【有車以后 技術(shù)】時間回到2021年年初的NIO DAY 2020，蔚來首款中大型純電轎車——ET7首發(fā)亮相。而最矚目，同時也最具爭議的設計，自然是ET7車頂?shù)摹安t望塔”式激光雷達以及“小牛角”。

而僅過去一年有余，2022年激光雷達便紛紛上車，車頂?shù)摹安t望塔”也成為當下蔚來新車的標志性設計之一。作為首批搭載激光雷達的車型，蔚來ET7的激光雷達背負著沉重的額使命，其實力自然也不容小覷。數(shù)據(jù)顯示，截止近日，蔚來用戶使用NIO PILOT輔助駕駛行駛的總里程已經(jīng)達到4.4億公里，其中使用領(lǐng)航輔助NOP的用戶累計里程已達1.67億公里。今天就讓我們一起來深入研究一番，看看蔚來ET7的激光雷達究竟有多牛？

  什么是激光雷達？

在探索蔚來ET7的激光雷達之前，我們不妨先來看一下什么是激光雷達。如今智能電動汽車上搭載的激光雷達，多為LiDAR（Light Detection And Ranging），它包括一個單束窄帶激光器和一個接收系統(tǒng)。激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器通過測量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時間，計算出車輛與反射物之間的距離。

激光雷達發(fā)射并接受若干光脈沖，通過計算自身與周圍障礙物之間的距離，輸出三維空間數(shù)據(jù)。

  為什么要選擇激光雷達？

先說結(jié)論：激光雷達能讓整車感知能力實現(xiàn)質(zhì)的飛躍 ，對于提升自動駕駛/自動輔助駕駛的安全性具有極大價值。

在目前的自動駕駛感知方案中，攝像頭與毫米波雷達的組合較為成熟，中高端車型已經(jīng)普遍配裝。不過在當前技術(shù)條件下，攝像頭+毫米波雷達的方案在面對強光、隧道逆光、黑夜、未經(jīng)算法訓練的物體等場景下難以可靠識別障礙物。

此外，目前攝像頭、甚至多目攝像頭，配合視覺算法，依然較難提供自動駕駛感知層面至關(guān)重要的深度信息，目標物體越遠，深度信息精度越低。

而激光雷達通過收集反射光脈沖，輸出三維空間數(shù)據(jù)，并為視覺傳感器提供可靠的深度信息，整體傳感器達到互為冗余，達到整車感知的升維，提升感知的可靠性。車輛可有效識別路面凸起、井蓋缺失、拋灑物、大型靜止障礙物等目前攝像頭難以識別的目標。

比如在隧道行駛即將駛出時，攝像頭的世界里，隧道的盡頭是白光，較強的對比度無論是人眼還是攝像頭都已經(jīng)無法清晰辨別物體，進而存在識別偏差的可能。而激光雷達則完全不存在這個問題，隧道里和隧道盡頭的所有物體都能清晰地展現(xiàn)在激光雷達里，安全性大大提升。

又比如公路上飄動的塑料袋，對于人眼來說可以輕易識別，對行車幾乎無影響，然而對于攝像頭而言，它很難判斷那是一個塑料袋還是一塊石頭或者是其它什么物體，然后就做出相應動作，進而有可能產(chǎn)生其他不必要的危險。而激光雷達由于具備3D能力，因此在距離很遠的地方就能夠判斷出它是一個很輕很薄的物體，對行車幾乎無影響，甚至可以直接識別那是一個塑料袋。

  Aquila蔚來超感系統(tǒng)為ET7賦能

蔚來ET7搭載Aquila蔚來超感系統(tǒng)，配備33個高性能感知硬件，除了車頂?shù)?個超遠距高精度激光雷達外，還配有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個增強主駕感知、5個毫米波雷達、12個超聲波傳感器、2個高精度定位單元和V2X車路協(xié)同系統(tǒng)。

而蔚來ET7搭載的超遠距高精度激光雷達則來自Innovusion，最遠探測距離達500米，10%反射率下探測距離達250米，擁有120°超廣水平視角和0.06°*0.06°超高分辨率，同時是全球首款實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的1550nm激光雷達。而據(jù)蔚來介紹，這顆激光雷達有以下幾個亮點。

  波長1550nm：看得更清更遠，不傷眼

提起激光，想必很多人第一時間想到的一定是激光不能直射眼睛，否則會產(chǎn)生不可逆的損傷。通常人眼可見光波長范圍為380nm～760nm，而1550nm激光則遠超人眼識別范圍，因此無法在人眼視網(wǎng)膜上聚焦成點，且在通過眼球的過程中大部分都會被水吸收，因此幾乎不會對人眼造成傷害。也正是如此，具有更好人眼安全性的1550nm激光雷達可允許輸出更高功率，實現(xiàn)更遠探測距離。

此外，1550nm波長激光抗干擾能力強、光束準直度更好、光源亮度高，這幾個優(yōu)點也讓激光的發(fā)射和接收更高效，可以實現(xiàn)更精細的物體識別。

  看得遠：可更早發(fā)現(xiàn)障礙物

蔚來ET7激光雷達最遠探測距離可達500米，而在10%反射率標準下的探測距離，可達250米，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

新的《道路交通安全違法行為記分管理辦法》已于2022年4月1日正式實行，其中有一條新規(guī)引起廣泛關(guān)注，即在高速或者城市快速路上，超速20%以內(nèi)不扣分。因此，在車流密度允許的情況下，部分高速公路將出現(xiàn)車速達140km/h的車輛。

更快的車速要求車輛具備更遠的探測距離：當前方出現(xiàn)危險物體，車輛需要緊急剎停時，車速越高需要的剎停距離越長。因此更長的探測距離，有助于在高速行駛時，更早地發(fā)現(xiàn)險情，更早地采取制動，避免事故傷害。

  看得清：“定睛凝視”成就圖像級激光雷達

要知道，激光雷達工作原理的本質(zhì)在于光脈沖打在物體上所反射回來的點陣列，結(jié)合算法判斷物體種類和狀態(tài)，隨后進行相應的動作判斷。而隨著物體距離激光雷達距離的拉大，點陣列的識別和算法就顯得愈發(fā)重要。舉個例子，距離200米開外的物體，每0.01°的角分辨率變化，相鄰的兩個點距離約在3.5cm。以0.1°角分辨率的激光雷達為例，其接收到的相鄰兩點間隔35cm，對于行人、自行車、摩托車這樣的目標物體，點云過于稀疏，對于算法挑戰(zhàn)極大。

為了解決這一問題，蔚來ET7的激光雷達具備“定睛凝視”功能，可在行車關(guān)鍵視野區(qū)域產(chǎn)生角分辨率高達0.06°*0.06°的高密度點云，將該區(qū)域的目標看得更清晰。ET7激光雷達的定睛凝視功能范圍為25°H（橫向）*9.6°V（縱向）。在前方50m處，該區(qū)域覆蓋范圍：橫向覆蓋達10條車道，縱向覆蓋大于一層樓高度，可充分覆蓋前方行車區(qū)域。

值得一提的是，蔚來ET7激光雷達“定睛凝視”區(qū)域策略性選擇加密關(guān)鍵區(qū)域，而非全局鋪滿點，可根據(jù)需要隨時讓任意區(qū)域分辨率高起來。避免占用不必要的計算資源，增加功耗、帶寬等，提升數(shù)據(jù)利用的有效性，減輕算法壓力，更利于整車感知系統(tǒng)運行，真正實現(xiàn)“把“點”用在刀刃上”。

  看得穩(wěn)：感知更精確，行車更安全

這里要先介紹一個專業(yè)詞匯：POD，即探測概率Probability of Dectection，一般為超過連續(xù)100幀發(fā)射的激光束數(shù)量（即理論點數(shù)量）與被探測到的激光束數(shù)量（即有效點數(shù)量）的比值。POD體現(xiàn)出激光雷達接收返回點數(shù)的能力和穩(wěn)定性，是反應激光雷達性能的一項重要指標。

那么蔚來的POD表現(xiàn)如何呢？數(shù)據(jù)顯示，感知250m處10%反射率物體的探測概率超過90%，行業(yè)領(lǐng)先。而更高的POD，意味著可以讓車輛更清晰明確地感知到目標物體，減輕算法壓力，實現(xiàn)更遠的有效感知距離，提升自動駕駛系統(tǒng)整體的安全性。

  Design for AD：科技與美的完美融合

正如文章開頭所說，蔚來ET7車頂瞭望塔設計在發(fā)布之初引發(fā)了不小的爭議，雖然它的位置保證了傳感器開闊的視野，但也對整車造型以及空氣動力學性能提出了更高的挑戰(zhàn)。工程團隊與設計團隊反復試驗和打磨，充分考慮了空氣動力學（風阻）、整車安全、熱管理、防水、空間等多個環(huán)節(jié)，對殼體線型及圓角進行大量模擬分析及優(yōu)化驗證，尋找最優(yōu)參數(shù)，給用戶提供更好的感官體驗。

最終，瞭望塔式造型與原始方案（無LiDAR）相比，風噪僅增加0.8db，風阻系數(shù)僅增加0.002，最終創(chuàng)造 0.208超低風阻系數(shù)，位列全球量產(chǎn)車風阻系數(shù)前二。而剛剛發(fā)布的蔚來ES7，“瞭望塔”結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，對于設計的影響更小，我們也期待蔚來在未來能夠有新的突破，讓科技和美能夠更好地融合。