文｜文史情报处

编辑｜文史情报处

由于自动驾驶汽车应用对传感器之间的相互作用有着极高的要求，传感器之间的互相干扰问题变得尤为重要，这种干扰可能导致误报或降低回波信号的检测概率。

相互干扰可能源于传感器信号之间的正交性缺失，这意味着每个传感器都使用相似的信号特征进行传输，因此在接收端很难有效区分它们，干扰还可能导致信噪比（SNR）下降。

为了克服这种相互干扰问题，研究人员提出了一种基于互相关测量的测距方法，为了更有效地减轻测距传感器之间的相互干扰，雷达领域提出了许多基于相关性的方法，这些方法使用模拟真随机信号，旨在通过使用具有不同特征的信号来增加传感器之间的区分度，从而降低相互干扰的影响。

实验设置方面，为了进行研究，研究人员采用了放大自发发射（ASE）光源的输出来生成真随机信号，值得注意的是，这是一个模拟信号，并没有被转换为数字信号，他们使用了C频段的ASE并通过一个具有100 GHz的3 dB带宽的高斯形滤波器进行滤波，然后使用具有2 GHz 3 dB带宽的PIN光探测器（PD）进行检测，这样他们得到了一个2 GHz 3 dB带宽的真随机信号，生成的随机信号的自相关性用于作为相关性测量的基准。

另一个随机信号被用作调制信号，馈送到马赫-曾德尔幅度调制器（MZM），这个调制器将低于100 kHz的线宽的激光输出输入，然后将其调制为激光雷达的输出信号。

他们生成了用于测量的光学真随机信号，在真正的3D测量LiDAR中使用了激光束扫描系统，这些测量是通过带宽为5 GHz的高速相干探测器进行的，他们将+8 dBm的本振功率和-20 dBm的LiDAR随机信号功率输入接收器中。

激光雷达接收到了物体反射的光P回声，这接收到的光与本地振荡器输出进行混合，用于进行相干检测。+8 dBm的本振输出是激光输出的一部分，用于生成LiDAR的输出信号，相干接收器的电气3 dB带宽为2 GHz。

为了量化研究干扰的影响，研究人员使用了光纤设备来混合激光雷达的输出信号和干扰信号，为了研究不同信号格式的干扰影响，他们考察了连续波光（CW光）、直接调制半导体激光器的脉冲光、调频连续波（FMCW）信号光和真随机信号调制（RM）信号等四种不同的信号格式。

相互干扰导致激光雷达检测性能下降主要表现在两个方面：造成误报和信噪比下降，当干涉光耦合到 LiDAR 探测器时，探测器上的噪声功率会增加，较高的噪声功率会引入额外的误报。

对于所提出的 LiDAR 情况，它还具有由相关估计引起的检测噪声基底，本底噪声导致误报的概率保持所需的误报概率无论干扰如何。

通过比较验证了所提出的 LiDAR 与各种 LiDAR 格式的干扰功率无关特性，期望的概率被指示，所有表示的值均通过以下方式标准化Pr′F ，对于每个 LiDAR 干扰情况，他们评估了概率PrF 不同的干涉光输入功率。

当干扰光耦合到LiDAR接收器时，会导致检测的信噪比（SNR）降低，这是由于回波信号的相关峰值减少所引起的，为了验证这种影响，研究人员测量了各种干扰信号对激光雷达信噪比的影响。

假设在接收回波光的过程中，干扰光始终存在，回波光的光功率被设置为比总噪声功率高20 dB，然后他们将干扰光的光功率从-32 dBm调整到-10 dBm。

实验结果表明，在RM情况下，计算值（黑色实线）与实际情况很好地匹配，但在其他情况下（CW、FMCW和脉冲），光功率损失约为-3 dB。

这种损失是由于调制器的低调制效率导致的，为了解决这个问题，可以使用双驱动MZM进行幅度调制或在光的其他物理量上引入真随机信号。

假设参考信号S_ref(t)和干扰信号S_int(t)是两个独立的随机信号在理论上它们具有相同的频谱形状和宽度但实际上并非如此。

为了研究频谱差异对性能的影响，研究人员使用了CW（连续波）干扰源因为它提供了最窄的频谱S_int(t)在这种情况下干扰信号是单一频率的正弦振荡f。

随着频率差f的增加Pr_F逐渐减小这种变化可以通过光谱形状S_ref和S_int(t)之间的差异来解释。

干扰的持续时间也受到信号格式的影响FMCW（调频连续波）和脉冲干扰信号格式由于其较广的频率扫描范围而具有较长的干扰持续时间。

这项研究旨在调查不同信号格式的激光雷达在自动驾驶汽车应用中的相互干扰情况，为了作为受害者激光雷达研究人员采用了一种特点是具备模拟真随机信号的激光雷达