蔚来ET7背后的“关键先生”，谁是皇冠上的明珠？

近日，蔚来ET7开启交付。它搭载了蔚来超感系统Aquila，配备33个感知硬件，其中包括7个800万像素高清摄像头、4个300万像素高感光环视摄像头、1个超远距离高精度激光雷达、5个毫米波雷达、12个超声波雷达、2个高精度定位单元、1个车路协同感知和1个增强主驾感知。

其中，最吸引眼球，话题讨论度最高的就是超远距离高精度激光雷达。

在摄像头逐渐达到物理极限的情况下， 激光雷达越来越成为人们通向自动驾驶的关键法宝。

2022年被认为是量产激光雷达上车元年。目前已经量产和即将量产的激光雷达车型包括，小鹏P5，蔚来ET7，理想L9、智己L7、小鹏G9，极狐阿尔法 S HI 版、飞凡 R7、蔚来 ET7、和沙龙机甲龙等，可以说是众星云集。

它们背后站着的，都是目前激光雷达市场上赤手可热的明星企业，包括速腾聚创、禾赛科技、华为、法雷奥、大疆Livox、图达通等。

那么，激光雷达有哪些关键指标？如何评价一款激光雷达的优劣？谁才是激光雷达“一哥”？

我们就从蔚来ET7搭载的这款激光雷达说起，聊聊激光雷达的“巷战”。在这之前，先科普几个激光雷达的小知识。

Q：自动驾驶车辆为什么要使用激光雷达？

A：在大光比、暗光、静止物体识别上，摄像头无法进行精准识别，就需要激光雷达来作为补充。并且，在物体识别上，激光雷达不仅可以识别前方车辆，还能有效识别路面凸起、井盖缺失、抛洒物、大型静止障碍物等目标物。

Q：目前激光雷达分哪些类型？

A：从技术路线看，激光雷达主要分3种，分别是：机械旋转式激光雷达、混合固态激光雷达以及固态激光雷达。其中，混合固态激光雷达又可以根据扫描仪不同分为转镜方案、棱镜方案和微振镜方案（MEMS）。

Q：激光雷达的工作原理是什么？

A：激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器通过测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间，计算出车辆与反射物之间的距离。也就是大家常说的激光雷达TOF测距。此外，反射回来的激光会绘制成点云图像，供自动驾驶计算平台做决策分析。

Q：目前市面最主流的是哪种激光雷达？

A：机械旋转式激光雷达技术成熟，但结构复杂，且性能有限；固态激光雷达技术先进，但成本和成熟度很难满足车规级的量产需求。综合性能，可靠性、成本和量产考虑，混合固态激光雷达是目前市面上最常见的激光雷达方案。

蔚来ET7搭载的就是一颗混合固态激光雷达，背后供应商是图达通，型号为猎鹰。

Q：激光雷达的性能有哪些？

A：如同发动机的参数一样，激光雷达的性能用来反映其工作能力，包括但不限于：测距能力、精度、分辨率、刷新帧率、功耗、体积、波长、角分辨率、视场角、点频等等。

测距能力是激光雷达的探测距离；精度是激光雷达探测距离的精准度；场视角，也叫FOV，是激光雷达能够探测到的范围，包括水平和和垂直两个方向；分辨率是激光雷达两个相邻探测点之间的角度；刷新频率，是激光雷达对扫描物的扫描频率，用频率（Hz）来表示；点频，激光雷达每秒钟获取的探测点的总数，点频越高，单位时间内绘制点云图像的点越多，绘制的图像就越清晰。

再回到蔚来ET7身上，它搭载的这款激光雷达处于什么水平呢？

根据蔚来官方给出的数据，ET7所选用的激光雷达最远探测距离达500米，10%反射率下探测距离达250米，拥有120°超广视角和0.06°*0.06°超高分辨率，是全球首款实现量产的1550nm激光雷达。

10%的反射率指激光在碰到扫描物时会发生漫反射，反射回来的激光再绘制点云图像，反射回来的点越多，绘制的图像越清晰，一般物体的反射率都是90%，但业内通常会以10%的反射率作为参考标准，来测定反射物与激光源之间的距离。因为黑色轮胎的反射率是10%，它也是路面上碰到最多的物体。

蔚来ET7激光雷达“10%反射率下能探测250米”的意思是，在10%的反射条件下，激光雷达能探测到的最大距离是250米，也就是业内俗称的标准探测距离。

很多人可能会觉得疑惑，不是说最大探测距离是500米吗，怎么又变成了250米了？

这不矛盾，这里的最大探测距离500米的意思是，激光雷达发出去的光能探测到500米的距离，但在10%的反射率条件下，激光接收器却收不到反射回来的光源信号，只有激光源（即车辆）不断向探测物靠近，到达距离探测物250米时，反射回来的光才能被激光接收器接收。所以最大探测距离是250米，这里的最大探测指的是激光源能够接收到反射激光的最大距离。

在激光雷达所有的性能指标中，最重要的就是探测距离和分辨率。这也是蔚来ET7目前备受关注的原因。

10%反射率下最大250米探测距离

新的《道路交通安全违法行为记分管理办法》，将在2022年4月1日正式实行，其中有一条新规提到，在高速或者城市快速路上，超速20%以内不扣分。也就是说，部分高速公路的上限车速将提升到140km/h。更快的车速要求车辆具备更远的探测距离，以便更好的应对突发情况。

那么，多远的距离合适呢？

蔚来ET7的答案是250米。

根据图达通官方数据，猎鹰的点频帧率为10FPS，即每秒钟填充图像的帧数。

因为激光雷达接收光源信号（报文）存在误报，漏报和延迟的情况，所以一般需要提前存储10FPS的数据来保证数据的准备性，即1秒的时间。接收到数据之后，开始执行制动指令，车辆百公里到刹停的时间大概是3-4秒。（这个是相对时间，并非绝对时间，考虑到车内人员安全、车辆侧翻、车轮抱死等综合情况，取极限状态下的刹车时间。根据起始车速不同变化。）

那么，从检测到障碍物到车辆刹停所需要的时间答案大概是1+3=4秒，如果以时速120km/h，即33.3m/s，那么对应的安全距离大概是130米左右，再加上100米的提前预警距离，大概是230米左右。

有机构做过一个权威的统计，车速，反应时间和探测距离之间的数据。对应的表格如下：

目前，业内激光雷达大部分的标准检测距离大概在150米左右，理想L9的是200米，蔚来ET7的数据是业内第一。

0.06H*0.06V带来的图像级激光雷达

衡量激光雷达好坏的另一个关键指标是角分辨率，这个数据越小越好，越小说明扫描的点越密集，绘制的点云图像越清晰，越有助于决策层做判断。

目前市面上的激光雷达角分辨率大多是 0.2°x0.2°。也就是相邻两个扫描点之间的角度是0.2°。而蔚来ET7的数据是0.06 x 0.06。

研究数据显示，在200m处，每0.01°的角分辨率变化，相邻的两个点距离约在3.5cm。以0.1°角分辨率的激光雷达为例，其接收到的相邻两点间隔35cm，对于行人、自行车、摩托车这样点云过于稀疏的目标物体，算法的压力极大。

当车辆在高速行驶时，遇到 20 cm x 20 cm大小的盒子（它的反射率在3%左右时，就必须进行避让，不然容易发生危险）。以这个盒子为例，它在 100 米以外的张角大概是 0.1°（对盒子的两条棱线作垂线，两条垂线交汇点所形成的的夹角）。如果分辨率是 0.2°，那么在100以外，这个盒子大概率不会被激光雷达检测到。因为，如果分辨率为 0.2°，需要在 40 米处才能看到盒子，因为盒子在40米处的张角是0.2°。再积累多帧数据，车辆很难保证充足的决策时间。

蔚来 ET7 的激光雷达水平和垂直方向的角分辨率都是 0.06°。在100米处遇到同样的盒子时，激光雷达可以保证在盒子上探测到至少 4 个点，积累 5 到 10 帧数据后，大概用时 1 秒，距离盒子还剩 70 米开始进行决策制动，并且留有充足的时间进行制动。

假设同样检测200米的物体，其他激光雷达绘制的是稀疏的点云，而蔚来ET7激光雷达绘制的更像是一幅图像，因为点云更密集。这也是蔚来ET7官方描述的图像级激光雷达的由来。

那么，综合这两个数据来看，蔚来ET7在同行中处于什么水平呢？

数据最直接，如下表

蔚来ET7搭载的图达森猎鹰激光雷达，在探测距离和角分辨率上均为业内第一。

定睛凝视功能

值得一提的是ET7激光雷达具备“定睛凝视”功能，可在视场局部产生高密度点云，以获取更精确的三维信息。

激光雷达较常用的一个场景是长距离探测，比如远处路边的道路养护车、故障车等。由于角分辨率过大，很多激光雷达无法准确对远处物体进行识别。ET7上搭载的激光雷达所具备的“定睛凝视”功能。它通过算法，自动对远处可疑的目标投射更密集的点云，获取更准确的三维信息，对目标属性进行判断。它对于抛洒物、落石、轮胎等摄像头难以识别的物体，都有很高的识别度。

这个功能类似于人眼睛的聚焦功能。在实际生活经常碰到这样的场景，比如太阳光线比较强烈的情况下，人看东西需要收缩瞳孔，眯着眼睛看，就是为了让更多的光聚焦于一个点。

回到激光雷达的这个功能也是一样，简单点说就是把原来比较分散的点云聚集到某个区域，实现更精准的探测。实现物体的识别和检测。

1550nm波长优势明显

对于蔚来ET7的这款激光雷达而言，1550nm的波长也是不得不提的一点。目前市面上主要有两种波长的激光雷达：1550nm和905nm。相较而言，1550nm波长的激光雷达拥有如下优点：

1、更好的人眼安全性。

通常人眼可见光波长范围为390nm～760nm。远超人眼识别范围的1550nm激光无法在人眼视网膜上聚焦成点，且在通过眼球过程中大部分都会被水吸收，因此几乎不会对人眼造成危害;而905nm激光则更接近可见光波长，容易在人眼视网膜上聚焦成点。为保护人眼安全，通常905nm的激光雷达的光功率上限较低。

2、允许输出更高功率，实现更远探测距离。

3、抗干扰能力强、光束准直度更好、光源亮度高，这使得激光的发射和接收更高效，可以实现更精细的物体识别。

4、光斑非常小，在100米外光斑直径仅10cm。在探测100米处的行人时，可以接收到横排4个点，纵排️7个点的脉冲，清晰地探测到行人的姿态。以便做出正确的决定。

激光雷达的4要素：性能、成本、量产、可靠

对于用户来说，关心的可能只是使用方面的情况。但于企业而言，不仅要关心产品的性能，还有背后的稳定性、量产、成本等多方面的维度。这也和后续的用户体验息息相关，比如拿稳定性来说，如果稳定性不好，三天两头出问题，这也会直接影响到用户的使用体验，因为需要经常去维修。

在激光雷达性能、成本、量产和可靠性四大要素之间，蔚来和图达森一起都做了细致的考量。图达通创始人鲍君威介绍：

在可靠性上，猎鹰已经完成DV测试、PV测试，满足整车在长期的各种工况条件下都能够稳定可靠的运转。

在量产上，他表示，在产业链层面，虽然Innovusion使用的产品架构是新的，但是其工艺元件的基本原理是成熟的，电机、转镜和摆镜都有成熟的配套供应链企业，能够快速跟上市场的需求；自身层面，图达通拥有自建的组装线、工业化的量产线。Innovusion的第一条全工业化产线年产能已可达10万台，用以满足客户需求。经过几年的打磨，图达通已经搭建了完善的供应商系统。

在成本方面，鲍君威认为，混合固态激光雷达在未来10—20年的时间里都会持续发展，成本也会逐步降低。

总的来说，蔚来ET7搭载的激光雷达，理论数据已经非常出色，实际体验如何，还要看软件层面的算法。如果ET7是目前量产激光雷达车型中的天花板。那么，图达通的猎鹰无疑是皇冠上的明珠。