作者 | 愛LiDAR的小飛哥 

編輯 | 王博

“大！超大！更大！”

最近，補(bǔ)盲激光雷達(dá)市場熱鬧非凡，各家在宣傳產(chǎn)品的視場角時竭盡全力，毫不吝嗇形容詞。

回歸到實(shí)際需求，多大的視場角夠用？超大是多大？多大算大？

今天就來盤一盤補(bǔ)盲激光雷達(dá)視場角（FOV， Field of View）這件事。

在談視場角之前，先談?wù)勓a(bǔ)盲激光雷達(dá)。

1. 補(bǔ)盲激光雷達(dá)，很重要

首先，補(bǔ)盲激光雷達(dá)到底是什么？

大多數(shù)人會從字面意義上理解，認(rèn)為是對于自動駕駛車輛盲區(qū)進(jìn)行覆蓋的激光雷達(dá)傳感器。其實(shí)，這里的“補(bǔ)盲”一詞，并不能完全準(zhǔn)確地描繪該類激光雷達(dá)在自動駕駛里面扮演的角色。其含義，更多的是指產(chǎn)品彌補(bǔ)了長距激光雷達(dá)覆蓋不到的區(qū)域。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，補(bǔ)盲激光雷達(dá)主要負(fù)責(zé)的是近車身的感知空間的覆蓋，為自動駕駛車輛提供更為精準(zhǔn)的車身周圍障礙物和空間感知能力。

那么，為什么需要補(bǔ)盲激光雷達(dá)？

中汽研去年編制的《自動駕駛汽車交通安全白皮書》中提到，人類駕駛汽車事故中追尾事故最多，占到整體的29.9%，而側(cè)部、前部碰撞以及碰撞固定物（道路上的交通設(shè)施）也分別占整體的29%、12.9%以及12.7%；

梳理人類駕駛汽車時發(fā)生的道路交通事故特征，會發(fā)現(xiàn)，因車輛設(shè)計缺陷等因素形成的駕駛?cè)艘曇懊^(qū)，導(dǎo)致車輛在轉(zhuǎn)彎過程中容易發(fā)生事故。此外，無信號燈交叉口和紅綠燈等處也是人類駕駛過程中的事故多發(fā)地。

此時，補(bǔ)盲激光雷達(dá)的側(cè)向覆蓋就顯得尤為重要。

我們還可以從一些場景中感受一下。

場景一：高速公路上，遇到超寬車輛時的鄰車道間距保持

在高速公路上，由于超寬車輛本身裝載的貨物經(jīng)常超長超寬超高，很容易遮擋周圍車輛駕駛員視野。此外，超寬貨車也容易擠占其他車道，在與他車會車時經(jīng)常發(fā)生剮蹭事故。

針對此類場景，就需要側(cè)向激光雷達(dá)的感知能力，精準(zhǔn)把控鄰車輛間距，避免不必要的事故發(fā)生。

場景二：擁堵十字路口的拐彎，有大量VRU（弱勢道路使用者，一般指行人、兩輪車）的情況下

在城市道路中，轉(zhuǎn)彎的時候經(jīng)常會遇到人車合流的情況，需要增強(qiáng)車輛側(cè)后方的感知能力，以對車身周圍的物體，特別是VRU形成精準(zhǔn)的距離感知，從而保證整個自動駕駛過程的安全與平穩(wěn)。

從上述場景可以看出，補(bǔ)盲激光雷達(dá)是獨(dú)立于長距前向激光雷達(dá)的一個重要的品類，在很多自動駕駛場景中，如高速行車、中低速城市工況、全場景自動泊車等都扮演著重要的角色。

因此，補(bǔ)盲激光雷達(dá)性能指標(biāo)的定義，不僅需要充分考慮與長距激光雷達(dá)相互配合的默契，更要針對補(bǔ)盲激光雷達(dá)的使用場景和希望解決的感知問題做出分析。

第一個指標(biāo)，便是空間覆蓋范圍，專業(yè)的叫法是視場角（FOV）。

2. 水平視場角，140°優(yōu)勢明顯

要定義一款補(bǔ)盲激光雷達(dá)的FOV，必須要考慮到以下兩點(diǎn)特殊性：

1、補(bǔ)盲激光雷達(dá)，特別是采用固態(tài)技術(shù)路線的補(bǔ)盲激光雷達(dá)，從產(chǎn)品維度上而言是很難做到180° X 180°覆蓋的。

難點(diǎn)不在于技術(shù)是否可行，而在于所做出的產(chǎn)品成本及外觀無法與FOV設(shè)計達(dá)到平衡。

因此，如何從產(chǎn)品端盡可能擴(kuò)大有效的覆蓋范圍，將有限的FOV用到最關(guān)鍵的區(qū)域至關(guān)重要。

2、補(bǔ)盲雷達(dá)的固有特點(diǎn)，注定了其安裝位置存在多樣性，無論是安裝位置還是安裝角度，都存在多種可能。

補(bǔ)盲激光雷達(dá)與自動駕駛車輛，特別是乘用車的造型面有著更強(qiáng)的耦合，因此在安裝位姿上會存在諸多的限制。畢竟，對于乘用車而言，造型總是優(yōu)先的。

因此，如何在造型面限制的前提下，盡可能擴(kuò)大有效的FOV覆蓋，這才是產(chǎn)品定義的重點(diǎn)。

對于乘用車而言，為了增強(qiáng)側(cè)面的覆蓋，會將補(bǔ)盲雷達(dá)放置在車身的側(cè)面。

其中，一個比較推薦的安裝位置是在車輛前輪翼子板附近，這樣既能有效覆蓋后視鏡盲區(qū)視野，又能兼顧車身側(cè)低矮視野盲區(qū)。

這個位置是車身造型設(shè)計中相對敏感的區(qū)域，需要在覆蓋范圍和造型美觀之間取一個平衡點(diǎn)。

以一個水平視場角為120°的補(bǔ)盲激光雷達(dá)為例，為了實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)對于車側(cè)后方的全覆蓋，翼子板上的雷達(dá)中心需向車后方偏轉(zhuǎn)30°（yaw=30°），這樣無疑會使雷達(dá)窗口明顯凸起，嚴(yán)重影響車輛美觀。

因此，出于對造型設(shè)計的考量，安裝在前翼子板處的激光雷達(dá)中心軸與車身前進(jìn)方向中心軸垂直之間的夾角不宜太大，一般都是垂直放置（即yaw=0°），這樣能最大限度使雷達(dá)視窗平面與車身裝飾面平行貼合，最小程度減少雷達(dá)對車身造型的影響。

在這個前提下，就要求補(bǔ)盲激光雷達(dá)的水平視角盡可能大，以彌補(bǔ)在空間覆蓋上的不足。

當(dāng)前，市場上已有的固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá)水平視場角在100°-120°之間。

不過，筆者聽聞，市面上還有新的補(bǔ)盲激光雷達(dá)產(chǎn)品在醞釀中。據(jù)說水平FOV可以達(dá)到140°。

這款產(chǎn)品不僅在造型上更加符合流線車身設(shè)計，而且在不進(jìn)行航向角調(diào)整的情況下，能夠更好的覆蓋車側(cè)后向的區(qū)域，從而能夠更快、更早感知到對應(yīng)邊緣區(qū)域的目標(biāo)物，在感知范圍和時間上具有明顯的優(yōu)勢。

如下圖所示，對于相鄰車道，140°視場角覆蓋能夠比120°提前1.4米發(fā)現(xiàn)后方來車，在相距三車道上，其提前量甚至達(dá)到了5米，這段距離使得相鄰車道可提前300-700毫秒發(fā)現(xiàn)目標(biāo)車輛，為后續(xù)的規(guī)控系統(tǒng)留出充足響應(yīng)時間。

此外，對于很多高等級的自動駕駛應(yīng)用，會存在多傳感器覆蓋的場景，希望能以更少的傳感器實(shí)現(xiàn)更小的覆蓋盲區(qū)。

從下圖可以看出，在同樣實(shí)現(xiàn)360°盲區(qū)覆蓋的情況下，140°視場角拼接方案下的盲區(qū)可以做到比120°拼接方案小整整一倍。

3. 垂直視場角：水平面以下越大越好

再來看垂直視場。

垂直視場角分為水平面以上與水平面以下。

水平面以上的區(qū)域，需要一定的角度范圍來完成車輛行駛中出現(xiàn)物體的整體感知與避障，但更大的上方區(qū)域已在駕駛員或車頂激光雷達(dá)的覆蓋范圍內(nèi)，因此補(bǔ)盲雷達(dá)在垂直方向，需要一個平衡點(diǎn)來合理分配水平面以上和以下的視場，從而避免不必要的性能浪費(fèi)。

相較水平面以上，水平面以下的覆蓋范圍是補(bǔ)盲激光雷達(dá)更關(guān)鍵的性能體現(xiàn)。一方面，該區(qū)域在駕駛員以及其他感知設(shè)備的覆蓋范圍之外；另一方面，很多場景中，地面附近的覆蓋對于行駛影響更大，因此補(bǔ)盲雷達(dá)水平面以下的視場角越大越好。

但就當(dāng)前來看，已上市的補(bǔ)盲激光雷達(dá)大多采用平均分布方案，即垂直視場角在水平面以上和以下相同，這樣不僅僅浪費(fèi)了向上大角度的覆蓋空間，更無法實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的車輛周邊地面近身區(qū)域的有效覆蓋。

針對此場景，上面提到的那款新產(chǎn)品，提出了非對稱垂直FOV的概念，將70°的FOV分為水平面上20°和水平面下50°。

水平面以上，20°視場角足夠檢測車輛和物體全貌。具體來說，距離一個車道外就可以看到相鄰車道的車輛與行人，能充分滿足水平面以上的感知需求。

水平面以下，50°（水平放置）視場角為當(dāng)前業(yè)內(nèi)最大，使車道內(nèi)自車車身周邊的路面盲區(qū)顯著縮小，能夠探測路沿、低矮安全護(hù)欄、磚塊、地鎖、石墩、錐桶等路面常見障礙物，大幅度減少地面盲區(qū)，提高近場感知物體能力，同時也能夠幫助完成車道線識別。

這種非對稱的垂直視場分布方案的實(shí)際覆蓋效果，甚至超越了90°對稱垂直FOV的實(shí)際覆蓋效果。

那么，那些對稱垂直FOV的補(bǔ)盲激光雷達(dá)產(chǎn)品，能否擴(kuò)大水平面以下垂直視場角？

可以。

不過，為了盡可能的擴(kuò)大向下的FOV，這些對稱垂直FOV的產(chǎn)品需要將激光雷達(dá)本體更多地向下傾斜，從而導(dǎo)致激光雷達(dá)的“額頭”更靠外，對于整車造型設(shè)計并不友好。

而采用非對稱設(shè)計，就可以在常規(guī)的造型面設(shè)計上實(shí)現(xiàn)更多的向下覆蓋，可以滿足絕大多數(shù)車型造型面的匹配。即便是在極端條件下需要更多的垂直覆蓋，僅需根據(jù)需求向下微調(diào)即可達(dá)到理想的覆蓋效果，降低外形設(shè)計的難度。

回到最初的問題，視場角多大算大？

其實(shí)，補(bǔ)盲激光雷達(dá)對于大視場的追求從未停止，但可以肯定的是，追求大并不是最終目的。基于智能駕駛對于補(bǔ)盲的真實(shí)需求、基于對自動駕駛車輛工程化的理解，給出合適的解決方案和產(chǎn)品演進(jìn)路線，才是補(bǔ)盲激光雷達(dá)的真正使命。

最后，提前劇透一下，文中提到的補(bǔ)盲激光雷達(dá)新產(chǎn)品，與一徑科技推出的ML-30s有很大的淵源。

據(jù)悉，一徑將在2023CES展上重磅發(fā)布新一代補(bǔ)盲激光雷達(dá)產(chǎn)品，雖然還不知道新產(chǎn)品的具體名字，但可以確定的是，這款新產(chǎn)品的視場角將會是：

140°x70°。

絕對吸睛。

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