激光雷达（LiDAR）的测距方法主要有以下几种核心原理：

1. 飞行时间法

   • 基本原理： 测量激光脉冲发射到目标并反射回接收器之间的时间差（Δt），利用光速（c）计算距离（d）。公式为：d = (c * Δt) / 2。除以2是因为光走的是来回的距离。
   • 主要子类型：
     • 直接飞行时间/脉冲式： 这是最常用、最主流的方法。激光器发射高能量的短脉冲激光，高速计时器精确记录发射和接收该脉冲的时间差。适用于远距离、高精度测量，但对计时精度要求极高。
     • 间接飞行时间/相位式： 发射连续调制（通常是正弦或方波）的激光束。通过测量接收信号与发射信号的相位差（相位偏移）来计算飞行时间（Δt = (φ / (2πf))，其中φ是相位差，f是调制频率），再计算距离。精度通常优于直接ToF的脉冲测量，但易受环境光影响，测距速度一般比脉冲式慢，且存在相位模糊（当距离超过半个调制波长时）。在工业测量、近距离应用（如扫地机器人）中更常见。

2. 三角测量法

   • 基本原理： 基于几何三角关系。发射一束激光（通常是一线或一个点）照射到目标上形成一个光斑。接收器（如CMOS/CCD传感器）位于与发射器一定距离（基线长度b）的位置上。根据接收器上光斑成像位置相对于基线原点的偏移量（x或视角θ），利用相似三角形原理计算距离d。
   • 特点： 结构相对简单，成本较低，在近距离（如几厘米到几米）可实现很高精度。缺点是测距范围有限（距离增大时光斑偏移量减小，精度下降明显），易受环境光干扰，且标定要求较高。主要应用在近距离或结构光（主动立体视觉）方案中。

3. 调频连续波法

   • 基本原理： 发射频率随时间线性变化的连续激光束（）。当这束光照射到目标上反射回来时，返回的光束频率与当前时刻发射的光束频率会产生一个频率差（差频或拍频 Δf）。这个频率差与光在空气中的飞行时间 Δt 成正比（Δf = S * Δt，其中 S 是调制斜率或调频速率），因此也与目标距离 d 成正比（d = (c * Δf) / (2 * S)）。
   • 特点： 可以同时测量距离和速度（利用多普勒效应）。具有较高的距离分辨率，抗干扰能力强（尤其对其它激光源的干扰），在低信噪比情况下表现可能优于ToF方法。数据处理相对复杂，系统成本较高。是近年发展较快的一种技术，尤其在汽车雷达和部分高端测绘LiDAR中有应用。
   • 多普勒测速： FMCW LiDAR可以非常精确地测量目标的径向速度（通过分析反射信号相对发射信号的频率微小偏移即多普勒频移 fd = (2v) / λ，其中 v 是目标速度，λ 是激光波长）。

补充说明：

• 实际应用： 目前市面上绝大多数用于自动驾驶、机器人导航、地形测绘等的中长距离激光雷达都采用脉冲式飞行时间法（Direct ToF / Pulsed ToF）。
• 组合使用： 在某些系统或特定应用中，这些方法可能会结合使用，或者与其他传感技术（如摄像头、IMU、GNSS）融合，以提升精度、鲁棒性和功能性。
• 性能指标： 选择哪种方法取决于应用需求，主要考虑因素包括：测距范围、精度、分辨率（距离分辨率、角度分辨率）、测速能力、测量速率（点云密度）、功耗、成本、抗干扰能力等。

简单总结一下这三种主要激光雷达测距方法的区别：

理解这些基本原理有助于理解不同类型激光雷达的技术特点和应用范围。