光與自駕車的未來：從智慧通訊到精準感知

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科技產業資訊室(iKnow) - 鐘國晉發表於 2025年5月29日

圖、光與自駕車的未來：從智慧通訊到精準感知

隨著自駕車的技術日益成熟，車輛之間不再只是「開路的機器」，而是「會說話的智慧夥伴」。透過光這樣的媒介，車輛可以彼此交換資訊、偵測環境、甚至預測潛在危險。本文透過幾項前沿研究，介紹光通訊與LiDAR在自駕技術中的創新應用。

一、讓車輛用「燈光」對話：可見光通訊與OCDMA的結合
在繁忙的馬路上，自駕車不只能依賴雷達或無線電波與其他車輛溝通，還可以透過「車燈」發送資料，這就是可見光通訊(VLC)的概念。研究指出，當多輛車同時使用車燈發送訊號時，容易產生相互干擾，導致資料錯亂。為了解決這個問題，科學家們引入了一種稱為光分碼多工存取(OCDMA)的技術，就像每輛車擁有自己的「燈語密碼」。

透過設計良好的「碼字」(亦即光訊號的獨特排列方式)，即便在多線道高速公路上，每輛車都能辨識彼此的訊號，讓通訊正確率從20%拉高到超過93%。這樣的技術未來將可應用於車輛編隊(platooning)、智慧交通號誌互動等應用情境。

二、當LiDAR「看錯」了：物理雷射攻擊的潛在風險

LiDAR像是自駕車的「眼睛」，能掃描周圍環境並建構3D地圖。但浙江大學與北京清華大學的研究團隊發現，LiDAR其實可以被「騙」！只要透過特殊雷射裝置，就能在LiDAR的視覺中「安插」假物體，或讓它「忽略」真實存在的障礙。

這種名為物理雷射攻擊(PLA-LiDAR)的方法，可以讓車輛誤判情況，造成交通風險。研究中指出，如在攻擊設備每秒注入多達4200個偽造訊號，並搭配演算法控制其出現的位置及形狀，成功讓自駕車上的三種主流偵測器出現錯誤判斷。雖然這項研究仍在概念驗證階段，但也示警業界需加強LiDAR安全防護設計。

三、減少「誤報」的LiDAR系統：OCDMA的另一妙用
除了強化車輛之間的光通訊，OCDMA技術也能應用於LiDAR本身，降低由其他LiDAR系統造成的「假影像」干擾。研究顯示，當車輛大量配備LiDAR，彼此間的訊號會交錯干擾，導致虛假物體或漏判的情況，這些統稱為烏龍警報(false alarm)。

若在LiDAR中加入OCDMA編碼，干擾影響可大幅下降：在某些情況下，誤報率從原本的90%降到只剩2%，而真實物體的偵測率仍維持在98%以上。這項技術未來可望成為改善自駕車穩定性的重要基礎技術之一。

四、「一眼多看」的新型LiDAR：同時傳輸、同時辨識
傳統LiDAR每次只能往一個方向「看」，掃描速度有限。韓國研究團隊發表一種創新架構：透過雙極性光碼與波長多工，同時將不同的編碼雷射從128個方向發射出去，再根據回收的波長與編碼辨識方向與距離，像是「多眼齊開」的LiDAR系統。

此技術的核心在於使用一種稱為CPPC(Code-Inversion Keying-based Prime-Permuted Code)的光碼，縮短傳輸時間的同時仍保有辨識力。未來不只能提高掃描更新率，也能強化LiDAR在複雜環境中的準確度。

五、遠與近都要看得清：雙頻切換的高解析LiDAR
一般LiDAR在追求高解析度時，會犧牲量測距離。為了「魚與熊掌兼得」，印尼研究團隊開發了雙頻率切換的Time-of-Flight LiDAR架構，透過低頻調變達成更長的量測距離，再以高頻調變獲得更高的解析度，並搭配專門的演算法，有效解決多重回波造成的距離模糊問題。

實驗中證明，這套系統在不犧牲精度的情況下，成功將量測距離擴展到55公尺以上。特別適合自駕車、機器人、地形測繪等中距離感測場景，實現「看得遠，也看得清」的目標。

小結：讓光成為自駕車的語言與眼睛
從資料傳輸的「光語密碼」，到避開障礙的「智慧視覺」，這些研究展現光通訊與LiDAR的巨大潛力。未來自駕車將不只是「自動駕駛」，而是真正能「理解、感知、回應」環境的智慧載具。全球研究團隊的努力，正為這場交通革新點燃火炬，帶領大家邁向更安全、更高效的未來城市。(1359字；圖1)

參考資料：
Addressing multi-user interference in vehicular visible light communications: A brief survey and an evaluation of optical CDMA MAC utilization in a multi-lane scenario. Sensors. 2023/04/08.
PLA-LiDAR: Physical laser attacks against LiDAR-based 3D object detection in autonomous vehicles. Proceedings of the 2023 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP). 2023/07/21.
OCDMA-based LiDAR systems: Reducing false alarm probabilities in autonomous driving. IEEE Photonics Journal. 2024/12/31.
2D bipolar optical codes based concurrent transmitting LiDAR with code-inversion keying-based prime-permuted code. IEEE Access. 2023/06/22.
Time of flight LiDAR employing dual-modulation frequencies switching for optimizing unambiguous range extension and high resolution. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2023/01/09.

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