CN109856600A - 一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法，包括如下步骤：(S1)根据雷达发射信号生成一组伪随机二相码，并对其中每个周期的相位进行二相编码；(S2)利用发射调制规则对雷达接收信号进行解调；(S3)将解调的结果进行二维FFT处理；(S4)根据二维FFT处理结果进行CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除。本发明解决了雷达间相互干扰时会引起目标误判的问题，提高了毫米波防撞雷达在复杂环境下的实用性与精准度。本发明占用系统资源少，方法灵活，且易于实现，还为以后系统升级以及扩展应用提供了支撑，具有很强的实用价值和推广价值。

Description

一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体地说，是涉及一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法。

背景技术

汽车自动驾驶技术是21世纪汽车技术发展趋势，预计2030年将实现25％的道路车辆自动驾驶，自动驾驶技术由人工智能、视觉计算、雷达、监控装置、GPS等系统技术融合而成，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆，其中，最首要的就是主动安全防撞功能实现。在自动驾驶汽车技术演进过程中，最先产业化实现的就是汽车主动安全防撞预警与制动，当前各类辅助驾驶、无人驾驶解决方案中基本采用多传感器融合的解决方案，但无论哪种方案，毫米波防撞雷达都具有重要地位。

目前最被业内认同的就是视频分辨和77GHz车载毫米波防撞雷达融合实现主动安全防碰撞功能，因为视频分辨功能受雨雾天气、眩光、夜间等低可视能见度影响不能实现全天候作业，故高精度、高性价比的毫米波雷达成为当前实现主动安全防撞的必须措施。当前市面上的雷达多种多样，按照雷达频率区分有短波雷达、超短波雷达、微波雷达、毫米波雷达等；按照功能分有制导雷达、预警雷达、搜索雷达、气象雷达等；按照安装平台区分有机载雷达、弹载雷达、星载雷达、车载雷达、舰载雷达等。所有的雷达，更多的关心雷达本身的抗干扰问题，不会去关心雷达干扰别人的问题，只有汽车防撞雷达会关心雷达对雷达的干扰问题，因为只有汽车防撞雷达是各型雷达中安装量最大，使用面最广，覆盖人群最多的雷达，最有可能相互干扰的雷达。

随着77GHz毫米波汽车防撞雷达的大范围使用，随之而来就是雷达间相互干扰问题。如图2所示，当前主流雷达探测广角为30度-40度，探测距离160米-200米，在相对而行的车道上雷达将会出现互相干扰情形，雷达间相互干扰时会引起目标误判，导致车辆采取错误的刹车动作，如果问题解决不好将会对社会公共安全带来巨大的威胁，涉及到民生安全的问题，都不是小问题，必须予以重视。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法，解决了雷达之间相互干扰时会引起目标误判的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法，包括如下步骤：

(S1)根据雷达发射信号生成一组伪随机二相码，并对其中每个周期的相位进行二相编码；

(S2)利用发射调制规则对雷达接收信号进行解调；

(S3)将解调的结果进行二维FFT处理；

(S4)根据二维FFT处理结果进行CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除。

进一步地，所述(S1)中对其中每个周期的相位进行二相编码，其具体为对其中每个Chirp周期进行0/π调制。

再进一步地，所述(S2)中的发射调制规则，其具体为：

设置调制相位为0的周期，其发射信号表示为：

设置调制相位为π的周期，其发射信号表示为：

其中，f₀为射频频率，t为时间，B为射频调制带宽，T为调制周期。

再进一步地，所述(S2)利用发射的调制规则进行解调，包括如下步骤：

(a1)通过伪随机二相码对雷达发射信号进行调制后，得到与雷达接收机中的本振信号相位一致的雷达chirp回波信号以及相位不一致的干扰信号；

(a2)将所述雷达chirp回波信号与雷达接收机中的本振信号进行相位一致的零中频变频；

(a3)将所述干扰信号与雷达接收机中的本振信号进行相位不一致的零中频变频。

再进一步地，所述(S3)中的二维FFT处理，包括如下步骤：

(b1)将M个chirp周期中的每个chirp周期对应的中频信号进行N点AD采样，其中，M为chirp周期个数，N为回波信号点数；

(b2)将N点的AD采样结果进行FFT处理，得到N点的一维FFT处理结果；

(b3)根据得到的一维FFT处理结果对M个chirp周期进行FFT处理，以实现二维FFT处理。

再进一步地，所述(S4)中的CFAR检测处理，包括如下步骤：

(c1)根据二维FFT处理结果，在被检测单元周围设置2个参考单元；

(c2)通过2个参考单元确定杂波及背景强度；

(c3)设置与杂波及背景强度相关的自适应门限U₀；

(c4)将被检测单元与自适应门限U₀进行幅值比较，并根据比较结果判断被检测单元是否为目标信号，若是则结束CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，反之返回步骤(c1)。

再进一步地，所述(c4)中的进行幅值比较的具体方法为：判断被检测单元是否大于自适应门限U₀，若是则为目标信号，结束CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，反之返回步骤(c1)。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过采用射频编码的方式进行抗干扰，解决了雷达间相互干扰时会引起目标误判的问题，提高了毫米波防撞雷达在复杂环境下的实用性及精准度，且占用系统资源少，易于实现，还可为以后系统升级和扩展应用提供支撑，具有很强的实用价值和推广价值；

(2)本发明在解调时通过对相应周期的数据反相处理，在实现时不需要额外增加器件，也不会消耗额外的处理时间，对现有雷达的硬件架构和软件架构没有影响，不仅节约了成本及时间，而且计算量小；

(3)本发明采用CFAR恒虚警门限检测，有效地降低了系统虚警，从而提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为背景技术中相向车道中雷达干扰示意图。

图3为本发明实施例中脉冲周期示意图。

图4为本发明实施例中发射接收回路示意图。

图5为本发明实施例中二相码调制示意图。

图6为本发明实施例中目标回波二维FFT处理结果图。

图7为本发明实施例中目标回波多普勒结果图。

图8为本发明实施例中干扰信号FFT处理结果图。

图9为本发明实施例中干扰信号多普勒回波结果图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例

如图1所示，一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其实现包括如下步骤：

(S1)根据雷达发射信号生成一组伪随机二相码，并对其中每个周期的相位进行二相编码，其中，对其中每个周期的相位进行二相编码，其具体为对其中每个Chirp周期进行0/π调制；

(S2)利用发射调制规则对雷达接收信号进行解调，其具体步骤如下：

(a1)通过伪随机二相码对雷达发射信号进行调制后，得到与雷达接收机中的本振信号相位一致的雷达chirp回波信号以及相位不一致的干扰信号；

(a2)将所述雷达chirp回波信号与雷达接收机中的本振信号进行相位一致的零中频变频；

(a3)将所述干扰信号与雷达接收机中的本振信号进行相位不一致的零中频变频，

其中，所述发射调制规则为：

设置调制相位为0的周期，其发射信号表示为：

设置调制相位为π的周期，其发射信号表示为：

其中，f₀为射频频率，t为时间，B为射频调制带宽，T为调制周期；

(S3)将解调的结果进行二维FFT处理，其具体步骤如下：

(b1)将M个chirp周期中的每个chirp周期对应的中频信号进行N点AD采样，其中，M为chirp周期个数，N为回波信号点数；

(b2)将N点的AD采样结果进行FFT处理，得到N点的一维FFT处理结果；

(b3)根据得到的一维FFT处理结果对M个chirp周期进行FFT处理，以实现二维FFT处理；

(S4)根据二维FFT处理结果进行CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，其具体步骤如下：

(c1)根据二维FFT处理结果，在被检测单元周围设置2个参考单元；

(c2)通过2个参考单元确定杂波及背景强度；

(c3)设置与杂波及背景强度相关的自适应门限U₀；

(c4)将被检测单元与自适应门限U₀进行幅值比较，并根据比较结果判断被检测单元是否为目标信号，若是则结束CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，反之返回步骤(c1)，其中，所述(c4)中的进行幅值比较的具体方法为：判断被检测单元是否大于自适应门限U₀，若是则为目标信号，从而实现对干扰信号的滤除，结束CFAR检测处理，反之返回步骤(c1)。

本发明的工作原理：77G毫米波雷达均采用快扫调制方式，其一组发射脉冲由若干个扫描周期(T_chirp)组成，每个周期的均扫描相同的带宽，一般为几十兆赫兹到两百多兆赫兹不等，周期个数常见的为128、256和512。如图3所示，对雷达发射信号进行二相调制，并对每个Chirp周期进行0/π调制，如图4所示，在雷达信号发射时对每个周期的相位进行二相编码，在接收时按照规则对信号解码，以此来达到抑制干扰的目的，如图5所示，首先，产生一组伪随机二相码，对每个Chirp周期进行0/π调制，然后在接收的时候按照发射的调制规则对每个Chirp周期进行解调，解调了以后再进行后续的二维FFT和CFAR检测处理。

以下再以一个具体实施例进行说明：

以某77G雷达为例，扫频带宽为200MHz，一组发射包含512个Chirp周期，解调后做二维FFT处理结果，如图6所示，可以看出，目标对应的距离-多普勒单元存在明显的峰值，可以很容易的将目标检测到，并进一步测量出目标的距离和速度，目标所在距离单元的多普勒谱，如图7所示，可以看到与目标速度对应的多普勒频率处有明显的峰值输出。假设回波信号变为干扰信号，它的能量与目标回波能量相同，但是调制码与发射信号不同时，解调后做二维FFT处理结果，如图8所示，可以看出，干扰信号的回波作FFT后会在对应的距离单元出现一个条带，对应的距离单元的多普勒谱，如图9所示，可以看到干扰信号的多普勒谱被“噪声化”，没有明显的峰值出现，幅度也比目标信号降低27dB，因此，当回波信号中存在干扰信号时，存在两种效果：如果幅度不是特别大，经过解调处理后，幅度降低了27dB，低于噪声门限，干扰信号不会被检测出来；如果幅度很大，幅度降低了27dB仍然超过了噪声门限，但是由于没有明显的峰值，采用CFAR检测后依然不会被判定为目标，因此，采用了射频编解码后，干扰能够被有效的抑制，减少误判。

本发明通过以上设计，解决了雷达间相互干扰时会引起目标误判的问题，提高了毫米波防撞雷达在复杂环境下的实用性与精准度，且占用系统资源少，方法灵活，易于实现，还可为将来系统升级和扩展应用提供支撑，具有很强的实用价值和推广价值。

Claims (7)

1.一种毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)根据雷达发射信号生成一组伪随机二相码，并对其中每个周期的相位进行二相编码；

(S2)利用发射调制规则对雷达接收信号进行解调；

(S3)将解调的结果进行二维FFT处理；

(S4)根据二维FFT处理结果进行CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除。

2.根据权利要求1所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(S1)中对其中每个周期的相位进行二相编码，其具体为对其中每个Chirp周期进行0/π调制。

3.根据权利要求1所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(S2)中的发射调制规则，其具体为：

设置调制相位为0的周期，其发射信号表示为：

设置调制相位为π的周期，其发射信号表示为：

其中，f₀为射频频率，t为时间，B为射频调制带宽，T为调制周期。

4.根据权利要求1所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(S2)利用发射的调制规则进行解调，包括如下步骤：

(a1)通过伪随机二相码对雷达发射信号进行调制后，得到与雷达接收机中的本振信号相位一致的雷达chirp回波信号以及相位不一致的干扰信号；

(a2)将所述雷达chirp回波信号与雷达接收机中的本振信号进行相位一致的零中频变频；

(a3)将所述干扰信号与雷达接收机中的本振信号进行相位不一致的零中频变频。

5.根据权利要求1所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(S3)中的二维FFT处理，包括如下步骤：

(b1)将M个chirp周期中的每个chirp周期对应的中频信号进行N点AD采样，其中，M为chirp周期个数，N为回波信号点数；

(b2)将N点的AD采样结果进行FFT处理，得到N点的一维FFT处理结果；

(b3)根据得到的一维FFT处理结果对M个chirp周期进行FFT处理，以实现二维FFT处理。

6.根据权利要求5所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(S4)中的CFAR检测处理，包括如下步骤：

(c1)根据二维FFT处理结果，在被检测单元周围设置2个参考单元；

(c2)通过2个参考单元确定杂波及背景强度；

(c3)设置与杂波及背景强度相关的自适应门限U₀；

(c4)将被检测单元与自适应门限U₀进行幅值比较，并根据比较结果判断被检测单元是否为目标信号，若是则结束CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，反之返回步骤(c1)。

7.根据权利要求6所述的毫米波防撞雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述(c4)中的进行幅值比较的具体方法为：判断被检测单元是否大于自适应门限U₀，若是则为目标信号，结束CFAR检测处理，从而实现对干扰信号的滤除，反之返回步骤(c1)。