[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

说明书

本发明公开一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构及其设计方法，具体分为五层：第一层，一帧由多个相同长度的子帧组成；第二层，一个子帧包含近距及中距两种检测模式的检测信号时隙和解速度模糊时隙，共四个时隙；第三层，每个时隙由不同数量的子时隙组成，每个时隙内的子时隙长度相同；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数倍的采样间隔组成。本发明的帧结构采用固定长度的子帧以及半固定长度的子时隙，帧结构相对简单的同时能够灵活适应不同的检测模式、检测需求以及解速度模糊功能，以采样间隔为最小时间单位，有利于系统时间同步。

技术领域

本发明属于雷达信号处理和汽车电子技术领域，尤其涉及一种双模式汽车探测毫米波雷达帧结构及其设计方法。

背景技术

汽车无人驾驶雷达传感器的研究起始于20世纪60年代，早期受到元器件的限制发展较慢，随着近年来集成电路的进步和无人驾驶人工智能研究的深入，汽车雷达传感器的研究变的活跃起来。

实现无人驾驶传感器功能的技术可以有多种选择，比如超声波雷达测距、激光雷达探测定位技术、摄像头图像检测技术、毫米波雷达探测定位技术等。毫米波探测雷达对目标的速度信息比较敏感，在常见的天气状况下均能正常工作，如雾、雨、雪等，即使在比较恶劣的环境下也能维持一定的性能水平。基于以上原因，毫米波探测雷达相比于其它的无人驾驶传感器有着明显的优势和不可替代的作用。除此之外，宽频带、短波长、大气吸收作用明显是毫米波探测雷达的基本特性：

1、有大量带宽可以使用，国际上将77GHz-81GHz的频段划分为无人驾驶毫米波探测雷达的工作频率范围。宽频带能提高传感器距离分辨率，有效消除相邻目标的相互干扰。

2、短波长，窄波束，高增益，可以提高传感器空间分辨率，同时原件尺寸小、重量轻，符合车载雷达体积小巧的要求。

3、大气吸收作用强于微波、衰减大，不易相互干扰，减少电磁污染。

汽车毫米波探测雷达通常采用线性调频连续波体制(LFMCW)，这是由于线性调频连续波频率随着时间线性增长，信号产生和处理简单，能同时获得较高的距离分辨率和速度分辨率，混频能够降低AD采样机的压力。在线性调频连续波体制雷达中，锯齿波调制方式检测精度高，不涉及多目标的匹配，能获得更低的虚警率和漏警率。

汽车毫米波探测雷达的有效探测距离一般为200米，目标反射信号信噪比变化范围在有效探测距离范围内变化较大，对于AD采样位宽有着较高的要求。采用双模式汽车探测毫米波雷达，可以通过划分探测范围，降低对AD采样位宽的要求，并且能够针对不同探测范围，调整系统参数以适应不同场景下的性能需求。同时汽车探测雷达场景下的目标径向速度较大，其多普勒带宽大于锯齿波调制方式的扫频信号重复频率，需要引入解速度模糊子帧，以完成目标多普勒频率的不模糊估计。

目前，关于双模汽车探测雷达没有一个统一的层次清晰的帧结构设计，导致系统实现成本较高，实用性较差。

发明内容

发明目的：针对目前汽车探测雷达发射信号帧结构复杂、系统实现成本高的问题，本发明提出一种双模式、多层次、低复杂度的帧结构及其设计方法，降低系统实现成本。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种双模式汽车探测雷达发射信号帧结构，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。

进一步的，所述子帧长度为:

T_SF＝T_F/N_SF (7)