一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统及方法，涉及新一代信息技术领域，系统包括稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元，稀疏约束优化单元用于对雷达目标回波信号在傅立叶变换域进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数；干扰信号分离单元利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离，进而提高汽车雷达在强干扰条件下雷达目标的可检测率。经大量实测雷达实验表明，本发明专利技术的方法在强干扰条件下可准确地检测已淹没的目标，目标的信号与干扰加噪声比从5.06dB提升至19.26dB，突破了当前最新汽车雷达抗干扰方法，使得本发明专利技术具有很强的原创竞争力。很强的原创竞争力。很强的原创竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统及方法，属于新一代信息


技术介绍

[0002]由于国际电信联盟推荐标准，目前汽车毫米波雷达(以下简称汽车雷达)的工作频率范围为76～81GHz。虽然雷达之间采用了调整了不同发射波形的参数，比如调频率、扫描周期、带宽及起始频率等，但雷达发射信号的频谱存在重叠，因此产生了雷达之间的干扰。尤其是随着高级别自动驾驶车辆在同一路段分布的密度增高，雷达之间的交叉干扰成为了一个严重影响雷达自身性能的技术瓶颈。近几年来，国内外学者提出了基于传统信号处理方法的雷达交叉干扰抑制，比如自适应噪声对消方法，但是这些方法只能在有限的程度上降低干扰强度，无法抑制强干扰。因此，如何抑制雷达之间的强干扰是一个亟待解决的技术瓶颈难题。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统及方法，从而能在雷达之间的强干扰条件下实现目标回波与强干扰信号的分离。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统，包括稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元，所述稀疏约束优化单元用于对雷达回波信号进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数；所述干扰信号分离单元用于对目标回波信号和干扰信号进行优化分离。
[0005]进一步的，所述稀疏约束优化单元用于对雷达回波信号在傅立叶变换域进行稀疏约束。
[0006]进一步的，所述干扰信号分离单元利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离。
[0007]一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：雷达接收信号送至本专利技术的稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元；
[0009]步骤二：稀疏约束优化，对雷达回波信号进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数；
[0010]步骤三：干扰信号分离，利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离。
[0011]步骤四：随后再将上述处理后的信号进行距离、速度、方位的压缩，最终形成目标检测数据。
[0012]进一步的，所述步骤一具体地，假设目标回波为s
t
，干扰信号为s
i
，系统噪声为n，则雷达接收信号y为，
[0013]y＝s
i
+s
t
+n
ꢀꢀꢀ
(1)
[0014]假设回波信号s
t
在离散傅立叶变换A中的系数为x，则上式可表示为
[0015]y＝s
i
+Ax+n
ꢀꢀꢀ
(2)
[0016]经过理论推导可知x是稀疏信号，因此可以利用L1范数，分别对干扰与回波信号进行稀疏约束，进而可得稀疏优化目标函数为
[0017][0018]上式中λ
i
和λ
x
为模型的参数，||
·
||1为L1范数。
[0019]进一步的，所述步骤二具体地，根据公式(3)，建立雷达干扰和回波信号分离的两层L1优化模型为
[0020][0021]进一步推导，可通过迭代的软阈值操作实现干扰信号与回波信号的分离步骤为
[0022][0023]式中的软阈值操作运算定义为
[0024]soft(x，τ)＝x
·
max(1
‑
τ/|x|，0).
ꢀꢀꢀ
(6)
[0025]最终可得到分离的回波信号为：
[0026][0027]本专利技术的有益效果是：采用本专利技术提供的方法及系统装置，能有效地把雷达之间的强干扰信号从雷达接收信号中分离，准确地检测车辆目标的距离和速度等信息，提高汽车雷达抗交叉干扰性能，使得多个汽车雷达能在同一密集区域共存工作。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的实施例中一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统和方法的工作流程示意图；
[0029]图2为本专利技术的实施例中在交叉干扰抑制系统在雷达信号处理器中的工作位置图；
[0030]图3为本专利技术的实施例中在强干扰环境下的目标回波和强干扰信号分离结果图；
[0031]图4为本专利技术的实施例中未进行任何干扰抑制的目标检测结果；
[0032]图5为现有的自适应噪声对消方法在强干扰条件下的目标检测结果；
[0033]图6为本专利技术的实施例中在强干扰环境下的目标检测结果图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0036]如图1所示，一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统，包括稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元，稀疏约束优化单元用于对雷达回波信号在傅立叶变换域进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数，干扰信号分离单元利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离，进而提高汽车雷达在强干扰条件下雷达目标的可检测率。
[0037]具体地，假设目标回波为s
t
，干扰信号为s
i
，系统噪声为n，则雷达接收信号y为，
[0038]y＝s
i
+s
t
+n
ꢀꢀꢀ
(1)
[0039]假设回波信号s
t
在离散傅立叶变换A中的系数为x，则上式可表示为
[0040]y＝s
i
+Ax+n
ꢀꢀꢀ
(2)
[0041]经过理论推导可知回波系数x进行归一化后，存在少数的非零值，因此x是稀疏信号。另外，干扰信号在时域上具有较好的稀疏性。因此可以利用L1范数，分别对干扰与回波信号进行稀疏约束，进而可得稀疏优化目标函数为
[0042][0043]上式中λ
i
和λ
x
为模型的参数，||
·
||1为L1范数。
[0044]干扰信号分离单元利用迭代软阈值操作对回波和干扰信号进行优化分离。具体地，根据公式(3)，建立雷达干扰和回波信号分离的两层L1优化模型为
[0045][0046]进一步推导，可通过迭代的软阈值操作实现干扰信号与回波信号的分离步骤为
[0047][0048]式中的软阈值操作运算定义为
[0049]soft(x，τ)＝x
·
max(1
‑
τ/|x|，0).<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统，其特征在于，包括稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元，所述稀疏约束优化单元用于对雷达回波信号进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数；所述干扰信号分离单元用于对目标回波信号和干扰信号进行优化分离。2.根据权利要求1所述的一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统，其特征在于，所述稀疏约束优化单元用于对雷达回波信号在傅立叶变换域进行稀疏约束。3.根据权利要求1所述的一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制系统，其特征在于，所述干扰信号分离单元利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离。4.一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：雷达接收信号送至本发明的稀疏约束优化单元及干扰信号分离单元；步骤二：稀疏约束优化，对雷达回波信号进行稀疏约束，对干扰信号在时域进行稀疏约束，进而形成稀疏优化目标函数；步骤三：干扰信号分离，利用迭代软阈值操作对目标回波信号和干扰信号进行优化分离；步骤四：随后再将上述处理后的信号进行距离、速度、方位的压缩，最终形成目标检测数据。5.根据权利要求4所述的一种汽车雷达之间的交叉干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤一具体地，假设目标回波为s
t
，干扰信...

【专利技术属性】
技术研发人员：许致火，汪月霞，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：