中国空空导弹研究院严毅主任进行项目路演。

10月12日 北京第三届中国航空创新创业大赛全国总决赛在全国双创周北京会场成功举办。

本届中国航空创新创业大赛由中国科学技术协会指导,由中国航空学会、商务部投资促进事务局、航空企业科协技术创新联盟、中国科协军民融合学会联合体联合主办,北京航空航天学会、国翊创新科技(北京)有限公司承办,旨在汇聚国内最具潜力的航空产业项目、挖掘顶尖创新创业人才、发现重大突破性技术、创业明星企业。

本届大赛历时半年,经历项目征集、路演选拔等环节,最终,20个进入决赛的项目齐聚中关村国家自主创新示范区会议中心,进行公开路演竞技,分别决出创新组、创业组一二三等奖

创新项目 | MOEMS微型激光成像雷达

参赛团队 | 中国空空导弹研究院

路演嘉宾 | 严毅

我们的产品可应用在一些智能平台上,包括无人机、无人车的平台上,弥补了目前主流激光雷达的不足,契合了小型化、低成本、固态化的发展趋势,未来有非常广阔的空间。

——严毅


  项目路演实录  

各位专家、各位评委:早上好。

首先我来介绍一下项目概况。激光雷达主要是用在人工智能平台上。人工智能近年来发展非常迅速,预计到2030年将带动相关的产业超过10万亿。随着人工智能水平的不断提高,对外界信息获取的要求也在不断调整提高。

我们知道,眼睛为人类提供了70%以上的信息,未来人工智能的眼睛经将会是什么?有很多选择,但是我们的答案是是激光雷达。为什么这样说?激光雷达(light detection and ranging),简称LiDAR,是用激光进行一个测距的探测的设备。它的工作原理是,发射一个激光束,接受从目标回来的信号,和发射信号进行比较,做适当的处理,就可以获得目标的多维度信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光雷达相较于其他探测手段,拥有较高的分辨率、抗干扰性能及较小的体积重量,因此广泛被无人机、无人车的智能平台上,作为其感知的主要手段。

目前激光雷达可以分为几个种类,包括一维的、二维的、三维的。一维的主要用测距测速,二维的用于轮廓的测量、区域监控,三维的应用空间最广。我们的激光雷达主要是三维的激光雷达。目前市场上比较主要的激光雷达,我们进行了一个对比,可以看到激光雷达结构分为几大模块,光源、扫描、探测。目前主流的激光雷达采用的是线列激光器,扫描方式是机械同轴旋转,通过线列或面阵探测器接收,获得不同角度回来的光的信息,对周围情况进行三维的成像。

中国空空导弹研究院严毅主任进行项目路演。

它存在一定的问题,我们总结了一下,首先是光源,这个系统比较复杂、成本高、质量比较大,探测器灵敏度也是比较低的,成本也要高一点。所以说在这个基础上,我们就提出MOEMS微型激光三维成像雷达,基于MOEMS的微镜进行扫描,属于固态激光雷达。它的核心器件是MEMS扫描微镜,在二维上做一个简谐运动,采用静电驱动和MEMS测角方式,可以大幅减少体积重量。单点探测提高系统的灵敏度,同时降低了复杂度成本。

这是具体的实施方案,我们采用的都是比较廉价的一些器件,进行样机的制作,包括905nm的LD半导体激光器,单点单探测器。目前已经完样机研制,正在进行三维功能的调试。

我们的创新点是,提出了基于国产MOEMS二维扫描成像技术,具有重量轻、成本低、扫描速度快的特点。第二个,基于单点源,单探测器的探测办法,灵敏度高,适用于多元信息融合的复杂系统。第三个,针对不同不使用需求,有利于发展个性化的产品。我们的核心优势就是灵敏度高,成本低,可以大批量生产。

我们来自于中国空空导弹研究院,我们团队7个人都是在研究院长期从事激光、光电制导工作。我们研究院长年从事空空导弹、发射装备及地面检测设备的研究院,目前也在大力推进军民转化、创新创业工作,我们这个项目也是在这个背景下开展的。

市场前景。应用场景包括机器人感知、自动驾驶等。由于激光雷达本身的特点,在自动驾驶、无人机、机器人等方面有很大的应用价值。根据网上分析,激光雷达每年增量规模是170亿,2022年增长率到9%以上。

中国空空导弹研究院严毅主任进行项目路演。

产品的前景是应用在一些智能平台上,包括无人机、无人车的平台上,弥补了目前主流激光雷达的不足,契合了小型化、低成本、固态化的发展趋势,未来有非常广阔的空间。

最后谈谈合作愿景。这是我们产品规划的路线图,我们从2018年开始正式转向民用,目前完成了样机的研制,基本完成了原理工作,目前在进行调制工作,后续可能到2019年进行正式发布。我们的合作方式考虑进行一个融资,包括通过我们成立一个单独的子公司,或者是其他的方式进行产品深入的研发和推广,我们更需要市场方面的专家或者公司帮助我们对产品进行一个更好的开发和对接。

我们在参加复赛的时候,就有公司对我们的项目表示非常感兴趣,希望我们给他们的无人机配套一个激光雷达,我们针对他们的需求具体设计了一些方案和指标。我们将来主要考虑沿差异化、定制化的激光雷达产业化道路的开展相关工作。

非常感谢组委会给我们提供这么一个机会。我们包括研究院都想在军民融合领域有所作为,非常希望在这个方面有所开拓、有所改革。最后借用习主席的一句话,“唯改革者进,唯创新者强,唯改革创新者胜”。

  参赛团队及项目简介  

中国空空导弹研究院,隶属于中国航空工业集团公司,是国家专业从事空空导弹、发射装置、地面检测设备和机载光电设备及其派生型产品研制开发及批量生产的研究发展基地,是国家重点科研院所之一。研究领域覆盖导弹总体、自动控制、无线电、红外、激光、微波、精密机械、信号处理、机械设计与制造等,拥有国内一流的厂房、实验设施、仪器设备,完备的质量管理体系,承担了多项国家重点工程,取得各类科研成果2000多项,其中国家科技进步一等奖2项、二等奖9项,国防研制金奖3项。

MOEMS微型激光成像雷达是利用MEMS技术,将MOEMS扫描微镜替代传统的激光成像光机扫描组件,以解决传统机械扫描激光雷达体积大、成本高、扫描速度慢的问题,采用直接探测方式,发射激光脉冲对目标进行照射,探测器接收目标发射回来的激光脉冲并转换成电信号,通过测量激光发射信号与回波信号之间的时间差,来获得目标距系统的距离和发射光强度等信息,可用于对目标探测识别、复杂环境感知以及测绘等应用,相较于其他中高端激光成像雷达具有体积小、成本低、扫描速度快等优点。