CN105785332B - 一种雷达抗干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷达抗干扰方法，所述方法包括以下步骤：产生伪随机数组，根据一定规则产生伪随机数组；设定调制时间，设定调制基准时间T；所述伪随机数组对基准时间T进行加权，加权产生伪随机时间，所述加权的伪随机时间为k1T、k2T、k3T…knT；信号调制，发射波分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位变化；选择伪随机数组加权的伪随机时间，作为当前干扰条件下的发射系统与接收系统的移相的时刻，对发射波进行相移后，将发射波与回波信号进行混频，对非同步干扰信号进行抑制。

Description

一种雷达抗干扰方法

技术领域

本发明涉及雷达，特别是一种雷达抗干扰方法。

背景技术

目前，雷达系统通过测量发射信号的回波延迟时间来获得目标的距离信息，通过测量回波的多普勒频率来获得目标相对于雷达的径向速度。测距和测速是雷达最基本的功能，其中FMCW(调频波)因其辐射功率小，测量精度高，设备相对简单而得到广泛的应用，但是采用单一波形FMCW的传统雷达检测技术容易受到同频干扰，造成距离模糊和速度模糊的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种雷达抗干扰方法，通过对雷达的发射波进行特定方式的调制、及接收系统同步解调，即可获得与传统雷达相同的目标探测效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供产生伪随机数组，根据一定规则产生伪随机数组；

设定调制时间，设定调制基准时间T；

所述伪随机数组对基准时间T进行加权，加权产生伪随机时间，所述加权的伪随机时间为k1T、k2T、k3T…knT；

信号调制，发射波分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位变化；

选择伪随机数组加权的伪随机时间，作为当前干扰条件下的发射系统与接收系统的移相的时刻，对发射波进行相移后，将发射波与回波信号进行混频，对非同步干扰信号进行抑制。

进一步地，所述雷达发射波为调频波。

更进一步地，所述伪随机数组加权系数k1+k2+k3+…+kn＝1。

更进一步地，所述抗干扰模式工作时，发射波分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位变化。

更进一步地，所述雷达发射波相位发生变化具体为：雷达发射系统与接收系统进行相移后发射波与回波相位发生变化。

更进一步地，所述雷达发射系统与接收系统相位保持同步变化。

更进一步地，所述抗干扰机理具体为：按照最优信干比原则，选择一组伪随机数组加权的伪随机时间进行相位变化。

更进一步地，所述最优信干比具体机理：信号功率比干扰功率最大。

更进一步地，所述信号为雷达的发射接收双程目标回波信号，干扰

信号为同一目标或不同目标的发射单程非本雷达信号。

更进一步地，所述产生伪随机数组的步骤之前，该方法还包括：监测出现同频干扰。

本发明的有益效果为：通过对雷达的发射波进行特定方式的调制，由于雷达发射波的调制时间是由伪随机数组加权基准时间确定的，调制后波形为非恒定时长的PSK波形，信号处理之后，有效滤除同频干扰。解决了现有技术中汽车雷达由于同频干扰，判断准确率较低的难题。

附图说明

图1为本发明雷达抗干扰方法的流程图；

图2为本发明BPSK调制示意图；

图3为本发明发射波变化框图；

图4为本发明另一种实施方式流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

本发明采用的发射波为FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)，即调频波。FMCW技术基本原理为，发射波为高频波，其频率随时间按照三角波规律变化。雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离。

请参阅图1，一种雷达抗干扰方法，包括以下步骤：

S10、产生伪随机数组，控制单元产生伪随机数组。由雷达控制器产生一组伪随机数组，伪随机数组在一个完整的FMCW频率时限内，雷达控制器产生一个由有限个数组成的数组，能够根据具体的应用场景选取不同的数组。伪随机数组由雷达控制器随机产生，但不限于此，在一些实施方式中，若干固定数量及结构的伪随机数组组成雷达数组数据库，在需要产生伪随机数组时，雷达控制器随机抽取存放在雷达数组数据库中的一个数组，该数组即为选定的伪随机数组。伪随机数组中的数并非毫无规律，伪随机数组中若干数的和为一，举例说明：伪随机数组中的数依次为：k1、k2、k3…kn，k1+k2+k3+…+kn＝1。

S11、设定调制时间，所述伪随机数组对时间单元进行加权，调制基准时间T，所述伪随机数组加权系数为k1、k2、k3…kn。

S12、将步骤S10中产生的伪随机数组如k1、k2、k3…kn对时间单元进行加权，所谓加权就是将伪随机数组中的数每一个都作为基准时间的系数，设定基准时间为T，则k1T、k2T、k3T…knT每一个加权系数与基准时间T之间的乘积所限定的时间，是调制波形发生变化的时刻。

S13、信号调制，雷达发射波相位分别在在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行变化。对雷达发射波进行调制，为使雷达发射波携带一定的识别信息，需要对雷达发射波进行调制。调制的具体方法为：雷达发射波在每一个加权系数与基准时间T之间的乘积所限定的时刻发生变化，发射波相位分别在在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行变化。举例说明：雷达发射波在k1T～k2T的时间段内保持并延续正弦波形，在k1T与k2T时刻雷达发射波发生变化；k1T～k2T的时间段内雷达发射波形与k1T变化后的波形保持同步。雷达发射波发生变化的时刻，在该时刻雷达发射波具有两个相反的起振方向。如图2所示，本实施方式中的调制方法实质为BPSK调制，BPSK(Binary Phase Shift Keying)-------二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后发射波与未调发射波同相；取码元为“0”时，调制后发射波与未调发射波反相；“1”和“0”时调制后发射波相位差180°信号调制，发射波在雷达发射系统与接收系统，相位分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位同步变化，即发射波在雷达发射系统与接收系统相位保持同步翻转。

S14、按照最优信干比原则，选择伪随机数组加权的伪随机时间，作为当前干扰条件下的发射/接收系统的移相时刻，使接收系统对非同步干扰信号进行有效抑制。发射波为调频波，具有特殊的频率特性，回波信号为雷达的发射接收双程目标回波信号，干扰信号为同一目标或不同目标的发射单程非本雷达信号。发射波与回波之间具有时间上的差异，选择伪随机数组加权的伪随机时间对发射波与接收波进行同步相移，相移后对发射波与回波进行混频合成，由于伪随机时间是对载波进行调制的时间，通过用伪随机时间进行相移后的回波与发射波之间的频率差在有效的带宽范围之内，即可认定该回波有效。如果相移后频率差不在有效的带宽范围之内的，即可认定该回波无效。但对于干扰而言，雷达的调相导致干扰信号与当前发射信号混频处后，由于干扰信号的分布存在以下情况：非恒定、超过中频带宽，因此，对于干信号相移后频率差肯定不在有效的带宽范围之内，利用这一特性能够有效实现雷达抗同频干扰。在一些实施方式中，发射/接收系统的移相时刻采用最优信干比原则，即在不同移相值下对应挑选一组信干比最大一组对应的移相值，作为当前干扰存在时的移相值。

如图4所示，作为步骤S13的另一种实施方案，在步骤S12完成后，定义不同波形代表的数值，雷达在调制过程中记录雷达发射波相位代表的发射波数组。经过调制之后的雷达发射波具有两个相反的起振方向。将这两个不同起振方向代表的波形分别定义为二进制数字中的“1”和“0”，雷达在调制过程中，记录一个完整FMCW三角波周期内雷达发射波相位所代表的二进制数组，该二进制数组称为发射波数组。

如图4所示，作为步骤S14的另一种实施方案，根据定义的波形所代表的数值，雷达对回波进行解调将所述回波译成回波数组，将所述回波数组与所述发射波数组进行比对，根据比对结果选择与发射波对应的回波信号。雷达将发射波发出后，经过极短的时间就能够接收到回波信号，此时如果汽车雷达收到同频干扰，会将相同频率的电磁波认为是回波，而错误的估计了回波到达的时间，而造成测速与测距不准确。为避免出现上述情况，雷达采用比对的方法排除噪声。由于发射波与回波之间具有固定时间差，需要将发射波进行相移，使其与回波同步，在发射波与回波同步后，对回波进行调制，将回波数组解调成回波数组，将该回波数组与发射波数组进行比对，根据比对结果，若比对结果回波数组与发射波数组完全一致，则认定回波为雷达发射波对应的回波。但不限于此，比对结果并不局限于完全一致，由于现实应用中环境较为复杂，使发射波数组与回波数组并不完全一致，只是在若干比对的数值对中由个别数值对不一致，但仍然能够认定该回波是雷达发射波的回波无误，故在一些实施方式中，回波数组与所述发射波数组进行比对时设有容错率，具体为设定比对不一致的数值对在整个比对数组中所占的比率，该比率为容错率的阈值，比对不一致的数值对在整个比对数组中所占的比率高于容错率的阈值时，则判定该回波数组无效。举例说明：设定回波数组与所述发射波数组进行比对时的容错率阈值为10％，即十对相互比对的数值对中，允许出现一对数值对比对不一致，比对结果中不一致的数值对所占的比例超过10％，则认定该回波信号不是雷达发射波相对应的回波信号，予以放弃。当发射波数组中的数较多时，将发射波数组与回波数组中所有数组进行比对时，由于数值对较多全部比对工作效率较低，此时，比对时截取回波数组与发射波数组中起始位置一致长度相同的两组比对数组进行比对。举例说明：0～k1T时间段内的有限个数组成比对数组，跟回波数组中相同时间段内的数组进行比对，而不需要将发射波数组与回波数组全部比对。采用这种局部比对的方法虽然提高了比对效率，但是也增大了误判的几率，为了兼顾效率与准确率，在一些实施方式中，截取发射波数组中不同时刻的几组比对数组，与回波数组中相同时间段内的几个数组进行比对，从而降低了误判的几率。

本实施方式中，如图3所示，使雷达发射波发生相位变化是通过：正弦波发生器和移相器进行的，具体为：当雷达发射波需要进行相位变化时，移相器控制正弦波发生器产生180°相移，即完成雷达发射波相位的变化。

本实施方式中在进行步骤S10之前，需要对同频干扰进行检测，本发明中的雷达具有两个工作模式，一种正常模式为：雷达发射的发射波为未调制的FMCW波形，另一种抗干扰模式为：雷达发射如上述具有抗干扰功能经调制后的FMCW波形。雷达由正常模式切换至抗干扰模式设有触发机制，该触发机制为雷达检测到存在同频干扰时，雷达工作模式由正常模式切换至抗干扰模式。

本实施方式中的雷达抗干扰方法，不局限于使用在车在雷达上，还能够使用在(不限于)：地面雷达、舰载雷达、航空雷达或卫星雷达。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种雷达抗干扰方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

产生伪随机数组，根据一定规则产生伪随机数组；

设定调制时间，设定调制基准时间T；

所述伪随机数组对基准时间T进行加权，加权产生伪随机时间，所述加权的伪随机时间为k1T、k2T、k3T…knT；

信号调制，发射波分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位变化；

选择伪随机数组加权的伪随机时间，作为当前干扰条件下的发射系统与接收系统的移相的时刻，对发射波进行相移后，将发射波与回波信号进行混频，对非同步干扰信号进行抑制。

2.根据权利要求1所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述雷达发射波为调频波。

3.根据权利要求2所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述伪随机数组加权系数k1+k2+k3+…+kn＝1。

4.根据权利要求3所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述抗干扰模式工作时，发射波分别在k1T、k2T、k3T…knT时刻进行相位变化。

5.根据权利要求4所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述雷达发射波相位发生变化具体为：雷达发射系统与接收系统进行相移后发射波与回波相位发生变化。

6.根据权利要求5所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述发射波在雷达发射系统与接收系统相位保持同步变化。

7.根据权利要求6所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述抗干扰机理具体为：按照最优信干比原则，选择一组伪随机数组加权的伪随机时间进行相位变化。

8.根据权利要求7所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述最优信干比具体机理：信号功率与干扰信号功率的比值最大。

9.根据权利要求8所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述信号为雷达的发射接收双程目标回波信号，干扰信号为同一目标或不同目标的发射单程非本雷达信号。

10.根据权利要求1～9任意一项所述雷达抗干扰方法，其特征在于，所述产生伪随机数组的步骤之前，该方法还包括：监测出现同频干扰。