FMCW方法相对复杂，它通过发送频率连续变化的光束并计算反射信号与发射信号间的频率差（拍频）来测算距离。由于信号的频率在不断变化，激光信号往返目标物体的时间越长，发射信号和反射信号之间的频率差就会越大，因此频率差与目标距离成正比。


假设发射信号的频率已经从 100GHz 增加到 102GHz 的时候，反射信号回来了。如果反射信号的频率还是 100GHz，那么它们之间就产生了 2GHz 的频率差。

那么由于FMCW发出的是线性调频的波，外界干扰信号（如环境中的杂散光或者其他雷达）很难产生与 FWCW 激光雷达同样的频率变化模式。因此与 ToF 激光雷达相比，FMCW方法的抗干扰能力更强。


不过，FMCW真正比ToF更强大的地方在于可以在测距的同时检测目标速度。初中物理课上学过的多普勒效应指的是当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象。


比如当火车离你越近时你听到的鸣笛声更强，这是因为随着火车变得近了，每一个后续发出的声波都要比前一个声波传播的距离短一点，导致你在单位时间内接收到的声波波峰数量变多，也就是频率变高了。


通过精确地测量反射信号频率的这种变化，结合已知的激光频率变化规律，FMCW就可以计算出目标物体的速度。

然而FMCW法由于对硬件性能要求更高（发出、接收和解析不同频率的激光信号）而成熟度低，成本较高。目前产业界主要还是使用ToF法，不过未来FMCW有望成为主流。

由一束激光发射和反射回来的只是关于目标物体的一个点，当我们将发射器快速旋转起来，就可以获得一系列呈 360° 分布的点，也就是扫描一个平面。当我们进一步增加同一时刻发出的激光线数时，这些激光束在垂直方向上分布，就像多根 “线” 一样，将探测范围扩大到一个三维空间，也就是最终的点云图。

这便是经典的机械式激光雷达，它通过电机带动光机结构整体旋转实现360°环视，这个角度范围也被称为视场角 (FOV，Field of View)。这个机械式旋转的模块就是扫描模块，根据扫描模块内部是否具有运动器件，激光雷达可分为机械式、混合固态以及纯固态三类，这也是激光雷达最常用的分类方式。


机械式激光雷达是最早进入车载领域应用也是产业发展最成熟的激光雷达，但它的机械式内部结构意味着不稳定性和较低的扫描速度，比如在行车过程中的颠簸可能导致机械磨损或是卡死。


同时，机械式激光雷达的收发模组通常有较多的线束，好比一个有多层的灯塔，每层（每条线）都需要独立的线路来控制。在制造过程中，每一根线束都需要精确地连接和调校，因此不好降低生产成本。因此，车载激光雷达逐渐走向混合固态。


混合固态式激光雷达也称为半固态，通过增加一面可动的“镜子”来使得收发单元不再进行机械运动，进而实现可靠性和成本的改善。根据镜子的不同半固态可进一步分为转镜、棱镜和 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微振镜三种。


转镜式通过高速旋转镜面改变激光传播方向，实现360°全方位扫描。相比传统机械式，其结构更简洁，减少了机械部件，可靠性与稳定性得以提升。

棱镜式则借旋转棱镜改变激光出射角，完成多方向扫描。它光学性能佳，复杂环境也能获取高质量点云数据。然而，棱镜的高精度制造和调校难度较大，成本较高。

MEMS 利用微机电系统的微镜操控激光束，可实现高分辨率扫描。其体积小、功耗低、响应快。目前，转镜和MEMS式的半固态激光雷达均已实现车规级量产，是乘用车的主流选择。

这三种半固态的激光雷达是中短期内的主流路线，但其仍有机械扫描部件，因此在体积和稳定性上仍非长期最优解。


激光雷达的终极形态应是取消了运动扫描模块的固态激光雷达，它按技术路线可进一步分为OPA(Optical Phased Array，光学相控阵)方案和 Flash 方案。


OPA 的原理是通过多个激光发射单元组成发射阵列，通过调节发射阵列中各个单元的相位差来改变激光的发射角度。OPA方案制造工艺复杂，加工难度高，目前仍处于早期研发阶段。


Flash是通过高密度的激光源阵列，像手电筒一样能在短时间内发射出覆盖一片区域的激光，并用高灵敏度的接收器来构建三维图像。然而，Flash技术存在功率密度低、探测距离相对短的局限性，因此多用于近距离补盲激光雷达（补充远距离激光雷达覆盖不到的近距离盲区）。