Automotive radar 信號處理 第4課 雷達波形

在講雷達波形之前，我們已經對automotive radar中的三個基本估計：距離，速度和方位先後進行了介紹。

下面給出了一些常見的雷達波形，這些波形各自具有不同的雷達性能指標，比如距離解析度，速度解析度，角度解析度，SNR，探測到目標的概率等等。而雷達波形的選擇則直接影響到這些指標的實現。每種波形有分別具有不同的特點。所以，在實際中的應用中，無論是CW，FMCW，SFCW（步進頻），OFDM（正交頻分復用），還是FSK（頻移鍵控），都需要按照實際的需求再根據各種波形的特點進行選擇最適合的。

• 在CW雷達中，對接收信號與發射信號的混頻可以得到目標的多普勒頻率。其頻率解析度與採樣時間成反比。但是由於是連續波，不能測得發射信號的來回時間，這一點對於估計目標的距離是十分重要的。因此，CW雷達不能進行距離測量，只能實現對目標的速度測量。

• 脈衝連續波雷達（Plused CW）可以根據「Automotive radar信號處理 第1課 距離估計」中提到的方法進行獲得目標的距離信息。可以通過增加脈衝的長度，對比接收回波與發射信號中不同頻率，得到目標的速度信息。因此，脈衝持續時間與脈衝重複間隔是得到期望的距離和速度解析度的關鍵。

• FMCW,也稱線性調頻(LFM)或Chirp,常被用作同步距離與速度估計，其中關於速度估計的具體原理詳見「Automotive radar 信號處理 第2課 速度估計」。由於脈衝被壓縮，其距離解析度與FMCW信號的帶寬成反比，且與脈衝的寬度是相互獨立的。例如，短距FMCW雷達採用的是超寬頻（Ultrawideband,UWB）以實現短距離內的高解析度測量。而FMCW雷達的多普勒解析度則與脈衝寬度相關，其多普勒頻率是根據多個脈衝估計得到的。因此，FMCW由於高分辨的距離與速度估計，主要被用於車載這一塊。

• 與FMCW波形相反，FSK和SFCW的頻率是離散變化的。此時，一維距離像與在離散的頻率上採集得到的數據形成了傅里葉反變換的關係。另外，混合的波形類型可以實現得到更佳的性能表現。FSK波形結合多斜率FMCW的波形可以克服雷達信號處理中的假目標。類似的，CW與FMCW波形被用於實現更精確的距離和多普勒估計。

• OFDM可以被視為另一種類型的多頻率波形，其提供了車對車（vehicle to vehicle）的通信.選擇的載波間隔大於最大多普勒頻移保證了OFDM副載波的正交性，所選的循環前綴也大於最大發射信號的來回時間。通過頻域的信道估計可以得到一維距離像。

在MIMO雷達的部分，我們將會對雷達波形的設計進行相應的改進。

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