一种毫米波雷达信号波形的设计方法

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。

主权项

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：结合线性调频连续波雷达体制和伪随机编码连续波雷达体制，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；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； 所述“伪随机码信号对变周期线性调频信号进行相位调制”基于伪随机码调相实现对不同车载雷达的不同编码，消除迎面车辆雷达造成的干扰； 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3)输出的信号进行相关处理，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进行本地多目标识别；其中，上述步骤1)-5)的具体步骤分别为： (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PN(t)调制变周期调频信号，得出伪随机编码序列的一个比特内的雷达发射波形： 其中，t为某比特持续时间，T为比特宽度周期，且T＝T₁+T₂+T₃+T₄，T₁、T₂、T₃和T₄是变周期调频信号内各个小周期，n表示下标从1到4，即T_n代表T₁、T₂、T₃和T₄；B是调频带宽；f₀为发射信号在t＝nT时的瞬时频率；设线性调频信号表达为： 则：S(t)＝PN(t)FM(t)    (3) 2)汽车防碰撞雷达接收目标回波信号，设两个具有同样回波强度的目标分别具有时延τ₁和τ₂，其中：τ₁-τ₂＞T； 具有两个目标的回波信号表示为： S_r(t)＝S₁(t)+S₂(t)＝A·PN(t-τ₁)FM(t-τ₁)+A·PN(t-τ₂)FM(t-τ₂)    (4) 其中，A是接收信号的幅度； 3)回波信号经过带有扫频信号的本振混频，滤除高频分量后的信号为： S_r(t)＝S₁(t)+S₂(t)＝A·PN(t-τ₁)SM(t-τ₁)+A·PN(t-τ₂)SM(t-τ₂)    (5) 其中，SM(t)是线性调频本振与回波混频后的输出信号； 4)汽车防碰撞雷达系统用(1)式中产生的伪随机码序列PN(t)进行时延搜索：即与(5)式中信号S_r(t)进行相关处理，设定本地码的延时与其中一个目标相同，而与另一个不相关，假设本地伪随机码为PN(t-τ₁)，则与回波信号相关信号为： S_c(t)＝A·PN(t-τ₁)PN(t-τ₁)SM(t-τ₁)+A·PN(t-τ₁)PN(t-τ₂)SM(t-τ₂)    (6) 设本地码延时和时延为τ₁的目标回波延时完全相同，有： S_c(t)＝A·SM(t-τ₁)+A·PN(t-τ₃)SM(t-τ₂)    (7) 其中，PN(t-τ₃)＝PN(t-τ₁)PN(t-τ₂)，(7)式中第二项的功率谱是两信号的功率谱的卷积，第二个目标产生的第二项功率谱的旁瓣被有效抑制，抑制的程度与PN码的长度成正比； 仿真得出虚假目标识别后的互相关输出以及有效目标识别时的自相关输出；当取PN码的长度为63位时，能达到近36dB的抑制；综合线性调频和伪随机码信号的距离旁瓣的共同作用，当采用更长的伪随机码时能得到更大的抑制。