2021年鐳射雷達概念股集體走強。中國最早涉足鐳射雷達的北科天繪，已經在媒體上“沉寂”了相當一段時間。近日，據一家智慧駕駛行業公司爆料：他們正在測試北科天繪推出的全球首款256線車規鐳射雷達C-Fans-256。
價格高、體型大、量產難，這些一直困擾和阻礙鐳射雷達發展的桎梏是否已被打破？前年美國一套128線鐳射雷達售價9萬美金，如今北科天繪的256線價格幾何？鐳射雷達技術路線是怎樣的？哪條更接近車規級，從而助力鐳射雷達更快“上車”量產？就讓我們來聽聽在鐳射雷達技術前沿深耕整整15年的北科天繪CEO張智武的解讀。
效能方面，256線產品滿足了車輛高速行駛狀態下，遠距離感知和分辨人、車、物的要求。以縱橫都最少5個點為穩定檢測標準來看，0.1°×0.1°的解析度可以將有效測距提高至近200m，150°水平視場角可以在自動駕駛汽車無保護左轉等難點場景下提供寬闊的視野，從而照顧到右側來車或者行人，而超高的幀頻可以快速捕捉異常事件，同時精細的灰度識別可以提供強大的車道線感知能力。
“其實早在2017年秋天，北科天繪已經率先採用微轉鏡技術路線推出了C-Fans-64線原理樣機。2018和2019年，北科天繪根據客戶要求，開發了C-Fans-128和C-Fans-32兩款產品”張智武說。
縱觀目前車載鐳射雷達市場可以發現，國際上已經有幾家巨頭公司緊隨其後，在產品中採用了微轉鏡技術路線，只是在線束方面，北科天繪做到了256線，目前還無人可及。
北科天繪的C-Fans系列產品瞄準前裝量產市場，兼顧了效能，可靠性和壽命。“我們已經通過了16949（汽車行業質量管理認證體系），並在《ISO 16750》標準下通過了一系列車規可靠性實驗。C-Fans經歷過野戰使用者將其置於東北極寒之地零下40度和夏日戈壁暴曬車體至70多度的非結構化道路的嚴苛考驗。C-Fans被車路協同使用者安裝在路端24小時不間斷工作至今一年多，經歷風霜雨雪，日曬雨淋，也沒有出現任何問題。”張智武表示，
在價格方面，北科天繪256線產品報給車企的十萬臺批次採購單價已經足以讓人驚喜。可以說，北科天繪已經為車規量產做好了充分準備。
“近年來，國內外鐳射雷達探測器領域創新創業者眾多，大批玩家紛紛湧入，都希望把鐳射雷達帶入每一輛車，讓資本變現，讓產業落地，這已經成為汽車產業發展的新趨勢。”張智武表示。
值得一提的是，眾多其它領域的頭部科技企業，也紛紛轉戰到鐳射雷達領域。在嘗試了各種技術路線的探索和試驗後，大部分行業巨頭選擇了類似於北科天繪C-Fans的多面稜鏡掃描技術體制，也被稱作“微轉鏡掃描器構架”，這讓北科天繪感到既欣慰又有些壓力。
“2017年前後，只要做鐳射雷達，創業團隊就沒有融不到錢的，而且至少1000萬元起步，融3000萬元非常容易。”張智武介紹說，那兩年受資本熱錢追捧，鐳射雷達炙手可熱，國內一下誕生了至少上百家鐳射雷達創業公司。
在資本的追捧下，汽車鐳射雷達領域泛起層層漣漪，各種鐳射雷達“上車”測試的新聞霸屏宣傳，衝擊著人們的眼球。畢竟，鐳射雷達與汽車一起上產線量產，才是車載鐳射雷達的終級目標，否則就會被業界視為吹噓。
眼下，車載鐳射雷達還處於產業發展初期，技術發展路徑之爭還沒有定論。比如特斯拉就一直依賴計算機視覺技術，用車載攝像頭來實現相關的自動駕駛輔助技術。特斯拉沒有選擇鐳射雷達路線的原因之一就是要控制成本。然而，“在智慧駕駛上，特斯拉也只能算作輔助駕駛，而非高級別自動駕駛。”張智武如是說。
隨著技術不斷進步，從新“貴”到新“寵”，再到站上風口受熱捧，鐳射雷達前景誘人。資料顯示，到2022年，全球鐳射雷達市場規模預計將達到50億美元，2035年預計突破800億美元。可見，車載鐳射雷達市場足夠大。所以，瞄準汽車前裝市場，佈局車規級產品也是鐳射雷達企業順理成章的發展方向。
“需要注意的是，相比於後裝市場，鐳射雷達前裝市場（上產線量產）是一件大體量的活，實現量產不易。”張智武提醒創業者，車場要上一個新車型，耗時耗力耗錢，是一場全程衝刺的馬拉松。
北科天繪工程師符曉勍舉例說，假如一個車上有10萬個零部件，一個好車型一年至少要賣出3萬到10萬輛車，這家車企要保證10萬輛車上的10萬個零部件都不出錯，這才叫量產。
無論怎樣，鐳射雷達已經被推上高臺，“上車”的程序在加速，甚至箭在弦上。
鐳射雷達被業界譽為“無人駕駛之眼”。從2016年開始，隨著人工智慧和自動駕駛概念的興起，鐳射雷達就作為了自動駕駛車輛必備的核心感測器。汽車界專家表示，高級別自動駕駛領域中，鐳射雷達在L3級別自動駕駛量產車型上，已經成為主要輔助感測器；而對於L4—L5級別的自動駕駛汽車，鐳射雷達將成為必備主感測器。
“其實，鐳射雷達技術非常新，新到目前還沒有公認的最好最成熟的技術體制，沒有完善成熟的供應鏈，更沒有國家標準可言，整個產業處於探索、突破、再創新階段。”張智武說。
那麼，鐳射雷達是如何工作的，有哪些技術路線？
鐳射雷達是由鐳射發射接收系統、光學系統和訊號處理系統三部分組成，它可以幫助汽車上的計算機快速、高效、精準地拍攝周圍三維立體影象，測量物體的距離和速度。
其工作原理是，透過驅動鐳射發射器主動將光源（可見光和近紅外光波）反射到探測物體上，當光線返回時，鐳射雷達可以計算出物體的距離以及物體是否在移動。所以，鐳射雷達是自動駕駛中不可或缺的重要感測器，是智慧化汽車的眼睛和全天時感知系統。
從器件結構來分，鐳射雷達有機械鐳射雷達和固態鐳射雷達。具體而言，機械鐳射雷達的鐳射發射和接收模組在工作中都發生旋轉，並透過轉動來獲取360°視場，這使得機械鐳射雷達的可靠性和穩定性較差，此外，價格高、體型大、不能過車規，工藝繁複，生產效率低等都是機械鐳射雷達大規模量產的瓶頸。
再來看固態鐳射雷達。它的鐳射發射和接收模組在工作中是靜態的，但光學機構可以是靜態的，也可以用電路（如MEMS微振鏡）或微型電機（如微轉鏡）來驅動控制和調整角度。其中，MEMS技術路徑，一度因低成本的優勢被許多廠家看好。
然而，目前MEMS的三個瓶頸有待突破：一是它的視場比較小，MEMS單個鏡片視場角只有30度左右。視場角小，盲區大，需要多個鐳射雷達才能實現水平視場360度覆蓋。雖然現在有些公司可以將MEMS視場角做到120度，但需要用4個MEMS振鏡拼合達到，這使系統的複雜性和工藝難度增加，振鏡交疊產生的點雲接縫使自動識別演算法難度增加。
二是它的測距能力不夠，目前採用905nm奈米半導體鐳射發射器的MEMS最遠只能達到80米，與自動駕駛汽車需要的200米測距相差很遠。為了克服這一弊端，某些公司採用1550nm奈米的光纖鐳射器來彌補，而“昂貴”的光纖鐳射器又成為業界不能承受之痛。
第三，光纖鐳射器不耐高低溫，仍然過不了車規。此外，巨大的功耗無疑也是汽車感測器的“致命軟肋”。
“對於汽車消費電子類產品而言，除了便宜、小巧和環境適應性強，別無選擇。”張智武直言。
憑藉自身對鐳射雷達多年的探索和底蘊，北科天繪“獨闢蹊徑”推出C-Fans 的微轉鏡構架，率先將鐳射雷達的鐳射發射接收模組及訊號處理模組微型化和固態化，採用微型電機驅動多面鏡掃描，實現了大視場、長測程、高分辨、低成本的車規型鐳射雷達技術路徑。
北科天繪自主研發的5大系列鐳射雷達訊號處理晶片，是北科天繪C-Fans鐳射雷達效能和成本優勢的保障，也是我們獨有的核心技術和能力。北科天繪C-Fans-32是目前唯一一款已經透過“本安”認證的鐳射雷達產品，從側面驗證了北科天繪自主晶片在產品功耗低、啟動電流低、產熱量低方面的貢獻，保障了在煤礦等易燃易爆環境內機器人和無人車執行的安全性。
張智武表示，不去碰有明顯理論缺陷、效能達到天花板和成本瓶頸的技術路徑，讓我們省了不少研發時間。北科天繪車規型鐳射雷達在設計之初就瞄準了以下目標：一是便宜；二是小巧；三是功耗低；四是環境適應性強；五是可靠性高；六是適合大規模量產。
“熬出一個產品可不容易。”張智武坦言，比如做微轉鏡產品可靠性實驗，我們的產品要歷經振動、衝擊、跌落、疲勞、高低溫、浸泡、電磁干擾等等“折磨”，車規符合性就是這樣一點點打磨出來的。
“更重要的是創新和融合。”張智武說，鐳射雷達用途很廣，可以用在安防、巡檢車、叉車、客貨車等各種車上，包括巡檢機器人，還可以在智慧城市、車路協同等領域得到很好的應用。這些都需要創新驅動，需要技術融合。
以車載鐳射雷達和毫米波鐳射雷達融合為例，毫米波雷達的優勢在於全天時和全天候，但解析度低，精度低，它只知道有無，分辨不出具體是什麼物體；而鐳射雷達是全天時，但不是全天候，解析度卻很高，精度也高，缺少的是毫米波雷達的優點，受雨雪天氣影響大，探測距離會衰減，會容易丟失掉一些反射回來的訊號。如果將這兩種鐳射雷達連線在一起，就可以起到互補。還有攝像頭，可以分辨顏色，這是鐳射雷達不能勝任的。所以，將來感測器都要實現互補，各司其職，共同發揮作用，為國家的社會治理能力和治理現代化出力，這樣的創新越多越好。
鐳射雷達市場非常大，產業鏈也很長，需要全領域、全行業、全生態通力合作，才能共同努力把產業做大做強。
第一，要圍繞解決使用者痛點實現創新驅動，創造有價值的產品。如果研發的產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設定的目標。所以，它一定是解決使用者痛點的剛需，且這個痛點是真實存在的。
比如我們比較看好的兩個行業，一個是國防，一個是農業。現代國防和公共安全一定是高度自動化的，這裡面鐳射雷達有大用處。目前農村勞動力稀缺，尤其是養殖業招工困難，無人駕駛正好針對農村用工荒這一痛點，很好地解決養殖業用工難題。
第二，要算經濟帳，為使用者創造價值。面對2020年經濟下滑，北科天繪實現了正增長，其中，無人機鐳射雷達產品同比增長了80%。這是如何做到的呢？就是因為很好地解決了機載鐳射雷達的門檻之痛、效率之痛，解決了使用者痛點。我們的產品採集資料合格率高，不僅幫使用者省錢，還能幫使用者賺錢。
以電力巡檢真實案例為例，北科天繪研發的“蜂鳥”無人機機載鐳射雷達系統，搭載無人機日均可巡檢30公里輸電線路。假如一個公司平均一年能接3000公里的電力巡檢訂單，基本上兩個人兩三個月活就幹完了，既省人力又高效，收益非常明顯。此外，我們自主研發的晶片對加深產品護城河（競爭優勢）也起到了至關重要的作用。
有人說，鐳射雷達產業很大、產業鏈很長，大到“相當於手機產業+相機產業合起來才是鐳射雷達產業鏈。”我認為，鐳射雷達產業確實比攝像頭還大，競爭激烈會淘汰一批護城河不深的創業公司，未來市場上應該有5—10家成規模的鐳射雷達企業存在。
當下，車載鐳射雷達已進入中場之戰。無論怎樣，企業都要保持活著才能等到鐳射雷達“上車”落地的那一天。換句話說，鐳射雷達車規量產是一件需要產業鏈、供應鏈、技術端協同創新才能完成的大事，絕非一朝一夕之功，也絕非某一個企業可以辦到的。