激光雷达技术研究

激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）是一种基于激光的主动遥感探测技术，通过发射和接收激光脉冲，测量目标物体的距离、方位、高度等信息，进而构建高精度三维环境模型。作为物理世界AI的"眼睛"，激光雷达正经历从高端选配到大众标配的技术平权过程，同时从单一车载感知向全场景机器人应用跃迁，成为连接数字空间与真实世界的桥梁。随着技术路线持续迭代、应用场景不断拓展和国产厂商崛起，激光雷达产业正迎来新一轮爆发期，预计2026年全球市场规模将达40亿美元，中国市场份额超60%，2029年机器人激光雷达市场将突破50亿美元。

一、技术原理与工作机制

1. 核心测距原理

激光雷达的核心工作原理基于"飞行时间"(ToF, Time of Flight)或"调频连续波"(FMCW, Frequency Modulated Continuous Wave)技术，通过精确测量光脉冲的往返时间或频率变化来确定距离。

• ToF测距原理：激光雷达发射激光脉冲，当激光束撞击物体后反射回接收器，系统记录光脉冲的发射与接收时间差，利用光速计算距离：
  距离 = 光速 × 飞行时间/2
  例如，光速为3×10⁸米/秒，若光脉冲往返时间为10纳秒，则目标距离为1.5米。

• FMCW测距原理：与ToF不同，FMCW采用连续调频激光束，通过分析反射光与发射光的频率差（拍频）计算距离和速度。FMCW技术能同时获取目标的距离和径向速度，利用多普勒效应实现速度测量，这是ToF激光雷达无