摘 要

随着人们对驾驶安全需求的不断增长，毫米波雷达由于其结构简单、天线部件尺寸小、发射功率低、分辨率和灵敏度高，已成为汽车主动防撞雷达的首选。然而，由于其工作环境恶劣，毫米波雷达面临难以抑制噪声等各种干扰和多目标识别困难等问题，并对雷达信号处理造成了很大的干扰。

论文从波形选择方面入手进行干扰抑制的研究。主要研究了对于调频连续波信号不同种类干扰的影响以及对基本调频连续波信号波形的优化性能分析。首先，通过理论推导分析各种不同的干扰对于雷达目标检测的影响，并实现仿真加以验证。然后对基本的调频连续波信号和添加随机初相的调频连续波信号进行对比仿真分析，指出在添加随机初相之后的信号可以达到对射频干扰更好的抑制效果。

研究结果表明：基于对复杂波形的改进优化，相比于基本调频连续波信号对干扰的抑制效果更为明显，达到了更好的检测效果。

关键词：毫米波雷达；射频干扰；复杂波形；干扰抑制；随机初相

Abstract

With the increasing demand for driving safety, millimeter wave radar has become the first choice for automotive active collision avoidance radar due to its simple structure, small size of antenna components, low transmission power and high resolution and sensitivity. However, due to its harsh working environment, millimeter-wave radar faces difficulties in suppressing various interferences such as noise and difficulty in multi-target recognition, and causes great interference to radar signal processing.

The paper starts with the study of interference suppression from the aspect of waveform selection. The effects of different types of interference on FM continuous wave signals and the optimization performance analysis of basic FM continuous wave signal waveforms are mainly studied. Firstly, the influence of various interferences on radar target detection is analyzed by theoretical derivation, and simulation is carried out to verify. Then the simulation analysis of the basic FM continuous wave signal and the FM continuous wave signal with random initial phase is carried out. It is pointed out that the signal after adding the random initial phase can achieve better suppression effect on RF interference.

The research results show that: based on the improved optimization of complex waveforms, the suppression effect of the interference of the basic frequency-modulated continuous wave signal is more obvious, and a better detection effect is achieved.

Key Words：millimeter wave radar；radio frequency interference；complex waveform；interference suppression

目 录

第 1 章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要研究内容 3

第 2 章 车载毫米波雷达及干扰抑制技术分析 4

2.1 毫米波雷达基本概念及波形体制 4

2.1.1 车载雷达分类 4

2.1.2 毫米波雷达 4

2.1.3 车载毫米波雷达波形体制 5

2.2 干扰抑制技术 7

2.2.1 复杂波形 7

2.2.2 极化选择 7

2.2.3 频率选择 8

2.3 本章小结 8

第 3 章 调频连续波雷达信号波形及性能分析 9

3.1 工作原理 9

3.2 雷达信号波形分析 10

3.2.1 时频特性分析 10

3.2.2 模糊函数 11

3.3 FMCW雷达波形信号性能分析 13

3.3.1 测距测速原理 13

3.3.2 干扰信号分析建模 15

3.3.3 仿真分析 17

3.4 本章小结 22

第 4 章 随机初相FMCW雷达信号波形干扰抑制分析 23

4.1 随机初相FMCW信号 23

4.1.1 干扰抑制原理 23

4.1.2 信号处理 23

4.2 干扰抑制性能仿真分析 24

4.2.1 干扰类型一 24

4.2.2 干扰类型二 25

4.3 本章小结 27

第 5 章 总结与展望 28

5.1 论文总结 28

5.2 研究展望 29

参考文献 30

致 谢 31

绪 论

研究背景和意义

随着社会高速高质量发展，人均国内生产总值以及消费水平日益提高，汽车已经逐渐大众化。中国已经稳居世界汽车生产与消费的前三位，已经成为名副其实的世界汽车产销大国。我国汽车产业在国民经济和全球汽车产业中的地位也进一步增强。汽车日益大众化，伴随而来的是交通事故和交通堵塞等与人类息息相关的问题^[1]。

值得注意的是，近年来兴起的无人驾驶汽车也有愈演愈烈的趋势，自动驾驶技术也成为汽车行业科技创新的一个重要方向。而汽车行业科技创新离不开新一代信息技术、新能源技术、新材料技术等高科技技术的进步，汽车正沿着低碳化、轻量化、智能化的方向快速发展。当今，自动驾驶被认为是汽车行业的革命性技术。在自动驾驶领域，谷歌公司综合利用GPS、雷达等各种传感器对路况进行判断，结合先进的大数据、人工智能技术，已经能够对汽车以及行人的行为做出正确的反应，并早已研制出了自己的无人驾驶汽车，在市场中抢占了先机。苹果公司也正在加紧对汽车自动驾驶技术的开发研究，并将其作为其研究的重中之重，以求在全球市场中占得一席之地。国内的百度公司也积极推进自动驾驶技术的开发，进而推动“阿波罗”计划全面实施，覆盖整个自动驾驶领域。因此安全化、智能化将是未来汽车电子发展的一个重要方向。

车载毫米波雷达指利用波长为毫米级（主要使用77GHz或79GHz）的雷达，其可以快速准确地获取汽车车身周围信息如相对距离、相对速度、角度、是否有物体、运动方向等，并根据所探知的信息进行目标追踪、目标识别分类，并作出相应警示或决策，提前提醒驾驶员对危险状况做出警示、防范，从而减少驾驶员因为时间紧急而造成误判；此外车载毫米波雷达还可以实现自动紧急制动，这样就可以有效避免驾驶员因为反应速度问题而导致的行车事故；另外，自适应巡航也是车载毫米波雷达的一项重要功能，这使得汽车驾驶更加智能化，这也是现代汽车的发展趋势。因为毫米波独特的性能保证了它能够很好的适应恶劣的天气条件，而超声波、激光等其他方式的传感器不能正常工作，除此之外，毫米波雷达的天线具有较高的测量精度。因此汽车毫米波雷达可以有效提高汽车安全性，降低交通事故的发生率。在智能驾驶领域，由于毫米波雷达本身更加优良的特性，汽车毫米波雷达更是展现了其他传感器不可比拟的重要性，进而已经成为汽车防撞领域不可或缺的一部分。