CN116961865A - 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统 - Google Patents

一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116961865A
CN116961865A CN202310714119.4A CN202310714119A CN116961865A CN 116961865 A CN116961865 A CN 116961865A CN 202310714119 A CN202310714119 A CN 202310714119A CN 116961865 A CN116961865 A CN 116961865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radar
master
slave
frequency
clock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310714119.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郑乐
胡雪瑶
马俊
王宏宇
金烨
姚迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Chongqing Innovation Center of Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Chongqing Innovation Center of Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT, Chongqing Innovation Center of Beijing University of Technology filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202310714119.4A priority Critical patent/CN116961865A/zh
Publication of CN116961865A publication Critical patent/CN116961865A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0079—Receiver details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0091—Transmitter details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统，一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统包括主雷达和从雷达，主雷达和从雷达通信连接；从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，主雷达接收调频连续波信号，根据调频连续波信号计算主雷达和从雷达之间的时钟偏移量；当时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，主雷达发送控制信号；从雷达接收控制信号，根据控制信号调节线性调频起始时刻与主雷达时钟同步。本发明能够通过多个雷达单元通信和感知的交互作用，使雷达单元调整自身的信号来实现线性调频起始时刻的大致对齐即消除起始时刻偏差，解决线性调频的起始时刻在上电时出现很大偏差从而造成与接收回波混频的本振不同的问题。

Description

一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统
技术领域
本发明涉及雷达时间同步技术领域，尤其涉及一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统。
背景技术
随着雷达技术的发展，车载雷达的使用也越来越多。车载雷达是指一种安装在汽车或地面机动车上的雷达。不仅能接收目标直接反射回波信号，还能接收来自其他车载雷达的发射信号。车载雷达设备发射电磁波信号后，如果有目标物体碰到车载雷达信号就会反射回波，车载雷达接收器就会接收到回波信号，回波信号包含了目标的距离、方向和速度信息，车载雷达天线接收反射波后送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息，根据车载雷达发射波束还能测得出目标的角度。
如今科技系统中，雷达时间同步是非常重要的因素。雷达时间同步是指多个雷达之间时钟保持一致的过程，是实现雷达协同感知和通信的基础。时间信息的精度对于日常生活和各领域的应用起着至关重要角色。车载雷达时钟同步目的就是保证车辆上的时间信息的准确性和精确度，从而保证车内系统的各个设备时间同步，协调、稳定、准确的运行。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统。
一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，应用于包括有主雷达和一个或多个从雷达的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接；
所述方法，包括：
所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量；
响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号；
所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
在其中一个实施例中，从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号包括：
所述从雷达发射的调频连续波信号为：
其中，S1(t)表示从雷达发射的调频连续波信号，n表示发射的第n个调频连续波，N表示发射一帧所包含的调频连续波数量，j表示虚数单位，t表示t时刻，f0表示起始频率，u表示调频斜率，TPRT表示发射信号的起始时间周期，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度。
在其中一个实施例中，所述主雷达接收所述调频连续波信号包括：
所述主雷达接收的调频连续波信号为：
其中，SIF(t)表示主雷达接收的调频连续波信号，j表示虚数单位，u表示调频斜率，t表示t时刻，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，φr表示多余相位，f0表示起始频率。
在其中一个实施例中，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率；
根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量。
在其中一个实施例中，对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率包括：
根据如下公式计算频率：
其中，fd表示频率，u表示调频斜率，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
在其中一个实施例中，根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
根据如下公式计算时钟偏移量：
其中，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，fd表示频率，u表示调频斜率，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
在其中一个实施例中，主雷达发送控制信号包括：
所述主雷达发送的控制信号为：
Δfr＝c·Δτ
其中，SA(t)表示主雷达发送的控制信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量。
在其中一个实施例中，从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步包括：
根据如下公式计算从雷达接收控制信号后的中频信号：
Δfr＝c·Δτ
其中，S(t)表示从雷达接收控制信号后的中频信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δτq表示控制信号传输到从雷达所需的时间，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量；
根据所述中频信号计算时钟偏移量；
根据所述时钟偏移量进行信号调整。
在其中一个实施例中，根据所述时钟偏移量进行信号调整包括：
根据时钟偏移量调整从雷达的初始相位。
一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统，用于实现如上所述的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，包括：
主雷达和从雷达；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接；
所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量；
响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号；
所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
相比于现有技术，本发明的优点及有益效果在于：本发明能够通过多个雷达单元通信和感知的交互作用，使雷达单元调整自身的信号来实现线性调频起始时刻的大致对齐即消除起始时刻偏差，解决线性调频的起始时刻在上电时出现很大偏差从而造成与接收回波混频的本振不同的问题。可在运行过程中定期进行同步操作，可以消除积累误差及温漂的影响，提高测距精度。
附图说明
图1为一个实施例中一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法的应用意图；
图2为一个实施例中一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法的流程示意图；
图3为一个实施例中时间同步结构示意图；
图4为一个实施例中同步过程中的一个时序示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了方便理解，下面对本发明实施例中涉及的名词进行解释：
FFT：快速傅立叶变换，利用计算机计算离散傅里叶变换(DFT)的高效、快速计算方法的统称，简称FT。
雷达通信一体化：是指通过信号、通道与控制等多个层面的统一设计，将通信功能与雷达感知功能有机地结合在一起，实现雷达和通信对时间、频率、空间和硬件等诸多资源的统一共享利用的技术。
以下，通过具体的实施例进一步详细说明本发明的技术方案。
图1示出了本发明公开实施例中一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法的应用示意图。
雷达时间同步是指多个雷达之间时钟保持一致的过程，是实现雷达协同感知和通信的基础。在车辆行驶过程中，车载雷达通过发射和接收电磁波，对周围环境进行感知。与此同时，雷达之间也需要进行数据交换，实现信息共享和协同控制。为此可以利用雷达通信一体化技术，通过感知辅助通信实现时间同步。其主要思想是利用雷达通信链路和感知链路之间的交互作用，通过调频连续波大带宽特性进行回波捕获，提取出具有较高可信度的同步信息，在双向通信和回波测量的基础上实现精确的时间同步，以进一步提高雷达通信性能。
如图1所示，主雷达和从雷达通过通信天线通信连接，主雷达和从雷达分别发射不同类型的调频连续波信号：主雷达发射固定参数的调频连续波信号、从雷达发射脉冲重复周期步进的调频连续波信号，每个调频连续波中心频率和带宽保持不变，但空闲时间间隔会按照一定的步进规律逐渐增加；主雷达直接接收从雷达发射信号，并根据中频信息计算两个雷达之间时钟偏移量；主雷达根据预设阈值T判断时钟偏移量是否超出范围，若超出则通过通信链路向从雷达发送控制信号。从雷达接收到控制信号进行处理，并根据指示调节其线性调频起始时刻与主雷达时钟同步；主从雷达重复执行上述步骤，直至两个雷达之间时钟偏移量小于阈值。具体的参数选取如表一所示。
波形参数 数值 说明
numTxAntennas(根) 1 射频天线数量
numRxAntennas(根) 4 接收天线数量
Tidle(us) 6.95 空闲时间,Chirp总时间-发射信号调制时间
C 10.3 扫频斜率
Bandwidth(MHz) 474.315 扫频带宽
N 128 Chirp信号数量
TPRT(us) 53 Chirp信号周期时间
R(m) 3 A,B雷达距离
T(ns) 10 时间同步预设阈值
ΔTidle(us) 0.3 空闲时间步进值
表一 雷达参数
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，应用于包括有主雷达和一个或多个从雷达的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接；
该方法，包括以下步骤：
步骤S101，所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量。
具体地，配置雷达通信链路和感知链路之间的双向通信，使得两个雷达系统可以相互通信并交换信息。从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，主雷达直接接收从雷达发射的信号，根据接收的信号计算时钟偏移阈值。
在此基础上，从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号包括：
所述从雷达发射的调频连续波信号为：
其中，S1(t)表示从雷达发射的调频连续波信号，n表示发射的第n个调频连续波，N表示发射一帧所包含的调频连续波数量，j表示虚数单位，t表示t时刻，表示一个特定时间段，f0表示起始频率，u表示调频斜率，TPRT表示发射信号的起始时间周期，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度。
具体的，从雷达发送调频连续波信号，信号数据为S1(t)，理论上，主雷达接收到的信号数据为：
其中，S2(t)表示理论上主雷达接收的调频连续波信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，t表示t时刻，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，u表示调频斜率，N表示发射一帧所包含的调频连续波数量。
理论上：
其中，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，该距离可利用超宽带技术进行测量，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度。
设主雷达时钟和从雷达时钟相差Δτ(t)，主雷达的时钟参考t'＝t+Δτ(t)，则参考信号为：
其中，ref(t)表示参考信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，t表示t时刻，Δτ(t)表示雷达主单元时钟和从雷达时钟相差值，u表示调频斜率。
在此基础上，所述主雷达接收所述调频连续波信号包括：
所述主雷达接收的调频连续波信号为：
其中，SIF(t)表示主雷达接收的调频连续波信号，j表示虚数单位，u表示调频斜率，t表示t时刻，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，φr表示多余相位，f0表示起始频率。
具体的，将参考信号与回波信号混频可得主雷达接收到的从雷达发射信号，即主雷达实际接收的调频连续波信号：
其中，SIF(t)表示主雷达接收的调频连续波信号，j表示虚数单位，u表示调频斜率，t表示t时刻，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，φr表示多余相位，f0表示起始频率。具体的，如图3所示，其中Sref(t)表示主雷达的参考信号，SB(t)表示从雷达的发射一帧信号中第l个调频连续波，S2(t)表示主雷达接收到的从雷达的发射信号。
在本实施例中，将理论上主雷达接收的调频连续波信号的值和实际上主雷达接收的调频连续波信号进行对比，可以得出从雷达的时钟偏移量，并通过时钟偏移量对从雷达的时钟进行时钟偏移修正。
在此基础上，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率；
根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量。
具体的，计算主雷达和从雷达时钟偏移量，由此判断从雷达是否需要进行时间同步。
在此基础上，对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率包括：
根据如下公式计算频率：
其中，fd表示频率，u表示调频斜率，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
在此基础上，根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
根据如下公式计算时钟偏移量：
其中，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，fd表示频率，u表示调频斜率，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
具体的，由于Δτ、根据频率公式可以得出：
其中，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，fd表示频率，u表示调频斜率，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
由此公式可以计算出：
步骤S102，响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号。
具体地，将Δτ与阈值T进行比较，判断时钟偏移量是否大于预设时钟偏移阈值，若Δτ>T，时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，则进行时钟调整；若时钟偏移量不大于预设时钟偏移阈值，则认为主雷达与从雷达时间同步误差可忽略，无需进行处理，不用进行时钟调整。采用编码思想，利用编码的方式将时钟偏移量编码到控制信号中，主雷达发送控制信号，控制信号通过通信链路进行信息传输。
在此基础上，主雷达发送控制信号包括：
所述主雷达发送的控制信号为：
Δfr＝c·Δτ
其中，SA(t)表示主雷达发送的控制信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量。
具体的，主雷达将时钟偏移量与预定义常数c相乘，得到调整因子，即：
Δfr＝c·Δτ
调整因子与起始频率相加，得到编码后的CW波控制信号，即：
其中，SA(t)表示主雷达发送的控制信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δfr表示调整因子，t表示t时刻。
主雷达将CW波控制信号通过通信链路发送给从雷达。
步骤S103，所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
具体地，从雷达接收到控制信号后，对其进行解码，得到时钟偏移量，根据时钟偏移量进行时钟同步。
在此基础上，从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步包括：
根据如下公式计算从雷达接收控制信号后的中频信号：
Δfr＝c·Δτ
其中，S(t)表示从雷达接收控制信号后的中频信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δτq表示控制信号传输到从雷达所需的时间，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量；
根据所述中频信号计算时钟偏移量；
根据所述时钟偏移量进行信号调整。
具体的，理论上，从雷达接收的控制信号为：
其中，SB(t)表示理论上主雷达接收的控制信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δfr表示调整因子，t表示t时刻。
实际上，从雷达接收到的控制信号后的中频信号为：
其中，S(t)表示从雷达接收控制信号后的中频信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δτq表示控制信号传输到从雷达所需的时间，Δfr表示调整因子，t表示t时刻。
对中频信号进行FFT，并找出其中最大幅度对应的频率。将该频率范围减去起始频率，并除以预定义常数，得到时钟偏移量。如图4所示，其中SB(t)表示从雷达的参考信号，SC(t)表示从雷达接收到主雷达的控制信号。
在此基础上，根据所述时钟偏移量进行信号调整包括：
根据时钟偏移量调整从雷达的初始相位。
具体的，将提取的时钟偏移量Δτ作为波形调整参数，调整从雷达线性调频起始时刻。
调整线性调频起始时刻可以通过改变信号的初始相位来实现，为使信号在时刻t＝Δτ开始发射，需要调整信号相位θ(t)：
θ(t)＝2πf0(t-Δτ)+πu(t-Δτ)2
其中，θ(t)表示信号相位，f0表示起始频率，t表示t时刻，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，u表示调频斜率。
修正信号的相位后，即可得到调整后的信号：S(t)＝S1(t-Δτ)
其中，S(t)表示调整后的信号，S1表示调整前的信号，t表示t时刻，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量。
重复调整，直至时钟偏移量不大于预设时钟偏移阈值，停止调整。具体的时间同步调整结果如表二所示。
测试数据及指标 估计时间同步误差/ns 与预设阈值之值/ns
第一次时间偏移量 253.980578 -243.980578
第二次时间偏移量 41.941747 -31.941747
第三次时间偏移量 8.029122 1.970878
表二 时间同步结果
本发明能够通过多个雷达单元通信和感知的交互作用，使雷达单元调整自身的信号来实现线性调频起始时刻的大致对齐即消除起始时刻偏差，解决线性调频的起始时刻在上电时出现很大偏差从而造成与接收回波混频的本振不同的问题。可在运行过程中定期进行同步操作，可以消除积累误差及温漂的影响，提高测距精度。
需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本发明的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明还提供了一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统，包括：主雷达和从雷达；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接。
所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量；
响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号；
所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (10)

1.一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，应用于包括有主雷达和一个或多个从雷达的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接；
所述方法，包括：
所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量；
响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号；
所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
2.根据权利要求1所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号包括：
所述从雷达发射的调频连续波信号为：
其中，S1(t)表示从雷达发射的调频连续波信号，n表示发射的第n个调频连续波，N表示发射一帧所包含的调频连续波数量，j表示虚数单位，t表示t时刻，f0表示起始频率，u表示调频斜率，TPRT表示发射信号的起始时间周期，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度。
3.根据权利要求1所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述主雷达接收所述调频连续波信号包括：
所述主雷达接收的调频连续波信号为：
其中，SIF(t)表示主雷达接收的调频连续波信号，j表示虚数单位，u表示调频斜率，t表示t时刻，τ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，Tidle表示空闲时间步进固定的时间长度，φr表示多余相位，f0表示起始频率。
4.根据权利要求1所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率；
根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量。
5.根据权利要求4所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述对接收的调频连续波信号作FFT，得到频率包括：
根据如下公式计算频率：
其中，fd表示频率，u表示调频斜率，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，τq表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心接收这段过程引起的传输时延，l表示主雷达接收到的从雷达发射一帧信号中第l个调频连续波，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
6.根据权利要求4所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述根据所述频率，得到所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量包括：
根据如下公式计算时钟偏移量：
其中，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量，fd表示频率，u表示调频斜率，ΔTidle表示空闲时间步进固定的时间长度，R表示从雷达等效发射相位中心到主雷达等效相位中心的距离，c表示预设常数。
7.根据权利要求1所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述主雷达发送控制信号包括：
所述主雷达发送的控制信号为：
fr＝c·Δτ
其中，SA(t)表示主雷达发送的控制信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量。
8.根据权利要求1所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步包括：
根据如下公式计算从雷达接收控制信号后的中频信号：
fr＝c·Δτ
其中，S(t)表示从雷达接收控制信号后的中频信号，j表示虚数单位，f0表示起始频率，Δτq表示控制信号传输到从雷达所需的时间，Δfr表示调整因子，t表示t时刻，c表示预设常数，Δτ表示主雷达时钟和从雷达时钟偏移量；
根据所述中频信号计算时钟偏移量；
根据所述时钟偏移量进行信号调整。
9.根据权利要求8所述一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，其特征在于，所述根据所述时钟偏移量进行信号调整包括：
根据时钟偏移量调整从雷达的初始相位。
10.一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-9所述的一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法，包括：主雷达和从雷达；其中，所述主雷达和所述从雷达通信连接；
所述从雷达发送脉冲重复周期步进的调频连续波信号，所述主雷达接收所述调频连续波信号，根据所述调频连续波信号计算所述主雷达和所述从雷达之间的时钟偏移量；
响应于所述时钟偏移量大于预设时钟偏移阈值，所述主雷达发送控制信号；
所述从雷达接收控制信号，根据所述控制信号调节线性调频起始时刻与所述主雷达时钟同步。
CN202310714119.4A 2023-06-15 2023-06-15 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统 Pending CN116961865A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310714119.4A CN116961865A (zh) 2023-06-15 2023-06-15 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310714119.4A CN116961865A (zh) 2023-06-15 2023-06-15 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116961865A true CN116961865A (zh) 2023-10-27

Family

ID=88455586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310714119.4A Pending CN116961865A (zh) 2023-06-15 2023-06-15 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116961865A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7839914B2 (en) Method and apparatus for channel estimation to electro-magnetic wave multi path between sender and receiver by using chirp signal
US10473773B2 (en) Time synchronization of spatially separated radars
US9791550B2 (en) Frequency-Modulated-Continuous-Wave (FMCW) radar with timing synchronization
JP5789081B2 (ja) マイクロ波およびミリメートル波レーダセンサ
US11852747B2 (en) Apparatus and method of eliminating settling time delays in a radar system
US10436890B2 (en) Method for finding the position of objects using an FMCW radar
US20210364596A1 (en) Processing radar signals
CN111103580A (zh) 雷达信号处理方法和装置
US10962632B2 (en) Electronic device and method for low power RF ranging
KR20200044935A (ko) 동기화된 고주파 모듈을 갖는 fmcw 레이더 센서
US10802134B2 (en) Method and device for processing radar signals
CN113917423B (zh) 多普勒模糊度的计算方法、测量目标速度的方法及装置
EP4296707A2 (en) Information measurement method and information measurement device
US9733352B2 (en) Positioning system and method
CN116961865A (zh) 一种基于雷达通信一体化的自适应时钟同步方法和系统
JP6130195B2 (ja) レーダシステム
CN113720222B (zh) 无线电引信及其相位校正方法、平台及可读存储介质
US8742978B2 (en) Method and arrangement for measuring delay of a signal between two stations of the arrangement
US11802960B2 (en) Phase correcting apparatus and method of transmission signal of vehicle radar, and vehicle radar apparatus with the same
KR20200103109A (ko) 레이더 센서 헤드 내에 통합된 분석 유닛을 포함하는 레이더 시스템
US20230076883A1 (en) Apparatus and method for controlling radar in vehicle
JP2016003870A (ja) 距離測定装置
US20240183968A1 (en) Fmcw radar system with synchronized virtual antenna arrays
US20240004051A1 (en) Radar ranging method, ranging radar, and unmanned aerial vehicle thereof
CN111295596B (zh) 毫米波雷达的测角方法、设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination