【摘 要】
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随着车联网技术的快速发展,雷达传感器也将是未来车辆中必不可少的感知设备,车辆通过车载雷达可获知自身周围的环境信息,同时由通信链路可实现“超视距”的环境认知。因此,设计出兼顾信息传输和雷达探测要求的一体化波形是实现整个一体化系统的关键一步。采用频谱约束方式设计的一体化波形,具有频谱利用率高,抗干扰能力强等优点。雷达通信一体化波形设计中,通信数据的调制会对雷达探测性能产生较大的影响,通信数据效率和雷达
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随着车联网技术的快速发展,雷达传感器也将是未来车辆中必不可少的感知设备,车辆通过车载雷达可获知自身周围的环境信息,同时由通信链路可实现“超视距”的环境认知。因此,设计出兼顾信息传输和雷达探测要求的一体化波形是实现整个一体化系统的关键一步。采用频谱约束方式设计的一体化波形,具有频谱利用率高,抗干扰能力强等优点。雷达通信一体化波形设计中,通信数据的调制会对雷达探测性能产生较大的影响,通信数据效率和雷达探测性能无法兼顾。加之车辆所处位置的电磁环境比较复杂,不同电磁设备之间的相互干扰日益严重,导致车载一体化系统目标探测能力下降,通信传输速率及误码率得不到有效保障。论文对车载雷达通信一体化波形设计为研究方向,分别对其雷达和通信性能进行仿真分析,主要工作如下:(1)提出基于频谱约束的随机步进频雷达通信一体化波形,将LFM信号在频域内分成多段形成多个子载波,在LFM波形基础上增加通信调制项,以多个子载波所占用的起始频率来调制通信数据。针对通信调制项对雷达探测性能方面的影响,引入信息调制频谱约束系数加以控制,并在此基础上,对该波形的雷达和通信性能分别进行了研究和验证。在对信号的解调方法以及错误概率的估计的详细分析的基础上对该信号的一体化系统中的通信性能进行了讨论研究。(2)针对车辆周围复杂的电磁环境对车联网中信息传输和雷达探测的影响,进一步提高一体化波形的频谱利用率和抗干扰能力,在频谱约束的前提下,动态的进行频谱遴选,进而提出了基于TDC的雷达通信一体化波形。在详细分析了TDC系统的基础上,采用一种自适应接收的方式,能够在当接收端周围电磁环境发生改变甚至未知发射端基函数的情况下,依旧保证信息的可靠传输。仿真结果表明,论文提出的基于频谱约束随机步进频LFM一体化波形设计方案中频谱约束系数的引入明显抑制了通信数据对雷达性能的影响,整个方案在雷达探测和通信中均获得较好的效果,是一种可行的一体化波形。提出的基于TDC雷达通信一体化设计方案中利用变换域通信的频谱约束机制,完成对一体化波形的频谱遴选。通过FFT运算仿真,从一体化波形模糊函数图可看出该波形在距离模糊函数和速度模糊函数都具有低旁瓣的特点。通信传输方面,接收端迭代次数越高,系统通信误码率越低。
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