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相信很多人心里都有一個疑問：為什么從事自動駕駛的企業(yè)都集中在像特斯拉這樣的電動車新興制造企業(yè)，傳統(tǒng)車企為何對此反應遲遲？

隨著各國環(huán)保法律法規(guī)的逐步嚴格化，電動化、新能源化是汽車行業(yè)的未來發(fā)展必然趨勢。目前，許多歐美發(fā)達國家紛紛公布了燃油車禁售的時間期限，其中荷蘭和挪威最為激進，將于2025年禁售所有的傳統(tǒng)燃油車；而德國和美國加州，也已決定將禁售年限劃至2030年。這意味著傳統(tǒng)的燃油車終有一天會被新能源汽車所取代。所以對于各大車企或是研究機構(gòu)而言，他們會更傾向于在自家品牌的電動汽車以及其他新能源汽車上研制搭載自動駕駛技術(shù)，此外，傳統(tǒng)技術(shù)的燃油車設計基本已經(jīng)定型，整體框架上很難再做出巨大改動，而以電動汽車為主體的新能源汽車在整車架構(gòu)上依然有很大的創(chuàng)新發(fā)展空間，所以在新能源汽車上開發(fā)自動駕駛技術(shù)，未來發(fā)展的潛力更大。

自動駕駛是一場非零和博弈，需要汽車廠商和科技公司合作共贏。

當前，SAE（國際汽車工程師協(xié)會）J3016文件提出的五級自動駕駛分級方案是當前被普遍采用接受的標準，將自動駕駛技術(shù)分為L0~L5共六個等級(見表1)。L0代表沒有自動駕駛加入的傳統(tǒng)人類駕駛，L1~L5則將自動駕駛的發(fā)展程度進行了分類：

無人駕駛專指L4、L5階段，即駕駛員不介入的情況下汽車可以完成全自動駕駛的控制動作，指向自動駕駛汽車技術(shù)發(fā)展的最終形態(tài)。

自動駕駛覆蓋L1到L5整個階段，在L1、L2階段，汽車的自動駕駛系統(tǒng)只作為駕駛員的輔助，但能夠持續(xù)地承擔汽車橫向或縱向某一方面的自主控制完成感知、認知、決策、控制、執(zhí)行這一完整過程，其他如預警提示、短暫干預的先進輔助駕駛技術(shù)（ADAS,AdvancedDriverAssistanceSystems）不能完成這一完整的流程，所以不在自動駕駛技術(shù)范圍之內(nèi)。即汽車至少在某些具有關(guān)鍵安全性的控制功能方面（如轉(zhuǎn)向、油門或制動）無需駕駛員直接操作即可自動完成控制動作。自動駕駛汽車一般使用機載傳感器、GPS和其他通信技術(shù)設備獲得信息，針對安全狀況進行決策規(guī)劃，在某種程度上恰當?shù)貙嵤┛刂?。自動駕駛包括無人駕駛。

當前，自動駕駛的核心關(guān)鍵，離不開一項與激光傳感緊密相連的技術(shù)：激光雷達（LiDAR）。

LiDAR，是英文LightDetectionAndRanging的縮寫，中文名稱為激光雷達。激光雷達作為在激光測距雷達基礎上發(fā)展起來的一項主動成像雷達技術(shù)，通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標對象后的折返時間，計算出到目標對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標對象表面大量密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，快速得出被測目標的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點云（PointCloud）圖，繪制出環(huán)境地圖，以達到環(huán)境感知的目的。由于光速非?？?，飛行時間可能非常短，因此要求測量設備具備非常高的精度。從效果上來講，激光雷達維度（線束）越多，測量精度越高，安全性就越高。

早期激光雷達主要用于軍事和民用地理測繪（GIS）等領(lǐng)域，比如地質(zhì)測繪、監(jiān)測樹木生長、測量建筑項目進度等。隨著自動駕駛的興起，對于環(huán)境感知要求日趨嚴格，在自動駕駛架構(gòu)中，傳感層被比作為汽車的“眼睛”，包括車載攝像頭等視覺系傳感器和車載毫米波雷達、車載激光雷達和車載超聲波雷達等雷達系傳感器，其中激光雷達已經(jīng)被廣泛認為是實現(xiàn)自動駕駛的必要傳感器。相比于其它類型的自動駕駛傳感器，如攝像頭，激光雷達探測的距離更遠、精度更高。而相對于攝像頭而言，激光雷達由于為主動發(fā)射光束，故比較不容易受周圍環(huán)境，如弱光、雨雪煙塵的影響，而且攝像頭在進行圖像識別處理時需要消耗大量的處理器能力，而激光雷達產(chǎn)生的三維地圖信息更容易被計算機解析。在自動駕駛領(lǐng)域，激光雷達與其它傳感器互為補充，可以有效提高車輛對于周圍環(huán)境感知的準確度。

相比于可見光、紅外線等傳統(tǒng)被動成像技術(shù)，激光雷達技術(shù)具有如下顯著特點：一方面，它顛覆傳統(tǒng)了二維投影成像模式，可采集目標表面深度信息，得到目標相對完整的空間信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理重構(gòu)目標三維表面，獲得更能反映目標幾何外形的三維圖形，同時還能獲取目標表面反射特性、運動速度等豐富的特征信息，為目標探測、識別、跟蹤等數(shù)據(jù)處理提供充分的信息支持、降低算法難度；另一方面，主動激光技術(shù)的應用，使得其具有測量分辨率高，抗干擾能力強、抗隱身能力強、穿透能力強和全天候工作的特點。

目前的市場格局中，不甘于落后于特斯拉等電動汽車車企，傳統(tǒng)車企也紛紛布局自動駕駛。2017年5月，豐田宣布與英偉達達成合作，使用英偉達的DrivePX2平臺進行自動駕駛的開發(fā)。2016年，通用汽車以10億美金收購了自動駕駛創(chuàng)業(yè)公司Cruise。2017年2月，福特收購自動駕駛公司Argo、投資了激光雷達廠商Velodyne。2020年初，中國自動駕駛公司Pony.ai獲得了來自豐田的4億美元的輸血。同時，百度和長沙政府、文遠知行和白云出租車汽車集團組成了聯(lián)盟。

三維激光點云圖

截止發(fā)刊前，傳統(tǒng)車企巨頭日本汽車制造商豐田（ToyotaMotorCorp.）表示，將在今年（2020年）晚些時候在日本上市的新款雷克薩斯LS轎車上計劃安裝迄今為止最先進的自動駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于豐田與電裝部分合作研發(fā)的激光雷達技術(shù)，屬于L2自動駕駛系統(tǒng)。由此能夠讓雷克薩斯在高速公路上實現(xiàn)自動變道、跟車以及超車。新款LS的圖片顯示，前輪艙后部嵌入了激光雷達掃描儀，借用了制動冷卻通風口的外觀。其他激光雷達則安裝在車輛前部和后部。有一張圖片還顯示，有一個彈出式洗滌器用兩股水流沖洗前部安裝的激光雷達，讓其保持清潔。

激光雷達技術(shù)的蓬勃發(fā)展，背后離不開另外一項激光技術(shù)：近年以來呈爆發(fā)式增長的VCSEL芯片。VCSEL，即VerticalCavitySurface-EmittingLaser垂直腔面發(fā)射激光器，是一種半導體光源。和其他半導體光源一樣，VCSEL體積小、可簡易封裝，適用于各種對體積有要求的場景。VCSEL的優(yōu)點是價格低廉，功耗極低且照比傳統(tǒng)LED技術(shù)敏感度更高。

水流沖洗前部安裝的激光雷達

VCSEL的迅速發(fā)展和固有優(yōu)點已使其成為自動駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵器件，有強大的生命力。近年來，性能優(yōu)異的VCSEL不斷被研發(fā)，主要涉及其低閾值電流，高輸出功率，高電光轉(zhuǎn)換效率，低工作電壓，高調(diào)制帶寬和高產(chǎn)額。

隨著車企巨頭紛紛擁抱激光雷達傳感技術(shù)，在接下來的幾年里，相信更多的汽車制造商將開始批量訂購激光雷達，用于L3/L4級自動駕駛量產(chǎn)車的研發(fā)測試。在此之前，低成本的激光雷達有望增強現(xiàn)有L2+級別新車的感知。

未來，隨著工藝的進步，激光雷達的線數(shù)和可視范圍會逐漸增加。激光雷達的相關(guān)圖象處理算法的效率的提高可能會是主流企業(yè)和研究所的一個研究的方向。