悄摸摸地，現(xiàn)在的激光雷達(dá)已經(jīng)發(fā)展成大伙曾經(jīng)無法想象的樣子了。

一說到車上用的激光雷達(dá)，大伙的第一反應(yīng)肯定是這個(gè)曾經(jīng)高不可攀的玩意，現(xiàn)在已經(jīng)變成了便宜貨，就連很多的入門級(jí)的車型都能用得起了。

但哥幾個(gè)可能不知道的是，在變便宜的同時(shí)，激光雷達(dá)其實(shí)也在偷偷變強(qiáng)，然后驚艷所有人。曾經(jīng)被人吐槽精度不不夠的激光雷達(dá)，現(xiàn)在，已經(jīng)恐怖到可能可以替代攝像頭了。。。

這還真不是我在夸張，大伙看，這是一張市面上主流的 128 線激光雷達(dá)的成像畫面。

只能大概看出里頭似乎是有一臺(tái)卡車的樣子對(duì)吧，邊上的東西是啥，還真就看不太出來。

而這，是某國內(nèi)廠家前不久剛發(fā)布的 1080 線激光雷達(dá)的成像畫面。

都不說物體是啥了，就連城樓牌匾上寫的字和八爪魚雕塑的表情，這玩意都能看個(gè)大差不差。

哥倆對(duì)比起來，真就有種散光患者突然戴上眼鏡的感覺。

很明顯，成像效果能有這么大的提升最大的功臣就是激光雷達(dá)線數(shù)的暴增（ 128線~1080線 ）。但如果大伙曾經(jīng)對(duì)激光雷達(dá)有過了解就肯定會(huì)疑惑，激光雷達(dá)的線數(shù)，似乎已經(jīng)很久沒有明顯地上漲過了。

鴻蒙系車型上用的華為 192 線激光雷達(dá)，也已經(jīng)霸榜量產(chǎn)最多線的位置很久了。

可為啥一到今年，新車上雷達(dá)的線束就跟黃金的價(jià)格似的一路飆升，動(dòng)輒 500 線（ 嵐圖泰山、極氪 9X、智己 LS9 ）起跳，甚至還突破了 1000 線呢？

要聊這個(gè)問題，我們得先知道這個(gè)所謂的線數(shù)是個(gè)啥意思，以及它卡在一百多線的原因是什么。

可能會(huì)有朋友會(huì)以為，這里的多少線說的是激光雷達(dá)的天線，越多越牛逼，但其實(shí)，它指的其實(shí)是激光雷達(dá)發(fā)射出來的激光光線的條數(shù)。

比如最早的機(jī)械式激光雷達(dá)，也就是轉(zhuǎn)圈圈的那種，就可能會(huì)同時(shí)發(fā)射出 32 條激光線束探測(cè)環(huán)境，那這就是一個(gè) 32 線的激光雷達(dá)。

而通過這些激光反射回來的時(shí)間不同，激光雷達(dá)就可以給周邊的環(huán)境打上一個(gè)個(gè)點(diǎn)，把所有的有效點(diǎn)合在一起，就能形成這樣一個(gè)點(diǎn)云圖，來交給智駕系統(tǒng)參考。

很明顯，這個(gè)點(diǎn)云的密度就是激光雷達(dá)探測(cè)環(huán)境的 “ 分辨率 ” 。

想要探測(cè)的精度更高，就必須增加發(fā)射出去的激光數(shù)量，which means 增加激光器發(fā)射器的數(shù)量。

可激光器這玩意是有體積的，幾十個(gè)激光器放一起就已經(jīng)很大了。

想搞到一百多線甚至是更多，那估計(jì)就得是這個(gè)畫風(fēng)的了。

于是一小撮聰明的工程師們想到，土辦法不行，咱就耍點(diǎn)小聰明唄？

于是現(xiàn)在很常見的半固態(tài)激光雷達(dá)就出現(xiàn)了，它的里頭的激光器數(shù)量非常少，卻可以通過特殊的部件（ 比如一個(gè)很小的鏡面或者透鏡 ）把很少的激光折射或者反射到不同的角度。

MEMS微振鏡式混合固態(tài)激光雷達(dá)原理

而只要這個(gè)部件運(yùn)動(dòng)的足夠快，折射出來的激光線束就能在相同的時(shí)間積分里，和多激光器收集到相同效果的點(diǎn)云。這就是目前業(yè)內(nèi)最主流的混合固態(tài)激光雷達(dá)，而它的線束計(jì)算方式，也就是通過類比得出的 “ 等效線束 ” 。

就比如 Livox 在 2021 年推出的激光雷達(dá) HAP 其實(shí)就只有 6 組激光收發(fā)器，但它在 100ms 的積分時(shí)間里可達(dá)到與 144 線的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械激光雷達(dá)相似的點(diǎn)云水平，那么它就是一個(gè) “ 等效 144 線 ” 的激光雷達(dá)。

如果用畫畫來類比的話，其實(shí)就有點(diǎn)像現(xiàn)在的 AI 畫圖，在出圖效率上相當(dāng)于 10 個(gè)插畫師這樣。

OK 說了這么多，重點(diǎn)終于要來了。

如果按這個(gè)等效的說法，那只要里頭的機(jī)械部件活動(dòng)得夠快，這激光雷達(dá)豈不是想多少線就可以多少線嘛。

可為啥明明早在 2021 年等效 128 線的激光雷達(dá)就已經(jīng)量產(chǎn)上車了，幾年下來主流的方案還一直停留在等效 100 多線，直到現(xiàn)在才有超過 500 線的方案出現(xiàn)呢？

如果說上一次線數(shù)飆升的瓶頸是激光器的體積，那這回限制線數(shù)上漲的原因就就會(huì)更復(fù)雜一點(diǎn)了，江湖人稱：模擬信號(hào)。

前頭我們也說到過，此前激光雷達(dá)的成像原理靠的是在空間里打點(diǎn)然后合成點(diǎn)云，這就需要用到一套復(fù)雜的模擬信號(hào)從發(fā)射到過濾到接收的流程。

簡化一點(diǎn)說，就有點(diǎn)像在 3D 空間里用一根筆來模擬出環(huán)境的輪廓。

但就像再牛逼的畫師繪畫速度都有上限一樣，這種依靠模擬信號(hào)的激光雷達(dá)有著明顯的物理能力瓶頸。

因?yàn)橄胍幚砟M信號(hào)就得需要專門的 APD（ 雪崩光電二極管 ）模擬探測(cè)器通道來輸出波形，比如 128 線的信號(hào)就得對(duì)應(yīng) 128 個(gè)模擬通道。

16通道激光雷達(dá)模擬前端組件

想要繼續(xù)提高線數(shù)，一方面會(huì)讓模擬電路的數(shù)量和復(fù)雜程度大幅上升，還會(huì)讓附帶的電路體積也對(duì)應(yīng)變大。在對(duì)集成化要求很高的新能源車上，想要隨便增加線數(shù)基本不太可能。

咋辦？聰明的工程師們這時(shí)候又想到，用筆畫畫不太行，那咱們要不就不用筆了唄？

故事的轉(zhuǎn)折發(fā)生在 2023 年，一塊名叫 IMX459 的芯片在一個(gè)等效 192 線的激光雷達(dá)上量產(chǎn)了，一下就打破了模擬信號(hào)激光雷達(dá)的線數(shù)瓶頸。

而它之所以能做到這一點(diǎn)，本質(zhì)上是用照相，代替了畫畫。

具體來說，則是用了 SPAD（ 單光子雪崩二極管 ）代替了之前的 APD 來收集激光信號(hào)，把激光雷達(dá)的測(cè)距流程改成了激光器瞬間打出一片激光，再用 SPAD 陣列同時(shí)接受一大片激光反射回來的信息。

啪的一下，就能獲得一個(gè)帶有深度信息的 “ 照片 ” 。

順道也把靠模擬信號(hào)測(cè)距的激光雷達(dá)，變成了和相機(jī)似的靠 COMOS 處理數(shù)字信號(hào)的路線。

巧的是，這種方案的核心： SPAD-SoC 芯片的構(gòu)造也幾乎和相機(jī)上的 CMOS 一模一樣，都需要用 3D 堆疊的方式制造。

畢竟這玩意需要的通信時(shí)間誤差非常小，需要每層電路在物理上的距離越短越好，堆疊起來自然就是最好的方式。

那再回過頭看提高激光雷達(dá)線數(shù)這個(gè)事兒，那其實(shí)就跟相機(jī)提高像素一樣簡單了對(duì)吧，也不用搞什么模擬通道和配套電路了，只要提高 SPAD-SoC 上的像素?cái)?shù)量就行。

也是因此，在前頭那個(gè) IMX459 芯片上車量產(chǎn)了沒多久之后，IMX479 的芯片就已經(jīng)要來了，等效的線束也直接從 192 線直接飛到了 520 線，也讓激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了開頭那樣 “ 戴上眼鏡 ” 一樣的能力蛻變。

而在實(shí)現(xiàn)這樣巨大的能力飛躍之后，關(guān)于智駕到底要不要用激光雷達(dá)的爭論，好像又有些頭緒了。

畢竟此前激光雷達(dá)遭人吐槽的最大問題就是性能差和價(jià)格貴，但在接入了相機(jī)的技術(shù)棧以后，不僅性能實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍，相關(guān)的軟硬件因?yàn)橄鄼C(jī)產(chǎn)業(yè)的關(guān)系也已經(jīng)相當(dāng)成熟，成本和可靠性還有不小的優(yōu)勢(shì)。

所以大伙可以做好心理準(zhǔn)備了，以后咱們買到的新車上，激光雷達(dá)的線數(shù)可能沒一會(huì)就會(huì)超級(jí)加倍了。

但就和相機(jī)再牛逼，也需要攝影師的技術(shù)過硬一樣。激光雷達(dá)的線數(shù)變多雖然是個(gè)好事，但總歸還是要看車企們有沒有能力抓住這波的技術(shù)進(jìn)步。

畢竟硬件性能的上漲，總歸需要軟件的適配才能最大程度地發(fā)揮出來。而激光雷達(dá)分辨率的暴漲在軟件層面帶來的最大挑戰(zhàn)，就是應(yīng)該怎么和攝像頭看到的圖像信息做擬合。

這也很好理解對(duì)吧，一邊是分辨率很高的點(diǎn)云，另一邊是分辨率也很高的圖像，這倆只有完美的疊在一起才能給智駕最好的參考。

如果疊歪了，智駕可能就會(huì)看到一臺(tái)車在天上飛啥的。如果疊的時(shí)間沒有同步好，還可能會(huì)出現(xiàn)圖像是車尾但點(diǎn)云是車頭的沖突，都會(huì)影響智駕對(duì)各種情況的決策，影響到大伙用車的安全。

所以如果哪家車企用了高線數(shù)雷達(dá)但智駕表現(xiàn)依舊拉垮的，基本就可以確定它只是為了數(shù)字本身去的了。

而就目前的情況看，好像已經(jīng)有幾家出現(xiàn)類似的癥狀了。

撰文：致命空槍

編輯：脖子右擰 & 面線

美編：煥妍

圖片、資料來源：

IMX479-AAMH5-W SONY diagonal 15.8mm (Type 1/1) Single photon avalanche diode（SPAD）

聊聊SPAD-SoC —— 數(shù)字激光雷達(dá)的核心

Livox HAP LiDAR

SPAD Depth Sensor for Automotive LiDAR | Sony official Introduction