隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS）在近些年的飛速發(fā)展，毫米波雷達(dá)在新車的裝配率日益增加。試想未來行駛在大街小巷的車輛都配備了毫米波雷達(dá)之后，雷達(dá)間的互相干擾將會成為一個(gè)越來越不容忽視的問題。

針對多雷達(dá)之間互相干擾的問題，加特蘭的Alps雷達(dá)SoC給用戶提供了有效的解決方案。在進(jìn)一步展開前，讓我們看一下常見的雷達(dá)間的信號干擾是怎樣的：圖1是一個(gè)典型的FMCW雷達(dá)信號被干擾的示例。假如雷達(dá)在工作時(shí)接收到周圍其他雷達(dá)發(fā)出的chirp信號，且該干擾信號頻率和當(dāng)前雷達(dá)的工作頻率相近，則干擾源將進(jìn)入到雷達(dá)有效中頻帶寬（IF bandwidth）內(nèi)。圖2顯示了干擾信號進(jìn)入雷達(dá)有效中頻帶寬后情形，可見此時(shí)干擾信號對有效信號波形產(chǎn)生了很大的影響，容易導(dǎo)致有用目標(biāo)信號無法被檢出，或者產(chǎn)生虛假目標(biāo)點(diǎn)。

圖1

圖2

為了解決上述的干擾問題，Alps芯片中的baseband加速器集成了多種抗干擾功能，包括frequency hopping模式、chirp shifting模式、phase scrambling模式以及interference mitigation功能。

01Frequency hopping模式

該模式通過隨機(jī)數(shù)生成器—異或鏈來隨機(jī)改變frame中不同chirp的起始發(fā)射頻率。

frequency hopping模式下的信號如下圖3所示：

當(dāng)異或鏈狀態(tài)為0時(shí)，不改變chirp的起始頻率，當(dāng)異或鏈狀態(tài)為1時(shí)改變chirp的起始頻率；

當(dāng)環(huán)境中存在同樣掃頻帶寬的干擾信號時(shí)，通過這樣的隨機(jī)改變chirp的起始頻率，其與干擾信號混頻產(chǎn)生的中頻信號將會在Alps的模擬帶寬之外。

該中頻信號將被濾波器過濾，故整個(gè)frame接收到的干擾信號能量將降低約一半（假設(shè)改變頻率的chirp數(shù)量和不改變頻率的chirp數(shù)量相同）。

而對于進(jìn)入帶內(nèi)的干擾信號，由于其在chirp間出現(xiàn)的頻率為隨機(jī)數(shù)，其能量將會被分?jǐn)偟秸麄€(gè)2D-FFT的頻譜內(nèi)，因此不會聚集而產(chǎn)生假目標(biāo)干擾。

圖3

02Chirp shifting模式

與frequency hopping模式類似，該模式通過隨機(jī)數(shù)生成器—異或鏈來隨機(jī)改變frame中不同chirp的起始時(shí)間點(diǎn)。

當(dāng)異或鏈狀態(tài)是1時(shí)，改變chirp的起始時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)狀態(tài)是0時(shí)，不改變chirp的起始時(shí)間點(diǎn)。

當(dāng)環(huán)境中存在與雷達(dá)頻率相近的干擾源時(shí)，通過隨機(jī)改變chirp的起始時(shí)間點(diǎn)，其與干擾信號混頻產(chǎn)生的中頻信號也將會在Alps的模擬帶寬之外，從而達(dá)到和frequency hopping模式類似的效果。

圖4

03Phase scrambling模式

該模式下，Alps通過隨機(jī)數(shù)生成器隨機(jī)改變frame中不同chirp的起始相位，如圖5所示。當(dāng)干擾信號出現(xiàn)時(shí)，由于相位被隨機(jī)進(jìn)行調(diào)制，其能量將會被分?jǐn)偟秸麄€(gè)2D-FFT的頻譜內(nèi)，因此不會聚集而產(chǎn)生假目標(biāo)干擾。

圖5

在以上三種模式下，Alps都需要對不同狀態(tài)的chirp做相位補(bǔ)償，從而減小chirp調(diào)制產(chǎn)生的相位誤差。若補(bǔ)償不當(dāng)，則容易引起2D-FFT頻譜中出現(xiàn)沿速度維的假目標(biāo)。Alps獨(dú)有的Baseband加速器將會自動對前兩種抗干擾模式做補(bǔ)償，而對于phase scrambling模式，用戶可以在雷達(dá)標(biāo)定環(huán)節(jié)對180度相位做更精準(zhǔn)的補(bǔ)償，從而獲得三種模式中最優(yōu)的效果，即不產(chǎn)生速度維spur（目前Alps SDK中已經(jīng)集成了標(biāo)定指令，非常易于用戶在標(biāo)定環(huán)節(jié)中調(diào)用）。

04 Interference mitigation模式

除了前面的三種抗干擾方式以外，Alps的baseband加速器還集成了一種干擾移除的算法。當(dāng)雷達(dá)收集到時(shí)域信號波形后，會對信號的幅值變化率進(jìn)行判斷。如圖6所示，若發(fā)現(xiàn)了信號中存在幅值變化率異常的采樣點(diǎn)，則會將這些信號識別為干擾。在該情況下，Alps將會對這些信號做移除處理，從而降低2D-FFT的噪底。

圖6

綜上所述，對于多雷達(dá)的互相干擾問題，Alps提供了多種手段來供用戶選擇和使用，并對干擾的抑制、干擾的去除都產(chǎn)生了積極的作用。
編輯：hfy