隨著高級(jí)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(chē)的裝配率日益增加。試想未來(lái)行駛在大街小巷的車(chē)輛都配備了毫米波雷達(dá)之后，雷達(dá)間的互相干擾將會(huì)成為一個(gè)越來(lái)越不容忽視的問(wèn)題。

針對(duì)多雷達(dá)之間互相干擾的問(wèn)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(kāi)前，讓我們看一下常見(jiàn)的雷達(dá)間的信號(hào)干擾是怎樣的：圖1是一個(gè)典型的FMCW雷達(dá)信號(hào)被干擾的示例。假如雷達(dá)在工作時(shí)接收到周?chē)渌走_(dá)發(fā)出的chirp信號(hào)，且該干擾信號(hào)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(hào)進(jìn)入雷達(dá)有效中頻帶寬后情形，可見(jiàn)此時(shí)干擾信號(hào)對(duì)有效信號(hào)波形產(chǎn)生了很大的影響，容易導(dǎo)致有用目標(biāo)信號(hào)無(wú)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(wèn)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(guò)隨機(jī)數(shù)生成器—異或鏈來(lái)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(hào)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(hào)時(shí)，通過(guò)這樣的隨機(jī)改變chirp的起始頻率，其與干擾信號(hào)混頻產(chǎn)生的中頻信號(hào)將會(huì)在Alps的模擬帶寬之外。

該中頻信號(hào)將被濾波器過(guò)濾，故整個(gè)frame接收到的干擾信號(hào)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(duì)于進(jìn)入帶內(nèi)的干擾信號(hào)，由于其在chirp間出現(xiàn)的頻率為隨機(jī)數(shù)，其能量將會(huì)被分?jǐn)偟秸麄€(gè)2D-FFT的頻譜內(nèi)，因此不會(huì)聚集而產(chǎn)生假目標(biāo)干擾。

圖3

02Chirp shifting模式

與frequency hopping模式類(lèi)似，該模式通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成器—異或鏈來(lái)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(guò)隨機(jī)改變chirp的起始時(shí)間點(diǎn)，其與干擾信號(hào)混頻產(chǎn)生的中頻信號(hào)也將會(huì)在Alps的模擬帶寬之外，從而達(dá)到和frequency hopping模式類(lèi)似的效果。

圖4

03Phase scrambling模式

該模式下，Alps通過(guò)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(hào)出現(xiàn)時(shí)，由于相位被隨機(jī)進(jìn)行調(diào)制，其能量將會(huì)被分?jǐn)偟秸麄€(gè)2D-FFT的頻譜內(nèi)，因此不會(huì)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(duì)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(huì)自動(dòng)對(duì)前兩種抗干擾模式做補(bǔ)償，而對(duì)于phase scrambling模式，用戶可以在雷達(dá)標(biāo)定環(huán)節(jié)對(duì)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(hào)波形后，會(huì)對(duì)信號(hào)的幅值變化率進(jìn)行判斷。如圖6所示，若發(fā)現(xiàn)了信號(hào)中存在幅值變化率異常的采樣點(diǎn)，則會(huì)將這些信號(hào)識(shí)別為干擾。在該情況下，Alps將會(huì)對(duì)這些信號(hào)做移除處理，從而降低2D-FFT的噪底。

圖6

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