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汽车圈最强产品经理交锋:激光雷达装在哪里最合理?

四位汽车 CEO,就激光雷达的安装位置和装载数量,在线上展开了一个圆桌讨论。

先看一下四人各自表达的不同观点:

理想汽车 CEO 李想在车顶上放一个,和在机盖或保险杠放两个,性能上没有任何区别,甚至头顶的单颗性能会更好。但是,在行人碰撞、维修成本、和震动控制(链接主车体)上,都是车顶是最优的。唯一的问题是,车顶激光雷达的造型会需要适应,因为太像机动战士-高达了。

集度汽车 CEO 夏一平还是有差别的,120 度的 FOV 和 180 度的 FOV 还是不一样的,解决的 conrner case 也不一样,所以在产品的能力上和体验上甚至是安全性还是有差别的。

小鹏汽车 CEO 何小鹏两颗激光雷达肯定从性能上远好于一颗的,将来城市 NGP鲁棒性中的就可以看到差异。实际上硬件配置只是代表一种潜力的可能性,最终是安全,成本,场景和能力的平衡,仍然是木桶效应而不是短跑逻辑。

威马汽车 CEO 沈晖无论数量还是位置,还是要看实际使用环境,威马 M7 通过头顶 1+两侧 2 的布局,水平视角覆盖范围达到了330°,更能照顾绝大数情况下的 corner case。这么看,也许3 颗才是当下感知水平和安全平衡的最优解,过少有盲区,过多无意义。

可以看出,参与这场圆桌讨论背后,各家推出的车型都是妥妥的「激光雷达玩家」,而这场圆桌讨论的导火线是集度汽车透露 SIMU Car 将在车辆的前机盖安装 2 颗激光雷达。

4 月 18 日,集度汽车放出了 SIMU Car 的预告图,图片只是聚焦在车辆的前机盖搭载两颗可伸缩的激光雷达。

关于激光雷达的装载位置一直存在争议,包括以蔚来 ET7、理想 L9、智己 L7 为首的车顶一派;以极弧 S、小鹏 G9 为首的保险杠一派,而集度是首家在前机盖安装激光雷达则自成一派。

那么,激光雷达究竟装在什么位置才是最合理,哪一派的观点更有论证?

01、上帝视角、井盖视角、行人视角?

事实上,早前如果说到车载激光雷达,多数人对它的印象必然是无人驾驶测试车顶上的大花盆,那便是机械式产品的典型形态之一。

但是,鉴于车企绝不会出售一款「头顶大钢铁大花盆」的消费级产品,那么他们对车规级激光雷达雷达的特殊要求也就变得直观和很好理解了:

体积稳定量产成本

后来便开始发展到混合固态激光雷达的量产,小鹏 G9、蔚来 ET7、理想 L9 等目前

市面上搭载激光雷达的车型都是这一类的代表。

两者最直观的区别在于视野范围差,机械式激光雷达可旋转,一般单颗布局即可满足全方位 360°的扫描需求。

而混合固态激光雷达不能转动,探测角度一般只有 120°,所以如果没有合理的布局,存在盲区视角的风险。

因此,关于这类混合固态激光雷达的布局,车企们也就开始了自由的发挥。

理想 L9

方案一:车顶(上帝视角)

站得高望得远看得广安全度高

这是车企选择将激光雷达装在车顶的逻辑。目前来看,认可这套方案的玩家并不少,包括智己、威马、哪吒、上汽飞凡都相信将激光雷达安装在车顶是现阶段最优的解决方案。

首先,将激光雷达安放在车顶,背后的逻辑其实跟哨兵楼一样,高度越高、对敌人起到防范的作用越高效,也就是车企想要达到「望得远」的效果。

目前量产的激光雷达在 10% 反射率目标物的情况下,普遍最远探测距离 100 米-150 米,此时如果将同一激光雷达安置在不同水平(车顶、前机盖、保险杠)的高度,面对复杂的路况,显然位置越高越有利于监视更远的道路情况,提前做好预判。

比如激光雷达在实际应用当中,安装的位置达到一定高度时,可以实现越过前车探测到前前车的情况。

其次就是「看得广」,现阶段搭载激光雷达的量产车型所采用的混合固态雷达的探测角度一般只有 120°,而如果要在车辆行驶的前进方向实现 180°,或者是全方位 360°扫描,部分车企会选择双/四颗激光雷达,或者其他硬件感知弥补剩下60°/240°视角。

威马 M7

比如威马 M7 除了在车顶安装一颗激光雷达之外,在车顶激光雷达两侧还加装了 2 颗800 万像素的摄像头,在车身两侧前翼子板的位置再加装了两颗激光雷达,累计扫描视角达到 360°。

另一部分车企则以车辆的最高位置,将单颗激光雷达发挥 120°扇形区域的最大有效化,理同越高越远的逻辑思维。

而车企选择在车顶安装激光雷达的时候也会考虑到视角下边缘与车顶盖的位置,一般会根据车型的不同调整下倾几度。

蔚来 ET7

最后安全系数,从工程角度上来说,将激光雷达安放在车顶,能够避免甩泥、飞石、剐蹭等突发性事件的发生,相比前机盖、保险杠的位置,车顶的几率是最小的;以及包括行人安全碰撞和更好的振动控制。

相反,将激光雷达安置在车顶,对车辆的外观造型也会存在较大的争议,比如李想将其造型形容为机甲战士-高达、何小鹏则用「兔子的耙耳朵」描述这种造型。

同时还需要考虑近场低矮障碍物存在一定盲区,以及风阻系数、风噪、暴晒、散热等不可避免的因素。

方案二:前保险杠(井盖视角)

兼顾造型审美、保障近场低矮障碍物盲区。

这种方式几乎完美地将激光雷达起到了隐藏效果,如果再将前保险杠加以熏黑化处理,基本能够满足消费者的传统审美观。

同时,将激光雷达安置在保险杠位置,垂直方向上视野盲区更小,对近场低矮障碍物的识别更好。

比如遇到进出地库、急加塞、横穿路口等复杂场景时,更能够有效的检测到侧向来车、行人的视角。

但由于安装位置的过低,对于激光雷达的视野扫描范围而言肯定是有一定弊端,免不了会出现遮挡以及盲区。

探维科技品牌总监张立辰表示,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。

因此,采用这一套方案的玩家基本都会选择多颗激光雷达加以安全冗余,包括极弧阿尔法 S HI 版小鹏 P5/G9阿维塔 11

除了硬件成本的上涨之外,维修成本同样也是一个必不可免的因素。

比如碰撞、剐蹭、飞石等都是存在对置于保险杠处的激光雷达造成损坏性的概率,并且在日常行驶过程中,这种概念并不低。

方案三:机舱盖(行人视角)

作为这套方案的开创者,夏一平认为,这套方案极具创新性,激光雷达所处的位置不仅特色鲜明,外观非常加分,对「鬼探头」也能起到更好的优势。

确实,从工程角度上来看,前机盖的位置明显优于保险杠的布局,但在实际应用场景当中,这套机舱盖的方案存在一个最大争议的问题——行人碰撞保护。

这也是李想认为这套方案最不可能实现的原因,李想认为,激光雷达不适合放在发动机盖上,因为这种模式没法通过最新的行人碰撞法规。

在中汽研测试当中有一项行人保护及主动安全,测试车辆在与行人发生碰撞后,车辆本身的保险杠、发动机舱盖、前风挡玻璃和 A 柱等区域对行人的伤害程度。换言之,考验的是车辆的结构设计及材质是否对道路中的弱势群体足够友好。

比如小鹏 P7,在行人保护这项测试环节上,以 9.767 分(满分 15 分)的成绩处于及格线边缘。

而将激光雷达安置在机舱盖两侧,且先不考虑能否通过碰撞法规,对于行人保护等问题也是非常大的隐患,大概率测试成绩会刷新底线。

除此之外,即便是采用了「翻盖式」设计加以辅助,但还需要考虑机舱盖的材质、日常驾驶震动导致安装角度偏移,以及维修成本等问题。

因此,相比前面两套较为「成熟」的方案,机舱盖的这套方案还有诸多避免不了的问题。

方案四:翻盖式、前大灯、内置前挡风玻璃

既然车头、机舱盖的方案都对车辆外观审美产生影响,而保险杠的维修成本又太高,那为什么不把激光雷达直接做内嵌处理?

事实上,但凡在车上你能想到的位置,车企基本都把专利都申请一个遍了。

比如,可伸缩式设计也逐渐被车企认可的方案之一,而这套方案其实是车顶安置激光雷达的升级版,如路特斯 ELETRE 采用了这套方案。

此前,理想汽车还申请了一项类似于可伸缩式激光雷达组件的专利。

这项专利其实是在布局激光雷达的同时还有一个驱动机构,它的驱动机构用于驱动雷达本体在第一位置和第二位置之间翻转,类似于集度 SIMU Car 的方案。

简单理解就是当雷达本体不需要使用时,驱动机构驱动设置于车顶外板开口处的雷达本体进行翻转,使雷达本体通过开口向下伸入至车顶外板和车顶内板限定的容纳空间内。

另外还有一项申请过专利位置是:内置前挡风玻璃。

苹果曾提交了一份关于车载激光雷达设备装置的专利申请,其装载位置与特斯拉的前置三目摄像头采用的布局方式一样,也是将激光雷达安装于车辆的挡风玻璃后面。

这种方案,无论是外观造型、布局位置,还是维修成本,都是最优的解决方案,但就是关于玻璃造成的信号衰减问题一时半会无法解决。

相比于摄像头,曲面结构的挡风玻璃会造成激光雷达电磁波信号衰减,而且在《汽车安全玻璃》规定下的挡风玻璃透光率只是不低于 70%,并不是符合激光雷达需求的高透光玻璃,高透光玻璃的透光率要求达 90% 以上,这会带来成本的增加。目前来说还具有较大的难度。

当然,在激光雷达位置布局上还尝试过内嵌前大灯的方案。

激光雷达公司 Cepton 曾宣布与日本最大汽车照明灯公司 Koito 合作,前者将为后者提供定制的微型激光雷达解决方案,将激光雷达安装车灯中。

双方计划从 ADAS 开始展开并将延伸到更高级的自动驾驶,第一阶段合作成果将在今年对外公布。

夏一平也曾回复汽车之心:将来激光雷达与车灯合为一体化、集成化肯定是一个趋势。

目前来看,车载激光雷达的装载位置布局从车顶到内嵌前大灯一共是有六种解决方案,各自也有不同的利弊之处,取舍不一。

业内人士表示,激光雷达安装在哪里并没有唯一的答案,具体还是要结合客户定义的自动驾驶功能场景来做最优的设计,量产是技术+工程化的双重考验。

智加科技首席科学家崔迪潇表示,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。

「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。」崔迪潇补充道。

那么,既然激光雷达的位置布局取决于不同算法的需求,装载数量又是否只有多此一举呢?

02、一颗保底,四颗保平安?

作为本次圆桌论坛的第二个话题,李想的观点是得益于车顶的优势位置,单颗与双颗没有区别,甚至性能优于双颗布局。

夏一平、何小鹏的观点是越多越安全,而沈晖就比较中立,短期看成本长期看技术

这个话题其实一直以来都存在高度的争议,包括去年沙龙机甲龙官宣搭载 4 颗华为 96 线激光雷达,一时间成为了市面上搭载激光雷达最多的车型,相比单颗激光雷达,且先不说综合参数的碾压,单纯激光雷达的数量已经让机甲龙造势了很长的一段时间。

实际上,激光雷达的数量取决于需要满足的感知范围和场景功能。

比如感知范围,混合固态激光雷达的探测角度一般只有 120°:

  • 有车企认为这已经足以实现高阶自动驾驶的功能;

  • 有车企认为需要两个 120°的叠加才能谈及「安全」;

  • 有车企认为四颗形成 360°才能够实现高阶自动驾驶。

至于场景功能,以城市、高速、泊车三大场景为例,可划分为:

  • L2 已经能够实现结构化道路、高速路上帮助人;

  • L3 的预想是结构化道路低速代替人、高速帮助人;

  • L4 则是在结构化道路全速自动驾驶。

在城区限定区域自动驾驶,三个级层同时还需要衍生无数的细化场景。

崔迪潇表示,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。

理论上,激光雷达的数量越多,车辆的智能化程度越高,但实际车辆智能化程度与传感器数量之间存在一个黄金平衡点,盲目的堆砌数量,忽略车辆本身的算力,带来的或许如智能手机一样过载而出现卡顿、宕机等情况。

当然,激光雷达的数量,无论如何都绕不开成本的考量。

随着近几年的发展,现在国内的混合固态激光雷达报价普遍压至 8000 元以下,比如国内首款交付激光雷达车型的小鹏 P5,售后更换标价为 6916 元/颗,那么两颗的价格就已经是接近 1.5 万元了。

对于汽车而言,这个价格的配件是什么概念?

丰田 CVT 变速箱在国内至今装机量已经超过了千万台级别,技术相当成熟,国内售后市场价钢带版的价格最低在 1.7 万元左右。

达作为自动驾驶感知层中的其中一个小分支,已经快追赶上传统汽车三大件之一的价格了。

尽管消费者仍然愿意为激光雷达付出了巨大的成本,但每颗激光雷达是否都能「物尽其用」,还是为了企业的营销买单,至今仍是未知之数。

华为在 2020 年末研发的 96线激光雷达已经达到了年产 10 万套/线的规模,未来计划将成本降到200美元甚至是100 美元,这个价格足以当作一个非常合理的参考价。

03、何时能够真刀真枪地出来说话

目前来看,年内计划交付搭载激光雷达的车型包括蔚来 ET7、蔚来 ET5、极弧阿尔法 S HI 版、小鹏 G9 等等。

但这只是交付的时间轴,并不意味着已经能够享受到激光雷达所对应的软件服务。

以蔚小理为例,三者都遇到一个非常棘手的难题:

  • 蔚来 ET7 搭载NAD 高级辅助驾驶系统,先开通辅助驾驶系统,后续在一些地区陆续开启 NAD 服务;

  • 理想 L9 搭载 AD Max 高级辅助驾驶系统,相关功能依赖于行政审批,将在各个城市逐步开启;

  • 小鹏 G9 搭载XPILOT 4.0 智能辅助驾驶系统,系统将会在 2023 年推出,并且在法规允许的前提下,在各个城市陆续开放。

据了解,各家最新的辅助驾驶软件系统需与其对应的激光雷达硬件适配,否则激光雷达根本无法发挥作用。

换言之,硬件先上车了,软件视情况而定。

三家头部玩家尚且如此,智己 L7、威马 M7、飞凡 R7、阿维塔 11、机甲龙、哪吒 S 等搭载激光雷达的车型,一上市是否能立马享受到对应的软件服务还是未知数。

除此之外,即便最理想的时间是消费者在 2023 年能够享受到激光雷达带来的产品体验,但实际效果、日常维护背后仍然是一堆的现实问题。

业内人士表示,车企做激光雷达硬件评估过程中还存在很多难点,不同车企的测试方法和测试指标存在很大的差异,得出的测试结论也有很大的差别。

很多激光雷达企业刚上车的时候,点频、精度、探测距离等各种参数堪称完美,但激光雷达常年在「风吹日晒,颠沛流离」的环境中工作,半年之后效果就大打折扣。

激光雷达任何一个小环节的出错都会影响整个自动驾驶系统的工作,而这也牵扯出激光雷达的售后体系的问题。

以头部新势力玩家为例,这个问题目前产生了两种回复:

  • 没有这方面的政策;

  • 更换还是维修,看具体情况具体分析,没有一个相对标准的流程。

换言之,这些车企对于激光雷达的售后体系并没有敲定一个标准可行的方案,包括质保期、定损、维修费用等等。

这也意味着现阶段消费者为激光雷达买单,换来的只是为技术升级提前埋好硬件条件、以及便于车企数据收集,算法迭代。

如果说 2022 年是车载激光雷达量产元年,那么量产一词指向的是车企,而不是消费者。

来源:第一电动网

作者:汽车之心

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