近两年来媒体报道似乎给公众传递一种讯息：调频连续波（FMCW）激光雷达（LiDAR）优于飞行时间法（ToF）激光雷达，是未来激光雷达的终极技术路线。
本文对当前业界关于ToF系统与FMCW系统的主张进行了详细的技术比较。希望这有助于从业者理解激光雷达系统的取舍，从而激发更有利的知情讨论、竞争，最终促进应用于自动驾驶的ToF激光雷达和FMCW激光雷达的共同进步。
主张1：FMCW是一项（全新的）革命性技术
这不是事实。
事实恰恰相反，FMCW激光雷达已经存在了很长时间，它起源于二十世纪六十年代麻省理工学院林肯实验室，也就是在激光器发明七年后诞生。不幸的是，多年来我们从FMCW技术中学到的许多经验教训却未被应用于公共领域，早已被人们遗忘。近年来看到的变化就是长相干长度激光器的使用普及率提高。从理论上讲，它可以提供极高的信号增益，合理地激发人们对既有技术的兴趣，但是要使这种激光雷达适用于自动驾驶汽车，仍然必须解决一些过去就已有定论的“病根”。如果无法解决，那么声称“全新”FMCW激光雷达能收集到远距离、小尺寸物体的数据信息并经济有效地解决汽车行业面临的挑战，这种说法将被证实是不正确的。
主张2：FMCW激光雷达能更快地探测/跟踪更远距离的目标
未经证实。
ToF激光雷达可以提供非常高的激光发射频率（shot rate），以AEye公司的ToF系统为例，每秒可发射几百万次，扫描速度快，返回速度更快，感兴趣区域（ROI）密度高。与其它激光雷达系统相比，效率提高2~4倍。相比之下，许多低复杂度的激光雷达每秒只能发射数万到数十万次（慢50倍）。因此，从本质上讲，我们是将纳秒级停留时间（dwell time）、高重复率与数十微秒级停留时间和低重复率（每对激光器/接收端）进行比较。
激光发射频率会严重影响激光雷达对远距离物体的探测、采集（分类）和跟踪，这是因为更高的激光发射频率（空间和/或时间）可提供更多信息，从而更快地探测到物体，并更好地过滤噪声。AEye曾展示了一种能够对低反射率物体进行多点探测的系统，对象包括：200米以外小型物体和行人、300米以外的车辆和1000米内的3级卡车。这充分证明了ToF技术的测距能力。实际上，几乎所有的激光测距仪都利用ToF技术而非FMCW技术进行距离测量（例如Voxtel公司提供的测距仪，一些产品具有超过10千米的最大探测距离）。尽管最近有文章声称FMCW技术的探测距离更远，但我们还没有看到可以与先进ToF系统探测距离相当的FMCW系统。
主张3：FMCW更准确有效地提供速度和距离信息
这是误导。
ToF激光雷达确实需要多次发射激光以确定目标物体的速度。与FMCW激光雷达所称的单次激光发射相比，这似乎是额外的“开销”。更重要的是，并非所有速度测量意义都是相同的。尽管两辆汽车正面行驶时的径向速度是非常重要的（原因之一：激光雷达对最大探测距离参数的要求是越大越好），其实横向速度也很重要，因为横向速度引起的紧急情况占90%以上。闯红灯的汽车、转向的车辆、闯入街道的行人，都需要横向速度才能做出规避危险的决策。FMCW激光雷达不能一次性同时测量横向速度，在横向速度测量方面要超越ToF激光雷达并不容易。
假设有一辆汽车以30~40米/秒的速度行驶时被激光探测到。如果在短时间内第二次发射激光，例如在第一次发射后50微秒，则目标在这个时间间隔内仅移动了约1.75毫米。为了建立具有统计学意义的速度，目标应该移动至少2厘米，大约需要500微秒，同时需要足够的信噪比（SNR）才能对距离样本进行插值。通过第二次测量，在与帧速率相比可忽略的时间范围内建立统计显著的距离和速度。以AEye开发的激光扫描仪为例，500微秒并不是专用于速度估算，可以在此时间段内向目标多次发射激光。在对原始目标反馈高置信度速度测量值之前，可以巧妙地利用时间查看其它区域或目标。而FMCW激光雷达在其整个停留时间内都只能专用于速度测量，成为这个测量项的“俘虏”。
要解决上述问题，FMCW激光雷达通常至少需要两次激光频率扫描（向上、向下）以实现明确探测，向下扫描可以解决“距离+多普勒频移”组合引起的模糊问题。这使每次激光发射所需的停留时间增加了一倍，超出了上一段文字描述的时间。目标在10微秒的位移量通常仅为0.5毫米。这种位移水平处于难以将振动与实际线性运动区别。同样，谈及横向速度，FMCW激光雷达系统根本不能像ToF激光雷达系统那样不进行多位置估算就做到立即探测横向速度，但又需要较长的停留时间。
在一种极端的ToF激光雷达系统示例中，AEye演示了探测1千米处的物体。即使需要连续发射两次才能获得1千米处物体的速度，也明显看出在常见20Hz帧频和典型车速的情况下，表现优于对100米处物体一次发射的效果。
主张4：FMCW技术干扰较少
