3、激光雷达选型：机械式与固态、线束数量、测距原理（ToF、FMCW）、点云密度、视场角、安全等级
聊到激光雷达选型，我脑子里第一个蹦出来的词就是「纠结」。
为什么？因为市面上方案太多了。机械式、固态、混合固态，线束从 4 线到 128 线，测距原理还有 ToF 和 FMCW 两大阵营。你想想看，一个扫地机器人和一个 L4 级自动驾驶卡车，用的雷达能一样吗？肯定不一样。
我个人习惯，选型前先问自己三个问题：装在哪？测多远？预算多少？ 这三个问题定下来，选项就筛掉一大半了。
3.1 机械式 vs 固态：旋转的 vs 静止的
先说说机械式激光雷达。说白了，就是一堆激光收发器放在一个旋转的基座上，像探照灯一样 360 度扫一圈。优点是技术成熟，视场角能到 360°，点云均匀。缺点也很明显——有运动部件，怕震动，寿命有限。
我记得有一次做园区物流车项目，选了某品牌的 16 线机械雷达。用了半年，电机轴承磨损，点云开始出现「鬼影」。拆开一看，里面全是灰。嗯，机械式的维护成本，你得算进去。
固态激光雷达呢？没有旋转部件，靠光学相控阵（OPA）或微振镜（MEMS）来改变光束方向。体积小、寿命长、抗振动。但视场角通常有限，一般 90°~120°，想覆盖 360° 就得装好几颗。
我个人觉得，固态是未来趋势。尤其是 MEMS 方案，成本已经降到千元级，很多机器人项目都在用。
| 对比项 | 机械式 | 固态（MEMS/OPA） |
|---|---|---|
| 视场角 | 360° | 90°~120° |
| 寿命 | 1~3 年（视使用环境） | 5 年以上 |
| 抗振动 | 差 | 好 |
| 成本 | 中高 | 中低（MEMS 已降至千元级） |
| 典型应用 | 自动驾驶测试、高精度地图 | 量产车、机器人、无人机 |
3.2 线束数量：4 线够用吗？128 线有必要吗？
线束数量，就是激光雷达有多少个激光收发通道。4 线、8 线、16 线、32 线、64 线、128 线……数字越大，垂直分辨率越高，点云越密。
但别盲目追求高线束。我见过有人给室内 AGV 配 64 线雷达，结果算力跟不上，点云处理帧率掉到 5Hz，反而更糟。
- 4~8 线：适合简单的避障，比如扫地机器人、低端 AGV。说白了就是「有就行」。
- 16~32 线：主流选择。园区物流车、服务机器人、低速无人车，这个区间性价比最高。
- 64~128 线：L4 自动驾驶、高精度地图采集。点云密度高，但数据量大，对算力要求也高。
你想想看，线束越多，每秒产生的点云数据量就越大。128 线雷达每秒能产生几百万个点，你的主控芯片能不能扛得住？我建议先算一下带宽和算力，再定线束。
3.3 测距原理：ToF 还是 FMCW？
这是目前最核心的争议点。
ToF（Time of Flight），就是发射一个光脉冲，等它反射回来，算时间差。简单粗暴，技术成熟，成本低。市面上 90% 的激光雷达都是 ToF 方案。
但 ToF 有个硬伤——抗干扰能力差。多台 ToF 雷达同时工作，或者阳光直射，就容易串扰或饱和。我在一个多机器人协同项目里就吃过这个亏，两台机器人相遇时，点云里全是噪点。
FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave），发射的是连续调频光波，通过检测回波与发射波的频率差来测距。说白了，它更像雷达里的「调频连续波」技术。
FMCW 的优势很明显：
- 抗干扰强：不同雷达可以用不同调频斜率，几乎不串扰。
- 直接测速：利用多普勒效应，一次测量就能得到距离和速度。
- 灵敏度高：可以探测到更远、更弱的回波。
但缺点也明显——贵。FMCW 需要窄线宽激光器、相干探测模块，成本是 ToF 的 3~5 倍。目前主要用在高端自动驾驶和军工领域。
- 预算有限、环境简单 → ToF（性价比之王）
- 多机协同、强光环境、需要测速 → FMCW（一步到位）
3.4 点云密度：不是越高越好
点云密度，就是单位角度内有多少个点。密度越高，细节越丰富，但数据量也越大。
我见过有人选雷达时只看「线束多、点云密」，结果装上去发现：
- CPU 占用率 90%
- 内存带宽打满
- 算法跑不动，帧率掉到 3Hz
嗯，这就是典型的「选型不考虑算力」。
我个人习惯，先定算法需求。比如做障碍物检测，每帧有 2 万个点就够了；做语义分割，可能需要 10 万个点。然后反推雷达的线束和帧率。
举个例子：
假设你需要每帧 5 万个点，帧率 20Hz。
那么每秒需要处理 100 万个点。
如果每个点用 32 字节表示（xyz + 强度 + 时间戳），
数据带宽 = 100万 × 32 = 32 MB/s。
这个带宽，大部分 ARM 芯片都能扛住。但如果换成 128 线雷达，每秒 500 万个点，带宽就飙到 160 MB/s。这时候你可能得上 FPGA 或者 GPU 了。
3.5 视场角（FOV）：水平 vs 垂直
视场角分水平和垂直。水平 FOV 决定你能看到多宽，垂直 FOV 决定你能看到多高。
- 水平 FOV：机械式通常 360°，固态通常 90°~120°。如果你需要全方位感知，要么用机械式，要么装多颗固态。
- 垂直 FOV：这个容易被忽略。我做过一个项目，选了垂直 FOV 只有 15° 的雷达，结果车停在地下车库，坡道上的障碍物完全看不到。后来换了垂直 FOV 30° 的，才解决问题。
3.6 安全等级：激光雷达也是「眼睛」
激光雷达发射的是激光，对人眼有没有伤害？这个问题，做消费级产品时必须考虑。
国际标准是 IEC 60825，把激光器分为 Class 1 到 Class 4。Class 1 是安全的，Class 2 以下需要防护。
我建议：
- 消费级产品（机器人、扫地机）：必须选 Class 1，人眼安全。
- 工业/车载：Class 1 或 Class 1M 都可以，但要注意安装位置，避免直射人眼。
另外，别忘了功能安全。如果你做的是自动驾驶，激光雷达本身也得有故障检测机制。比如内部温度过高、激光器老化、窗口脏污，都要能上报。我见过一个项目，雷达被泥巴糊住了，系统还认为「一切正常」，结果撞了。
小结
激光雷达选型，说白了就是一场性能、成本、算力的三角博弈。没有完美的雷达，只有最适合你项目的雷达。
我个人建议，先定测距原理（ToF 还是 FMCW），再定线束和视场角，最后看安全等级和接口。每一步都问自己一句：「我的算力扛得住吗？」
嗯，下一章我们聊聊毫米波雷达，那个又是另一番天地了。