北醒光子：千元以下的红光ToF雷达

魏琳

Google无人车低配版激光雷达价格在8000美金左右，而DE-LiDAR 1.0版本只要几百元。

Google和百度无人驾驶汽车的顶部都有一个形似花盆的组成部分——激光雷达。这项技术叫做LiDAR（Light Detection And Ranging，激光探测与测量），它的作用相当于无人驾驶汽车的“眼睛”，能够帮助无人车实现环境识别、自动避障和路径规划（SLAM）等功能。在去年年末展出的百度无人驾驶汽车上使用的激光雷达，价值约70万人民币。

除了无人驾驶汽车，LiDAR也是帮助无人机和机器人实现避障、建图、导航、定位、识别等功能的必要组成部分。但碍于成本的限制，人们一直无法将一个灵巧却昂贵的ToF雷达安装到同样追求轻巧的消费级无人机和机器人上。

北醒光子是一家专注于“机器人眼睛”研发的公司，致力于将昂贵的激光雷达打造成消费级产品需要的核心部件。经过2年的时间，北醒光子成功制作出了基于ToF（Time of Flight，飞行时间）技术的红外环境感知雷达——DE-LiDAR系列，将低配版雷达的售价压缩到了人民币几百元级别，并已实现量产。2015年12月，北醒光子获得了来自IDG资本的A轮融资。

光学博士“蓄谋已久”的创业

北醒光子的创始人李远是在光学领域深耕了十几年的光学博士，因为心中一直燃着一缕创业的小火苗，2014年，他从美国回到北京。

“创业的想法是一直有的，读博之前就有，不是一时冲动。在美国创业的话，想组建一支有战斗力的团队很麻烦，同时国内的机器人产业也在逐渐升温，所以就回来了。”回来之后他首先确定的是，一定要做光学，也就是“机器人眼睛”这个方向。至于做工业级还是民用级产品，一开始他并没有想好。

在产品研发过程中，李远先后两次到深圳、无锡、宁波等地进行市场调研，参观了许多高科技公司。一番探查下来，他觉得中国在光学领域的研究仍有许多可以努力的空间，自己的团队在研发能力上非常有竞争力。考虑到工业级领域的水深情况，李远决定从民用级消费开始专心研发“机器人眼睛”。

李远认为，合格的“机器人眼睛”需要具备三个功能：

北醒光子创始人李远

第一是能够识别颜色，第二是能够识别位置信息，第三是要有较强的分辨率。

识别颜色方面的技术应用早已市场化，分辨率属于工艺加工层面的问题，真正的核心难点在于位置识别，而位置识别的难点在于对深度信号的获取。目前，获取深度信号的方法有两大类：一类是通过几何测距方法去实现，缺点在于场景依赖严重，无法同时应对黑天、白夜、近距离、长距离等环境;另一类是配备和Google无人车一样水准的ToF激光雷达，缺点是太贵太难做。而北醒光子团队正在做的，就是将第二类昂贵技术的价格降低至消费级水准。

李远告诉创业邦（微信搜索：ichuangyebang），上述三个功能的实现，还要配合四个产品化的着眼点才能真的将高高在上的“庞然大物”变成走进千家万户的“机器人眼睛”。

第一个是小型化，也就是LiDAR作为一个功能部件，尺寸越小越好，这也是将来雷达的发展趋势。目前北醒光子最小的LiDAR的直径为30毫米，明年将努力做到10毫米以下。

第二个是结构和性能的进一步“解捆绑”。简单来说，就是不能用LiDAR的尺寸增加来换得性能的提高。必须想出更好的办法，在尺寸不增加的情况下让雷达具备更远的探测距离以及更多的线数。目前，北醒光子的22米LiDAR比传统的6米LiDAR还要小得多。

第三个是安全和安装简单。旋转电机和复杂的结构部件会影响雷达的寿命和成品率。目前LiDAR主要依靠旋转进行大范围的扫描，但将来一定是靠固态技术完成不同方向的信号采集，北醒光子会在明年美国的CES（International Consumer Electronics Show，国际消费类电子产品展览会）上发布固态雷达产品。

第四个是价格问题：让产品走进千家万户的前提是“买得起”。

要实现“千元以下”，必须掌握整套技术

既然决定做消费级市场，控制成本自然变成了主要任务。一般来说，选择用ToF这种高端技术做出来的雷达，价位基本都在上千甚至上万美金。

李远表示，想要将价格做到几百或一两千人民币，团队必须能够独立完成整体设计体系，同时要保证建立起对应的知识产权，包括算法、光学设计和硬件制作的全部流程，具有很高的难度。

机器人雷达的构造可以被简单粗暴地分为两个部分：探头和底座。其中探头是雷达的核心技术所在，也是最具价值的部件。要控制产品成本，必须完全掌握从探头到底座的全部核心技术，无论是光路测算、算法构建还是结构支撑，统统要自己设计。如果只做底座研发而用别人的专利从国外购买探头，想大幅度控制住成本是不可能的。

李远告诉创业邦（微信搜索：ichuangyebang），掌握机器人雷达制作的全部核心技术，既要懂，又要愿意做，是件真正的苦差事，它意味着大量的实验和设计验证工作。公司成立两年多，大部分时间都在全力搞研发，整个公司就像一个大型实验室。现在北醒光子的团队一共有50来人，其中40多个是研发部的工程师，研发人员的规模已经超过了许多大公司。

在当下中国的市场环境中，“基于ToF技术量产消费级机器人雷达”这件事，在北醒光子的DE-LiDAR系列之前，讨论的焦点仍然是“有没有可能实现”。所以，在价格层面上，国内市场现状目前不具备比较意义。如果对比国外，威力登（Velodyne，Google无人驾驶汽车激光雷达的提供商）公司的低配版激光雷达价格在8000美金左右，而DE-LiDAR 1.0版本的低配版全套方案的价格为人民币几百元。

LED代替激光，室内外通用

北醒光子的DE-LiDAR系列雷达外观非常精巧，重量仅为几十克，在机器人雷达中可以算是非常轻量级的产品。最薄的雷达厚度仅为34毫米，可适用的产品种类非常的广泛。

而在功能方面，DE-LiDAR系列的基础款型DE1.0，相比于常见的单线激光雷达，具有许多独特优势。

首先，采用传统三角法的单线激光雷达的扫描半径一般是6米，而DE1.0的扫描半径可以达到22米（扫描半径越远，感知环境中被测物体的能力越强），2.0版本将达到100米。

其次，单线激光雷达的扫描方式为“平面线扫”，DE-LiDAR系列采用的是锥面探测，可以检测出扫描平面上下的物体并消除两个检测面之间的盲区。

另外值得一提的是，DE-LiDAR系列所有面向家庭的雷达全部选择用红外二极管（红外LED）来代替激光。这样做的目的，一方面是为了保证消费级产品的安全性（激光对人体有害），另一方面也能降低部分产品成本。

李远告诉创业邦（微信搜索：ichuangyebang），选择用LED代替激光大大增加了产品设计环节的难度。

和非常准直的激光相比，红外光线是发散角度非常大的散射光线，和普通灯泡发出的光线一样。因此需要靠精心设计的头镜，在多次反射的作用下，一点点把红外光线聚拢回来，最终形成和激光一样的效果，对加工精度和设计工艺要求很高。整个过程中的简单反射大概为8次左右，多次反射在20次以上。

除此之外，DE-LiDAR的消费级雷达同样可以在室外强光下正常工作，原因是采用了交流信号进行光线传输。在户外状态下，直流信号产生的光斑会被太阳光所淹没，只有交流信号才能在滤掉室外所有的直流信号后得以保留。李远表示，这种想法很容易被想到，但必须依靠技术才能实现。

自己再做一遍，最快也要一年

中国的机器人产业正值发展迅猛期，今天看来新奇的产品有可能没过几天就遍地开花了。谈及技术壁垒，李远以自己为例对DE-LiDAR系列的复制难度作出了描述。

“如果是我们丢掉技术积累重新做一遍，即使是公司四十几名工程师都参加，做出一模一样的东西基本上也要半年左右。如果不带团队，得做个一两年。这些时间还都是不考虑智慧的硬时间消耗。实验是必须要做的硬实验，一个也逃不开。比如说对不同材质的反射率进行对比的实验，几千几万次也得一个个做，不然没法校准误差。”

除了硬件，算法程序也得重新搭。如果让李远自己从零开始写程序，也要半年到一年的时间。“就算现在让比尔·盖茨重新写Windows，他也得从第一条程序开始写。”李远说。程序写出来还要花大量的时间进行测试，否则会充满bug。这些都是无可避免的硬功夫。

蛋糕还在变大，合作大于竞争

虽然在技术上非常有信心，但李远表示现在并不是厮杀竞争的阶段。中国的机器人产业正值发展迅猛期，很多技术都涌入这个“大蛋糕”中，分得自己的成长空间。对于“机器人眼睛”这个关键技术，一定有很多团队都在努力贡献自己的创造力。李远认为，现在仍是飞速发展阶段，连第一个泡沫高峰期都还没到，是大家一起努力把技术做好、把“蛋糕”做大的时期，合作大于竞争。

同时，LiDAR技术想要真正落地，还需要与大量下游团队合作完成。要有团队能够把LiDAR做成更成熟的导航应用，也需要更多机器人和无人机公司把这些方案应用于自己的产品上。北醒光子在这方面的原则是“不挣暴利”。

上大学要“多积德”

高端产品的背后也必然有一只高端军团。在北醒光子的团队中，博士以上学历者占比18%，硕士以上学历者占比42%。李远坦言，出国多年，刚回国那会儿完全处于一种“失联”的状态，对行业不了解，人脉、资源统统断档了。

能顺利组建早期团队，多亏了当年的同学人脉。李远笑说，这些同学经过多年发展都有非常好的工作，能够接受他的创业提议前来，也多亏了自己上大学的时候是个“热心肠”，多为人民服务，多积德，才能在关键时刻“刷刷人品”。

经过两年多的发展，北醒的团队也在不断扩大。除早期成员之外，更多的伙伴是通过招聘渠道加入公司的。李远认为自己最大的长处就在于选择和培养技术人员，只要人选对了，后面的事都不用操心。

李远说，这次参加DEMO CHINA并获得DEMO GOD，除了对知名度和接下来的融资有帮助之外，更多的还是让他获得了来自团队内部的认可。新成员们通过这件事觉得，这个“老大”挺靠谱的。

北醒光子的发展规划非常明晰，完全跟着产品的迭代计划走，而产品的迭代计划完全比着“人眼”的功能走。现在的1.0版本雷达已经实现量产并签订了不少合作协议，在不久的将来，北醒光子将会推出功能迭进的新版本和固态雷达。“机器人眼睛”市场潜力巨大，李远表示会专注在这一个领域深挖下去。

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