo)致點(diǎn)云出現(xiàn)噪點(diǎn)。

……

以上的很多問題，在 ET7 的這顆激光雷達(dá)也同樣存在，但因?yàn)檫@顆激光雷達(dá)采用了 1550nm 激光器，所以在某些問題上表現(xiàn)更優(yōu)，而且通過蔚來和 Innovusion 的長時間測試和聯(lián)調(diào)，大部分問題得以將負(fù)面影響降到最低。

07-10000 臺下線，完成產(chǎn)能爬坡

激光雷達(dá)從開發(fā)到量產(chǎn)，是一個工業(yè)化的過程。

激光雷達(dá)是一個非常復(fù)雜的器件，里面有上百個零部件，電路有幾百個芯片和其他的元器件，生產(chǎn)需要強(qiáng)大供應(yīng)鏈和工廠產(chǎn)線。而且還要保證生產(chǎn)一臺、一萬臺、一百萬臺甚至幾百萬臺的一致性、可靠性都沒有問題。蔚來和 Innovusion 的工業(yè)化團(tuán)隊(duì)合作起來克服了這些難關(guān)。

生產(chǎn)線方面，Innovusion 與業(yè)界知名的均勝普瑞合作，在 2021 年建成了全工業(yè)化的高性能激光雷達(dá)產(chǎn)線，年產(chǎn)能可達(dá) 10 萬臺。

2022 年 3 月 28 日，蔚來 ET7 開啟交付。經(jīng)過后續(xù)的自動駕駛功能包更新，這款車上基于激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了 ACC（自適應(yīng)巡航控制） 和 LCC（車道居中控制）功能的量產(chǎn)。此外，更高級別的領(lǐng)航輔助駕駛功能 NOP+ 將會在今年三季度開放使用。

而往后走，蔚來 NAD 的相關(guān)功能也將逐步開放，激光雷達(dá)將在其中擔(dān)綱更重要的角色。

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