[发明专利]OFDM雷达通信一体化的距离速度快速超分辨估计方法

说明书

本发明公开了一种OFDM雷达通信一体化的距离速度快速超分辨估计方法，包括：构建OFDM雷达通信一体化的信号模型，并为所述OFDM雷达通信一体化的信号模型输入相关参数；对所述OFDM雷达通信一体化的信号模型进行通信信息补偿，得到通信信息补偿模型；对所述通信信息补偿模型进行频率平滑处理，得到待估计距离和速度的目标信号模型；基于超分辨方法对所述目标信号模型进行距离估计和速度估计，得到具有超分辨的距离估计结果和速度估计结果。本发明利用OFDM雷达通信一体化波形进行距离和速度超分辨估计，且本发明在同等估计精度的条件下，相比现有方法具有更低的计算复杂度。

技术领域

本发明属于雷达和通信交叉学科领域，具体涉及一种OFDM雷达通信一体化的距离速度快速超分辨估计方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)波形已广泛应用于数字电视广播、数字视频广播、数字音频广播和无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)。此外，OFDM在雷达应用中也引起了广泛的关注。例如，合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)成像、空时自适应处理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)、雷达目标参数估计以及雷达目标检测。因此，将OFDM波形作为雷达通信一体化波形是合理的。此外，许多学者对OFDM雷达通信一体化波形进行了深入研究。

在智能交通系统中，智能车辆需要与其他车辆进行通信，同时需要估计它们的距离和速度等，以提高行车安全性。由于OFDM雷达通信一体化波形是传统的OFDM通信波形，而在实际应用中OFDM通信波形得到了广泛的应用，利用现有的处理方法就可以实现通信功能。相比之下，不能直接利用传统的雷达参数估计方法估计其他车辆的距离和速度，因为OFDM雷达通信一体化波形不同于雷达中的OFDM波形。OFDM雷达波形通常为脉冲波形，虽然已有研究者对脉冲OFDM的雷达通信一体化波形进行了研究，但发现它的数据传输率很低。另一方面，OFDM雷达通信一体化波形中包含通信信息，并且每个OFDM符号通常是不同的，而OFDM雷达波形则不需要传输通信信息，每个发射的脉冲是相同的。由于这些差异，OFDM雷达的距离和速度估计方法不能直接用于雷达通信一体化系统。

为了利用OFDM雷达通信一体化波形进行距离和速度估计，C.Sturm和W.Wiesbeck提出了一种将接收到的调制符号除以发送的调制符号，然后采用离散傅里叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform，IDFT)和离散傅立叶变换(Discrete FourierTransform，DFT)的方法。在该方法中，距离分辨率由信号带宽决定，速度分辨率由相干处理间隔(Coherentprocess interval，CPI)决定。然而，为了提高距离和速度分辨率，需要分别增加信号带宽和CPI。但是，提高信号带宽会增加硬件实现成本和频率资源的消耗，而增加CPI会降低更新率。此外，由于目标的起伏，有时也无法增加CPI。

发明内容

为了利用OFDM雷达通信一体化波形进行距离和速度估计，本发明提供了一种基于OFDM雷达通信一体化的距离和速度快速估计方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种OFDM雷达通信一体化的距离速度快速超分辨估计方法，包括：

步骤A：构建OFDM雷达通信一体化的信号模型，并为所述OFDM雷达通信一体化的信号模型输入相关参数；

步骤B：对所述OFDM雷达通信一体化的信号模型进行通信信息补偿，得到通信信息补偿模型；

步骤C：对所述通信信息补偿模型进行频率平滑处理，得到待估计距离和速度的目标信号模型；

步骤D：基于超分辨方法对所述目标信号模型进行距离估计和速度估计，得到具有超分辨的距离估计结果和速度估计结果。