激光雷达为何面临串扰挑战
作为自动驾驶系统中关键的感知设备，激光雷达在多种技术路径中仍然占据着不可替代的位置。尽管当前部分方案逐步向纯视觉靠拢，但仍有众多车企坚持将激光雷达作为核心组件。目前主流的激光雷达工作模式分为两种：脉冲式飞行时间（TOF）与连续波调频（FMCW）。
TOF激光雷达的工作机制较为直观，系统通过发射短脉冲激光，并记录其从发射到接收到回波的时间间隔，结合光速换算出目标距离。这种方案结构简单、测量直接，且脉冲能量集中，然而对时间精度要求极高，并且在强环境光或脉冲干扰下容易失准。目前市面上常见的车规级TOF激光雷达通常运行在890 nm至1550 nm波段，各厂商在脉冲宽度、重复频率和接收灵敏度等方面各有侧重。
FMCW激光雷达则采用连续激光发射并进行频率扫描，通过将回波与本地参考光进行相干混频，生成拍频信号，从而推导出目标的距离和相对速度。由于采用相干检测机制，FMCW具备更高的回波增益，并能同时获取多普勒信息。由于只有与本地参考光相干的信号才能产生有效干涉，因此FMCW对非相干干扰（如其他车辆的激光信号）具备天然的抑制能力。
串扰现象的成因
随着激光雷达装车量的上升，“串扰”现象开始成为实际部署中的关键挑战。所谓串扰，是指激光雷达误将其他车辆发出的信号当作自身回波处理，从而造成感知错误。
TOF激光雷达由于采用短脉冲发射，多个激光雷达在空间中发射的脉冲可能相互交错、反射或散射，进而被其他设备接收。若接收端仅依赖时间差或脉冲形状来识别目标，缺乏额外识别机制，就容易误将外部脉冲当作自身回波，导致测距偏差、点云丢失或生成虚假点云。
在交通密集或夜间开阔场景中，串扰现象尤为显著。此外，同一车辆上多个TOF单元若未有效协调，也可能相互干扰。例如，A单元发射的激光经由漫反射进入B单元的视场，或B单元接收窗口在A单元发射期间仍未关闭，均会导致串扰。相比之下，FMCW激光雷达凭借其相干检测机制，对第一类干扰具有天然抑制能力，但并非完全免疫，其表现仍取决于具体硬件设计。
TOF激光雷达的抗串扰技术路径
为缓解TOF激光雷达中的串扰问题，业界提出了多种技术方案，核心目标在于增强脉冲的识别能力，使接收端能够有效区分自身回波与外来信号。
其中，脉冲编码是一种常见方式。通过为每个发射脉冲附加特定编码，接收端仅对匹配自身编码的信号作出响应。编码方式可采用伪随机序列或时间/相位调制等方式。这种方法理论上可大幅降低误识概率，尤其在多个激光雷达同时运行时具有明显优势。
然而，编码技术也存在局限。编码和相关处理会将信号能量在时间上展开，影响系统的信噪比与测距性能。在远距离或低反射率目标场景下，这种方法可能会牺牲灵敏度。因此，设计时需在编码长度、发射功率、接收积分时间等参数之间做出权衡。
时间复用和接收门控是另一种有效手段。通过错开不同单元或车辆的发射时间，或在特定时间窗口内开启接收器，可有效减少串扰。对于车内的多个TOF单元，借助高精度时钟和PPS信号，能够实现高度同步，从而过滤掉相互干扰的信号。不过，这种方式也存在风险：若目标反射路径超出预期范围，或外部信号恰好在接收窗口内发射，仍可能导致干扰。
还有一种方法是引入随机化发射时序或时间抖动。通过在固定重复频率中加入随机偏移，可降低周期性干扰的发生概率。该方案实现简单、兼容性强，但无法彻底区分外来信号，仅能在统计意义上降低干扰概率，在高密度场景下效果有限。
此外，从光学和硬件层面也可采取一些抑制措施。如使用窄带光学滤波器去除环境背景光、通过光学方向性设计或物理遮挡减少侧向干扰，以及在软件中设置接收门限和多帧验证机制，用于剔除异常点云。
FMCW激光雷达在抗干扰方面的优势
由于FMCW激光雷达依赖相干检测机制，只有频率与相位匹配的信号才能产生稳定的拍频并被识别，因此对于非相干信号具有天然的抗干扰能力。外来激光脉冲无法与本地参考光形成有效干涉，从而不易被误认为有效回波。
尽管FMCW具备更强的抗串扰能力，其普及仍面临一定挑战。FMCW系统依赖高精度调频光源和本地振荡器，硬件成本与实现复杂度均高于TOF。此外，相干检测对相位和频率噪声极为敏感，处理算法和信号处理要求更高。因此，尽管FMCW在密集场景下表现更优，但其高成本与复杂度仍是制约其大规模应用的关键因素。
软件层面的辅助与传感器融合
无论是TOF还是FMCW，仅靠硬件难以应对所有场景，软件层的设计同样不可或缺。点云异常检测、时间一致性校验、多帧累积分析等方法，能够辅助识别可疑点。例如，若某一激光点在单帧中突然出现，缺乏速度场支持，且其他传感器未检测到对应目标，可将其标记为低置信度点并排除。
此外，机器学习方法也被用于识别和过滤串扰伪点。基于时空特征的分类器可以学习串扰点的典型模式，如在时序上突发、在空间上孤立、反射强度异常等，从而在运行时降低其权重。该方法需依赖大量训练数据，并需注意避免将罕见但真实的目标误判为干扰。
结语
随着激光雷达在车辆中的普及，串扰问题正变得愈发突出。TOF激光雷达因其脉冲特性更容易受到干扰，而FMCW虽在原理上具备更强的抗干扰能力，但其实现成本和复杂度也相应更高。