2019年CES國(guó)際消費(fèi)電子展上，激光雷達(dá)“中國(guó)造”炫目而搶眼。

重量只有568克車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)、高精度激光測(cè)量車、探測(cè)距離大于200米無(wú)人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)……同樣，在此前于我國(guó)浙江省湖州市德清縣召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)世界地理信息大會(huì)上，北京北科天繪科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北科天繪”）自主研制的激光雷達(dá)系列產(chǎn)品，以更小、更輕、更高的性能價(jià)格比而贏得贊譽(yù)，成為全球激光雷達(dá)行業(yè)強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者。

“作為我們的民族品牌，作為業(yè)界的隱形冠軍，北科天匯向世界證明激光雷達(dá)‘中國(guó)造’的實(shí)力，在高精度傳感器和測(cè)繪裝備領(lǐng)域填補(bǔ)了我國(guó)多個(gè)空白，助推了國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！敝袊?guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)宋超智、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、中科院院士楊元喜、中國(guó)工程院院士劉先林等業(yè)界專家學(xué)者都對(duì)北科天繪生產(chǎn)的激光雷達(dá)給于了高度評(píng)價(jià)。

那么，激光雷達(dá)技術(shù)難在哪？作為“中國(guó)硅谷”中關(guān)村的國(guó)家高科技企業(yè)，“深藏”13年的北科天繪制造的激光雷達(dá)為何后來(lái)居上，比肩國(guó)際巨頭，有何過(guò)人之處？近日，記者來(lái)到位于北京海淀區(qū)永豐產(chǎn)業(yè)園的北科天繪公司，為您一探究竟。

打破國(guó)外壟斷

如果大家對(duì)谷歌無(wú)人駕駛汽車有所了解的話，一定注意到其車頂上加裝的“大殼帽”，帽子上類似報(bào)警器一樣的柱狀體，就是激光雷達(dá)，它相當(dāng)于“眼睛”，讓無(wú)人駕駛汽車能“看清世界”。

激光雷達(dá)作為現(xiàn)階段應(yīng)用于無(wú)人駕駛最重要的傳感器。如果沒(méi)有激光雷達(dá)，就無(wú)法讓汽車感知周圍環(huán)境，也無(wú)法對(duì)環(huán)境變化做出相應(yīng)反應(yīng)。激光雷達(dá)已經(jīng)成為更多無(wú)人駕駛汽車的“標(biāo)配”，巨頭爭(zhēng)相在此布局。

數(shù)據(jù)顯示，目前，激光雷達(dá)市場(chǎng)正處于高速發(fā)展之中，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)萬(wàn)億美元，2020年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到120億元。最早為無(wú)人車提供激光雷達(dá)的美國(guó)公司Velodyne占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，另外還有100余家入局該領(lǐng)域的新銳，角逐激光雷達(dá)市場(chǎng)。

價(jià)格高、體型大、量產(chǎn)難，一直以來(lái)困擾和阻礙著激光雷達(dá)的發(fā)展。一套激光雷達(dá)7萬(wàn)美金，這個(gè)錢(qián)足以再去購(gòu)買(mǎi)一輛豪車。除了導(dǎo)航避障，高精度測(cè)繪級(jí)激光雷達(dá)更昂貴，10年前，一輛激光雷達(dá)移動(dòng)測(cè)量車動(dòng)輒要上千萬(wàn)元。即便如此，產(chǎn)品滿足客戶需求且有能力供貨的企業(yè)則少之又少，甚至“一家獨(dú)大”。用北科天繪總經(jīng)理張智武的話說(shuō)，眼下激光雷達(dá)還屬于“稀缺資源和奢侈品”，是無(wú)人駕駛商業(yè)化推廣的制約因素之一。

敢于比肩國(guó)際巨頭者來(lái)了，以北科天繪為代表的國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)企業(yè)奮起直追。成立于2005年的北科天繪，13年專注于激光雷達(dá)研發(fā)和生產(chǎn)，在該領(lǐng)域以深厚的技術(shù)底蘊(yùn)和積累，成為國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)高端激光雷達(dá)裝備自主研發(fā)和量產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，還是全球?yàn)閿?shù)不多的具備測(cè)量型和導(dǎo)航避障型兩大類激光雷達(dá)研制能力的企業(yè)。北科天繪通過(guò)自主創(chuàng)新，目前已經(jīng)掌握了激光雷達(dá)及信號(hào)處理芯片的核心技術(shù)。

記者了解到，2015年之前，北科天繪主要為國(guó)土勘測(cè)、電力巡線、鐵路檢測(cè)等研制測(cè)繪型激光雷達(dá)，在該領(lǐng)域多次填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，打破國(guó)外壟斷。2016年5月，北科天繪率先在國(guó)內(nèi)發(fā)布16線束R-Fan導(dǎo)航避障激光雷達(dá)，將科研開(kāi)發(fā)延伸至無(wú)人駕駛和機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用。


↑北科天繪CTO張珂殊（左）正在進(jìn)行激光雷達(dá)產(chǎn)品的測(cè)試。 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)——中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者徐紅攝

自主技術(shù)是王道

想要飛翔，就必須掌握飛翔的風(fēng)力原理。同理，要想在激光雷達(dá)有所展獲，就要率先突破技術(shù)桎梏，掌握主動(dòng)權(quán)。

北科天繪研發(fā)中心測(cè)試室里，一臺(tái)精巧的激光雷達(dá)正在接受測(cè)試。測(cè)試人員有意在它的前方晃動(dòng)，激光雷達(dá)都“盡收眼底”。記者看到，激光雷達(dá)信息回傳到一臺(tái)電腦后，屏幕出現(xiàn)了密布的光影線條，并將映射到機(jī)器上的“虛擬人”嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地包裹起來(lái)。

這種光與影、動(dòng)與靜相交融的科技感，不僅僅是觸動(dòng)心靈?！巴ㄟ^(guò)這些線，就可以對(duì)圖像上的物體進(jìn)行三維空間的精準(zhǔn)量測(cè)，還可以遠(yuǎn)程量身高、量車體的長(zhǎng)度等。”張智武告訴經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)—中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)的記者，由于激光雷達(dá)發(fā)射的每一束光，都帶有相對(duì)位置信息，形成空間三維數(shù)據(jù)，再結(jié)合算法，就可以在實(shí)時(shí)定位的同時(shí)，生成汽車周圍環(huán)境的高清數(shù)字地圖，從而進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識(shí)別。

“激光雷達(dá)是高技術(shù)壁壘產(chǎn)業(yè)，只有掌握核心技術(shù)、推出高性價(jià)比的產(chǎn)品，才能真正經(jīng)得起市場(chǎng)考驗(yàn)?！北笨铺炖LCTO張珂殊認(rèn)為，激光雷達(dá)成本高的原因，很大一部分來(lái)自生產(chǎn)中的人工成本。

張珂殊介紹說(shuō)，目前，大部分激光雷達(dá)生產(chǎn)企業(yè)是采用“多線+多個(gè)電路板”的多次對(duì)準(zhǔn)線圈工藝，這種工藝耗時(shí)、低效、產(chǎn)品體積大，需要手工將每對(duì)激光發(fā)射線和接收電路板進(jìn)行一對(duì)一微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)，難度極高，而激光雷達(dá)硬件設(shè)備尺寸也一定會(huì)隨著線數(shù)增多同比例增大，這也是技術(shù)難點(diǎn)所在。

北科天繪獨(dú)辟蹊徑，走出了一條自己獨(dú)立的技術(shù)體系，選擇的技術(shù)路線是——半導(dǎo)體封裝工藝。這解決了精密光機(jī)裝調(diào)與大尺寸機(jī)械誤差間跨數(shù)量級(jí)尺度差異，實(shí)現(xiàn)激光收發(fā)一體化，機(jī)器自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，加上自主的芯片設(shè)計(jì)和核心模塊的高度集成化，在極大減少了激光收發(fā)裝置裝調(diào)時(shí)間的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕小化，使傳統(tǒng)生產(chǎn)中，一個(gè)工人需要兩周完成的工作，現(xiàn)在可壓縮到2個(gè)小時(shí)，若4個(gè)人為一組，2個(gè)小時(shí)就能裝調(diào)好一臺(tái)設(shè)備。

值得一提的是，北科天繪這一自主創(chuàng)新的工藝，避免了今后知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛?！拜p裝上陣”的北科天繪在技術(shù)上不斷精雕細(xì)琢，其高精度傳感器和測(cè)繪裝備領(lǐng)域填補(bǔ)了我國(guó)多項(xiàng)空白，先后三次獲得國(guó)家省部級(jí)科技進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)。同時(shí)，得到了資本加持，先后獲得聯(lián)想等千萬(wàn)元投資和云暉資本領(lǐng)投的過(guò)億元A+輪融資。

有可能實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑

激光雷達(dá)作為一種新型的車載傳感器，目前在無(wú)人駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用仍在探索和驗(yàn)證階段。國(guó)內(nèi)外激光雷達(dá)企業(yè)共同站上了這條賽道。


↑568克——這是目前世界上最輕的車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)。 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)——中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者徐紅攝

在CES展上，北科天繪展示的新一代激光雷達(dá)產(chǎn)品，重量只有538克。讓“大塊頭”激光雷達(dá)“轉(zhuǎn)”出了小身板的北科天繪，吸引了智能汽車玩家的關(guān)注，紛紛與之邀約，簽訂車規(guī)級(jí)定制開(kāi)發(fā)合同，進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車激光雷達(dá)的測(cè)試。

此時(shí)，北科天繪意識(shí)到，激光雷達(dá)市場(chǎng)大門(mén)即將打開(kāi)，其在激光雷達(dá)半導(dǎo)體元器件和信號(hào)處理等領(lǐng)域積累的大量技術(shù)和資源儲(chǔ)備，將有著更大的拓展機(jī)會(huì)，特別是隨著今后激光雷達(dá)線數(shù)（目前達(dá)到128線,正在進(jìn)行256和512線的攻關(guān)）越來(lái)越高，自主研發(fā)的激光雷達(dá)芯片和半導(dǎo)體工藝就越能在體積、重量和價(jià)格方面體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。

自2009年開(kāi)始芯片設(shè)計(jì)的北科天繪技術(shù)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年優(yōu)化調(diào)整，如今已經(jīng)完美地將激光雷達(dá)信號(hào)處理芯片組應(yīng)用到導(dǎo)航避障型激光雷達(dá)上，通過(guò)半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)多組激光收發(fā)裝置同步自動(dòng)化封裝和組裝。這一次，站上跑道的北科天繪有可能實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑。

值得一提的是，在2019年CES展上，北科天繪驚訝地發(fā)現(xiàn)，2018年，自家對(duì)外發(fā)布的C-Fans—128線固態(tài)前裝激光雷達(dá)，其首創(chuàng)的Semi-Flash技術(shù)路徑，已經(jīng)被加拿大一家激光雷達(dá)企業(yè)接受并采用?？梢?jiàn)，我國(guó)在該領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的技術(shù)前瞻性。

“如今，在測(cè)繪領(lǐng)域，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手想跟我們搶市場(chǎng)，唯一的辦法就是打價(jià)格戰(zhàn)。同類產(chǎn)品，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的價(jià)格如果比我們低，有可能中標(biāo)；但報(bào)價(jià)如果不相上下，則未必能中標(biāo)。”可以看出，張智武對(duì)自家的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品性能信心滿滿。

她用兩個(gè)80%來(lái)說(shuō)明國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)對(duì)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)：國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)上市后的幾年時(shí)間，國(guó)際產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)降了80%；而我們產(chǎn)品的重量比同行輕了80%，體積越小的激光雷達(dá)，越容易“藏”在車?yán)铮把b”入機(jī)器人身體中，“掛”在無(wú)人機(jī)機(jī)腹，這是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

“在價(jià)格上國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)優(yōu)勢(shì)自不必多言，比如我們的R-Fans-32是世界上真正可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的最小的32線激光雷達(dá)，成本卻不到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一半?！睆堉俏渑e例說(shuō)，2013年一套臺(tái)進(jìn)口的電力巡檢設(shè)備，價(jià)格高達(dá)1400萬(wàn)元，2018年北科天繪電力巡檢設(shè)備在電網(wǎng)的中標(biāo)價(jià)為223萬(wàn)元，2019年剛剛公示的中標(biāo)單價(jià)185萬(wàn)元。而且，在價(jià)格大幅走低的同時(shí)，需求量在穩(wěn)步上漲，目前國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)電力巡檢系統(tǒng)配備量已超過(guò)20臺(tái)套。

截至目前，北科天繪已研發(fā)出R和C兩個(gè)系列混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，拉開(kāi)了激光雷達(dá)民用化的大幕，包括京東物流在內(nèi)的主流無(wú)人物流車都可見(jiàn)其身影。同時(shí)，來(lái)自意大利、俄羅斯、美國(guó)、法國(guó)、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家的激光雷達(dá)產(chǎn)品訂單也在不斷上升。2017年北科天繪海外訂單已占公司銷量的10%以上。

追求核心技術(shù)快人一步的北科天繪，又在謀定而動(dòng)，向固態(tài)激光雷達(dá)方向邁進(jìn)。計(jì)劃今年將推出基于3D Flash路線的全固態(tài)激光雷達(dá)。在這條賽道上，北科天繪立志以國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)全自主、輕小化、低成本實(shí)現(xiàn)超越和引領(lǐng)的目標(biāo)，正在一步步接近。