理想L9激光雷达解剖：153万点频、200米@10%测距、70米最远地面线

近日， 理想L9公布其激光雷达型号，它采用禾赛科技提供的AT128。除理想外，集度、高合、路特斯也都选择了这颗激光雷达。它的性能如何，凭什么受到这么多厂家青睐？

今天我们就来系统梳理一下理想L9的这颗激光雷达。先来看一些关键参数指标：

1、10%反射率下最远探测距离200米

2、视场角：120°x25.4°

3、角分辨率：0.1（H）X0.2（V）

4、功耗：17W

5、尺寸：137mmX112mmX47mm

关于关于激光雷达更细致的科普信息，可以回看我们前几天发布的文章。

根据理想汽车官方说法，这颗激光雷达相较于业内其他机型，有2个非常明显的优点：超高点频、超远测距。

153万每秒超高点频

禾赛科技官网数据，AT128激光雷达点频是1536000points/s，这是目前业内在激光雷达点频上的最高水平。

点频是一个结果指标，它是激光雷达每秒完成探测并获取的探测点的总数目。需要和帧率、角分辨率同时存在。

这里有一个细节需要强调，只有激光雷达检测并且反射回来被接收器接收到的点才能计入点频数据，如果只是检测到，但没有反射回来或者没有被接收到都不算是点频的数据。因为点频最终呈现的是激光雷达的绘图结果，点频越大，则绘制的图像越清晰就是这个道理。

分辨率，指激光雷达相邻两个探测点之间的角度间隔。数值越小，对目标物的细节分辨能力越强。

帧率指的是激光雷达对目标物的扫描频率，一般用频率（Hz）来表示，表示1秒内激光扫描的次数。

三者之间是互为变量。其中，帧率和角分辨率是自变量，点频是因变量。所以表达图像的清晰度时一般都是三者同时出现，公式如下：

点频=水平方向平均点数X垂直方向平均点数X刷新帧率

由于角分辨率和视场角对应，所以点频的衍生公式如下：

点频=（水平视场角/水平角分辨率）X（垂直视场角/垂直角分辨率）X刷新帧率

一句话总结，点频越高，激光雷达扫描点呈现出来的图像越清晰。

AT128点云图像

那么，禾赛AT128能够实现高点频的秘诀是什么？

这还要从激光雷达的分类和工作原理说起。

目前，市面上常见的激光雷达分为机械式、半固态、固态三种类型。其中，半固态是目前车企选择最多的方案。小鹏G9、蔚来ET7、理想L9、威马M7、极狐阿尔法S等车型使用的都是这种方案。

激光雷达的结构分为激光发射器、接收器、扫描仪（转镜）、数字处理器等。其工作原理大致是，激光发射器和接收器固定不动，激光发射器发射激光，照射在转镜上，通过调整转镜控制激光的方向完成扫描工作。

由于最终的扫描点由转镜和激光数量共同决定，所以这里有3点需要强调：

1、转镜的数量可以是一个也可以是多个（目前的上限是2个居多），如果是后者，那就是多次改变激光的方向来达到扫描的效果。

2、激光发射器的数量可以是一颗，也可以是少颗，也可以是很多颗。比如蔚来ET7使用的图达通猎鹰就只有一颗激光发射器，小鹏G9使用的速腾聚创M1就有5颗激光发射器。它们都通过改变转镜的方向来扫描。所以在这类激光雷达企业的宣传手册中，会经常出现“等效XX线”的语句。理想L9搭载的禾赛AT128内部拥有128个激光发射器。

3、转镜旋转的角度可以是一维也可以是二维。

这里能看出非常清晰的转镜和激光发射器之间的工作关系。如果激光发射器足够多，转镜可以固定在一个方向转动，转镜的负荷就会小很多。理想L9搭载的禾赛AT128就是这个方案；如果激光发射器数量太少，那么需要多个转镜或者单转镜多角度（二维）来调整激光的方向来获得更大的扫描范围。那么转镜的压力就会大很多。

其工作原理如下图：

理想L9搭载的禾赛AT128就属于多激光器一维转镜方案。它“多激光器+单转镜”的方案，激光器单次扫描可以覆盖3维方向的扫描。

根据官方说法，禾赛AT128方案有多种优势。

1、相比市面上通过二维扫描和拼接实现“等效XX线”的技术，它通过芯片化128通道的固态电子扫描，实现了“真128线”的结构化扫描，避免了二维高速机械扫描对产品可靠性和寿命带来的影响的同时，实现了点云在水平和垂直方向完整视场角无拼接均匀分布，形同摄像头的结构化数据可以给后期算法带来非常大的便利。

2、再有，单激光发射器或者少激光发射器存在极大的不确定性，除了转镜负荷增加，一旦其中一个激光发射器出现问题，就存在很大的安全隐患。相较而言，AT128内部的128可激光发射器安全冗余就强得多。即便其中一两个失效，对全局的影响也非常微弱。

图：一维转镜（禾赛AT128扫描方式示意）

当然，禾赛AT128方案也并非全是优点：

1、首先，激光发射器的数量越多，相对成本也就越高。

2、由于多激光发射器的光束排列位置在出厂时就已经固定，而转镜也是在一维方向上旋转。所以激光点云从出厂前就已经固定，无法像单激光器那样改变某一区域的点云密度，对某一区域进行重点扫描，比如蔚来ET7的“定睛凝视”功能。

3、激光发射器多，意味着雷达的体积就容易大，装在车上，会带来易损、高风阻、影响美观等多种问题。所以在多激光器方案下缩小激光雷达的体积非常考验企业功底，一般企业不敢轻易尝试。

然而，缩小激光体积是一个系统性问题，会引发一系列其他问题的思考。比如如果是单纯为了缩小体积把所有的激光器都“堆叠”在一起叠罗汉，一是激光器本身是发热器件，需要考虑散热；二是要保证扫描的准确性。在扫描端，与单激光器或者少激光器来回反复扫描的情况不同，多激光器扫描时，所有的激光器一次扫描需要尽可能覆盖一个扫描物的全貌。所以，激光器的排列位置极为讲究，不能杂乱无章的随意摆设。

禾赛AT128给出的解决方案是芯片化元器件。

简单说来，就是将激光器“划区而治”，将几个激光发器装在一颗芯片上，这样仅需要几颗芯片就能组成一个128线的激光雷达。

说到这，你脑子里是不是冒出了一个非常熟悉的词？

对，就是电池模组，电池包也是将所有的电芯“划区而治”，几个电芯组成一个电池模组，电池模组在包装成一整个电池包。二者的思路异曲同工。

而且，电池包现在也在去模组化，尽可能让电芯直接组成电池，提高其“得房率”。激光发射器芯片化也是如此，更先进的技术希望一颗芯片可以承载上百个激光发射器，来缩小激光雷达的体积。

到此，我们也能看出未来电子元器件发展的必然趋势，就是集成。比如电动汽车的电驱动系统现在都采取电机、电控、变速器都集成在一起变成三合一电驱系统；而芯片领域由原来的CPU、GPU、ISP单独的元器件变成现在的系统级芯片SoC。

@10%反射率，200米最远测距

禾赛科技介绍，AT128的另一个优势是超远探测距离。在10%反射率下能够达到200米。这在业内也算是中上水平，表现相当不错了。目前业内的平均水平在150米左右，小鹏G9、阿维塔C11、威马M7、智己L7搭载的激光雷达，标准探测距离均是这个数据，最高的是蔚来ET7的图达通猎鹰250米。ADAS行业普遍认为200m@10%是可以稳定可靠实现Level3功能的必要条件。

有一点需要重点强调的是，禾赛AT128不仅具备200米@10%的测距能力，而且最远地面线可以达到70米。而绝大多数MEMS系统由于振镜口径限制，有效检地面检测距离一般不超过40米，总感知距离也会相应大打折扣。

这个怎么理解？

承接上文，在半固态激光雷达的转镜方案中，镜面的大小是激光雷达探测范围的一个重要因素，镜面半径越大，激光的发射面和接收面就越大，对外探测的空间和距离就越大，就会出现禾赛提到的地面探测范围不一致的情况。

9550nm和905nm波长谁更安全？

最后，还有一个业内一直热议的问题：9550nm和905nm的激光波长哪个对人体更安全。

当下，业内的普遍看法是，9550nm比905nm波长的激光更安全。

禾赛则给出了不同的看法：

1、1550nm波长因为主要被眼睛前部组织吸收，对视网膜危害性较小，所以可以承受较高的单脉冲激光能量，这也造成了市场认为1550nm比905nm更安全的结论。但实际情况是，若1550nm平均功率过高，亦会对角膜造成灼伤，其伤害机理与905nm不同。也就是说，1550nm并不是对人眼完全无害的，两种激光能量一旦过量，都会对人眼造成伤害。控制在合理的安全值内很重要。

2、当前市场一般要求车载激光雷达产品符合国际标准下的Class 1等级，该类激光产品对人的眼睛和皮肤均不会造成损伤。而905nm和1550nm均可实现激光等级为Class 1的激光雷达系统，当前进入市场的激光雷达产品也均满足政策和法规对安全性的要求，所以也并不存在“1550nm就一定比905nm更安全”的说法。

禾赛认为，这个问题没必要过度解读，既然能过得了法律法规，理论上对人体都是安全的。

综合看来，理想L9的激光雷达在业内属于中上水平。当然，自动驾驶体验，还需要软件的通力合作，不妨静待其上市后的用户体验。