G9 的激光雷达不放车顶是有原因的

G9 的激光雷达不放车顶是有原因的

9 月 21 日，小鹏 G9 正式上市发布。算上这台车之后，今年已交付或者亮相的新车里搭载激光雷达的车型已经超过了 15 台，从 A 级到 D 级，从轿车到 SUV 都有涉猎。

可以说，激光雷达已经成为主流高阶智能驾驶的重要标签，而消费者对这个传感器的关注度在这两年也在迅速增加，过去的一年大家围绕讨论的话题已经从最初的「激光雷达有什么用」演化到后来的「激光雷达有哪几种类型」。伴随着激光雷达的落地上车，具体的量产车型成为了现在大家讨论激光雷达时的新焦点。

去观察这些搭载激光雷达的新车，大家不难发现一个现象：不仅大家采用的激光雷达各不相同，在激光雷达总数和布置方案上大家也有明显的差异。

所以问题来了，头部玩家之间为什么会有这样的差异，以及导致这些差异的背后又是什么原因？

目前来看，配备激光雷达车型在方案上虽有差异，但产生差异的点其实十分集中，主要就两个：

1. 激光雷达的数量
2. 激光雷达的位置

在这篇文章里，我想以小鹏G9所采用的双激光雷达布置方案为例，和大家来聊聊激光雷达的个数是不是越多越好，以及激光雷达的位置高低到底影响了什么性能，此外还有大家关心的激光雷达维修问题。

关于这几个点的讨论，我们需要结合智能驾驶系统的感知系统组成以及不同传感器之间的特性和分工来看，所以不妨在此回顾一下目前智能驾驶系统采用的四大类传感器：摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。

智驾四大传感器

摄像头的作用比较好理解，它可以让车辆「看到」道路环境，提供丰富的视觉感知信息，包括但不限于物体的形状、位置、颜色、图案等。

从信息种类上来说，摄像头提供的视觉画面最接近驾驶者对道路的感知，不过眼睛只是其一，我们能通过视觉获得环境信息的核心还在于人类有着发达的视觉神经网络。想让汽车的计算机从一张由二维像素组成图片的上获得堪比人类的空间感知效果目前难度依然极大，于是乎大家又引入了其他类型的传感器辅助车辆获得更完整的环境信息。

比如超声波雷达是通过声波反射来进行距离检测的一种传感器，我们常说的「倒车雷达」就是超声波雷达，它的有效探测范围较短，主要用于车身几米内的近距离位置感知，这个距离下它的精度很高，所以它其实有那么点像雷达里的「微距镜头」。

毫米波雷达虽然名字听上去和超声波雷达有几分相似，但它其实是电磁波传感器，有效探测距离相比超声波雷达大大增加，可以超过 100 m，通常用于对道路上车辆的速度以及距离探测，不少汽车的自适应巡航和 AEB 都会参考毫米波雷达的感知信息。

再就是我们今天主要谈论的激光雷达，激光雷达在功能上可以说依然是提供物体的位置和速度为主，但与前两个雷达传感器不太一样的地方在于它反馈给系统的，不再是简单的某个方向的速度或者距离，而是它工作视场角内的路环境 3D 点云信息，精度高、信息量大。

简单来说，激光雷达工作时会用激光扫描出的点云对它探测范围内的环境进行实时的 3D 建模。

不同传感器的物理特性决定了它们有各自擅长和不擅长的场景，不同场景的优先级和冗余必要性又决定了厂家在愿意为对应的适用传感器付出多少成本和系统资源。在高阶智能驾驶系统中，激光雷达和高阶视觉感知是系统里最重要的两部分。后者主要的资源投入在软件和算法，而激光雷达则明显更偏向于硬件和工程成本。

值得斟酌的多多益善

首先是关于激光雷达数量的问题，我们以车型为例：小鹏 G9 搭载了两个激光雷达，蔚来 NT2.0 车型和理想 L9 采用的是一个，华为 HI 方案的车型采用了三个，而沙龙机甲龙甚至用到了四个。

首先我们要知道激光雷达的个数影响的是什么。

激光雷达的视场角 FOV（Field of View）代表着激光雷达的所能扫描到的有效区域，如果将它类比为车辆的大灯，那么大灯照亮的区域就是「FOV」。

在硬件相同的前提下，激光雷达的个数越多，那么组合而成的整体视场角就越大，回到大灯的例子，同一台车，大灯坏掉一个的时候能照亮的区域自然没有正常亮两个时那么大。

数量上我们从多往少去看。四个激光雷达的车型覆盖的是车辆前、后、左、右四个方向。

如果是三个激光雷达的车型，那么后向激光雷达通常被舍弃，剩下前、左、右三个方向。

而两个激光的车型和一个激光雷达的车型都是留下前向，双激光雷达在左右两侧的视场角会更大。

理论上来说，感知视野多多益善，毕竟获得的视野越广，对于道路环境的感知就越充分，但激光雷达是一个成本很高的传感器，成本最终会反应在车辆价格上，增加与否需要考虑系统的「投入产出比」，除非是只要性能不计成本的 Robotaxi。并且增加激光雷达数量也会让系统需要处理的感知信息量大幅增加，这又对车辆的计算端提出了更高的新能要求。

所以实际上这个「多多益善理论」在量产应用中却是另一番景象。

当车辆处于行驶中时，前、后、左、右四个方向的视野有显著的优先级划分，前向视野最为重要，侧向次之，再是后向。所以如果只留一个传感器，那么一定是留给前向，如果有多才会再给到侧面。

道理很好理解：我们开车的时候，注意力主要都是放在道路前方，然后时不时看看两侧以及车内后视镜。在智能驾驶系统里，对侧后和正后的感知信息并不会那么追求高精度和远距离，用毫米波雷达加摄像头的组合已经能够满足。

所以将系统性能的「多多益善理论」纳入成本和工程必要性考虑以后就会发现，一味增加激光雷数量对系统的能力提升并非线性关系，但成本上却是。所以两颗和一颗激光雷达的方案在目前相对而言会更多见。

两颗前置和一颗前置在前向视野上的区别主要在侧向视角的覆盖率。

G9 所采用的激光雷达水平视场角为 120°，只用一颗的话车辆左前和右前方就会有一个小的激光雷达盲区。对于垂直于车头的方向的横向物体感知会稍有欠缺。

而这个盲区在某些场景下就会成为隐患：

• 并排停车起步状态下有人近距离横穿；
• 驶出靠墙的垂直车位时有横向车辆驶过；
• 驶入无保护路口时有横向车辆驶来。

但是如果用两颗横向视场角 120° 的激光雷达组合在一起并各向左右两侧偏转一定角度，组合成接近 180° 的视场角，那么这个盲区就会缩小很多。不难发现，前面提到的这几个特殊场景都是城市场景和复杂泊车场景才会有的案例，而这两大场景恰巧是小鹏在 P5 上开始运用并打算在 G9 上继续攻克的难题。

所以 G9 的激光雷达在工程上的核心考虑之一就是更好地服务于城市领航辅助驾驶，提供更多特殊场景下的针对性环境感知信息，兼顾侧向感知的双激光雷达方案正是这种需求下最需求对口的选择。

各有优劣的高下之争

讨论完激光雷达数量的问题以后，另一个有明显分歧的地方是激光雷达该放在哪。

我们经常听到的一种声音是「站得高看得远」，其代表方案是就是当今十分流行的顶置激光雷达方案。蔚来 NT2.0 车型、理想 L9、智己 L7、飞凡 R7 等车型都采用了这样的方案。反而是十分注重智能驾驶的小鹏 G9 成为了这波新车里的「例外」

顶置激光雷达方案的好处显而易见，把激光雷达放在车顶前向视野遮挡最少，碰撞风险也很小。但顶置激光雷达的不足依然存在：

1. 烈日暴晒之下顶置激光雷达的散热负担更大，如果再配合黑色车顶，问题会更加显著；
2. 布置于车顶之后，近车身区域的激光雷达低位探测盲区也会大一些。

把激光雷达放在车头相比顶置方案在「防晒」问题上更好解决，藏在车身内部避免了烈日直射的问题。

不过更加重要的是第二点。马斯克曾讽刺激光雷达是一个「拐杖」，可以探测到物体但却无法获取物体更多的颜色和其他语义的信息，语义维度更全的视觉信息可以比激光雷达做得更好。

他这番话里的「视觉」是理想状态下的样子，如果碰到一个没有经过系统学习训练的未知物体，视觉系统可能无法识别，连「探测物体」的能力可能都没有。而激光雷达不一样，在其视场角之内探测范围哪怕没有经过机器学习，至少可以通过实打实的 3D 点云信息探测到物体，系统不至于与之发生碰撞，所以这也是为什么大家会强调激光雷达在安全冗余上的重要作用。

但前提是被探测物体「在视场角之内」。而顶置激光雷达和前置激光雷达的视场角特性会有一些区别，我们说车顶激光雷达视野好，说的是不容易被前车遮挡，而「高」所来的视野增益并不是全方位的，开高车身 SUV 时我们会发现车头和两侧的视觉盲区比轿车更大，其实顶置激光雷达也会碰到这样的问题。

而这个盲区里就包含了一些需要注意的情况，例如：近车身的位置的地锁、穿行的宠物、锥桶等物体。毫米波和超声波雷达对这些物体的探测一方面容易误报，另一方面测距的精度也不足，如果将激光雷达置于车头情况就会好很多。

前面讨论为什么 G9 用两颗激光雷达时，我们从场景倒推得到的结果是城市场景对于前侧向视场角要求更大，近车身盲区的物体检测同样是城市场景才需要重点关注的地方。

有读者可能会想，为了近车身盲区的问题舍弃高处布置带来的更佳前向视野是不是有点因小失大？实际上车辆的前视摄像头放位置和顶置激光雷达高度上比较接近，像 G9 所采用的前向视觉模组里包含一个长焦 800 万像素摄像头承担「望远」的任务。

在无遮挡情况下，激光雷达在顶置和放在车头两种方案下对于远距离的感知几乎一致。大家可以想象一个场景，深夜拿强光手电照路，如果手电的照射方向都保持朝前，我们不管是正常拿在腰的位置和举到头顶其实对于远处的照射效果基本没有实质性影响。

因此激光雷达高低布置上的差异，主要就看大家在感知上更愿意让激光雷达视场角分配给哪一块。注重城市场景的小鹏在两侧和近车身盲区问题上有更多的考虑，所以 G9 和 P5 把激光雷达放在了能更好检测这类场景的车头位置。与之对应的是更注重高速场景的理想和飞凡则把激光雷达放在了车顶。

被夸大的碰撞问题

激光雷达放在车头还是放在车顶主要是不同场景的优先级考虑，对于消费者还有一个担忧是激光雷达的碰撞维修问题。

激光雷达放在车顶的确比放车头要更有优势，因为除了限高情况，这个区域很难在事故中被撞到。作为事故重灾区的车头如果放了激光雷达大家直观上很容易认为损坏概率更大。

但需要强调的一点是车头的激光雷达并没有网络上传言的那么脆弱。这里我们可以看实际的数据：已经交付的小鹏 P5 车型，激光雷达的维修次数仅占到 P5 总维修次数的 0.2%。

在 G9 上，小鹏对此又做了进一步的优化，首先是把激光雷达的位置做了内凹处理，并且位置更高（相比 P5 抬高 245 mm），让一般的擦碰不至于直接伤到激光雷达，然后又将激光雷达防护玻璃的厚度做到了 5 mm，剐蹭事故中有更强的抗冲击能力。

如果事故真的较为严重导致了激光雷达的损坏，维修和车损一样可以走保险。再就是大家比较关心的问题：一个激光雷达的价格是多少？

网传动辄过万的信息其实存在误导性，小鹏 P5 上的览沃激光雷原先是 8,900元一颗，如今价格再度下调1/4以后是 6,600 元左右一颗，这个价格看起来可能不便宜，但实际上很多车辆的大灯比这个价格要贵。

写在最后

关于激光的布置问题，我们在文章里说了很多场景和传感器特性相关的问题，但在文章的末尾我觉得有必要提及一下小鹏不容忽视的「资历」。

实事求是地讲，小鹏在智能驾驶上的积累和能力在近几年有目共睹，大的地方比如 2021 年的高速 NGP 和今年的城市 NGP 都是国内率先落地上车。小的地方像记忆泊车、XPILOT 的使用前用户答题测试也是领先于同行。

在如何做好一套高阶智能驾驶的感知系统这个问题上，我相信小鹏比国内的多数厂商都更有发言权。

而作为智能驾驶硬件规格最高的小鹏车型，G9 显然要继续去为小鹏争更多的第一，比如 P5 上已经首发的城市辅助驾驶，在 G9 上要更进一步，做到全场景智能驾驶，成为小鹏智能驾驶最强车型。

我们前段时间曾在 App 上发起过一个投票：厂商应该继续打磨高速领航还是尽早上城市领航？

结果有 71% 的用户投给了前者，在众多的回答里，大家都表现出了对于城市领航功能完成度的担忧，其中有一位的回答十分幽默：高速领航是羊了个羊的第一关，而城市领航是第二关。

而这也是行业的目前的实际情况，中国交通环境下的城市领航难度巨大，面临很多的技术盲区和政策限制，对于企业属于投入巨大但是产出未知的业务。所以并不是每家企业都想去啃这块硬骨头，或者说不想作为试错成本最高的先驱者去攻克。

当不同的企业之间有着不同阶段目标的时候，评价技术的先进性其实已经不存在横向的可比性。

为了做到更全面的城市领航安全冗余，小鹏 G9 采用布置于车头的前向双激光雷达，除此之外还有环视 BEV 视觉感知和多角度毫米波雷达，在所有人都聚焦的地方，小鹏没有失位，但它的出发点又有自身愿景下的合理性和场景针对性。

我相信，G9 交付后的实际表现将是对小鹏这一业务经验最客观和有力的验证。