“蔚来、小鹏、华为都在搞，小白也能看懂的激光雷达技术扫盲！”

你好，我是电动侦探！ 随着上海车展出现et7、小鹏p5、极狐阿尔法S等车型，自动驾驶再次成为车展“迎接未来”主题的话题点。 而且，面向城市的3种高级驾驶辅助车无一例外都搭载了我们眼中“传说”悠久的激光雷达。 这次侦探会带出这个爱恨的激光雷达，从原理到应用场景，用最浅显的方法捋一捋它的前世今生。

激光雷达安全吗？

其实，激光雷达和我们熟知的倒车雷达，物理原理是相通的。 所有都是电磁波发射、反射，通过计算时间差得到环境和障碍物的距离新闻。

汽车品牌之所以拼命冒激光雷达，正好涵盖了照相机和毫米波雷达的缺点。 激光雷达的探测距离远，受环境变化的影响小，而且精度高到可以用发射的电磁波描绘周围环境的3d图像。 但是，激光雷达从概念到装甲车并不顺利。

从大蘑菇到豆腐皮

早期对专业激光雷达的认识，从谷歌这个自动驾驶开发用的小萌车开始，头上的“大蘑菇”就是激光雷达的一种——机械式激光雷达。 原理和看潜水艇和战舰的雷达扫描仪一样，用快速的旋转实时扫描周围3、60°的环境新闻。 所以机械旋转式激光雷达的优点很明显。 视野非常广阔！

但是，谁将来想在自己的屋顶上种大蘑菇呢？ 很难看吧！ 不仅如此，旋转扫描的激光雷达还涉及机械结构之间的相互运动，在一定程度上影响了激光雷达的可靠性和采用寿命。 因此，量产车对激光雷达的需求应运而生:

1、缩小体积，不要太明显。 否则，会影响车辆的美观；

2、减少机械结构的参与，扩大招聘环境和耐久性。

你小时候上课时有没有用小镜头吓过老师？ 如你所知，电磁波会反射。 那么，固定发送源，不旋转，而通过发送路径“旋转跳跃”电磁波可以吗？ 于是，混合激光雷达进入了汽车制造商的心。 混合激光雷达的内部有mems检流计反射镜，通过驱动电路，mems检流计反射镜会产生高频的振子，但由于激光光源是固定的，照射到检流计反射镜上的电磁波会因检流计反射镜的旋转而快速地滑动透镜前方的环境

说白了，混合激光雷达的激光源就像太阳，mems检流计镜是你手里的小透镜，黑板和老师是被测量物，你用手(伺服电机)疯狂地移动小透镜，老师和黑色

可以看出，混合激光雷达不旋转大规模机械，可以使体积更小，可靠性也有了一定程度的提高。 让我们看看成品。 年奥迪发布了新一代的a8。 这也是混合激光雷达首次搭载在量产车上，被配置在车牌下。 虽然从外面看不到激光雷达的旋转动作，但它提供了水平视角145°、80米的比较有效的探测距离。

混合激光雷达，里面还有伺服马达，能进一步减少机械运动吗？ 是的，可以。 全固态激光雷达，其中“固态”是指内部结构全部固定，机械运动完全不存在。 目前，实现全固态有两种方法，一种是光学相控阵( opa )，另一种是闪存。

首先，我们来谈谈相控阵。 如果你是军迷的话，应该对相控阵不太了解。 既然机械结构不动，我就改变了电磁波本身！ 水波与光的双缝实验在物理课上也说过吧。 简单地说，利用波浪干涉的特征，通过间隙后会向某个方向变强，向其他方向变弱。 相控阵激光雷达也利用这一基础原理，制作了许多导管排列在阵列上，激光光源通过导管阵列后，发生多重狭缝干涉，产生方向性增强的光束。 此时，只要调节激光光源的波长和相位，即可获得激光扫描的效果。

flash激光雷达的原理类似于我们熟知的照相机。 直接用激光光源向传感器发射平面，照射物体使其反射，记录各像素点的飞行时间，计算物体的距离和形状。 因此，flash激光雷达也被称为“面阵方案”，可以简单地理解为“激光3d摄像机”。

但是，相控阵和闪光灯在汽车行业的应用潜力尚未开发。 本来汽车的业务环境就多、复杂、恶劣，对探测距离也有很高的要求。 opa和flash要达到2 00米以上的比较有效的探测距离，并且控制价格，需要一步一步努力。

是否需要担心安全性？

很多人谈论“激光”的颜色变化，是因为激光经常与武器一起出现。 事实上，激光也是电磁波的一种，频率高于可见光范畴，加上激光切割、激光近视手术等名词，进一步加深了对激光的恐惧心理。

无视剂量谈毒性，都是耍流氓。 事实上，完全不用担心车载激光雷达的安全性。 从国际电工委员会ice对激光设备安全等级的划分来看，class1级要求“无生物危害，无需特殊管理”，符合该等级的费品有激光鞭、dvd播放器等。 另外，激光雷达的波长通常在850nm以上，也是为了避开可见光波段。 市面上的车载激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长，小鹏p5为前者，将来et7为后者。 综合波长、功率、照射时间等因素，车载激光雷达的安全等级要求也是class1，目前还没有厂家敢在量产车上挑战人眼安全。

也就是说，现阶段我们看到的这些激光雷达车，都很安全。 比较而言，1550nm的波长在电磁波到达视网膜之前被晶状体完全吸收，对视力没有太大损伤。 因此，来到et7的激光雷达可以使用更高的功率获得更远的探测距离。 这与我接下来要讲的激光雷达的性能指标有关。

如何理解这些参数[/s2/]

将来会看到很多“线程”这个词，可以认为这是电磁波束的数量。 单线激光雷达只有一个激光发射器和接收器，无论是机械旋转还是检流计反射镜旋转，最终投射的都是一条线。 多线激光雷达是目前主机厂的共同选择，投射多条平行线，制作出副本更丰富的“雷达图像”。

很明显，线程越多，激光雷达眼中的世界细节就越多。 这是因为，随着被测量物体的距离越远，照射到物体上的激光扫描线的间隔越大。 大家晚上不是要用手电筒吗？ 照射得越远的光点越小，亮度越低。

然而，这意味着线程数增加，发送源和接收机的数量增加，这个价格肯定会水涨船高。 因此，制造商也必须根据本公司产品的激光雷达的采用场景合理规划线程数量。 以华为的中长距离激光雷达为例，为96个线程，10%的反射率可达到150米的探测距离，且具有120°的水平视角和25°的垂直视角，最适合城市场景。 再远一点，探测效果就会大大降低。

测距能力和视角结合线程来谈吧。 再举个例子，来到et7的激光雷达具有相当于300个线程、120°水平视角、500米最远的探测距离。 要获得500米最远距离的探测距离，300个等效线程的贡献很大，线程数越多，才能维持远距离的扫描密度。 然后，需要注意“等价”这个词。 et7的激光雷达很可能通过检流计反射镜的极高频偏转实现了更高的扫描次数，一个发射机可以实现机械激光雷达三个或五个发射机的效果。 因为它附有“等价”一词。

另外，et7激光雷达的功率必须更高，以满足大视场、长距离两种条件下的角分辨率和点云密度。 虽然前面提到了1550nm波长的安全性，但除此之外，该波段的透射性更强，不易受到烟雾等恶劣环境的影响。 在我看来，et7上的激光雷达想以120°的水平视角支持车辆的城市自动驾驶，同时让这种激光雷达承受高速下的远距离探测诉求，所以等效300线程、120°的水平视角、500米的探测距离是不可缺少的。 即使用更少的发射器满足线程诉求，也不容易压低价格。

视角fov，制造商总是爱普及水平参数。 因为虽然数字大且漂亮，但只有水平+垂直才能真正描绘激光雷达的可视范围。 机械式激光雷达是蘑菇头，能够完美地达到水平视角360°。 缩小体积成为混合激光雷达后，现在很多厂商都在120°以下(当然激光雷达的功能定位也必须配合)。 在这里试着搬出华为，你会看到现在已经搭载在车上的96线的中长距离激光雷达。 fov参数为120°水平+25°垂直，但亮点不在此处。 普遍的激光雷达线束分布越接近画面中央越密，越接近画面边缘越薄，但华为线束可以均匀分布。 这大大降低了后端感知算法的难度。

总结。总结

不可否认，未来两年将处于激光雷达大量装甲车以及多条技术路线共同快速发展的时期。 面对制造商的参数化轰炸，必须避免陷入“参数化理论”的危险。 由于激光雷达还会经历一段时间的价格沉淀，机械激光雷达落后，固体激光雷达必然先进，各种技术路线都找到了自己的应用行业，不一定在汽车上。 自动驾驶行业，车载激光雷达必须结合参数和应用场景进行考虑。 它不是独立的存在，它与整车传感器方案、定位、算法计算力等一起为未来的移动服务。