把激光雷達(dá)的成本降至幾百塊 他們是怎么做到的

北醒的官網(wǎng)首頁下方，寫著一行目的明確的口號：致力于做世界上最好的機(jī)器人眼睛。

相比官網(wǎng)上“有違廣告法”的標(biāo)語，北醒光子的市場總監(jiān)祁俊云就樸實很多，他對雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))說，“我們就是一家傳感器企業(yè)，我們要做的，就是高性價比的傳感器”。這里說的傳感器，其實就是近兩年備受關(guān)注的激光雷達(dá)。

話雖樸實，但這件事做起來卻不簡單。

發(fā)現(xiàn)市場真實的需求

在激光雷達(dá)這個細(xì)分領(lǐng)域，Velodyne大名鼎鼎。這家公司為谷歌、百度等巨頭的無人車提供“眼睛”，而每個“眼睛”的售價在8000-80000美元不等，造價甚至超過了車輛本身。除了價格昂貴，這種機(jī)械旋轉(zhuǎn)型激光雷達(dá)由于標(biāo)定、調(diào)試需要耗費大量人工，因此量產(chǎn)難度很大。

北醒非常清楚，激光雷達(dá)如果不實現(xiàn)量產(chǎn)，成本永遠(yuǎn)降不下來，他們需要找到一個突破口。

最初，他們?yōu)榱愣忍剿髡叨鸁o人機(jī)開發(fā)了激光雷達(dá)避障模塊，并在2016年美國CES上亮相。雖然探索者二代沒有量產(chǎn)上市，但經(jīng)此一役，北醒“刷臉”成功，進(jìn)入無人機(jī)玩家、廠商的視野。

2016年初，北京舉辦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)展。團(tuán)隊成員慕名而去，跟參展廠商交流，希望借此機(jī)會了解業(yè)界的最新動態(tài)。隨著與各大廠商、客戶溝通的不斷深入，他們發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)領(lǐng)域，存在著一個痛點問題——“定高”。

就植保無人機(jī)而言，作業(yè)過程中需要始終與農(nóng)作物保持1-2米的相對高度，以保證農(nóng)藥的均勻和高效噴灑。但經(jīng)常會遇到農(nóng)田起伏不平整的情況，而目前主流的GPS、氣壓計和超聲波方案雖然應(yīng)用成熟，但是存在反饋高度是絕對高度而不是相對高度、抗干擾能力弱、精度不夠等問題，經(jīng)常造成植保無人機(jī)在作業(yè)過程中漏噴、重噴，影響噴灑效果，甚至造成掉高導(dǎo)致炸機(jī)事故。

因此，對于農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)而言，定高是一個痛點需求。

“定高”的幾種解決方案

北醒光子COO賀興華向雷鋒網(wǎng)解釋說，以往的解決方案主要有以下幾種，各有優(yōu)劣：

GPS：使用GPS優(yōu)點在于應(yīng)用成熟、成本極低，缺點是易受天氣、電子設(shè)備干擾，數(shù)據(jù)刷新滯后，在無人機(jī)高速運動時容易導(dǎo)致墜機(jī)。

氣壓計：氣壓計的優(yōu)點與GPS相同，但缺點在于高度不同大氣壓不同，氣壓的變化會造成飛行器跑偏（向上或向下幾米），且持續(xù)時間較長。另外，強(qiáng)光照射氣壓計會引起突然的高度變化，而在接近地面的時候，槳的氣流也會影響氣壓計值。

超聲波：超聲波由于原理簡單、成本低廉，應(yīng)用非常廣泛，但容易穿透植被，造成精度下降；超聲波受溫度，壓力環(huán)境變化影響較大，抗干擾能力稍差；作用距離短，超聲波高度計作用距離一般不超過5m。

毫米雷達(dá)波：毫米雷達(dá)波的優(yōu)點是全天候，集成化程度高，感應(yīng)靈敏，抗水霧、灰塵等干擾能力強(qiáng)，波束角較大，適用農(nóng)作物較多。缺點是容易穿透植被，測距波動較大，價格高，體積大和功耗大，同時大氣損失窗，存在對射干擾。

綜合考慮已有幾種解決方案，要么不夠精準(zhǔn)，要么造價高昂，對于飛控廠商、無人機(jī)廠商都是一個亟需解決的痛點。

因此，北醒從產(chǎn)品研發(fā)上迅速做出反應(yīng)，將重心放在了“定高雷達(dá)”上。而對于這一點，祁俊云說，用激光雷達(dá)來定高從技術(shù)實現(xiàn)角度并不難，只是大家將更多的注意力放在了激光雷達(dá)用于無人駕駛上，卻忽略了其實作為傳感器的激光雷達(dá)還可以用在其他方面。

競爭加劇和國際路線

通過不斷與客戶溝通、及時反饋，第一版定高雷達(dá)TF01樣機(jī)研發(fā)只用了一個月。雖然樣機(jī)還存在很大問題，但經(jīng)過數(shù)次改進(jìn)，將信號輸出距離提升至10米，體積重量變小變輕，適配12V、5V等多種電壓輸入，同時特別考慮到植保無人機(jī)的特性，做了水霧實驗、振動試驗、劃傷實驗、農(nóng)藥腐蝕試驗、光強(qiáng)影響實驗、不同地表植被影響實驗等，保證其品質(zhì)。

北醒光子 TF01最終版

但北醒的定高雷達(dá)還是有升級空間的。祁俊云介紹說，TF01不能像毫米波雷達(dá)一樣全天候使用，下雨下雪使用就不太好，不過針對噴灑農(nóng)藥而言，一般也不會選擇惡劣天氣進(jìn)行植保作業(yè)，所以這個缺點也就顯得微不足道了。

量產(chǎn)之后的激光雷達(dá)TF01，成本已經(jīng)下降至幾百塊。2017年CES期間，TF01在全球硬件銷售平臺SEEED、ROBOTSHOP等同步發(fā)售，同時正在和數(shù)十家代理商進(jìn)行商務(wù)溝通。目前，新一代長距面陣?yán)走_(dá)TF20的量產(chǎn)工作已接近尾聲，即將面世，其輸出距離為50米。

相比Velodyne造價高昂的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，這種方案的好處顯而易見，不過應(yīng)用領(lǐng)域相對單一。

對于北醒來說有一個似乎不好消息。2016年年底，Velodyne對外宣布說正在研發(fā)固態(tài)雷達(dá)，并且有望將成本降至50美元。而固態(tài)激光雷達(dá)的先驅(qū)者Quanergy，在2016年8月獲得了9000萬美元的 B 輪融資，并且宣布在 2 年的時間內(nèi)實現(xiàn)固態(tài)激光雷達(dá)的批量生產(chǎn)。

面對可能到來的競爭，北醒比較淡然。從2014年開始，除了專注植保無人機(jī)這個細(xì)分領(lǐng)域，還堅定著全球化路線，在國外通過代理商出售產(chǎn)品、提供售后，同時申請國內(nèi)外專利達(dá)40多項。目前，國內(nèi)的拓攻、極翼、一飛、博鷹等飛控廠商，都在使用他們的產(chǎn)品。

當(dāng)雷鋒網(wǎng)問及未來的規(guī)劃，賀興華說，“我們還是一步一個腳印走扎實，同時會積極拓展與雷達(dá)匹配的應(yīng)用領(lǐng)域，找到最佳切入點”。

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