2021年上海车展 激光雷达凭什么成为新能源汽车的兵家必争之地？

作者/阿宝编辑/阿宝出品/阿宝1990欢迎关注阿宝1990。我们每天为您提供汽车干货。我们从汽车开始，但不仅仅是汽车。今年的上海车展热闹非凡，“智能化”已成为2021上海车展的核心主题，尤其是闪亮的新能源汽车、嵌入式传感硬件、高计算平台级别、自主驾驶辅助功能的肌肉展示。

对于自动驾驶的每一个级别，所需的芯片计算能力都会增加几十倍。L2级自动驾驶只需要2-2.5 TOPS的算力，但L3级自动驾驶需要20-30 TOPS的计算力。L4级需要200个TOPS或更多，而L5级需要2000多个TOPS的计算能力。可以看出，越来越多的计算平台已经显著提高了计算能力。目前，主流自动驾驶平台的计算能力可以支持L3级别的要求。当然，这不仅仅是计算能力的问题，还需要提高外围传感设备的能力。其中，激光雷达是整个行业默认为L3级别的必要传感器，因此可以看出，除了顽固的特斯拉之外，目前主流自动驾驶平台支持6个以上的激光雷达。为了实现更高水平的自动驾驶，感知融合解决方案必须是不可或缺的一步，激光雷达自然是其中的选择之一。如今，自动驾驶很难按级别进行分类，更多的是基于场景和功能定义。目前，国内新车制造商已经在有限的条件下实现了高速公路和城市环路上的自动驾驶。小鹏和NIO已经实现了NGP和NOP，他们的理想也在研发的路上。特斯拉已经推出了FSD测试版，新车制造商必须加强功能突破，才能跟上特斯拉的自动驾驶步伐。一直有一种误解，认为使用激光雷达和不使用激光雷达是相反的技术路线，这显然是不准确的。但事实上，它是“选择激光雷达是汽车公司实现当前自动驾驶规划功能的最佳解决方案”。

在今年的上海车展上，我们看到了几款激光雷达车型的发布，它们是上海车展上的重点激光雷达车型。北汽阿尔法S

近日，ARCFOX极狐和小鹏发布了新车预告，宣布推出搭载激光雷达的车型：ARCFOX极狐阿尔法S华为HI版和小鹏P5。这两款车型都宣布自己是首款激光雷达汽车，让我们看看阿尔法s华为HI版的亮点。首先，我们来看看这款车型的智能配置：

华为HI车型最大的亮点是激光雷达智能驾驶系统解决方案，可以实现L4级自动驾驶功能。在硬件方面，华为ADS配备了一台超级中央超级计算机ADCSC，可支持400TOPS/800TOPS两个级别的计算能力。在算法方面，ADS通过华为自主研发的全栈算法，实现了将Robotaxi先进的自动驾驶能力应用于私家车的能力。具体而言，华为为极狐阿尔法S HI版提供的激光雷达解决方案可以快速识别拥堵车辆，也可以识别隧道中的静止物体，实现主动避让、无车道并线、复杂场景下停车。小鹏P5

小鹏P5是小鹏汽车的第三款车，这是一款与G3同平台的紧凑型纯电动轿车。新车配备了Livox、小鹏汽车标准级激光雷达定制版、XPILOT3.5自动驾驶辅助系统，以及新的城市NGP功能。此外，新车将于第四季度交付，这意味着小鹏P5将比极狐阿尔法S HI版更早交付。

小鹏汽车很有诚意，顶配价格在20W左右。这应该是最聪明的车。整辆车都配备了……

配备32个传感器和13个摄像头，并配备XPILOT3.5自动驾驶辅助系统。可实现厘米级高精度测距，检测距离长，不受环境光影响，空间分辨率更高，确保FCW/AEB/ACC等高阶辅助驾驶功能在高速行驶过程中更舒适、更安全。当然，最值得注意的是P5实际上提供了激光雷达。大疆Livox为小鹏P5提供的激光雷达是大疆首款汽车级激光雷达HAP。HAP利用Livox自主研发的“超帧率”激光雷达探测技术，可以探测150米距离、120度横向视场角和0.16度X0.2度角分辨率的低反射率10%的物体（如黑色汽车）。点云密度相当于144线激光雷达。此外，大疆在激光雷达的布局上也有许多创新，可以与双目摄像头或左右后视镜集成。阴离子交换蛋白7

NIO ET7首次出现在1月9日的NIO日，计划于2022年第一季度交付。这两个主要卖点都配备了固态电池和激光雷达。

从感知算法到地图定位，从控制策略到底层系统，NIO全面研究并建立了NAD全栈自动驾驶技术。NAD将逐步实现高速、城市、停车和加电场景的全覆盖，为用户带来全新的自动驾驶体验，所有这些都建立在非常丰富的传感器范围之上。NIO ET7有33个高性能传感硬件，包括11个800万像素高清摄像头、1个激光雷达、5个毫米波雷达和12个超声波传感器，所有这些都是整个系列的标准配置。值得一提的是，搭载Innovusion的超远程高精度激光雷达，横向视场角为120度，最大探测距离为500米，分辨率为0.06度X0.06度，相当于300条线，最大探测距可达500米。它还具有聚焦功能，可以区分更多细节。智己L7

智己汽车是由上汽集团（600104，股吧）、张江高新（600895，股吧。专注于打造高端智能纯电动汽车品牌。智己L7定位于高端纯电动轿车，已启动“天使轮版”全球预售，预售价格为40.88万元。这种高昂的价格得到了高端智能的支持。

0

智己L7拥有12个高清可视摄像头、5个毫米波雷达和12个超声波雷达。同时，它还支持NVIDIA Orin X和3个激光雷达的升级能力。未来，激光雷达将进入商业量产的成熟阶段，智己汽车将立即在量产车上升级激光雷达系统。智己L7可以实现的自动驾驶功能包括记忆泊车；

汽车呼叫、自动代客泊车、红绿灯识别和十字路口自动过街、防拥堵和自动避障、基于导航路径的自动变道/超车、上下坡道、追尾警告以及超级飞行员、交通堵塞飞行员等。这里的激光雷达制造商仍处于保密阶段，尚未宣布是哪家制造商的激光雷达。从激光雷达的设计和供应商关系来看，很有可能是华为的激光雷达。当然，宝马IX也使用了一款激光雷达，随着最近国内外车型的发布，激光雷达车型总结如下：

1

2

主流汽车制造商激光雷达的选择和布局尽管激光雷达发布的车型很多，但价格和设计性能各不相同。它通常被称为“局外人看热闹，局内人看门口”，而激光雷达有各种各样的门口。事实上，主机制造商可以根据他们关心的指标来确定哪些门道。当然，价格是汽车公司最关心的第一个因素。无论先进技术在汽车产品中的应用如何，价格的适用性都必须在汽车公司能够接受的范围内考虑。激光雷达的早期都是机械雷达，高昂的成本导致其在Robotaxi和其他公司中不断应用。Velodyne的64线机械激光雷达售价8万美元，而32线机械激光DAR售价2万美元。SCALA在中国的单体采购价格一度在2万美元左右。尽管SCALA是世界上第一台符合汽车规格的激光雷达，但需要注意的是，第一代SCALA的扫描效果大致相当于4线，垂直视场角仅为3.2°。目前，能够在前端量产车中使用SCALA的客户主要是欧洲的豪华品牌，无论是百万级别的豪华车奥迪A8还是梅赛德斯-奔驰S。目前，主机厂对激光雷达的普遍价格预期是：在L4级自动驾驶系统中，激光雷达的购买价格最终将达到1000美元以下；在L2+自动驾驶系统中，激光雷达的长期目标价格可以达到500美元以下；

因为在L4级别，整机的销售价格也更高，主机厂对激光雷达的价格不太敏感。同时，L4级激光雷达对指标的要求也更高，这意味着成本的增加。这意味着激光雷达的成本必须在目前数万美元的成本基础上降低95%，其性能仍能满足L2+级别的需求。这不是幻觉，而是真实的需求。这意味着激光雷达制造商必须挑战并实施它，并且必须在技术上做出革命性的改变。如果只是小修，机械激光雷达的制造商已经实现了成本降低。让我们看看激光雷达的组成部分，已经推出了哪些技术解决方案，以及可以降低哪些成本？激光雷达中有许多组件，每个组件的不同技术选择可能导致不同的效果和成本，这也导致了激光雷达技术路线的多样化。激光雷达可分为测距、发射、光束操作、探测和数据处理五大核心技术。每一项核心技术都有不同的技术分支，具有不同的效果、成本和当前的生产困难。五大核心技术中不同分支技术的选择也导致了激光雷达的技术路线不同。尽管激光雷达有很多分类模式，但目前业界的共识仍然是基于扫描部件进行分类，分为三类：机械类、半固体类和固体类。事实上，分类也是基于成本考虑的。

3

机械旋转：机械和电子部件都在运动——由电动机驱动，旋转360度。混合固态：激光收发器模块不在运动，只有扫描模块在运动。根据扫描模块的运动模式，混合固态可以分为三种类型：MEMS、旋转镜和棱镜。纯固态：不仅激光收发器模块不移动，而且扫描模块也没有机械移动。纯固态解决方案主要有两种类型：OPA相位控制和Flash。无论激光雷达的形式如何，当我们看激光雷达的成本构成时，我们可以看到光电系统占成本的70%，而手动调试占成本的25%。

4

就劳动力成本而言，最典型的是机械雷达。传统激光雷达制造过程中最耗时的过程是最终校准，通常是手动完成的。Velodyne早期的64线激光雷达之所以昂贵，是因为一台激光雷达需要一名熟练的工人手动校准一周。在当前的光电子系统中，扫描元件是最大的成本单位，直接影响性能。从机械扫描部件转向固态扫描部件是降低成本的最有效方法。因此，用固态激光雷达取代机械式激光雷达已成为降低成本的必然选择。

5

从上表可以看出，2020年之后，激光雷达的成本大幅下降，直接从数万美元降至1000美元以内，让越来越多的车企看到了希望，接近汽车的大宗价格。根据扫描方法的不同，目前激光雷达技术路线主要包括四种类型：机械式、MEMS、Flash和OPA。每一条技术路线都有自己的优缺点，同时也有自己亟待解决的核心痛点，以改进和改进产品。从目前产品的成熟度来看，MEMS激光雷达将是主流解决方案，在OPA方面具有最大的潜力，在利用FLASH光检测解决痛点方面具有显著的潜力。

6

机械旋转式激光雷达主要销售给Robotaxi的测试车队，但由于需求较低，Robotaxi客户对激光雷达的价格不太敏感；

此外，这些B端客户对激光雷达的技术成熟度和可靠性有合理的期望。为了确保安全，他们将严格遵守制造商提供的使用期限，如果超过期限，将及时更换。此外，他们还将安排专人对激光雷达进行定期检查和维护，任何问题都可以及时发现。然而，在私家车中，最终消费者没有能力进行定期检查和维护。基于上述相关缺点，机械激光雷达基本上注定不会在客车上大量使用。如果华为不在市场上进行Robotaix测试，它已经跳过了机械旋转方案，直接从混合固态开始；作为机械旋转激光器市场上最具竞争力的公司，禾赛也在为前端量产市场开发混合固态产品。可以看出，目前发布的几款主流机型的激光雷达无一例外都是半固态激光雷达；小鹏P5的Livos棱镜方案、NIO ET7的Innovsion属于旋转镜方案，阿尔法S华为HI版的激光雷达属于旋转镜。汽车公司主要使用半固态，原因如下。首先，半固态激光雷达比机械式激光雷达更具成本效益，而且与纯固态相比，其技术相对成熟，更容易实现商业化实施。其次，转镜解决方案是第一个通过车辆规格、成本可控、能够满足车企性能要求、实现批量供应的技术解决方案。当然，也有带斜杠的年轻人直接选择了一条吃“螃蟹”的道路。长城Mocha选择了由Ibeo公司提供的Flash纯固态LiDAR ibeoNext，检测距离仅为130米。纯固态激光雷达不仅体积小，而且由于缺少运动部件，可靠性更高。技术成熟后，其成本也会更低。有两种方法可以实现长探测距离：增加激光发射器的功率和增加激光探测器的灵敏度。目前，这两种技术都还不成熟。当这两种技术成熟且成本可接受时，以Flash为代表的纯固态将成为主流。由于Mocha还没有这么快交付，它是骡子还是马能吃“螃蟹”，最终将在推出后确定。

7

价格只是长征的第一步。性能和可靠性是决定价格的关键。纵观与激光雷达相关的性能指标，原始设备制造商和激光雷达制造商都达成了共识，即高速、拥堵等场景下的自动驾驶是最大的市场，与激光雷达的视觉集成是最容易实现的。因此，汽车公司对L2+中的激光雷达有以下性能要求。1.测距距离有要求，在高速场景下检测距离至少为150米；2.具有120°FOV宽视角，满足路口等特殊场景的检测；3.测距精度应≤3cm，角度分辨率越小越好。水平和垂直角度应≤0.3°；4.具有100多条线和百万级点频率的扫描效果，当遇到150米以外的物体时，可以反射回足够的激光点云进行识别；

5.具有车辆规格的标准工作温度，能够进行大规模生产。6.体积必须小，便于汽车制造商设计设计，而不会显得复杂。事实上，需要满足这些条件的激光雷达制造商仍然非常少，其中一些制造商在某种程度上不符合这些要求。这些都与激光雷达的技术路线密切相关。第一个问题是距离测量，这是汽车公司最关心的问题。选择激光雷达是为了快速建立远距离测量能力。行业标准测试是针对低反射材料的检测距离，至少需要150米才能识别出黑色车辆等低反射率物体。我们可以看到，NIO ET7和SAIC R ES33的激光雷达都声称最大探测距离为500米，10%的低反射物体的探测距离为250米。这个距离非常好，完全符合要求。他们选择1550纳米激光发射器作为光源，因此检测距离更长，信噪比更高。在交叉口等场景中，需要大角度FOV的雷达检测能力，而实现这样的大角度激光雷达目前非常困难，

8

MEMS的困难在于信噪比、有效距离和视场太窄。首先，MEMS激光雷达的接收孔径很小，远低于机械激光雷达，而信号光发射很小；

接收到的峰值功率与接收器的孔径面积成比例，这意味着信噪比降低。然后，由于MEMS解决方案通常只使用一组发射和接收设备，因此信号光功率必须远低于机械激光雷达的信号光功率，这导致功率的进一步降低，这意味着信噪比的降低和有效距离的减小。目前，传统MEMS技术激光雷达的常见视场角只能达到30°，探测距离约为50米。因此，目前还没有看到国产新能源汽车使用MEMS技术LiDAR。当然，在MEMS领域也有“螃蟹”汽车公司。Lucid官方透露，其使用的激光雷达相当于125条线，实际上是速腾聚创的M1。这是速腾聚创突破多项技术，实现120°的宽视角、200米的最大射程，以及对10%低反射材料150米的检测距离的产品。

9

点频率是指激光每秒撞击障碍物并反射回来由探测器接收的激光雷达点的数量。点云的数量是实现精确感知的基础。点频率越高，原始感知数据就越准确和详细。线束的数量主要影响为远处目标返回的点云的数量。这两者直接影响检测的准确性。如果返回的点数量不足，例如汽车行驶150米后返回的几个点云，这对识别的构建构成了巨大挑战。目前，除了上述技术难题外，车辆规格水平是激光雷达制造商面临的最大挑战，尤其是在温度和振动方面。目前在车辆规格方面面临最大挑战的也是MEMS激光雷达。作为一种半导体工艺，硅基MEMS线圈密集分布在镜面后面，导热性差，对温度极为敏感。车辆法规要求的工作环境为-40℃~85℃。硅基MEMS微镜位于雷达的密封外壳中，在85℃的环境温度下，雷达内部的温度至少升高20℃。因此，硅基MEMS微镜的耐热温度必须至少为105℃。目前，国内外还没有一种硅基MEMS微反射镜能够满足车辆法规的温度要求。

0

EMC、振动和防水都是汽车规格级别所必需的项目。当然，在汽车行业，温度问题可能有一些让步的余地。例如，最初的特斯拉显示屏要么是汽车规格级别的温度，要么是-20-70℃的屏幕。为了快速进入市场，这也是一个可以接受的温度范围。半固态激光雷达主要牺牲其性能参数，如水平视场角和点频率，以换取成本降低和体积和重量等参数的优化。最后，让我们谈谈产品维度。车企对整车的外观设计要求极高，毕竟目前购车消费者的外观因素起着重要作用，激光雷达需要与车身完美融合。

1

2

上图显示了一辆普通机械式激光雷达汽车的设计。它有没有三界丑陋的感觉？只是天上的盖子上有一个大喇叭，买回家可能会吓得孩子哭。它需要大量的体检，而且不能直接放在车里。让我们来看看新推出的激光雷达和小鹏P5搭载的两款激光雷达的位置。

3

何小鹏对小鹏使用激光雷达的描述如下：我们不同于做第四代自动驾驶或他们所说的自动驾驶的传统公司。他们以激光雷达为核心绘制高精度的激光雷达地图，但我们不同。我们以视觉为核心，以视觉高精度地图为核心。因为我们相信，从趋势的角度来看，所有r……

世界各地的ds、红绿灯和法规都是从人眼等角度驱动的。我们认为这是最高效、最接近真人、最便宜的东西，可以与激光雷达相结合来确保安全。老实说，在最初的几年里，我们将把安全因素放在一个非常、非常、非常重要的角度。我们宁愿有硬件冗余或软件冗余，但也要确保安全。事实上，这很直观：小鹏汽车仍然使用视觉作为核心感知方法，激光雷达的作用是作为安全冗余。因此，这种激光雷达的指标是在150米的距离检测反射率为10%的低物体（如黑色汽车），横向视场角为120度，角分辨率为0.16度x 0.2度，点云密度相当于144线激光雷达。远低于ET7 250米的检测距离，它更多地用于安全冗余，而不是作为核心传感方法，大灯两侧的检测完全符合要求。ARCFOX Extreme Fox Alpha S华为HI版是首款搭载华为激光雷达的车型，在汽车前部和两侧安装了三台华为96线激光雷达。

4

5

NIO ET7是最独特的设计，安装在前挡风玻璃的上端，类似于一个小喇叭。

6

每家汽车公司的激光雷达布局实际上考虑了许多因素，如激光雷达的角度、它能承受的温度、振动和激光雷达体积的大小。激光雷达的体积越小，就越便于整车设计。这个体积与所使用的技术路线和散热密切相关。因此，重要的是要明白，斜杠青年摩卡可以直接与固态激光雷达配合使用，而且设计必须美观。从2015年到现在，激光雷达的硬件技术路线问题一直在讨论，但尚未得出结论。在相当长的一段时间内，至少有2-3条技术路线将共存。2021是激光雷达发射的第一年，但尚未达到普及状态。激光雷达还没有真正的大规模生产，技术缺陷和性能的改善是有希望的。道路仍然蜿蜒曲折。本文首发于微信公众号：Po 1990。文章内容属于作者个人观点，不代表和讯网络的立场。投资者应据此操作，并承担风险。

标签：小鹏蔚来小鹏P5蔚来ET7特斯拉

汽车资讯热门资讯