国产激光雷达比肩巨头 北科天绘努力改写全球市场格局

来源:经济日报    关键词:激光雷达, 激光技术,    发布时间:2019-01-29

设置字体:
2019年CES国际消费电子展上,激光雷达“中国造”炫目而抢眼。

重量只有568克车规级激光雷达、高精度激光测量车、探测距离大于200米无人机雷达系统……同样,在此前于我国浙江省湖州市德清县召开的联合国世界地理信息大会上,北京北科天绘科技有限公司(以下简称“北科天绘”)自主研制的激光雷达系列产品,以更小、更轻、更高的性能价格比而赢得赞誉,成为全球激光雷达行业强劲的竞争者。

“作为我们的民族品牌,作为业界的隐形冠军,北科天汇向世界证明激光雷达‘中国造’的实力,在高精度传感器和测绘装备领域填补了我国多个空白,助推了国产激光雷达产业化发展。”中国测绘学会理事长宋超智、北斗导航系统副总设计师、中科院院士杨元喜、中国工程院院士刘先林等业界专家学者都对北科天绘生产的激光雷达给于了高度评价。

那么,激光雷达技术难在哪?作为“中国硅谷”中关村的国家高科技企业,“深藏”13年的北科天绘制造的激光雷达为何后来居上,比肩国际巨头,有何过人之处?近日,记者来到位于北京海淀区永丰产业园的北科天绘公司,为您一探究竟。

打破国外垄断

如果大家对谷歌无人驾驶汽车有所了解的话,一定注意到其车顶上加装的“大壳帽”,帽子上类似报警器一样的柱状体,就是激光雷达,它相当于“眼睛”,让无人驾驶汽车能“看清世界”。

激光雷达作为现阶段应用于无人驾驶最重要的传感器。如果没有激光雷达,就无法让汽车感知周围环境,也无法对环境变化做出相应反应。激光雷达已经成为更多无人驾驶汽车的“标配”,巨头争相在此布局。

数据显示,目前,激光雷达市场正处于高速发展之中,市场规模可达数万亿美元,2020年全球激光雷达市场规模将达到120亿元。最早为无人车提供激光雷达的美国公司Velodyne占据绝对优势,另外还有100余家入局该领域的新锐,角逐激光雷达市场。

价格高、体型大、量产难,一直以来困扰和阻碍着激光雷达的发展。一套激光雷达7万美金,这个钱足以再去购买一辆豪车。除了导航避障,高精度测绘级激光雷达更昂贵,10年前,一辆激光雷达移动测量车动辄要上千万元。即便如此,产品满足客户需求且有能力供货的企业则少之又少,甚至“一家独大”。用北科天绘总经理张智武的话说,眼下激光雷达还属于“稀缺资源和奢侈品”,是无人驾驶商业化推广的制约因素之一。

敢于比肩国际巨头者来了,以北科天绘为代表的国产激光雷达企业奋起直追。成立于2005年的北科天绘,13年专注于激光雷达研发和生产,在该领域以深厚的技术底蕴和积累,成为国内激光雷达领域的领军企业,成为我国实现高端激光雷达装备自主研发和量产的高新技术企业,还是全球为数不多的具备测量型和导航避障型两大类激光雷达研制能力的企业。北科天绘通过自主创新,目前已经掌握了激光雷达及信号处理芯片的核心技术。

记者了解到,2015年之前,北科天绘主要为国土勘测、电力巡线、铁路检测等研制测绘型激光雷达,在该领域多次填补国内空白,打破国外垄断。2016年5月,北科天绘率先在国内发布16线束R-Fan导航避障激光雷达,将科研开发延伸至无人驾驶和机器人领域应用。


↑北科天绘CTO张珂殊(左)正在进行激光雷达产品的测试。 经济日报——中国经济网记者徐红摄

自主技术是王道

想要飞翔,就必须掌握飞翔的风力原理。同理,要想在激光雷达有所展获,就要率先突破技术桎梏,掌握主动权。

北科天绘研发中心测试室里,一台精巧的激光雷达正在接受测试。测试人员有意在它的前方晃动,激光雷达都“尽收眼底”。记者看到,激光雷达信息回传到一台电脑后,屏幕出现了密布的光影线条,并将映射到机器上的“虚拟人”严严实实地包裹起来。

这种光与影、动与静相交融的科技感,不仅仅是触动心灵。“通过这些线,就可以对图像上的物体进行三维空间的精准量测,还可以远程量身高、量车体的长度等。”张智武告诉经济日报—中国经济网的记者,由于激光雷达发射的每一束光,都带有相对位置信息,形成空间三维数据,再结合算法,就可以在实时定位的同时,生成汽车周围环境的高清数字地图,从而进行目标跟踪和识别。

“激光雷达是高技术壁垒产业,只有掌握核心技术、推出高性价比的产品,才能真正经得起市场考验。”北科天绘CTO张珂殊认为,激光雷达成本高的原因,很大一部分来自生产中的人工成本。

张珂殊介绍说,目前,大部分激光雷达生产企业是采用“多线+多个电路板”的多次对准线圈工艺,这种工艺耗时、低效、产品体积大,需要手工将每对激光发射线和接收电路板进行一对一微米级对准,难度极高,而激光雷达硬件设备尺寸也一定会随着线数增多同比例增大,这也是技术难点所在。

北科天绘独辟蹊径,走出了一条自己独立的技术体系,选择的技术路线是——半导体封装工艺。这解决了精密光机装调与大尺寸机械误差间跨数量级尺度差异,实现激光收发一体化,机器自动对准,加上自主的芯片设计和核心模块的高度集成化,在极大减少了激光收发装置装调时间的同时,实现产品轻小化,使传统生产中,一个工人需要两周完成的工作,现在可压缩到2个小时,若4个人为一组,2个小时就能装调好一台设备。

值得一提的是,北科天绘这一自主创新的工艺,避免了今后知识产权纠纷。“轻装上阵”的北科天绘在技术上不断精雕细琢,其高精度传感器和测绘装备领域填补了我国多项空白,先后三次获得国家省部级科技进步一、二等奖。同时,得到了资本加持,先后获得联想等千万元投资和云晖资本领投的过亿元A+轮融资。

有可能实现领跑

激光雷达作为一种新型的车载传感器,目前在无人驾驶领域的应用仍在探索和验证阶段。国内外激光雷达企业共同站上了这条赛道。


↑568克——这是目前世界上最轻的车规级激光雷达。 经济日报——中国经济网记者徐红摄

在CES展上,北科天绘展示的新一代激光雷达产品,重量只有538克。让“大块头”激光雷达“转”出了小身板的北科天绘,吸引了智能汽车玩家的关注,纷纷与之邀约,签订车规级定制开发合同,进行无人驾驶汽车激光雷达的测试。

此时,北科天绘意识到,激光雷达市场大门即将打开,其在激光雷达半导体元器件和信号处理等领域积累的大量技术和资源储备,将有着更大的拓展机会,特别是随着今后激光雷达线数(目前达到128线,正在进行256和512线的攻关)越来越高,自主研发的激光雷达芯片和半导体工艺就越能在体积、重量和价格方面体现优势。

自2009年开始芯片设计的北科天绘技术团队,经过多年优化调整,如今已经完美地将激光雷达信号处理芯片组应用到导航避障型激光雷达上,通过半导体工艺实现多组激光收发装置同步自动化封装和组装。这一次,站上跑道的北科天绘有可能实现领跑。

值得一提的是,在2019年CES展上,北科天绘惊讶地发现,2018年,自家对外发布的C-Fans—128线固态前装激光雷达,其首创的Semi-Flash技术路径,已经被加拿大一家激光雷达企业接受并采用。可见,我国在该领域已经有了一定的技术前瞻性。

“如今,在测绘领域,如果竞争对手想跟我们抢市场,唯一的办法就是打价格战。同类产品,竞争对手的价格如果比我们低,有可能中标;但报价如果不相上下,则未必能中标。”可以看出,张智武对自家的技术实力和产品性能信心满满。

她用两个80%来说明国产激光雷达对产业的推动:国产激光雷达上市后的几年时间,国际产品价格已经降了80%;而我们产品的重量比同行轻了80%,体积越小的激光雷达,越容易“藏”在车里,“装”入机器人身体中,“挂”在无人机机腹,这是未来发展趋势。

“在价格上国产激光雷达优势自不必多言,比如我们的R-Fans-32是世界上真正可以实现量产的最小的32线激光雷达,成本却不到竞争对手的一半。”张智武举例说,2013年一套台进口的电力巡检设备,价格高达1400万元,2018年北科天绘电力巡检设备在电网的中标价为223万元,2019年刚刚公示的中标单价185万元。而且,在价格大幅走低的同时,需求量在稳步上涨,目前国内激光雷达电力巡检系统配备量已超过20台套。

截至目前,北科天绘已研发出R和C两个系列混合固态激光雷达产品,拉开了激光雷达民用化的大幕,包括京东物流在内的主流无人物流车都可见其身影。同时,来自意大利、俄罗斯、美国、法国、新加坡等发达国家的激光雷达产品订单也在不断上升。2017年北科天绘海外订单已占公司销量的10%以上。

追求核心技术快人一步的北科天绘,又在谋定而动,向固态激光雷达方向迈进。计划今年将推出基于3D Flash路线的全固态激光雷达。在这条赛道上,北科天绘立志以国产激光雷达全自主、轻小化、低成本实现超越和引领的目标,正在一步步接近。