车载雷达 | 氮化硼透波散热膜

 

    车载雷达目前主要使用的是超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。

超声波雷达利用超声波进行测距，通过计算发射和接收信号的时间差来获取周围物体的位置信息。超声波雷达的特点是体积小、成本低、抗环境干扰能力强。

 

 

超声波是一种机械波，他的穿透力强，但是由于超声波传输的速度比较慢，所以不适合探测远距离的移动物体，通常探测范围在3米以内，因此超声波雷达适合近距离固定物体的检测，比如倒车雷达系统。

 

 

 

与超声波雷达不同，毫米波雷达是利用波长在1-10mm，频率在30-200GHz的电磁波进行检测，由于电磁波的传输速度很快，通过接收并分析被测物体表面反射的毫米波，能够同时实现测距和测速功能，探测距离可以达到200m，因此毫米波雷达适合中远距离的移动物体测量。

 

 

此外，在传统毫米波雷达的基础上，又进一步拓展，提高了探测精度的同时又增加了通过测量俯仰角来探测高度信息的功能，这就是4D毫米波雷达。

 

 

毫米波雷达可用于自适应巡航ACC、前方碰撞预警FCW、后方横穿预警RCTA、停车辅助和主动刹车等系统。

 

激光雷达利用激光作为检测媒介，激光实际上也是一种电磁波。那么激光雷达与毫米波雷达有什么区别，激光雷达未来会取代毫米波雷达吗？

我们需要先了解下激光雷达的原理和特性。

1.激光雷达的概念

激光雷达是采用激光进行测距，通过发射和接收被物体反射的激光，实现对物体的探测。激光雷达与超声波雷达的传输媒介不同，1个是毫米波，1个是激光。所以激光的特性也就决定了两种雷达的差异。

2.激光的特性

 

 

激光的方向性很好，普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）会向四面八方发光，毫米波雷达以电磁发射为主，发射的电磁波是一个锥状的波束，而激光是以光粒子发射为主，发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内，每200km扩散直径小于1米，所以在车载激光雷达的使用范围内可以认为是一条直线。

 

激光雷达的这种直线发射模式提供了更高的探测精度和更广的探测范围，因此在精确度方面优于毫米波雷达。

3.激光雷达的波长

 

 

激光是由于物质内部的粒子受到外部能量激发，内部粒子产生跃迁，将能量以光子形式释放出来而产生的。所以理论上，激光的波长可以涵盖包括远红外、红外、可见光、紫外直到远紫外等不同波长的电磁波。

但是很多波长对人眼是有害的，比如可见光（波长380nm-780nm）中的蓝光（415-555nm）对视网膜的伤害就比较大。

为了避免对人眼的伤害，激光雷达选用的激光波长主要有两种，一个是1000纳米以内的，典型值是905nm，可以用硅做接收器，成本低且产品成熟。

还有一种是1000到2000纳米之间的，典型值是1550nm，这个波段硅没有办法探测，需要用锗或者铟镓砷探测器，成本会更高些，但1550nm对人眼的安全阈值也更高，这样可以发射更高的激光功率以达到更高的测距灵敏度。

4.激光雷达的探测原理

激光雷达的测距方式主要分为飞行时间法ToF（Time of Flight，）与调频连续波FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）法两类。

4.1 ToF

 

 

在ToF方法中，激光器在短时间间隔内一个接一个地发射多个激光脉冲。

ToF发射脉冲

 

 

激光脉冲打到物体后返回，探测器检测到回波后，内部处理单元计算发送和接收之间时间差，并基于公式：距离=光速x时间差来计算激光雷达与被测物体之间距离。

激光测距原理框图

 

 

ToF激光雷达原理为：一束脉冲光由激光器发出，被物体表面反射后，由接收端的探测器接收，通过提取脉冲光从发射到接收的时间差τ，计算得到物体的距离r为：

公式中的C表示光速

 

 

ToF方法测试的光源一般为波长905nm或者940nm的脉冲光。

ToF激光雷达原理示意图

 

 

4.2 FMCW

和ToF激光雷达方案的光源不同的是，FMCW采用的激光是频率连续且周期性变化的。

FMCW激光雷达常用的调频方式有三角波形式、锯齿波形式和正弦波三种形式。

三角波、锯齿波和正弦波

下图是采用三角波扫频格式的FMCW激光雷达测量物体的示意图。

三角波雷达原理示意图

FMCW激光雷达探测的原理为：频率随时间线性变化的激光被分成两路，一路作为探测光，另一路为本振光。探测光被物体表面反射，并且被接收后与本振光混合相干，得到拍频（频率差）信号光，物体的距离r和拍频信号光的频率fb之间有以下关系：

c为光速，γ为激光频率随时间变化的斜率

而通过相干检测的方式，测量回波信号与本振光之间由距离延时引入的调制频率差和相对速度引入的多普勒频率差，可以求出被测物体的距离与速度。

FMCW激光雷达可以根据测量目的不同，选择不同的调制方式。比如与被测物体之间多普勒效应可以忽略的场景，可以选用锯齿波调制方式，从而实现更大的探测距离。而如果想要实现同时测距和测速，且更容易解调出多普勒频移，三角波调制方式是个不错的选择，三角波调制方式也是车载FMCW激光雷达最常使用的方式。

FMCW利用的是一个很窄频的激光器，频率在100kHz量级，相当于在百万分之一纳米的光谱上做混频，其他跟这个频率不符合的信号都会被过滤掉，所以FMCW的抗干扰能力很强。此外，FMCW的测量延时小，测量的速度快。

1550nm的发射要用光纤激光器，其光束发散角更小，光斑密度极高，这个特点也使它更容易实现FMCW。不过FMCW激光雷达的整体技术难度比较大，成本也很高。

4.3 ToF与FMCW的对比

由于ToF方法主要用于905或940nm，而FMCW的方法主要用于1550nm,所以两种激光雷达的差异也与两种波长的差异有关。

1550nm容易被液态水吸收，对人眼的影响更小，安全性更高。由于安全性高，它可以发射更大的功率的激光，所以探测的距离更远。

1550nm的特性也并不都是优点，也有一些缺点，比如容易被液态水吸收的特性，当地面车道线上有水时，会导致其探测能力下降，在雨雪天时甚至无法正常工作。

此外，1550nm的激光发射和接收系统的材料（铟镓砷）更贵，使用光纤发射器的功耗高、散热要求高、结构更复杂，故障率也相对更高，这些都导致它的成本比较高。

而905nm激光器发展比较早，在消费电子、工业自动化等领域已被大量充分验证。其相关配套设备、供应链成熟完善，价格也更便宜。

905nm的激光在空气中更稳定，不易受到液态水的影响，安全性方面，只要把功率控制在安全范围内，也不会对人眼造成伤害。虽然探测距离不如1550nm,但对于大多数的车载应用场景而言，也已能够满足需求。

ToF与FMCW对比

5.激光雷达与4D毫米波雷达的区别

激光雷达根据激光束数量的不同，可分为4、8、16 、32、64 、128线等多线激光雷达。多线在雷达上就是指在垂直方向上具有多个发射器和接收器，线数越多，物体表面轮廓越完善，当然需要处理的数据量越大，对硬件和软件的要求也越高。

传统的3D毫米波雷达性能与激光雷达差距较大，而4D毫米波雷达增加了精度和高度识别后，已经大大缩小的这种差距。

雷达的点云‌是由雷达扫描得到的空间点的数据集，每个点包含了三维坐标信息，点云数量越多，对物体的识别精度越高。

受限于两者探测原理不同，4D成像毫米波雷达在点云密度指标上还无法与激光雷达相比，4D成像毫米波雷达的点云密度基本与32线激光雷达相当，与目前主流的百线以上激光雷达差距较大。

另外毫米波雷达对非金属的物体检测灵敏度远远低于金属物体，导致其在人车混合的复杂场景下对行人的探测效果不理想，远距离探测时尤其明显，可能无法精确识别行人‌。

但是毫米波雷达在测速、穿透性、环境适应性等方面有独到的优势。

比如，毫米波雷达可以利用穿透性好的特点，透过前方障碍物探测到前前方目标，如果前前车刹车，毫米波雷达能够探测到前前车刹车动作，并提前做出预判，避免追尾。而激光雷达则无法穿透。

 

毫米波雷达可探测到前前车

 

 

另外，激光雷达发射的电磁波是一条直线，主要以光粒子发射为主要方法，而毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束，这个波段的天线主要以电磁辐射为主。因此在有一些狭窄场景，毫米波雷达电磁波可以通过衍射、折射等，检测到激光雷达无法检测的区域。

 

激光雷达虽然分辨率高，但是由于穿透力弱，受天气影响大。毫米波雷达虽然探测精度较低，但是由于穿透力强，不受天气影响。

4D毫米波雷达与激光雷达的主要区别

因此，在实际的自动驾驶系统中，可以充分结合两者的特点，通过互补和冗余，取长补短，发挥各自的优势。比如激光雷达可以提供高精度的3D空间感知，实现车辆对周围环境的精确理解。毫米波雷达可以提供远距离感知和探测，帮助车辆做出准确的决策和规划路径。

6.小结

激光雷达在探测距离、分辨率、受到环境光和电磁干扰影响等方面均具有优势。它的主要缺点是受雨雪天气影响，技术还不够成熟，成本高。

4D毫米波雷达技术较为成熟，价格相对低廉，在测速、穿透性、天气适应性等方面有独到的优势。它的缺点是识别精度较低，无法辨别物体的细节，因此无法进行精准的建模，探测距离也受到制约，无法感知行人。

激光雷达虽然整体性能指标更好，但是4D毫米波雷达在汽车应用中更具有成本优势。激光雷达还无法取代4D毫米波雷达，两者在具体特性和应用场景上各有优劣，毫米波雷达更适合ACC、AEB系统；激光雷达更适合行人紧急制动辅助、地图等应用。

 

毫米波雷达具有检测小目标、分辨细节和穿透性强的特点。目前，传统的毫米波雷达逐渐向4D演化，增加了高度维度的测量，具有高分辨率点云、AI目标识别和辅助高精定位的特点，点云质量相当于 64 线激光雷达，但成本仅为激光雷达的 1/10。知名研究机构Yole预测全球4D毫米波雷达的市场规模在2027年有望达到35亿美元。至2025年，中国车载4D毫米波雷达市场规模在悲观、中性、乐观情况下有望分别达到1.9亿美元、3.6亿美元和5.4亿美元。

 

据不完全统计，相比于去年统计，国内4D毫米波雷达生产研发企业数量可以说是暴增，国内已超过20家本土企业，眼下4D毫米波雷达赛道已非常拥挤。毫米波雷达也在朝着高集成、高分辨率发展，成像毫米波雷达成为各雷达厂商的下一步角逐点。

 

 

5G通讯技术

移动通信产业的新发动机---5G

“5G”一词通常用于指代第 5 代移动网络。5G 是继之前的标准（1G、2G、3G、4G 网络）之后的最新全球无线标准，并为数据密集型应用提供更高的带宽。除其他好处外，5G 有助于建立一个新的、更强大的网络，该网络能够支持通常被称为 IoT 或“物联网”的设备爆炸式增长的连接——该网络不仅可以连接人们通常使用的端点，还可以连接一系列新设备，包括各种家用物品和机器。公认的5G的优势是：

•具有更高可用性和容量的更可靠的网络

•更高的峰值数据速度（多 Gbps）

•超低延迟

与前几代网络不同，5G 网络利用在 26 GHz 至 40 GHz 范围内运行的高频波长（通常称为毫米波）。由于干扰建筑物、树木甚至雨等物体，在这些高频下会遇到传输损耗，因此需要更高功率和更高效的电源。5G部署最初可能会以增强型移动宽带应用为中心，满足以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求。增强型移动宽带用例将包括全新的应用领域、性能提升的需求和日益无缝的用户体验，超越现有移动宽带应用所支持的水平。

 

毫米波是5G的关键技术

 

毫米波通信是未来无线移动通信重要发展方向之一，目前已经在大规模天线技术、低比特量化ADC、低复杂度信道估计技术、功放非线性失真等关键技术上有了明显研究进展。但是随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的特殊应用场景的需求，针对毫米波无线通信的理论研究与系统设计面临重大挑战，开展面向长距离、高移动毫米波无线宽带系统的基础理论和关键技术研究，已经成为新一代宽带移动通信最具潜力的研究方向之一。

 

毫米波的优势：毫米波由于其频率高、波长短，具有如下特点：

频谱宽，配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量，适用于高速多媒体传输业务；可靠性高，较高的频率使其受干扰很少，能较好抵抗雨水天气的影响，提供稳定的传输信道；方向性好，毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大，使得传输波束较窄，增大了窃听难度，适合短距离点对点通信；波长极短，所需的天线尺寸很小，易于在较小的空间内集成大规模天线阵。毫米波的缺点：毫米波也有一个主要缺点，那就是不容易穿过建筑物或者障碍物，并且可以被叶子和雨水吸收。这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。

5G网络的优势

5G网络（5G Network）是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达20Gbps，合2.5GB每秒，比4G网络的传输速度快10倍以上。举例来说，一部1G的电影可在4秒之内下载完成。随着5G技术的诞生，用智能终端分享3D电影、游戏以及超高画质（UHD）节目的时代正向我们走来。

 

(一)5G网络通信技术传输速度快：5G网络通信技术是当前世界上最先进的一种网络通信技术之一。相比于被普遍应用的4G网络通信技术来讲，5G网络通信技术在传输速度上有着非常明显的优势，在传输速度上的提高在实际应用中十分具有优势，传输速度的提高是一个高度的体现，是一个进步的体现。5G网络通信技术应用在文件的传输过程中，传输速度的提高会大大缩短传输过程所需要的时间，对于工作效率的提高具有非常重要的作用。所以5G网络通信技术应用在当今的社会发展中会大大提高社会进步发展的速度，有助于人类社会的快速发展。

(二)5G网络通信技术传输的稳定性：5G网络通信技术不仅做到了在传输速度上的提高，在传输的稳定性上也有突出的进步。5G网络通信技术应用在不同的场景中都能进行很稳定的传输，能够适应多种复杂的场景。所以5G网络通信技术在实际的应用过程中非常实用，传输稳定性的提高使工作的难度降低，工作人员在使用5G网络通信技术进行工作时，由于5G网络通信技术的传输能力具有较高的稳定性，因此不会因为工作环境的场景复杂而造成传输时间过长或者传输不稳定的情况，会大大提高工作人员的工作效率。

(三)5G网络通信技术的高频传输技术：高频传输技术是5G网络通信技术的核心技术，高频传输技术正在被多个国家同时进行研究。低频传输的资源越来越紧张，而5G网络通信技术的运行使用需要更大的频率带宽，低频传输技术已经满足不了5G网络通信技术的工作需求，所以要更加积极主动的去探索去开发。高频传输技术在5G网络通信技术的应用中起到了不可忽视的作用。

 

5G网络的应用

（1）高速传输数据。现如今，4G网络通信在人们的日常生活与工作中已经得到普及应用，5G网络通信以此为基础提高传输数据的效率，传输速度达到3.6G/s，不仅节省大量空间，还能提高网络通信服务的安全性。当下网络通信技术还在不断发展，不久的将来数据传输速率会大于10G/s，远程控制应用在这样的前提下会广泛普及于人们的生活。另外，5G网络通信延时较短，约1ms，能满足有较高精度要求的远程控制的实际应用，例如车辆自动驾驶、电子医疗等等，通过更短的网络延时进一步提高5G网络通信远程控制应用的安全性，不断完善各项功能。

（2）强化网络兼容。对于不同的网络，兼容性一直是其发展环节共同面对的问题，只有解决好这一问题，就能在市场上大大提高对应技术的占有率。只是当下的情况表明还没有网络通信技术有良好兼容性，即便有也存在较为严重的局限性。然而5G网络通信最显著的一个特点及优势就是兼容性强大，能在网络通信的应用及发展中满足不同设备的正常使用，同时有效融合类型不同、阶段不同的网络，大大增加应用5G网络通信的人群，在不同阶段实现不同网络系统的兼容，大大降低网络维护费用，节约成本，获取最大化的经济效益。

（3）协调合理规划。移动市场正在高速发展，市场中有多种通信系统，5G网络通信想要在激烈的市场竞争中立足，就务必要协调合理规划多种网络系统，协同管理多制式网络，在不同环境里让用户获得优质服务和体验。尽管5G网络通信具有3G和4G等通信技术的优势，但要实现多个网络的协作，才能最大限度发挥5G网络通信的优势，所以在应用5G网络通信的过程中，利用中央资源管理器促进用户和数据的解耦，优化网络配置，完成均衡负载的目标。

（4）满足业务需求。网络通信的应用及发展的根本目标始终是满足用户需求，从2G时代到4G时代，人们对网络通信的需求越来越多元化，网络通信技术也在各方面有所完善，应用5G网络通信势必也要满足用户需求，优化用户体验，实现无死角、全方位的网络覆盖，无论用户位于何处都可以享受优质网络通信服务，并且不管是偏远地区还是城市都能确保网络通信性能的稳定性。在今后的应用及发展中，5G网络通信最重要的目标之一就是不受地域和流量等因素的影响，实现网络通信服务的稳定性和独立性。

 

毫米波雷达

毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头 。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好，在战场上生存能力强。毫米波雷达工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz频段(波长为1～10mm)。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头 。

 

毫米波雷达的优势劣势

优势：光波在大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。毫米波与光波相比，它们利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率）传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。优势主要有以下几点：

（1）小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆和弹丸等。

（2）大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。

（3）高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。

（4）良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。

劣势：毫米波在雷达中应用的主要限制有：雨、雾和湿雪等高潮湿环境的衰减，以及大功率器件和插损的影响降低了毫米波雷达的探测距离；树丛穿透能力差，相比微波，对密树丛穿透力低；元器件成本高，加工精度相对要求高，单片收发集成电路的开发相对迟缓。

毫米波雷达的应用需求

（1）高精度多维搜索测量：进行高精度距离、方位、频率和空间位置的测量定位；

（2）雷达安装平台有体积、重量、振动和其它环境的严格要求：毫米波雷达天线尺寸小、重量轻，容易满足便携、弹载、车载、机载和星载等不同平台的特殊环境要求；

（3）目标特征提取和分类识别：毫米波雷达高分辨力、宽工作频带、大数值的多普勒频率响应、短的波长易获得目标细节特征和清晰轮廓成像等特点，适于目标分类和识别的重要战术要求；

（4）小目标和近距离探测：毫米波短波长对应的光学区尺寸较小，相对微波雷达更适于小目标探测。除特殊的空间目标观测等远程毫米波雷达外，一般毫米波雷达适用于30 km 以下的近距离探测；

（5）抗电子战干扰性强：毫米波窗口可用频段宽，易进行宽频带扩频和跳频设计。同时针对毫米波雷达的侦察和干扰设备面临宽频带、大气衰减和窄波束等干扰难题，毫米波雷达相对微波雷达具有更好的抗干扰能力。

毫米波雷达的具体应用

①导弹制导：毫米波雷达的主要用途之一是战术导弹的末段制导。毫米波导引头具有体积小、电压低和全固态等特点，能满足弹载环境要求。当工作频率选在35吉赫或94吉赫时，天线口径一般为10～20厘米。此外，毫米波雷达还用于波束制导系统，作为对近程导弹的控制。

②目标监视和截获：毫米波雷达适用于近程、高分辨力的目标监视和目标截获，用于对低空飞行目标、地面目标和外空目标进行监测。

③炮火控制和跟踪：毫米波雷达可用于对低空目标的炮火控制和跟踪，已研制成94吉赫的单脉冲跟踪雷达。

④雷达测量：高分辨力和高精度的毫米波雷达可用于测量目标与杂波特性。这种雷达一般有多个工作频率、多种接收和发射极化形式和可变的信号波形。目标的雷达截面积测量采用频率比例的方法。利用毫米波雷达，对于按比例缩小了的目标模型进行测量，可得到在较低频率上的雷达目标截面积。此外，毫米波雷达在地形跟踪、导弹引信、船用导航等方面也有应用。

 

随着电动汽车和自动驾驶技术的迅速发展，车载激光雷达（LiDAR）已成为这一领域的关键技术。它为汽车提供高精度的三维环境感知能力，是实现安全自动驾驶的核心组件之一。然而，激光雷达系统在运行过程中会产生大量热量，因此，有效的热管理以及导热界面材料对于保证其性能和稳定性至关重要。在这方面，盛恩AF系列非硅导热片展现出了独特的优势。

 

车载激光雷达的工作原理与应用

车载激光雷达通过发射激光脉冲并测量其与物体的反射时间来确定物体的位置和距离，从而创建精确的三维环境映射。这项技术在自动驾驶汽车中被广泛应用于实时环境扫描、障碍物检测和车道辨识等多个方面，为自动驾驶提供了可靠的数据支持。

车载激光雷达的热管理需求

由于高强度的运作，激光雷达系统的核心组件，如激光发射器和光学传感器，会产生大量的热量。如果不加以有效管理，过热可能导致系统性能下降、精度损失甚至损坏设备。因此，高效的热管理系统对于维持车载激光雷达的正常运行至关重要。

激光雷达，也称光学雷达（LIght Detection And Ranging）是激光探测与测距系统的简称，它通过测定传感器发射器与目标物体之间的传播距离，分析目标物体表面的反射能量大小、反射波谱的幅度、频率和相位等信息，从而呈现出目标物精确的三维结构信息。

自上世纪60年代激光被发明不久，激光雷达就大规模发展起来。目前激光雷达厂商主要使用波长为 905nm 和 1550nm 的激光发射器，波长为 1550nm 的光线不容易在人眼液体中传输，这意味着采用波长为 1550nm 激光的激光雷达的功率可以相当高，而不会造成视网膜损伤。更高的功率，意味着更远的探测距离，更长的波长，意味着更容易穿透粉尘雾霾。但受制于成本原因，生产波长为1550纳米的激光雷达，要求使用昂贵的砷化镓材料。厂商更多选择使用硅材料制造接近于可见光波长的 905nm 的激光雷达，并严格限制发射器的功率，避免造成眼睛的永久性损伤。

而测距原理上目前主要以飞行时间（time of flight）法为主，利用发射器发射的脉冲信号和接收器接受到的反射脉冲信号的时间间隔来计算和目标物体的距离。

也有使用相干法，即为调频连续波（FMCW）激光雷达发射一束连续的光束，频率随时间稳定地发生变化。由于源光束的频率在不断变化，光束传输距离的差异会导致频率的差异，将回波信号与本振信号混频并经低通滤波后，得到的差频信号是光束往返时间的函数。调频连续波激光雷达不会受到其他激光雷达或太阳光的干扰且无测距盲区；还可以利用多普勒频移测量物体的速度和距离。调频延续波 LiDAR 概念并不新颖，但是面对的技术挑战不少，例如发射激光的线宽限制、线性调频脉冲的频率范围、线性脉冲频率变化的线性度，以及单个线性调频脉冲的可复制性等。

关于 FMCW 的原理，可以阅读本系列的下一篇文章：Yvon Shong：走进自动驾驶传感器（二）——毫米波雷达

调幅连续波（AMCW）激光雷达与基本的飞行时间系统相似的是，调幅连续波激光雷达发射一个信号，测量激光反射回来的时间。但区别在于，时间飞行系统只发射一个脉冲，调幅连续波 LiDAR 通过改变激光二极管中的极电流来调整发射光强度，从而实现调制。激光雷达应用于测绘主要有测距、定位以及地表物体的三维绘制；其达作为一种重要的传感器，目前正在自动驾驶领域和无人飞行器领域得到广泛应用。