激光雷达的正确使用方法 2

2）选择合适的安装位置与数量

目前，激光雷达上装的具体位置存在很大的差异，比如车顶上方、车前灯两侧、车尾等。那具体装在哪个位置合适以及装多少颗？如何做设备的后期维护？这些问题都是要考量的。

第一，一定程度上保证整体美观度。 美观的整体外形设计与产品自身的造型是首要的考虑因素。

激光雷达前装量产的首要条件，一定是要保证车辆的外观设计。某L4自动驾驶企业产品经理凭借其多年在主机厂的从业经验说道：“主机厂地位很强势，对造型的要求也很高，激光雷达安装的位置是由设计部和研发部协商的结果。”

除了保证车辆的整体外观设计外，由于每款激光雷达产品的造型不同，致使可供安装的位置也有不同。这位产品经理继续说道：“每家激光雷达厂商的产品形状、大小都是不同的，比如速腾的M1安装在前挡风玻璃上方会更好。但如果前挡风玻璃上方没有相应的域控制器的话，那这个位置也不允许安装，或许会安放在车前灯下方两侧。”

从现存的激光雷达上装情况来看，安装在车顶上方的激光雷达，其形状普遍具备长而扁的特征，这类形状更适合安装在车前挡上方，比如Luminar Iris这款产品体积足够小，更易于集成在车前挡上方。安装在车前灯两侧或者保险杠中部的激光雷达，体积相对较大（尤其是高度较高），比如大疆的HAP，若是安装在车前挡上方，容易破坏车辆整体的美观度，所以更适合安装在车前灯两侧。

表：部分激光雷达的代表车型和安装位置

激光雷达产品	代表车型（安装位置）
Luminar（Iris）	上汽R7（车前挡上方）
大疆（HAP）	小鹏P5（车前灯两侧下方各1个）
图达通（猎鹰）	蔚来ET7（车前挡上方）
华为（96线中长距）	极狐阿尔法（保险杠的中部以及两侧各1个）
速腾聚创（M1）	小鹏G9（车前灯两侧下方各1个）
资料来源：公开信息整理

第二，不同位置实现不同功能。 从功能的角度来说，安装在车前挡上方位置可以兼做感知和定位，而车前灯下方两侧的位置则更适合感知功能。

智加科技中国首席科学家崔迪潇解释道：“装在什么位置，具体是看做什么功能。如果是要做感知，放在车前灯下方两侧位置更合适。如果是做定位，放在车前挡最上面会更好。

放在最上面的激光雷达会看得更高更远，但这是一个相对的概念，取决于算法的需求。例如感知算法通常更关注路面上的动态交通参与者，某些定位算法更关注路面之外的建筑物，两类算法的要求可以通过激光的不同安装来分别满足。”

探维科技品牌总监张立辰继续补充道：“激光雷达安装在车前灯下方的位置，主要功能是补充或辅助性避障，但下方的位置存在无法避免的盲区问题。而上方的位置可以是感知功能也可以是定位功能，但定位功能需要360°的信息，单颗半固态激光雷达必然不能实现定位功能。”

结合两位专家的观点，笔者认为，激光雷达放在下方的话，两颗激光雷达覆盖的感知范围也较大，其感知功能相对较强，可以更适合多变、复杂的城区场景；而放在上方的话，普遍是单颗激光雷达，市场上的普遍水平视场角在120°，可覆盖的感知范围必然不会比下方广，但上方的激光雷达产品主要是1550nm的远距离产品（比如Luminar的Iris或者图达通的猎鹰），视线能看得更远，更适合高速场景。

第三，场景需求决定安装数量。 安装激光雷达的数量取决于需要满足的感知范围和场景功能。

越来越多的车辆开始上装激光雷达，有些车辆甚至多达4颗，那一辆自动驾驶车辆上到底需要安装多少颗激光雷达？对此，智加科技中国首席科学家崔迪潇解释道：“因为激光雷达自身的原理特性，所以导致了它无法做到所有的功能。那么单个激光雷达在使用过程中无法实现多个功能，只有通过多个激光雷达才可以把自动驾驶车辆需要的功能全部覆盖。这也就是为什么高阶的自动驾驶功能需要装这么多的激光雷达，甚至有些堆了四个激光雷达。”

从这一点上，笔者也在思考：是不是装的越多越好？而在这种趋势下，会不会引起激光雷达数量的军备竞赛？均胜电子副总裁郭继舜解释道：“在成本允许的前提下，安装激光雷达必然能够提升系统稳定性和自动驾驶的安全性，至于装多少颗，主要取决于需要增加的具体功能。至于军备竞赛的说法，现阶段远远还没有来临。哪怕军备竞赛真的到来，规模化也会带来成本的下降。”

总的来说，一款激光雷达无论装在车前后四角还是车顶，单颗激光雷达都无法满足车辆安全行驶的要求。出于这点考虑，市场上大部分中短距离激光雷达都是安装2个及以上，以求获得更广的视野范围，并且主要是前向方向。

对此，某L4自动驾驶公司资深从业者解释道：“大家都在做前装量产，所以才尽可能抛弃机械式激光雷达，而做一些内嵌式的激光雷达。但是内嵌式的激光雷达水平视场角必然不会达到360°，比如大疆的HAP和速腾的M1，水平视场角都为120°，相对机械式的激光雷达来说，它们的视场角很小，所以使得车辆需要装多个激光雷达。”

第四，做好后期维护。 从后期的维护角度来说，安装在不同位置实现清洗、防撞、热管理等功能的难易度不同。

安装在上方，好处是易清洗、防撞，但不易做热管理。装在车灯下方的位置的话，最大的缺点是容易被撞，一旦被撞设备几乎无法维修，而更换的成本会很高。也有一些车企选择装在车灯附近的进气格栅内，总体来看，这是最不理想的位置，容易被撞，还不容易清洗。

图：部分车型中进气格栅的安装位置

（图片来源：公开信息）

3）优化工作时间、降低功耗，提升设备耐久性

上文中也提到了激光雷达的耐久性问题比较突出，但可以从优化工作时间与降低功耗两个角度，提升激光雷达的耐久性，减少维修和更换的成本。

首先，对于乘用车来说，可以在非工作时间内让设备“休息”，提升设备的耐久性。

某自动驾驶初创企业产品经理说道：“商用车的激光雷达使用寿命相对乘用车来说会更短，因为工作时长的原因，激光雷达需要始终保持运行状态。但乘用车并不需要24小时全天候的工作，可以有效地降低激光雷达使用时间，在某个不需要激光雷达场景的条件下，可以适当的关闭激光雷达，通过电源管理的方式，实现使用时间的优化。”

其次，从软硬件两个角度，降低激光雷达的功耗问题。

从硬件的角度来看，探维科技品牌总监张立辰告诉《九章智驾》：“后装市场的话，通过改善外壳材质、颜色、体积、或加装排热风扇的方式，改善功耗问题；前装市场的话，主要依靠主机厂或者tier 1去设计激光雷达产品的体积和安装位置，从而改善功耗问题。”

从软件的角度来看，某传感器行业专家提道：“可以通过优化芯片架构、优化算法的方式降低功耗。”

优化工作时间和降低功耗是提升激光雷达耐久性的最基础的方式，除此以外，热管理功能也会是提升功耗的一种方式，但热管理主要是针对极端环境而言，并不是一个共性问题。

4）提高不同场景下的数据采集效率

提高激光雷达的数据采集效率，减少重复区域内的数据采集工作，关注更有价值的数据。

某自动驾驶初创企业产品经理说道：“如果车辆一直在某一个相同区域内行驶，数据的重复度会比较高，无用的数据就会过多，最终只能得到重复累加的数据。相对于此，更应该搜集算法遇到问题时候的数据，比如在这前后十分钟或者五分钟的数据，这类稀缺的数据是对算法训练最有价值的数据。”

笔者认为能做到高效的数据采集，首先是场景的选择，比如高速场景下采用ROI功能，动态调整激光雷达的角分辨率，将感知区域集中在车辆前方，增加前方重点区域的点云密度；其次是激光雷达自身算法的优化，通过不断地数据积累，过滤掉工况下的重复信息。

5） 配合短距激光雷达会更好

笔者发现当前市场上新推出了多款短距激光雷达，从市场上现已公布的一些产品数据来看，短距激光雷达覆盖了各种不同的扫描技术路线，包括MMT、Flash、机械式，主要的特点是测距相对较短，一般为50米范围以内。

这不禁让笔者产生了一个思考，为何需要短距激光雷达？在如此短的距离内，短距激光雷达的主要优势是什么？

表：部分短距激光雷达产品信息整理

性能参数	激光雷达供应商/产品名
Cepton-Nova	XenomatiX-短距
激光光源	905nm
扫描方式	MMT
探测距离	30米@10%反射率
FOV	120°*90°
角分辨率	0.3°*0.3°
点云密度	—
功率	＜3.5W
点频	—
资料来源：公开信息整理

图：QT128探测动态运动的乒乓球

(图片来源：https://mp.weixin.qq.com/s/ciV0BqYNgKahEfdXtQjHeA)

智加科技中国首席科学家崔迪潇介绍说：“短距激光雷达的使用与场景有一定相关性，主要是用于相对低速的环境下。要实现高阶的自动驾驶功能，就必须依靠更多种类的激光雷达。

有些场景下可能只有两层冗余，这必然不能满足高阶自动驾驶的冗余需求，所以才会有了短距激光雷达。从功能上来说，短距激光雷达有效覆盖范围只有50米，所以它对定位不一定有用，只有补盲作用。”

除了激光雷达主要的探距功能外，短距激光雷达主要是起到了补盲雷达的作用，通常安装在车头、车前后四角、左右两侧等位置。

但如果只是补盲的话，为何不直接采用摄像头或者毫米波雷达？

某自动驾驶资深从业者解释道：“短距激光雷达功率相对较小，成本也会较低。比如在泊车环境下，单目摄像头的深度信息相对较弱，但通过短距的激光雷达可以补充这些深度信息，能帮助车辆获取与障碍物的距离信息，这是它的重要功能之一。”

综合来看，短距激光雷达具备低成本、低功率、宽视场角等特征。相比于长距激光雷达而言，短距激光雷达需要解决的并不是更远处的场景，而是近处的场景，比如在城区环境下，车辆往往只处于低速环境下，并不需要特别关心150米甚至200米以外的环境信息。

相比于其他传感器，短距激光雷达对于近处的补盲效果会更好，既弥补了毫米波对于金属的不够敏感，也弥补了视觉对于光照的影响，同时短距雷达的位置，一般也会覆盖摄像头的感知范围，可以实现多传感器的融合异构方案。

结语：

激光雷达前装量产后，使用过程中暴露出的问题也慢慢浮出水面。第一，统一的车规级标准是激光雷达亟须解决的首要问题；第二，在一些特定场景下，如雨雾雪等气候环境下或者重复性较高的场景下，激光雷达的使用效果会大打折扣；第三，激光雷达在使用层面，产品的耐久性和可靠性问题也很突出，无法覆盖产品承诺的生命周期；第四，激光雷达厂商的售后服务体系也尚未成熟，现有的售后服务水平很难满足行业后期的大规模量产；第五，未来的环境安全问题也值得重视，尤其是在激光相互对射的串扰与人眼安全两方面。

此外，笔者以一个使用者的角度总结了正确使用激光雷达的方法：第一，是需要选择合适的产品和激光雷达厂商，包括产品是否符合车规要求、激光雷达厂商是否具备完善的售后服务等；

第二，选择合适的安装位置与数量，包括安装在不同位置主要的影响因素、安装数量与场景和需要实现的功能之间的联系等；

第三，通过优化工作时间、降低功耗，从而提升产品耐久性，增加产品的生命周期；第四，通过动态调整角分辨率的方式，实现ROI功能，提高某些场景下的数据采集效率，比如高速场景下，可以重点关注车前方的行驶区域；第五，可以尝试安装短距激光雷达，其具备低成本、低功率、宽视场角等特征，同时可为车辆提供补盲的作用。

激光雷达使用过程中存在的问题可能不止上述5点，随着渗透率的逐步提升，相关问题也会慢慢呈现出来。但笔者相信，国内自动驾驶行业正在加快发展步伐，而激光雷达已成为高阶自动驾驶车辆必不可少的关键传感器之一。

参考文献

【1】深度|智能驾驶：激光雷达成为L3/L4焦点，自动驾驶显现千亿新蓝海

https://mp.weixin.qq.com/s/9RdwCG3qf9hE3X5wiiy_QA

【2】golang+webgl实践激光雷达(一)激光扫描仪基础知识

https://www.cnblogs.com/laofenmao/p/12052290.html

【3】激光雷达波长：905nm VS1550nm

https://www.cmpe360.com/p/120214

【4】激光对人眼的损伤分析，李强 何炳阳