假如激光雷达欺骗了你

本文来自微信公众号：品驾（ID：Ping-Drive），作者：董楠，题图来自：视觉中国

未来的某一天，自动驾驶已经普及，大街上跑着各种各样的自动驾驶汽车，人们在车里睡觉。

突然，一辆车上搭载的激光雷达错误接收了本不属于它的“信号”，进而产生了一系列误判，一瞬间道路上飞速行驶的机器们陷入混乱……

这个有点赛博朋克的场景，在今天似乎还很难让人感同身受，但事实上，在一些自动驾驶车辆集中的测试区域，这样的状况已经出现。

据一家研究自动驾驶的高管介绍，他们在亦庄布置了不少自动驾驶测试车队，这些测试装载了激光雷达，也装载了毫米波雷达，做到了我们想象中的单车智能上的足够的设备和安全冗余，但就是有一次实际测试过程中，一个激光雷达出现了从未遇到的失灵。后来查明原因是测试环境中设备太多，产生了干扰，导致一些传感器直接趴窝了。

这种机器彼此影响而带来隐患的情景，看起来十分科幻，但它背后的问题十分现实：如果搭载激光雷达的自动驾驶车辆大规模上路，那么他们彼此之间是否会形成互相干扰？这种干扰，会成为影响自动驾驶安全的隐患吗？

今年是激光雷达上车元年，量产车上，包括蔚来、小鹏、长城等都宣布搭载激光雷达的量产车将上市。

蔚来ET7将搭载Innovusion超远距高精度激光雷达，小鹏汽车将搭载Livox激光雷达，长城将搭载ibeoNEXT激光雷达。

大家都在抢谁会率先将量产激光雷达车型落地，这似乎也让我们感觉距离L3、L4辅助驾驶时代已经越来越近了。

与此同时，我们也不得不承认，汽车驾驶时代，已经不是手握方向盘、脚踩刹车，由驾驶员掌握安全的传统时代了，人机共驾，或者说，人类驾驶的除了汽车本身，还是由一行行代码，承载着中央处理器，搭载着大量传感器和芯片，并进行着大量复杂运算，机器正在悄然掌控着人机共驾的新驾驶时代。

如果说，科技正在创造新的驾乘体验，那么，科技是否也会产生新的问题？

在品玩/品驾询问了一圈准备搭载激光雷达的主机厂、OEM和Tier1供应商时，几乎无一例外的回答，干扰是会存在的。

我们试图从几个角度来回答：

首先，从技术角度来看，激光雷达之间的干扰是如何产生的？

其次，激光雷达干扰的问题会在什么样的环境下形成，目前如何解决？

最后，自动驾驶时代，究竟应该如何定义安全？

关于激光雷达的干扰，Cepton（赛瞳科技）激光雷达创始人裴军为品玩/品驾举了个例子：毫米波雷达发射电磁波，然后接收电磁波，来探测前面物体的距离和速度，这个过程中就会有干扰。

“如果前面有一辆车也发射了毫米波雷达，跟你的波段是一样的，就串扰了。”裴军说。而激光雷达和毫米波雷达的工作原理类似。

首先需要科普一下激光雷达的工作原理。

目前，车载激光雷达主要有两种技术路线：FMCW（调频连续波）激光雷达和TOF（飞行时间）激光雷达。TOF激光雷达目前是主流，比如，为宝马提供L3级自动驾驶量产激光雷达的Innoviz，采用的就是基于TOF的MEMS方案。

能够产生干扰的也是TOF激光雷达，它在接收来自其它激光雷达的脉冲时可能会产生干扰。还有一种虽然发生概率小，但仍然有可能发生的情况：A的激光照射到物体上，再放射到B的接收器，激光照到物体上的反射是漫反射，这种漫反射有可能造成B无法识别是否是自己的激光雷达发出的激光束。

目前的解决方式是引入编码技术，将传输信号分割成多个脉冲，或者按照时间序列号去做识别，与我们手机接收验证码的原理相似，这是普遍的做法。

裴军说，FMCW激光雷达的方法，用调制波的方法各自调制，最后可以抗干扰，但是，FMCW激光雷达技术虽然在消除干扰、提高远程性能方面具有优势，但是成本较高，所以一直没有被普遍应用。

尽管解决方案一致，但是在搭载激光雷达的车辆没有大规模上路时，发生干扰的情境及概率，目前还是在预测中，工程师们还无法预见。待数以百计搭载激光雷达的车辆上路，马路上是密密麻麻的激光雷达时，究竟会怎样？

技术的发展终究是随着场景的复杂化而逐渐发展的。

关于激光雷达互相干扰如何发生，分为几种情况。

威尔森智能网联应用中心总设计师竺大炜分析，具体分为两种情况：同品牌安装激光雷达存在干扰，以及不同品牌车型间的干扰。

其中不同品牌车型的干扰，也分为两种，有意干扰和无意干扰。

竺大炜说，上述问题在理论上存在，但是在现实中还没有成为问题，因为目前并没有搭载激光雷达的量产车大规模上路。

这也是为什么很多车企在谈起干扰问题时，承认其普遍存在并认为能够被容易解决的原因。

但是，自动驾驶是会在不同场景中逐步落地的。

目前很多车企都先从自主泊车功能入手，因为场景单一，行驶速度低，相对来说更好实现。

在自主泊车功能下，车辆可以在封闭的停车场环境中自己找到停车的位置，而无需驾驶人员在车内控制。那么封闭的停车场可能就是最早出现干扰的环境之一。因为它具备了大量配装激光雷达的自动驾驶车辆聚集的条件，当自动泊车被广泛使用，车辆之间的激光束形成干扰。

当然，竺大炜也称，这种低速场景下的封闭环境所产生的干扰问题，对安全方面的影响还比较小，同时，也倒逼车企从技术层面解决这个问题，比如，在低速场景下采用纯视觉方案等。

研发了4D雷达雷达激光模拟器的德国技术公司罗德与施瓦茨，在其测试系统中也考虑到激光雷达的干扰因素。据其产品研发人员向品玩/品驾介绍，雷达在设计阶段以及各个测试阶段，再到最后装车阶段，对频率、带宽、信号工作的模式等都是有相应指标严格要求的，在之后的整车验证阶段也有相应标准，其测试系统也会对电磁兼容的测试进行验证。

那么，另一种情况——有意干扰，虽然发生的概率低，但是一旦出现，杀伤力极强。

今年欧洲杯，英格兰队坐镇伦敦温布利球场对阵丹麦队的那场比赛，在加时赛英格兰罚进关键点球时，有现场球迷用激光笔照射丹麦门将，并一度照射到其眼睛上。最终英格兰球队点球成功，这场决定成败的点球到底有没有激光笔干扰的原因，最终组委会并没有给予解释，但是英格兰球队却因此留下了“胜之不武”的名声。

不妨开个脑洞，如果有神秘黑客组织，使用大型激光笔干扰正在行驶的自动驾驶车辆，那后果会怎样？

一定不堪设想。

虽然黑客攻击汽车，造成交通大面积瘫痪的场景只在电影里见过。也正因为它带来的安全隐患巨大，零跑负责自动驾驶测试的人员说，解决传感器干扰问题会是一个十分复杂的问题。这其中不乏不可预测的场景太多，涉及到的除了技术层面的“功能安全”问题，也面对着很多难以预知的风险。

再完美的解决方案，对还没发生的意外情况的预知终究是有限的。

近几年来，辅助驾驶致死事故增加，也是在提醒我们，技术还没有做到百分百安全。

如竺大炜说，如何让车主感受到自己在安全的环境中，是自动驾驶时代一个很重要的课题。

“现在车辆失控，人还理解，但是以后车辆失控可能会无法理解，会引起恐慌。”竺大炜说。

根据《北京市自动驾驶车辆道路测试报告》统计，国内自动驾驶汽车所采用的激光雷达品牌，71%是国产的，线数多为40线以下。

目前，在北京测试的测试主体采用的都是激光雷达+毫米波雷达+超声波雷达+摄像头的感知方案，这种方案能够感知各种环境和照明条件，形成相互补充。

为了达到成本与安全的最佳平衡，不同品牌都在慎重选择自己的感知方案。

但是，在实际的应用场景中，对于驾乘者来说，除了颠覆性的驾乘体验，那些隐藏在硬件、感知、算法背后的安全感，究竟该如何得到？

当各种感知方案出现，驾乘人员如何知道自己正在使用哪种方案，以及它的安全性？

激光雷达被认为是精度最高的传感器方案，最高精度的硬件，最终是否能带来绝对的安全？

或者说，如果真的事故来临，车内的驾乘人员会知道究竟发生了什么吗？

激光雷达干扰问题只是一个缩影，它是在对我们在未来自动驾驶时代真正来临时的一个预警，也是为科技公司、主机厂、以及整个法律法规环境提一个醒：当科技进步推动着汽车进入一个新的时代进程的时候，安全究竟该如何定义？

本文来自微信公众号：品驾（ID：Ping-Drive），作者：董楠