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随着智能汽车的持续热销,汽车上的一些硬件也有了全面革新,其中以提高智能驾驶能力的激光雷达发展速度最快,目前很多车企已经不满足只搭载一颗激光雷达,多颗激光雷达的应用未来很大概率会将智能驾驶带到一个新高度。不过,汽车激光雷达的广泛应用也带来了不少问题,这不,最近一台问界M7参数图片)智驾版激光雷达烧坏地库摄像头的视频就引发了大家的热议,其中的焦点是更多激光雷达的使用会引发一系列安全问题,包括对人体的伤害,那么真的会这样吗?下面我们就从技术角度来探讨一下。

容易烧坏地库摄像头?实际能够避免

先来看看热议视频大致情况,一台问界M7智驾版在地库中正常行驶,经过一处弯道后正好被地库摄像头拍摄到,正当车辆即将完成转弯时,摄像头拍摄到车顶激光雷达闪烁几次后,画面就出现了大量雪花点,可以判断摄像头的传感器已经被损坏。

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当然,其实要说激光损坏拍摄器材的事并非罕见 ,日常生活中我们也经常会遇到一些手机、相机在拍摄过程中意外被激光损坏感光元件的事,不过问题是随着配备激光雷达的车辆持续普及,未来还会有更多激光雷达车型的出现,这会不会对交通、社会造成影响呢?

对此影响肯定会是有的,不过一般情况下都可以避免,原因是日常生活中激光的使用其实早已很频繁,包括一些测距仪、打印机、舞台激光照明,甚至还有二维码的扫描机等等,而一般情况下为了避免激光对于摄像头的危害,摄像头大多会安装红外滤光片,也就是光学低通道滤波器,它可以避免损坏CCD感光元件。因此只要保护得当,即便日后更多拥有激光雷达的车辆出现,对于电子产品安全、公关安全也不会造成影响。

符合国际标准都不伤眼,但1550nm波长更好?

尽管国内激光雷达已经开始大量使用,但只要保护得当,给摄像头安装红外滤光片,就可以避免激光雷达对CCD感光元件的损坏,不过这也引发了另外一个忧虑,那就是是否会损伤人体眼睛,毕竟大家是不太可能和摄像头一样佩戴红外滤光片的,那么这份担心有必要吗?

关于这一点,我们可以先从车载激光雷达波长范围,以及人体眼睛可承受的安全波长范围来看。首先人体的眼球是一个光学系统,光线经过一些组织最终聚焦在视网膜上,人眼可识别的可见光波长处在390-780nm,但是400-1400nm波段内激光都可以穿过玻璃体,聚焦在视网膜上,长时间照射就会对人眼产生损伤。目前业内主流的激光雷达产品中,按发射器的波长来分,主要有905nm和1550nm两种,像蔚来NT2平台用的Innovusion Falcon、飞凡R7用的Luminar IRIS,都是采用的1550nm激光器。理想、集度、路特斯用的都是禾赛AT128,905nm波长,AITO问界M7使用的是速腾聚创,波长也是905nm。

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这也意味着,波长是1550nm的激光雷达在现有功率以及各种脉冲持续时间下,无法在人眼视网膜上聚焦成点,且在通过眼球过程中大部分都会被水吸收,因此几乎不会对人眼造成危害。不过波长是905nm的激光雷达,虽然不属于人体可见光范畴,但是其波长依旧可以穿透人眼的玻璃体,聚焦在视网膜上,这对眼睛是有潜在危险的。与此同时,国内车载激光雷达均为905nm和1550nm不可见红外激光,发射过程中不易被用户察觉,并工作场景均为需向外界发射激光辐射,所以需要满足一类激光(Class 1)激光人眼安全要求。而这个标准也是合国际电工委员会制定的,其中CLASS 1定义是在各种通常应用中,包括裸眼看向激光,都是安全的,所以即便波长是905nm的激光雷达可以透过玻璃体,但由于功率限制,也并不会对眼球造成伤害,而根据一些研究数据来看,这个辐射功率密度的安全数值为1W/平方厘米,低于这个数值人眼不会受到明显伤害。

通过限制功率,905nm的激光雷达虽然可以做到对人体的安全,但是一定程度也限制了这类激光雷达的性能,通常情况下905nm的激光雷达前向主雷达10%标准反射率下探测距离基本为150-200米,而1550nm由于没有太多功率限制,所以探测距离基本可达250米,唯一问题是,1550nm的激光雷达由于无法采用常规的硅吸收,需要用到更加昂贵的铟镓砷(InGaAs)材质,因此价格上较905nm激光雷达会贵出不少。

值得注意的是,随着智能驾驶技术的持续升级,越来越多厂商开始研发双激光雷达、三激光雷达的方案,相比一颗激光雷达,多激光雷达带来的好处很多,一是可以减少探测盲区,如果一颗激光雷达是120度FOV(视场角,视野越广看到的越多),那么车头双激光雷达的范围就是180度FOV,对于“鬼探头”等都能够有效识别,另外就是识别物体更精准,就好比如果一颗激光雷达可以看清前方100米高度50cm的物体,双激光雷达扫描后就可以看清前方100米高度30cm的物体,对于使用905nm激光雷达方案的车型来说,虽然无法提升探测距离,但探测精度会大幅增加。

然而这也带来了一个问题,就是一颗905nm激光雷达功率对人体没有伤害,但多颗激光雷达叠加后就不好说了,毕竟从扫描原理来看,多激光雷达都会有重叠扫描区域,如果人眼恰好处于该区域,且双激光雷达正好同时聚焦到了人眼,那么功率是可能损伤人眼的。不过这其实也很好解决,那就是多激光雷达方案都使用1550nm波段,一方面是1550nm 容易被水吸收,光折射率更大,即便是抵达视网膜,也不容易聚焦成很小的光点,能量相对分散,另外就是相比905nm,1550nm激光的人眼安全功率达到905nm 的10倍,如果是瞬间发光则倍数更多,因此总体来看,1550nm激光人眼允许的强度可以更高,想要让多颗激光雷达对人体身体影响降至最低,1550nm无疑是首选。

结语

车载激光雷达很容易对摄像设备造成损坏,但只要安装红外滤光片,那么就不会有影响。同时,按照目前的安全标准,单颗激光雷达的波长一般也不会对人眼产生危害,这也是值得放心的一点。但考虑到未来的应用,1550nm相比905nm波长激光雷达整体安全性还是会更高一些,也更适合多颗激光雷达的方案。然而激光雷达成本一向很高,使用两颗、三颗更提高了成本,再加上如果还要用上更贵的1550nm方案,那么成本势必会上天,所以到底有多少车企会使用多激光雷达+1550nm方案,有待观察。