2、激光雷达选型与评估
2.1 不同场景对激光雷达的需求分析
自动驾驶系统在不同运行场景下，对感知系统的要求存在显著差异。激光雷达作为核心传感器，其选型必须与场景的物理特性、功能安全等级及成本约束相匹配。
2.1.1 高速场景
核心需求：远距离探测、高角分辨率、抗干扰。
- 探测距离： 需在200-300米外识别车辆，150米外识别行人或抛洒物。通常要求10%反射率目标下探测距离≥200m。
- 角分辨率： 水平角分辨率需≤0.1°~0.2°，垂直角分辨率需≤0.2°，以确保在远距离处能分辨相邻车道车辆或小目标。
- 视场角： 水平FOV通常要求120°~180°，垂直FOV要求25°~45°（覆盖近处地面与远处天空）。
- 点频与帧率： 点频需≥1.2M pts/s，帧率10~20Hz，保证高速运动下点云密度不稀疏。
- 环境适应性： 需具备抗阳光干扰（如1064nm或1550nm波长）及抗雨雾衰减能力。
2.1.2 城区场景
核心需求：宽视场角、高垂直分辨率、多目标跟踪、抗多路径干扰。
- 探测距离： 中近距离为主（0.5~80米），但需兼顾远距离（150米）以应对突然出现的车辆。
- 视场角： 水平FOV需≥120°（最好180°），垂直FOV需≥40°（覆盖近处低矮障碍物如路肩、儿童，以及高处交通标志）。
- 角分辨率： 垂直角分辨率需≤0.1°~0.2°，以区分行人、自行车、摩托车等复杂轮廓。
- 多回波能力： 必须支持2~4次回波，以穿透树叶、雨滴或玻璃，识别被遮挡的目标。
- 抗干扰： 需具备抗多路径反射（如隧道、高楼间）及抗其他激光雷达串扰的能力。
2.1.3 泊车场景
核心需求：近距离盲区覆盖、高垂直分辨率、低成本、小体积。
- 探测距离： 0.1~20米，重点关注0.3~5米内的低矮障碍物（如锥桶、路缘、儿童）。
- 视场角： 水平FOV需≥90°（最好120°），垂直FOV需≥60°~90°（覆盖车头/车尾下方及侧方）。
- 角分辨率： 垂直角分辨率需≤0.5°~1°，水平角分辨率≤0.5°，以识别细小的停车位线或地锁。
- 盲区： 近距盲区需≤0.1米，且需具备抗地面反射干扰能力。
- 成本与体积： 成本需控制在$200~$500以内，体积需满足嵌入保险杠或翼子板的要求。
2.2 选型流程与评估指标
2.2.1 选型流程
- 需求定义： 根据OEM的ODD（运行设计域）定义场景权重（如高速70%、城区20%、泊车10%），明确功能安全等级（ASIL B/D）。
- 参数筛选： 基于场景需求，建立关键参数阈值表（如距离、FOV、分辨率、帧率、功耗、成本）。
- 供应商评估： 收集主流产品数据手册，进行参数对比，并索要样机进行实测。
- 实测验证： 在标准测试场（如Euro NCAP场景）进行静态/动态标定，评估点云质量、测距精度、噪声水平、抗干扰能力。
- 系统集成测试： 将激光雷达接入感知算法（目标检测、跟踪、SLAM），评估对算法性能（mAP、召回率、定位精度）的提升。
- 可靠性测试： 进行温度循环、振动、盐雾、EMC等环境耐久性测试。
- 成本与供应链评估： 评估BOM成本、量产能力、交付周期及售后支持。
2.2.2 核心评估指标
| 指标类别 | 具体指标 | 说明 |
|---|---|---|
| 性能指标 | 最大探测距离（@10%反射率） | 决定高速场景的有效感知范围 |
| 测距精度（1σ） | 通常要求≤2cm @ 50m，影响目标定位 | |
| 角分辨率（水平/垂直） | 决定远距离目标可分辨性 | |
| 点频（pts/s） | 影响点云密度与帧率 | |
| 视场角（水平/垂直） | 决定覆盖范围 | |
| 质量指标 | 点云噪声（离群点比例） | 影响算法鲁棒性，通常要求<1% |
| 多回波能力 | 城区场景穿透能力 | |
| 抗阳光干扰（@100klux） | 影响白天户外性能 | |
| 工程指标 | 功耗（W） | 影响热管理与续航 |
| 体积与重量 | 影响安装集成 | |
| 工作温度范围 | 通常要求-40°C ~ +85°C | |
| 商业指标 | BOM成本（$） | 直接影响整车成本 |
| 量产能力（年产能） | 决定交付稳定性 | |
| 功能安全等级 | ASIL B/D 认证 |
2.3 主流激光雷达产品对比
以下对比基于截至2025年初的公开数据，实际性能需以最新样机实测为准。
| 参数 | Valeo SCALA 2 | Hesai AT128 | RoboSense M1 | Luminar Iris |
|---|---|---|---|---|
| 技术路线 | 机械旋转（4线） | 混合固态（转镜） | MEMS微振镜 | 1550nm + 振镜 |
| 波长 | 905nm | 905nm | 905nm | 1550nm |
| 最大探测距离 | 150m @10% | 200m @10% | 150m @10% | 250m @10% |
| 水平FOV | 145° | 120° | 120° | 120° |
| 垂直FOV | 25° | 25.4° | 25° | 30° |
| 角分辨率（水平） | 0.25° | 0.1° | 0.2° | 0.05° |
| 角分辨率（垂直） | 0.25° | 0.2° | 0.2° | 0.1° |
| 点频 | ~0.5M pts/s | 1.5M pts/s | 1.2M pts/s | 1.0M pts/s |
| 帧率 | 10Hz | 10Hz | 10Hz | 10Hz |
| 功耗 | ~15W | ~18W | ~15W | ~25W |
| 体积 | 中等（车顶安装） | 中等（车顶安装） | 小（嵌入后视镜） | 大（车顶/前保） |
| 成本（预估） | $800~$1200 | $500~$800 | $400~$600 | $1000~$1500 |
| 典型应用场景 | 高速（L2/L3） | 高速+城区（L3/L4） | 城区+泊车（L2+/L3） | 高速+城区（L4） |
| 功能安全 | ASIL B | ASIL B | ASIL B | ASIL B/D |
2.3.1 选型建议
- 高速为主（L2/L3）： 优先考虑Valeo SCALA 2（成熟量产、成本可控）或Hesai AT128（点云密度高、性价比优）。
- 城区+高速（L3/L4）： 推荐Hesai AT128（垂直分辨率高、多回波好）或Luminar Iris（1550nm抗干扰强、远距性能突出）。
- 泊车+城区（L2+/L3）： 推荐RoboSense M1（体积小、成本低、可嵌入后视镜或翼子板）。
- 全场景L4： 通常采用多激光雷达融合方案，例如1颗Luminar Iris（前向远距）+ 2颗RoboSense M1（侧向补盲）。
工程师提示： 选型时切勿仅看参数表。务必进行“点云质量实测”，重点关注：远距离点云密度、地面点云连续性、雨雾天气下的噪声水平、以及多雷达串扰测试。此外，1550nm激光雷达虽然成本高，但在强阳光和雨雾场景下具有不可替代的优势，尤其适合高速L4系统。