[发明专利]一种双模式汽车探测毫米波雷达帧结构及其设计方法

权利要求书

1.一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，所述帧结构分为5个层次，具体为：第一层，一帧由多个长度相同的子帧组成；第二层，一个子帧由四个长度不同的时隙组成，完成近距及中距两种检测模式；第三层，每个时隙由不同数量长度相同的子时隙组成；第四层，每个子时隙由扫频信号和保护间隔组成；第五层，扫频信号和保护间隔均由整数倍的采样间隔组成；

所述子帧长度为:

T_SF＝T_F/N_SF (1)

其中，T_F为一帧时长，N_SF为子帧个数，且N_SF≥N_Dmin，N_Dmin为一帧最少检测次数；

所述时隙长度为其中，k＝0，1，2，3，分别对应近距检测时隙，近距解速度模糊时隙、中距检测时隙和中距解模糊时隙。

2.根据权利要求1所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，所述子时隙长度为半固定，即：

(1)同一种探测模式下的子时隙扫频信号长度相同而不同探测模式下的子时隙扫频信号长度不同；

(2)同一个时隙内的子时隙长度相同而不同时隙内的子时隙长度不同，通过调整子时隙的保护间隔长度，以保证检测时隙的扫频信号重复频率与解模糊时隙的扫频信号重复频率不同，并满足余数定理，子时隙的长度为其中，k＝0，1，2，3，分别对应近距模式下的检测子时隙、解模糊子时隙以及中距模式下的检测子时隙、解模糊子时隙。

3.根据权利要求2所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，不同时隙内的子时隙数量由不同时隙内的系统工作的发射天线数不同时隙的长度和其对应子时隙长度确定：

其中，k＝0，1，2，3。

4.根据权利要求2所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，扫频信号长度T_k，其中k＝0，1，2，3，分别对应四种不同时隙内的子时隙，根据不同检测模式下的扫频带宽B、最大检测距离r_max，距离为目标相对雷达的径向距离、最大检测速度v_max，速度为目标相对雷达的径向速度，芯片采样频率f_s确定，具体方法如下：

在锯齿波体制雷达中，需要将接收的目标反射信号与发射信号进行混频、低通滤波，得到中频信号，中频信号的频率表达式如下：

式中，B为扫频带宽，c为电磁波在真空的传播速度，f₀为载波频率，r为目标径向距离，v为目标径向相对速度，以接近雷达为正；

检测范围内目标信号最大中频频率为：

根据奈奎斯特采样定律，若要目标信号在采样后中频频率不发生模糊现象，目标信号最大中频频率和芯片采样频率f_s之间需满足以下关系：

f_bmax≤f_s (5)

则扫频信号长度需满足：

5.根据权利要求1所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，所述子时隙内的前置保护间隔其中k＝0，1，2，3，分别对应不同的时隙内的子时隙，要大于芯片信号起振时间T_B和芯片天线切换时间T_switch；后置保护间隔要大于芯片信号拖尾时间T_E。

6.根据权利要求1所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，所述帧结构的同一检测模式下包含检测信号时隙和解模糊信号时隙，能完成解模糊功能。

7.根据权利要求1所述的一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，其特征在于，所述帧结构同时包含近距检测模式和中距检测模式。

8.根据权利要求1-7任一项所述的双模式汽车探测雷达发射信号帧结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据不同检测模式的扫频带宽B、最大检测距离r_max、最大检测速度和芯片采样频率确定不同检测模式下的扫频信号长度，扫频时间长度应取采样间隔的整数倍；

步骤2：根据天线切换时间、芯片信号起振时间和信号拖尾时间确定子时隙信号间保护间隔长度，从而确定不同时隙内的子时隙长度前置保护间隔长度应大于信号起振时间T_B和天线切换时间T_switch，后置保护间隔应大于信号拖尾时间T_E，保护间隔长度为采样间隔的整数倍，检测时隙保护间隔与解模糊时隙保护间隔的设置应使得扫频信号重复频率满足余数定理，以完成多普勒频率解模糊；

步骤3：根据帧长度及一帧最少检测次数确定一帧包含的子帧个数，由式T_SF＝T_F/N_SF计算得到一个子帧的长度；其中，T_F为一帧时长，N_SF为子帧个数，且N_SF≥N_Dmin，N_Dmin为一帧最少检测次数；

步骤4：根据子帧的总长度，按照长度比值为4:1:4:1的方式，设定四个时隙的初始长度；

步骤5：根据系统工作的发射天线数、时隙的长度和子时隙的长度由式计算子时隙的个数；其中，为不同时隙内的子时隙数量，为不同时隙内的系统工作的发射天线数，为不同时隙的长度，为对应子时隙长度，其中，k＝0，1，2，3；

步骤6：根据系统仿真性能和需求，适当调整四个时隙的长度，回到步骤5，直到得到最优的帧结构设计。