Automotive radar 信号处理 第4课 雷达波形

在讲雷达波形之前，我们已经对automotive radar中的三个基本估计：距离，速度和方位先后进行了介绍。

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下面给出了一些常见的雷达波形，这些波形各自具有不同的雷达性能指标，比如距离分辨率，速度分辨率，角度分辨率，SNR，探测到目标的概率等等。而雷达波形的选择则直接影响到这些指标的实现。每种波形有分别具有不同的特点。所以，在实际中的应用中，无论是CW，FMCW，SFCW（步进频），OFDM（正交频分复用），还是FSK（频移键控），都需要按照实际的需求再根据各种波形的特点进行选择最适合的。

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• 在CW雷达中，对接收信号与发射信号的混频可以得到目标的多普勒频率。其频率分辨率与采样时间成反比。但是由于是连续波，不能测得发射信号的来回时间，这一点对于估计目标的距离是十分重要的。因此，CW雷达不能进行距离测量，只能实现对目标的速度测量。

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• 脉冲连续波雷达（Plused CW）可以根据“Automotive radar信号处理 第1课 距离估计”中提到的方法进行获得目标的距离信息。可以通过增加脉冲的长度，对比接收回波与发射信号中不同频率，得到目标的速度信息。因此，脉冲持续时间与脉冲重复间隔是得到期望的距离和速度分辨率的关键。

• FMCW,也称线性调频(LFM)或Chirp,常被用作同步距离与速度估计，其中关于速度估计的具体原理详见“Automotive radar 信号处理 第2课 速度估计”。由于脉冲被压缩，其距离分辨率与FMCW信号的带宽成反比，且与脉冲的宽度是相互独立的。例如，短距FMCW雷达采用的是超宽带（Ultrawideband,UWB）以实现短距离内的高分辨率测量。而FMCW雷达的多普勒分辨率则与脉冲宽度相关，其多普勒频率是根据多个脉冲估计得到的。因此，FMCW由于高分辨的距离与速度估计，主要被用于车载这一块。

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• 与FMCW波形相反，FSK和SFCW的频率是离散变化的。此时，一维距离像与在离散的频率上采集得到的数据形成了傅里叶反变换的关系。另外，混合的波形类型可以实现得到更佳的性能表现。FSK波形结合多斜率FMCW的波形可以克服雷达信号处理中的假目标。类似的，CW与FMCW波形被用于实现更精确的距离和多普勒估计。

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• OFDM可以被视为另一种类型的多频率波形，其提供了车对车（vehicle to vehicle）的通信.选择的载波间隔大于最大多普勒频移保证了OFDM副载波的正交性，所选的循环前缀也大于最大发射信号的来回时间。通过频域的信道估计可以得到一维距离像。

在MIMO雷达的部分，我们将会对雷达波形的设计进行相应的改进。

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