一種基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干 擾抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車主動(dòng)安全駕駛技術(shù)中，毫米波防撞雷達(dá)憑借其受天氣狀況影響小、測(cè)量精 度高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，成為智能交通系統(tǒng)ITS(ITS,intelligenttransportsystem)技 術(shù)中重要的一環(huán)。
[0003] 但從其提出到目前為止，相比較光學(xué)、超聲波等其它類型傳感器，毫米波雷達(dá)在實(shí) 際中還沒(méi)有得到特別廣泛的應(yīng)用。影響其廣泛應(yīng)用的原因除成本高等因素外，一些關(guān)鍵技 術(shù)問(wèn)題諸如：不同雷達(dá)之間的電磁波交叉干擾是制約汽車防撞雷達(dá)產(chǎn)品化的一大難題。電 磁波的交叉干擾是指其他雷達(dá)所發(fā)射的電磁波進(jìn)入本機(jī)雷達(dá)的接收通道后，由于這些信號(hào) 與本機(jī)雷達(dá)時(shí)頻域波形相近，信號(hào)處理系統(tǒng)將其認(rèn)為是目標(biāo)回波，從而造成虛警，影響雷達(dá) 正常工作的情況。交叉干擾對(duì)汽車安全駕駛造成不良影響，必須在技術(shù)上予以解決。
[0004] 有學(xué)者提出采用自適應(yīng)數(shù)字波束形成技術(shù)來(lái)抑制強(qiáng)干擾和射頻干擾，但其成本較 高。事實(shí)上，復(fù)雜波形設(shè)計(jì)技術(shù)是雷達(dá)抗干擾的一種有效手段，也代表了雷達(dá)技術(shù)未來(lái)發(fā) 展的重要方向?，F(xiàn)階段汽車?yán)走_(dá)發(fā)射波形多采用MFSK(multi-frequencyshiftkeying)， 其結(jié)合了傳統(tǒng)發(fā)射波形FMCW(frequencymodulatedcontinuouswave)和FSK(frequency shiftkeying)各自的優(yōu)點(diǎn)，具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，尤其適用于汽車?yán)走_(dá)這種多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)場(chǎng) 合。MFSK發(fā)射波形如圖1所示，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示頻率。其發(fā)射為兩個(gè)頻率間隔 為Af的步進(jìn)頻信號(hào)（步進(jìn)頻A和步進(jìn)頻B)，時(shí)間周期為T，兩個(gè)步進(jìn)頻信號(hào)之間的頻率差 為，其中4和匕分別表示這兩個(gè)步進(jìn)頻的初始值，TePI=NT表示相參積累時(shí)間，N為步 進(jìn)頻頻點(diǎn)個(gè)數(shù)。
[0005] 但典型的MFSK波形沒(méi)有考慮抗干擾性能，其在實(shí)際復(fù)雜的道路環(huán)境下，如果場(chǎng)景 中存在多個(gè)汽車?yán)走_(dá)，MFSK波形易受到其它雷達(dá)帶來(lái)的交叉干擾，進(jìn)而對(duì)駕駛安全造成惡 劣影響。
[0006] 本發(fā)明提出一種基于波形設(shè)計(jì)的汽車?yán)走_(dá)抗交叉干擾方法：通過(guò)在發(fā)射端對(duì)發(fā)射 波形進(jìn)行基于超混沌技術(shù)的二維偽隨機(jī)編碼調(diào)制，利用偽隨機(jī)編碼正交性的特點(diǎn)，在接收 端通過(guò)合理的解碼方式，使得本方雷達(dá)發(fā)射波形得到相干積累增益，而由其它雷達(dá)所發(fā)射 波形帶來(lái)的交叉干擾則由于編碼的不相關(guān)性造成處理?yè)p失，抑制了其對(duì)本方雷達(dá)造成的影 響，從而解決MFSK波形抗交叉干擾能力不足的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)MFSK波形不具備抗交叉干擾能力的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于波形設(shè)計(jì)的 汽車?yán)走_(dá)抗交叉干擾方法，其涉及一種基于超混沌編碼的MFSK波形調(diào)制和解調(diào)方法：通過(guò) 對(duì)發(fā)射波形進(jìn)行基于超混沌技術(shù)的二維偽隨機(jī)編碼調(diào)制，利用偽隨機(jī)編碼正交性的特點(diǎn)， 在接收端通過(guò)合理的解碼，最終使改進(jìn)后的MFSK具有優(yōu)異的抗干擾性能。
[0008] -種基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法，包括如下步驟：
[0009] 1、發(fā)射機(jī)發(fā)射經(jīng)過(guò)超混沌編碼的信號(hào)；
[0010] 2、所述發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理從而 得到目標(biāo)的距離和速度。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟1具體如下：
[0012] ⑴發(fā)射端
[0013] 步驟1. 1、對(duì)汽車的發(fā)射端信號(hào)采用二維logistic映射進(jìn)行編碼，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)+N的超混純序列；
[0014] 步驟1. 2、對(duì)步驟1. 1產(chǎn)生的超混沌序列舍棄其前L個(gè)點(diǎn)，得到長(zhǎng)度為N的超混沌 序列。
[0015] 步驟1. 3、分別計(jì)算步驟1. 2所生成的長(zhǎng)度為N的超混沌序列的均值；
[0016] 步驟1. 4、利用步驟1. 3計(jì)算的均值，對(duì)超混沌序列做二值量化處理，由此得到超 混沌二相碼；
[0017] 步驟1. 5、回到步驟1. 1，設(shè)定不同的初始值，重復(fù)步驟1. 1到步驟1. 4,可生成多組 長(zhǎng)度為N的超混沌二相碼；
[0018] 步驟1. 6、利用步驟1. 5產(chǎn)生的超混沌二相碼對(duì)MFSK發(fā)射波形中周期T內(nèi)兩個(gè)步 進(jìn)頻點(diǎn)即步進(jìn)頻A和步進(jìn)頻B的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制；將經(jīng)過(guò)超混沌二相碼相位調(diào)制后 的信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射；
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟2具體如下：
[0020] ⑵接收端
[0021] 步驟2.1、由發(fā)射機(jī)發(fā)送的發(fā)射端信號(hào)經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射后進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，將接收到 的回波信號(hào)與本振混頻，下變頻到基帶，得到基帶回波信號(hào)；
[0022] 步驟2. 2、對(duì)步驟2. 1得到的基帶回波信號(hào)進(jìn)行解碼；
[0023] 步驟2. 3、對(duì)步驟2. 2解碼后兩個(gè)步進(jìn)頻點(diǎn)即步進(jìn)頻A和步進(jìn)頻B的回波分別進(jìn)行 FFT運(yùn)算；
[0024] 步驟2. 4、利用恒虛警檢測(cè)算法對(duì)步驟2. 3經(jīng)FFT運(yùn)算后的結(jié)果進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，得 到目標(biāo)在步進(jìn)頻A的頻率，同時(shí)計(jì)算目標(biāo)在步進(jìn)頻A和步進(jìn)頻B下的相位差；
[0025] 步驟2. 5、根據(jù)MFSK雷達(dá)的數(shù)學(xué)關(guān)系通過(guò)步驟四得到的頻率和相位差解方程即可 得到計(jì)算目標(biāo)的距離和速度。
[0026] 進(jìn)一步的，步驟1. 3分別計(jì)算步驟1. 2所生成的長(zhǎng)度為N的超混沌序列{xj和{yn} 的均值f和f具體為：
[0029] 進(jìn)一步的，步驟1. 4利用步驟1. 3計(jì)算的均值，對(duì)超混沌序列{xn}和{yj做二值 量化處理具體為：
[0032] 其中，超混沌序列{xn}和{yn}的均值分別為f和羅，由此得到超混沌二相碼{an}、 {bn}，其中 0 彡n<N-1。
[0033] 進(jìn)一步的，步驟2. 5中的方程具體如下
[0036] 其中，fA為頻率，#為相位差，R為目標(biāo)的距離，v為目標(biāo)的速度，Bsw表示發(fā)射信 號(hào)總帶寬，TePI=NT表示相參積累時(shí)間，T為時(shí)間周期，A為發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)，fstap為兩個(gè)步 進(jìn)頻信號(hào)之間的頻率差，c為光速。
[0037] 有益效果：
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法的 技術(shù)方案，其保密性、復(fù)雜性相對(duì)傳統(tǒng)編碼有很大提升，同時(shí)，超混沌系統(tǒng)的正交性與初值 敏感性使得其可以產(chǎn)生數(shù)量眾多的編碼信號(hào)，適合于汽車?yán)走_(dá)產(chǎn)品大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為MFSK發(fā)射波形示意圖
[0040] 圖2為本發(fā)明的基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的解釋和說(shuō)明。
[0042] 本發(fā)明的一種基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法示意圖如圖2所示。
[0043] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
[0044] 一種基于超混沌編碼的汽車?yán)走_(dá)交叉干擾抑制方法，包括如下步驟：
[0045] (1)發(fā)射端
[0046] 步驟1. 1、對(duì)汽車的發(fā)射端信號(hào)采用二維logistic映射進(jìn)行編碼，其迭代方程如 下
[0047]
[0048] 其中，xn、yj(0, 1)上的實(shí)數(shù)序列，n為序列序號(hào)，y、y為混沌系數(shù)。當(dāng)y= 0. 13,y= 0. 93時(shí)系統(tǒng)的兩個(gè)Lyapunov指數(shù)均大于0,系統(tǒng)為超混沌狀態(tài)。
[0049] 在此參數(shù)對(duì)應(yīng)的超混沌狀態(tài)下，任意給定在區(qū)間（0, 1)上的某一初始值x。、y。，按 照上式進(jìn)行迭代，迭代次數(shù)為L(zhǎng)+N，整個(gè)迭代過(guò)程將產(chǎn)生超混沌序列和[，其中n= 0, 1，2,…，L+N-l0
[0050] 超混沌序列丨-<丨和|龍丨具有良好的偽隨機(jī)特性，即超混沌序列自相關(guān)函數(shù)接近理 想的沖擊函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)為零。本發(fā)明利用超混沌序列自相關(guān)與互相關(guān)特性，通過(guò)在發(fā)射 端與接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行編解碼，實(shí)現(xiàn)了汽車?yán)走_(dá)對(duì)由其它車輛所引起的交叉干擾的抑制。
[0051] 步驟1. 2、為了保證產(chǎn)生的序列具有良好的偽隨機(jī)性，對(duì)步驟1. 1產(chǎn)生的超混沌序 列{<}和{乂}，舍棄其前L個(gè)點(diǎn)，得到長(zhǎng)度為N的超混沌序列{xn}和{yj。
[0052] 步驟1. 3、分別計(jì)算步驟1. 2所生成的長(zhǎng)度為N的超混沌序列{xj和{yn}的均值 J和歹
[0055]步驟1. 4、利用步驟1. 3計(jì)算的均值，對(duì)超混純序列{xj和{yn}做二值量化處理
[0058] 由此得到超混沌二相碼{an}、{bn}，其中0彡n<N-1。
[0059] 步驟1. 5、回到步驟1. 1，設(shè)定不同的初始值x。'、y。'，重復(fù)步驟1. 1到步驟1. 4， 可生成多組長(zhǎng)度為N的超混沌二相碼X丨、丨％}。
[0060] 假設(shè)所有初始值的組數(shù)為M，并記由此產(chǎn)生的M組超混沌二相碼為{bJm，其 中，m為超混沌logistic映射初始值序號(hào)，記m= 0, 1，2,…，M-1。在實(shí)際應(yīng)用中，將這M組 編碼分配給M輛汽車，所以m即為給每輛汽車所分配的唯一編號(hào)。
[0061] 步驟1. 6、利用步驟1. 5