【雷达】空间域互干扰抑制的MIMO-FMCW汽车雷达matlab仿真

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🔥 内容介绍

本文研究了利用调频连续波 (FMCW) 信号和多输入多输出 (MIMO) 虚拟阵列来抑制汽车雷达间的互干扰问题。我们首次推导出一个通用的干扰信号模型，该模型不仅充分考虑了时频失相干性，例如不同的 FMCW 配置参数和时间偏移，还考虑了受害雷达和干扰雷达之间慢时间编码 MIMO 失相干性和阵列配置差异。结合标准 MIMO-FMCW 目标信号模型，我们将干扰抑制问题转化为在由显式干扰信号模型描述的非相干 MIMO-FMCW 干扰下的空间域目标检测问题，并提出了一种恒虚警率 (CFAR) 检测器。

更具体地说，所提出的检测器利用了所推导的干扰模型在发射和接收方向矢量空间上的结构特性。我们还推导出检测概率和虚警概率的解析闭式表达式。使用合成级和相控阵系统级仿真进行的性能评估证实了我们提出的检测器相对于选定基线方法的有效性。

关键词： 汽车雷达，互干扰，MIMO 虚拟阵列，FMCW，CFAR 检测器

1. 引言

近年来，汽车雷达技术在高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶领域得到了广泛应用。随着越来越多的汽车配备雷达传感器，雷达间的互干扰问题变得越来越严重，这将严重影响雷达的性能，甚至导致系统故障。

为了解决汽车雷达互干扰问题，研究人员提出了多种方法，包括频率捷变、时域分集、空间滤波等。然而，这些方法往往存在局限性，例如难以有效抑制非相干干扰、计算复杂度高、系统成本增加等。

本文提出了一种基于 MIMO 虚拟阵列的 FMCW 雷达互干扰抑制方法。该方法利用 MIMO 虚拟阵列技术，在空间域上对干扰信号进行抑制，从而提高目标检测性能。

2. 干扰信号模型

本文推导出一个通用的干扰信号模型，该模型包含了不同雷达系统之间的所有关键差异，包括：

• FMCW 配置参数: 包括扫频斜率、扫频时间、起始频率等。

• 时间偏移: 干扰雷达和受害雷达之间的时钟同步误差。

• MIMO 失相干性: 干扰雷达和受害雷达之间的发射和接收天线配置差异。

• 阵列配置差异: 干扰雷达和受害雷达之间的阵列几何形状和天线方向差异。

该干扰信号模型考虑了各种非相干性因素，能够准确地描述实际环境中的干扰情况。

3. MIMO-FMCW 目标信号模型

本文采用标准 MIMO-FMCW 目标信号模型，该模型描述了雷达系统发射和接收的信号，以及目标的反射信号。

4. 干扰抑制方法

基于所推导的干扰信号模型和目标信号模型，我们将干扰抑制问题转化为空间域目标检测问题。我们提出了一种 CFAR 检测器，该检测器利用了干扰信号模型在发射和接收方向矢量空间上的结构特性。

5. 性能评估

我们使用合成级和相控阵系统级仿真对提出的检测器进行了性能评估。仿真结果表明，我们的检测器在抑制非相干干扰方面表现出色，能够有效提高目标检测性能。

6. 结论

本文提出了一种基于 MIMO 虚拟阵列的 FMCW 雷达互干扰抑制方法。该方法利用了干扰信号模型的结构特性，并提出了一种 CFAR 检测器。仿真结果验证了该方法的有效性，为解决汽车雷达互干扰问题提供了一种新的思路。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

Project Paper: “Spatial-Domain Mutual Interference Mitigation for MIMO-FMCW Automotive Radar", submitted to IEEE TVT.

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