激光雷達(dá)（LiDAR）作為智能駕駛系統(tǒng)的核心傳感器，其三維環(huán)境重建能力為車(chē)輛提供了豐富而精確的環(huán)境信息，主動(dòng)發(fā)光，不受黑夜光照條件影響的特性，有效地補(bǔ)充了攝像頭和毫米波雷達(dá)的不足，使得智能駕駛系統(tǒng)更加安全和可靠。激光雷達(dá)已經(jīng)逐漸成為高階智能駕駛系統(tǒng)的必備配置，越來(lái)越多地被應(yīng)用到汽車(chē)智能駕駛系統(tǒng)的硬件中。

1. 你可能會(huì)問(wèn)，激光雷達(dá)安全嗎？

然而，隨著激光雷達(dá)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們也開(kāi)始對(duì)其是否安全產(chǎn)生一絲擔(dān)憂。當(dāng)我們提到 " 激光 " 這個(gè)詞時(shí)，很多人可能會(huì)想到科幻電影中的高科技武器。而將 " 激光 " 與 " 雷達(dá) " 結(jié)合在一起而形成 " 激光雷達(dá) " 時(shí)，其產(chǎn)生的激光線束，會(huì)不會(huì)對(duì)我們的眼睛造成傷害呢？

2. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如何定義激光產(chǎn)品

首先，我們來(lái)看下權(quán)威的國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（IEC 60825-1：2014），對(duì)激光產(chǎn)品是如何定義的？激光器的危險(xiǎn)等級(jí)被劃分為四類(lèi)：Class 1 激光器無(wú)害，Class 4 激光器具有高危險(xiǎn)性，Class 2 和 3 激光器分別具有低和中度危險(xiǎn)性。車(chē)載激光雷達(dá)屬于 Class 1 激光產(chǎn)品，其功率和輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)低于對(duì)人體眼睛造成傷害的閾值。因此，在正常使用條件下，車(chē)載激光雷達(dá)不會(huì)對(duì)人眼構(gòu)成威脅?；蛘哒f(shuō)市面上能量產(chǎn)的車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品，都需要滿足 Class 1 級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)。"Class 1" 就像是一張激光雷達(dá)的 " 身份證 "，有了這張 " 身份證 "，車(chē)載激光雷達(dá)才能算合格產(chǎn)品。

3. 技術(shù)原理解讀激光雷達(dá)安全性

再者，從技術(shù)原理來(lái)看下這個(gè)問(wèn)題。人眼是否受到傷害，主要取決于激光發(fā)出的能量密度是否超過(guò)人眼可接受的閾值。

能量密度：看的是 " 單脈沖的瞬時(shí)照射能量 " 和 " 持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間照射后的單位面積內(nèi)的平均累積能量 "。首先，單脈沖的瞬時(shí)能量，可以通過(guò)嚴(yán)格控制激光雷達(dá)的發(fā)射功率來(lái)保障，限制其不超出標(biāo)準(zhǔn)要求閾值；其次，當(dāng)前市面上主流的車(chē)載激光雷達(dá)，都是掃描式雷達(dá)，以線掃雷達(dá)舉例，每次發(fā)射一條激光線束，覆蓋其中某一個(gè)位置，借助于轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，把激光束從左掃到右，從而覆蓋一個(gè) 120° 的完整畫(huà)幅，可以參考下圖所示，這確保了激光雷達(dá)不會(huì)一直 " 盯 " 著你的眼睛照射，單位面積內(nèi)的累積能量同樣限定在閾值以?xún)?nèi)。

再來(lái)看下人眼的生理構(gòu)造，人眼主要包含角膜，晶狀體和視網(wǎng)膜組成。當(dāng)激光束進(jìn)入人眼后，不同波長(zhǎng)表現(xiàn)會(huì)有些許不同。市面上當(dāng)前主流車(chē)載激光雷達(dá)主要在 905nm 波長(zhǎng)的近紅外光波段，少數(shù)激光雷達(dá)為 1550nm 的遠(yuǎn)紅外光。當(dāng) 905nm 的激光束進(jìn)入人眼后，會(huì)被角膜和晶狀體吸收大部分能量，小部分透射到視網(wǎng)膜上，而 1550nm 的激光束，幾乎會(huì)被角膜和晶狀體全部吸收，極少會(huì)到視網(wǎng)膜上，所以網(wǎng)上就有了 1550nm 激光雷達(dá)比 905nm 更安全的說(shuō)法。

但實(shí)際上，基于上文描述，激光雷達(dá)的能量只要控制在人眼可接受的閾值內(nèi)都是安全的，不存在誰(shuí)比誰(shuí)更安全的說(shuō)法。誠(chéng)然 1550nm 比 905nm 在人眼安全的功率上限更高些，但如果 1550nm 的激光器的能量超過(guò)法規(guī)限制范圍，那么它同樣會(huì)損傷人眼的角膜和晶狀體。同理，905nm 如果能量超了，也會(huì)傷害視網(wǎng)膜。

4. 還有疑慮？再看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果怎么說(shuō)

最后，再?gòu)膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試下的數(shù)據(jù)來(lái)量化看下這個(gè)問(wèn)題，如下測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置中，接收孔徑模擬人眼瞳孔，正常情況下，瞳孔直徑為 2.5~4mm，遇到強(qiáng)光會(huì)收縮，暗室環(huán)境瞳孔會(huì)放大到 5~7mm，本測(cè)試采用 7mm 孔徑模擬瞳孔張開(kāi)能達(dá)到的極限場(chǎng)景（即最大通光量），測(cè)試距離也是采取最嚴(yán)苛的 100mm~1m 的距離范圍內(nèi)進(jìn)行全量測(cè)試，隨著距離的增加，激光束能量會(huì)快速衰減。100mm 是人眼能聚焦的最短距離，再近就無(wú)法在視網(wǎng)膜成像。

基于如上苛刻的測(cè)試場(chǎng)景評(píng)估，激光束進(jìn)入人眼的效率只有 1% 左右，再被眼球中的水大量吸收，到達(dá)視網(wǎng)膜的能量，通常只有人眼損傷閾值的 20% 左右。值得一提的是，IEC60825-1 標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)考慮了皮膚安全，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)算，當(dāng)前激光雷達(dá)的能量才到安全閾值的 1%。所以，通過(guò)人眼安全 Class 1 嚴(yán)格認(rèn)證的車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品，對(duì)人眼和皮膚都是沒(méi)有危害的。

5. 多激光雷達(dá)環(huán)境的安全性問(wèn)題

最后，再探討下多激光雷達(dá)環(huán)境的安全性問(wèn)題。隨著智能駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的車(chē)輛開(kāi)始采用激光雷達(dá)來(lái)提高感知能力。有小伙伴開(kāi)始擔(dān)心，滿大街的都是裝激光雷達(dá)的車(chē)，是否以后門(mén)都不敢出了，這種多激光雷達(dá)環(huán)境是否會(huì)對(duì)人眼安全產(chǎn)生新的影響呢？

目前來(lái)看，最?lèi)毫拥膱?chǎng)景莫過(guò)于大路口并排多車(chē)等紅綠燈，行人從斑馬線穿過(guò)的場(chǎng)景，并排 4~5 車(chē)道已經(jīng)是非常大的主干道，激光雷達(dá)的數(shù)量并不會(huì)無(wú)限增加，如上圖示意。

分析多激光雷達(dá)對(duì)人眼的影響，主要從三方面考慮：交疊區(qū)距離，匯聚概率，匯聚時(shí)長(zhǎng)。

1. 交疊區(qū)距離：

基于幾何原理，多臺(tái)激光雷達(dá)要形成交疊區(qū)，數(shù)量越多，交疊區(qū)離雷達(dá)的距離越遠(yuǎn)，從上圖所示，4 臺(tái)激光雷達(dá)光束交疊區(qū)最近距離為行人所處位置，分別離 4 臺(tái)激光雷達(dá)的距離為（6 米，3.5 米，3.5 米，6 米），能量隨距離快速衰減，經(jīng)過(guò)測(cè)算，距離到達(dá) 6 米后，到達(dá)視網(wǎng)膜的能量快速衰減到人眼損傷閾值的 1% 以?xún)?nèi)，路口二排三排的車(chē)幾乎可以忽略不計(jì)，空間角度上就大幅抵消了多激光雷達(dá)的能量累積；

2. 匯聚概率：

基于上文的原理分析，激光雷達(dá)采用的是掃描方式，要讓多臺(tái)激光雷達(dá)在同一時(shí)間匯聚到 7mm 孔徑的瞳孔上的概率微乎其微，經(jīng)過(guò)測(cè)算，這個(gè)概率是億分之一的量級(jí)；

3. 匯聚時(shí)長(zhǎng)：

即使 T1 時(shí)刻，4 臺(tái)激光雷達(dá)非常湊巧匯聚到一點(diǎn)上了，T2 時(shí)刻，隨著激光雷達(dá)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，光束便無(wú)法再匯聚在瞳孔上，從時(shí)間角度避免能力累積。

綜上所述，不管單激光雷達(dá)，還是多激光雷達(dá)，其發(fā)射出的激光束在正常使用條件下，不會(huì)對(duì)人眼構(gòu)成實(shí)質(zhì)性的威脅。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如 IEC 60825-1 的制定和執(zhí)行，以及激光雷達(dá)制造商對(duì)產(chǎn)品安全的嚴(yán)格把控，都為人眼安全提供了堅(jiān)實(shí)的保障。激光雷達(dá)作為智能駕駛的核心技術(shù)，正在發(fā)揮越來(lái)越大的作用。從網(wǎng)上視頻可以看到，裝載了激光雷達(dá)的高階智能駕駛系統(tǒng)所提供的主動(dòng)安全 AEB 制動(dòng)能力，大幅降低突發(fā)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，正在避免一次又一次的交通事故。