从看月亮“神器”到头顶“花瓶” 激光雷达魔幻史

[车讯 技术] 如果要为智能驾驶时代的硬件封神，激光雷达（LiDAR）无疑是争夺最具争议“王座”的候选人。

从早年间车企为了抢占技术高地而疯狂堆砌的数量竞赛，到如今在方寸之间卷线数、卷成本的生死局。这颗“眼睛”身上背负了太多的野心、博弈，以及被严重误读的历史切片。它曾被奉为自动驾驶的圣杯，也被马斯克嘲笑为“傻子才用的阑尾”。

今天，咱们不妨拨开那些营销话术的迷雾，去复盘这段跨越百年的技术漂流史。因为故事太过厚重，我们分两期来讲。本期不谈枯燥的光学公式，只谈那些被掩埋在尘埃里的行业秘辛——关于偏执的天才、关于硅谷的傲慢、关于一场跨越半个世纪的资本围猎。

很多人习惯将激光雷达进入大众视野归功于2004年DARPA（美国国防高级研究计划局）那场著名的自动驾驶挑战赛，诚然，这场比赛无意间促进了无人车，以及后续的“军转民”。不过，这其实是一个流传了二十年的“美丽谎言”，它粗暴地抹杀了这项技术前七十年的孤独进化。

故事的伏笔早在1930年就已埋下，物理学家E.H. 辛吉在实验室的幽光中构想出用强功率探照灯探测大气的概念，这就是激光雷达理论的原始雏形。

真正的转折点发生在31年后的1961年，休斯飞机公司（Hughes AIrCRaft）以惊人的速度推出了首个类激光雷达系统。它并非为了瞄准坦克，而是为了追踪卫星。当时它拥有一个充满科幻色彩的名字——“Colidar”（相干光探测与测距），即Coherent LigHT Detecting And Ranging缩写。

如今英语中 “radar” 已不再视作缩写（不再全部大写），另一方面，从20世纪80年代起，部分出版物仍将 “lidar” 大写为 LIDAR 或 LiDAR，直到今天，世界范围内对lidar大小写书写方法尚无统一共识，不同文献会使用 LIDAR、LiDAR、LIDaR 或 Lidar 等形式。美国地质调查局（USGS）会同时使用 LIDAR 和 lidar，甚至在同一篇文档中并存。

Colidar的首个实用化地面应用是1963年问世的 “Colidar Mark II”，外形类似步枪的大型激光测距仪，有效测距可达11公里，精度4.5米，主要用于军事瞄准。从原理上看，如今所有的激光测距仪、激光测高仪和激光雷达设备，均源自早期的Colidar系统。

真正让这项技术走出实验室、让世人意识到世界将会因此技术而改变的是1971年的阿波罗15号登月任务。宇航员手持激光测高仪，在寂静的月球表面绘制出精确的地形图。

如果说航天领域是让人类看到了这项技术的应用前景，那真正让它完成从实验室到实用性的转变，就无法绕开定义那个时代的工业巨头。

其中众多公司的关系，堪称工业版的“双城记”。也都与前面提到的钢铁侠原型霍华德·休斯有关。

说回到以他命名的公司上，1948 年，它以自己的姓氏分别成立航空航天集团、休斯空间与通信集团。触角分布众多航空航天领域，影响力至今未衰。

这里插一句题外话，不同领域的公司分而治之在今天的汽车领域中也十分常见。即研究中心潜心相关技术，总公司供给相关资金，不干涉开发方法与目标，之前亚洲也有这样的案例，他们叫做本田技研工业株式会社和株式会社本田技术研究所。

1957年6月1日，社内正式设置技术研究所，并于白子工场第2食堂举办了开所式，初代技术研究所长则由此前担任本社设计部长的工藤義人担任。同年年末，白子工场中的事务部门、工机课、铸造课移转至大和工场，正式确立了技术研究所的完全独立机制。

3年后的1960年，为确保技术者们能够更充分发扬旺盛的开拓精神，不受营业等层面的影响，本田决定将技术研究所法人化，进一步增强其独立性。

不久后的同年7月1日，正式设立“株式会社本田技术研究所”，初代社长由本田技研工业株式会社时任社长的本田宗一郎兼任。

在已经过去的半个多世纪里，这种研发与经营保持相对独立的架构，不仅令本田形成了一种独立行事、快速行动的企业文化，其追求技术独立的性格也吸引了一大批“本田粉”，令本田成为了汽车市场中最具个性特色的品牌之一。

仅过了6年，今年早春本田公布恢复旧有研究所独立架构，希望这能恢复创始人本田宗一郎设立这家公司，以及相关体系架构时的初衷。

不好意思，扯的太远了。咱们回到激光雷达的故事中。霍华德·休斯这位集航空大亨、电影导演、亿万富翁于一身的偏执狂，对技术有着近乎病态的完美主义追求，这种追求甚至延伸到了他的座驾上。

都说只有偏执的人才能成功，普通人和天才一同工作往往并不快乐。1953年，休斯手下的两位顶尖工程师——Simon Ramo（西蒙.拉莫）和Dean Wooldridge（迪安.沃尔德里奇）尽管在短时间内开发了重量级的猎鹰雷达制导导弹，但因为无法忍受休斯喜怒无常的管理风格，愤而辞职。两人用各自姓氏为新公司命名Ramo-Wooldridge。他们两人不会想到这个举动将会促成一家汽车领域零部件领头羊的诞生。

裸辞的两位工程师很快发现此前的研发背书无法换成美钞，想要与休斯较劲需要有人提供资金支持，而且是巨量的。这时一家与汽车领域有着深厚积淀，名为Thompson的公司站了出来。

咱们还得再把时间拨回到汽车蹒跚起步之时。David Kurtz和其他四位克利夫兰居民创立了名为Cleveland Cap Screw Company（克利夫兰帽螺丝公司），最初的产品是螺栓，再将头部用焊接在轴上。1904年，一位名叫Charles E. Thompson的焊工改进相关工艺，用于制造汽车发动机气门。

到1915年，该公司成为美国最大的阀门生产商。曾经的焊工被任命为该公司的总经理，并以他的名字为公司改名，这就是前面提到的给从休斯公司裸辞出来的工程师注资的Thompson PROducts, Inc（汤普森产品公司）。

二战后在苏联的刺激下，美国成立了美国战略导弹评审委员会，由约翰-冯-诺伊曼主持，其目的是研究弹道导弹。西蒙.拉莫和迪安.沃尔德里奇是委员会成员，以他们姓氏命名的公司扶摇直上，成为洲际弹道导弹开发工作的主要承包商，直接向美国空军报告。

在Thompson Products, Inc（汤普森产品公司）的持续支持下，另外工程师的公司涉足计算机和电子元件，于1954年成立了太平洋半导体公司。此后在NASA的出资下，制造了月球探测轨道器“先驱者1号”。

如果说休斯仰望星空，那TRW就是深耕大地的代表。公司前身在漫长的岁月里，TRW一步步完成了从木轮到液压制动、再到动力转向的技术跃迁，最终成为全球汽车安全系统的领头羊之一。

你问后来的故事？1985年休斯飞机公司被通用汽车收购，几经辗转归于波音与雷神旗下；TRW也在在2015年被采埃孚（ZF）吞并。激光雷达的航天基因与汽车的底盘基因，在半个世纪的轮回后最终回到一条时间线。

激光雷达出身高贵，真正让它从“航天神器”跌落凡间、变成车顶那个旋转的“大花瓶”的确实是2005年的DARPA。不过这并非是首个关于全自动驾驶功能的挑战。

实际上，早在1983年，美国提出“战略计算计划”，卡内基梅隆大学为此打造了自动驾驶的鼻祖——NaVLAb系列，特别是1995年的NavLab-5。

当然，我们也不否认2005年DARPA挑战赛对行业的推动作用，斯坦福大学的Stanley赛车正是因为激光雷达提供了详细准确的数据才使它才正式加冕为王。它输出的高密度点云数据，让机器第一次拥有了超越人类视觉的深度感知能力。

聊完历史，我们再来审视当下。为什么现在的激光雷达长得奇形怪状？为什么它如此昂贵？

尽管造型各异，但核心原理其实极简且统一： d=c⋅Δt/2 。这原本是一个优雅的物理公式，但在工程实现上却成了噩梦。

机械旋转式激光雷达，为了获得360度的视野，不得不将成百上千个发射器和接收器堆叠在一起，让整个光学头高速旋转。这种结构精密得如同瑞士手表，却也脆弱得如同玻璃艺术品。

为了量产，工程师们开始了痛苦的“瘦身”运动。于是各显其能的时代到来了，今天普及度最高的当属MEMS（微机电系统）方案——用一束激光打在一面比米粒还小的微镜上，通过微镜的高频震动来扫描世界。体积下来了，成本降了，但微镜依然是机械运动部件，抗震性与寿命仍是悬在头顶的达摩克利斯之剑。

终极的圣杯，或许就是OPA，它有个大家更熟悉的名字光学相控阵。它试图摒弃所有机械运动，像控制海浪一样通过相位控制让光束在空中转向。这需要在指甲盖大小的芯片上集成上百万个光学天线，其制造难度不亚于在米粒上雕刻清明上河图。

写在后面的话：

回望这百年历史，激光雷达完成了一场不可思议的穿越。

从1930年的理论构想，到1961年的卫星追踪，再到休斯与TRW的工业恩怨，从斯坦福沙漠中的那辆面包车，到今天被塞进国产新能源车的车顶。

虽然现在大家都在吐槽那个车顶的“包”破坏了车身线条，吐槽它在暴雨大雪中的无力，但这正是技术进化的必经阵痛。等到未来某一天，它彻底隐形，化作芯片藏入车灯深处时，我们回望这段历史，会记得那个在沙漠中旋转的“大花瓶”，以及那个仰望月球的夜晚。

由于篇幅所限，本期咱们激光雷达背后的历史脉络与行业秘辛。激光雷达线束为何突然飙升？这场“数字游戏”什么时候结束？计算线束方法有哪些猫腻？核心仍旧掌握在日本人手里？这些答案都将在下期为您揭秘，敬请期待。（文/图 车讯 唐朝）