前不久，有媒體報道稱，在美國佛羅里達州一輛特斯拉Mdoel Y工程測試車上裝載了激光雷達傳感器。作為自動駕駛感知領(lǐng)域視覺派的堅定守護者，馬斯克最終也難逃“真香”定律。
車載小型激光雷達
激光雷達技術(shù)作為一種重要的數(shù)據(jù)采集和環(huán)境感知技術(shù)，已經(jīng)在測量測繪、自動駕駛、數(shù)字孿生、環(huán)境監(jiān)測等多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在“十四五規(guī)劃和2035年遠景目標綱要”中，數(shù)字中國建設(shè)被重點提及，激光雷達技術(shù)或?qū)⒃跀?shù)字化建設(shè)中迎來更廣闊的應(yīng)用范圍。
面對數(shù)字中國建設(shè)這一宏大的時代命題，激光雷達技術(shù)將如何為其賦能，激光雷達技術(shù)的普適化應(yīng)用將面臨哪些亟需解決的難題，帶著這些疑問，記者采訪了北科天繪創(chuàng)始人、總工程師張珂殊，聽他詳解激光雷達技術(shù)的現(xiàn)在與未來。
北科天繪總?程師張珂殊
練就“慧眼”感知世界
“激光雷達技術(shù)最突出的特點就是能夠快速、準確地獲取大量的三維點云數(shù)據(jù)，從而立體感知真實世界。如果說攝像頭是‘眼睛’，那么激光雷達就是一雙更具觀察力的‘慧眼’，能夠更加精準地感知世界。”張珂殊解釋道。
張珂殊既是北科天繪的創(chuàng)始人、總工程師，也是國內(nèi)激光雷達領(lǐng)域的技術(shù)大咖，他在激光雷達技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域深耕了二十余年，自2005年以來，更是帶領(lǐng)北科天繪科研團隊取得多項國際領(lǐng)先、國內(nèi)首創(chuàng)的突破性成績。
在交談中，張珂殊特別強調(diào)，目前激光雷達技術(shù)在測繪行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但其可施展的領(lǐng)域卻遠不止于此?！凹す饫走_傳感器化是一個重要的發(fā)展方向，所以我們應(yīng)該把激光雷達看作是感知世界的一種手段，而不僅僅是一個測繪工具。只有這樣，激光雷達技術(shù)才能真正成為洞悉世界的‘慧眼’，這也是北科天繪一直努力的方向和目標?！睆堢媸庹f道。
經(jīng)過十多年的創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)在北科天繪已經(jīng)是國內(nèi)少有的具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的，能生產(chǎn)激光雷達相關(guān)設(shè)備的供應(yīng)商之一。“目前主流的激光雷達掃描方式主要分為機械掃描、OPA（即光相控陣）和MEMS（即Micro-Electro-Mechanical System，也叫做微電子機械系統(tǒng)）三種，這三種方式各有利弊?！睆堢媸饨榻B道。
他認為，并不需要太艱深的物理知識就能將利弊解釋清楚。比如，機械掃描方式結(jié)構(gòu)簡單，有廣泛的適用性，但是不適用于高動態(tài)場景，難以進行車規(guī)級應(yīng)用。
OPA則是由于光的特性，導(dǎo)致其被搭載在車上時容易受到大氣端流干擾。張珂殊舉例說：“物理實驗中的雙縫干涉就可以解釋這一影響，只要屋子空氣對流強一些，干涉條紋就會波動和削弱，應(yīng)用在OPA上也一樣，干擾一多就會導(dǎo)致相位掃描不再可靠?！?
而MEMS從字面上理解，其具有微米量級的工藝特點，難以去適應(yīng)毫米級的掃描鏡面進行高頻振動掃描。
張珂殊說：“激光雷達需要參照兩個主要的技術(shù)發(fā)展路線：第一是數(shù)字相機，既要學(xué)習(xí)它的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，也要學(xué)習(xí)商業(yè)成功經(jīng)驗；第二要學(xué)習(xí)微波雷達，既要學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展史，也要知道驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的最終方向是什么?！?
向“芯”而行，開拓應(yīng)用藍海
近年來，隨著激光雷達技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，人們對于其的討論也日漸增多。但張珂殊認為，激光雷達產(chǎn)品及其技術(shù)的應(yīng)用，目前仍限于特定場景，大眾化應(yīng)用和更深層次的商業(yè)價值仍有待開拓。
激光雷達技術(shù)要實現(xiàn)傳感器化，真正成為感知世界的重要手段，還需要解決諸多問題，首先就是成本。激光雷達價格過高讓車企和消費者都承擔(dān)不起，部分高端三維激光掃描設(shè)備的市場價格達到數(shù)十萬甚至上百萬，而普通車規(guī)級小型激光雷達的價格也在萬元以上。這種價格比起大眾傳感器的目標定位價格還存在差距。
受限于機械零部件的使用壽命，機械激光雷達的可靠性和穩(wěn)定性也不盡人意；此外，體型大、難以過車規(guī)、工藝繁復(fù)、生產(chǎn)效率低等都是機械激光雷達大規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸。
張珂殊告訴記者，目前市面上主流的激光雷達普遍重量較大，部分地面式激光掃描設(shè)備，重量達到5kg左右，手持式激光雷達的重量也在1kg～3kg。這也是限制激光雷達進一步應(yīng)用的一個難題。
為此，張珂殊和北科天繪在芯片上做足了功夫。他認為，在控制激光雷達成本和小型化上，芯片是一個可撬動的支點。2009年至今，他帶領(lǐng)北科天繪的技術(shù)團隊，自主研發(fā)了12款激光雷達信號處理芯片，較大程度上縮小了激光雷達信號處理電路體積，降低了功耗與成本?；谠谛酒系募夹g(shù)優(yōu)勢，北科天繪與國內(nèi)外專家達成合作，進一步加深加寬企業(yè)護城河。
北科天繪激光雷達在?動駕駛領(lǐng)域應(yīng)?
北科天繪激光雷達應(yīng)?于電?巡線
目前，北科天繪形成了三大業(yè)務(wù)板塊：
一是面向測繪市場的測量測繪型激光雷達；
二是面向自動駕駛和智慧交通的導(dǎo)航級和車規(guī)級激光雷達；
三是面向數(shù)字孿生和智慧城市的室內(nèi)外數(shù)字化技術(shù)及產(chǎn)品。
他特別強調(diào)，經(jīng)過近20年的深耕，北科天繪突破了傳統(tǒng)測繪市場的競爭格局，率先向更廣大的數(shù)字孿生、智慧城市、自動駕駛等新興領(lǐng)域進軍，并取得初步成效，成為國內(nèi)唯一一家同時具備測量型、導(dǎo)航型兩大類激光雷達研制能力的公司。
同時，張珂殊對于激光雷達的應(yīng)用熱也保持著冷思考。他介紹，雖然激光雷達技術(shù)作為重要傳感器，在可預(yù)見的未來必將成為萬物互聯(lián)和大眾應(yīng)用的重要一環(huán)，但立足當(dāng)下，我們要走的路還有很長，很多可使用的應(yīng)用場景還受限于大眾認知和市場模式，無法大范圍鋪開。
以自動駕駛領(lǐng)域為例，許多車企和消費者并沒有明白激光雷達以及自動駕駛能帶來怎樣的應(yīng)用場景，其商業(yè)化圖譜并不明晰。此外，自動駕駛尚未成為剛需，而且一旦進入到L4、L5級別，車企需要擔(dān)負非常大的社會責(zé)任，這一點必須要考慮進去。
這也并不意味著北科天繪將止步不前?！白鳛榭萍夹推髽I(yè)，我們需要從技術(shù)端做沉淀和積累，北科天繪愿意在激光雷達的創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用上與合作伙伴們共同探索，我們也會充分利用自己的平臺，為激光雷達技術(shù)的推廣和傳播盡一份力?！睆堢媸饫^續(xù)補充道：“我認為技術(shù)的發(fā)展沒有捷徑，想彎道超車是不現(xiàn)實的，技術(shù)的發(fā)展必須腳踏實地，否則就容易‘脫軌’?！?
掌握核心，“融”創(chuàng)新局
從世紀之初的初露鋒芒到如今的應(yīng)用熱潮，激光雷達技術(shù)的發(fā)展還遠未到達“決賽局”。在激光雷達的競賽場中，國內(nèi)外激光雷達廠商都試圖尋求突破，取得決賽的“入場券”。
有人說，激光雷達產(chǎn)業(yè)很大、產(chǎn)業(yè)鏈很長，大到“相當(dāng)于手機產(chǎn)業(yè)+相機產(chǎn)業(yè)合起來”。張珂殊認為，激光雷達產(chǎn)業(yè)確實比攝像頭產(chǎn)業(yè)還大，競爭激烈會淘汰一批護城河不深的創(chuàng)業(yè)公司，未來市場上應(yīng)該有5～10家成規(guī)模的激光雷達企業(yè)存在。而進入“決賽圈”的關(guān)鍵可能在于融合應(yīng)用和大眾化應(yīng)用市場的開拓。
激光雷達用途很廣，就目前可見的產(chǎn)業(yè)格局來看，激光雷達在安防、監(jiān)測、巡檢、自動駕駛、智慧城市、車路協(xié)同等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用?！斑@些新應(yīng)用領(lǐng)域的市場規(guī)模更大，技術(shù)要求也更高，這就需要創(chuàng)新驅(qū)動，需要技術(shù)融合。”張珂殊補充道。
“跨界融合是需要底氣的，而北科天繪的底氣就在于掌握了核心技術(shù)優(yōu)勢。”張珂殊介紹，經(jīng)過多年的研發(fā)和積累，北科天繪在自主芯片、半導(dǎo)體工藝、LiDAR信號處理、SLAM算法等方向上實現(xiàn)了技術(shù)突破，這也是北科天繪的價值所在。
面對融合泛在的技術(shù)趨勢和產(chǎn)業(yè)形勢，北科天繪已經(jīng)走在了融合創(chuàng)新的路上。張珂殊告訴記者，現(xiàn)在及可預(yù)見的未來，北科天繪除了繼續(xù)在測繪市場深耕，還將重點向泛在測繪領(lǐng)域發(fā)力，比如數(shù)字孿生、自動駕駛、工業(yè)自動化等。在這些領(lǐng)域的融合創(chuàng)新探索中，激光雷達有望在傳感器化、小型化和在線化等關(guān)鍵難題上實現(xiàn)突破。
張珂殊認為，融合創(chuàng)新并不是追概念、搶熱點，而是緊密結(jié)合市場動向，研發(fā)并適時推出符合市場要求的高性價比產(chǎn)品。“不同于科研機構(gòu)和院校，企業(yè)必須和市場同頻共振?！彼M一步解釋道。
企業(yè)的融合創(chuàng)新有兩大檢驗指標：
01
要圍繞解決用戶痛點實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動，創(chuàng)造有價值的產(chǎn)品。如果研發(fā)的產(chǎn)品只能起到錦上添花的作用，那一定不會成功，或者說不會輕易實現(xiàn)設(shè)定的目標。所以，它一定是能夠解決用戶痛點的剛需，且這個痛點是真實存在的。
02
要算經(jīng)濟賬，為用戶創(chuàng)造價值。面對2020年經(jīng)濟下行，北科天繪實現(xiàn)了正增長，其中，無人機激光雷達產(chǎn)品同比增長了80%。這是如何做到的呢？就是因為其很好地解決了機載激光雷達的門檻之痛、效率之痛，解決了用戶痛點?！拔覀兊漠a(chǎn)品采集數(shù)據(jù)合格率高，不僅能幫用戶省錢，還能幫用戶賺錢?！睆堢媸獠粺o自豪地說。
融合創(chuàng)新不僅在不同學(xué)科和領(lǐng)域之間發(fā)生，也在不同國家之間發(fā)生。張珂殊堅信，技術(shù)上的融合創(chuàng)新很關(guān)鍵，但國內(nèi)國際市場間的融合與開拓同樣重要。他說：“我們不僅要在國內(nèi)市場上站穩(wěn)腳跟，也要在國際市場上發(fā)聲，讓國產(chǎn)激光雷達產(chǎn)品和技術(shù)走出去，和國際企業(yè)交流、融合、競爭?！?
目前，在高端裝備制造領(lǐng)域，歐美市場占據(jù)了較大話語權(quán)，激光雷達市場更是如此。所以，要讓國產(chǎn)激光雷達得到世界的認可，就必須要走出去，和歐美市場“交鋒”。
北科天繪產(chǎn)品亮相國際展會
張珂殊介紹，自2014年以來，北科天繪開始積極參加國際技術(shù)裝備展，并捧回多個獎項，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)也得到了國際同行的認可，一定程度上為國產(chǎn)激光雷達產(chǎn)品贏得了話語權(quán)。
“通過在國際舞臺的亮相，北科天繪和國產(chǎn)激光雷達產(chǎn)品都增加了聲量，這是一個很好的開始。雖然目前北科天繪的國際業(yè)務(wù)規(guī)模還處于發(fā)展階段，我們也不敢自吹是國產(chǎn)激光雷達在世界舞臺的代表者，但北科天繪已經(jīng)在路上?！睆堢媸庖馕渡铋L地說。
誠然，北科天繪和國產(chǎn)激光雷達都尚在探索和發(fā)展期，距離規(guī)?；按蟊娀瘧?yīng)用的春天還有很長的路要走。但無論是縱向的前瞻性技術(shù)布局，還是橫向的國際化經(jīng)營路線，北科天繪已經(jīng)走出一條值得稱道的國產(chǎn)化之路。
我們堅信，在激光雷達和高端裝備制造的道路上，同行者還有很多，這些道路也將在可預(yù)見的未來匯聚成為國產(chǎn)裝備制造的康莊大道。
（? / 中國測繪 記者 爾東 圖 / 受訪者提供）
