[发明专利]一种车载防撞雷达系统的杂波抑制方法

权利要求书

1.一种车载防撞雷达系统的杂波抑制方法，所述车载防撞雷达系统包括：数字信号处理器，雷达收发器，调理电路模块和中频预处理模块；数字信号处理器内含数模和模数转换单元；

数字信号处理器产生三角波数字信号，经其内的数模转换单元转换为三角波模拟信号接入调理电路模块，滤除三角波毛刺并设置输出保护，所得信号送入雷达收发器，控制雷达收发器发射线性扫频信号；所发射的信号遇到目标后反射产生回波信号，雷达收发器接收的回波信号与本振信号混频后输出中频信号，此中频信号包括目标反射的回波信号、干扰信号和三角波泄露信号，输出的中频信号接入中频预处理模块，滤波放大后送入数字信号处理器提取目标信息；其特征在于主要步骤如下：

Ⅰ、中频信号采样

数字信号处理器中的模数转换单元对中频信号进行连续、顺序采样，采样频率f_s满足奈奎斯特采样定理，即f_s≥2f′，其中f′为中频信号频率的最大值；

采样后所得数据存入第一数组，进入步骤Ⅱ；

Ⅱ、变尺度随机共振处理

对采集得到的数据进行变尺度随机共振处理；

Ⅱ-1、确定压缩尺度比R

根据第一数组中数据的频率范围和本雷达系统的测距范围D确定合适的压缩尺度比R；

Ⅱ-2、二次采样

二次采样频率f_sr＝f_s/R，根据f_sr对第一数组中的数据进行二次采样，并将结果存入第二数组，同时根据f_sr确定计算步长h＝1/f_sr；

Ⅱ-3、随机共振处理

对步骤Ⅱ-2所得的第二数组数据进行随机共振处理，本随机共振系统双稳态非线性微分方程表达为

$\frac{dx\left(t\right)}{dt}=ax\left(t\right)-{\mathrm{bx}}^3\left(t\right)+s\left(t\right)+n\left(t\right)$

式中，x(t)为随机共振系统的输出，s(t)为随机共振系统的输入信号即Ⅱ-2中得到的第二数组内的数据，a、b为大于零的系统参数，n(t)为随机噪声信号，即降雨噪声信号；

采用四阶龙格库塔方程组求上式中x(t)的数值解：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{n+1}=x_n+\frac{1}{6}h\[k_1+2k_2+2k_3+k_4\]\\ k_1={\mathrm{ax}}_n-{\mathrm{bx}}_n^3+s_n\\ k_2=a(x_n+\frac{{\mathrm{hk}}_1}{2})-b{(x_n+\frac{{\mathrm{hk}}_1}{2})}^3+s_n\\ k_3=a(x_n+\frac{{\mathrm{hk}}_2}{2})-b{(x_n+\frac{{\mathrm{hk}}_2}{2})}^3+s_{n+1}\\ k_4=a(x_n+{\mathrm{hk}}_3)-b{(x_n+{\mathrm{hk}}_3)}^3+s_{n+1}\end{array}\right.$

式中，x_n表示随机共振系统输出信号的第n个采样值，s_n表示随机共振系统输入信号即第二数组的第n个采样值，h＝1/f_sr为计算步长；

随机共振处理所得结果x_n值存入第三数组；

Ⅱ-4、恢复

将步骤Ⅱ-3得到的第三数组的x_n值，输入公式(-ax+bx³)，得到恢复数据X_n、存到第四数组中作为变尺度随机共振系统的输出信号；

Ⅲ、恒虚警检测

对第四数组进行单元平均恒虚警检测处理，处理后的结果存入第五数组；

Ⅳ、提取频谱峰值的频率

采用快速傅里叶变换对经过步骤Ⅲ恒虚警检测处理后的第五数组数据进行频谱分析，然后进行谱峰搜索，提取出频谱峰值对应的频率；

Ⅴ、尺度反变换并计算目标距离信息

将步骤Ⅳ提取出的谱峰峰值对应频率按照步骤Ⅱ-1的压缩尺度比R进行尺度反变换，还原被压缩的信号；

将还原后的频谱峰值频率代入目标距离公式求解相应的目标距离信息，目标距离L的计算公式为：

L＝cf_max/(4Bf_m)

其中f_max为雷达回波信号频谱峰值对应的频率，B是三角波的带宽，f_m为本雷达发射三角波的调制频率，c为电磁波的传播速度＝3.0×10⁸米/秒；

Ⅵ、判断

将步骤Ⅴ所得目标距离信息与设定的安全距离比较，如果目标距离小于安全距离，判断为危险目标，系统通过显示和声音报警提醒驾驶员采取相应措施，之后返回步骤Ⅰ；如果目标距离大于安全距离，直接返回步骤Ⅰ。