激光雷达（LiDAR）主要通过发射激光束探测目标物，并通过接收反射信号来测量距离、方位和形状。以下是两种主流的工作原理分类及详解：

1. 机械旋转式激光雷达

工作原理：

• 扫描机制：通过高速旋转的机械结构（如电机驱动转台上的激光发射器与接收器），实现 360°水平视场角 的扫描。
• 测距方式：发射激光脉冲 → 击中物体后反射 → 接收器捕捉反射信号 → 通过 飞行时间（ToF） 计算距离（距离 = 光速 × 时间/2）。
• 点云生成：通过旋转扫描积累大量空间点的距离和角度数据，形成周围环境的 3D点云模型。

特点：
✅ 优势：扫描范围广（360°全覆盖），测距精度高（可达厘米级）。
❌ 劣势：机械结构复杂，体积大、成本高，易磨损，寿命较短。
应用场景：早期自动驾驶汽车（如Waymo）、高精度地图测绘、地形勘测。

2. 固态激光雷达（Solid-State LiDAR）

核心特点：取消机械旋转部件，扫描通过电子控制实现。分为两大技术路线：

（1）MEMS微振镜式

工作原理：

• 激光器发出固定光束 → 经微机电系统（MEMS）微型反射镜偏转 → 反射镜通过微振动改变激光方向 → 实现二维扫描。
• 通过控制振镜的微小角度变化，覆盖指定视场角（如120°×25°）。

特点：
✅ 优势：体积小、抗震性强、成本较低，适合车规级量产。
❌ 劣势：扫描角度和分辨率有限，易受振动干扰。

（2）光学相控阵（OPA） & Flash（泛光式）

• OPA（Optical Phased Array）：
  通过调节阵列中多个天线元的光波相位，控制激光的干涉方向实现扫描（无需活动部件）。
• Flash雷达：
  直接向整个视场发射大面积激光束（类似闪光灯），通过阵列式接收器（如CMOS/SPAD）一次性捕捉所有反射信号。

特点：
✅ 优势：全固态、扫描速度快（Flash无需扫描）、可靠性高。
❌ 劣势：OPA技术复杂，Flash有效距离短、易受环境光干扰。

关键对比

应用领域

• 机械式：地理测绘、无人驾驶测试车。
• MEMS固态：量产智能汽车（如蔚来ET7、小鹏G9）。
• Flash固态：机器人避障、短距补盲雷达（如速腾聚创M系列）。

技术趋势：固态激光雷达因 可靠性高、易集成 正逐步替代机械式，成为自动驾驶的主流方案。其中MEMS与Flash因成熟度较高，已率先量产落地。