CN102707266A - 一种具有抗干扰和多目标识别功能的雷达及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达及其检测方法，属于雷达通信技术领域和汽车电子领域。本发明的雷达装置结合其检测方法，不仅能测量目标的距离、相对速度，而且在复杂环境下，能够识别多个目标，消除虚假目标；特别是在探测范围内多部同频段同体制的雷达同时使用的情况下，能够抑制雷达之间的相互干扰，正确判断出真实目标。其中本发明的调制波形是由若干小周期TL的调制波形按照随机原则组合成一个大周期TB的重复波形，不同雷达在所述大周期内的调制波形被配置得不相同，使得其他雷达的干扰信号可在信号处理电路被分析出来，从而抑制干扰，消除由干扰而产生的错误检测。

Description

一种具有抗干扰和多目标识别功能的雷达及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达及其检测方法，属于雷达通信技术领域和汽车电子领域。

背景技术

雷达通过发射电磁波对目标进行照射，并接收其回波，根据回波和发射波之间的时间差(延时)、频率变化(多普勒频率)等获得目标的距离、相对速度等信息。然而，有多部雷达在探测范围内同时使用的场合，例如汽车防撞雷达或者汽车自适应巡航控制用的雷达，若它们使用的频段、采用的体制相同(如都是使用76GHz的FMCW雷达)，就会出现多部雷达共存之间的相互干扰问题，如果不在设备上或者计算方法上进行相应的处理，对它们进行辨别，就会得到错误的目标识别结果，产生虚警。因此，对于可能在探测范围内同时使用的同频段同体制的多部雷达，在设计时需要考虑如何抑制雷达之间的相互干扰，消除由此产生的错误目标判断。

针对这一问题，现有公开的技术方案主要有：

中国专利申请“雷达系统中检测干扰的方法和使用该方法的雷达”(公开号为101271157A)和“雷达系统中检测干扰的方法和利用该方法的雷达”(公开号为101271159A)的解决方案都是从接收端着手，分别从时域和频域的角度检测，用检测后计算得到的值与预先设定的阀值(或范围)进行大小比较，判断是否存在其它雷达发射的电磁波干扰，如果存在则校正。这种方法的直接优点是不需要改变原先雷达的结构，代价是增加了接收端信号处理算法的复杂度。再者，这种方法检测的准确程度取决于预先固定的阈值(或范围)，对于汽车行驶的复杂场合，特别是存在多个干扰或者目标的情况，该值(或范围)不具有自适应能力，容易受到混入的各种叠加噪声的影响，其鲁棒性还需要进一步验证。而且，由于需要多个周期才能做出判断，也延长了雷达预警前的时间，最终将影响防撞之前采取制动措施的宝贵时间。

在公开号为101089653A的中国专利申请“近程调频连续波FMCW雷达抗干扰方法”中，采用对不同的雷达分配不同的伪随机编码，用该伪随机编码调制三角形线性调频发射信号的起始频率的方法来抗干扰。这种方法能在一定程度上减少干扰，但本质上而言，当雷达发射信号的调频频率和带宽之和有重叠时，仍然存在雷达之间相互干扰的可能；而且，同时使用的随机分布的这种雷达的数量越多，发生相互干扰的概率越高。

在中国专利201259551Y的中公开了一种能够抗相互间干扰的汽车防撞雷达，发射端有两路毫米波随机二相码发生器，一路用(超)高速伪随机码调相来测距测速；另一路用幅度键控调相载频二次调制，由随机序列控制收/发开关，使收/发信号不重复的、极快的交叉变化，从而达到抗干扰的目的。该发明的整个系统过于复杂。

常用的LFMCW体制汽车防撞雷达还存在一个问题，就是多目标的识别比较困难。对于LFMCW体制汽车防撞雷达，通常是通过对三角形线性调频信号的上、下扫频的中频信号进行频谱分析，得到目标的距离和相对速度信息。当有多个(如N个)目标时，上下扫频的中频信号之间的配对组合是N²种，对应的会得到N²个目标，其中(N²-N)个是虚假目标。

现有的消除LFMCW体制虚假目标的方法通常有两种思路：一是改进波形设计。如“徐涛，金昶明，孙晓玮等.一种采用变周期调频连续波雷达的多目标识别方法[J].电子学报，2002(6)”等，这种变周期的方法将影响雷达检测距离的精度。第二种思路是用算法实现多目标的识别，如“史林，张琳.调频连续波雷达频谱配对信号处理方法[J].西安电子科技大学学报(自然科学版)，2003(4)”等。该频谱配对方法的缺点是算法需要计算上下扫频的中频信号幅度频谱的面积差向量，需要时间；而且算法性能不佳，存在配对错误的情形。而且，现有的这两种解决多目标识别问题的思路都不能同时解决该体制相同频段雷达之间的相互交叉干扰问题。

发明内容

本发明的目的是为解决多部同频段同体制的雷达使用时，相互干扰而产生错判的问题，提供一种具有抗相互干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达及其检测方法。

一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达，包括信号源、定向耦合器、发射天线、接收天线、混频器、滤波放大电路、模数转换模块(ADC)和信号处理电路。其连接关系为：信号源的输出与定向耦合器相连，定向耦合器的输出分别与发射天线和混频器相连，混频器的另一个输入为接收天线，混频器的输出与滤波放大电路连接，滤波放大电路的输出经ADC送至信号处理电路，信号处理电路与信号源互连。

所述信号源包括波形发生器和振荡器，其作用是产生毫米波雷达发射和混频用的调频信号，其中，波形发生器产生预先设计的调制波形，其输出与振荡器相连。振荡器产生毫米波信号，调制波形发生器所产生波形。所述波形发生器产生预先设计的调制波形以一个大周期T_B重复，所述大周期T_B由若干小周期T_L按照随机原则组合而成，每一个所述小周期包含三段波形，分别为上扫频阶段、恒定频率阶段和下扫频阶段。

所述定向耦合器将信号源的振荡器产生的调频信号分成两部分，一部分经发射天线发射出去，另一部分作为本振信号送入混频器，与接收天线接收到的回波信号进行混频。

所述滤波放大电路先滤除混频器输出的混频信号中的高频部分以及噪声，得到中频信号，再进行放大处理。所述中频信号包含与调制信号对应的小周期。

所述ADC将滤波放大后的模拟信号转换成数字信号，以便信号处理电路进行分析处理。

所述信号处理电路对数字化后的中频信号的频率特性进行分析处理，计算出雷达探测目标的距离、相对速度参数；同时，控制信号源的输出达到预先设计的指标。所述信号处理电路包含对ADC输出的中频信号进行频谱分析和相位差分析的装置。相位差分析装置通过分析中频信号的两个相邻小周期的恒定频率阶段的复序列频谱，得到同一雷达探测目标在两个恒定频率的相位差

上述一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达工作在毫米波频段。

基于上述一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达的检测方法，具体实现过程为：

步骤1，信号源的波形发生器产生由若干小周期T_L按照随机原则组合而成的大周期T_B重复的调制波形，每一小周期的三段分别是：从起始频率f₀经调谐上升至频率f_j的上扫频阶段、恒定频率f_j阶段以及从频率f_j经调谐下降至起始频率f₀的下扫频阶段，所述每一大周期内的恒定频率f_j在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化的。

所述调制波形经振荡器产生的毫米波信号调制、定向耦合器隔离后，输出为发射信号。

步骤2，步骤1产生的发射信号经发射天线以电磁波方式辐射出去，当遇到障碍物时，一部分电磁波反射回来，回波信号被接收天线截获转换为电信号。所述回波信号的每一小周期包括与发射信号对应的上(或下)扫频阶段、恒定频率阶段。

步骤3，步骤2的电信号经过混频器与来自定向耦合器的本振信号混频后，得到包含前方车辆距离、相对速度等信息的中频信号，该中频信号包含与回波信号以及发射信号对应的三段。

步骤4，中频信号经滤波放大电路和ADC进行滤波、放大、模数转换后，提供给信号处理电路，信号处理电路的频谱分析装置分析步骤3所述中频信号频谱的幅度，得到第i个大周期的第j和j+1个小周期的中频信号的频率绝对值，分别表示为：上扫频阶段f_ij+和f_i(j+1)+、恒定频率阶段f_ij2和f_i(j+1)2、下扫频阶段f_ij-和f_i(j+1)-，信号处理电路的相位差分析装置分析步骤3所述中频信号在恒定频率阶段频谱中对应峰值处的相位差，得到第i个大周期的第j和j+1个小周期的在恒定频率阶段的相位差

当存在N个目标时(N≥2)，上述f_ij+、f_ij2、f_ij-、f_i(j+1)+、f_i(j+1)2、f_i(j+1)-、

分别有N个(两个小周期内目标数可以不同，不影响分析)。

步骤5，分析处理步骤4的数据，得到检测目标的距离R和相对速度v，从而剔除虚假目标。具体过程如下：

(a)用N个f_ij+和N个f_ij-计算第i个大周期的第j个小周期的所有可能的N²个目标距离R和相对速度v组合，公式为：

$\left\{\begin{array}{c}R=\frac{(f_{\mathrm{ij}-}+f_{\mathrm{ij}+})\mathrm{Tc}}{{4W}_{\mathrm{ij}}}\\ v=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}(f_{\mathrm{ij}-}-f_{\mathrm{ij}+})}{4}\end{array}\right.$

其中，c是光速，T是上/下扫频周期，W_ij、λ_ij分别是第i个大周期的第j个小周期调频信号扫频带宽和载波波长。对于先上扫频阶段，再恒定频率阶段、最后下扫频阶段的情况，λ_ij为：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}=\frac{c}{f_0+W_{\mathrm{ij}}/2}$

(b)用N个f_ij2计算第i个大周期的第j个小周期的目标相对速度v′，公式为：

$v^{\′}=\frac{{\mathrm{cf}}_{\mathrm{ij}2}}{2(f_0+W_{\mathrm{ij}})}$

(c)第j个小周期的初步判定。如果步骤(b)得到的v′与(a)得到的R、v组合中v的结果不在给定的误差范围内，则判定该R、v组合为虚假目标；剩余的结果初步判定为第j个小周期的真实目标。

(d)用N个f_i(j+1)+和N个f_i(j+1)-计算第i个大周期的第j+1个小周期的所有可能的N²个目标距离R和相对速度v，公式与步骤(a)相同。

(e)用N个f_i(j+1)2计算第i个大周期的第j+1个小周期的目标相对速度v′，公式与步骤(b)相同。

(f)第j+1个小周期的初步判定。如果(e)中计算的v′的结果与(d)计算的R、v组合中v的结果不在给定的误差范围内，则判定为虚假目标；剩余的结果初步判定为第j+1个小周期的真实目标。

(g)用N个

计算目标的距离R′，公式为：

如果(g)中计算的R′的结果与(f)计算的R、v组合中R的结果不在给定的误差范围内，则判定为由其他雷达所引起的错误干扰目标，予以删除；剩余的结果初步判定为在第i个大周期的第j+1个小周期的真实目标。

(h)最后结果的判定。如果代表某一目标的R、v组合在给定的误差范围内同时在以上(c)、(f)和(g)的结果中出现，则判定为真实目标，仅在上一个小周期出现而在本小周期没有出现的则判定为虚假目标予以删除。仅在本小周期出现而没在上一小周期出现的则保留结果，以备与下一小周期的结果进行比较。

对于第i个大周期的最后一个小周期，则与第i+1大周期的第一个小周期的检测结果相比较。

作为本检测方法适用的另一种情况，步骤1中所述调制波形的每一小周期的三段分别是：从起始频率f₀经调谐下降至频率f_j的下扫频阶段、恒定频率阶段以及从频率f_j经调谐上升至频率f₀的上扫频阶段，所述恒定频率f_j在每一大周期内是在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化。在此情况下，步骤5(a)中的

步骤5(b)中的

其余步骤的方法不变。

有益效果

本发明的雷达装置结合其检测方法，不仅能测量目标的距离、相对速度，而且在复杂环境下，能够识别多个目标，消除虚假目标；特别是在探测范围内多部同频段同体制的雷达同时使用的情况下，能够抑制雷达之间的相互干扰，正确判断出真实目标。

本发明的调制波形是由若干小周期T_L的调制波形按照随机原则组合成一个大周期T_B的重复波形，不同雷达在所述大周期内的调制波形被配置得不相同，恒定频率在设计带宽范围内随机变化(目的是使相邻小周期最后的中频不同，以检测多目标，去虚假目标)。小周期随机组合成大周期(目的是不同雷达大周期不同，去其他雷达干扰)。这样其他雷达的干扰信号可在信号处理电路被分析出来，从而抑制干扰，消除由干扰而产生的错误检测。

附图说明

图1是具体实施方式中多部汽车雷达共存的情况示意图；

图2(a)是实施例中三角波线性调频连续波雷达的发射信号、回波信号的时间-瞬时频率关系图；

图2(b)是实施例中三角波线性调频连续波雷达中频信号的时间-瞬时频率关系图；

图3是本发明“一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达”的系统结构图；

图4(a)是实施例1中的雷达波形发生器产生的调制波形及回波信号图；

图4(b)是实施例1中的雷达波形发生器产生的中频信号图；

图5是实施例1中的雷达波形发生器产生的调制波形在大周期内的示意图；

图6(a)是实施例2中的雷达波形发生器产生的调制波形及回波信号；

图6(b)是实施例2中的雷达波形发生器产生的中频信号图；

图7是实施例2中的雷达波形发生器产生的调制波形在大周期内的示意图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是多部汽车雷达共存的情况示意图。此时，本车和另外两辆其他车都安装有使用频段、采用体制相同的雷达。则本车雷达检测接收到的信号可能包括三个：①目标车反射本车雷达的回波，此为有用的待测信号，含有目标车的距离、速度等信息；②其他雷达直接发射的电磁波；③其他车反射的由其他雷达所发射的电磁波。后面两种电磁波信号属于雷达之间的相互干扰，需要采取措施消除由此产生的错误目标判断。

图2(a)是三角波线性调频连续波雷达的发射信号、回波信号的时间-瞬时频率关系图。图2(b)是三角波线性调频连续波雷达遇到运动目标产生回波的中频信号的时间-瞬时频率关系图。图中：④是雷达发射信号的瞬时频率；⑤是运动目标的回波信号；⑥是静止目标的回波信号。这里所说的“运动目标”和“静止目标”都是相对雷达而言。τ是目标回波的延时，f_s是静止目标的回波信号的中频频率，f₊、f_-分别是运动目标的回波在上扫频和下扫频的中频频率(取正值)，T是上/下扫频周期，f_d是运动目标引起的多普勒频率。W是线性调频的扫频带宽，f₀是线性调频的起始频率，则线性调频的中心频率(载波)对应的波长为

$\mathrm{\λ}=\frac{c}{f_0+W/2}.$

由图可得：

f_s＝f_--f_d＝f₊+f_d。所以有：

假设回波信号是由一个距离为R、相对速度为v的目标引起，则R＝τc/2，

其中c为光速。所以：

$\left\{\begin{array}{c}R=\mathrm{\τc}/2=\frac{f_s\mathrm{Tc}}{2W}=\frac{(f_{-}+f_{+})\mathrm{Tc}}{4W}\\ v=\frac{\mathrm{\λ}{f}_d}{2}=\frac{\mathrm{\λ}(f_{-}-f_{+})}{4}\end{array}\right.---\left(1\right)$

由于f₀、W、T是设计时预先确定的参数，为已知量。这样，一旦计算出回波信号的中频频率f₊、f_-，就可以得出目标的距离R和相对速度v。但是，如果有多个目标，假设有N个目标，则N个上扫频的中频f₊和N个下扫频的中频f_-可以有N²种组合方式，根据上面的公式，相应的会得到N²个目标，其中N²-N个是虚假目标，这会带来非常高的虚警率。因而要使汽车防撞雷达能够正确识别多个目标，必须能消除虚假目标。

图3是本发明采用的系统结构图，包括信号源31、定向耦合器32、发射天线33、接收天线34、混频器35、滤波放大电路36、ADC37和信号处理电路38。信号源31产生毫米波雷达发射和混频用的经过改进的线性调频信号，包括波形发生器311和振荡器312。其中，波形发生器311产生调制波形，振荡器312产生毫米波信号，该毫米波信号受波形发生器311所产生波形的调制。信号源31产生的调频信号经过定向耦合器32被分成两部分，一部分经发射天线33以电磁波方式发射出去，另一部分作为本振信号在混频器35与接收天线34接收到的回波信号进行混频。滤波放大电路36先滤除混频器35混频之后的信号中的高频部分以及噪声，得到中频信号，再进行放大处理。滤波放大后的模拟信号经ADC37转换成数字信号，以便信号处理电路38进行分析处理。最后，信号处理电路38用来分析处理数字化后的中频信号的频率特性，计算出雷达探测目标的距离、相对速度、方位角等参数；同时，控制信号源31的输出达到预先设计的指标。

实施例1

图4(a)是实施例1中的雷达波形发生器产生的调制波形及回波信号图，横坐标为时间，纵坐标为瞬时频率。调制波形的每一小周期包含的三段，这三段分别是：从起始频率f₀经调谐上升至频率f_j的上扫频阶段AB、恒定频率阶段BC以及从频率f_j经调谐下降至频率f₀的下扫频阶段CD。所述恒定频率f_j在每一大周期内是在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化的。如果一个大周期内有M个小周期，则j＝1，2，L，M。对于该实施例而言，即调频带宽W₁，W₂，L，W_M是随机变化的。当发射的电磁波遇到一个距离为R、速度为v的目标时，其回波信号是发射信号的延时，对应的每一小周期也包含三段：上扫频阶段A₁B₁，恒定频率阶段B₁C₁和下扫频阶段C₁D₁，各个阶段对应的时间分别为T₁、T₂、T_L。回波信号经过混频、滤波、放大后得到中频信号|f_IF(t)|。图4(b)是实施例1中的雷达波形发生器产生的中频信号，横坐标为时间，纵坐标为瞬时频率。图4(b)中，中频信号延时τ很小，ADC采样时不采这部分数据，分析时可以忽略。这样，中频信号也对应的包含三段，分别是f_i1+、f_i12、f_i1-。由于调频载波(f₀+W₁)远大于调频带宽W₁，可以认为f_i12就是该目标的多普勒频率f_d，由可计算出该目标的相对速度。当有多个目标时，假设有N个目标，根据N个f_i1+和N个f_i1-的N²个组合和计算式(1)(这里的f_i1+和f_i1-分别是式中的f₊和f_-)得出N²个可能目标的R、v组合，再由N个f_i12可以计算出N个真实目标的相对速度，这样，一部分速度不是这N个值(可以有一定的误差浮动范围)的虚假目标将被剔除。尽管可能还存在部分虚假目标，但在下一个小周期将会再一次更严格地筛查删除。由于每个小周期延续的时间非常短暂，目标的距离和速度不可能发生大的跳变。而且因为下一小周期里扫频带宽的改变，中频信号f_i2+和f_i2-将随之改变，用同样的方法计算出目标的距离和速度组合，在误差许可的范围内，在该小周期和上一小周期都出现的距离和速度组合即可认为是真实目标的距离和速度，仅在上一个小周期里出现的目标判定为虚假目标，仅在本小周期出现而没在上一小周期出现的则保留结果，以备与下一小周期的结果进行比较。当然，如果从本大周期的最后一个小周期转换到下一个大周期的第一个小周期，也是比较这相邻两个小周期的检测结果。

另外，由于调频载波(f₀+W₁)、(f₀+W₂)远大于相邻调频带宽之差(W₁-W₂)，所以可以认为f_i12＝f_i22＝f_d。每一个目标对应中频信号频谱的一个峰值，而且每一个目标相应的可以从f_i12和f_i22中解调出两个几乎同频但相位不同的信号，分析这两个信号的复序列频谱可以得到他们的相位差再由下式计算得到该目标的距离。

因为每一部雷达在一个大周期内的恒定频率是随机变化的，所以在一个大周期内，两部雷达调制波形不相同，相邻小周期的调频带宽差(W₁-W₂)至少有一个不相同，故可以通过距离的计算进一步剔除其他雷达的干扰所造成的虚假目标。具体而言，在前面初步判定基础上，对每一个目标再在误差许可的范围内，验证距离，如果距离相同，则确认为真实目标，否则，判定为由其他雷达的干扰所造成的虚假目标。

图5是实施例1中的雷达波形发生器产生的调制波形在大周期内的示意图。f₀是线性调频的起始频率，在第一个大周期内，瞬时频率先从f₀经上扫频阶段到恒定频率经过恒定频率阶段后，再从

经下扫频阶段到f₀，完成一个小周期的过程。假设一个大周期内有M个小周期，则后面的小周期的恒定频率依次为而下一个大周期的调制波形则重复第一个大周期的调制波形。为了区分，图中将其第二个大周期的恒定频率的上标记为“2”，依次为

不同雷达在其大周期内的调制波形按照随机原则被设置得不相同。这样，其他雷达的干扰信号可以在信号处理电路38被分析出来，从而消除或抑制干扰。同时，同一部雷达在所述小周期内的调制波形按照随机原则被设置得不相同，这样，多个目标的中频信号在不同的小周期会不相同，通过在信号处理电路38进行分析，从而剔除虚假目标。

实施例2

图6(a)是实施例2中的雷达波形发生器产生的调制波形及回波信号，横坐标为时间，纵坐标为瞬时频率。调制波形的每一小周期包含的三段，这三段分别是：从起始频率f₀经调谐下降至频率f_j的下扫频阶段AB、恒定频率阶段BC以及从频率f_j经调谐上升至频率f₀的上扫频阶段CD。所述恒定频率f_i在每一大周期内是在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化的。如果一个大周期内有M个小周期，则j＝1，2，L，M。对于该实施例而言，即调频带宽W₁，W₂，L，W_M是随机变化的。回波信号经过混频、滤波、放大后得到中频信号|f_IF(t)|，如图6(b)所示，图6(b)是本发明及实施例2中的雷达波形发生器产生的中频信号图，，横坐标为时间，纵坐标为瞬时频率。同样的，中频信号也对应的包含三段，第一个小周期分别是f_i1-、f_i12、f_i1+，第二个小周期分别是f_i2-、f_i22、f_i2+。首先，根据f_i1-、f_i1+和计算式(1)(这里的f_i1+和f_i1-分别是式中的f₊和f_-)得出所有可能目标的R、v组合，再由f_i12及

可计算出真实目标的相对速度，剔除一部分虚假目标。再在第二个小周期用相同的方法计算目标的R、v组合。比较相邻小周期计算所得目标的R、v组合，在误差许可的范围内，在该小周期和上一小周期都出现的距离和速度组合即可认为是真实目标的距离和速度，仅在上一个小周期里出现的目标判定为虚假目标，仅在本小周期出现而没在上一小周期出现的则保留结果，以备与下一小周期的结果进行比较。当然，如果从本大周期的最后一个小周期转换到下一个大周期的第一个小周期，也是比较这相邻两个小周期的检测结果。最后，分析每一个目标的f_i12和f_i22的复序列频谱，计算其相位差

通过式(2)验证每一目标的距离，在误差许可的范围内，如果距离相同，则确认为真实目标，否则，判定为由其他雷达的干扰所造成的虚假目标。

图7是本发明及实施例2中的雷达波形发生器产生的调制波形在大周期内的示意图。f₀是线性调频的起始频率，在第一个大周期内，瞬时频率先从f₀经下扫频阶段到恒定频率

经过恒定频率阶段后，再从经上扫频阶段到f₀，完成一个小周期的过程。假设一个大周期内有M个小周期，则后面的小周期的恒定频率依次为

而下一个大周期的调制波形则重复第一个大周期的调制波形。为了区分，图中将其第二个大周期的恒定频率的上标记为“2”，依次为

在给定工作带宽范围内，恒定频率f_j的选择，只需满足相邻两者之差使得雷达探测性能指标大于所要求的最大无模糊距离即可，如要获得150m的最大无模糊距离，则相邻两恒定频率之差

这样，依照本发明，仅M个小周期的不同组合就可以有M！种不同方式，即是说可以为M！个雷达配置不同的调制波形。这是一个非常巨大的数量，如当M＝32时，可以有2.63×10³⁵种不同组合。这还没有考虑恒定频率f_j的不同选择。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达，其特征在于：包括信号源、定向耦合器、发射天线、接收天线、混频器、滤波放大电路、模数转换模块和信号处理电路；其连接关系为：信号源的输出与定向耦合器相连，定向耦合器的输出分别与发射天线和混频器相连，混频器的另一个输入为接收天线，混频器的输出与滤波放大电路连接，滤波放大电路的输出经模数转换模块送至信号处理电路，信号处理电路与信号源互连；

所述信号源包括波形发生器和振荡器；波形发生器产生预先设计的调制波形，其输出与振荡器相连；振荡器产生毫米波信号，调制波形发生器所产生波形；所述波形发生器产生预先设计的调制波形以一个大周期T_B重复，所述大周期T_B由若干小周期T_L按照随机原则组合而成，每一个所述小周期包含三段波形，分别为上扫频阶段、恒定频率阶段和下扫频阶段；

所述定向耦合器将信号源的振荡器产生的调频信号分成两部分，一部分经发射天线发射出去，另一部分作为本振信号送入混频器，与接收天线接收到的回波信号进行混频；

所述滤波放大电路先滤除混频器输出的混频信号中的高频部分以及噪声，得到中频信号，再进行放大处理；所述中频信号包含与调制信号对应的小周期；

所述信号处理电路包含对模数转换模块输出的中频信号进行频谱分析和相位差分析的装置。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达，其特征在于：工作在毫米波频段。

3.基于权利要求1所述的一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，信号源的波形发生器产生由若干小周期T_L按照随机原则组合而成的大周期T_B重复的调制波形，每一小周期的三段分别是：从起始频率f₀经调谐上升至频率f_j的上扫频阶段、恒定频率f_j阶段以及从频率f_j经调谐下降至起始频率f₀的下扫频阶段，所述每一大周期内的恒定频率f_j在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化；

所述调制波形经振荡器产生的毫米波信号调制、定向耦合器隔离后，输出为发射信号；

步骤2，步骤1产生的发射信号经发射天线以电磁波方式辐射出去，当遇到障碍物时，一部分电磁波反射回来，回波信号被接收天线截获转换为电信号；所述回波信号的每一小周期包括与发射信号对应的上或下扫频阶段、恒定频率阶段；

步骤3，步骤2的电信号经过混频器与来自定向耦合器的本振信号混频后，得到包含前方车辆距离、相对速度等信息的中频信号，该中频信号包含与回波信号以及发射信号对应的三段；

步骤4，中频信号经滤波放大电路和模数转换模块进行滤波、放大、模数转换后，提供给信号处理电路，信号处理电路的频谱分析装置分析步骤3所述中频信号频谱的幅度，得到第i个大周期的第j和j+1个小周期的中频信号的频率绝对值，分别表示为：上扫频阶段f_ij+和f_i(j+1)+、恒定频率阶段f_ij2和f_i(j+1)2、下扫频阶段f_ij-和f_i(j+1)-，信号处理电路的相位差分析装置分析步骤3所述中频信号在恒定频率阶段频谱中对应峰值处的相位差，得到第i个大周期的第j和j+1个小周期的在恒定频率阶段的相位差

当存在N≥2个目标时，上述f_ij+、f_ij2、f_ij-、f_i(j+1)+、f_i(j+1)2、f_i(j+1)-、

分别有N个；

步骤5，分析处理步骤4的数据，得到检测目标的距离R和相对速度v，从而剔除虚假目标；具体过程如下：

(a)用N个f_ij+和N个f_ij-计算第i个大周期的第j个小周期的所有可能的N²个目标距离R和相对速度v组合，公式为：

$\left\{\begin{array}{c}R=\frac{(f_{\mathrm{ij}-}+f_{\mathrm{ij}+})\mathrm{Tc}}{{4W}_{\mathrm{ij}}}\\ v=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}(f_{\mathrm{ij}-}-f_{\mathrm{ij}+})}{4}\end{array}\right.$

其中，c是光速，T是上/下扫频周期，W_ij、λ_ij分别是第i个大周期的第j个小周期调频信号扫频带宽和载波波长；对于先上扫频阶段，再恒定频率阶段、最后下扫频阶段的情况，λ_ij为：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}=\frac{c}{f_0+W_{\mathrm{ij}}/2}$

(b)用N个f_ij2计算第i个大周期的第j个小周期的目标相对速度v′，公式为：

$v^{\′}=\frac{{\mathrm{cf}}_{\mathrm{ij}2}}{2(f_0+W_{\mathrm{ij}})}$

(c)第j个小周期的初步判定；如果步骤(b)得到的v′与(a)得到的R、v组合中v的结果不在给定的误差范围内，则判定该R、v组合为虚假目标；剩余的结果初步判定为第j个小周期的真实目标；

(d)用N个f_i(j+1)+和N个f_i(j+1)-计算第i个大周期的第j+1个小周期的所有可能的N²个目标距离R和相对速度v，公式与步骤(a)相同；

(e)用N个f_i(j+1)2计算第i个大周期的第j+1个小周期的目标相对速度v′，公式与步骤(b)相同；

(f)第j+1个小周期的初步判定；如果(e)中计算的v′的结果与(d)计算的R、v组合中v的结果不在给定的误差范围内，则判定为虚假目标；剩余的结果初步判定为第j+1个小周期的真实目标；

(g)用N个

计算目标的距离R′，公式为：

如果(g)中计算的R′的结果与(f)计算的R、v组合中R的结果不在给定的误差范围内，则判定为由其他雷达所引起的错误干扰目标，予以删除；剩余的结果初步判定为在第i个大周期的第j+1个小周期的真实目标；

(h)最后结果的判定；如果代表某一目标的R、v组合在给定的误差范围内同时在以上(c)、(f)和(g)的结果中出现，则判定为真实目标，仅在上一个小周期出现而在本小周期没有出现的则判定为虚假目标予以删除；仅在本小周期出现而没在上一小周期出现的则保留结果，以备与下一小周期的结果进行比较。

4.根据权利要求3所述的一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达的检测方法，其特征在于：第i个大周期的最后一个小周期，与第i+1个大周期的第一个小周期的检测结果相比较。

5.根据权利要求3所述的一种具有抗干扰和多目标识别功能的汽车防撞雷达的检测方法，其特征在于：作为本检测方法适用的另一种情况，步骤1中所述调制波形的每一小周期的三段分别是：从起始频率f₀经调谐下降至频率f_j的下扫频阶段、恒定频率阶段以及从频率f_j经调谐上升至频率f₀的上扫频阶段，所述恒定频率f_j在每一大周期内是在预先给定的设计工作带宽范围内随机变化；在此情况下，步骤5(a)中的

步骤5(b)中的

其余步骤的方法不变。

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