中国第一台车载激光雷达、第一套电力巡检系统、第一个导航激光雷达，全世界第一个激光雷达信号处理芯片、全世界最轻的无人机激光雷达，这些都是北科天绘自主研发实现的突破。无专精则不能成，北科天绘深耕激光雷达领域十九年，不断挑战自我，引领行业，被业界评价为“一家有护城河的企业”、“做出了很多世界级的突破！”
北科天绘年由留学归国人员创立，专注于激光雷达和航空遥感技术及产品的研发和生产，是国内具备测绘、导航两大类高端激光雷达研制能力的国家高新技术企业，拥有自主完整的核心技术体系。北科天绘曾获联想之星投资。
北科天绘总经理张智武
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打破国外垄断，群狼环伺中求生存
北科天绘最初选定激光雷达方向与公司联合创始人兼CTO张珂殊的经历密不可分。他曾先后任职于美国、加拿大著名高新技术企业以及中科院电子所，深耕激光雷达19年，在激光雷达总体设计、信号处理、光机电结构、芯片设计和系统集成应用方面具有深厚基础。
“激光雷达是一个非常复杂的传感器，它以极快的速度往外发射探测源即激光，比如测绘型激光雷达，一秒钟可能发出多万脉冲，它最大的优势就是精度、效率的结合。”张智武说，“张珂殊认为这将是未来世界上最重要的传感器，前景广阔。”
而当时的中国市场又是什么样呢？时光倒回年，那时中国激光雷达的市场呈三足鼎立状态——被国外Optech、Riegl和Leica产品“霸占”，这些产品往往很贵，一台将近0多万，而在国外这些产品的价格仅为国内的一半。“当时国际市场上有一个现象，只要是中国没有的东西，在中国的售价往往是其他国家的2倍。”另一方面，激光雷达经常用于军事与地理信息领域，扫描、采集、存储的数据都在设备里，一旦产品维修必须出国，风险极大，因此研发国产化激光雷达势在必行。
确定好方向，以张珂殊为核心的不到十人团队凭借一股“仙气”开始了漫漫创业路。然而他们研究愈深，发现“坑”愈大——激光雷达涉及到的学科非常复杂，光学、精密结构、信号处理等都涉及其中，张珂殊说：“激光雷达把我过往学的所有本事都用上了！”
要想在激光雷达性能上有所斩获，就要率先掌握激光雷达的核心技术：激光雷达信号处理、高精度时间计量、微弱信号放大及微调、高精度激光回波信号采样、高比特反射率辨识、光学系统优化、杂散光分析技术和滤波技术等。
“即使你摸清其中的门路做出一款激光雷达，也不一定好用。”张智武认为，激光雷达的技术含量就体现在它的可靠性、稳定性、精度、测距等，要将这些做到极致，需要技术支撑，需要工匠精神。“精感石没羽，岂云惮险艰”。年，第一款R——angle车载移动测量激光雷达诞生，当国产激光雷达上市后，国际产品在中国的价格下降了80%，“实际上，我们对这个行业最大的贡献就是让中国用户用得起激光雷达。”
产品性价比虽然很高，但如何打开销路？难题接踵而至。当时没有人相信中国人能制造出自己的激光雷达。北科天绘销售人员在高校推广时曾被一位老师当场质疑，销售人员拍着胸脯发誓：“这是我们北科天绘自己生产出来的产品！”
再黑暗的地方也有光亮，第一个支持国产激光雷达产品的是刘先林院士。“我们和测绘结缘也是因为刘院士，他试用后认为产品参数非常好，坚持采购这款产品。也是刘院士在整个测绘行业大力推广这款产品。我们常常把他称为我们的‘天使’客户，这对于我们能活下来非常重要，此外他还会对产品提出要求，我们会根据用户需求做调整，也使产品越来越好用——更满足市场。”张智武说，“除了刘院士，为我们真正打开市场的还是企业。企业分两种，一种是买了国外产品对国外服务非常不满意，因为太远，国外支持跟不上；还有一种就是民营企业，因为国产设备性价比较高。”
相比早年的艰难，现在北科天绘的口碑已经建立起来，日子好过多了。“激光雷达越来越深入人心，原来一些必须用摄影测量做的，现在用激光雷达作业效率更高，成果更好，用户对激光雷达接受程度也在提高；其次我们产品本身成本下降，用户购买意愿提高，采购周期也缩短了；原来找不到适配的无人机平台，现在一下子多出来几十个公司都可以搭载我们的产品，客户选择多了；另外，保险公司现在愿意为激光雷达挂载在无人机上投保，整个行业配套起来了，公司成本和消费风险也下降了。”
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自研芯片抢占先机，轻巧化一骑绝尘
在运动场上，人类追求更高、更快、更强，而激光雷达的竞技场上则追求更小、更轻、更高的性价比。
轻巧对于激光雷达是十分重要的，尤其对于飞行平台。激光雷达越轻，飞机安装就越方便；此外，设备小对飞机结构影响也越小，飞行更安全。针对无人机来说，除了安全性还涉及续航时间与作业效率。北科天绘自产的激光雷达产品重量比同行轻50%到80%。
北科天绘的一个大客户国家电网当时就是被“轻巧”征服的。年，国家电网花费万进口一台国外激光雷达，设备吊舱约七八十公斤，安装过程中，飞机机头已经不能承载重量，只能安装在机肚子上，需要四个人躺在地上安装。“接到客户需求后，我们帮他们将设备改造成了一套20公斤的产品，可以挂在机头，15分钟就能安装上。直到现在，电网还是我们的忠实客户。”张智武说，“前两天南方电网的产品宣传视频还给我们的激光雷达大量镜头，因为用起来效果比国外的好多了！”
北科天绘新推出的一款蜂鸟GENIUS微型激光雷达系统，是全球最轻的无人机激光雷达——重量仅1.公斤，这个重量包括了激光雷达、管道、定位GNSS、数据采集单元和数据存储单元。除了轻巧，它的测距也比同类产品要远，能保证高程精度在10cm以内，国际激光雷达杂志《LidarMagazine》专门为它作了大篇幅报道。
激光雷达想要做得轻巧，芯片的采用是核心的一环。没有芯片就只能使用复杂的电路板，产品自然在轻巧化方面受到制约。年，团队领袖张珂殊开始研发激光雷达芯片，当时世界上没有一家激光雷达厂家想到要做芯片，北科天绘是第一个“吃螃蟹的公司”。
经过持之以恒的努力，北科天绘成功研发出五款具有自主知识产权的芯片。基于这些芯片，北科天绘独辟蹊径，拥有了一套自主独立的技术体系，选择的技术路线是半导体封装工艺。这解决了精密光机装调与大尺寸机械误差间跨数量级的尺度差异，实现激光收发一体化，机器自动对准，加上自主的芯片设计和核心模块的高度集成化，在极大减少激光收发装置装调时间的同时，实现了产品轻小化，将传统生产中一个工人需要两周完成的工作，压缩至两小时。这种适合大规模量产的半导体激光发射和接收模组，可以充分利用中国丰富的产业链资源，不仅大大提高生产效率，还能显著降低激光雷达的生产成本。
“现在回头来看，芯片研发是一个非常有前瞻性的行为，现在国外的一些激光雷达公司有的正在研发芯片，有的则是和著名的芯片公司合作。但我敢肯定地说，我们的激光雷达信号处理系统现在肯定是世界上做得最好的。”张智武自信地说。
老挝国家测绘局利用北科天绘的激光雷达扫描出的测绘大院
电力线巡检点云
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给无人驾驶一双慧眼
年5月，北科天绘率先在国内发布16线束R-Fan导航避障激光雷达，将版图延伸至无人驾驶和机器人应用领域，成为全球为数不多的同时生产测绘激光雷达与导航激光雷达产品的公司。
导航激光雷达与测绘激光雷达有什么区别？张智武介绍，两者从产品的终端性能上来讲需求不同。测绘的人在意的是精度和测距，而汽车行业在意的是经济、可靠——汽车行业用量很大，对价格异常敏感，车企能接受的量产成本大概在元左右；激光雷达就像汽车的眼睛一样，必须高度可靠、稳定。
“其实，最初进军自动驾驶领域也是一个契机，有一家国外的车企在年找到我们，希望我们研发这个产品。于是我们在年立项，年推出产品。”张智武说，“我们的核心技术在两个产品里面都能用到，只不过需要根据不同的市场做一些原材料的选择与工艺的改造”。很快他们发现了其中的好处，激光雷达在测绘领域的市场太小，公司要壮大必须做一些平民化的产品，而汽车行业正是这样一个前景广阔的领域。
对谷歌无人驾驶汽车有所了解的人，可能会注意到车顶上加装的“大壳帽”，而帽子上类似报警器的柱状体就是激光雷达，但是在实际应用过程中，车企并不接受这种形式，它讲究工艺。“所有的车都有流线型结构，突然架一个东西出来太显眼，会破坏美感，我们最希望达到隐蔽化，与车能够融为一体。”
这也要求导航激光雷达必须足够小，张智武介绍，公司最小的汽车导航激光雷达产品仅有多克，而未来还可能变得更小。此外，汽车要过车轨，激光雷达产品功耗不能太大，否则发出的电磁波会干扰汽车的其他传感器。
目前，北科天绘最新推出的产品是C-Fans-，测程高达m，测距精度在2cm以内，能大大提高识别行人的距离范围和准确度。现在，已有用户将其作为试验设备，针对其进行车型开发，目前处在共同开发阶段，还未大规模量产。
作为国内第一家生产激光雷达的公司，谈及北科天绘的优势，张智武认为，主要有两点。
第一，北科天绘起步早，有充分的时间打磨产品。根据经验，要做出一款好用的产品，从开发原型样机到做出成熟产品，至少需要两年时间，因为当时行业竞争还没有那么激烈，为北科天绘争取了时间。第二，十几年前激光雷达非常贵，因此北科天绘有很大的讲价空间，从而吸引到一些在意性价比的客户。
这些都是历史机遇，如今很多公司扎堆激光雷达领域，新公司没有那么长时间去打磨产品，如果两三年内得不到投资人的青睐，或者产品卖不出去就会死掉。所以，起步早是有先发优势的，可以非常尽心地打磨技术和产品，而这是一个企业活下来和长久发展的根基，北科天绘的基础比较牢，这是最大的优势。