激光雷达扫描方案，解锁三维世界的精准之眼

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发布时间：2025-06-23 16:21:48

来源：工业

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夜深人静，一辆自动驾驶测试车流畅地驶过弯道，前方忽然出现一个推着婴儿车横穿马路的行人——车辆瞬间识别并紧急制动。这一精准感知的关键功臣，正是车顶不断旋转的激光雷达。扫描方案作为其“独特视线”，直接影响着机器能否“看清”这个世界。

激光雷达并非单纯发射激光，其扫描机制才是核心能力所在。 它如同在空间中编织一张精密的光线网，通过测量激光脉冲从发射到遇障碍物反射回来的时间差（TOF），计算出每个点的距离坐标。每秒数十万乃至数百万次的测量，汇聚成周围环境细腻的点云数据。

一套卓越的激光雷达扫描方案，需在关键技术维度上追求平衡：

机械旋转式： 经典方案，通过360°旋转反射镜实现全景扫描。优势在于水平视场无死角，曾是Robotaxi主流。但其复杂运动部件带来成本、体积、可靠性挑战。禾赛科技、速腾聚创早期产品是代表。
混合固态(MEMS/转镜)： 当前车规级量产主流。利用微振镜 (MEMS) 或一维旋转镜替代整机旋转，大幅提升可靠性与小型化。速腾聚创M1、图达通Falcon、禾赛AT系列均属此类，兼顾性能与成本。
纯固态(Flash/OPA)： 终极发展方向。Flash类似激光“手电筒”瞬间照亮大区域；光学相控阵(OPA)则通过电控精确偏转激光束。两者无任何运动部件，可靠性与集成度极高，代表厂商：法雷奥、Cepton等，是未来降本关键路径。

线数与分辨率：细节的雕刻师 激光雷达的“线数” 直接决定了垂直方向分辨率。16线、32线产品适用于低速封闭场景（如港口AGV）；对高速开放道路的自动驾驶而言，128线甚至更高成为感知复杂环境（如远处横穿行人、细小障碍物）的刚需。禾赛AT128以“真128线”架构提供全局高清点云。
探测能力：远见与抗干扰

探测距离与精度： 高速场景下，探测距离（如200m@10%反射率）和测距精度（厘米级）是安全基石。FMCW调频连续波技术（如Aeva、禾赛部署中）相比主流TOF，具有本征抗干扰性和瞬时速度测量优势。
视场角(FOV)： 水平FOV决定感知广度（120°-150°常见于前向主雷达），垂直FOV决定感知高度范围（25°-40°常见）。港口机械需超大垂直视场监控货物堆高。

点云质量与帧率：流畅感知的关键 高有效点频（如百万点/秒级）和高帧率（10Hz及以上）确保点云密集、动态目标无拖影，为感知算法提供“高清流畅”的输入。速腾聚创M系列强调“凝视”功能，可在关键区域动态提升扫描密度。
环境鲁棒性：全天候战士 方案设计必须考虑强阳光干扰抑制、雨雾穿透能力、温度适应性、抗振动冲击等。车规级认证（如AEC-Q100）是入门券。

不同扫描方案已成为驱动多元场景落地的引擎：

高阶智能驾驶： 以高分辨率（如128线）、长距（200m+）、宽水平视场角的前向主雷达为核心，配合侧视补盲雷达（如速腾E1），构建整车安全冗余。蔚来ET7/ET5、理想L系、小鹏G9等均采用类似配置。
无人货运与Robotaxi： 360°机械旋转或高性能混合固态扫描是主流，满足复杂城区环境全向感知需求。
高精地图与智慧城市： 移动测绘激光雷达依赖高线数、高精度与惯导系统深度融合方案获取厘米级空间信息。
港口矿区无人化： 特种车辆对雷达抗恶劣环境性能、定制化垂直视场/扫描模式有独特需求，如慧拓宽体自卸车的露天矿方案。
机器人感知： AGV、服务机器人等广泛采用体积小、成本优的中低线数（16/32线）混合固态雷达，平衡性能与预算。

面对琳琅满目的激光雷达扫描方案，明确需求是选择起点：

最终选择需回归系统级思考：

场景定义优先： 明确车辆/设备的运行ODD（设计运行域）是首要任务。
性能与成本平衡： 不为冗余性能买单，确保核心需求被满足。
验证与适配性： 扫描方案需与传感器融合框架（摄像头、毫米波）、计算平台及算法深度协同优化。参考领先车企（如蔚来、理想）与激光雷达厂商（禾赛、图达通、速腾）的深度合作模式。
关注前沿技术： FMCW、纯固态等代表着更高的集成度、更优的抗干扰能力和未来成本下探空间。

从机械旋转的早期探索，到混合固态的量产普及，再到纯固态的未来蓝图，激光雷达扫描方案的进化史，就是机器感知能力跃升的缩影。当多维参数被精准匹配到

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