本發(fā)明屬于汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達技術(shù)領域，特別涉及一種汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達在駕駛員輔助駕駛、智能車輛環(huán)境感知、無人駕駛等技術(shù)中有著重要的應用。隨著這種類型的雷達在輔助汽車安全駕駛的進一步廣泛應用，雷達數(shù)量增多，裝載同樣雷達的汽車對周邊雷達產(chǎn)生了強干擾信號，導致雷達的性能下降并產(chǎn)生虛假目標，甚至導致汽車誤判。因此汽車雷達的強干擾抑制具有非常重要的意義。

目前，主要有天線波束控制方法、變調(diào)頻率及回波后處理時域的方法。天線波束控制方法利用數(shù)字波束形成的方法來靈活控制天線波束指向，避免強干擾發(fā)生的概率；一般來說，天線波束控制方法能在一定的程度上抑制強干擾，但硬件成本大?；谧冋{(diào)頻率的方法，不需要增加設備量，但目前現(xiàn)有的算法穩(wěn)定性不佳?；夭ê筇幚矸椒?，需預先知道強干擾信號的頻率，利用時域陷波器進行濾除強干擾信號，導致系統(tǒng)的信噪比大幅下降。

綜上所述，如何在不增加雷達硬件結(jié)構(gòu)的基礎上，準確、穩(wěn)定有效地抑制強干擾信號是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法與系統(tǒng)，該方法對雷達的強干擾信號進行穩(wěn)定、有效地抑制。為達到上述目的，本發(fā)明的由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法，該方法包括如下步驟：

步驟1)，計算雷達發(fā)射信號的帶寬及總子帶數(shù)，通過雷達信號控制單位產(chǎn)生隨機子帶頻譜的中心頻率，確定所述隨機子帶頻譜的時頻關系；

步驟2)，根據(jù)所述隨機子帶頻譜的時頻關系產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓，控制壓控振蕩器發(fā)射隨機子帶信號；

步驟3)，根據(jù)所述的隨機子帶信號對強干擾信號在接收通道中進行混頻去斜處理得到中頻信號后，對所述中頻信號進行低通濾波，完成整個強干擾抑制過程。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟1)中，根據(jù)式(1)得到隨機子帶頻譜的中心頻率fc，

fc＝f0+b/n·(randc(n)-1)(1)

其中，f0為雷達載波中心頻率，randc(n)是一個隨機向量產(chǎn)生器，輸出的長度為1×n，每個分量的數(shù)值都不相同，范圍分布在1到n，b為雷達發(fā)射信號的帶寬，根據(jù)汽車雷達測距的精度性能要求確定，b/n表示將信號的帶寬b分成n個子帶，n的值為不大于b/2e8的整數(shù)。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟1)中，根據(jù)式(2)計算所述隨機子帶頻譜的時頻關系，

其中，fk(t)為在時間t第k個雷達發(fā)射信號子帶信號的時頻關系，i表示當前掃描周期數(shù)，t0為當前掃描時間長度，k為當前掃描周期的調(diào)頻率，其值為

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟2)中，為在時間t第k個雷達發(fā)射信號子帶信號的控制電壓波形v(k)如式(3)：

其中，i表示當前掃描周期數(shù)，a為每個子帶信號的控制電壓的最高電壓與最低電壓幅度差值。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，根據(jù)式(4)控制電壓輸入壓控振蕩器產(chǎn)生發(fā)射隨機子帶信號s(t)，

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟2)中，壓控振蕩器交替采用兩個掃描周期，分別為t0和2t0，每個周期內(nèi)雷達發(fā)射信號的控制步驟相同。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟3)中根據(jù)式(5)進行混頻去斜處理得到中頻信號，

sif(t)＝sr(t)·s^*(t)(5)

其中，sr(t)表示雷達接收信號，s^*(t)表示發(fā)射信號的復共軛。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制方法的進一步設計在于，步驟3)中根據(jù)式(6)所述是否為中頻信號進行低通濾波，得到基帶信號為

sb(t)＝∫sif(t-τ)h(τ)dτ(6)

其中，h(τ)表示低通濾波器系數(shù)。

采用所述的汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制方法，提供一種汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

頻譜隨機分割單元，將發(fā)射信號的頻譜進行隨機分割成子帶信號，得到所述隨機子帶頻譜的時頻關系；

信號控制電壓單元，得到產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓波形；

混頻去斜處理單元，對隨機子帶接收和發(fā)射信號在接收通道中的混頻器進行去斜處理，得到中頻信號；

低通濾波單元，對所述中頻信號進行低通濾波；

掃描時間更新單元，在相鄰的掃描周期中更新掃描時間長度。

所述汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制系統(tǒng)的進一步設計在于，還包括隨機數(shù)產(chǎn)生單元，用于在每個掃描周期內(nèi)輸出一個長度為1×n的隨機整數(shù)向量。向量中每個分量的數(shù)值各不相同，范圍分布在1到n。

本發(fā)明的有益效果為：

隨著無人駕駛技術(shù)的興起，汽車雷達將會被廣泛地使用。雷達間的干擾問題是制約汽車雷達發(fā)揮威力的關鍵問題之一。通過本發(fā)明的技術(shù)方案進行汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制，能準確、穩(wěn)定有效地抑制雷達的強干擾信號，提高雷達的抗強干擾能力，進而提高汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的對目標測距測速的可靠性，為智能車輛的安全駕駛動作提供可靠決策信息。該技術(shù)方案的優(yōu)點還在于在不增加雷達硬件結(jié)構(gòu)情況下，利用雷達的信號處理及控制模塊中的邏輯硬件資源以低復雜度實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明強干擾抑制方法流程示意圖。

圖2為本發(fā)明所涉及的調(diào)頻連續(xù)波雷達結(jié)構(gòu)原理框圖。

圖3為本發(fā)明利用隨機頻譜技術(shù)接收回波處理示意圖。

圖4為本發(fā)明利用隨機頻譜技術(shù)接收強干擾處理示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例中強干擾未進行抑制結(jié)果圖。

圖6為時域陷波器抑制結(jié)果的示意圖。

圖7為本發(fā)明技術(shù)方案的強干擾抑制結(jié)果的示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例中的強干擾抑的系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)流程和優(yōu)勢更加清晰明了，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。本實施例提供一種汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制方法及系統(tǒng)，該方法的基本思想為：將雷達發(fā)射信號的頻譜隨機地分成多個子帶，使得雷達之間的強干擾信號在接收處理后的落在低通濾波的阻帶內(nèi)。

如圖1，本示例的強干擾抑制方法包括以下步驟：

步驟101：計算雷達發(fā)射信號的帶寬及總子帶數(shù)，利用雷達信號控制單位產(chǎn)生隨機子帶頻譜的中心頻率，確定所述隨機子帶頻譜的時頻關系；

2)根據(jù)所述隨機子帶頻譜的時頻關系產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓，進而控制壓控振蕩器發(fā)射隨機子帶信號；

3)根據(jù)所述的隨機子帶信號對強干擾信號在接收通道中進行混頻去斜處理，使得強干擾基帶信號落到低通濾波器的阻帶中。

具體地，步驟101中確定雷達發(fā)射信號的帶寬及總子帶數(shù)，利用雷達信號控制單位產(chǎn)生隨機子帶頻譜的中心頻率，確定所述隨機子帶頻譜的時頻關系，為：

根據(jù)汽車雷達測距的精度性能要求，確定雷達發(fā)射信號的帶寬b。把信號的帶寬b分成n個子帶，隨機子帶頻譜的中心頻率fc由式(1)計算得到

fc＝f0+b/n·(randc(n)-1)(1)

其中，f0為雷達載波中心頻率，randc(n)是一個隨機向量產(chǎn)生器，輸出的長度為1×n，每個分量的數(shù)值都不相同，范圍分布在1到n。n的值為不大于b/2e8的整數(shù)，即實現(xiàn)控制子帶的帶寬大于200mhz。

具體地，上述隨機子帶頻譜的時頻關系計算如式(2)，

其中，fk(t)為在時間t第k個雷達發(fā)射信號子帶信號的時頻關系，i表示當前掃描周期數(shù),t0為當前掃描時間長度，k為當前掃描周期的調(diào)頻率，其值為

具體地，步驟102中根據(jù)上述隨機子帶頻譜的時頻關系產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓，為，

其中，v(k)為在時間t第k個雷達發(fā)射信號子帶信號的控制電壓波形，i表示當前掃描周期數(shù)，a為每個子帶信號的控制電壓的最高電壓與最低電壓幅度差值。

進一步的，上述控制電壓輸入壓控振蕩器產(chǎn)生發(fā)射隨機子帶信號s(t)，如式(4)：

該步驟中，在每個掃描周期中，除了交替采用兩個掃描周期，t0和2t0，雷達發(fā)射信號的控制步驟均相同。

具體地，步驟103中所述的隨機子帶接收和發(fā)射信號在接收通道中的混頻器進行去斜處理，得到中頻信號，如式(5)：

sif(t)＝sr(t)·s^*(t)(5)

其中sr(t)表示雷達接收信號，s^*(t)表示發(fā)射信號的復共軛。

將上述的去斜處理信號進行低通濾波，得到基帶信號為

sb(t)＝∫sif(t-τ)h(τ)dτ(6)

其中h(τ)表示低通濾波器系數(shù)。

圖2為本發(fā)明方法所涉及的汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達原理框圖。下面結(jié)合圖3～4，將詳細描述本實施例的汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達強干擾抑制過程。首先，計算雷達發(fā)射信號的帶寬及總子帶數(shù)，利用雷達信號控制單位產(chǎn)生隨機子帶頻譜的中心頻率，確定所述隨機子帶頻譜的時頻關系；圖3給出了每個子帶信號的時頻關系圖。

其次，根據(jù)所述隨機子帶頻譜的時頻關系產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓，進而控制壓控振蕩器發(fā)射隨機子帶信號。

最后，根據(jù)所述的隨機子帶信號對強干擾信號在接收通道中進行混頻去斜處理，使得強干擾基帶信號落到低通濾波器的阻帶中，進而被有效地抑制；圖3給出了對于目標回波可有效接收處理；但對于強干擾信號，圖4給出了強干擾信號被抑制的過程。

本發(fā)明的方法可用于汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾信號抑制。

由圖5可知，在未進行強干擾信號抑制的情況下，強干擾信號進入基帶信號成為典型的虛假目標。圖5中，虛線框表示強干擾信號產(chǎn)生的虛假目標。

由圖6、圖7可知，時域陷波器雖然抑制了強干擾信號，但信噪比被降低了；使用本發(fā)明的方法有效地抑制了強干擾信號。

從以上描述中可以看出，采用本發(fā)明提供的方法，能準確、有效穩(wěn)定地抑制雷達的強干擾信號。

如圖8所示，本發(fā)明的強干擾抑制的系統(tǒng)主要由頻譜隨機分割單元70、信號控制電壓單元71、混頻去斜處理單元72以及低通濾波單元73組成。

頻譜隨機分割單元70，用于對發(fā)射信號的頻譜進行隨機分割成子帶信號，確定所述隨機子帶頻譜的時頻關系。其中，頻譜隨機分割單元71，用于確定產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓波形?；祛l去斜處理單元72，用于隨機子帶接收和發(fā)射信號在接收通道中的混頻器進行去斜處理。低通濾波單元73，用于對所述的去斜處理信號進行低通濾波。

在圖8所示的強干擾抑制的系統(tǒng)的基礎上，本示例的強干擾抑制的系統(tǒng)還包括隨機數(shù)產(chǎn)生單元(圖8中未示出)和掃描時間更新單元(圖8中未示出)。其中，隨機數(shù)產(chǎn)生單元，用于在每個掃描周期內(nèi)輸出一個隨機整數(shù)向量，向量中每個分量的數(shù)值各不相同。掃描時間更新單元，用于在相鄰的掃描周期中更新掃描時間長度。

本領域技術(shù)人員應當理解，圖8中所示的強干擾抑制的系統(tǒng)中的各處理單元的實現(xiàn)功能可參照前述的強干擾抑制方法的相關描述而理解。本領域技術(shù)人員應當理解，圖8中所示的強干擾抑制的系統(tǒng)中的頻譜隨機分割單元及頻譜隨機分割單元的功能可通過具體的邏輯電路而實現(xiàn)。

通過本實施例的技術(shù)方案進行汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的強干擾抑制，能準確、穩(wěn)定有效地抑制雷達的強干擾信號，提高汽車調(diào)頻連續(xù)波雷達的對目標測距測速的可靠性，且不增加雷達硬件結(jié)構(gòu)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。