[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]在評(píng)價(jià)自動(dòng)駕駛汽車的感知系統(tǒng)時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)聽到各種各樣的專業(yè)術(shù)語，比如線束、探測距離、刷新率等。在激光雷達(dá)的評(píng)價(jià)參數(shù)中，角分辨率是一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)。如果把激光雷達(dá)比作車輛的眼睛，那么角分辨率就直接決定了這雙眼睛究竟是近視眼還是飛行員級(jí)別的視力。

激光雷達(dá)的角分辨率到底在說哪門子事？

激光雷達(dá)是通過發(fā)射激光束來測量周圍物體距離的。它并不像攝像頭那樣可以拍出一張完整的照片，而是通過一根根激光線掃過空間，收集反射回來的點(diǎn)，最后組成一幅三維的圖像。角分辨率指的就是這些激光線之間留下的空隙有多大。

我們可以想象一下，激光雷達(dá)就像是一把不停旋轉(zhuǎn)的噴墨槍。如果這把槍噴出的墨水點(diǎn)非常密集，那它在墻上畫出的圖案就非常清晰；如果墨點(diǎn)之間離得很遠(yuǎn)，那畫出的圖案就會(huì)布滿孔洞。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

角分辨率可分為水平和垂直兩個(gè)維度，它的數(shù)值通常以“度”來表示。這個(gè)度數(shù)越小，意味著激光束排列得越緊密，能夠捕捉到的環(huán)境細(xì)節(jié)就越豐富。

這種緊密程度直接影響了感知系統(tǒng)的成像質(zhì)量。當(dāng)角分辨率足夠高時(shí)，雷達(dá)反饋給車載電腦的點(diǎn)云數(shù)據(jù)就會(huì)非常扎實(shí)，能夠清楚地勾勒出物體的幾何外形。相反，如果角分辨率數(shù)值較大，激光線之間就會(huì)產(chǎn)生明顯的斷層，導(dǎo)致反饋回來的數(shù)據(jù)像是一張分辨率極低的馬賽克照片。

為什么距離越遠(yuǎn)，視力就越容易模糊？

要理解角分辨率的重要性，就必須考慮到激光束在空間中傳播的物理特性。雖然激光的指向性很強(qiáng)，但它發(fā)射出去之后，隨著距離的增加，相鄰兩根激光束之間的實(shí)際物理距離會(huì)像一把扇子一樣越拉越寬。

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假設(shè)一個(gè)激光雷達(dá)的角分辨率是0.2度，在距離車頭10米的地方，兩根光束之間的間距可能只有幾厘米。但在200米外，這個(gè)間距可能會(huì)擴(kuò)大到接近1米。此時(shí)，如果前方路面上掉落了一個(gè)輪胎或者立著一個(gè)交通錐，由于光束之間的空隙太大，激光線很有可能直接從這些障礙物的上方或側(cè)面穿過去，完全沒有打在物體上。

這就意味著，在遠(yuǎn)距離感知中，角分辨率直接決定了系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生漏檢。只有將角分辨率做得盡可能小，才能確保在遠(yuǎn)距離探測時(shí)，依然有足夠數(shù)量的激光點(diǎn)能準(zhǔn)確地落在小型物體上。這種性能表現(xiàn)可以讓自動(dòng)駕駛車輛在高速行駛時(shí)，能夠提前發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)方微小隱患的唯一保障。

在真實(shí)路況中，分辨率高低意味著什么？

在真實(shí)的駕駛場景中，尤其是高速行駛的狀態(tài)下，高角分辨率的優(yōu)勢會(huì)轉(zhuǎn)化為巨大的安全余裕。當(dāng)激光雷達(dá)的角分辨率足夠小時(shí)，可以識(shí)別的場景就越遠(yuǎn)，生成的點(diǎn)云也會(huì)更加細(xì)致，更可以提前幾秒發(fā)現(xiàn)障礙物。

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對(duì)于高速行駛的自動(dòng)駕駛汽車而言，提前發(fā)現(xiàn)障礙物所爭取到的幾秒鐘時(shí)間，就是生與死的差別。系統(tǒng)有了充足的時(shí)間進(jìn)行平緩的減速或者規(guī)劃變道，而不會(huì)在撞上之前的最后一刻才緊急剎車。

在復(fù)雜的城市場景中，高角分辨率還能幫助車輛更好地區(qū)分緊挨在一起的目標(biāo)。舉個(gè)例子，若一個(gè)行人站在電線桿旁邊，高角分辨率的激光雷達(dá)就可以將兩者做出很好的區(qū)分，這種細(xì)微的辨別能力，是車輛做出正確駕駛決策的前提。

物理上的精準(zhǔn)如何為系統(tǒng)減負(fù)？

很多人可能會(huì)認(rèn)為，硬件只要能拍到東西，剩下的交給人工智能算法不就行了嗎？事實(shí)并非如此。在自動(dòng)駕駛的邏輯中，硬件輸出的數(shù)據(jù)質(zhì)量越高，后端算法的壓力就越小（相關(guān)閱讀：為什么高線束激光雷達(dá)反而更省算力？）。

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如果激光雷達(dá)給出的原始數(shù)據(jù)是一堆模糊不清的點(diǎn)，算法就需要耗費(fèi)大量的計(jì)算資源去聯(lián)想和補(bǔ)全物體的形狀。這個(gè)過程不僅費(fèi)時(shí)，還非常容易出錯(cuò)，更易產(chǎn)生幻覺。而高角分辨率直接在物理層面就給出了一個(gè)幾乎不需要過度猜測的真實(shí)輪廓。

當(dāng)系統(tǒng)感知到的點(diǎn)云足夠細(xì)致時(shí)，它處理圖像的速度會(huì)大幅加快，識(shí)別的準(zhǔn)確率也會(huì)提升。這種軟硬件的配合，讓車輛在處理突發(fā)狀況時(shí)能表現(xiàn)得更加果斷，不會(huì)因?yàn)?a target="_blank">信號(hào)模糊而產(chǎn)生遲疑。從這個(gè)角度來看，角分辨率的每一次微小進(jìn)步，其實(shí)都是在為整個(gè)自動(dòng)駕駛大腦減負(fù)，讓它能把更多的精力放在復(fù)雜的交通博弈和路線規(guī)劃上。

最后的話

激光雷達(dá)的角分辨率不僅是一個(gè)冷冰冰的技術(shù)指標(biāo)，它更是衡量自動(dòng)駕駛安全邊界的一把標(biāo)尺。隨著技術(shù)的發(fā)展，激光束變得越來越細(xì)、越來越密，這正是實(shí)現(xiàn)真正可靠駕駛的關(guān)鍵基石。

審核編輯 黃宇