【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信感知一体化，具体涉及tsn中(时间敏感网络，time-sensitive networking)中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法。
技术介绍
1、通信和探测作为利用电磁波实现不同功能的两种关键技术，在诸多业务场景下存在明显的应用交集。两种技术的不断发展融合开辟出全新的服务场景，赋能未来网络中各种新兴应用。联合通信探测通过通信和探测的资源共享，有效提高资源利用率，获得联合系统的集成增益；通过通信和探测之间的信息共享，实现通信和探测的技术互利，获得联合系统的协作增益。通信系统和目标探测在硬件、波形和算法等诸多领域具有相似之处；通信系统可以为目标探测提供更可靠的传输信道，提高探测精度；目标探测可以为通信系统提供更准确的环境信息，以优化通信的资源分配和调度策略。总而言之，联合通信探测设计带来的集成增益和协同增益实现了通信和探测技术的融合互补，在未来网络技术发展中具有巨大的应用潜力。
2、目前，联合通信探测的波形设计主要分为以通信为中心和以探测为中心的两类设计。以通信为中心的波形设计主要采用正交频分复用技术，能够实现高速数据传输以及一定程度的探测功能。例如毫米波频段的信道估计，利用信道估计结果进行定位和波束赋形是联合通信探测技术集成增益和协同增益的体现。然而，并非所有的场景都需要高速数据传输，在只需要传输基本控制数据而不需要传输文件、音频或视频的情况下(例如自动驾驶场景)，ofdm的高峰均功率比成为影响性能的主要问题。因此，以探测为中心的波形设计在自动驾驶场景下具有显著的优势，能够符合车载tsn的高
3、然而，现有的联合通信探测方法大多仅考虑波形设计所带来的性能增益，对信道进行理想条件假设，而鲜有考虑基于波形的设备间同步、信道估计以及多用户抗干扰等信号处理方案。特别是在高动态的自动驾驶场景下，设计完整的联合通信探测方法仍存在很大挑战。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了tsn中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，主要目的是解决自动驾驶场景下的频谱资源受限问题、实现时频资源的合理复用以及实现联合通信探测功能。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤：
3、步骤1：设备分为主动联合通信探测设备和被动联合通信探测设备，简称主动方和被动方，分别表示在通信过程中用于发送信息和接收信息的设备。主动方和被动方通过资源块识别方案获取时频资源块使用信息以及确定联合通信探测所用时频资源块。
4、步骤2：确定双方共用的时频资源块后，主动方采用两帧合并探测方法发送连续调频波，包括一个信标帧以及一个ddm(多普勒分复用，doppler division multiplexing)帧，并通过基于检测的参数信息恢复算法实现目标检测以及参数估计。
5、步骤3：被动方采用两帧合并探测方法实现目标检测以及参数估计，并根据时延信息进行同步时延调整，实现与主动方的时间同步。
6、步骤4：被动方按照开关键控传输识别方案向主动方发送确认信息，通知主动方同步完成，建立双方通信链路。
7、步骤5：双方开始进行信息传输，主动方进行多域信息调制，而被动方利用先验信息进行数据解调以及目标探测，此后进行持续的跟踪和状态更新操作。
8、进一步地，步骤1，时频资源块识别方案，其具体过程如下：
9、1.1、主动方保持静默，并使用特殊连续调频波s-chirp与接收的环境中信号进行混频，获取当前时频资源块使用信息。根据资源块使用信息，主动方排除所有已使用资源块并选择一个可用的资源块，在该资源块中根据开关键控传输识别方案发送线性调频信号。
10、其中，时频资源块包含于传输连续调频波所用时频资源中，定义单个时频资源块的持续时间为最大无模糊距离对应时延的两倍。定义s-chirp的调频斜率与传输连续调频波相同，且单个s-chirp持续时间为单个资源块持续时间的一半。s-chirp与接收信号的混频过程中，使用截止频率与采样频率相同的低通滤波器进行滤波。
11、在开关键控传输识别方案中，单个线性调频信号是否传输表示信息1或0。环境中其他设备发送的连续调频波总是存在，而某一方发出的信号间歇性地出现和消失。信号接收方通过s-chirp混频识别约定信息，实现资源块使用信息或同步信息的传递。
12、1.2、被动方生成s-chirp与接收信号进行混频以及低通滤波，根据中频信号以及约定信息识别主动方所用资源块。此后被动方与主动方均使用相同的时频资源块实现联合通信探测功能。
13、进一步地，步骤2，主动方采用两帧合并探测方法，通过基于检测的参数信息恢复算法实现环境目标的目标检测以及参数估计，具体过程如下：
14、2.1、将信标帧以及ddm帧的rdm(距离-多普勒图，range-doppler map)经过cfar(恒虚警率，constant false alarm rate)检测，得到cfar检测后的rdm和其中表示从信标帧中获得的rdm，表示从ddm帧中获得的rdm。
15、定义距离、速度、方位角以及俯仰角的阈值，用于确定是否为同一目标。此外，设备存有之前帧检测得到的目标列表以及目标对应的参数估计。
16、2.2、按照rdm网格依次进行目标搜索，如果格点对应数据满足在ddm帧中的对应位置都为1，且在信标帧中对应位置不为0，则根据格点索引对应的距离和速度信息，在现有目标列表中搜索最接近的目标。
17、如果格点索引与某一目标的参数满足速度和距离的阈值条件，则判定与前一帧为同一目标，并存储对应的距离和速度参数值。如果现有目标都不满足阈值条件，则表示该目标为新出现的目标，更新目标列表并存储对应的距离和速度的参数值。
18、2.3、通过rdm得到的目标可能存在一簇数据代表同一个目标的情况，或者rdm一个格点对应距离和速度相同但是角度不同的目标的情况，因此需要对目标进行进一步区分。
19、在步骤2.2中，得到的同一目标包含多个参数值，对每个目标的所有参数值进行遍历，计算阵列响应矢量。若为主动方发起的目标探测，则对阵列响应矢量进行重新排列，采用mimo(多输入多输出，multiple-input multiple-output)雷达中的虚拟阵列技术扩展天线孔径，并采用分层相关和基于梯度的算法，获取方位角和俯仰角的角度估计；若为被动方发起的目标探测，则利用发射天线的维度，采用子空间超分辨率算法，获取方位角和俯仰角的角度估计。
20、根据得到的同一目标的角度估计，按照角度阈值条件进行分类，若满足方位角和俯仰角的阈值条件，则判定为同一目标，并对参数估计值进行存储。若不满足方位角和俯仰角的阈值条件，则判定为距离和速度相同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.TSN中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的TSN中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述时频资源块识别方案，其具体过程为：
3.如权利要求1所述的TSN中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述步骤2中，主动方采用两帧合并探测方法，通过基于检测的参数信息恢复算法实现目标检测以及参数估计，具体过程为：
4.如权利要求1所述的一种TSN中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述步骤3，被动方根据时延信息进行同步时延调整的具体过程为：
5.如权利要求1所述的TSN中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述步骤5，具体过程为：
【技术特征摘要】
1.tsn中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的tsn中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述时频资源块识别方案，其具体过程为：
3.如权利要求1所述的tsn中连续调频波多域参数调制的联合通信探测方法，其特征在于，所述步骤2中，主动方采用两帧合并探测方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：高镇，陶逸，李卓然，万子维，郑德智，乔力，张翼飞，王馗宇，王瑞琪，刘毅，耿子翰，谈树峰，毛天奇，李团，秦同，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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