G9 的激光雷達不放車頂是有原因的

G9 的激光雷達不放車頂是有原因的

9 月 21 日，小鵬 G9 正式上市發布。算上這臺車之后，今年已交付或者亮相的新車里搭載激光雷達的車型已經超過了 15 臺，從 A 級到 D 級，從轎車到 SUV 都有涉獵。

可以說，激光雷達已經成為主流高階智能駕駛的重要標簽，而消費者對這個傳感器的關注度在這兩年也在迅速增加，過去的一年大家圍繞討論的話題已經從最初的「激光雷達有什么用」演化到后來的「激光雷達有哪幾種類型」。伴隨著激光雷達的落地上車，具體的量產車型成為了現在大家討論激光雷達時的新焦點。

去觀察這些搭載激光雷達的新車，大家不難發現一個現象：不僅大家采用的激光雷達各不相同，在激光雷達總數和布置方案上大家也有明顯的差異。

所以問題來了，頭部玩家之間為什么會有這樣的差異，以及導致這些差異的背后又是什么原因？

目前來看，配備激光雷達車型在方案上雖有差異，但產生差異的點其實十分集中，主要就兩個：

1. 激光雷達的數量
2. 激光雷達的位置

在這篇文章里，我想以小鵬G9所采用的雙激光雷達布置方案為例，和大家來聊聊激光雷達的個數是不是越多越好，以及激光雷達的位置高低到底影響了什么性能，此外還有大家關心的激光雷達維修問題。

關于這幾個點的討論，我們需要結合智能駕駛系統的感知系統組成以及不同傳感器之間的特性和分工來看，所以不妨在此回顧一下目前智能駕駛系統采用的四大類傳感器：攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達。

智駕四大傳感器

攝像頭的作用比較好理解，它可以讓車輛「看到」道路環境，提供豐富的視覺感知信息，包括但不限于物體的形狀、位置、顏色、圖案等。

從信息種類上來說，攝像頭提供的視覺畫面最接近駕駛者對道路的感知，不過眼睛只是其一，我們能通過視覺獲得環境信息的核心還在于人類有著發達的視覺神經網絡。想讓汽車的計算機從一張由二維像素組成圖片的上獲得堪比人類的空間感知效果目前難度依然極大，于是乎大家又引入了其他類型的傳感器輔助車輛獲得更完整的環境信息。

比如超聲波雷達是通過聲波反射來進行距離檢測的一種傳感器，我們常說的「倒車雷達」就是超聲波雷達，它的有效探測范圍較短，主要用于車身幾米內的近距離位置感知，這個距離下它的精度很高，所以它其實有那么點像雷達里的「微距鏡頭」。

毫米波雷達雖然名字聽上去和超聲波雷達有幾分相似，但它其實是電磁波傳感器，有效探測距離相比超聲波雷達大大增加，可以超過 100 m，通常用于對道路上車輛的速度以及距離探測，不少汽車的自適應巡航和 AEB 都會參考毫米波雷達的感知信息。

再就是我們今天主要談論的激光雷達，激光雷達在功能上可以說依然是提供物體的位置和速度為主，但與前兩個雷達傳感器不太一樣的地方在于它反饋給系統的，不再是簡單的某個方向的速度或者距離，而是它工作視場角內的路環境 3D 點云信息，精度高、信息量大。

簡單來說，激光雷達工作時會用激光掃描出的點云對它探測范圍內的環境進行實時的 3D 建模。

不同傳感器的物理特性決定了它們有各自擅長和不擅長的場景，不同場景的優先級和冗余必要性又決定了廠家在愿意為對應的適用傳感器付出多少成本和系統資源。在高階智能駕駛系統中，激光雷達和高階視覺感知是系統里最重要的兩部分。后者主要的資源投入在軟件和算法，而激光雷達則明顯更偏向于硬件和工程成本。

值得斟酌的多多益善

首先是關于激光雷達數量的問題，我們以車型為例：小鵬 G9 搭載了兩個激光雷達，蔚來 NT2.0 車型和理想 L9 采用的是一個，華為 HI 方案的車型采用了三個，而沙龍機甲龍甚至用到了四個。

首先我們要知道激光雷達的個數影響的是什么。

激光雷達的視場角 FOV（Field of View）代表著激光雷達的所能掃描到的有效區域，如果將它類比為車輛的大燈，那么大燈照亮的區域就是「FOV」。

在硬件相同的前提下，激光雷達的個數越多，那么組合而成的整體視場角就越大，回到大燈的例子，同一臺車，大燈壞掉一個的時候能照亮的區域自然沒有正常亮兩個時那么大。

數量上我們從多往少去看。四個激光雷達的車型覆蓋的是車輛前、后、左、右四個方向。

如果是三個激光雷達的車型，那么后向激光雷達通常被舍棄，剩下前、左、右三個方向。

而兩個激光的車型和一個激光雷達的車型都是留下前向，雙激光雷達在左右兩側的視場角會更大。

理論上來說，感知視野多多益善，畢竟獲得的視野越廣，對于道路環境的感知就越充分，但激光雷達是一個成本很高的傳感器，成本最終會反應在車輛價格上，增加與否需要考慮系統的「投入產出比」，除非是只要性能不計成本的 Robotaxi。并且增加激光雷達數量也會讓系統需要處理的感知信息量大幅增加，這又對車輛的計算端提出了更高的新能要求。

所以實際上這個「多多益善理論」在量產應用中卻是另一番景象。

當車輛處于行駛中時，前、后、左、右四個方向的視野有顯著的優先級劃分，前向視野最為重要，側向次之，再是后向。所以如果只留一個傳感器，那么一定是留給前向，如果有多才會再給到側面。

道理很好理解：我們開車的時候，注意力主要都是放在道路前方，然后時不時看看兩側以及車內后視鏡。在智能駕駛系統里，對側后和正后的感知信息并不會那么追求高精度和遠距離，用毫米波雷達加攝像頭的組合已經能夠滿足。

所以將系統性能的「多多益善理論」納入成本和工程必要性考慮以后就會發現，一味增加激光雷數量對系統的能力提升并非線性關系，但成本上卻是。所以兩顆和一顆激光雷達的方案在目前相對而言會更多見。

兩顆前置和一顆前置在前向視野上的區別主要在側向視角的覆蓋率。

G9 所采用的激光雷達水平視場角為 120°，只用一顆的話車輛左前和右前方就會有一個小的激光雷達盲區。對于垂直于車頭的方向的橫向物體感知會稍有欠缺。

而這個盲區在某些場景下就會成為隱患：

• 并排停車起步狀態下有人近距離橫穿；
• 駛出靠墻的垂直車位時有橫向車輛駛過；
• 駛入無保護路口時有橫向車輛駛來。

但是如果用兩顆橫向視場角 120° 的激光雷達組合在一起并各向左右兩側偏轉一定角度，組合成接近 180° 的視場角，那么這個盲區就會縮小很多。不難發現，前面提到的這幾個特殊場景都是城市場景和復雜泊車場景才會有的案例，而這兩大場景恰巧是小鵬在 P5 上開始運用并打算在 G9 上繼續攻克的難題。

所以 G9 的激光雷達在工程上的核心考慮之一就是更好地服務于城市領航輔助駕駛，提供更多特殊場景下的針對性環境感知信息，兼顧側向感知的雙激光雷達方案正是這種需求下最需求對口的選擇。

各有優劣的高下之爭

討論完激光雷達數量的問題以后，另一個有明顯分歧的地方是激光雷達該放在哪。

我們經常聽到的一種聲音是「站得高看得遠」，其代表方案是就是當今十分流行的頂置激光雷達方案。蔚來 NT2.0 車型、理想 L9、智己 L7、飛凡 R7 等車型都采用了這樣的方案。反而是十分注重智能駕駛的小鵬 G9 成為了這波新車里的「例外」

頂置激光雷達方案的好處顯而易見，把激光雷達放在車頂前向視野遮擋最少，碰撞風險也很小。但頂置激光雷達的不足依然存在：

1. 烈日暴曬之下頂置激光雷達的散熱負擔更大，如果再配合黑色車頂，問題會更加顯著；
2. 布置于車頂之后，近車身區域的激光雷達低位探測盲區也會大一些。

把激光雷達放在車頭相比頂置方案在「防曬」問題上更好解決，藏在車身內部避免了烈日直射的問題。

不過更加重要的是第二點。馬斯克曾諷刺激光雷達是一個「拐杖」，可以探測到物體但卻無法獲取物體更多的顏色和其他語義的信息，語義維度更全的視覺信息可以比激光雷達做得更好。

他這番話里的「視覺」是理想狀態下的樣子，如果碰到一個沒有經過系統學習訓練的未知物體，視覺系統可能無法識別，連「探測物體」的能力可能都沒有。而激光雷達不一樣，在其視場角之內探測范圍哪怕沒有經過機器學習，至少可以通過實打實的 3D 點云信息探測到物體，系統不至于與之發生碰撞，所以這也是為什么大家會強調激光雷達在安全冗余上的重要作用。

但前提是被探測物體「在視場角之內」。而頂置激光雷達和前置激光雷達的視場角特性會有一些區別，我們說車頂激光雷達視野好，說的是不容易被前車遮擋，而「高」所來的視野增益并不是全方位的，開高車身 SUV 時我們會發現車頭和兩側的視覺盲區比轎車更大，其實頂置激光雷達也會碰到這樣的問題。

而這個盲區里就包含了一些需要注意的情況，例如：近車身的位置的地鎖、穿行的寵物、錐桶等物體。毫米波和超聲波雷達對這些物體的探測一方面容易誤報，另一方面測距的精度也不足，如果將激光雷達置于車頭情況就會好很多。

前面討論為什么 G9 用兩顆激光雷達時，我們從場景倒推得到的結果是城市場景對于前側向視場角要求更大，近車身盲區的物體檢測同樣是城市場景才需要重點關注的地方。

有讀者可能會想，為了近車身盲區的問題舍棄高處布置帶來的更佳前向視野是不是有點因小失大？實際上車輛的前視攝像頭放位置和頂置激光雷達高度上比較接近，像 G9 所采用的前向視覺模組里包含一個長焦 800 萬像素攝像頭承擔「望遠」的任務。

在無遮擋情況下，激光雷達在頂置和放在車頭兩種方案下對于遠距離的感知幾乎一致。大家可以想象一個場景，深夜拿強光手電照路，如果手電的照射方向都保持朝前，我們不管是正常拿在腰的位置和舉到頭頂其實對于遠處的照射效果基本沒有實質性影響。

因此激光雷達高低布置上的差異，主要就看大家在感知上更愿意讓激光雷達視場角分配給哪一塊。注重城市場景的小鵬在兩側和近車身盲區問題上有更多的考慮，所以 G9 和 P5 把激光雷達放在了能更好檢測這類場景的車頭位置。與之對應的是更注重高速場景的理想和飛凡則把激光雷達放在了車頂。

被夸大的碰撞問題

激光雷達放在車頭還是放在車頂主要是不同場景的優先級考慮，對于消費者還有一個擔憂是激光雷達的碰撞維修問題。

激光雷達放在車頂的確比放車頭要更有優勢，因為除了限高情況，這個區域很難在事故中被撞到。作為事故重災區的車頭如果放了激光雷達大家直觀上很容易認為損壞概率更大。

但需要強調的一點是車頭的激光雷達并沒有網絡上傳言的那么脆弱。這里我們可以看實際的數據：已經交付的小鵬 P5 車型，激光雷達的維修次數僅占到 P5 總維修次數的 0.2%。

在 G9 上，小鵬對此又做了進一步的優化，首先是把激光雷達的位置做了內凹處理，并且位置更高（相比 P5 抬高 245 mm），讓一般的擦碰不至于直接傷到激光雷達，然后又將激光雷達防護玻璃的厚度做到了 5 mm，剮蹭事故中有更強的抗沖擊能力。

如果事故真的較為嚴重導致了激光雷達的損壞，維修和車損一樣可以走保險。再就是大家比較關心的問題：一個激光雷達的價格是多少？

網傳動輒過萬的信息其實存在誤導性，小鵬 P5 上的覽沃激光雷原先是 8,900元一顆，如今價格再度下調1/4以后是 6,600 元左右一顆，這個價格看起來可能不便宜，但實際上很多車輛的大燈比這個價格要貴。

寫在最后

關于激光的布置問題，我們在文章里說了很多場景和傳感器特性相關的問題，但在文章的末尾我覺得有必要提及一下小鵬不容忽視的「資歷」。

實事求是地講，小鵬在智能駕駛上的積累和能力在近幾年有目共睹，大的地方比如 2021 年的高速 NGP 和今年的城市 NGP 都是國內率先落地上車。小的地方像記憶泊車、XPILOT 的使用前用戶答題測試也是領先于同行。

在如何做好一套高階智能駕駛的感知系統這個問題上，我相信小鵬比國內的多數廠商都更有發言權。

而作為智能駕駛硬件規格最高的小鵬車型，G9 顯然要繼續去為小鵬爭更多的第一，比如 P5 上已經首發的城市輔助駕駛，在 G9 上要更進一步，做到全場景智能駕駛，成為小鵬智能駕駛最強車型。

我們前段時間曾在 App 上發起過一個投票：廠商應該繼續打磨高速領航還是盡早上城市領航？

結果有 71% 的用戶投給了前者，在眾多的回答里，大家都表現出了對于城市領航功能完成度的擔憂，其中有一位的回答十分幽默：高速領航是羊了個羊的第一關，而城市領航是第二關。

而這也是行業的目前的實際情況，中國交通環境下的城市領航難度巨大，面臨很多的技術盲區和政策限制，對于企業屬于投入巨大但是產出未知的業務。所以并不是每家企業都想去啃這塊硬骨頭，或者說不想作為試錯成本最高的先驅者去攻克。

當不同的企業之間有著不同階段目標的時候，評價技術的先進性其實已經不存在橫向的可比性。

為了做到更全面的城市領航安全冗余，小鵬 G9 采用布置于車頭的前向雙激光雷達，除此之外還有環視 BEV 視覺感知和多角度毫米波雷達，在所有人都聚焦的地方，小鵬沒有失位，但它的出發點又有自身愿景下的合理性和場景針對性。

我相信，G9 交付后的實際表現將是對小鵬這一業務經驗最客觀和有力的驗證。