CN114935754A - 采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统及使用方法，它通过在雷达调制斜坡间插入数字调制信号，因此雷达系统将发射出两种不同类型的信号，一种是频率调制连续波雷达信号，另一中是携带信息的数字调制信号，以此实现了在进行雷达探测的同时进行的数据传输。其使用方法为它在通过单独启动雷达系统或嵌入数字调制模块或交替启动雷达系统和嵌入数字调制模块，从而实现三种工作模式。本发明的有益效果为：该混合式的调频连续波雷达信号可用于探测物体的距离、速度及方位等物理信息，其中数字调制信号则可以用来在不同雷达间进行通信及雷达自身的发射信号识别等作用。从而避免雷达间的干扰。

Description

采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统及使用方法
技术领域
本申请涉及电子设备、电子器件技术领域，尤其涉及一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统及使用方法，它应用于测速测距雷达传感器领域的芯片和模组。
背景技术
雷达传感器在测速和测距应用上有适用于不同气候条件的独特优势。得益于半导体技术的飞速发展，频率调制连续波雷达（Frequency Modulated Continuous WaveRadar， FMCW）系统的成本不断降低，因而得以广泛用于工业、医疗和消费领域。随着生产和生活中的雷达系统数量越来越多，相邻雷达之间必定存在不同程度的干扰，因此急需寻求一种解决雷达间干扰的技术。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统及使用方法，它通过在雷达调制斜坡间插入数字调制信号，因此雷达系统将发射出两种不同类型的信号，一种是频率调制连续波雷达信号，另一中是携带信息的数字调制信号，以此实现了在进行雷达探测的同时进行一定量的数据传输。
本发明通过如下技术方案实现：一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统，它包括频率调制连续波雷达，时间延迟模块：与频率调制连续波雷达连接，在频率调制连续波雷达产生的两个相邻的调制斜坡之间插入延迟时间；以及数字调制模块，与频率调制连续波雷达和时间延迟模块连接，在时间延迟模块插入的延迟时间中嵌入数字调制信号以实现数据传输。
一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，它在所述雷达系统中嵌入数字调制模块，通过单独启动雷达系统或嵌入数字调制模块或交替启动雷达系统和嵌入数字调制模块；从而实现以下三种工作模式：
（1）纯频率调制连续波雷达工作模式：关闭数字调制模块，频率调制连续波雷达只产生频率调制连续波雷达调制斜坡；
（2）纯数字调制工作模式：启动数字调制模块，关闭频率调制连续波雷达的雷达调制斜坡，使其只产生数字调制信号；
（3）雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式：同时启动频率调制连续波雷达和数字调制模块；可周期性交替产生雷达调制斜坡和数字调制信号。
较之前技术而言，本发明的有益效果为：
1、该混合式的调频连续波雷达信号可用于探测物体的距离、速度及方位等物理信息，其中数字调制信号则可以用来在不同雷达间进行通信及雷达自身的发射信号识别等作用。因此，可以通过雷达间的通信或者对自身的反射信号进行识别来避免雷达间的干扰。
2、雷达调制斜坡的周期与数字调制的周期可根据系统需求设定，二者之间没有相互制约关系。
3、使用过程中，可以切换三种工作模式：一是纯频率调制连续波雷达工作模式、二是纯数字调制工作模式、三是雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式，使用更为灵活方便。
4、将传统的频率调制连续波雷达调制技术和传统的数字信号调制技术相融合，并应用于频率调制连续波雷达系统中。在进行雷达测速、测距等工作的同时，可以通过本雷达系统自身所携带的数据信息进行雷达信号的辨别，从而区分开本雷达系统的反射信号和其他雷达系统的干扰信号，达到躲避其他雷达信号干扰的作用。
附图说明
图1为本发明所提的频率调制连续波雷达信号调制原理示意图。
图2为本发明第一实施例调制原理示意图，三角波FMCW+FSK数字信号调制。
图3为本发明第二实施例调制原理示意图，锯齿波FMCW+FSK数字信号调制。
图4为本发明第三实施例调制原理示意图，三角波FMCW+ASK数字信号调制。
图5为图4中A处的幅度调制示意图。
图6为本发明第四实施例调制原理示意图，锯齿波FMCW +ASK数字信号调制。
图7为图6中B处的幅度调制示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做详细说明：
如图1所示：一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统，它包括频率调制连续波雷达，它还包括
时间延迟模块：与频率调制连续波雷达连接，对频率调制连续波雷达产生的两个调制斜坡之间插入延迟时间；以及
数字调制模块，与频率调制连续波雷达和时间延迟模块连接，在时间延迟模块插入的延迟时间中嵌入数字调制信号以实现数据传输。
本发明中，主要是将FMCW雷达调制技术和数字信号调制技术进行组合，虽然二者均为现有技术，但是由于目前雷达系统未大规模普及，所以并不存在将二者进行组合的启示；如果雷达大规模普及之后，相邻雷达之间的干扰问题，就需要迫切解决，而本发明其实最核心的应用是解决雷达间干扰问题。
一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，它在所述雷达系统中嵌入数字调制模块，通过单独启动雷达系统或嵌入数字调制模块或交替启动雷达系统和嵌入数字调制模块；从而实现以下三种工作模式：
（1）纯频率调制连续波雷达工作模式：关闭数字调制模块，频率调制连续波雷达只产生频率调制连续波雷达调制斜坡；因而这种工作模式与传统的频率调制连续波雷达系统并无差别。
（2）纯数字调制工作模式：启动数字调制模块，关闭频率调制连续波雷达的雷达调制斜坡，使其只产生数字调制信号；使其只产生数字调制信号因而这种工作模式与传统的无线通信系统并无差别。
（3）雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式：同时启动频率调制连续波雷达和数字调制模块；可周期性交替产生雷达调制斜坡和数字调制信号。可周期性交替产生频率调制连续波雷达调制斜坡和数字调制信号，因而可在进行雷达探测的同时进行数据传输，以便获得特定的功能，如识别自身的雷达信号以躲避其他雷达信号干扰、与其他雷达系统进行信息交流等。
在进行雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式时，在相邻的两个调制斜坡之间插入延迟时间，该时间会嵌入数字调制信号以实现数据传输。
本发明的硬件实现时，需要在产生频率调制连续波雷达信号调制斜坡的过程中，在相邻的两个调制斜坡之间插入延迟时间，该时间将被用于进行数据传输用。该数据的信息量（或数据长度）由系统需求所设定，可用来进行本雷达系统的身份ID标定，也可用来与其他雷达系统进行信息交换使用。具体的说，延迟时间是由频率调制连续波雷达来配置与决定的，相当于控制频率调制连续波雷达在产生一个完整的信号斜坡后停止一段时间，然后再从头开始产生第二个信号斜坡。数字调制信号也就是在这段暂停发送信号斜坡的时间段，由数字调制模块产生并插入到延迟时间中去。
所述雷达调制斜坡类型为三角波、锯齿波或梯形波；所述数字调制信号类型为频移键控或幅移键控。
下面结合具体实施例对雷达调制斜坡和数字调制信号不同类型的组合进行说明：
实施例1：三角波FMCW与FSK数字调制混合调制技术
如图2所示为本发明的一个应用示例，雷达调制斜坡为三角波，周期为Tramp，起始频率分别为Fstart和Fstop，FSK数字调制的周期为Tmod，调制频率为Fmod。FSK调制的字长为4位（4b’0101）。本调制技术的各个变量，包括Tramp、Fstart、Fstop、Tmod、Fmod以及字长等均可根据系统进行设置和调整。
实施例2：锯齿波FMCW与FSK数字调制混合调制技术
如图3所示为本发明的一个应用示例，雷达调制斜坡为锯齿波，周期为Tramp，起始频率分别为Fstart和Fstop，FSK数字调制的周期为Tmod，调制频率为Fmod。FSK调制的字长为10位（10b’0101010101）。本调制技术的各个变量，包括Tramp、Fstart、Fstop、Tmod、Fmod以及字长等均可根据系统进行设置和调整。
实施例3：三角波FMCW与ASK数字调制混合调制技术
如图4、5所示为本发明的一个应用示例，雷达调制斜坡为三角波，周期为Tramp，起始频率分别为Fstart和Fstop，ASK数字调制的周期为Tmod，载波频率为Fmod，幅度调制为A0和A1，ASK调制的字长为9位（9b’101010101）。本调制技术的各个变量，包括Tramp、Fstart、Fstop、Tmod、Fmod、A0、A1以及字长等均可根据系统进行设置和调整。
实施例4：锯齿波FMCW与ASK数字调制混合调制技术
如图6、7所示为本发明的一个应用示例，雷达调制斜坡为锯齿波，周期为Tramp，起始频率分别为Fstart和Fstop，ASK数字调制的周期为Tmod，载波频率为Fmod，幅度调制为A0和A1，ASK调制的字长为12位（12b’101010101010）。本调制技术的各个变量，包括Tramp、Fstart、Fstop、Tmod、Fmod、A0、A1以及字长等均可根据系统进行设置和调整。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统，它包括频率调制连续波雷达，其特征在于：它还包括
时间延迟模块：与频率调制连续波雷达连接，对频率调制连续波雷达产生的两个调制斜坡之间插入延迟时间；以及
数字调制模块，与频率调制连续波雷达和时间延迟模块连接，在时间延迟模块插入的延迟时间中嵌入数字调制信号以实现数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，其特征在于：它在频率调制连续波雷达中嵌入数字调制模块，通过单独启动频率调制连续波雷达或嵌入数字调制模块或交替启动频率调制连续波雷达和嵌入数字调制模块；从而实现以下三种工作模式：
（1）纯频率调制连续波雷达工作模式：关闭数字调制模块，频率调制连续波雷达只产生频率调制连续波雷达调制斜坡；
（2）纯数字调制工作模式：启动数字调制模块，关闭频率调制连续波雷达的雷达调制斜坡，使其只产生数字调制信号；
（3）雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式：同时启动频率调制连续波雷达和数字调制模块；周期性交替产生雷达调制斜坡和数字调制信号。
3.根据权利要求2所述的一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，其特征在于：在进行雷达调制斜坡和数字调制混合工作模式时，在相邻的两个调制斜坡之间插入延迟时间，该时间会嵌入数字调制信号以实现数据传输。
4.根据权利要求2所述的一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，其特征在于：所述雷达调制斜坡类型包括三角波、锯齿波或梯形波。
5.根据权利要求2所述的一种采用数字调制技术的调频连续波雷达调制系统的使用方法，其特征在于：所述数字调制信号类型包括频移键控或幅移键控。
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