专利名称：一种毫米波雷达信号波形的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种毫米波雷达信号波形的设计方法，特别涉及复杂道路或军用环境的多目标识别情况下的雷达信号波形的设计方法，属于雷达通信技术领域。
背景技术：
在汽车主动防碰撞系统以及军用多目标存在的环境下，雷达的各个方向在多数情况下面临多目标状况，除了依靠天线波束分辨不同方位的目标情况，在同方位方向上的多目标只能依靠毫米波雷达的测距信号的分辨能力来实现，因此在毫米波雷达测距信号体制的选择上要能够适应多目标检测的基本要求。目前在防撞雷达上研究和应用较多的测距信号体制主要包括脉冲体制、FSK体制、 SFCff体制、LFMCW体制和伪随机编码体制。由于线性调频体制相对简单，近年来这一在国外防撞雷达研究和应用的较多，而脉冲体制由于受到诸多因素的影响应用较少。LFMCW体制可以实现较好的测距分辨率，但对线性调频体制来说，其模糊函数呈现距离和速度的耦合，因而单纯的锯齿波扫频不能正确测量运动车辆目标的距离，为了解决这一问题，采用了三角波线性扫频，通过两个方向的扫频实现对目标距离和速度的分离，对于多目标情况，两次扫频获取的目标间需要找出相互关系，以便配对解算距离和速度，为了增强在多目标情况下的目标配对的准确性，又采用了不同线性扫频斜率的组合，有的防撞雷达采用了线性扫频与单纯连续波的组合，以单频来测速并用来消除扫频信号的距离和速度的耦合。但是目前这些方法尚不适用于复杂道路环境下的应用。SFCff体制从本质上讲和LFMCW面临的问题是相同的。虽然采取了上述分辨多目标的方法，但道路情况或军用环境非常复杂，在雷达天线波束范围内的目标较多的情况下， SFMCff信号体制的适应性存在一定问题。伪噪声编码连续波雷达近年来在其他领域得到了较多的研究，常用的基于m序列伪随机编码调相连续波体制具有抗干扰能力强，图钉状模糊图可以实现较高精度的测距测速能力，然而其非相关副瓣的存在限制了这一体制的更广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是为了使雷达测距信号能够适用于多汽车雷达工作的复杂道路条件下汽车的防碰撞与目标识别，同时也适用于军用复杂战场多雷达存在条件下的抗干扰以及目标识别，提出一种毫米波雷达信号波形的设计方法，采用线性调频连续波雷达体制和伪随机编码连续波雷达体制结合的方式，同时在汽车防碰撞雷达发射信号波形设计过程中采用变周期的方式。伪随机编码连续波雷达体制采用伪随机编码的良好相关特性实现对目标距离检测，但是伪随机编码的相关特性中同样也存在一定的距离旁瓣，理论上与码长的倒数相关， 距离旁瓣的存在都使同时存在的大目标掩盖了小目标检测，为了提高雷达对距离旁瓣的抑制，以及对于多目标的精确识别，本专利提出了将伪随机编码调相体制和线性调频体制相结合，同时在发射波形设计方面采用变周期的方式。综合利用这三种体制的优势，结合后续信号处理环节有效的实现汽车防碰撞及抗干扰目标识别。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种毫米波雷达信号波形的设计方法，用于汽车防碰撞雷达系统中，其实现过程具体包含以下步骤1)汽车防碰撞雷达系统用伪随机码信号对变周期线性调频信号进行相位调制，产生雷达发射波形；2)汽车防碰撞雷达系统接收目标回波信号；3)汽车防碰撞雷达系统的信号处理模块将步骤2、接收的目标回波信号和带有扫频信号的本振混频，得到滤除高频分量后的信号；4)汽车防碰撞雷达系统用与步骤1)中相同的伪随机码序列进行时延搜索，并将该伪随机码序列与步骤幻输出的信号进行相关处理，以抑制掉其他雷达发射信号与本雷达本振信号混频产生的干扰信号；5)汽车防碰撞雷达系统对步骤4)进行相关处理后的信号再进行本地多目标识别。有益效果本发明利用伪随机编码的良好相关特性实现对大距离目标的有效检测；采用线性调频与伪随机编码结合的方式能够有效抑制距离旁瓣；在汽车防碰撞雷达发射信号波形设计过程中采用灵活变周期方式，有助于复杂环境下多目标的检测；伪随机码调相可实现对不同车载雷达的不同编码，以消除迎面车辆雷达造成的干扰。
图1为本发明的实施例1中变周期线性调频雷达发射信号频率波形图；图2为本发明的实施例1中伪随机码调制的变周期FMCW雷达时域信号发射波形；图3为本发明的实施例1中伪随机码调制的变周期FMCW雷达时域信号发射波形的频谱，其中纵坐标为对时域波形做FFT后频谱的幅值，横坐标为信号频率；图4为本发明的实施例1中虚假目标识别后的互相关输出，其中纵坐标为互相关输出的幅度，横坐标为时间；图5为本发明的实施例1中有效目标识别时的自相关输出，其中纵坐标为自相关输出的幅度，横坐标为时间；图6为本发明的实施例2中四组目标的所有可能结果示意图；图7为本发明的实施例2中对四组目标计算结果中对重合数据进行整理后输出的结果示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。实施例1—种毫米波雷达信号波形的设计方法，其具体过程为1)汽车防碰撞雷达系统的信号处理模块产生伪随机码序列PN(t)，用此伪随机码调制如图1所示的变周期调频信号，从而得出伪随机编码序列的一个比特内的雷达发射波形，可以表达为
权利要求
1. 一种毫米波雷达信号波形的设计方法，用于汽车防碰撞雷达系统中，其特征在于其实现过程包含以下步骤1)汽车防碰撞雷达系统用伪随机码信号对变周期线性调频信号进行相位调制，产生雷达发射波形；2)汽车防碰撞雷达系统接收目标回波信号；3)汽车防碰撞雷达系统的信号处理模块将步骤幻接收的目标回波信号和带有扫频信号的本振混频，得到滤除高频分量后的信号；4)汽车防碰撞雷达系统用与步骤1)中相同的伪随机码序列进行时延搜索，并将该伪随机码序列与步骤幻输出的信号进行相关处理，以抑制掉其他雷达发射信号与本雷达本振信号混频产生的干扰信号；5)汽车防碰撞雷达系统对步骤4)进行相关处理后的信号再进行本地多目标识别。
全文摘要
本发明涉及一种毫米波雷达信号波形的设计方法，特别涉及复杂道路或军用环境的多目标识别情况下的雷达信号波形的设计方法，属于雷达通信技术领域。采用线性调频连续波雷达体制和伪随机编码连续波雷达体制结合的方式，同时在汽车防碰撞雷达发射信号波形设计过程中采用变周期的方式。本发明利用伪随机编码的良好相关特性实现对大距离目标的有效检测；采用线性调频与伪随机编码结合的方式能够有效抑制距离旁瓣；在汽车防碰撞雷达发射信号波形设计过程中采用灵活变周期方式，有助于复杂环境下多目标的检测；伪随机码调相可实现对不同车载雷达的不同编码，以消除迎面车辆雷达造成的干扰。
文档编号G01S7/36GK102288942SQ20111017218
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者卜祥元, 卢继华, 安建平, 张军, 李安培, 郑晨, 陈奎熹 申请人:北京理工大学, 广东铁将军防盗设备有限公司