一种毫米波雷达多用户抗干扰的方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及自动驾驶领域，具体涉及一种毫米波雷达多用户抗干扰的方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着智能技术和自组网技术的发展，汽车自动驾驶以及智慧交通已经成为不可阻挡的趋势。自动驾驶采用人工智能、雷达、视觉计算、视频设备、gps等系统融合形成。自动驾驶中最首要的是主动安全防撞功能实现，毫米波雷达受自然环境的影响小，可全天时全天候的工作，其探测距离适中可提供前车防撞预警、变道辅助、自适应巡航控制以及盲点监测等功能；全天候实时精确感知车辆信息是智慧交通建设的基石，毫米波雷达实现对车辆和行人等目标的超高精度距离、速度和角度测量以及跟踪，能实时准确检测各类交通事件并提供监测范围内实时交通流量和实时车辆位置信息。因此毫米波雷达是实现自动驾驶和智慧交通的必要措施。但是，随着77ghz车载毫米波雷达的广泛使用，雷达间相互干扰的问题接踵而至。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种毫米波雷达多用户抗干扰的方法、装置及存储介质，以解决现有技术中毫米波雷达用户之间存在互相干扰的技术问题。
4.本发明提出的技术方案如下：
5.本发明实施例第一方面提供一种毫米波雷达多用户抗干扰方法，包括：获取雷达发射的带有先导信息的波形，所述先导信息包括雷达的工作参数；根据所述波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰；当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。
6.可选地，所述根据所述波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰，包括：提取所述波形中的先导信息；将所述先导信息进行解调得到单载频先导信息，并对所述单载频先导信息进行短时傅里叶变换，得到所述先导信息对应的时频图；根据所述时频图中包含工作参数判断各雷达之间是否存在干扰。
7.可选地，所述先导信息中包含雷达的工作参数，所述工作参数包括载频、调频斜率或带宽中的任意一种或多种；所述短时傅里叶变换通过以下公式表示：
[0008][0009]
其中，k＝0,1,...,k-1,k∈n，k表示多普勒频率索引，u＝0,1,...,u-1,u∈n，u表示时间索引，w(
·
)是一个时域的窗，m＝0,1,...,m-1表示慢时间的索引。
[0010]
可选地，当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形包括：根据满足混沌现象的自映射对所述波形反复映射产生随机序列；根据发射波形的雷达数量和每个雷达发射脉冲数截取相应序列；对截取的相应序列进行编码映射，得到优化
后的发射波形。
[0011]
可选地，对截取的相应序列进行编码映射，得到优化后的发射波形，包括：对截取的相应序列进行排序，得到新序列；根据新序列中各元素在排序前序列中的位置索引构成的序列确定频率编码；根据所述频率编码对雷达发射脉冲频率进行编码，得到优化后的发射波形。
[0012]
可选地，还包括：根据优化后的波形进行环境探测；对环境探测的回波信号进行信号处理；对处理后的回波信号经过恒虚警检测生成相应的目标点迹。
[0013]
可选地，所述根据优化后的波形进行环境探测，包括：周期性发射带有先导信息的波形，根据第一方面上述的任一项所述毫米波雷达多用户抗干扰方法进行干扰抑制。
[0014]
本发明实施例第二方面提供一种毫米波雷达多用户抗干扰装置，包括：波形接收模块，用于获取雷达发射的带有先导信息的波形，所述先导信息包括雷达的工作参数；干扰判断模块，用于根据所述波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰；波形优化模块，用于当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。
[0015]
本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法。
[0016]
本发明实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法。
[0017]
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
[0018]
本发明实施例提供的毫米波雷达多用户抗干扰方法、装置及存储介质，通过获取雷达发射的带有先导信息的波形，先导信息包括雷达的工作参数；根据波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰；当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。通过实施本发明，各毫米波雷达广播带有各自的工作参数的先导信息，在其他临近的毫米波雷达接收到先导信息后避开相同的工作参数，解决了自动驾驶和智慧交通中多台毫米波雷达因为工作参数相同而引起相互间干扰的问题。此外，还可以将优化后的波形用于毫米波雷达，在车辆自动驾驶以及交通监测中进行环境探测，在波形探测过程中，周期性地发射先导信息来不断感知各毫米波雷达之间是否存在干扰。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]
图1是根据本发明实施例的毫米波雷达多用户抗干扰方法的流程图；
[0021]
图2是根据本发明实施例的根据所述波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰的流程图；
[0022]
图3是根据本发明实施例的当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，
得到优化后的波形的流程图；
[0023]
图4是根据本发明实施例的对截取的相应序列进行编码映射，得到优化后的发射波形的流程图；
[0024]
图5是根据本发明实施例的混沌编码后各用户发射波形频率图；
[0025]
图6是根据本发明实施例的毫米波雷达多用户抗干扰系统的具体流程图；
[0026]
图7是根据本发明实施例的毫米波雷达多用户抗干扰装置的结构示意图；
[0027]
图8是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
[0028]
图9是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
本发明实施例提供一种毫米波雷达多用户抗干扰方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0031]
步骤s101：获取雷达发射的带有先导信息的波形，先导信息包括雷达的工作参数。具体地，为了通过先导信息进行干扰判断，可以在先导信息中设置雷达的工作参数，该工作参数包括载频、调频斜率或带宽中的任意一种或多种。
[0032]
在一实施方式，毫米波雷达多用户之间可以先各自转发含有自己工作参数(如载频、带宽、调频斜率和时宽)的先导信息，例如，将先导信息调制到雷达波形中，通过雷达天线阵面发射出去，雷达通过数字接收机接收周围其他雷达发射的带有先导信息的波形，并通过中频滤波器将含有其他毫米波雷达先导信息的信号提取出来。
[0033]
步骤s102：根据波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰。
[0034]
具体地，通过中频滤波器提取出其他毫米波雷达的先导信息，也就是相应的工作参数，对其他毫米波雷达的工作参数以及自身的工作参数相对比，若发现其他不同毫米波雷达之间或者其他毫米波雷达和自身之间存在相同的工作参数，则说明雷达之间存在干扰。
[0035]
步骤s103：当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。
[0036]
其中，当不同的雷达用户之间存在互相干扰的情况时，通过代价函数对波形的参数进行优化，使得各用户间的工作参数独立，抑制各用户间的干扰。
[0037]
本发明实施例提供的毫米波雷达多用户抗干扰方法，通过获取雷达发射的带有先导信息的波形，先导信息包括雷达的工作参数；根据波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰；当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。通过实施本发明，各毫米波雷达广播带有各自的工作参数的先导信息，在其他临近的毫米波雷达接收到引导信息后避开相同的工作参数，解决了在自动驾驶和智慧交通中多台毫米波雷达因为工作参数相同而引起相互间干扰的问题
[0038]
在一实施例中，如图2所示，上述步骤s102根据波形中的先导信息判断各雷达之间
是否存在干扰具体包括如下步骤：
[0039]
步骤s201：提取波形中的先导信息。
[0040]
其中，根据雷达接收机接收到的波形，通过中频滤波器将波形中的先导信息提取出来。
[0041]
步骤s202：将所述先导信息进行解调得到单载频先导信息，并对所述单载频先导信息进行短时傅里叶变换，得到所述先导信息对应的时频图。
[0042]
步骤s203：根据时频图中包含工作参数判断各雷达之间是否存在干扰。
[0043]
其中，短时傅里叶变换通过以下公式表示：
[0044][0045]
其中，k＝0,1,...,k-1,k∈n，k表示多普勒频率索引，u＝0,1,...,u-1,u∈n，u表示时间索引，w(
·
)是一个时域的窗，m＝0,1,...,m-1表示慢时间的索引。
[0046]
通过将上述步骤s201提取出的其他各个毫米波雷达的单载频信号先导信息经过解调后，对其进行短时傅里叶变换，得到各自毫米波雷达先导信息对应的时频图。对时频图进行特征提取，得到多个雷达的实时使用频率，对比自身的雷达使用频率，判断是否与其它雷达之间相互干扰。
[0047]
在一实施例中，如图3所示，上述步骤s103当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形具体包括如下步骤：
[0048]
步骤s301：根据满足混沌现象的自映射对波形反复映射产生随机序列。
[0049]
其中，当雷达间存在相互干扰时，雷达系统通过对自身的波形采用一系列混沌系统对其进行优化。雷达系统通过满足混沌现象的自映射f(x)对输入反复映射产生足够长的随机序列。
[0050]
步骤s302：根据发射波形的雷达数量和每个雷达发射脉冲数截取相应序列。
[0051]
其中，假设毫米波雷达有n个用户，每个用户发射脉冲数为nchirp，在同一时刻发射l个脉冲，为了抑制各用户之间的干扰，需要进行频率调制使各用户发射脉冲在频域上频谱可分。例如所产生的随机序列为{x0,x1,
·
xi,
…
}，从中截取nchirp段长度为的序列，表示为：
[0052][0053]
其中nchirp表示发射脉冲数，也即需要的频率编码组数；l为用户的个数，也即需要的编码长度。
[0054]
步骤s303：对截取的相应序列进行编码映射，得到优化后的发射波形。
[0055]
其中，如图4所示，对截取的相应序列进行编码映射具体包括如下步骤：
[0056]
步骤s401：对截取的相应序列进行排序，得到新序列。
[0057]
步骤s402：根据新序列中各元素在排序前序列中的位置索引构成的序列确定频率编码。
[0058]
步骤s403：根据频率编码对雷达发射脉冲频率进行编码，得到优化后的发射波形。
[0059]
其中，对于上述步骤s302中截取的相应序列，第n列为l个用户发射的第n个脉冲，对于第n段序列xn，按照从小到大的时序进行排列，得到排列后的序列为：新序列各元素在原序列中的位置索引构成的序列为qn＝{q0,q1,
…
,q
l-1
},qi∈0,1,
…
,l-1，序列qn为第n次各用户发射脉冲的频率编码，其中，第i个用户的发射信号的载频为fi＝f0 qi*δf，δf＝bandwidth/l为各用户之间最小频率捷变范围。按照这样的频率编码映射方式，可以确保各用户之间发射波形在频率上保持正交。经过混沌编码后各用户的发射波形频率如图5所示。
[0060]
在一实施例中，毫米波雷达多用户抗干扰方法还包括：
[0061]
步骤s501：根据优化后的波形进行环境探测。
[0062]
步骤s502：对环境探测的回波信号进行信号处理。
[0063]
步骤s503：对处理后的回波信号经过恒虚警检测生成相应的目标点迹。
[0064]
其中，雷达对自身波形进行优化后，将优化后的波形用于各个毫米波雷达进行自动驾驶和智慧交通的环境探测，探测波束的回波信号进行数字波束合成、脉冲压缩以及fft等信号处理方式后经过恒虚警检测生成相应的目标点迹。
[0065]
具体地，在一实施例中，上述步骤s501具体步骤还包括：
[0066]
周期性发射带有先导信息的波形，根据上述实施例中任一项的毫米波雷达多用户抗干扰方法进行干扰抑制。
[0067]
其中，在探测过程中，各毫米波雷达周期性发射带有先导信息的波形，并且通过接收机实时接收周围雷达的带有先导信息的波形，当再次发生雷达间相互干扰的情况时，就执行上述实施例中任一项的毫米波雷达多用户抗干扰方法，进行多用户间的干扰抑制。
[0068]
通过执行上述步骤，本发明实施例提供的毫米波雷达多用户抗干扰方法，在自动驾驶和智慧交通过程中，通过各毫米波雷达使用引导信息，广播各自的工作参数，在其他临近的毫米波雷达接收到引导信息后避开相同的工作参数，以免各个毫米波雷达之间相互干扰，最终实现车载毫米波雷达多用户间抗干扰。并且将优化后的波形用于毫米波雷达，为车辆自动驾驶以及交通监测进行环境探测，在波形探测过程中，周期性地发射先导信息来不断感知各毫米波雷达之间是否存在干扰。
[0069]
本发明实施提供的毫米波雷达多用户抗干扰的方法具体流程图如图6所示：毫米波雷达多用户之间可以先各自转发含有自己工作参数的先导信息，先导信息调制到雷达波形中，通过雷达天线阵面发射出去，各雷达接收机经过中频滤波和解调后得到含有其他毫米波雷达先导信息的信号，将该信号通过短时傅里叶变换(stft)后得到各自毫米波雷达先导信息的时频图，由时频图判断各毫米波雷达之间是否存在干扰。若存在干扰，通过代价函数对波形的参数进行优化。具体地，系统通过满足混沌现象的自映射f(x)对输入反复映射产生足够长的随机序列，根据发射波形的雷达数量和每个雷达发射脉冲数截取相应序列，并对此序列进行编码映射，确保各用户之间发射波形在频率上保持正交。再将优化后的波形用于毫米波雷达，为车辆自动驾驶以及交通监测进行环境探测，探测波束的回波信号进行数字波束合成、脉冲压缩以及fft等信号处理方式后经过恒虚警检测生成相应的目标点迹。在波形探测过程中，周期性地发射先导信息来不断感知各毫米波雷达之间是否存在干扰。
[0070]
本发明提出了一种毫米波雷达多用户抗干扰的方法，利用各毫米波雷达先发射一段包含各自工作参数(如载频、调频斜率、带宽等)的先导信息，其他各毫米波雷达接收到这段先导信息后会避免使用相同的工作参数，若其他毫米波雷达也在使用相同的工作参数时，毫米波雷达的通过波形优化对各自发射波形频率进行编码，编码后的各毫米波雷达的波形在频率上保持独立。优化后的波形用于目标探测，在探测过程中，各毫米波雷达再周期性发射和接收先导信息来感知和抑制相互间的干扰。使用先导信息极大的降低了毫米波雷达多用户之间的干扰问题，解决了自动驾驶和智慧交通中多台毫米波雷达因为工作参数相同而引起相互间的干扰，以及毫米波雷达间相互干扰引起的目标误判问题，降低车辆目标误判引起刹车的问题。
[0071]
本发明实施例还提供了一种毫米波雷达多用户抗干扰装置，如图7所示，该装置包括：
[0072]
波形接收模块101，用于获取雷达发射的带有先导信息的波形，先导信息包括雷达的工作参数。详细内容参见上述方法实施例中步骤s101的相关描述，在此不再进行赘述。
[0073]
干扰判断模块102，用于根据波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰。详细内容参见上述方法实施例中步骤s102的相关描述，在此不再进行赘述。
[0074]
波形优化模块103，用于当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。详细内容参见上述方法实施例中步骤s103的相关描述，在此不再进行赘述。
[0075]
本发明实施例提供的毫米波雷达多用户抗干扰装置，通过获取雷达发射的带有先导信息的波形，先导信息包括雷达的工作参数；根据波形中的先导信息判断各雷达之间是否存在干扰；当存在干扰时，根据代价函数对波形的参数进行优化，得到优化后的波形。通过实施本发明，各毫米波雷达广播带有各自的工作参数的先导信息，在其他临近的毫米波雷达接收到引导信息后避开相同的工作参数，解决了自动驾驶和智慧交通中多台毫米波雷达因为工作参数相同而引起相互间干扰的问题。
[0076]
本发明实施例还提供一种存储介质，如图8所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中毫米波雷达多用户抗干扰方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0077]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0078]
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，该电子设备可以包括处理器51和存储器52，其中处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线
连接为例。
[0079]
处理器51可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0080]
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的毫米波雷达多用户抗干扰方法。
[0081]
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0082]
一个或者多个模块存储在存储器52中，当被处理器51执行时，执行如图1－6所示实施例中的毫米波雷达多用户抗干扰方法。
[0083]
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1至图6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0084]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。