整理 | 馬一龍

編輯 | 德新

到 2022 年 6 月份，蔚來(lái)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(wàn)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(wàn)公里，這些數(shù)據(jù)的背后是蔚來(lái)輔助駕駛逐漸走向成熟。

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

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

ET7 上共配備了 33 個(gè)高性能感知硬件，其中包括 1 個(gè)超遠(yuǎn)距高精度激光雷達(dá)，7 個(gè) 800 萬(wàn)像素高清攝像頭、4 個(gè) 300 萬(wàn)像素高感光環(huán)視專用攝像頭、1 個(gè)增強(qiáng)主駕感知、5 個(gè)毫米波雷達(dá)、12 個(gè)超聲波傳感器、2 個(gè)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(lái)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(cè)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(tái)的下線，預(yù)估裝車量在 5000 臺(tái)以上。

01-為什么自動(dòng)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(chǎng)景感知上有優(yōu)勢(shì)。

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

又比如對(duì)道路遺落物（如透明塑料袋）的檢測(cè)，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(cè)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(duì)傳感器被臟污的挑戰(zhàn)時(shí)，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(duì)極端情況，蔚來(lái)也有自己的算法，用來(lái)判斷臟污是否會(huì)影響激光雷達(dá)的感知效果，如果會(huì)，系統(tǒng)將告知用戶使用激光雷達(dá)清潔套裝對(duì)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(hào)處理及點(diǎn)云生成部分。

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

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

03-純視覺(jué) VS. 多傳感器融合，蔚來(lái)堅(jiān)定上激光雷達(dá)

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

蔚來(lái)智能硬件副總裁白劍表示：靠著攝像頭來(lái)做自動(dòng)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(gè)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(gè)真人；攝像頭會(huì)識(shí)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(shí)可變的，它的聚焦功能是非常強(qiáng)大的，需要的時(shí)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(jué)技術(shù)去做輔助駕駛或者自動(dòng)駕駛，有點(diǎn)像小學(xué)六年級(jí)的學(xué)生和一個(gè)大學(xué)生同場(chǎng)競(jìng)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(gè)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(lái)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(cè)距離：500 米（不加任何定語(yǔ)情況下）。

激光器用的是 1550nm 型號(hào)，支持大功率的發(fā)射，才讓其探測(cè)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(gè)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(cè)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(lái)的基本工作原理，這里要引入一個(gè)概念：反射率。

障礙物的反射有一個(gè)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(lái)，反射率為 10%，如果有 90 分能反射回來(lái)，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(jiàn)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(cè) 200 米，有的探測(cè) 150 米。蔚來(lái) 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(guò)激光雷達(dá)的圖像每個(gè)點(diǎn)都帶有深度信息，是 3D 圖像。

要識(shí)別一個(gè)物體，那么這個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)點(diǎn)去照在他身上，去描述這個(gè)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(gè)，豎向有 9 個(gè)，有 54 個(gè)點(diǎn)，這個(gè)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(gè)「定睛凝視」的功能。

通俗理解就是當(dāng)我們想看一個(gè)物體看得很清楚的時(shí)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(gè)小的范圍內(nèi)。

具體到參數(shù)上，這個(gè)「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(gè) 120 度的水平視場(chǎng)里，這款激光雷達(dá)會(huì)對(duì)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(huì)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(píng)估，這里要引入一個(gè)概念 POD，探測(cè)概率。

一束激光打到障礙物上然后反射回來(lái)，不是每一個(gè)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(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定度都有關(guān)系。比如說(shuō)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)打出去掃描障礙物，只有九萬(wàn)個(gè)點(diǎn)回來(lái)，這就是 90% 的探測(cè)概率（POD）。

基本上，POD 值越高，實(shí)際所得的點(diǎn)云就越多，對(duì)同一個(gè)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(lái)說(shuō)是很領(lǐng)先的。

05-聯(lián)合開(kāi)發(fā)：激光雷達(dá)供應(yīng)新模式

蔚來(lái) 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(shí)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(kāi)發(fā)好以后，交給主機(jī)廠，然后進(jìn)行上車的布置、測(cè)試、驗(yàn)收，如果驗(yàn)收通過(guò)就開(kāi)始量產(chǎn)。

這樣一種模式的問(wèn)題在于：

第一，從時(shí)間維度上講，整個(gè)開(kāi)發(fā)時(shí)間很長(zhǎng)，因?yàn)?Tier 1 自己開(kāi)發(fā)需要一兩年甚至兩三年的時(shí)間，開(kāi)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(shí)間。

第二，Tier 1 開(kāi)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(méi)有時(shí)間，也沒(méi)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(lái)和 Innovusion 走的是聯(lián)合開(kāi)發(fā)的模式。

Innovusion 本身在車規(guī)級(jí)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(lái)一開(kāi)始就強(qiáng)調(diào)全棧自研，強(qiáng)調(diào)正向開(kāi)發(fā)，自研是蔚來(lái)的強(qiáng)項(xiàng)。

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

好處顯而易見(jiàn)：

第一，開(kāi)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(shí)間，開(kāi)發(fā)效率很高。

第二，可以把兩家優(yōu)勢(shì)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(kāi)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(lái)智能硬件副總裁白劍透露，蔚來(lái)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(lái)給出的方案。

正是得益于雙方聯(lián)合開(kāi)發(fā)，合作推進(jìn)激光雷達(dá)的量產(chǎn)上車，所以 ET7 在整個(gè)空氣動(dòng)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(gè)凸起，也沒(méi)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(gè)零部件，包括激光雷達(dá)要想上車，都要經(jīng)過(guò)九九八十一難。

需要滿足車規(guī)級(jí)的各種要求。

其中包括但不限于：

沖擊測(cè)試。沖擊測(cè)試是模擬用車過(guò)程中的各種極端用車場(chǎng)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(gè) G 的加速度下進(jìn)行沖擊會(huì)不會(huì)損壞，這對(duì)于激光雷達(dá)是很大的考驗(yàn)。

冷熱測(cè)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(cè)試是不可少的，有些時(shí)候還要進(jìn)行交替，冷熱交替的沖擊。

除了冷熱測(cè)試，還要做高溫耐久測(cè)試、光照測(cè)試等等。

激光雷達(dá)還有獨(dú)特的測(cè)試項(xiàng)目。比如說(shuō)強(qiáng)光，太陽(yáng)光中也有紅外線，會(huì)對(duì)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(cè)試通過(guò)才能量產(chǎn)上車。

這些所有測(cè)試，在過(guò)去的兩年里，蔚來(lái)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(gè)完全穩(wěn)定的傳感器？有了激光雷達(dá)的自動(dòng)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(wèn)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(guò)算法調(diào)優(yōu)來(lái)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(wèn)題如：

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

• 盲區(qū)「吸點(diǎn)」：激光雷達(dá)探測(cè)近距離物體時(shí)出現(xiàn)的測(cè)距不準(zhǔn)問(wèn)題被稱為「吸點(diǎn)」。

• 高反「鬼影」：對(duì)于高反射率物體，進(jìn)入到激光雷達(dá)視場(chǎng)及測(cè)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(gè)形狀、大小類似的成像，而這個(gè)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(huì)向四周擴(kuò)散，看起來(lái)就像「膨脹」了一樣。

• 空洞：對(duì)于近處低矮障礙物，激光雷達(dá)由遠(yuǎn)及近靠近過(guò)程中，出現(xiàn)的點(diǎn)云時(shí)有時(shí)無(wú)的丟失現(xiàn)象被稱為「空洞」。

• 對(duì)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(wèn)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(wèn)題上表現(xiàn)更優(yōu)，而且通過(guò)蔚來(lái)和 Innovusion 的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試和聯(lián)調(diào)，大部分問(wèn)題得以將負(fù)面影響降到最低。

07-10000 臺(tái)下線，完成產(chǎn)能爬坡

激光雷達(dá)從開(kāi)發(fā)到量產(chǎn)，是一個(gè)工業(yè)化的過(guò)程。

激光雷達(dá)是一個(gè)非常復(fù)雜的器件，里面有上百個(gè)零部件，電路有幾百個(gè)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(tái)、一萬(wàn)臺(tái)、一百萬(wàn)臺(tái)甚至幾百萬(wàn)臺(tái)的一致性、可靠性都沒(méi)有問(wèn)題。蔚來(lái)和 Innovusion 的工業(yè)化團(tuán)隊(duì)合作起來(lái)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(wàn)臺(tái)。

2022 年 3 月 28 日，蔚來(lái) ET7 開(kāi)啟交付。經(jīng)過(guò)后續(xù)的自動(dòng)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(jí)別的領(lǐng)航輔助駕駛功能 NOP+ 將會(huì)在今年三季度開(kāi)放使用。

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

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