如何避免多个雷达之间的干扰(以两个雷达为例)

在这里插入图片描述

假设目标距离两个雷达最远均为 6 m 6m 6m ,信号来回共计 0.04 u s 0.04us 0.04us ;调频指数为 35 M H z / u s 35MHz/us 35MHz/us ,则发射和接收信号的瞬时频率差为 1.4 M H z 1.4MHz 1.4MHz ;信号载波为正弦波。

则第一个雷达的发射和接收信号为:
S t x 1 ( t ) = s i n ( 2 π f 1 t )      ① S r x 1 ( t ) = s i n [ 2 π ( f 1 − 1.4 ) t ]      ② \begin{align*} S_{tx1}(t)=sin(2πf_1t)~~~~~①\\ S_{rx1}(t)=sin[2π(f_1-1.4)t]~~~~~② \end{align*} Stx1(t)=sin(2πf1t)     Srx1(t)=sin[2π(f11.4)t]     
则第二个雷达的发射和接收信号为:
S t x 2 ( t ) = s i n ( 2 π f 2 t )      ③ S r x 2 ( t ) = s i n [ 2 π ( f 2 − 1.4 ) t ]      ④ \begin{align*} S_{tx2}(t)=sin(2πf_2t)~~~~~③\\ S_{rx2}(t)=sin[2π(f_2-1.4)t]~~~~~④ \end{align*} Stx2(t)=sin(2πf2t)     Srx2(t)=sin[2π(f21.4)t]     
上述四个表达式中的 f 1 、 f 2 f_1、f_2 f1f2 都是在根据调频指数变化的。

当这四个信号同时有值时,假设第一个雷达也接收到了来自第二个雷达的发射和接收信号,此时第一个雷达的混频器将其发射信号①与其余三个信号②③④,分别进行混频(频率的加和减),产生 6 6 6 种不同频率成分的正弦信号组合:
S m i x ( t ) = s i n ( 2 π ⋅ 1.4 t ) + s i n ( 2 π ( 2 f 1 − 1.4 ) t ) + s i n ( 2 π ( f 1 + f 2 ) t ) + s i n ( 2 π ∣ f 1 − f 2 ∣ t ) + s i n ( 2 π ( f 1 + f 2 − 1.4 ) t ) + s i n ( 2 π ∣ f 1 − f 2 + 1.4 ∣ t ) \begin{align*} S_{mix}(t)=&sin(2π⋅1.4t)+sin(2π(2f_1−1.4)t)\\&+sin(2π(f_1+f_2)t)+sin(2π|f_1−f_2|t)\\&+sin(2π(f_1+f_2−1.4)t)\\&+sin(2π|f_1−f_2+1.4|t) \end{align*} Smix(t)=sin(2π1.4t)+sin(2π(2f11.4)t)+sin(2π(f1+f2)t)+sin(2πf1f2t)+sin(2π(f1+f21.4)t)+sin(2πf1f2+1.4∣t)
因为 f 1 f_1 f1 f 2 f_2 f2 都处于 77 − 81 G H z 77-81GHz 7781GHz 之间,所以 2 f 1 、 f 1 + f 2 2f_1、f_1+f_2 2f1f1+f2 的值会很高,可以直接通过低通滤波器滤出,得到滤波后的信号:
S f i l t e r e d ( t ) = s i n ( 2 π ⋅ 1.4 t ) + s i n ( 2 π ∣ f 1 − f 2 ∣ t ) + s i n ( 2 π ∣ f 1 − f 2 + 1.4 ∣ t ) \begin{align*} S_{filtered}(t)=&sin(2π⋅1.4t)+sin(2π|f_1−f_2|t)\\&+sin(2π|f_1−f_2+1.4|t) \end{align*} Sfiltered(t)=sin(2π1.4t)+sin(2πf1f2t)+sin(2πf1f2+1.4∣t)
再通过配置 A D C ADC ADC 采样率和内置数字滤波器,可以将频率超过 1.4 M H z 1.4MHz 1.4MHz 的信号滤除,剩下的信号还存在的情形只有两种: ∣ f 1 − f 2 ∣ < 1.4 M H z |f_1-f_2|<1.4MHz f1f2<1.4MHz

∣ f 1 − f 2 + 1.4 ∣ < 1.4 M H z |f_1-f_2+1.4|<1.4MHz f1f2+1.4∣<1.4MHz ,将绝对值拆开之后有四种情形,取并集为:
− 2.8 M H z < f 1 − f 2 < 1.4 M H z -2.8MHz<f_1-f_2<1.4MHz 2.8MHz<f1f2<1.4MHz
——————————>>>>>>

推广到一般情形:

令雷达和目标之间最远距离为 m m m 米,信号来回需要 2 m 3 × 1 0 8 \frac{2m}{3×10^8} 3×1082m 秒,即 m / 150 ( u s ) m/150(us) m/150(us) ;令调频指数为 K   ( M H z / u s ) K~(MHz/us) K (MHz/us) 。则发射与接收信号的瞬时频率差为 m K / 150 ( M H z ) mK/150(MHz) mK/150(MHz) 。经推导,第一雷达和第二雷达之间的发射信号频率差满足以下不等式:
− m K 75 ( M H z ) < f 1 − f 2 < m K 150 ( M H z ) -\frac{mK}{75}(MHz)<f_1-f_2<\frac{mK}{150}(MHz) 75mK(MHz)<f1f2<150mK(MHz)
宽泛点说(就是最大干扰概率):

文献里的概率比较极限,是宽泛概率的一半。

下图当中的信号并不是发射信号和接收信号,而是两个雷达的发射信号,

并且第一个 chirp 发出之后,立马进行第二个 chirp 的调制,如此循环(实际工程中,两个连续的 chirp 之间会留有较大的时间间隔)。

在这里插入图片描述

两个雷达的发射信号的频率差不应小于 m K / 50 ( M H z ) mK/50(MHz) mK/50(MHz) ,反映在发射时间上则为:两个雷达的发射间隔不应小于 m / 50 ( u s ) m/50(us) m/50(us)

不过,即使造成干扰了,其概率也可通过计算得出(前提是处于 77 − 81 G H z 77-81GHz 7781GHz ):
从时间角度求概率: p = ( m 50 × 2 ) ÷ ( 4000 K ) = m K 1 × 1 0 5 × 100 % 从频段角度求概率: p = ( m K 50 × 2 ) ÷ ( 4000 ) = m K 1 × 1 0 5 × 100 % \begin{align*} 从时间角度求概率:\\ &p=(\frac{m}{50}×2)÷(\frac{4000}{K})=\frac{mK}{1×10^5}×100\%\\ 从频段角度求概率:\\ &p=(\frac{mK}{50}×2)÷(4000)=\frac{mK}{1×10^5}×100\% \end{align*} 从时间角度求概率:从频段角度求概率:p=(50m×2)÷(K4000)=1×105mK×100%p=(50mK×2)÷(4000)=1×105mK×100%
可见,造成干扰的概率非常低,仅有百分之零点几。上面具体例子的概率即为 0.1 % 0.1\% 0.1%


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