看见新力量NO.017| 专访光勺科技创始人姚建

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，通过多次发射激光并接收来感知周围的物体。FMCW激光雷达技术则是将前沿的微波雷达信号处理和激光技术相结合，通过对激光微米级波长进行精确操控和解调，实现更多维度和更高灵敏度的探测。第十七期《看见新力量》采访了中国5G产业创新创业大赛全国总决赛新锐奖获得者——光勺科技创始人姚建，一起走进光勺科技研发的FMCW激光雷达的创新故事。

成立于2019年的光勺科技，核心以FMCW激光雷达的研发和生产为主。光勺科技创始人姚建来自清华大学计算机系，赴美哈佛大学文理学院攻读博士学位，在华尔街从事科技领域投资，并在国内各科技公司任职高管。
 
在全球100多家Lidar公司中，只有5家FMCW激光雷达研发生产公司，而光勺科技是国内唯一一家。FMCW激光雷达具有高安全性、高集成性、高可靠性等特点，广泛应用于无人驾驶、领域交通、智慧城市、航空航天、安防、智能手机等领域，拥有广阔的市场和应用场景。2019年1月，光勺科技推出FMCW激光雷达原理机，2019年底完成了2台样机的制作，2021年底已经实现可交付客户小批量的量产需求技术。
 
FMCW激光雷达的技术壁垒非常高，4D Lidar系统的理论门槛高宇Pulse Lidar（TOF），甚至高于微波雷达系统。同时寻求发射信号最优解、接收系统最优解、系统匹配算法等需要光探测领域的高时间试错积累，以及系统最小化、核心器件与模块自研化、未来集成片上化都是高工程工作。
 
光勺科技的团队拥有高学历的学术背景和数十年在激光波长操控和解调方面的技术积累，在他们的不懈努力下成功突破技术壁垒，获得相位编码不饱和调制方法、装置、激光雷达测距测速方法及激光雷达系统的专利保护，成为目前全球能提供FMCW激光雷达的供应商之一。

“新的传感器进步，才能真正带来工业革命的发展。我认为21世纪无人驾驶就是一项伟大发明，而无人驾驶的眼睛就是激光雷达。”姚建表示，实现社会价值是光勺全体员工的最终目标，希望通过FMCW激光雷达这个点出发再推动产业逐步实现。
光勺科技尝试将FMCW激光雷达定位于无人驾驶应用方向。
 
众所周知，环境感知是实现无人驾驶的前提条件，相当于车辆的眼睛和耳朵。其技术以摄像头和毫米波雷达为主要解决方案，随后采用TOF激光雷达为主，毫米波、摄像头为辅的无人驾驶感知解决方案，但数据融合的后融合需要大量的AI设备进行目标识别，且识别的距离有限。而FMCW激光雷达每个像素点都具有多普勒信息，激光波长比毫米波小了10的3-4次方倍，从物理信号形式上解决了动目标识别问题，同时具有80%信息量的FMCW要求无人驾驶的软硬件相较于TOF更为简单。FMCW采用一机一码的信道复用概念，使得信噪比大大提高，在无人驾驶领域具有显著的优越性。

光勺科技“火眼”、“金睛”和“天目”系列FMCW激光雷达在技术体制、信号特征、装调结构工艺，较现有激光雷达及国外相关产品都具备显著创新，主要表现在：
 
技术创新性：从AM跨越到FM是应用需求也是技术发展的必然趋势。随着5G光通讯器件的成熟，使得激光雷达从AM跨越到FM成为了可能。将5G光通讯器件、微波雷达信号处理与激光技术相结合，使得激光雷达真正融入了雷达的大家庭，具备了良好的抗干扰能力、极高的探测灵敏度、高精度的动目标识别能力。光勺科技的FMCW激光雷达采用了“伪随机调频”方式，在现代微波雷达技术基础上创造性的结合了激光自身波粒二象性的特征，大幅提升了传统FMCW激光雷达的稳定性。
 
结构及工艺创新性：由于激光波长极短，光学外差探测过程中微米级的形变误差将会对雷达系统探测性能造成严重影响。高稳定性、廉价、可量产的光学外差探测系统是FMCW激光雷达能否走向实际应用的关键。光勺科技研发人员具有10余年的相干光路研发经验，经过多轮模型仿真和实验迭代，解决了光子级外差光学系统的稳定性和装调工艺问题。未来该工艺也可用于扫频干涉测距、空间相干通讯等高精度相干探测领域。
 
性能创新性：FMCW激光雷达保持了激光雷达高角分辨率、高测距精度的特征，同时也获得了毫米波雷达的抗干扰、测速能力。FMCW激光雷达利用目标回波的多普勒特征计算目标的相对运动速度，相比传统基于点云差分结合机器学习的动目标识别方式，FMCW激光雷达是从物理信号层面解决了动目标检测问题，大幅提升了动目标的检测能力和稳定性，是激光及雷达技术的重大革新。
 
目前光勺科技正与海内外客户展开积极沟通，例如与美国通用汽车（GM）开展技术交流，21年底完成小批量量产进行交付。海外客户方面则是与Waymo Nuro、Bluespace Uber等公司根据需求提供详细技术文档和路测数据，测试完成后即可签署订单。

目前研究和售卖激光雷达的各大公司，其技术路线是不同的。简单说，激光雷达路线分为短中长期三种路线。
短期是目前已成熟的机械式：   比如 Velodyne  禾赛科技
中期是MEMS振镜：                 比如 Innoviz  速腾聚创
长期就是OPA+FMCW：          比如 Aeva     Quanergy
 
光勺科技采取的第三种技术路线，今后的战略规划主要以客户为导向、技术作基石，不断降低产品成本和满足客户需求将激光雷达精细优化。
 
光勺科技采用的是调相技术，几乎与国外生产FMCW激光雷达的企业所采用的线性调频技术路线相反。调相技术路线的优势是对硬件要求较低、对应的成本也较低，不足在于信号处理非常复杂，光勺科技依靠强大的技术团队在不到一年的时间里推出样机产品，并且正在和潜在客户密切沟通，显然已经成功突破这个难题。
 
光勺科技所研制的FMCW激光雷达用的都是光通信的器件，因为非定制原因只能发挥器件20%-40%的性能，未来将会根据融资进度以及研发生产计划逐步实现器件定制化。如果想要FMCW激光雷达成本直线降低，芯片化是必然的道路。光勺科技打算通过信号处理板芯片化，光路板子芯片化，种子激光器、放大镜调整解调模组化后芯片化这三步走战略逐步实现FMCW激光雷达芯片。
 
类比2019年Mobileye销售eyeQ4芯片几千万片的实际情况，加上移动屏障的多场景应用可预见芯片化市场的广阔前景。

“因为激光雷达是硬件基层，无人驾驶需要的大量数据及时处理。阿里云从创立之初到现在发展为全球化的云服务平台，我们一直都非常关注。”对于参与由阿里云创新中心主办的中国5G产业创新创业大赛，姚建表示：“无人驾驶，V2X，5G，传感器等都是同一个生态系统里密不可分的。参与此次大赛让我们结识到了产业链的同行及上下游伙伴，上游是我们的器件厂家，例如解调器、光电路等部分。下游是无人驾驶等领域的创新企业。通过参赛增加了我们对于无人驾驶行业以及其他创业伙伴对我们公司的了解。另外我们也已和阿里巴巴达摩院也展开了积极的沟通，让我们获益匪浅。”

 
“创业是艰苦的。每一天都在面临新问题，但就像游戏里的升级打怪，挑战和发展是共存的。每当我们解决一个难点，就说明我们又往前迈进一步。”这是姚建对于创业的感想：“从大环境来看，国家之间科技竞争是客观存在的因素，客户侧沟通或多或少也会遇到困难，其次就是资金方面的。总而言之，困难对于创业团队来说就是家常便饭。“
 
姚建还提到创业者要抱着“刷电线杆”心态，面临各种挑战时依旧要面带微笑。何谓“刷电线杆”心态？其实来源于新东方创始人俞敏洪的创业初期故事，在早期没有强大的运营团队情况下，他拎着一桶浆糊靠狗皮膏药式的电线杆广告招募来了第一批学生，实现有效转化，为之后的事业奠定了基础。“为了落地追每一个客户，我可以拎着行李箱在4个月左右跑完30-50家公司。”姚建笑着说道。
 
据前瞻网发布的数据显示，随着我国经济发展，激光雷达应用领域增加，我国激光雷达市场规模将会大幅度增长，2022年中国激光雷达市场规模预计达4.64亿元。可以预见，激光雷达将是一个富有前景的蓝海市场。
 
FMCW激光雷达凭借性噪比高，响应速度快，可靠性强等特点，成为各大领域的核心传感器将指日可待。期待光勺科技的FMCW激光雷达技术可以覆盖无人机、无人驾驶、智能机器人等多个面向未来科技的场景。

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