写在前面的话

前段时间，小鹏汽车CEO何小鹏“吹了个牛”：“2021年小鹏汽车将率先推出全球首款搭载激光雷达的量产智能汽车”。而最近，在社区里也有一些对于小鹏最新车型搭载激光雷达的一些讨论。在互联网上，也一直有“激光雷达无用论”和“激光雷达全能论”的激烈讨论。
眼看12月22日，小鹏即将把它的激光雷达揭开面纱，公之于众。乘此机会，赶一波热点，顺便聊一聊自己对于激光雷达（LiDAR）的一些浅薄的认识，权当抛砖引玉。
欢迎指正~

基本原理

激光雷达的基本原理其实没有那么神秘的，就是发射一束或者多束激光，通过接受物体对于激光的反射来进行各类参数测量的仪器。从本质上来讲，其工作原理和我们在黑夜中打开一个手电筒来照亮前方的道路没有“太大”的差别。而且，和它的近亲——毫米波雷达也极其相似。（PS.叫XX雷达的，基本都是“发射-接收-处理”模式，例如超声波雷达也是如此~）

激光雷达的英文名称：LiDAR，则是一个缩写，但也比较好的反映了这类测量仪器的本质：Light Detection and Ranging，光探测及测距，即通过光来完成物体的探测和距离的测算。

能测量什么？

既然是台测量仪器，那激光雷达能测什么？一般而言，我们在确定某个物体和我们之间相对的位置关系的时候，往往需要知道这些参数：

距离

就是物体离我们有多远，最直观的办法就是ToF法（Time of Flight，飞行时间法）。我们可以发送特定的激光，并计算接收到反射信号的时间差，在已知光速的情况下，计算出光的飞行距离，再除以2便是所探测物体的距离了。
目前，激光雷达对于距离的探测精度非常高（因为，波长非常短），可以达到厘米级。而且，探测距离也可以做到200M以上。

方位

就是物体在相对于我们的哪个方向，包括水平和垂直方位。如果再加上距离，我们已经可以准确的知道那个物体到底在哪里了，也就是我们经常听说的“点云”中的一个“点”。
使用激光雷达探测方位并不方便，因为激光的指向性很强，属于“指哪儿打哪儿”，“眼界”非常不开阔。但是，这也是优势，因为这样可以获得很高的方位的分辨率。也就是说，理论上，激光雷达可能可以远远的看清并肩走路的两个人有没有牵着小手。
所以，为了探测方位，工程师也想了不少办法：

• 多光束：同时发射多个激光光束，分别发向不同的方向。这就是常说的：XX线激光雷达的意思，当然，线越多分辨率也就越高；
• 旋转：把激光雷达转起来，每转过一个角度就发射一次激光，并记下旋转的角度。这个和大家经常看到的旋转的雷达天线是一个道理。这也是常说的，激光雷达是不是“固态”的缘由，固态的激光雷达是不转的。（为什么想要不转？1、旋转是机械结构，有可靠性和精度问题；2、扫描速度不够快）
• 相控阵：对你没听错，就是军事上常说的“相控阵”，利用多个光源组成阵列，通过对光进行调制形成特殊的波形，来控制扫描方位。没有任何机械结构，可以实现快速的调控（每秒百万次的扫描），想看哪里就看哪里，不用等机械结构转过来。（但是难，很难！）
• 微机电：给光源装一个很小的可以控制的镜片来控制光的方向；
• 三维闪光：如同开一个闪光灯一样，一次性拍个照，再通过高灵敏度的传感器来一次性获取三维数据。

目前，激光雷达会采用以上几种方式的组合来获取物体的方位信息。从趋势来讲，没有旋转机构的固态激光雷达是车载激光雷达的发展方向。

速度

与毫米波雷达一样，激光雷达也可以利用多普勒效应，对物体相对速度进行测速。

图像信息

与毫米波雷达不同的是，激光雷达还能获得反射率信息（物体表面反射能力不同，也就是颜色不同）。也就是和我们开灯照亮房间一样，区别在于激光雷达一般发出的是红外激光。

总体而言，激光雷达具有测距远（看得远）、精度高、方位分辨率高（分得清）的优点，而且不受环境光的影响（就是白天黑夜都可以用），这些优势对于实现自动驾驶非常有帮助。

那问题在哪里？

既然激光雷达那么好，那为什么没有大规模使用呢？或者它是不是万能的呢？

1、小型化困难

激光雷达想要做小并不容易，不仅有一堆收发装置，还要有处理芯片。而且，如果要有旋转机构那就更加难以小型化了。我想谁都不愿意自己车子的头顶顶个圆盘吧？

2、价格高

激光雷达都很贵，这也是为什么特斯拉坚持不用的主要原因。而小型、固态、高分辨率的激光雷达更是贵上加贵！

3、恶劣天气

行车过程中难免碰到雨雾雪霾等各种相对恶劣的天气状况，但在这种状况下，激光由于波长太短往往无法穿透（毫米波雷达就好很多~）。所以，和我们在雾天打手电筒一样，激光雷达在恶劣气候下也是一脸懵逼的。

关于小鹏后续车型的激光雷达的几点猜测

我对于小鹏即将发布的激光雷达方案基于以下几点：

1、小鹏目前爆料的激光雷达安装位置位于车辆的前部左右角，即传统毫米波雷达安装位置；
2、小鹏说小鹏未来还是以视觉识别为主；
3、激光雷达现在还是很贵；

有这么几点猜测：

1、小鹏使用激光雷达主要用于障碍物探测，替代原有的毫米波雷达，并与车辆前部的毫米波雷达配合使用；这样即便是恶劣天气，前部的毫米波雷达仍能正常工作；
2、根据安装位置估计，前两个激光雷达的水平视场可以实现车辆前方接近180度的覆盖，估计HFOV超过90度；同时，考虑到安装位置，可能不需要有太高的VFOV；
3、小鹏使用的激光雷达规格应该较低（低于或等于32线），毕竟成本受约束，而且是用来辅助视觉使用的；
4、大概率固态激光雷达；

好了，是不是猜对，很快就知道了~ 欢迎小鹏打我的脸