解析汽车前视防撞雷达抗交叉干扰技术

惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 李瑞丹 任 淼

受交叉干扰影响，汽车前视防撞雷达很容易检测出虚假目标，灵敏度下降、漏检率和误报率提升等问题也往往同时出现，这对行车安全将造成严重威胁，如何规避这种威胁近年来受到业界高度重视。为保证汽车前视防撞雷达更好保障行车安全，正是本文围绕抗交叉干扰技术开展具体研究的原因所在。

1 汽车前视防撞雷达交叉干扰产生原因与干扰分类

为深入了解汽车前视防撞雷达交叉干扰，本节将对这类干扰的产生原因进行分析，并同时开展细致分类。

1.1 交叉干扰产生原因

汽车前视防撞雷达近年来在我国的应用日渐广泛，而受到数量较多和距离较近的雷达传感器影响，彼此之间作用频繁的传感器很容易接收无关信号，交叉干扰会因此产生。在交叉干扰影响下，误判往往会频繁出现，如具体判断受到的虚假目标影响。汽车前视防撞雷达距离分辨率受到的带宽影响也需要得到重视，由于带宽宽度会对距离分辨率造成影响，距离分辨率会随不断增大的带宽变大，但对于有限的可用频率带宽来说，共同作用的大量雷达会提升干扰几率，误报率自然会随之提升，雷达的灵敏度和安全性也会受到影响。由于汽车前视防撞雷达应用初期汽车及雷达数量较少，这使得干扰问题长期被忽略，随着汽车前视防撞雷达在道路上的增多，干扰问题日趋严重，这类问题必须设法解决。

1.2 交叉干扰分类

汽车前视防撞雷达交叉干扰可细分为两大类，即频率相同、不同汽车前视防撞雷达引发的干扰。对于频率不同的干扰，这类干扰的滤除难度较低，如载波频率不同的无线电波由接收机接收后，汽车前视防撞雷达系统可将其滤掉，相关干扰影响能够降到最低；对于频率相同的干扰，这种干扰带来的影响较大，受复杂的道路交通状况、较少的工作频段影响，相同频率干扰在实际的汽车前视防撞雷达运行中较为常见，这种干扰会因此相应车辆距离拉近而放大。基于脉冲重复周期关系进行分析可以发现，这种相同频率干扰还可以进一步细分，即频率相同的异步、同步干扰。频率相同的异步干扰指的是存在相同发射频率的两个雷达，且存在不属于整数倍关系且大于某个值的PRT相差。异步干扰则是指两个雷达的信号形式和发展频率均相同，且PRT存在整数倍关系或接近。

2 汽车前视防撞雷达抗交叉干扰技术

为解决汽车前视防撞雷达交叉干扰问题，抗交叉干扰技术的科学选用极为关键，因此本节将介绍三种实用技术，包括发射波形斜率改变技术、抗同频异步干扰技术、抗同频同步干扰技术。

2.1 发射波形斜率改变技术

三角形调制信号斜率可通过对发射波形斜率的改变实现随机变化，发生变化的斜率不会影响三角波调制周期。基于FMCW雷达体制，可确定自车雷达存在式(1)所示的差额信号。

在干扰和本地振荡器混频后，可得到式(2)所示的差频信号表达式：

上式中的s、T、fc分别为发射信号幅度、三角波周期、载波频率，k1、k2为随机斜率，s0、t0、kf分别为衰减系数、接收机干扰信号到达时间、调频系数。

选择载波频率、三角波周期分别为77GHz、0.01s，衰减系数分别表示为－15dB、-20dB，三角波斜率表示为k= 2B / Tm。开展针对性仿真可以得到图1所示的抑制干扰后仿真图。

图1 抑制干扰后仿真图

分析图1可以发现，对于随机生成的发射信号斜率，进行FFT预处理后，图片中所示的结果。深入分析能够发现，自车雷达接收自车雷达的回波信号后，能够得到一根谱线单频信号的频谱。在干扰车雷达影响下，自车雷达接收干扰信号后开展混频，线性调频信号会在之后输出，此时无法得到一根谱线单频信号的频谱。对于自车雷达接收端进入的干扰车雷达电磁波，混频后系统能够自动按照噪声进行处理，目标检测的正常进行不会受到影响，这种影响较小的后端信号处理可设法实现信噪比提高，以此更好提升处理效果。

2.2 抗同频异步干扰技术

对于上文提及的汽车前视防撞雷达频率相同异步干扰，相参积累可在周期层面区别开展，在各周期重合电路支持下，目标回波信号在自车雷达接收后得到最大值输出振幅，受周期性差异影响的干扰信号存在较小幅度，这种幅度相较于回波信号较为显著，同时门限选通电路能够在一定程度上实现干扰抑制，相关处理可在输出至下一级后针对性开展。考虑到汽车数量不断提升会导致不断积累的干扰信号回波出现，为实现抗干扰强度增强，可采用四级跨周期积累电路等多级跨周期积累电路，以此实现同频异步干扰的应对，图2为具体的电路框图。结合具体仿真可以发现，在四级跨周期积累电路支持下，同频异步干扰得到较好抑制。

图2 电路框图示意图

2.3 抗同频同步干扰技术

在相干累加后，汽车前视防撞雷达的同频同步干扰的消除难度将大幅提升，结合相关理论研究和实践探索可以了解到，雷达拥有唯一发射信号属于最佳的同频同步干扰去除方法，复杂环境内所有汽车前视防撞雷达均可由此获取对应回波。为实现抗同频同步干扰，需保证存在能够识别本地信号且可以改变发射信号的汽车前视防撞雷达，由此可基于m序列开展汽车前视防撞雷达调制。具体需要在m序列上随机化承载数字化信号，m序列完成信号调制后，可以将其视作同时完成n位编码，发送出去的调制信号能够在接收时通过原始m序列进行验证，拥有唯一性的信号识别可以保证相同m序列的顺利接收。所谓m序列，指的是能够生成伪随机码的线性移位寄存器，其在干扰能力出色的伪噪声编码雷达中有着广泛应用，在汽车前视防撞雷达中也具备较高应用价值。

基于上述分析可以发现，m序列能够对汽车前视防撞雷达开展调制处理，分析雷达信号在调制后的变化可以发现，这种抗同频同步干扰技术的应用可通过m序列完成上、下扫频段三角波的分别调制。设m序列的阶数为r，周期数为N，基于公式：

结合奇数周期，在m序列的阶数为7时，存在127的周期数，由此对上、下扫频段三角波开展分别调制，在对应的线性调频连续波雷达周期中，m序列信号开展的调制种类为：

基于式(4)求得的数据可以发现，m序列调制后汽车前视防撞雷达出现干扰的几率大幅下降，具体值为1/16129，有效抑制的同频同步干扰带来的检测性能影响降到最低，这种基于m序列的抗同频同步干扰技术具备较高实用性。深入分析可以发现，汽车前视防撞雷达工作过程中三角波会对其压控振荡器造成影响，线性调频连续波受此影响会规律性输出，通过调制该发射频率，在m序列支持下，本地振荡器信号与接收机接收回波信号混频，后续信号处理可在信号处理机接收混频信号后开展。受自身特点影响，m序列的自相关性较为突出，存在类似于冲激函数的自相关函数，这使得汽车前视防撞雷达信号在m序列调制后的抗干扰能力较为出色，而在自相关性支持下，m序列可保证本地雷达信号与干扰信号的互不干涉，接收机中干扰信号可较好被削弱，更加准确的汽车前视防撞雷达目标检测能够顺利开展。

结论：综上所述，汽车前视防撞雷达抗交叉干扰技术具备较高实用性。在此基础上，本文涉及的发射波形斜率改变技术、抗同频异步干扰技术、抗同频同步干扰技术等内容，则直观展示了抗交叉干扰技术在汽车前视防撞雷达中的应用价值和应用路径。为保证汽车前视防撞雷达更好服务于行车安全保障，互联网接入的影响、其他抗干扰技术的应用同样需要得到重视。