2021年1月1日，小鹏汽车宣布和大疆孵化的Livox览沃科技达成合作，将在2021年推出的全新量产车型上使用其生产的小鹏定制版车规级激光雷达。相比之前，高调宣布即将在新车型上采用激光雷达时，所引发的各种互怼和讨论；本次正式披露合作厂商却显得十分低调。

本文将结合Livox相关产品的某些技术细节和目前披露的部分参数，进行简要的分析，供各位参考。本人非专业人士，欢迎指正。

这是个几线的激光雷达？

我们在判断一个激光雷达的性能的时候，往往会关注到一个重要的参数：线数。简单的说，这个激光雷达能够同时发射多少束激光。线数越高，同时发射的激光束越多，反射回来的也越多，获得的点数也越多，覆盖率也就越高，价格也就越贵。例如，前段时间极狐HBT就搭载了96 线中长距激光雷达。

但是，Livox的激光雷达产品并不是走的堆线数这条路。它是一种新型的激光雷达，通过改变激光束的扫描方式，试图在一定时间内扫描不同的区域，获得与高线束雷达近似甚至更高的性能。我们用手电筒照明来打个比方：传统的激光雷达就像是把好几个手电筒连成一排，同时向前面照射来获得更大的照射区域；而Livox则不一样，就像一个人拿着一个手电筒不停的前后左右转，照过的地方不再重复照射，最终获得类似的照射效果。

因此，与其他激光雷达不同，Livox的视场（也就是激光雷达能够探测到的区域）并不是一个规整的长条形，而是类似于下面这样（取自Horizon产品的点云图）

从图上可以看到，Horizon在0.1s内完成了“手电筒”的上下左右照射后，它大概能看到的范围，明显不是一个规则的矩形。横坐标是水平的角度（对应HFOV），纵坐标是垂直的角度（对应VFOV）。从图上可知，Horizon水平视角HFOV在80度左右，VFOV不到30度。

而且，Livox设计的扫描方式是不重复扫描的，也就是说，扫描过的地方不会再次进行扫描。那么，随着时间的增加，被扫描到的地方会越来越多，点云也会越来越密集。（同样取自Horizon产品的点云图）

按照Livox的计算方法，在积分时间0.1秒时（也就是从开始扫描后0.1秒），Horizon的视场覆盖率（注意，这里指的是上图的那个类似矩形的区域内的覆盖率） 就可以和传统的64线机械旋转式激光雷达接近。积分时间0.5秒，就可以做到100%覆盖了（视场范围内所有区域都被激光束扫到过了）。
（PS. 其实这里有点欺负人，机械旋转式雷达0.1秒也只能转这么点角度，0.1秒以后机械旋转式雷达都转出这个角度了，不扫描了；再转回来，机械旋转式雷达也是扫描同一个区域，因此图上看到的0.1秒后64线视场覆盖率是不变的）

那么，这个到底是个几线激光雷达？或许，对于这类激光雷达单独讲线数已经没有太大意义（我想Livox也是这么想的，他们从来不提这个参数）。但是从点云图上分析，我猜应该用了6个激光收发组件，也就是说同一时刻发射6条激光束。（另一个原因是：采用2个激光收发组件的MID-40产品的功耗是10w，而Horizon是30w）

Horiz vs. Horizon

小鹏在量产车辆上使用的并非是Horizon，而是车规级的Horiz。但以前Horizon也是宣传车规级，突然这次宣传变成了公开测试版……例如：“一汽解放第二届生态合作伙伴大会上，搭载Livox Horizon车规级激光雷达的一汽解放全新J7 L3级智能车首次亮相。”

从目前的宣传资料看，Horiz应该是Horizon的定制版本。相比与Horizon，Horiz有以下重要变化:

HFOV得到了极大的扩展

Horiz的水平视角HFOV相比Horizon的81.7度，大幅扩展至120度。而且，从下图中可以看出，不仅HFOV得到了扩展，对于视场中间区域的扫描时间也得到了很大的优化（红色表示需要更多的积分时间才能扫到）。基本在视场中央区域0.1秒积分时间内就可以被照射到。

但是从图上看，Horizon和Horiz在激光线束的数量上面，貌似并没有变化。FOV的变化可能与内部棱镜设计变化有关。

探测距离增加

针对10%反射率的目标探测距离从Horizon的90m提高到150m，已经属于中距激光雷达的范围了。探测距离的增加应该不是通过增加激光发射功率实现的，我猜测是通过提高扫描精度实现。

对于反射率，Livox给了一个参考值：水泥地面的反射率在15%-30%。这样意味着，通过Livox激光雷达也完全可以实现车道线的有效识别。

点云密度提升

Horiz的点云密度也提升近2倍，其中ROI（Region of Interest，感兴趣区域）区域的点云密度将在没有增加额外激光发射器成本的情况下提升至积分时间0.1秒下的等效144线水平。也就是说，激光发射器数量和Horizon一样，但是ROI区域（中间区域）可以有更多的点被探测。

“超帧率”激光雷达

“超帧率”激光雷达是Livox在本次宣传中提到的新概念，也就是说在ROI区域，Livox设计的算法会使激光束在同一个积分时间内，对同一区域扫描两遍。（与以前完全不重复扫描不一样）而所谓的超帧率，就是如果雷达运行在10hz（完成一个周期的扫描，所以，0.1秒内的点云覆盖很重要），那在ROI区域会被扫描2遍，也就有了20hz的“帧率”。

总结

Horiz的优势

1、由于激光发射单元的大量减少，horiz的成本必然较低。可以参考Horizon的零售价格：￥6499；如果去掉Horizon所带的IMU，转而利用车载的IMU（不确定技术上是否可行），则可能价格更低；
2、HFOV、探测距离都已经达到或超过目前装车的角毫米波雷达的性能（参考博世的角毫米波雷达的性能：最大测距160m，水平视角150度，垂直视角30度）；而在分辨率和测距精度上则有着更好的性能；
3、类固态雷达，没有机械旋转机构，使用寿命较好。可以参考一汽解放对Horizon提出的设计使用寿命要求： 10 年 150 万公里。

Horiz的挑战

1、由于Horiz激光雷达扫描算法的特殊性，虽然在0.1秒内能够等效实现高线数激光雷达的覆盖，但却存在一定的“漂移”问题。特别在高速环境下，在0.1s内物体的位移可能就接近3m。即便Horiz的输出中带有时间戳信息，这对于物体的定位和跟踪算法都有很高要求。
2、对于点云处理的算法与传统激光雷达不同，需要专门写算法进行适配，十分考验厂家的软件能力。
3、目前看不到有测速能力。

最后，还是我之前的猜想：小鹏大概率还是拿了这个激光雷达替换了两个角毫米波雷达。这样，车辆几乎可以获得前向180度更加精细的感知，而没有增加太多成本。相比于其他厂家追求高线数激光雷达的方案，小鹏的思考角度有着显著的差异。在小鹏的自动驾驶架构中，视觉仍然处于主导地位，而其他传感器都是辅助进行测距、测速和定位使用。

当然猜想还是猜想，坐等小鹏下一代自动驾驶架构上市~ 欢迎小鹏用实力打脸~