FSK-FMCW雷达通信一体化信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种FSK

【技术实现步骤摘要】
FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法。

技术介绍

[0002]随着通信一体化的发展，平台需装备侦察、雷达、通信、干扰等多种电子设备，该独立堆砌式的装备方式，虽然在一定程度上提高了平台的整体性能，但也不可避免造成平台体积质量大、资源消耗快、设备间电磁干扰强等问题。为有效解决以上问题，国内外学者提出了多功能一体化系统，其中，雷达通信一体化作为其中的关键，未来不仅在军事领域上应用广泛，在民事领域上也有广阔的应用前景，如智能驾驶。
[0003]随着毫米波雷达和5G无线通信的发展，雷达和通信的工作频段逐渐趋于一致；雷达与通信设备在收发系统硬件设备的相似性以及工作频段的一致性，为雷达通信一体化的实现提供了硬件基础。然而为了进一步实现雷达与通信的一体化，面对的核心问题是解决雷达和通信波形的一体化，即雷达通信一体化波形设计。现有技术中，雷达通信一体化波形设计可分为两大类：一体化复用波形与一体化共用波形；其中，对于一体化复用波形，首先根据雷达和通信性能需求分别设计雷达和通信波形，随后采用某种或多种复用方式形成一体化复用波形，目前主要的复用方式包括时分复用、频分复用、空分复用、码分复用等，该类波形通过时频空码等资源的划分，实现雷达与通信功能，雷达与通信之间的相互干扰小，且易于实现，但是雷达与通信之间存在资源竞争，导致资源利用率低；对于一体化共用波形，通常采用同一波形同时实现雷达和通信功能，所以并不存在资源竞争问题，资源利用率高，但通常需要设计新的处理方法。
[0004]因此，亟需改善上述所提到的缺陷。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法，包括：
[0007]构建雷达通信一体化信号模型；其中，雷达通信一体化信号模型可同时进行雷达感知和通信信息传输；
[0008]获取雷达通信一体化信号经过目标反射后的回波信号，并将回波信号进行差拍处理，得到差拍处理后的回波信号；
[0009]对次差拍处理后的回波信号进行采样，得到采样后的回波信号；对采样后的回波信号进行第一次傅里叶变换，得到第一次变换后的信号，并根据第一次变换后的信号，得到频率分量；
[0010]根据频率分量，对差拍处理后的回波信号进行相位补偿，并将相位补偿后的回波信号进行第二次傅里叶变换，得到第二次变换后的信号；
[0011]根据第二次差拍处理后的信号，得到目标的速度估计和距离估计。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术提供的一种FSK
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FMCW雷达通信一体化信号处理方法，通过通过对调频连续波((Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)信号进行频移键控(Frequency
‑
Shift Keying，FSK)调制来携带通信信息，可同时实现雷达目标距离和速度估计以及通信信息传输；且本专利技术在目标距离和速度估计精度相差不大的情况下，与已有的基于FMCW的雷达通信一体化信号设计方法相比，具有更高的通信数据率。
[0014]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达通信一体化信号处理方法的一种流程图；
[0016]图2是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达通信一体化信号的一种示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达通信一体化信号调制过程的一种示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例提供的二维FFT处理后的结果的一种示意图；
[0019]图5是本专利技术实施例提供的补偿相位的二维FFT结果图的一种示意图；
[0020]图6是本专利技术实施例提供的峰值点处关于维的归一化切片的一种示意图；
[0021]图7是本专利技术实施例提供的关于频率维的归一化结果的一种示意图；
[0022]图8是本专利技术实施例提供的均方根误差随信噪比的变化的一种示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0024]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达通信一体化信号处理方法的一种流程图，为利用FSK
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FMCW雷达通信一体化信号提高一体化信号的通信数据率，本专利技术所提供的一种FSK
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FMCW雷达通信一体化信号处理方法，包括：
[0025]S101、构建雷达通信一体化信号模型；其中，雷达通信一体化信号模型可同时进行雷达感知和通信信息传输；
[0026]S102、获取雷达通信一体化信号经过目标反射后的回波信号，并将回波信号进行差拍处理，得到差拍处理后的回波信号；
[0027]S103、对次差拍处理后的回波信号进行采样，得到采样后的回波信号；对采样后的回波信号进行第一次傅里叶变换，得到第一次变换后的信号，并根据第一次变换后的信号，得到频率分量；
[0028]S104、根据频率分量，对差拍处理后的回波信号进行相位补偿，并将相位补偿后的回波信号进行第二次傅里叶变换，得到第二次变换后的信号；
[0029]S105、根据第二次差拍处理后的信号，得到目标的速度估计和距离估计。
[0030]在本专利技术的一种可选地实施例中，请参见图2和图3所示，图2是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达通信一体化信号的一种示意图，图3是本专利技术实施例提供的FSK
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FMCW雷达
通信一体化信号调制过程的一种示意图，所述雷达通信一体化信号获取过程包括：
[0031]对传输的通信二进制数据以频移键控调制的阶数进行转换；
[0032]使用频移键控调制生成对应的频移键控通信符号；
[0033]将所述频移键控通信符号调制在调频连续波信号载波上，产生基于频移键控和调频连续波的雷达通信一体化信号。
[0034]具体而言，本实施例获取的雷达通信一体化信号，通过对调频连续波((Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)进行频移键控(Frequency
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Shift Keying，FSK)调制携带通信信息，FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号由N个不同的FSK
‑
LFM符号构成，其中，每个FSK
‑
LFM符号是将一个LFM信号划本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FSK
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FMCW雷达通信一体化信号处理方法，其特征在于，包括：构建雷达通信一体化信号模型；其中，所述雷达通信一体化信号模型可同时进行雷达感知和通信信息传输；获取雷达通信一体化信号经过目标反射后的回波信号，并将所述回波信号进行差拍处理，得到差拍处理后的回波信号；对所述次差拍处理后的回波信号进行采样，得到采样后的回波信号；对所述采样后的回波信号进行第一次傅里叶变换，得到第一次变换后的信号，并根据所述第一次变换后的信号，得到频率分量；根据所述频率分量，对所述差拍处理后的回波信号进行相位补偿，并将相位补偿后的回波信号进行第二次傅里叶变换，得到第二次变换后的信号；根据所述第二次差拍处理后的信号，得到目标的速度估计和距离估计。2.根据权利要求1所述的FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法，其特征在于，所述雷达通信一体化信号获取过程包括：对传输的通信二进制数据以频移键控调制的阶数进行转换；使用频移键控调制生成对应的频移键控通信符号；将所述频移键控通信符号调制在调频连续波信号载波上，产生基于频移键控和调频连续波的雷达通信一体化信号。3.根据权利要求1所述的FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法，其特征在于，所述雷达通信一体化信号的表达式为：达通信一体化信号的表达式为：达通信一体化信号的表达式为：其中，N为符号，N
f
为每个符号所携带的通信符号数量，i为符号的数量，A为所述雷达通信一体化信号幅度，f
c
为载波频率，μ＝B/T，B为信号带宽，T为每个符号持续时间，a
i,k
为第i个符号的第k个子脉冲调制的通信信息，M为调制阶数，Δf为频偏间隔量，Δf
max
为最大频偏间隔量，T
p
子脉冲持续时间，rect(t/T
p
)为矩形窗函数，当0≤t≤T
p
，矩形窗函数取1，否则，矩形窗函数取0，t为时间，j为虚数单位。4.根据权利要求1所述的FSK
‑
FMCW雷达通信一体化信号处理方法，其特征在于，所述雷达通信一体化信号经过目标反射后的回波信号的表达式为：
其中，τ为目标回波延迟，R为目标距离，v为目标速度，c为电磁波传播速度，n(t)为噪声。5.根据权利要求1所述的FSK

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永军，侯熙楠，唐皓，廖桂生，刘旭宸，李晓柏，董晓阳，王雪艳，李海川，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：