CN113504537A - 一种雷达测距自适应对消方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雷达测距自适应对消方法，适用于调频连续波雷达，利用天线隔离度难以提升，且自干扰功率大，将部分接受信号用于混频器本振输入，所述测距自适应对消方案包括S1、信号接收、S2、初步对消、S3、信号分路、S4、测距等距、S5、二次对消、S6、获取信号。本发明通过用天线隔离度差的特点，直接采用回波信号中的近端干扰信号作为本征，后面功分器后混频器前两路信号端口接线设置为等长，由于有用回波信号功率小不足以作为本征驱动，近端干扰信号作为本征使用，近端干扰信号便混出了零频，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比，剩下的有用中频信号便能有效提取出来用于分析。

Description

一种雷达测距自适应对消方法
技术领域
本发明涉及雷达抗干扰技术领域，具体涉及一种雷达测距自适应对消方法。
背景技术
调频连续波雷达，是指发射频率受特定信号调制的连续波雷达，如气象雷达。调频连续波雷达通过比较任意时刻回波信号频率与此时刻发射信号的频率的之差方法来得到目标的距离信息，距离正比于两者的频率差。目标的径向速度和距离可由测量的二者频率差处理后得到，与其他测距测速雷达相比，调频连续波雷达的结构更简单，FMCW雷达的技术经验较丰富，所需的发射功率峰值较低、容易调制、成本低、信号处理简单，因而是汽车雷达中常用的雷达体制。
连续波雷达的调制波有正弦调频波、三角波、锯齿波、平方律调频波等各种调制波，应用最广泛的是属于线性调频连续波(LFMCW)的三角波和锯齿波，大多数汽车雷达中测距时既可以用锯齿波也可以用三角波，但如果想要同时测距和测速就需要用三角波才行。如果探测近距离目标(10～20m)时调制频率采用500Hz～1KHz，探测远距离目标(30～100m)时调制频率采用100～300Hz，在理论上调制信号频率最大不能超过250KHz。
现有雷达技术方案中存在以下不足：在连续波雷达的具体使用中，雷达尺寸有限，天线隔离度很难做到很好，近段干扰也就会比较大，其中混频器本振由本地信号提供，受困于自干扰问题，一般通过一下几种方式解决，软件对消方案，通过软件的复杂算法提取有用信号；时分方案，收发不同时，通过时间隔离提高收发隔离度；收发不同频，链路相对复杂化，相同带宽需占用更多频率资源。
因此，发明一种雷达测距自适应对消方法很有必要。
发明内容
为此，本发明提供一种雷达测距自适应对消方法，通过自干扰信号足以作为混频器本振信号使用，而有用回波信号信号强度弱不足以驱动混频器，接收信号经过功分器均分为两路信号，一路提供给混频器作为本振使用，并控制功分器至混频器本振输入端口线长等于功分器至混频器射频输入端口线长，即自干扰信号引入的中频干扰为零频，从而对消自干扰信号，以解决传统调频连续波雷达中受困于自干扰信号的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种雷达测距自适应对消方法，适用于调频连续波雷达，利用天线隔离度难以提升，且自干扰功率大，将部分接受信号用于混频器本振输入，所述测距自适应对消方案包括以下步骤；
S1、信号接收：通过雷达本体中的探测器发射并接收信号；
S2、初步对消：通过自适应滤波器对信号进行处理，并对其中的自干扰信号进行初步过滤，并将处理后的自干扰信号和剩余信号传递给功分器；
S3、信号分路：通过功分器将信号分为两路，并将两路信号传递给混频器，一路提供给混频器作为本振使用，一路提供给混频器射频端口作为接收信号；
S4、测距等距：在一定条件下，依次测量功分器至混频器本振输入端口间距和功分器至混频器射频输入端口间距，并获取相同规格尺寸端口接线；
S5、二次对消：在布板时控制混频器本振输入端口线长与混频器射频输入端口线长相等，即自干扰信号引入的中频干扰为零频；
S6、获取信号：通过中频滤波器对S5中的混合后的零频干扰信号进行滤除，剩余有用的中频信号，进而提取使用。
优选的，所述步骤S1、信号接收：雷达本体中的探测器同时发射并接收的信号包括有用回波信号和自干扰信号。
优选的，所述步骤S3、信号分路：所述两路信号为均分设置，本振信号使用，包含自干扰信号1和有用回波信号1；接收信号包含自干扰信号2和有用回波信号2，即得到两种中频信号及其频点。
优选的，所述步骤S4、测距等距：在常温常压条件下测量端口间距，所述端口接线的尺寸包括但不限于等同材质端口接线，相等的传输速率等。
优选的，所述步骤S5、二次对消：通过客户端计算得两种中频信号的延时和相位相等，且无频差，即自干扰信号引入的中频干扰为零频。
优选的，所述中频滤波器连接于所述混频器中频输出之后。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过用天线隔离度差的特点，直接采用回波信号中的近端干扰信号作为本征，后面功分器后混频器前两路信号端口接线设置为等长，由于有用回波信号功率小不足以作为本征驱动，近端干扰信号作为本征使用，和接收信号混频后，近端干扰信号便混出了零频，可以较好地被中频滤波器滤除，剩下的有用中频信号便能被有效提取出来用于分析；
2、本发明中通过利用天线隔离度难以提升，自干扰功率大的特点，将接收信号分一路用于混频器本振输入，使得自干扰信号变得不再是有害的，而是可用的，将自干扰信号利用并用于混频器本振中，同时配合通过控制功分器后混频器前两路信号端口接线设置为等长，使得自干扰信号引入的中频干扰为零频，通过中频滤波器便可有效滤除干扰并且不产生大冲击响应，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比；
3、本发明中相比较传统的混频器本振由本地信号提供，本发明将自干扰信号作为混频器本振输入信号使用，使得自干扰所得中频接近零频，不再产生大冲击响应；相比较传统的时分方案有用信号占空比低，浪费了更多时间，本发明可极大提升积分时长，提升有用信号占空比；相比较传统的收发不同频需要多路频率源，本发明中采用收发同频方案，接收信号功分后至混频器两端口链路等长，充分利用频率资源，科学设计合理，简单实用，提高工作效率，能够最大化的满足使用设置的使用需求。
附图说明
图1为本发明提供的雷达测距自适应对消方案流程图；
图2为本发明提供的实施例2中实测中频效果图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例，参照附图1，本发明提供的一种雷达测距自适应对消方法，适用于调频连续波雷达，利用天线隔离度难以提升，且自干扰功率大，将部分接收信号用于混频器本振输入，所述测距自适应对消方案包括以下步骤；
S1、信号接收：通过雷达本体中的探测器发射并接收信号；
S2、初步对消：通过自适应滤波器对信号进行处理，并对其中的自干扰信号进行初步过滤，并将处理后的自干扰信号和剩余信号传递给功分器；
S3、信号分路：通过功分器将信号分为两路，并将两路信号传递给混频器，一路提供给混频器作为本振使用，一路提供给混频器射频端口作为接收信号；
S4、测距等距：在一定条件下，依次测量功分器至混频器本振输入端口间距和功分器至混频器射频输入端口间距，并获取相同规格尺寸端口接线；
S5、二次对消：在布板时控制混频器本振输入端口线长与混频器射频输入端口线长相等，即自干扰信号引入的中频干扰为零频；
S6、获取信号：通过中频滤波器对S5中的混合后的零频干扰信号进行滤除，剩余有用的中频信号，进而便于工作人员进行提取使用。
其中：TX:发射信号；RX:接收信号；Ps:有用回波信号；Pj:自干扰信号；LO:混频器本振输入；RF:混频器射频输入；IF:中频信号；L1：功分器至混频器本振输入端口线长；L2：功分器至混频器射频输入端口线长。
本发明中不再对天线有高隔离度要求，由于隔离度差，自干扰信号强，自干扰信号足以作为混频器本振信号使用，而有用回波信号信号强度弱不足以驱动混频器，本发明利用天线隔离度难以提升，自干扰功率大的特点，将接收信号分一路用于混频器本振使用，自干扰信号变得不再是有害的，而是可用的，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比，采用收发同频方案，接收信号功分后至混频器两端口链路等长，充分利用频率资源，科学设计合理，简单实用，提高工作效率，能够最大化的满足使用设置的使用需求。
本发明中通过用天线隔离度差的特点，直接采用回波信号中的近端干扰信号作为本征，后面功分器后混频器前两路信号端口接线设置为等长，由于有用回波信号功率小不足以作为本征驱动，近端干扰信号作为本征使用，和接收信号混频后，近端干扰信号便混出了零频，可以较好的被中频滤波器滤除，剩下的有用中频信号便能有效提取出来用于分析，利用天线隔离度难以提升，自干扰功率大的特点，将接收信号分一路用于混频器本振输入，使得自干扰信号变得不再是有害的，而是可用的，将自干扰信号利用并用于混频器本振中，同时配合通过控制功分器后混频器前两路信号端口接线设置为等长，使得自干扰信号引入的中频干扰为零频，通过中频滤波器便可有效滤除干扰并且不产生大冲击响应，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比。
进一步地，所述步骤S1、信号接收：雷达本体中的探测器同时发射并接收的信号包括有用回波信号和自干扰信号，雷达本体在进行调频或者探测时，探测器发射信号时，有用回波信号与自干扰信号同步发射的，探测器会首先接收到自干扰信号，有用回波信号在接触到障碍物反射时，才会被探测器接收，其中但是由于混频器对于本振的功率是有一定的要求，所以当功分器将信号分两路出来，一路作为混频器本振输入信号，一路作为接收的混频器射频信号，而作为混频器本振信号的时候，只有近端干扰，；
进一步地，所述步骤S3、信号分路：所述两路信号为均分设置，本振信号使用，包含自干扰信号1和有用回波信号1；接收信号包含自干扰信号2和有用回波信号2，即得到两种中频信号及其频点，当由功分器分出两路信号给混频器使用时，其中一路给混频器本振输入信号为自干扰信号1，接收信号包括自干扰信号2以及有用回波信号2，得到两种中频信号，频点分别为FLO1-FLO2和FLO1-FRX2；
进一步地，所述步骤S4、测距等距：在常温常压条件下测量端口间距，所述端口接线的尺寸包括但不限于等同材质端口接线，相等的传输速率等，采用等同材质和相等的传输速率的端口接线，进而使得功分器至混频器本振输入端口线长L1等于功分器至混频器射频输入端口线长L2，在同等条件对信号的传输效果及传输速率，进而保证数据的准确性，避免产生误差；
进一步地，所述步骤S5、二次对消：通过客户端计算得两种中频信号的延时和相位相等，且无频差，即自干扰信号引入的中频干扰为零频，当布板时控制功分器至混频器本振输入端口线长L1等于功分器至混频器射频输入端口线长L2，即可得到FLO1-FLO2＝0MHz，自干扰信号引入的中频干扰为零频零频就相当于直流，很容易被中频滤波器滤掉，通过中频滤波器便可有效滤除干扰并且不产生大冲击响应；
进一步地，所述中频滤波器连接于所述混频器中频输出后，将中频滤波器设置在混频器中频输出之后，保证中频滤波器可有效滤除干扰，相比较传统的混频器本振由本地信号提供，受困于自干扰问题，通过将自干扰信号转入给混频器本振输入信号使用，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比。
实施例2，请参阅图2，本实施例中采用信号源模拟回波信号，通过雷达本体中的探测器接收信号，之后经过功分器将信号分为两路，将自干扰信号转入给混频器本振输入信号使用，最后经过中频滤波器过滤混合变成零频的自干扰信号，实测中频效果图中可以明显看出，有用中频信号远远高于底噪，大大降低了信噪比，相比较传统的软件对消方案：通过软件的复杂算法提取有用信号；时分方案：收发不同时，通过时间隔离提高收发隔离度；收发不同频：链路相对复杂化，相同带宽需占用更多频率资源，本发明中，将从接收信号中功分出一路作为混频器本振使用，同时控制接收信号功分后至混频器两端口链路等长，将自干扰信号作为本振，从而对消自干扰信号，自干扰所得中频接近零频，不再产生大冲击响应，有效从硬件上做到了自干扰信号的自适应对消，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比。
本发明的使用过程如下：在使用本发明时本发明不再对天线有高隔离度要求，由于隔离度差，自干扰信号强，自干扰信号足以作为混频器本振信号使用，而有用回波信号信号强度弱不足以驱动混频器，接收信号经过功分器均分为两路信号，一路提供给混频器作为本振使用，并控制功分器至混频器本振输入端口线长等于功分器至混频器射频输入端口线长，即自干扰信号引入的中频干扰为零频，从而对消自干扰信号，通过中频滤波器便可有效滤除干扰并且不产生大冲击响应，从而能有效提升测距雷达系统的中频信号信噪比。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：适用于调频连续波雷达，利用天线隔离度难以提升，且自干扰功率大，将部分接收信号用于混频器本振输入，所述测距自适应对消方案包括以下步骤；
S1、信号接收：通过雷达本体中的探测器发射并接收信号；
S2、初步对消：通过自适应滤波器对信号进行处理，并对其中的自干扰信号进行初步过滤，并将处理后的自干扰信号和剩余信号传递给功分器；
S3、信号分路：通过功分器将信号分为两路，并将两路信号传递给混频器，一路提供给混频器作为本振使用，一路提供给混频器射频端口作为接收信号；
S4、测距等距：在一定条件下，依次测量功分器至混频器本振输入端口间距和功分器至混频器射频输入端口间距，并获取相同规格尺寸端口接线；
S5、二次对消：在布板时控制混频器本振输入端口线长与混频器射频输入端口线长相等，即自干扰信号引入的中频干扰为零频；
S6、获取信号：通过中频滤波器对S5中的混合后的零频干扰信号进行滤除，剩余有用的中频信号，进而提取使用。
2.根据权利要求1所述的一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：所述步骤S1、信号接收：雷达本体中的探测器同时发射并接受的信号包括有用回波信号和自干扰信号。
3.根据权利要求1所述的一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：所述步骤S3、信号分路：所述两路信号为均分设置，本振信号使用，包含自干扰信号1和有用回波信号1；接收信号包含自干扰信号2和有用回波信号2，即得到两种中频信号及其频点。
4.根据权利要求1所述的一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：所述步骤S4、测距等距：在常温常压条件下测量端口间距，所述端口接线的尺寸包括但不限于等同材质端口接线，相等的传输速率等。
5.根据权利要求1所述的一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：所述步骤S5、二次对消：通过客户端计算得两种中频信号的延时和相位相等，且无频差，即自干扰信号引入的中频干扰为零频。
6.根据权利要求1所述的一种雷达测距自适应对消方法，其特征在于：所述中频滤波器连接于所述混频器之后。
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