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探討多雷達之間互相干擾的有效解決方案

電子設計 ? 2021-01-24 14:26 ? 次閱讀

隨著高級駕駛輔助系統(AdvancedDriverAssistanceSystems,ADAS)在近些年的飛速發展,毫米波雷達在新車的裝配率日益增加。試想未來行駛在大街小巷的車輛都配備了毫米波雷達之后,雷達間的互相干擾將會成為一個越來越不容忽視的問題。

針對多雷達之間互相干擾的問題,加特蘭的Alps雷達SoC給用戶提供了有效的解決方案。在進一步展開前,讓我們看一下常見的雷達間的信號干擾是怎樣的:圖1是一個典型的FMCW雷達信號被干擾的示例。假如雷達在工作時接收到周圍其他雷達發出的chirp信號,且該干擾信號頻率和當前雷達的工作頻率相近,則干擾源將進入到雷達有效中頻帶寬(IFbandwidth)內。圖2顯示了干擾信號進入雷達有效中頻帶寬后情形,可見此時干擾信號對有效信號波形產生了很大的影響,容易導致有用目標信號無法被檢出,或者產生虛假目標點。

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圖1

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圖2

為了解決上述的干擾問題,Alps芯片中的baseband加速器集成了多種抗干擾功能,包括frequencyhopping模式、chirpshifting模式、phasescrambling模式以及interferencemitigation功能。

01Frequencyhopping模式

該模式通過隨機數生成器—異或鏈來隨機改變frame中不同chirp的起始發射頻率。

frequencyhopping模式下的信號如下圖3所示:

當異或鏈狀態為0時,不改變chirp的起始頻率,當異或鏈狀態為1時改變chirp的起始頻率;

當環境中存在同樣掃頻帶寬的干擾信號時,通過這樣的隨機改變chirp的起始頻率,其與干擾信號混頻產生的中頻信號將會在Alps的模擬帶寬之外。

該中頻信號將被濾波器過濾,故整個frame接收到的干擾信號能量將降低約一半(假設改變頻率的chirp數量和不改變頻率的chirp數量相同)。

而對于進入帶內的干擾信號,由于其在chirp間出現的頻率為隨機數,其能量將會被分攤到整個2D-FFT的頻譜內,因此不會聚集而產生假目標干擾。

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圖3

02Chirpshifting模式

與frequencyhopping模式類似,該模式通過隨機數生成器—異或鏈來隨機改變frame中不同chirp的起始時間點。

當異或鏈狀態是1時,改變chirp的起始時間點,當狀態是0時,不改變chirp的起始時間點。

當環境中存在與雷達頻率相近的干擾源時,通過隨機改變chirp的起始時間點,其與干擾信號混頻產生的中頻信號也將會在Alps的模擬帶寬之外,從而達到和frequencyhopping模式類似的效果。

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圖4

03Phasescrambling模式

該模式下,Alps通過隨機數生成器隨機改變frame中不同chirp的起始相位,如圖5所示。當干擾信號出現時,由于相位被隨機進行調制,其能量將會被分攤到整個2D-FFT的頻譜內,因此不會聚集而產生假目標干擾。

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圖5

在以上三種模式下,Alps都需要對不同狀態的chirp做相位補償,從而減小chirp調制產生的相位誤差。若補償不當,則容易引起2D-FFT頻譜中出現沿速度維的假目標。Alps獨有的Baseband加速器將會自動對前兩種抗干擾模式做補償,而對于phasescrambling模式,用戶可以在雷達標定環節對180度相位做更精準的補償,從而獲得三種模式中最優的效果,即不產生速度維spur(目前AlpsSDK中已經集成了標定指令,非常易于用戶在標定環節中調用)。

04Interferencemitigation模式

除了前面的三種抗干擾方式以外,Alps的baseband加速器還集成了一種干擾移除的算法。當雷達收集到時域信號波形后,會對信號的幅值變化率進行判斷。如圖6所示,若發現了信號中存在幅值變化率異常的采樣點,則會將這些信號識別為干擾。在該情況下,Alps將會對這些信號做移除處理,從而降低2D-FFT的噪底。

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圖6

綜上所述,對于多雷達的互相干擾問題,Alps提供了多種手段來供用戶選擇和使用,并對干擾的抑制、干擾的去除都產生了積極的作用。
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